装卸料小车PLC控制设计 精品推荐.docx

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《电气与PLC控制系统设计》指导及任务书

设计课题:

装卸料小车PLC控制设计

目录

1设计说明书1

1.1设计目的1

1.2设计任务1

1.3设计内容与要求2

1.4主要参数计算及元器件选择6

1.5I/O分配及元器件表12

1.6运料小车控制系统梯形图15

2设计小结18

3参考文献19

1设计说明书

1.1设计目的

本课程设计是装卸料小车PLC控制设计，传统的运料小车大都是继电器控制。

而继电器控制有着接线繁多，故障率高且维护维修不易等缺点。

装卸料采用PLC控制，体积小，重量轻，控制方式灵活，可靠性高，操作简单，维修容易。

使用该设计不仅准确安全可靠，而且提高了劳动生产率，降低工人劳动强度，具有较好的经济效益和社会效益。

可编程控制器PLC以其丰富的I/O接口模块，高可靠性，可以在装卸料控制系统的设计中起到十分重要的作用。

PLC不仅可以实现逻辑控制，顺序控制，定时，计时，算数运算，数据处理数据通信等功能，并且具有处理分支，中断，自诊断的能力。

逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。

PLC可以使用通用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线开发用户程序使用在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户的执行状态。

它提供三种编程语言，即梯形图LAD，语句表STL及功能块FBD,每种语言都有自己的特点。

梯形图LAD是在继电器接触器控制基础上演变而来的，是一种的图形化的编程语言，编程人员几乎不必具备计算机的基础知识，不必考虑PLC内部的机构原理，只要有继电器接触器的基础，就能在很短的时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法。

作为目前国内控制市场上的主流控制器，PLC在市场、技术、行业影响等方面有着重要的作用，随着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，利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。

1.2设计任务

1.绘制电气控制原理图，PLC输入输出接线图，控制面板元件布置图，元器件之间接线图等图纸。

2.控制梯形图和程序的设计。

3.先设计出继电接触控制系统，后设计PLC控制系统，以及I/O口分配图和PLC的选型。

4.图形符号采用新国标进行设计。

5.编写设计说明书、使用说明书和设计小结。

1.3设计内容与要求

图1

如图1所示，小车在A、B两地之间运行，在A、B两地各设有一个限位开关SQ1和SQ2，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前运行至料斗下停止，装料再返回A地将料卸下。

小车的控制有4种控制方式。

（1）手动控制方式；

（2）单周期运行控制方式；

（3）双周期运行控制方式；

（4）自动运行控制方式；

手动控制方式

在手动控制方式时，可用4个控制按钮控制小车的向前和向后运行，以及车门的打开和料斗门的打开。

小车的运行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的斗门由电磁铁控制，当电磁铁带电时，料门或斗门打开，失电时关门。

手动控制要求如下：

a、小车向前运行

小车在漏斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。

b、小车向后运行

小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后限位开关应停下来。

c、料斗门打开控制

小车必须在B地点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。

按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒钟后电磁铁失电斗门关闭。

d、车门打开控制

小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。

按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时4秒钟后电磁铁失电，车门关闭。

单周期运行控制方式要求

小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。

小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸4秒钟后，车门关闭。

双周期运行控制方式要求

小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期运行过程。

自动运行控制方式要求

小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。

在手动控制方式下不能进行单周期、双周期和自动运行方式，反之，在单周期、双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。

本控制采用FX2系列等可编程控制器，其输入输出端子分配如下：

X000：

起动开关；X001：

前限位开关；

X002：

后限位开关；X003:

手动方式；

X004：

自动方式；X005：

单循环方式；

X006：

双循环方式；X007：

向前运行按钮；

X010：

向后运行按钮；X011：

车门打开按钮；

X012：

斗门打开按钮；X013：

停止按钮；

Y000：

向前运行；Y001：

向后运行；

Y002:

斗门电磁铁；Y003：

车门电磁铁；

1运料小车的控制系统主电路

运料小车由一台三相异步电动机控制，当电机正转时，小车向前运行，电机反转，小车向后运行。

电动机正反转主电路图如图2所示。

图2主电路

2运料小车控制系统控制电路

如果小车开始在A点，按一下起动按钮SB1，然后按一下向前运行按钮SB2，小车向右运行，当运行到漏斗下面碰到前限位开关SQ1时，小车停止运动，按一下SB4，控制斗门的电磁阀YV1得电打开，小车开始装料10S，YV1失电斗门关闭，按一下SB3小车向左运行，到达A点碰到后限位开关时停止运动，按一下SB5，控制车门的电磁阀YV2得电，车门打开，小车卸料4S，然后YV2失电，车门关闭。

如果选择单周期运行控制方式，我们只需要按一下起动按钮SB1即可，同理，如果选择双周期运行控制方式和自动运行控制方式，也只需按一下起动按钮即可。

当然，如果遇到紧急情况需要马上停止运行，只需要按一下SB6即可，运料小车控制系统的控制电路图见附录。

3PLC外部接线图

小车控制系统有1个起动按钮、2个限位开关、4种控制方式的选择、正转启动按钮、反转启动按钮、车门打开按钮、斗门打开按钮、1个停止按钮开关共12个输入点。

这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相异步电动机一个。

电机有正转和反转两个状态，分别对应正转接触器KM1和反转接触器KM2，此外，还有一个输出控制斗门电磁铁YV1和输出控制车门电磁铁YV2，所以输出点应该有4个，PLC输入输出接线图见附录。

4控制系统的工作原理

运料小车手动方式控制下的运动流程图如下：

否

是

否

否

是

是

图3运料小车手动方式控制流程图

运料小车的运动如图1所示，运料小车由一台三相异步电动机控制，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。

在生产线上装料点B、卸料点A分别装有限位开关SQ1和SQ2，以判别小车是否到达该位置。

另外对小车还需要一个总停按钮，一个起动按钮。

如果是手动方式控制运行，则小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，小车向前运行到漏斗下面碰到前限位开关SQ1时应停下来，料斗门未关闭时不能运行。

按下向后运行按钮时，小车在A地点碰到后限位开关SQ2时应停下来，小车的车门在打开时不能运行。

小车必须在B地点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。

按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒钟后电磁铁失电斗门关闭。

同样，小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。

按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时4秒钟后电磁铁失电，车门关闭。

采用单循环方式运行时，小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。

小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸4秒钟后，车门关闭。

双循环方式运行的话，按一下向前运行按钮，小车将循环两次单周期运行过程。

如果采用自动控制方式，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。

在手动控制方式下不能进行单周期、双周期和自动运行方式，反之，在单周期、双周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。

1.4主要参数计算及元器件选择

1PLC的选择

FX1N系列:

是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。

具有扩展输入输出，模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。

是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。

　　FX2N系列:

是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。

具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点，为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。

FX1NCFX2NCFX3UC三菱PLC:

在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本，并大大节省了时间。

Q系列三菱PLC:

三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU，高性能型CPU，过程控制CPU,运动控制CPU,冗余CPU等。

可以满足各种复杂的控制需求。

三菱电机中国事业的快速发展，为了更好地满足国内用户对三菱PLC，Q系列产品高性能、低成本的要求，三菱电机自动化特推出经济型QUTESET型三菱PLC，即一款以自带64点高密度混合单元的5槽Q00JCOUSET；另一款自带2块16点开关量输入及2块16点开关量输出的8槽Q00JCPU-S8SET，其性能指标与Q00J完全兼容，也完全支持GX-Developer等软件，故具有极佳的性价比。

　A系列三菱PLC:

使用三菱专用顺控芯片（MSP），速度/指令可媲美大型三菱PLC;A2ASCPU支持32个PID回路。

而QnASCPU的回路数目无限制，可随内存容量的大小而改变；程序容量由8K步至124K步，如使用存储器卡，QnASCPU则内存量可扩充到2M字节；有多种特殊模块可选择，包括网络，定位控制，高速计数，温度控制等模块。

在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，以获得最佳的性能价格比。

就一个控制系统而言，PLC的选型原则和考虑因素如下:

（1）PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合于动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。

应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。

（2）开关量I/O点数、模拟量I/O路数、电压等级及输出功率、内存容量。

I/O点数直接关系到PLC输入/输出模块的选择，I/O点数一般要考虑有一定的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量;合适的电压等级可提高PLC的抗干扰能力,主机用户内存容量的大小对设备费的影响不大，故内存容量可选大一些。

（3）其他考虑因素选择PLC还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的PLC产品。

根据运料小车输入输出设备的分配，在I/O方面只需要12个输入点和4个输出点，同时考虑适当的余量，选用FX2N-32MR的PLC即可满足控制要求。

FX2N-32MR-001继电器型、16进/16出、交流电

2三相异步电动机的选择

三相异步电动机类型的选择与使用要求、运行地点环境污染情况和气候条件等有关，这里我们主要考虑是否满足控制要求。

正确选择电动机的功率、种类、型式是极为重要的。

2.1功率的选择

电动机的功率根据负载的情况选择合适的功率，选大了虽然能保证正常运行，但是不经济，电动机的效率和功率因数都不高；选小了就不能保证电动机和