plc控制的自动送料小车系统设计毕业设计.docx
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plc控制的自动送料小车系统设计毕业设计
贵州航天职业技术学院
毕业论文（设计）
题目：
PLC控制的自动送料小车系统设计
摘要：
在发展快速的各行各业中，机械产品的不断更新，控制系统的发展已经很成熟，越来越多的工厂设备采用PLC，因此自动化程度越来越高。
PLC是专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
因此送料小车控制系统选用了PLC控制。
只需要完成编程就能让小车自主工作。
送料小车性能的好坏与控制系统性有着直接的关系。
程序设计我使用了分步进行的思路，将复杂简单化。
并且在修改时只需要针对性修改，不会影响到其他设计程序。
使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。
在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的理解了PLC知识。
【关键词】PLC送料小车控制程序设计
第1章送料小车PLC控制系统作用
1.1控制系统在送料小车中的作用
在社会发展的趋势下，一切自动化的机械产品都是为了尽可能的低成本，提高生产效率，减轻劳动人民的负担，使生产自动化，然而这就离不开控制系统。
生产线的核心在于控制系统，对于生产线来说是起到指挥的作用。
一旦系统出现故障，轻者影响生产线运行，重者发生人身安全事故，这就不光单单是企业亏损的问题了，更是人身安全能否得以保障的问题。
因此，送料小车性能的好坏与控制系统性有着直接的关系。
送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。
1.2送料小车工作流程
连接一台三相异步电动机作为小车的运行动力，自动生产线上运料小车的运动如图1-2所示，小车所经过的生产线有5个点供小车停靠，分别为1-5号站台。
每一个站台都安装有行程开关用于检测小车是否到站。
对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有4个呼叫按钮开关分别与4个停靠站点相对应。
若有呼叫按钮按下，小车则将会运行到按下的呼叫按钮处进行卸料，随后返回1号站台等待呼叫。
1-2运料小车示意图
第2章小车系统方案的选型
2.1可编程控制器PLC的优点
可编程控制器是没有触点的设备，通过编程就可以实现多种生产。
目前，PLC已经在工厂生产线上广泛应用。
可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。
1、可靠性高，抗干扰能力强
在生产当中由于环境的恶劣，所以对设备的可靠性非常高，外界的干扰强烈，故需要设备有很好的抗干扰能力来应对所在的环境。
所以可编程控制器成为了首选。
在PLC的设计里，采取了精选元器件及多层次抗干扰等措施，使PLC的平均无故障时间通常在10万小时以上，有些高档的还要高得多，绝这是其他电气设备做不到的。
2、配套齐全，功能完善，适用性强
经过无数次的改进，至今PLC已经逐渐成熟。
适用于各种环境，如今PLC已经具备完善的数据运算能力，可很好地用在数字控制领域。
发展至今PLC功能单元的大量出现，使PLC运用到了位置控制、温度控制等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3、易学易用，深受工程技术人员欢迎
作为计算机通用的控制的PLC。
它的方便快捷，使得它更易为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图大致相同，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
4、体积小，重量轻，能耗低
小型的PLC中新近产品的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅仅只有数瓦。
在具有体积小的优势下，机械中很容易装入，是实现机电一体化的理想控制设备。
2.2系统方案的确定与要求
要使小车能自主工作，可供选择元器件非常多。
如继电器、单片机、PLC等多种元器件都可选作为小车的控制系统。
但在单片机控制系统电路中需要加入A/D，D/A转换器，线路复杂，还要分配大量的中断口地址。
而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。
另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出。
然而继电器又因为元件太多，出现故障时难以排查，在维修时也过于麻烦，不能快捷的进行修复，所以在此也不易用继电器来实现。
而从上述第一节对PLC的特点了解最终我选择了用可编程控制器PLC来实现送料小车系统的控制，运料小车控制系统的控制系统构成如下图2-2所示：
2-2运料小车控制系统图
运料小车的控制要求如下：
（1）按下启动按钮，系统开始运作；按下停止按钮，系统停止运作。
（2）按下启动按钮后，小车在1号站停20S装料，结束后如果按下呼叫按钮，小车向右行驶，到达对应的呼叫按钮停靠站时小车停止运行并开始卸料，15S卸料完毕后小车开始向左行驶，到达装料停靠点时小车停止。
（3）呼叫按钮开关应具有互锁功能，先按下者优先。
第3章运料小车PLC控制系统设计
3.1控制系统I/O分配表
三相异步电动机是系统中唯一的外接机械。
但是电机有正转和反转两个状态，所以要用两个交流接触器分别控制电机的正反转，所以输出点应该有2个。
对应的地址如下表所示，控制系统中有启动按钮开关与停止按钮开关各一个，行程开关共5个、呼叫按钮开关4个共11输入点。
表3-1I/O分配表
输
入
元件
地址
对应的外部设备
SB1
I0.0
启动按钮开关
SB2
I0.1
停止按钮开关
SB3
I0.2
2号呼叫站台开关
SB4
I0.3
3号呼叫站台开关
SB5
I0.4
4号呼叫站台开关
SB6
I0.5
5号呼叫站台开关
SQ1
I1.1
1号站台行程开关
SQ2
I1.2
2号站台行程开关
SQ3
I1.3
3号站台行程开关
SQ4
I1.4
4号站台行程开关
SQ5
I1.5
5号站台行程开关
输
出
KM1
Q0.0
电动机正转（左行）
KM2
Q0.1
电动机反转（右行）
3.2PLC端子接线图
PLC型号选择西门子S7-200。
因为它运行稳定，通讯能力强，可靠性高，使用简单方便，价格便宜，很适用于小型控制系统。
CPU采用西门子CPU224。
端子接线图如下图3-2所示，它集成了14个输入/10个输出很符合本设计11个输入点/2个输出点的要求。
图3-2端子接线图
3.3控制系统工作流程图设计
按照小车控制程序的要求，画出顺序功能如图3-3所示，系统启动后，运料小车开始动作，并进行装料，20S装料结束后若有呼叫按钮按下，小车向右行驶。
到达对应的呼叫按钮停靠站时小车停止运行并开始卸料，15S卸料完毕后小车开始向左行驶，驶到装料点时，小车停止动作并开始装料，等待呼叫。
图3-3总系统结构图
3.4系统梯形图设计
运料小车控制系统的梯形图如下图所示：
3.5自动送料小车程序仿真验证
通过西门子S7-200仿真软件，将编写好的程序块进行仿真运行，自动送料小车程序仿真如下图3-5所示，检查程序正确后点击运行按钮，检测其功能。
首先按下启动按钮I0.0系统运行小车在1号站台开始装料计时20S，T37为装料计时器。
计时完成，再按下其中一个按钮（I0.2）小车进行送料到2号站台，到达呼叫站台后触碰对应行程开关I1.2，小车开始卸料15S，T38开始卸料计时，计时完成后小车左行回到1号站触碰到行程开关I1.1，开始装料计时20S，T37开始动作。
装料完成后等待呼叫按钮按下。
小车通过仿真验证，程序能够完成小车自动送料的设计目的。
图3-5送料小车仿真图
（指令表见附录）
总结
在做这个设计时，查看了很多资料，也从中学到了许多自己不知道的知识和巩固了很多以前没学好的知识，使我的理论知识更加扎实，软件操作更加熟练。
早期运料小车电气控制系统多为继电器，接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。
PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。
现代化社会的进程中，自动化小车的应用已经发展到各个行业。
原先的手动到现在的自动，从而转变为现在的机械自动化。
因为传统的继电接触器控制在工作中已经暴露出种种弊端，单片机又太过复杂，因此，越来越多的新设计替换旧设计。
本设计中选用PLC来完成小车的自动控制，淘汰了继电器的种种弊端。
在检测小车是否到达呼叫停靠点的时候，运用了行程开关使小车的停靠位置更加准确。
同时，简洁的设计理念和明显的输入输出，让设计更清晰明了。
这也是采用了成熟的可编程控制器带来的好处，即使在出现故障时也能快速便捷的修复。
设计时首先查阅了许多关于PLC控制系统在小车中的作用及其工作流程，为后面的设计思路提供了很大的帮助。
再是了解了可编程控制器PLC的优点，从而确定了送料小车的系统方案，提出了小车的设计要求。
在做足准备后就着手写了本次论文的设计大纲。
根据提出的设计一步步完善了小车控制系统的I/O分配表、PLC的端子接线图、过程图、系统编程梯形图、仿真等具体设计内容。
在编程和调试的过程中也遇到了许许多多的问题，通过老师给我的指导和询问同学的建议，最后总算解决了这些问题，完成了本次设计。
本次设计实现了小车通过PLC控制系统进行自主送料的目的，避开了原先系统的弊端，改善了以往的诸多问题。
但是本小车控制系统并不完善，只做到了送料到站控制，没有涉及到如何进行装料和送料的多少的设计，这些方面是本次设计没有完成的，是将来需要研究的方向。
致谢
本论文是在胡磊老师和郭克朝老师的指导下完成的。
老师在专业知识上给了我很大的帮助，帮助我在设计过程中解决了很多我一无所知的问题。
老师悉心指导、严谨认真的教学态度，育人为本、诲人不倦的师者风范，以及大人无己、磊落大度的高尚品格，让我在专业知识上得到了更深的理解，在此我对导师表示衷心的感谢！
感谢机电班的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。
在我撰写论文期间，得到了很多老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在论文设计过程中不断有新的认识和提高。
老师为我的论文课题也提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多宝贵的指导和建议。
才使我能顺利的完成本论文。
我会在以后的工作中铭记老师的教诲，灵活运用老师传授的知识和技巧，做个对社会有用的人，不辜负老师对我的教导。
希望每个人都和我一样，通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。
在本文结束之际，特向我敬爱的机电班所以老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！
参考文献
[1]贾德生.PLC应用开发实用子程序.人民邮电出版社,2006.
[2]贺哲荣.流行PLC实用程序及设计.西安电子科技大学出版社,2006.
[3]廖常初.PLC基础及应用.机械工业出版社，2003.
[4]王本轶．机电设备控制基础.机械工业出版社，2005.
[5]王春行．液压控制系统.机械工业出版社，1999.
[6]张林国.王淑英.可编程控制器技术.高等教育出版社,2002.
[7]郑凤翼.图解PLC控制系统梯形图和语句表.人民邮电出版社,2006.
附录
运料小车系统对应的指令程序如下：
TITLE=程序注释
Network1//田仁忠PLC的自动送料小车
//启动按钮
LDI0.0
OM0.0
ANI0.1
=M0.0
Network2
//装料计时
LDM0.0
OM0.1
ANI0.1
ANM0.2
AI1.1
=M0.1
TONT37,200
Network3
//装料计时延时
LDT37
OM0.2
AM0.0
=M0.2
Network4
//各个站的呼叫按钮
LDM0.2
LPS
LDI0.2
OM0.3
ALD
ANI1.2
ANM0.4
ANM0.5
ANM0.6
=M0.3
LRD
LDI0.3
OM0.4
ALD
ANI1.3
ANM0.5
ANM0.6
ANM0.3
=M0.4
LRD
LDI0.4
OM0.5
ALD
ANI1.4
ANM0.6
ANM0.3
ANM0.4
=M0.5
LPP
LDI0.5
OM0.6
ALD
ANI1.5
ANM0.3
ANM0.4
ANM0.5
=M0.6
Network5
//小车右行
LDM0.3
OM0.4
OM0.5
OM0.6
=Q0.1
Network6
//到达呼叫站卸料计时
LDI1.2
OI1.3
OI1.4
OI1.5
ANT38
AM0.0
=M0.7
TONT38,150
Network7
//计时完成小车左行
LDT38
OQ0.0
AM0.0
ANI1.1
=Q0.0
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
59.
60.
61.
62.
63.
64.
65.
66.
67.
68.
69.
70.
71.
72.
73.
74.
75.
76.
77.
78.
79.
80.
81.
82.
83.
84.
85.
86.
87.
88.
89.
90.
91.
92.
93.
94.
95.
96.
97.
98.
99.
100.
101.
102.
103.
104.
105.
106.
107.
108.
109.
110.
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