基于PLC的自动小车自动送料机设计Word格式文档下载.docx
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PLC（ProgrammableLogicController），是可编程逻辑控制器。
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。
PLC是一种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。
PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
随着科学技术的发展，PLC在我国各个工业控制领域中得到了越来越广泛的应用。
作为一名自动化专业的学生，我们不光要掌握好PLC的理论知识，更需要学会将所学习到的理论灵活地应用到实践当中去，这样才能真正的掌握PLC这门大有前途的技术。
本课程设计是我校自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
通过皮带输送机PLC电气控制系统这个课题的设计，我们要达到培养自身综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法的目的。
通过课程设计可以得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
2控制要求
系统启动后，配料装置能自动识别货车到位情况和能够自动对货车进行配料，当车装满时，配料系统能自动关闭。
2.1初始状态
该系统启动后，绿灯L1亮，红灯L2灭，表示小车还没有到达指定位置，即允许汽车驶进装料。
料斗出料口D2将关闭，若料位传感器S1置为“0”（表示料斗中的物料不满），进料阀将打开进料，此时L3亮。
当料位传感器S1置为“1”（表示料斗中的物料已满），则停止进料（L3灭）。
此时电动机M1、M2、M3和M4均置为“0”。
2.2装车过程
在物料装车过程中，当汽车驶进规定的装车位置时，此时限位开关SQ1将置为“1”，绿灯L1灭，红灯信号灯L2亮，表明车已到位；
同时启动电动机M4，经过3S后，再启动电动机M3，再经3S后启动电动机M2，再经过2S后，再启动电动机M1，再经过3S后才打开出料阀，此时L4亮，表明物料经料斗出料。
当车装满时，限位开关SQ2置为“1”，L5亮，料斗关闭，3S后电动机M1停止，电动机M2在电动机M1停止3S后停止电动机，电动机M3在电动机M2停止3S后停止，电动机M4在电动机M3停止3S后停止，同时绿灯L1亮，红灯L2灭，表明汽车已经装满可以驶出。
2.3故障设置
如果当某节传送带上的物体过重时，该节传送带和其前面的传送带就会立即停止，该节之后的传送带会在一定的延时后停止。
例如，当M1上有重物时，M1会立即停止，同时数码显示电路会显示“1”，M2在M1停止5S后停止，接着M3在M2停止5S后停止，最后M4在M3停止5S后停止。
3配料系统
3.1系统流程设计分析
1.装车过程
系统流程图如图3-1
图3-1系统流程图
2.故障检测
传送带故障检测分析流程如图3-2
图3-2传送带故障分析
3.2输入输出信号分配
表3-1输入输出分配
输入（X）
输出（Y）
元件
功能
地址信号
按钮SB1
启动
X0
进料电磁阀D4（L3）
控制进料
Y0
按钮SB2
停止
X1
料位指示灯D3
料箱料位指示
Y1
料位传感器S1
料位检测
X2
放料电磁阀D2（L4）
控制放料
Y2
车位传感器SQ1
车到位检测
X3
电动机M1
驱动1级传送带
Y3
称重限位开关SQ2
装料重量检测
X4
电动机M2
驱动2级传送带
Y4
1级传送带重量传感器A
送料重量检测
X5
电动机M3
驱动3级传送带
Y5
2级传送带重量传感器B
X6
电动机M4
驱动4级传送带
Y6
3级传送带重量传感器C
X7
绿灯L1
允许车进/出指示
Y7
4级传送带重量传感器D
X10
红灯L2
禁止车进/出指示
Y10
料重信号灯L5
车满指示
Y11
3.3硬件选型及接线
三菱公司的可编程控制器分A系列和F、F1、和F2系列以及FX1、FX2等FX系列。
FX1、FX2、FX2C是三菱公司近几年推出的高性能小型系列可编程控制器，FX0、FX0S、FX0N和FX2N是微型系列可编程控制器。
但是，FX0S的功能简单实用，价格相应也比较便宜，一般用于不需要联网通信的小型开关量控制系统；
FX0N可以用于要求比较高的中小型控制系统；
FX2N的功能最强，可以用于I/O点数多、控制功能复杂、要求联网通信的系统。
所以本次硬件选用的是FX2N-32MR控制器。
FX2N-32MR控制器的输入输出点分别各16个，从X0～X17和Y0～Y17。
如图3-3：
输入部分：
SB1为启动按钮；
SB2为停止按钮；
S1为料位检测接近开关；
SQ1为车到位接近开关；
SQ2为称重接近开关；
A、B、C、D分别为传送带称重接近开关；
输出部分：
L3为进料指示灯；
D3为料满指示灯；
L4为放料指示灯；
KM1、KM2、KM3、KM4分别为电动机M1、M2、M3、M4；
L1为小车行进绿灯；
L2为小车停止装料红灯；
L5为车满指示灯。
图3-3硬件接线图
3.4主电路设计
三相异步电动机的启动控制有直接启动、降压启动和软启动等方式。
直接启动方式又称为全压启动方式，即启动时电源电压全部施加在电动机定子绕组上。
降压启动方式是指在启动时将电源电压降低到一定的数值后再施加到电动机定子绕组上，待电动机的转速接近同步转速后，再使电动机回到电源电压下运行。
软启动方式下，施加到电动机定子绕组上的电压是从零开始按预设的函数关系逐渐上升，直至启动过程结束，再使电动机全压运行。
由于此次三相异步电动机容量小，M1、M2、M3和M4均采用直接启动方式，启动时将电动机的定子绕组直接接在交流电源上，电动机在额定电压下直接启动。
设计主电路图如图3-4：
图3-4主电路图
3.5状态转移图（SFC）设计
顺序功能图用来设计执行机构自动有顺序工作的控制系统，此类系统的动作是循环的动作。
这种图形语言将一个动作周期按动作的不同及顺序划分为若干相连的阶段，每个阶段称为一步，用状态器S或辅助继电器M表示。
动作的顺序进行对语言来说意味着状态的顺序转移，故顺序功能图又习惯上叫做状态转移图。
顺序功能图主要由步、有向连线、转换条件和驱动负载几部分组成。
顺序功能图的基本结构有单序列顺序功能图、选择序列顺序功能图和并行序列顺序功能图。
此次，由于小车进料和料箱进料以及故障控制是相对独立的，所以SFC采用并行分支的结构。
如图3-6所示：
图3-6-1小车装料和料箱进料
L3灭
X2料满
进料L3亮
X4车满
放料
T3K30
电机M1启
T2K20
T3
T2
T1
T0
电机M2启
T1K30
电机M3启
T0K30
电机M4启
M0
X3车到位
红灯
M8002
Y7绿灯
图3-6-2小车装料和料箱进料
绿灯L1亮
红灯L2灭
电机M4停
T7
T6
T7K30
T6K30
电机M3停
电机M2停
T5
T5K30
电机M1停
T4
T4K30
L5亮
关料门
图3-6-3电机M1、M2故障
T12
T12K50
T11
T11K50
T10
T10K50
T9
T9K50
T8
T8K50
图3-6-4电机M3、M4故障
T13
T13K50
结束语
自动配料监控系统具有运行可靠、功能齐全、投资低、升级方便等特点，采用全汉化操作界面，在线组态，形象直观，易于操作。
监控系统提供了较完善的系统运行信息和产品信息，为现场操作人员创造了高效率的工作环境，实现了较为先进的过程控制和管理技术水平，并减轻了系统维护的工作量。
本系统投入运行以来，各项指标均满足技术要求，并极大地改善了操作员的劳动强度，明显地提高了生产效率精细化工的自动配料监控系统。
同时由于PLC扩展容易，可以对它进行扩展，如只需增加I/O接口模块就可扩展原料系统的输送控制；
也可以与电炉控制系统连接，只需增加通信模块就可实现与上位机的通信，从而实现整个系统的计算机管理。
经过此次的思考和设计，我的认识领域得到了进一步的拓展，专业技能得到了进一步的提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。
另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
致谢
在这次课程设计的完成过程中，得到老师和同学的帮助与鼓励，使我能够顺利地完成课程设计，我在此对他们表示衷心的感谢。
首先，我诚挚地感谢我的导师。
导师学识渊博、治学严谨，平易近人，不辞辛苦的帮助我完成说明书设计。
在本次课程设计的过程中，老师给予了我许许多多的关怀与指导。
本文从选题到老师指导我思路，不断的修改到最后成文，无不倾注着老师的心血。
在此说明书完成之际，我再一次向他致以最诚挚的谢意。
同时，我要感谢我们学院多年来给我们授课的各位老师，正是由于他们的传道、授业、解惑，让我学到了许多知识，充实了自己知识面，并从他们身上学到了如何求知治学、如何为人处事，立足社会。
我也要感谢我的母校，是他提供了良好的学习氛围和优质生活环境，让我的大学生活丰富多姿，让我在以后的日子里深深怀念，有着一份感恩的情怀，回报社会。
非常感谢10机械学院的同学们，我们一起学习、一起讨论，共同进步，平日里大家关于课程设计的讨论给了我很多启发，我再次深表谢意；
最后，向我的亲爱的家人表示深深的谢意，他们给予我的爱、理解、关心和支持是我不断前进的动力。
愿所有的老师、同学们、朋友们事业有成，幸福美满！
参考文献
[1]范永胜，王岷.电气控制与PLC应用（第二版）.中国电力出版社.
[2]李俊秀.可编程控制器应用技术.化学工业出版社.
[3]张进秋，陈永利，张中民.可编程控制器原理及应用实例.
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