机电传动配料小车控制系统设计.docx

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机电传动配料小车控制系统设计

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课程设计（论文）

题目：

配料车控制系统

课程设计

设计名称：

机电传动控制

学生姓名：

_代长城___

指导教师：

_任晓虹_

2013年12月28日

成绩评定表

学生姓名

代长城

班级学号

专业

机械设计制造及自动化

课程设计题目

配料车控制系统设计

评

语

组长签字：

成绩

日期

2013年月日

课程设计任务书

学院

机械工程学院

专业

机械设计制造及其自动化

学生姓名

代长城

班级学号

课程设计题目

配料车控制系统程序设计

实践教学要求与任务:

1．设计题目：

配料车控制系统程序设计

2．设计内容：

1）完成《课程设计指导书》所要求的控制循环。

2）按停止按钮，完成当前循环后再停。

3）按复位按钮，立即返回原位停止。

4）要求可以实现手动、单周期、连续控制。

3．设计要求：

1）画出端子分配图和顺序功能图

2）设计并调试PLC控制梯形图

3）设计说明书

工作计划与进度安排:

进度安排：

1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案1天

2）PLC梯形图设计与调试3天

3）说明书撰写0.5天

4）答辩0.5天

指导教师：

任晓虹

陈白宁

2013年12月28日

专业负责人：

陈白宁

2013年12月28日

学院教学副院长：

2013年12月28日

目录

0前言5

1课程设计的任务和要求6

1.1课程设计的任务6

1.2课程设计的基本要求7

2总体设计7

2.1PLC选型7

2.2PLC端子分配8

3PLC程序设计9

3.1配料车运行原理及控制规则9

3.2顺序功能图11

3.3电机选用12

3.4PLC梯形图13

4程序调试说明17

5结束语18

6参考文献19

0前言

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。

例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。

本次课程设计的题目配料车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法以及继电器——接触器控制和PLC改造的方法。

掌握机电传动控制系统中继电器——接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法以及二者的关系。

掌握常用电器原件的选择方法。

具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。

运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车取料的控制。

改变以往人工取料的时间长，难度大，效率低等缺点。

提高工作效率，节省人力资源。

1课程设计的任务和要求

1.1课程设计的任务

控制要求：

配料车完成“从配料罐出发，到A处取m车料，再到B处取n车料，送回配料罐进行配料混合”的工作循环。

配料车由三相交流异步电机驱动。

工艺流程图：

图1配料车工作示意图

1.2课程设计的基本要求

1.2.1初始状态

　　由选择开关（连续或单周期）接通初始状态，小车需处于初始端，即左端，左限位开关闭合。

1.2.2按启动按钮I0.0，执行下列程序

（1）Q0.3线圈通电并向右运行，到A地点后停止并进行装料，待时间到后，向左运行，到原位后开始卸料并计时，计数器C1记录其次数。

小车开始循环，直至等于计数器的设定值3时，才执行下一程序。

（2）当循环次数等于计数器的设定值时，循环结束，接通Q0.3线圈，使小车右行到达B处，同样装料并定时，时间一到，小车左行并到指定位置开始卸料，并开始循环，待等于计数器C2设定值3时，执行下一程序。

（3）计数器的次数等于设定值，接通Q0.5开始混料。

1.2.3循环设计

　　单周期：

如果选择开关选择单周期档位，则Q0.5搅拌时间到后，开始回到初始状态，等待下一次接通。

取A料、B料小循环：

在每次取A料回左端初始位置卸料后，进行计数器的读取，取A料设定计数器为C1为3次。

取B料同理，设定计数器为C2为3次。

连续：

如果选择的是连续档位，则搅拌完后就会回到M0.1状态自动开始下一周期循环。

进行循环，最终读C3计数器到3时回初始步等待下一次接通。

手动：

如果选择的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。

1.2.4复位

　　按动I1.2，停止一切操作，同时接通Q0.4,小车左行，并停止于初始状态。

1.2.5停止

按动停止按钮I0.1,需运行当前循环后再停。

2总体设计

2.2.1PLC选型

国内PLC厂家规模多不大。

最有影响的算是无锡的华光。

、它也生产多种型号与规格的PLC，如SU、SG等，发展也很快，在价格上很有优势。

相信会在世界PLC之林中一定有其位置的。

而我们做实验一般会选择小型的PLC大多数都是选用德国西门子S7-200的PLC。

2.2.2端子分配图

.

图2PLC端子分配图

2.2.3表1.1I/O点及地址分配表

功能

地址

功能

地址

功能

地址

启动按钮

I0.0

手动装A料

I1.0

装A料

Q0.0

停止按钮

I0.1

手动装B料

I1.1

装B料

Q0.1

单周期选择开关

I0.2

复位

I1.2

卸料

Q0.2

连续选择开关

I0.3

手动右行到A点

I1.3

右行

Q0.3

手动选择开关

I0.4

手动右行到B点

I1.4

左行

Q0.4

左限位开关

I0.5

手动左行

I1.5

混料

Q0.5

中限位开关

I0.6

手动卸料

I1.6

右限位开关

I0.7

混料

I1.7

3PLC程序设计

3任务分析、方案确定：

3.1配料车运行原理及控制规则

3.1.1初始状态

　　由选择开关（连续或单周期）接通初始状态，小车需处于初始端，即左端，左限位开关闭合。

3.1.2按启动按钮I0.0，执行下列程序

（1）Q0.3线圈通电并向右运行，到A地点后停止并进行装料，待时间到后，向左运行，到原位后开始卸料并计时，计数器C1记录其次数。

小车开始循环，直至等于计数器的设定值5时，才执行下一程序。

（2）当循环次数等于计数器的设定值时，循环结束，接通Q0.3线圈，使小车右行到达B处，同样装料并定时，时间一到，小车左行并到指定位置开始卸料，并开始循环，待等于计数器C2设定值3时，执行下一程序。

（3）计数器等于设定值，接通Q0.5开始混料。

3.1.3循环设计

　　单周期：

如果选择开关选择单周期档位，则Q0.5搅拌时间到后，开始回到初始状态，等待下一次接通。

取A料、B料小循环：

在每次取A料回左端初始位置卸料后，进行计数器的读取，取A料设定计数器为C1为5次。

取B料同理，设定计数器为C2为3次。

连续：

如果选择的是连续档位，则混合完后就会回到M0.1状态自动开始下一周期循环。

手动：

如果选择的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。

3.1.4复位

　　按动I1.2，停止一切操作，同时接通Q0.4,小车左行，并停止于初始状态。

3.1.5停止

按动停止按钮I0.1,需运行当前循环后再停。

3.1.6计数器的设计

采用三个计数器C1、C2、进行计数，分别负责为：

C1计小车取A料5次；C2取B料3次。

C1在M0.6取A料循环的第一步时进行复位，C2在M1.3取B料循环的第一步进行复位，这样可以保证每出一个小循环复位器立即进行上一个小循环计数器的复位。

C1、C2均可以用I0.1（停止）、M3.5（复位开关）复位。

表3.1计数器功能表

计数器名称

计数器作用

计数次数

计数步

复位步

C1

装A料循环次数

5

M0.5

M0.6、I0.1、M3.5

C2

装B料循环次数

3

M1.2

M1.3、I0.1、M3.5

3.1.7计时器的设计

在本设计中有五处需要进行停顿的时间，因此采用五个计时器T37、T38、T39、T40、T41。

它们的作用分别为：

表3.2计时器功能表

计时器名称

计时器作用

计时

开始计时步

T37

装A料计时

5s

M0.2

T38

卸A料计时

5s

M0.4

T39

装B料计时

5s

M0.7

T40

卸B料计时

5s

M1.1

T41

混合计时

10s

M1.3

3.1.8手动控制的设计

手动控制的动作首先必须在选择手动挡的前提下进行工作，所设计的步可以完成单步动作，具体基本动作和设计原理如下：

表3.3手动各步功能及原理表

步

手动效果

设计原理

M3.0

手动到A

由于A点为中点，令中限位开关SQ2（I0.6）常闭，一旦手动开关I0.5接通，小车执行M3.0（右行）直至到达中限位I0.6断开不再执行M3.0，此时小车正好到达中点A处。

M3.0

手动到B

同理手动到A，但此时，令右限位开关SQ3（I0.7）常闭原理同手动到B。

到右限位时，I0.7断开，不再执行M3.0，恰停于B点

M3.2

手动装

A料

SQ1、SQ3左右限位开关常闭，中限位开关I0.6常开，令手动装A料开关I1.0常开，一旦I0.6、I1.0接通，说明车已到A位，并按下了装A料开关，执行M3.2手动装A料。

M3.3

手动装

B料

SQ1、SQ2左中限位开关常闭，右限位开关I0.7常开，令手动装B料开关I1.1常开，一旦I0.7、I1.1接通，说明车已到B位，并按下了装B料开关，执行M3.3手动装A料。

M3.1

手动左行

左限位开关SQ1（I0.5）常闭，按下左行后执行M3.1左行，直至到达做限位I0.5断开不再执行向左走M.31动作。

M3.4

手动卸料

左限位I0.5断开，手动卸料I1.6断开，只有车在左端点（I0.5得电）手动卸料开关按下（I1.6得电）执行M3.4卸料动作。

M3.5

手动混料

此步跟车位置无关，只需设计I1.7得电即可执行混料M3.5。

4.PLC面板及端子分配图

图4.1PLC面板及端子分配图

根据设计题意，设计出控制面板及对应的端子分配图，其中按钮项有手动单周期连续选择旋钮，启动、停止、复位、手装A（B）料、左行、手动卸料、搅拌物料按钮。

按钮面板及端子分配如图4.1所示。

5.设计顺序功能图

—

3.3电机选用

此电机通过正反转来控制小车的左行和右行，正转时小车左行，反转时小车右行。

3.4PLC梯形图

3.4.1主程序

3.4.2自动子程序

3.4.3公用程序

3.4.4手动程序

4程序调试说明

在程序编写和调试的过程中我遇到了很多麻烦，我开始时根据课程设计的基本要求，把一些端子用I/O端口表示出来，在进行端口的描述，然后查阅资料进行顺序功能图的设计，设计完后，开始根据顺序功能图进行编程，在编程过程中，我都根据STEP7_Micro/WIN的辅助程序设计，一步一步的进行设计，但在进行循环时我遇到了误区，我开始询问同学进行帮助，然后又开始在书上查找，看课件，然后了解到在进行下一步时要使上面的一步断开所以每一步要加下一步的常闭开关。

再就是忘记了输出电路的编写，然后把M的各种输出用Q输出，程序经过这样后顺利的编写完成，然后演示和调试都正确，程序编写结束。

5结束语

本次课程设计的题目为：

配料车控制系统程序设计，通过本次设计让我学会了如何合理正确的选用ＰＬＣ和设计的应用到的软件，对我今后的学习起到了非常大的作用。

　　通过这次的实训使我们学到了很多，同时也让我们意识到我们要学的更多。

从程序的设计到编写、画图、调试、修改、完善、到最后的实训报告，每个人都付出了时间和精力去做好自己的任务帮助队友，所以团队的合作和队友之间的相互协助非常重要。

通过实训让我们更深一步的对自己的专业，对自己的能力，对自己所学的有正确的认识，并且能在以后的学习工作中不断提高和完善自己。

总的来说，这次实训还是比较成功的，无论是个人动手能力还是团队协作能力都得到了很好的锻炼。

在实训过程中老师也交给我们很多简单实用的技巧。

我们也学到了，做好做对一个项目固然重要，同时美观程度也是必不可少的，无论是从参观者的角度还是自己看的角度都很重要。

经过此次两周的实训，我不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的。

通过这次的课程设计让我对本门课程有了更加的认知和了解，也更加熟练地运用软件,对我今后的工作非常的重要，通过本次的设计让我知道了作为一名出色的设计者应该要有多么高的要求，使自己更加有动力和信心学好本门课程，日后可以熟练地应用自己所学的知识，为自己创造财富，通过本次设计也让我知道了现代化机电行业是多么的重要，自己也应该好好的学好所学知道为以后走向社会做准备，现在社会竞争激烈自己也应该把自己所学到的好好的应用上，这样才不会被社会所淘汰，同时也感谢学校的培养和老师的教导，让我学到了知识的同时也学到了做人，我会通过本次实训好好的反思自己让自己变的更加出色。

6参考文献

[1]³Â°×ÄþµÈ.¡¶»úµç´«¶¯¿ØÖÆ»ù´¡¡·¶«±±´óѧ³ö°æÉç

[2]ÕŽøÇïµÈ.¡¶¿É±à³Ì¿ØÖÆÆ÷ÔÀí¼°Ó¦Óá·»úе¹¤Òµ³ö°æÉç

[3]¹¬ÊçÕêµÈ.¡¶¿É±à³Ì¿ØÖÆÆ÷ÔÀí¼°Ó¦Óá·±±¾©ÈËÃñÓʵç³ö°æÉç

[4]ÎâÏþ¾ýµÈ.¡¶µçÆø¿ØÖÆÓë¿É±à³Ì¿ØÖÆÆ÷¡·Öйú½¨²Ä³ö°æÉç

[5]郝用兴等.¡¶»úµç´«¶¯¿ØÖÆ»ù´¡¡·»ªÖпƼ¼´óѧ³ö°æÉç

[6]海心等.¡¶»úµç´«¶¯¿ØÖÆ»ù´¡¡·¸ßµÈ½ÌÓý³ö°æÉç