plc运料小车控制.docx
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plc运料小车控制
存档号：
154123251学号：
201204032053
石家庄铁路职业技术学院
毕业设计
基于PLC的运料车控制系统的设计
系部电气工程系
专业名称电气自动化技术
指导教师王书青
学生姓名田兴朝
二○一五年一月
石家庄铁路职业技术学院电气工程系
2015届毕业设计（论文）任务书
题目名称
15基于PLC的运料车控制系统的设计
课题来源
自定
指导教师
王书青
起止日期
2014.12.1-2015.1.05
设计内容、主要技术参数与工作量（计算说明书、论文字数、图纸张数、外文翻译、计算机应用）
运料车可以在A、B两地分别启动，启动后，自动返回A地装货，等待30S后，自动返回B端卸货，等待30S后，自动返回A地，如此往复。
小车运行到任何位置，均可按停止按钮使其停车，再次启动后，重复上述动作。
运料车运行的方向都有指示灯指示。
运料车在A、B两地运行时间不得超过2分钟，否则认为出故障，立即停车。
课题要求及目标
按要求设计出这一控制系统，选择合适的PLC机型，画出硬件原理图，编写程序，并按时完成5000~8000字的设计说明书。
使用的工具软件
CAD，PLC编程软件，OFFICE办公软件。
提交的设计资料
1.控制流程图；2.硬件接线图；
3.源程序代码；4.设计说明书。
进度计划
阶段日期
计划完成工作量
指导教师检查意见
备注
2014.12.1-2014.12.08
查阅资料编写流程图
2014.12.9—2014.12.15
画出硬件接线图
2014.12.16-2014.12.22
编写源程序代码
2014.12.23-2015.1.05
整理资料撰写设计说明书
自动控制教研室
2014年11月25日
内容摘要
一种简单实用的产品分选装置控制系统的PLC设计方案。
送料车的出现帮助了我国很大程度上改善了工农业运料的方式，很大程度上减少了运料的时间和强度，方便了工人操作，节省了人力物力。
实验证明该系统实现简单、经济，在工作中能更快、更准确的工作。
这样，节约了人力物力，提高了工作效率。
可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。
随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
可编程序控制器（Programmablecontroller）简称PLC，由于PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。
对早期的PLC，凡是有继电器的地方，都可采用。
而对当今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。
尤其是近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。
本设计是为了实现送料小车的自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！
而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。
运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。
早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的PLC控制设备。
特别是随着科技的不断发展，PLC以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。
本项目运用PLC（可编程逻辑控制）控制运料小车的运行，取代了传统的继电器控制，实现了运料过程的自动化控制。
在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。
运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，PLC在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。
本文通过分析可知，用PLC控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高的实用价值。
关键字：
运料小车；PLC自动控制；自动往返控制
第一章运料小车控制系统的应用背景
PLC（ProgrammableLogicController），是可编程逻辑控制器,是一种工业控制装置。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
1987年，国际电工委员会（IEC）定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外围设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。
运料车在工厂和很多电气化设施上得到广泛的应用，传统的运料车需要耗费大量的人力和物力，很多资源得不到充分的利用。
此次PLC运料车控制系统设计实现了运料小车自动循环往复运料，自动判断小车储料情况，实现标准的自动化生产，解放了工人师傅大量的精力，也为工厂节约了人力资源，并且更加准确的实现精确的运料过程。
第二章控制任务分析
2.1任务分析
该运料小车控制系统的控制任务如下：
图1运料小车控制系统控制任务图
2.2PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
（一）输入采样阶段：
在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。
输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（二）用户程序执行阶段：
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。
即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
（三）输出刷新阶段：
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。
在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
这时，才是PLC的真正输出。
2.3PLC的选型
目前在国内市场上有从美国、德国、日本等国引进的多种系列PLC，国内也有许多厂家组装、开发数十种PLC，故PLC系列标准不一，功能参差不齐，价格悬殊。
在此情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，负载能力合适，经济实惠的PLC。
据对多种因素的分析比较及监控系统、输入、输出点数的要求，选用松下FP0-C16系列的PLC。
第三章控制系统图设计
3.1I/O地址分配
分析PLC的输入和输出信号，在满足控制要求的前提下，要尽量减少占用PLC的I/O点。
有控制开关输入的启停信号控制各按钮的开关，行程开关的闭合；控制输出的指示灯亮灭；重力传感器的感应与否。
表3—1I/O分配表
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
启动按钮X0信号
常开按钮
SB1
X0
启动按钮X1信号
常开按钮
SB2
X1
停止按钮X2信号
常开按钮
SB3
X2
工位A信号
装行程开关
SQA
X3
工位B信号
卸行程开关
SQB
X4
重力感应X5信号
重力传感器
L
X5
热过载保护原件X6
热过载保护
FR
X6
输出信号
小车前进信号
接触器
KM1
Y1
小车后退信号
接触器
KM2
Y2
工位A装电磁阀
电磁阀
YV1
Y4
工位B卸电磁阀
电磁阀
YV2
Y3
前进的指示灯信号
指示灯
HL1
Y5
后退的指示灯信号
指示灯
HL2
Y6
停止报警指示信号
指示灯
HL3
Y7
3.2控制系统原理图设计
由题目要求，需要前进和后退，因此主电路需要正反转，正反转电路如图3—2所示：
图3—2正反转主电路图
3.3控制系统接线图设计
PLC外部接线图的输入输出设备、负载电源的类型等的设计就结合系统的控制要求来设定。
控制外部接线图如图3—3所示。
图3—3PLC外部接线图
第四章程序设计
4.1控制流程
（一）运料小车两地启动
首先运料小车可以在A地和B地两地启动，启动完成后电动机反转，运料小车返回A地装料，并且反转指示灯HL2点亮。
（二）运料小车在A地装料过程及其条件
判断车程是否大于2min，如果大于两分钟，小车停止运行，报警指示灯HL3报警，如果车程不超过2min，判断A地行程开关是否闭合，如果没有闭合，小车继续前进，如果行程开关闭合，再判断重力传感器是否达到设定值，如果没有达到设定值，则装电磁阀打开，小车开始装料，如果达到设定值，则装电磁阀不打开，小车直接返回B地卸料。
（三）装料完成后运料小车返回B地开始卸料
装电磁阀打开30s后，电动机正转，运料小车返回B地卸料，并且正转指示灯HL1点亮。
（四）运料小车在B地卸料过程及其条件
判断车程是否大于2min，如果大于两分钟，小车停止运行，报警指示灯HL3报警，如果车程不超过2min，判断B地行程开关是否闭合，如果没有闭合，小车继续前进，如果行程开关闭合，则卸电磁阀打开，小车开始卸料。
（五）卸料完成后运料小车返回A地开始卸料并完成一次循环
30s后卸料完成，小车离开B地，电动机反转，运料小车返回A地装料，并且反转指示灯HL2点亮。
完成一次循环。
（六）运料小车可以再中途任意停车
运料小车在AB两地之间按下SB3可以随时停止，停车后按下SB1和SB2完成上述动作。
4.2程序流程图
4.3按控制要求设计梯形图
由松下FP0-C16梯形图如下：
4.4调试过程
由松下FP0-C16调试程序如下
（一）运料小车两地启动过程
（二）运料小车在A地装料过程
（三）运料小车装料完成后返向B地卸料过程
（四）运料小车在B地卸料过程
（五）运料小车在B地卸料完成后返向A地并实现控制循环
4.5按控制要求设计指令表
由松下FP0-C16程序指令表如下：
第五章毕业设计总结
通过此次课程设计，培养了我综合运用所学的基础理论课，技术基础课，专业课的知识和实践技能分析和解决实际工作中的一般工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想学会了如何把几年来所学的理论知识运用到实践当中去。
掌握了PLC控制系统的原理，并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论，基本知识和基础技能，提高了我的逻辑思维能力。
本设计分析了现代工业运送小车的操作，结合了产品分选装置的工作原理，给出了一种简单实用的产品分选装置控制系统的PLC设计方案。
送料车的出现帮助了我国很大程度上改善了工农业运料的方式，很大程度上减少了运料的时间和强度，方便了工人操作，节省了人力物力。
特别是随着科技的不断发展，PLC以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。
本项目运用PLC（可编程逻辑控制）控制运料小车的运行，取代了传统的继电器控制，实现了运料过程的自动化控制。
在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。
运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，PLC在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。
本文通过分析可知，用PLC控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高
通过对PLC送料小车的设计，使我对所学PLC内容更加熟悉，在设计的过程中遇到了一些自己暂时还无法解决的问题，通过老师的帮助和查阅相关书籍，对遇到的问题进行分析解答，在这个过程中受益匪浅。
并且让我充分的意识到PLC在实际生活中有很多的用处，激起了我在今后的生活中继续学习和运用PLC的兴趣，我也希望我能够把它运用的生活当中比如自己改造家里的电器让它拥有更多的功能等等。
一个团队的合作同样很重要，对于不清楚的问题大家可以集体讨论。
整个设计过程中我们这个小组配合的比较好，工作效率得到很大的提升。
同时感谢辅导老师细心及时地辅导，使我们能及时解决设计过程中遇到的问题。
致谢
本次课程设计过程中，我首先要感谢我的指导老师王书青老师，他平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段都给予了我悉心的指导并且细心的找出我设计中的错误，然后引导我走向正确的设计方向。
王老师每天都准时来给我们指导，在每一步的教学中为我们指引方向。
从开始的选题，王老师悉心给我们每个人讲解了每个题的要点，重点，大致的PLC设计理念，这为我们在日后的自我设计当中指明了方向。
让我们在考虑方法和设计思路上有了大致了解。
然后在对自己各自的题目进行具体分析。
老师每天都来看我们的进展，在设计的过程中一旦遇到不懂的问题，总能第一时间找到老师解决。
老师总是首先给我们一点思路，循序渐进的让我们走向正确的思路。
老师的这种循循善诱的教学方法，耐心细致的教学态度，让我们在课程设计的过程中受益匪浅。
我们的每一点进展老师都看在眼里，为我们做详细的设计记录，在教导各自问题的时候，不忘了给我们开阔思路，这让我们不仅学到了各自实际的知识，也让我们对整体的PLC设计有了细致而长远的了解。
其次要感谢本次课程设计过程中王老师和同学们给予我的帮助，没有他们的帮助，我不会如此顺利得完成本次课程设计。
让我深刻理解了团队合作的意义，这在我以后人生的工作当中有了很好的导向。
尤其是在团队合作中大家的讨论更是激发了我在处理问题上的发散思维。
在讨论中，我们各抒己见，我们畅所欲言，在讨论中获得了很多一样不到的知识。
在此，向他们至以真诚的感谢。
最后我要感谢陪我一起走过这四周课程设计的老师和同学们，他们所体现出的治学严谨和科学研究的精神也是我学习的榜样将积极的影响我今后的学习和工作。
参考文献
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[2]尹勇李林凌.Multisim电路仿真入门与进阶.北京：
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[4]王阿根.电气可编程控制原理与应用（第2版）.清华大学出版社.2010
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[6]郭纯生.可编程序控制器编程实战与提高.电子工业出版社.2006
[7]谢克明夏路易.可编程控制器.电子工业出版社.2003
[8]李国厚杨清洁洪源.PLC原理与应用设计.化学工业出版社.2010
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