毕业设计论文小车装卸料运行plc控制系统设计管理资料.docx

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毕业设计论文小车装卸料运行plc控制系统设计管理资料

广西理工职业技术学院

毕业设计（论文）说明书

题目：

小车装卸料运行PLC控制系统设计

系别：

电气工程系

专业班级：

10机电三班

姓名：

学号：

20102309

指导教师：

二〇12年07月15日

附录

小车装卸料运行PLC控制系统设计

【摘要】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，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，可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点。

随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。

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。

它功能强大，可扩展到多达128I/O点，且能增加特殊功能模块或扩展板。

通信和数据连接功能选项使得FX1N在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。

本课题主要包括：

分析被控对象和明确系统控制要求；选定PLC类型，确定系统I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。

PLC在运料小车控制系统中的应用，已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值，其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。

【关键词】PLC运料小车控制系统

1绪论

课题背景

随着我国社会经济的迅速发展，人民物质文化生活水平日益提高，随着工业自动化的普及和发展，控制器的需求量逐年增大，为了改变落后的生产状态，缓解日趋紧张的供求关系，我们研究了多功能小车。

新中国成立特别是改革开放以来，我国社会主义现代建设取得了举世瞩目的伟大成就，同时，必须清醒地看到，我国处于并将长期处于社会主义初级阶段，全面建设小康社会，既面临难得的历史机遇，又面临一系列严峻的挑战，经济增长过度依赖能源、资源消耗，环境污染严重；经济结构不合理，农业基础薄弱，高科技产业和现代服务发展滞后；自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，经济效益有待提高。

在扩大劳动就业、理顺分配关系、提供健康保障和确保国家安全等方面，有诸多困难和问题亟待解决。

从国际上看，我国也将长期面临发达国家在经济、科技等方面占有优势的巨大压力。

为了抓住机遇、迎接挑战，我们需要进行多方面努力，包括统筹全局发展，深化体系改革，健全民主法制，加强社会管理等。

与此同时，我们比以往任何时候都更加需要紧紧依靠科技进步和创新，带动生产力质的飞跃，推动经济社会的全面、协调、可持续发展。

进入21世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距，还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件，中华民族拥有5000年的文明史，中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化，只要我们增强民族自信心，贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经过15年乃至更长时间坚韧不拔的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。

科技工作的指导方针是：

自主创新，重点跨越，，支撑发展，引领未来，自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收而创新。

重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优越、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。

支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。

引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。

这一方针是我国半个多世纪科技发展实践经验的概括总结，是面向未来、实现中华民族伟大复兴的重要抉择。

要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。

在对为开放条件下推进社会主义现代化建设，必须认真学习和这充分借鉴人类一切优秀文明成果。

改革开放30多年来，我国引进了大量技术和装备，对提高产业技术水平、促进经济发展起到了重要作用。

但是，必须清醒地看到，只引进而不注重技术的消化和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉大与世界先进水平的差距。

总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建设的各个发面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。

我国科学技术发展的总体目标是:

自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特设国家创新体系。

企业现代化规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成为生产物流系统中的一个重要环节，运料小车自动控制正是用来实现输送生产物的控制系统，随着PLC的发展，国外生产线上的运输控制系统非常广泛的采用该控制系统，而且有些制造厂还开发研制出了专用的逻辑处理控制芯片，我国的大部分工控企业的运料小车自动控制系统都是从国外引进的，成本高，为了满足现代生产流通的需要，让PLC技术与自动化技术相结合，充分的利用到我国的工控企业生产线上，让该系统在各种环境下都能够工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。

运料小车控制发展的历程

由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段：

（1）手动控制：

在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器与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。

（2）自动控制：

在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC载运料小车控制系统在自动方面的应用。

（3）全自动控制：

现阶段，由于PLC的技术向高性能、高速度、大容量方向发展,大型PLC大多采用多CPU结构。

将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。

PLC运料小车自动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，维修和改造方便等优点。

2可编程控制器（PLC）概述

PLC的定义

国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee-IEC）,1987年的第三版对PLC作了如下的定义:

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。

它采用可以编程序的储存器，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。

可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。

可编程控制器主要由CPU（中央处理单元）、储存器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称为I/O模块）、编程器和电源五大部分组成。

近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。

它按照成熟而有效的继电器控制概念和思想设计，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。

PLC的发展

1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制转置的要求，并公开招标提出十项标准：

（1）编程方便，现场可修改程序；

（2）维修方便，采用模块化结构；

（3）可靠性高于继电器控制装置；

（4）体积小于继电器控制装置；

（5）数据可直接送入管理计算机；

（6）成本可与继电器控制装置竞争；

（7）输入可以是交流115V；

（8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；

（9）在扩展时，原系统只要很小变更；

（10）用户程序存储器容量至少能扩展到4K。

1969年，美国数字公司（DEC）研制出了第一台可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。

这种新型的工业控制装置简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长，很快在美国其他工业领域推广使用。

随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有了第五代PLC产品。

PLC的特点

PLC之所以越来越受到控制界人士的重视，是和它的优点分不开的：

（1）功能齐全，它的适用性极强，几乎所有的控制要求，它均能满足；

（2）应用灵活，其标准的积木式硬件结构，以及模块化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能繁琐的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合；

（3）操作方便，维修容易，稳定可靠。

尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣的工业应用环境，耐热、防潮、抗震等性能也很好，一般平均无故障率可达几万小时。

PLC的构成

PLC的基本组成

从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置如图2-2所示。

图2-2PLC的组成框图

PLC是一种通用的工业控制转置，其组成与一般的微机系统基本相同。

按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。

整体式PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。

另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。

主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。

组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模板，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。

装有CPU单元的底板称为CPU底板，其他称为扩展底板。

CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m，无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配置与组合。

PLC系统的其他设备

1）中央处理单元（CPU）

CPU在PLC中的作用类似与人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。

它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务:

（1）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

（2）诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误；

（3）用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来；

（4）PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作；

（5）将用户程序的执行结果送至输入端。

现代PLC使用的CPU主要有以下几种：

（1）通用微处理器，如8080,8088，Z80A,8085等。

通用微处理器的价格便宜，通用性强，还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。

（2）位片式微处理器，如AMD2900系列等。

位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。

它主要追求运算速度快，它以4位为一片。

用几个位片级联，可以组成任意长的微处理器。

改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。

位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个位处理器同时进行处理。

这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。

2）存储器

根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种：

（1）系统程序存储器

和各种计算机一样，PLC也有其固定的监控程序、解释程序、它们决定了PLC的功能