基于PLC控制运料车设计周路雷.docx
《基于PLC控制运料车设计周路雷.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC控制运料车设计周路雷.docx（17页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
基于PLC控制运料车设计周路雷
电气系高级工毕业课题
设计说明书
课题名称基于PLC控制运料车设计
专业班级13电气班
学生姓名周路雷
学号4号
指导教师
宁波技师学院电气技术系
二零一五年九月
摘要
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手动和自动化的转化，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。
关键词：
PLC；送料小车；控制；程序设计
目录
1、引言………………………………………………………………页码
2、运用PLC的好处……………………………………………………………页码
２.1运料车的作用和与地位…………………………………………页码
２.2PLC的发展历史…………………………………………页码
２.3控制PLC的目的和意义…………………………………………页码
３、硬件设计………………………………………………………………页码
３.１PLC基本结构…………………………………………………页码
３.2功能特点…………………………………………………页码
３.3型号分析…………………………………………………页码
4、软件设计………………………………………………………………页码
4.lＰＬＣ的硬件接线图………………………………………………页码
4.2模拟示意图………………………………………………页码
4.3Ｉ／ｏ分配表………………………………………………页码
4.4梯形图的介绍………………………………………………页码
4.5控制流程图 ………………………………………………页码
５、结论…………………………………………………………………页码
致谢……………………………………………………………………页码
参考文献…………………………………………………………………页码
附录1：
实验原理图………………………………………………………页码
附录2：
设计仿真图………………………………………………………页码
附录3：
源程序……………………………………………………页码
附录4：
××××××………………………………………………………页码
1、引言
随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。
控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：
机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。
PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。
PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。
PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。
送料小车控制系统采用了PLC控制。
从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。
我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，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，更加深入的了解了更多的PLC知识。
2、运用ＰＬＣ的好处
2.１运料车的作用和地位
在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。
控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。
一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。
送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。
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。
2.2PLC的发展历史
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
2.2控制PLC的目的和意义
了解现代生产企业为提高生产车间自动化水平，实现生产环节间的运输自动化，使厂房内的物料搬运全自动化，还有类似的现代化物流设备如电梯的垂直升降控制。
3、硬件设计
3.1 PLC的基本结构
编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为:
一、电源
可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。
如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。
一般交流电压波动在+10%（+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去
二、中央处理单元（CPU）
中央处理单元（CPU）是可编程逻辑控制器的控制中枢。
它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。
当可编程逻辑控制器投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。
等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。
为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。
这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
三、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
四、输入输出接口电路
1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。
2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
五、功能模块
如计数、定位等功能模块。
3.2 功能特点
1.使用方便，编程简单
采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
2.功能强，性能价格比高
一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。
它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。
PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。
3.硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。
PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。
PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。
硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
4.可靠性高，抗干扰能力强
传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。
PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。
PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。
3.2 型号分析
图3-2型号图
4、软件设计
4.1 PLC硬件接线图
图4-1PLC硬件接线图
4.2模拟示意图
图4-2自动往返示意图
分析：
按下SB1启动，电动机运行，开始装料，从原位开始前进且向右行驶，碰到1号位，，开始卸料，碰撞SQ2又向右行驶，当到达到2号位，又开始卸料，碰撞到SQ3停下，向左行驶，依次循环，当按下SB2，停止电动机运行，小车也停下。
4.3 I/o分配表
输入信号
输出信号
启动按钮
SB1
接触器
Y0
停止按钮
SB2
接触器
Y1
行程开关
SQ1
行程开关
SQ2
行程开关
SQ3
图4-3I/o地址分配表
如图4-3为小车循环运动PLC控制的I/o接线图，在进行调试过程时，在PLC模板上，当有SB1输入信号，即按下SQ1，以此类推，I/o接线图是把实际开关信号变成输入信号呢，同理，也是这样的。
4.4 梯形图的介绍
图4-4-1小车向右
按下x1，y0得电，y0常开自锁，常闭断开，M1电动机开始运行，小车右行驶，当按下x4,下图常闭断开，当松开x4,又恢复成原样
图4-4-2小车向左
按下x2，y1得电，y1自锁，常闭断开，M2电动机运行，小车向左行驶，当按下X3，上图常闭断开，当松开X3,恢复原样，自此循环。
4.5 控制流程图
初始位置
启动
右行
启动
左行
行程开关SQ1
右行
行程开关SQ2
行程开关SQ3
左行
是
是否循环
结束
停止
6、结论
在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。
做完这个设计后，我得出几个结论如下：
一、送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制；然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序，还运用了互锁和联锁，确保了系统的正常运行，减少了系统的故障点。
在送料小车的系统中加入了手动操作程序，便于设备的维修，方便操作人员操作。
二、该小车系统在实施的情况下，其成本价格比较高。
三、该小车控制系统的研究方向：
由于本小车系统并不完善，只做了送料，没有设计小车怎么装料和小车到料仓后送料的多少。
这两方面是该系统设计的完善，是将来的研究方向。
最后，经过这次毕业设计培养了我们的设计能力以及全面的考虑问题能力。
学习的过程是痛苦的但是收获成功的喜悦更是让人激动的。
相信通过这次毕业设计它对我以后的学习及工作都会产生积极的影响。
致 谢
本论文是在葛宁讲师亲自指导下完成的。
导师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作。
导师一丝不苟、严谨认真的治学态度，精益求精、诲人不倦的学者风范，以及正直无私、磊落大度的高尚品格，更让我明白许多做人的道理，在此我对导师表示衷心的感谢！
本论文能够完成，要感谢宁波技师学院的所有老师，是他们在这两年年的时间里，教会我的专业知识。
在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，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，使我在科研工作及论文设计过程中不断有新的认识和提高。
导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。
多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。
我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。
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，特向我敬爱的导师和宁波技师学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的谢。
参考文献
[1]史久根，张培仁等.CAN现场总线系统设计技术[M].北京：
国防工业出版社，2004，10.
[2]余理富，汤晓安等.信息显示技术[M].北京：
电子工业出版社，2004，1.
[3]………………
[4]………………
[5]卢仰坚,吴训威.抑制冗余优先编码器的逻辑设计[J].浙江大学学报（理学版）,2001年6月，36（6）：
15～17.
[6]朱宁,周润德,羊性滋.CMOS组合逻辑电路的功耗分析研究[J].清华大学学报,1998，38（9）:
32～35.
[7]……………
[8]……………
[9]BellaouarA,ElmasryMI.Low-powerdigitalVLSIdesigncircuitsandsystems[M].Boston:
KluwerAcademicPress,1995，4.
[10]WuQ,PedramM.Clock-GatingandItsApplicationtoLowPowerDesignofSequentialCircuits[J].IEEEProc.ofCICC,SantaClara,1997，35（7）：
479～482.
[11]……………
[12]……………
附录1：
系统实物图
附录2：
实验原理图
附录3：
源程序
附录4：
XXXX
升级会员 