PLC课程的毕业设计.docx
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PLC课程的毕业设计
江西农业工程职业学院
毕业设计
PLC控制自动运料小车
学生黄刘迁
指导教师聂卫平
专业电子信息工程
层次大学专科
班级09电子班
学号0906102
日期2012.4.25
摘要
随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已经进入一个崭新的时代，其应用越来越广。
而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电器控制。
本文在已有的通变频器的基础上，采用PLC对电梯进行控制，通过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词:
PLC控制变频调速电梯舒适感
ABSTRACT
Withthedevelopmentoftheeconomy,microelectronictechnology,computer
technologyandtheautomatictheoryaredevelopedrapidly,theACvariable
frequencytechnologyhasbeeninanewstate.Itsapplicationisbecomingmore
andmorewidely.Buttheelevatorasanimportanttrafficinskyscraper，italsohas
developedquicklywiththeimprovingrequirementofthepeople.Itsdragging
technologyhasdevelopedfromDCtimingtoACvariablefrequencytimingand
itslogiccontrol-relaycontrolalsohasbeenreplacedbyPLC.
Thearticleisbasedonthenow-beinggeneralfrequencyconverter,using
PLCtocontroltheelevator,thereliabilityisimprovedandthefeelingofcomfort
isbetterthroughthereasonableselectionanddesign,sotheeffectofcontrolis
moreideal.
Keyword:
PLCcontrolfrequencyconversiontimingelevatorfeelingofcomfort
独创性声明
本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
学生签名：
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[保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议]
学生签名：
时间：
年月日
密级：
摘要
在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。
用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。
减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。
我们为各个装料生产领域所生产的可编程控制器装料系统。
它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
关键词：
PLC；自动化；程序设计；运料小车
目录
绪论…………………………………………………………………1
第一章PLC的工作原理……………………………………………2
1.1PLC的主要技术指标……………………………………2
1.2PLC型号的选择………………………………………………3
1.3PLC的容量选择…………………………………………4
第二章PLC应用与发展……………………………………………5
2.1可编程序控制器概述………………………………………5
2.2可编程控制器的应用………………………………………7
2.3可编程控制器的发展………………………………………8
第四章运料小车设计………………………………………………12
4．1运料小车控制原理………………………………………12
4.2运料小车面板图……………………………………12
4.3输入/输出接线…………………………………………13
4.4梯形图参考程序……………………………………………13
总结…………………………………………………………………17
参考文献……………………………………………………………18
致谢………………………………………………………………19
绪论
在仓库领域中，物资的输送、存储、管理和控制的规模越来越大，靠人工实现已经远不能够需要。
自动化仓库技术在物资存储行业中受到人们的重视，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信息，仓库计算机及时地记录订货和到货时间，显示库存量，计划人员可以方便地作出供货决策，管理人员随时掌握货源及需求。
信息技术的应用已成为仓库技术的重要支柱。
满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术逐渐成为仓库自动化技术的核心。
仓库是货储的重要组成部分，它是在不直接进行人工处理的情况下能自动地存储和取出物品的系统。
在仓库进货过程中，使用工业输送车将物品存入仓库。
在现代大型仓库中货储任务十分繁重，实现了全自动作业后，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可靠的自动配货系统是十分迫切和需要的。
本例采用了PLC实现自动化控制，解决了劳动强度大经济效益差问题。
第一章PLC的工作原理
与普通微机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。
在软件的控制下，PLC才能正常地工作。
软件分为系统软件和应用软件两部分。
PLC的基本工作如下:
（1）输入现场信息:
在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态;
（2）执行程序:
顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算:
（3）输出控制信号:
根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。
上述过程执行完后，又重新开始，反复地执行。
每执行一遍所需的时间称为扫描周期。
PLC的扫描周期通常为几十毫秒。
在实际应用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的If序操作，
PLC的工作方式与此相似。
因此，PLC的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。
为了提高工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。
每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障.此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并
关断所有输出点，然后停机。
诊断结束后，如没发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编程器等的通信请求。
如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。
处理完通信后，PLC继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。
然后又从自诊断开始，进行第二轮扫描。
PLC就这样不断反复循环，实现对机器的连续控制，直到接收到停机命令，或因停电、出现故障等才停止工作。
1.1PLC的主要技术指标
PLC的性能指标较多，现介绍与构建PLC控制系统关系较直接的几个技术指标。
1.1.1I/O（输入/输出）点数
如前所述，输入/输出点数是PLC组成控制系统时所能接入的输入/输出信号的最大数量，表示PLC组成系统时可能的最大规模。
这里有个问题要注意，在总的点数中，输入点与输出点总是按一定比例设置的，往往是输入点数大于输出点数，且输入和输出点数不相互代替。
1.1.2应用程序的存储容量
应用程序的存储容量是存放用户程序的存储趋的容量。
通常用K字（KW），K字节（KB）或K位（Kb）来表示，1K=1024。
也有的PLC直接用所能存放的程序量表示。
在一些文献中称PLC中存放程序的地址单元为“步”，每一步占用两个字，一条基本指令一般为一步。
功能复杂的基本指令，特别是功能指令，往往有若干步，因而用“步”来表示程序容量，往往以简单的基本指令为单位，称为多少K基本指令（步）。
如还是用字节表示，财一般小型内存为1K到几K，大型机为几十K，甚至可达1～2M字节。
1.1.3扫描速度
扫描速度一般以执行1000条基本指令所需的时间来衡量，单位为毫秒/千步，也有以执行一步指令时间的，如微妙/步。
一般逻辑指令与运算指令的平均执行时间有较大的差别，因而大多场合，扫描速度往往还需标明是执行哪类程序。
以下是扫描速度参考值：
由目前PLC采用的CPU主频考虑，扫描速度比较慢的为2.2ms/K逻辑运算程序和60ms/K数字运算程序；较快的为1ms/K逻辑运算程序和10ms/K数字运算程序；更快的能够达到0.75ms/K逻辑运算程序。
不同厂家的PLC，其编程语言不同，相互不兼容。
梯形图语言、助记符语言较为常见，近年来功能图语言的使用量有上升趋势。
一台机器能同时使用的编程方法多，则容易为更多人使用。
编程语言中还有一个内容是指令的功能。
衡量指令功能的强弱可看两个方面：
一是指令条数的多少，二是指令中有多少综合性指令。
一条综合性的指令一般就能完成一项专门操作。
比如查表、排序及PID功能等，相当于一个子程序。
指令功能越强，使用这些指令完成一定的控制目的就越容易。
另外，可编程控制器的可扩展性、可靠性、易操作性及经济性等指标也是用户关心的问题。
1.2PLC型号的选择
机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。
具体应考虑因素如下：
1.2.1结构合理
对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，选用单元式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。
1.2.2功能强弱适当
对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。
如三菱公司的FX2系列机。
对于以开关量控制为主、带少量模拟控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。
对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中挡或高档机。
其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。
当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。
1、机型统一
选用PLC时，尽量要做到机型统一。
由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。
若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，相互通信，集中协调管理。
1.3PLC容量选择
PLC容量包括两个方面：
一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）。
1.3.1I/O点数是基础
I/O点数可以衡量PLC规模的大小。
准确统计被控制对象的输入信号和输出信号的总数并考虑今后调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用量。
多数小型PLC为单元式，具有体积小，价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。
模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比单元式方便灵活，维修更快模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统。
1.3.2用户存储器容量的估算
根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%-25%考虑裕量。
用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。
因此，在程序设计之前只能粗略的估算。
根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：
开关量输入所需存储器字数=输入点数×10
开关量输出所需存储器字数=输出点数×8
定时器/计数器所需存储器字数=定时器/计数器×2
模拟所需存储器字数=模拟量通道数×100
通信接口所需存储器字数=接口个数×300
根据存储器的总字数再加上一个裕量。
1.3.3I/O模块的选择
PLC是一种控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业环境是工业生产现场。
PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。
通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。
同时控制器有通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。
外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也不相同，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。
PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需要经过一定距离。
为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好抗干扰能力。
根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。
1.3.4电源模块的选择
电源模块的选择一般只需考虑输出电流。
电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流总和。
选择电源模块一般规则如下。
（1）确定电源的输入电压。
（2）将框架中每快I/O模块所需的总电流相加，计算出I/O模块所需的总电流值。
（3）I/O模块所需的总电流值再加上以下各电流。
①框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值。
②当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。
（4）如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可做以下处理：
①列出将来要扩展的I/O模块所需的电流。
②将所有扩展的I/O模块的总电流值与步骤。
（5）在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装到框架的外面。
第二章PLC的应用与发展
2．1可编程序控制器概述
可编程序控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。
它具有体积小、功能强、活通用与维护方便等一系列的优点。
特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力，受到用户的青睐。
因而在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱之一。
3、2可编程序控制器的发展历史
在可编程序控制器问世以前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。
这种由继电器构成的控制系统有着明显的缺点:
体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度不高，尤其是对生产工艺多变的系统适应性更差，如果生产任务和工艺发生变化，就必须重新设计，并改变硬件结构，造成了时间和资金的严重浪费。
1968年，在底特律的美国通用汽车公司（GM公司）为了在每次汽车改型或改变工艺流程时能不改动原有继电器柜内的接线以便降低生产成本，缩短新产品的开发周期，提出了研制新型逻辑顺序控制装置，并提出了该装置的研制指标要求，即十项招标技术指标。
其主要内容如下:
（1）在使用者的工厂里，能以最短中断服务时间，迅速方便地对其控制的硬件和设备进行编程及重新进行程序的设计。
（2）所有系统单元必须能在工厂内无特殊支持的设备、硬件及环境条件下运行。
（3）系统的维修必须简单易行。
在系统中应设计有状态指示器及插入式模块以便在最短的停车时间内使维修和故障诊断变得简单易行。
（4）装置的体积应小于原有继电器控制柜的体积，它的能耗也应较少.
（5）必须能与中央数据收集处理系统进行通信，以便监视系统的运行状态和运行情况。
（6）输入开关量可以是已有的标准控制系统的按钮和限位开关的交流115V电压信号。
（7）输出的驱动信号必须能驱动以交流运行的电动机起动器和电磁阀线圈，每个输出量将设计为可开停和连续操纵具有115V,2A以下容量的电磁阀等负载设备。
（8）具有灵活的扩展能力。
在扩展时，必须能以系统最小的变动及最短的更换和停机时间，使原有装置从系统的最小配置扩展到系统的最大配置。
（9）在购买和安装费用上，应有与原有继电辑控制系统的竟争力，即有高的性能价格比。
（10）用户存储器容量至少在4KB以上。
（根据当时的汽车装配过程的要求提出）
从上述十项指标阁可以看出，它实际上就是当今可编程序控制器的最基本的功能。
将它们归纳一下，其核心为四点:
（1）用计算机代替继电器控制盘。
（2）用程序代替硬件接线。
（3）输入输出电平可与外部装置直接连接
（4）结构易于扩展。
美国的数字设备公司（（DEC）中标，并在1969年研制出了第一台可编程序控制器（PDP-14）。
其后，美国的MODICON公司也推出了084控制器，1971年，日本推出了DSC-8控制器，1973年西欧各国的各种可编程序控制器也研制成功。
我国在1974年开始研制可编程序控制器。
3、3可编程序控制器发展的几个阶段
可编程序控制器的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关。
这些高新技术的发展推动了可编程序控制器的发展，而可编程序控制器的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了它们的发展。
从控制功能来分，可编程序控制器的发展经历了下列四个阶段。
第一阶段。
从第一台可编程序控制器问世到20世纪70年代中期，是可编程序控制器的初创阶段。
这一阶段的产品主要用于逻辑运算和计时、计数运算，它的CPU由中小规模的数字集成电路组成，它的控制功能较简单。
典型产品有MODICON公司的084认LLEN-BRADLEY（AB）公司的PDQ2,DEC的PDP-14、日立公司的SCY-022等。
由于这些产品主要完成逻辑运算功能，因此被称为可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController-PLC）.
第二阶段。
从20世纪70年代中期到末期，是可编程序控制器的扩展阶段。
在这一阶段，产品的主要控制功能得到了较大的发展，它的发展主要来自两方面，从可编程序控制器发展而来的控制器，它的主要功能是逻辑运算，同时扩展了其他运算功能;而从模拟仪表发展而来的控制器，其功能主要是模拟运算，同时扩展了逻辑运算功能。
因此，按习惯的分类方法，前者被称为可编程序逻辑控制器（PLC），后者被称为单回路或多回路控制器。
可编程序控制器的名称缩写为PC（ProgrammableController），但是为了与个人计算机（PersonalComputer）的名称缩写PC相区别，通常还是把可编程序控制器简称为PLC，这一阶段的产品有MODICON公司的184,284,384，西门子公司的SYMATICS3系列，富士电机公司的SC系列等产品。
第三阶段。
从20世纪70年代末期到20世纪80年代中期，是PLC通信功能实现阶段。
与计算机通信的发展相联系，PLC-也在通信方面有了很大的发展，初步成了分布式的通信网络体系，但是，由于制造企业各自为政，通信系统自成系统，因此，各产品的互相通信是较困难的。
在该阶段，由于生产过程控制的需要，对PLC的需求大大增加，产品的功能也得到了发展，数学运算的功能得到了较大的扩充，产品的可靠性进一步提高。
这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS6系列、富士电机公司的M工CREX和德州仪器公司的T1530等等。
第四阶段，从20世纪80年代中期开始是PLC的开放阶段。
由于开放系统的提出，使PLC也得到了较大的发展。
主要表现在通信系统的开放，使各制造企业的产品可以通信，通信协议的标准化使用户得到了好处。
在这一阶段，产品的规模增大，功能不断完善，大中型的产品多数有CRT屏幕的显示功能，产品的扩展也因通信功能的改善而变得方便，此外，还采用了标准的软件系统，增加了高级编程语言等.这一阶段的产品有西门子公司的SYMATICS5和S7系列、AB公司的PLC-5等。
2.2可编程控制器的应用
近年来，随着微处理器芯片及其有关原器件的价格大幅度下迭，PLC的成本也随之下降。
与次同时，PLC的性能却在不断的完善，功能也在增多增强，使得PLC的应用已由早期的开关逻辑发展到现在工业控制的各个领域。
根据PLC的特点，可以将其应用形式归纳为如下几种类型。
1.开关逻辑控制。
这是PLC最基本最广泛的应用领域。
PLC具有强大的逻辑运算能力，可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。
2.模拟量控制。
在工业生产过程中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量，而PLC中所处理的是数字量，为了能接受模拟量输入和输出模拟量信号，PLC中配置了A/D和D/A转换模块，将现场的温度、压力等模拟量经A/D转换变为数字量，经微处理器进行处理，微处理器处理的数字量又经D/A转换后，变成模拟量去控制被控制对象，这样可以实现PLC对模拟量的控制。
3.闭环过程控制。
运用PLC不仅可以对模拟量进行开环控制，而且还可以进行闭环控制。
现代大、中型的PLC一般都配备了专门的PID控制模块，当控制过程中某一个变量出现偏差时，PLC就按照PID算法计算出正确的输出去
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