PLC控制运料小车的设计1.docx
《PLC控制运料小车的设计1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC控制运料小车的设计1.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
PLC控制运料小车的设计1
六安职业技术学院
机电系电气自动化
Plc课程设计
题目：
送料小车的PLC控制
摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
第1章、可编程控制器（PLC）概况„„„„„„„„„„4第1.1节PLC的定义与发展„„„„„„„„„„„„„„4第1.3节PLC的特点„„„„„„„„„„„„„„„„5第1.4节PLC的基本组成及各部分作用„„„„„„„„5第1.4节PLC的应用领域„„„„„„„„„„„„„„8
第2章、硬件介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„10
第3章、运料小车的程序设计„„„„„„„„„„„„16第3.1节PLC的I/O分配表和I/O配线图„„„„„„„„16第3.3节电机控制的主电路图„„„„„„„„„„„„17第3.4节控制程序功能图„„„„„„„„„„„„„„17第3.5节控制程序的梯形图„„„„„„„„„„„„„20第3.5节控制程序的指令语句表„„„„„„„„„„„„20结束语………………………………………………………………23
参考文献…………………………………………………………24
致谢………………………………………………………………25
摘要
可编程逻辑控制器，简称PLC，是一种工业控制微型计算机。
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。
它的编程方便、操作简单尤其是高通用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。
其中的一个应用便是运料小车的控制，主要用到的便是他的逻辑控制功能。
本文以PLC控制技术为核心,采用日本三菱FX的PLC产品以及其对应的软件。
论述了运料小车控制系统的软硬件设计方案及其控制原理,实现了运料小车装料、卸料过程的自动控制.通过实际应用,说明所设计的控制系运行可靠,满足了实际需要。
这正是本课题研究的重点。
第一章可编程控制器（PLC）概况
1.1PLC的定义
国际电工委员会,1987年对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存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算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。
可编程序控制器主要由CPU（中央处理单元）存储器（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设计思想，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。
1.2PLC的发展与特点
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
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、功能繁复的控制要求，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。
1.3PLC的基本组成及各部分作用
PLC是一种通用的工业控制装置，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1/0扩展单元与主机配合使用。
主机中，CPU是PLC的核心，1/0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1/0单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，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，其它称为扩展底板。
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。
1.3.1、中央处理单元（CPU）：
CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，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出端。
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）单片机，如8051等。
单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能UO模块。
（3）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。
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，几个微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。
1.3.2、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：
系统程序存储器就是用来存放plc的系统程序的。
系统程
序是不能由用户更改的，故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM.
（2）用户程序存储器：
用户程序存放在用户程序存储器中。
由于用户程序需要经
常改动、调试，故用户程序存储器多为可随时读写的RAM。
由于RAM掉电会丢失数据，因此使用RAM作用户程序存储器的PLC，都有后备电池保护RAM，以免电源掉电时，丢失用户程序。
当用户程序调试修改完毕，不希望被随意改动时，可将用户程序写入EPROM.目前较先进的PLC采用快闪存储器作用户程序存储器，快闪存储器可随时读写，掉电时数据不会丢失，不需用后备电池保护。
（3）工作数据存储器:
工作数据是经常变化、经常存取的一些数据。
这部分数据存
储在RAM中，以适应随机存取的要求。
根据需要，部分数据在停电时用后备电池维持其当前值，在停电时可保持数据的存储器区域称为数据保持区。
1.3.3、1/0单元
I/0单元也称为I/0模块。
PLC通过I/0单元与工业生产过程现场相联系。
输入单元接收用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。
通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。
运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果放到输出映像寄存器。
输出映像寄存器由输出点对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备的执行元件.
1.3.4、电源部分
PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V,+12V,+24V的直流电源，使PLC能正常工作。
电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的CPU，通常电源封装到机壳内部;对于模块式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。
1.3.5、扩展接口
扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。
1.3.6．通信接口
为了实现“人一机”或“机一机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。
PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。
当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器相连时.可将过程图像显示出来;当与其他PLC相连时，可以组成多机系统或连成网路，实现更大规模的控制;当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合性控制。
1.3.7、编程器
编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。
编程器有简易型和智能型两类。
简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后，才能输入。
它一般由简易键盘和发光二级管或其他显示管件组成。
智能型的编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CRL图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。
程序被下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。
程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。
1.4PLC的应用领域
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。
这特别适合多品种、小批量的生产场合。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类:
1.4.1开关量逻辑控制
取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
1.4.2工业过程控制
在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变
化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
1.4.3运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
1.4.4数据处理
PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
1.4.5通信及联网
PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
但是，可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
第二章硬件介绍
2.1运料小车的硬件描述
Xx公司装配车间有一运料小车，料车在轨道上行驶，装配组件由上料点装入料车，同功能装配点有三个，料车装满后可跟据各点的要求前往。
料车半自动管理，每个装配点都有一个员工，当装配点需料时按下需料按钮，料车前往该点，料车在该装配点停留一段时间供该点下料，下料时间到后料车即可相应其他装配点的需料请求，料车可供各装配点使用若干次；但装配点发现无料时按下上料按钮，料车前往上料点上料。
2.2运料小车的设备与工作描述
图2-2为PLC输出的电压转换电路
图1-2中采用2个DC24V继电器和1个12V直流电源来实现直流电机的正反转，2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。
当继电器线圈1得电时．继电器1的触点由k1转换到k2，而继电器线圈2的触点状态
图2-2
第三章运料小车的程序设计
3.1I/O地址分配表
图4-1
3.2PLC硬件电器连接图
图4-2（每个图必须要有名称）TWIDIOPLC电源用的是220V？
3.3运料小车控制系统流程图
图4-3
3.4控制程序梯形图
（1）图4-4梯形图为小车起停的程序，按下启动按钮小车运动，M0得电并且保持，按下停止按钮，I0.1得电，M0失电。
图4-4
（2）图4-5梯形图为五个行程开关梯形图，5个行程开关用数字0－4表示，当
小车到达1号时，I0.2得电，将数字0传入MW0（用R0表示）中；以此类推。
图4-5
（3）图4-6梯形图为五个呼叫按钮梯形图，5个呼叫用数字0－4表示，当一号按钮被按下时，I0.7得电，将数字0传入MW1（用R1表示）中，以此类推，M4是实现自锁功能的作用，将在下面的梯形图中讲到。
图4-6
（4）图4-7梯形图用于实现自锁功能，当按下某个呼叫按钮时，同时触发M4，并保持，使获得优先权，按下别的按钮将无效，M2是当小车位置和按钮编码相同时触发，使M4失电，恢复到最初的情况。
图4-7
（5）图4-8梯形图为比较梯形图，当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时，M1得电，小于时M3得电，等于时M2得电，同时失M4失电。
图4-8
（6）图4-9梯形图为小车控制运动梯形图，当M1得电时，Q0.0输出，小车左行，当M2得电时，Q0.1输出，小车向右行。
图4-9
3.5控制程序的的指令语句
LDM8002SETM0LDM0OUTY0LDX3RSTM0SETM1LDM1OUTY1OUTT0K20LDT0RSTM1SETM2LDM2OUTY3OUTT1K200LDT1RSTM2SETM3LDM3OUTY0LDX0RSTM3SETM4LDM4OUTY1LDX4RSTM4SETM5LDM5OUTY2OUTT2K20LDT2RSTM5SETM6LDM6OUTY4
OUTT3K150ANIT3ANDX0SETM0LDT3RSTM6SETM7LDM7OUTY0LDX1RSTM7SETM8LDM8OUTY1ANDX5SETM11LDX2RSTM7SETM9LDM9OUTY1ANDX6SETM18LDX1RSTM3SETM10LDM10OUTY1LDX5RSTM10SETM11LDM11OUTY2OUTT4K20LDT4RSTM11SETM12LDM12
OUTY4OUTT5K150ANDX1ANIT5SETM0LDT5RSTM12SETM13LDM13OUTY0LDX0RSTM13SETM14LDM14OUTY0LDX4RSTM14SETM15LDM15OUTY1OUTT6K20ANDT6SETM6LDX2RSTM13SETM16LDM16OUTY1ANDX6SETM18LDX2RSTM3SETM17LDM17OUTY1LDX6RSTM17SETM18LDM18OUTY2OUTT6K20
LDT6RSTM18SETM19LDM19OUTY4OUTT7K150ANDX2ANIT7SETM0LDT7RSTM19SETM20LDM20OUTY0LDX0RSTM20SETM23LDM23OUTY2LDX4RSTM23SETM24LDM24OUTY1OUTT9K20ANDT9SETM6LDX1RSTM20SETM21LDM21OUTY0LDX5RSTM21SETM22LDM22OUTY1OUTT8K20ANDT8SETM12
END
结束语
经过几天的努力课程总算设计完了，我想肯定有很多不恰当不完善的地方，希望老师能够指正！
这次的课程设计主要其实是对PLC的编程过程和操作过程进行熟悉、强化。
相对于实训指导书上的要求，我们所设计的程序已经完全满足了。
虽然将实训要求完成了，但是还有很多方面欠缺考虑，在实际生活中的许多运用问题，我们都忽略掉了。
这是我们的经验跟思维都不够完善的地方。
还有一个比较严重的问题是电路板在制作时松香涂得太多导致在焊接时存在很多的虚焊，造成了电路的不稳定。
在今后的设计中我们应该更多地去考虑一些面向现场和实际使用的问题。
参考文献
[1]齐占庆等，电气控制技术，机械工业出版社，2002。
[2]余雷声等，电气控制与PLC应用，机械工业出版社，2001。
[3]现代电气控制及PLC应用技术，北京航空航天大学出版社，2005。
[4]PLC应用开发技术与工程实践，人民邮电出版社
[5]施耐德可编程控制器操作手册。
[6]高钟毓，机电控制工程（第二版），清华大学出版社，2002。
致谢
感谢高育芳老师亲切的关怀，感谢我的同学和朋友给我极大的鼓励和参谋，感谢我所参考的文献、著作的作者，给我学习的渠道。
最后，感谢苏州大学，感谢机电学院，我在这里走向了成熟。
谨以此结束全文，感谢所有关心帮助我的人。
张立
2008、5
苏州大学本科生毕业论文（设计）任务书
注：
1、此表一式三份，学院、指导老师、学生各一份。
2、类别是指毕业论文或毕业设计，类型指应用型、理论研究型和其他。
文献综述
随着PLC技术的不断发展，它的应用也越来越广泛了，这次的毕业设计要求
做的是其在运料小车中的应用，这个在工业生产过程中起着很重要的作用，他是向工业自动化迈出的很重要的一步，运料小车通过PLC的控制，达到能自动装卸运料以及及时响应呼叫的请求。
对于这样一个PLC程序的设计，我先了解施耐德的Twido系列PLC的编程方法以及其相应的软件。
在这个基础上，确定小车运料站点的数目，重而确定I/O接口的数目以确定PLC的具体选型，然后熟悉其他运料小车的PLC设计程序，再结合自己所学的将程序达到设计所要求的。
可编程控制器（PLC）是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发出来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。
它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术计算等，并通过数字量和模拟量的输入\输出来控制机械设备或生产过程。
如今，PLC在我国各个工业控制领域中的应用越来越广泛。
在就业竞争日趋激烈的今天，掌握PLC设计和应用是从事工业控制研发技术人员必须掌握的一门专业技术。
PLC的学习比一般编程学习困难的地方就在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合理的PLC的型号，然后进行资源配置，并以此为基础，设计控制系统。
PLC的定义：
“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
”
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、功能繁复的控制要求，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。
由于自己所学的水平有限，所以我参考了许多的数目，主要的有：
[1]电气控制与PLC应用，机械工业出版社，2001。
[2]现代电气控制及PLC应用技术，北京航空航天大学出版社，2005。
[3]PLC应用开发技术与工程实践，人民邮电出版社
[4]施耐德可编程控制器操作手册。
施耐德的Twido系列PLC有比较多的型号，由于设计要求只要设置5个站台，所以选用一体型本体控制器中的16个I/O端口的PLC
一体型本体控制器具有以下特点:
1.尺寸小巧，但提供了有效的I/O数量（多达40个），因此减小了应用中控制台或面板的尺寸，在有些应用里其所占空间是一个很重要的因素。
2.多种扩展模块和可选插件为用户提供了很高的灵活度，这种特性通常只有更高级别的自动化平台才能拥有。
3.显示模块和存储可选模块插件允许对应用程序进行方便的调整、传输和备份。
本论文就是以施耐德一体型的本体控制器为基础，结合它所提供的编程软件，介绍它在运料小车中的应用，以及PLC的编程方法。
可编程逻辑控制器
提纲：
.可编程逻辑控制器的介绍
.梯形逻辑结构及其继电器
.可编程逻辑控制器的编程
.可编程控制器的连接
目标：
.了解可编程逻辑控制器
.能过写简单的梯形结构程序
.知道可编程逻辑控制器的运行，操作
可编程逻辑控制器的简介
随着时间的推移，控制工程学也在不断的发展，以前是通过人力来控制一个系统，渐渐的电力控制应用到了系统控制中，早期的控制是通过继电器来控制的，他能不通过机械的器件使能量流通和阻止。
继电器已经应用于简单的逻辑控制中。
低成本的计算机的发展带来的一个新的产品的产生－可编程逻辑控制器。
他产生于70年代，现在以广泛用于工业的控制中。
可编程逻辑控制器在工业生产中越来越受到重视，并且起了很重要的作用，主要的原因是他有如下的优势：
.能有效的控制复杂的系统
.灵活，能够简单快速的再应用于其他的系统
.于计算机相联系的能力能应用于更复杂的系统
.故障帮助系统能够使编程更加容易，节省时间
.可靠的各个部件能够使其有效的使用很多年
梯形图
梯形图编程广泛应用于可编程逻辑控制器的编程中，梯形图逻辑发展成为了模拟继电器逻辑控制，这个发明具有战略意义。
通过选用梯形图编程，可以大大缩短对工程师及编程人员的培训时间。
现在控制系统中仍然有继电器，但是他们不是用于逻辑的控制，而是作为简
单的装置，配合磁场装置控制开关的开阖。
当电压加在输入端磁圈时，产生的电流便产生了磁场，他推动金属弹片与触点结合。
当给电压时触点闭合就称常开触点，而没给电压开的触点便是常闭触点。
继电器中一般用一个圈来表示输入端的磁圈，输出就用两根平行的线表示。
一般常开触点用两根平行线表示，常闭触点就用两根平行线中间加条斜线表示。
继电器常用于用一个电源关闭另一个电源的开关器，同时保持他们的独立运行。
图2－2显示了继电器在简单控制中的应用，左边的这个继电器是常闭触点，它允许电流通过直到在A端施加电压，第二个继电器是常开触点，只有电压施加与B端时才允许电流通过，如果电流通过前两个继电器，他将通过第三个继电器，并且闭合开关在C口输出。
这个电路便是能够用梯形图表示出来，逻辑上可以这样表示成，如果A关闭而B打开那么C便开通了。
图2－2的例子没有表示整个的控制系统，而只是个逻辑控制，当我们讲到可编程逻辑控制时，包括输入，输出，还有逻辑控制。
图2－3显示了一个比较完整的可编程逻辑控制，这里通过两个开关分出了两个输入，我们把它可以想象成一个24V直流继电器，通过它来闭合115V交流电的开关，
升级会员 