基于PLC的物料小车设计毕业设计.doc
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I
扬州市职业大学毕业设计（论文）
毕业设计（论文）
设计（论文）题目：
基于PLC的物料小车设计
系别：
电子工程学院
专业：
应用电子技术
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
完成时间：
I
扬州市职业大学毕业设计（论文）
目录
1绪论 1
1.1课题来源及课题意义 1
1.2可编程逻辑控制器的特点 1
2PLC的结构、工作原理及系统设计 2
2.1PLC的结构 2
2.2PLC的应用领域 2
2.3PLC的工作原理 2
2.4循环扫描技术 3
2.5PLC的编程语言 3
2.5.1梯形图语言. 3
2.5.2助记符语 4
2.5.3功能块图语言 4
2.6PLC控制系统的构成、设计原则及步骤 4
3运料小车控制系统的方案论证 7
3.1运料小车控制系统的控制内容与要求 7
3.1.1运料小车的运动流程 7
3.1.2设备控制要求 8
3.2方案论证 8
4运料小车控制系统的总体设计 10
4.1硬件设计 10
4.1.1PLC外部接线图 10
4.1.2元件列表 10
4.2软件设计 11
5程序的运行调试 22
5.1程序的监视 22
5.2监控仿真 25
6设计小结 29
6.1小车的优缺点分析 29
6.2设计的改进及推广 29
6.3常见故障及排除方法 29
结论 31
致谢 32
参考文献：
34
基于PLC的物料小车设计
作者：
摘要：
可编程继电器是一种新的控制系统庖代继电器的控制系统，PLC在建造和冶金等工业部门接踵获得了应用，我国最先效仿了美国的PLC，最后开发了一个实用的PLC,在美国的市场调查和调研中，可以看出PLC在工业中的重要性。
物料小车在生活运用的比较多，也比较常见，因此我们在原有物料小车的基础上变化了一下，让功能变得更多了，人们在生活中的使用变得更加方便了。
在建筑方面，以前农民都是靠双手来推动那些物料小车，
需要非常多的体力，而现如今我们只需要通过一个小小按钮，就可以那些建筑材料运送到所需要的地方，节省了很多的人力。
关键词：
可编程控制器；自动化；电动机；运料小车
职业大学毕业设计（论文）第37页共34页
1绪论
1.1课题来源及课题意义
送料装车控制系统的工作环境一般较为恶劣，通常处在粉尘较多的环境中，不好操作，为此对装车系统的安全性、可靠性、维护性都有很高的要求。
早期的送料装车控制大都是采用继电器控制的，操作起来比较麻烦，维护起来也不方便，接线工作量比较大，大大影响了工业的生产。
PLC控制的系统可以改变继电器所不能解决的问题，还可以实现逻辑、数值及过程中的运算。
PLC控制的配线少，减轻了操作人员的时间，也减少了大量费用。
它可以采集和存储数据，实现大范围、跨地域的控制和管理。
PLC现已成为工业控制家族中必不可缺的角色。
1.2可编程逻辑控制器的特点
以下是PLC的特点
在可编程控制器的起初主要是用来代替继电器控制系统的，唯有开关量的逻辑控制，可编程逻辑控制器PLC是故名。
1.可靠性高，抗干扰能力强
2.功能完善，接口多样
3.编程软件简单易学
4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，易于操作
5.体积小，重量轻，能耗低
2PLC的结构、工作原理及系统设计
2.1PLC的结构
可编程控制器的含义顾名思义可以人为的编写，进而控制机器的运行。
它是在继电器、计算机、通信等多个技术的基础上开始发展流行起来，后又被称为PLC，现大多数都被工业行业的人所运用。
集成电路的出现和快速流行推进了PLC的急速发展。
如今，PLC实现了它本身的功能的前提下，还包括了数字信息、模拟信息方面的控制、故障方面的诊断以及生产监控等方面的功能。
很显然PLC在我们今后的生活和工业中占有较高的位置。
从80年代初期的各种市场调查中就轻易的发现了其特别之处。
2.2PLC的应用领域
因为PLC的存储可代替接线的这个功能，减少了外部设备的接线材料，让电路控制方面的时间大大地缩短，提高了效率，并且在平常生活中设备的维护、修理都变得简洁。
所以，目前关于PLC所生产的产品已经迅速扩展开来，从石油、化工、电力到现在的环保和娱乐方面都全都涉及，并且可以更集中的分成下面五种：
（1）开关量逻辑控制
（2）工业过程控制
（3）运动控制
（4）数据处理
（5）通信机联网
2.3PLC的工作原理
PLC与其他的控制类的装置的区别为不一样的工作方式，其他的控制类装置运行方式是并行，举例来说当线圈通电时，电路会立即工作，从而使得电路有电流流出，就可以控制两个电路及多个电路同时工作。
但是PLC的运行方式是不同的，它是通过循环扫描的，只有当线圈通电时，该电路具有扫描相应的程序，可以联系工作线圈，和一个只能完成一个程序，总结就是可以认为PLC的工作方式是串行的。
2.4循环扫描技术
PLC的循环扫描技术有三个阶段，过程如图1-3所示。
程序执行阶段
输入阶段
输出阶段
程序执行阶段
输入阶段
输出阶段
程序执行阶段
输出阶段执行程序输入阶段
一个扫描周期
输入阶段，PLC先对自己的软件进行检测，然后计算机相连，同时CPU连接各个的输入口，并且记录现在的状态，并存入各个相应的输入存储单元内保存起来。
执行阶段，PLC会遵从从上到下的顺序执行程序的要求。
从各个存储单元录入这些输入信号的状态和所有数据，然后会根据程序内部的元器进行逻辑运算，最后算出其运算结果，并再次将结果录入各个输出存储器单元内。
输出阶段，PLC将运算结果传入到各个输出模块里，然后通过输出模块向计算机传送输出的信号，从而控制计算机。
2.5PLC的编程语言
2.5.1梯形图语言
梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。
最大的优点就是直观易懂，使用简单方便。
梯形图是PLC的关键性语言。
例如，闭合SB1，电路正常运行，在这个时候断开SB2，电路停止。
两种梯形图如图1-4和图1-5所示。
KM1
SB2
SB1
KM1
图1-4继电器控制电气图
图1-5PLC控制梯形图
2.5.2助记符语言
用助记符语言编写上一个例子的程序如下：
LDX1
ORX2
ANDIX3
OUTY1
AND
2.5.3功能块图语言
Y1
X1
OR
X2
X3
2.6PLC控制系统的构成、设计原则及步骤
PLC控制系统由硬件和软件组成
对于整个PLC控制系统来说，其硬件部分不但包括选择符合控制要求的PLC机型、存储器容量、电源模块、输入输出模块、通讯模块、模拟量输入输出模块和特殊功能模块等。
还包括要选择适合PLC的装置和设备等，这样才能够更加完善。
软件部分主要是对输入\输出的地址、定时器等器件的分配问题，从而控制如何设计该程序的软件等。
PLC的控制系统是对器件的制作方法的顺序来运行的，所以必须要能够很好的完成制作方法的控制。
切记，必须在一定的原则之下完成。
（1）根据制作方法进行规划，其控制系统争取能够尽量的完成控制方面的规定。
（2）在满足控制要求的前提下，尽量消耗PLC系统硬件费用。
（3）因考虑到控制要求的变化，控制系统设计时应考虑PLC的可扩展性。
一般PLC控制系统的设计步骤如图1-7所示，具体操作如下。
（1）控制要求分析
PLC控制系统在进行设计之前，需要先对制作的流程进行多个分析，能够透彻的了解各个方面的要求和其规划的对象，这样才能够在制作过程中更好的完成设计，并且设计出令人满意的控制系统。
（2）确定输入\输出设备
根据控制的要求选择合适的输入设备和输出设备，根据所选用的输入\输出设备的类型和数量确定PLC的I\O点数。
（3）选择合适的PLC
先确定PLC的输入\输出数，然后根据输入\输出数，从而来进行PLC的选择。
（4）I\O点数分配
点数分配就是规定PLC的I\O端子和输入\输出设备。
（5）PLC程序设计
可以先把制作的流程分成很多个小的阶段，然后确定每一个小阶段的输入、输出所要控制的相应的设备，还有各个阶段之间的相同点，从而可以再一步的画出程序的流程图，最后再进行编程。
（6）模拟调试
编程之后，可以进行模拟调试，从而使得控制程序基本满足了其程序的控制要求。
（7）现场联机调试
最后，将PLC连接设备进行相关的调试，若发现问题可以立即修正，从而完成任务。
（8）整理技术文件
就是整理与该任务的相关文档，即说明书、原理图、元件清单等等。
控制要求分析
确定输入输出设备
选择合适的PLC
I\O点数分配
PLC程序设计
模拟调试
现场模拟调试
整理技术文件
开始设计
设计结束
图1-7设计步骤示意图
3运料小车控制系统的方案论证
3.1运料小车控制系统的控制内容与要求
3.1.1运料小车的运动流程
某自动生产线上的运料小车的运动如图2-1所示：
运料小车
装料处
一号卸料口
二号卸料口
12
图2-1运料小车示意图
运料小车是一个电动马达组成，若要使得电机正转的话，小车需要向右行驶，反之，小车需要向左行驶。
电动机正反转如图2-2所示：
图2-2电动机正反转主电路图
在在轨道中有两个为a、b的标记处和一个站点让小车停靠，并且在这三个点上都装有一个行程开关来测试小车是否能够到达该点。
对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还有手动模式下的控制按钮。
3.1.2设备控制要求
运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下：
（1）按当按下启动按钮SB1时，系统开始正常工作，当按下停止按钮SB2后，该系统将停止工作，不再工作。
（2）按下启动按钮后，小车在装料口处停止2S进行装料,装料完成后，小车前进，到达一号站点进行卸料，2S后卸料完成，小车后退，在装料口处再次停止2S进行装料，装料完成后小车前进，达到2号卸料口进行卸料，2S后完成卸料，小车返回，如此循环工作。
3.2方案论证
原来的物料小车是一种较为复杂的系统组成，这种系统伴随着诸多的缺陷，并且必须有专人负责亲自操作，实属麻烦。
现在将单片机应用于运料小车的系统中。
将原先的缺点大为改善，例如可靠性的提升、功耗低、功能性价比高等等。
并且现在相对应的程序也有所规范，便于使用。
此系统能够实现其运料小车的自动化，大大地降低了使用的费用。
运料小车控制系统的构成图如图2-3所示：
启动按钮
停止按钮
4个控制按钮
3个行程开关
电动机
PLC
图2-3
4运料小车控制系统的总体设计
4.1
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