毕业设计论文小车装卸料运行plc控制系统设计管理资料文档格式.docx
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学号:
20102309
指导教师:
二〇12年07月15日
附录
【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