毕业设计四料位无人值布料自动车.docx
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毕业设计四料位无人值布料自动车
毕业设计
设计课题：
四料位无人值布料自动车【PLC控制】
附表一
题目名称
四料位无人值布料自动车
选题方向
PLC
学生姓名
王裕华
所学专业
电气自动化
班级
09电气
指导教师姓名
胡宗金
所学专业
电气自动化
职称
高级工称师
一、毕业设计基本要求（指导教师填写：
包括学生毕业设计应完成的基本环节及各环节要求、学生应遵循的学术规范、论文对本专业相关能力的训练要求等）。
指导教师签名：
胡宗金年月日
二、学生学术诚信承诺：
本人郑重承诺：
该毕业设计从选题、初稿、修订稿等环节均为我本人在指导老师指导下独立完成；论文所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠，除毕业设计已注明的引用他人观点、材料外，本毕业设计没有剽窃或不正当引用他人学术成果。
如有违反上述内容者，本人愿承担一切后果。
学生签名：
王裕华2012年4月6日
三、毕业设计进度安排
阶段
各阶段内容
起止时间
指导教师检查签名
1
选题准备
2012.3.3-2012.3.10
2
查阅有关资料
2012.3.10-2012.3.15
3
毕业论文初稿完成
2012.3.15-2012.4.5
4
毕业论文初稿审查
2012.4.5-2012.4.12
5
毕业论文完成期限
2012.4.20
毕业设计教师指导情况
附表二
设计题目
四料位无人值布料自动车
选题方向
Plc
学生姓名
王裕华
专业
电气自动化
年级、班级
09电气
一、对毕业设计选题及任务书要点的指导意见：
指导教师签名：
年月日
二、对毕业设计初稿的指导意见：
指导教师签名：
年月日
三、对毕业设计修订稿的指导意见：
指导教师签名年月日
四、对学生文献收集、分析及运用能力的综合评价
指导教师签名年月日
摘要…………………………………………………………………7
前言…………………………………………………………………8
第一章概述
1.1布料机的发展……………………………………………………10
1.1.1布料机的结构特点……………………………………………10
1.1.2布料机的应用及现状……………………………………………11
1.1.3布料机的工作优点……………………………………………12
1.2PLC的概述………………………………………………………14
1.2.1PLC的由来……………………………………………………14
1.2.2PLC的特点……………………………………………………14
1.2.3PLC的工作原理………………………………………………15
1.2.4PLC的发展…………………………………………………16
第二章布料机的电力驱动系统
2.1电力系统的定义及构成…………………………………………18
2.2电力系统的要求………………………………………………19
2.3布料机的运行工艺…………………………………………19
第三章PLC在布料机控制中的应用
3.1布料机的启动所需要的条件…………………………………20
3.2布料机的停止所需要的条件…………………………………20
3.3布料机的控制系统原理图…………………………………20
3.4输入输出分配表………………………………………………20
3.5程序的编写…………………………………………………21
第四章程序调试、运行
4.1程序调试…………………………………………………………31
4.2过程分析………………………………………………………31
第五章布料机的故障分析
5.1常见故障分析…………………………………………………31
第六章总结
6.1结语……………………………………………………………33
摘要
随着现代高层和超高层建筑的发展,泵送混凝土时,采用布料机布料的新工艺已成为施工中的必然趋势。
混凝土布料机作为一种与混凝土输送泵配套的新型施工机械,就象一只机械手,能将施工面的混凝土快速、准确地送抵作业面的任一浇注部位并进行连续浇注,较好地解决了混凝土水平输送的布料问题。
布料机是集机—电—液于一体的先进机械。
它一般有左右两个行走履带，由四个液压支腿支撑着机架，工作时通过四个液压传感器控制四个液压支腿的升降来控制整个机架的高度。
其主要工作机构有两部分，一是底座前面的螺旋分料器，二是螺旋分料器后面的虚方控制板。
布料机前部分可以根据需要安装一个料物输送皮带。
通过操作机械，布料机输送皮带把料物输送到螺旋分料器前面的中间位置，接着螺旋分料器把混合料分摊到整个布料机的宽度面上。
随着布料机前进，虚方控制板控制着布料的厚度，机械两边的边模控制布料的宽度。
关键字：
布料机；性能；特点；应用
前言
可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC。
随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。
长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。
近20年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使PLC、通信联网技术、过程控制软件都获得了长足进步，也使PLC的广泛应用成为可能。
从1968年开始至今，PLC已经经历了四次更新换代,现阶段的PLC产品不但全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能片位式微处理器，RISC（ReduCedInstruCtionSetComputer）精简指令系统CPU等高级CPU，而且，在一台PLC中配置多个微处理器，进行多道处理。
同时，生产了大量内含微处理器的智能模板，使得最新的PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名副其实的多功能处理器。
随着生产自动化程度的增加，单一的逻辑控制功能显然不能满足现代生产的要求，而PLC新增加的这些功能正好适应了生产发展的需求。
相信在未来的自动化生产控制中，PLC及其网络必将得到更加广泛的......
第一章概述
本章重点介绍布料机的发展、应用、工作原理，PLC的基本概念，特点，应用及可编程程序逻辑控制器的原理，与布料机之间的关系。
1.1布料机的发展
1.1.1布料机的结构特点
1、液压系统：
采用开式液压系统，系统简单可靠，便于故障判断和排除。
回转采用全液压驱动，低速大扭矩液压马达驱动行星减速机，可作480°回转，回转动作平稳、准确。
并且，针对布料机经常处于高空作业的特点，把回转制动器选用常开式，能保证布料机在非工作状况下，能随风自由滑转，不会因为风载过大而破坏传动机构和结构。
并使内爬顶升液压系统和主系统共用一个泵站，两个系统之间的连接采用进口优质快速接头，相互独立，可随意转换工况（布料/顶升），安全可靠，而且有效地解决系统工况切换过程中的漏油问题，避免污染环境。
臂架所用平衡阀为带有二次溢流特点的意大利Oilcontrol原装进口产品，能有效地保证臂架运行平稳，避免油缸受外力影响而压力突然升高损坏臂架的情况，增强使用安全性。
2、电控系统：
本系统根据布料机的作业特点，施工单位提供无线遥控和有线遥控两种操作方式。
为了使无线遥控安全可靠，无线遥控器采用台湾原装进口件。
另外还可根据用户需求，加配司机室操作台操作方式。
电气系统主要元器件选用法国施耐得等世界知名品牌，确保了布料机工作的安全可靠。
3、结构部件：
布料机的臂架结构、转台结构、平衡臂结构均采用I-DEAS结构分析软件进行有限元分析，连杆机构采用ADAMS机械运动仿真软件进行优化分析，使整机造型美观、结构简单，构件受力合理。
内爬塔身结构有两种形式可供选择：
一种是桁架式塔身，截面尺寸为1300×1300mm；另一种是管柱式塔身，截面尺寸为750×750mm。
采用塔机用回转支承，承载能力强、可靠性高。
HG28还可作行走式和固定式布料机使用。
4、内爬机构：
内爬间距为6～9m，有两种内爬方式可供选择，一种是新型自升内爬机构，其工作方式类似于独立式塔机的外爬升方式，所有的顶升装置都可以自顶升，不需要人工拆装、搬运，减轻了工人的劳动强度。
另一种是传统的内爬机构，每次顶升完成后都需要人工拆装和搬运内爬框架、爬梯等；而管柱式塔身的内爬间距为5.4～6.6m，内爬机构主要由内爬框架、伸缩支腿和顶升油缸组成。
标准配置下的塔身每次顶升完成后需人工拆装和搬运内爬框架、伸缩支腿和顶升油缸；若塔身加长一个内爬间距，可实现内爬框架、伸缩支腿和顶升油缸的整体搬运（通过葫芦提升），从而减轻工人的劳动强度，提高效率，避免频繁的装拆、搬运。
5、混凝土输送管：
考虑到输送管弯头处的磨损较为严重，采用厚壁铸造弯头，提高使用寿命。
1.1.2布料机的应用及现状
1、手动式混凝土布料机
混凝土布料机是为了扩大混凝土浇注范围，提高泵送施工机械化水平而开发研制的新产品。
是混凝土输送泵的配套设备，与混凝土输送泵连接，扩大了混凝土泵送范围。
有效的解决了墙体浇注布料的难题，对提高施工效率，减轻劳动强度，发挥了重要作用。
这种布料机设计合理，结构稳定可靠，采用360°全回转臂架式布料结构，整机操作简便、旋转灵活，具有高效、节能、经济、实用等特点。
2、固定式混凝土布料机
固定式混凝土布料机：
专门为铁路制梁场、核电等工程施工设计生产的专用混凝土浇注布料设备；移动式混凝土布料机“Z”形三节折叠臂，360°回转，能俯仰和展折变幅，在臂架长度范围内实现三维立体空间的全方位浇注，无浇注死角，能方便地实现墙体、管、柱、桩等各种施工作业的混凝土浇注；内爬式混凝土布料机是高层建筑混凝土施工的布料设备。
布料机固定在电梯井内，配置自动爬升机构，利用液压油缸顶升，在电梯井内自动爬升，使布料机随着楼层的升高而升高，省时省力，效率高；船载式混凝土布料机是港湾、码头等工程施工设计生产的专用船载布料设备。
3、内爬式混凝土布料机
内爬式混凝土布料机是用于高层建筑混凝土施工的布料设备。
布料机固定在电梯井内，配置自动爬升机构，利用液压油缸顶升，在电梯井内自动爬升，使布料机随着楼层的升高而升高，省时省力，效率高。
1.1.3布料机的工作优点
1、减轻劳动强度，提高工作效率采用布料机后，由于布料范围大，操作灵活方便，大大减轻了工人的劳动强度，减少了用工，加快了混凝土浇筑速度，缩短了工期，提高了经济效益。
2、提高混凝土的施工质量
（1）在大面积混凝土浇筑过程中，可以减少施工冷缝。
以往施工时，由于泵管接、拆劳动强度大，劳神费力，工人劳累后就不愿按施工程序浇筑混凝土，因此人为造成施工冷缝。
使用布料机后可以利用其灵活性，在先浇筑的混凝土初凝前接着浇筑第二层混凝土，从而避免形成施工冷缝，尽可能做到一次浇筑成型。
（2）避免结构的暗伤。
以往浇筑混凝土时，由于固定输送泵的压力很大，输送混凝土时，泵管在平台表面来回震动，在混凝土初凝后至终凝前，这种震动很容易给结构留下难以治愈的暗伤。
使用布料机后，由于布料机不与模板接触，不对模板产生震动，因此可以避免造成隐患。
（3）减少爆模，有利于保证结构的几何尺寸准确。
没有使用布料机浇筑柱子和剪力墙时，工人为了减轻劳动强度，往往减少接、拆泵管的次数，常从柱子或剪力墙的同一部位下料，直至浇满混凝土，这样往往会造成单面模板侧压过大，产生爆模或胀模现象；同时也会由于混凝土向同一方向流淌，两边压力不平衡，造成剪力墙或柱模板向同一方向偏位，而布料机能灵活地分层、分段对称浇筑，所以解决了这一问题。
（4）减少对板筋的破坏。
由于布料机的使用，减少了平台上的操作人员，平台上不需要接、拆泵管，也就减少了由于操作人员过多，拆除了泵管后堆放时踩乱压坏板筋的现象，保护了成品钢筋。
由此可见，布料机的使用确实给建筑施工带来了良好的经济效益，同时也提高了施工质量。
小结：
布料机在国内数量少，使用少，除了人们对布料机了解不多外，重要一点是目前布料机还依赖进口，价格昂贵，许多单位考虑到经济上的因素而不愿意引进，但是施工质量要更上一层楼，机械就必须要配套。
采用布料机配合的方式，由于布料范围广，就位灵活正确，大大减轻了工人的劳动强度，同时节省一台塔式起重机，减少浇筑时间，从而进步了施工效率，降低了施工本钱。
1.2PLC的概述
1.2.1PLC的由来
PLC全名programmablelogiccontroller又称可编程程序逻辑控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业装置，在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做如下定义：
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数学运算操作的电子装置。
它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算数运算等操作的指令，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。
1.2.2PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2.配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
1.2.3PLC的工作原理
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。
输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
（二）用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。
在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。
即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
（三）输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。
在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
这时，才是PLC的真正输出。
1.2.4PLC的发展
20世纪70年代初出现了微处理器。
人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。
此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。
20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。
更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。
20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。
世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。
这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。
20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。
这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
第二章布料机的电力驱动系统
2.1电力系统的定义及构成
由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电能生产与消费系统。
它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。
为实现这一功能，电力系统在各个环节和不同层次还具有相应的信息与控制系统，对电能的生产过程进行测量、调节、控制、保护、通信和调度，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。
电力系统的主体结构有电源（水电站、火电厂、核电站等发电厂），变电所（升压变电所、负荷中心变电所等），输电、配电线路和负荷中心。
各电源点还互相联接以实现不同地区之间的电能交换和调节，从而提高供电的安全性和经济性。
输电线路与变电所构成的网络通常称电力网络。
电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。
电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。
其典型结构如图2。
根据电力系统中装机容量与用电负荷的大小，以及电源点与负荷中心的相对位置，电力系统常采用不同电压等级输电（如高压输电或超高压输电），以求得最佳的技术经济效益。
根据电流的特征，电力系统的输电方式还分为交流输电和直流输电。
交流输电应用最广。
直流输电是将交流发电机发出的电能经过整流后采用直流电传输。
由于自然资源分布与经济发展水平等条件限制，电源点与负荷中心多处于不同地区。
由于电能目前还无法大量储存，输电过程本质上又是以光速进行，电能生产必须时刻保持与消费平衡。
因此，电能的集中开发与分散使用，以及电能的连续供应与负荷的随机变化，就成为制约电力系统结构和运行的根本特点。
2.2电力系统的要求
（1）为保持电力系统正常运行的稳定性和频率。
电压的正常水平，系统应有足够的静态稳定储备和有功。
无功备用容量，并有必要的调节手段。
在正常负荷波动和调节有功。
无功潮流时，均不应发生自发振荡。
（2）要有合理的电网结构。
（3）在正常方式（包括正常检修方式）下，系统任意一个元件（发电机。
线路设备。
变压器。
母线）发生单一故障时，不应导致主系统发生非同步运行，不应发生频率崩溃和电压崩溃。
（4）在事故后经调整的运行方式下，电力系统仍应有符合规定的静稳定储备，其他元件按规定的事故过负荷运行。
（5）电力系统发生稳定破坏时，必须有预定措施，以缩小事故范围减少事故损失。
2.3布料机的运行工艺
首先，要接通布料机的电源，让小车复位至小车加料处，等小车加满后，开始给各个料口加料。
在这期间，小车按照程序给定的顺序加料。
但是，中途可能有料口突然没有料了，这时，程序自动转换为优先加料程序，加到一定程度（不发生报警为限）后，再自动转换为顺序加料。
小车内在这期间没料的话，则总动移动到小车加料处。
各个料口若缺料20分钟，则自动报警。
第三章PLC在布料机控制中的应用
3.1布料机的启动所需要的条件
（1）小车内满料
（2）某料口满料
（3）某料口缺料
3.2布料机的停止所需要的条件
（1）小车内无料
（2）小车到达位置
（3）发生警报
3.3布料机的控制系统原理图
3.4输入输出分配表
输入点
名称及作用
输出点
名称及作用
x0
启动按钮
m0
小车复位时截止信号
x1
小车加料处限位器
m5
顺序加料时截至信号
x2
小车内高处限位器
m6
报警信号
x3
小车内低处限位器
y0
小车加料处加料信号
x4
1号料口限位器
y1
小车正向移动
x5
1号料口内高处限位器
y2
小车反向移动
x6
1号料口内低处限位器
y3
小车开始向料口内加料
x7
2号料口限位器
y4
报警信号
x10
2号料口内高处限位器
m0—m30
自锁中间继电器
x11
2号料口内低处限位器
x12
3号料口限位器
x13
3号料口内高处限位器
x14
3号料口内低处限位器
x15
4号料口限位器
x16
4号料口内高处限位器
x17
4号料口内低处限位器
x20
急停按钮
3.5程序的编写
3.5.1小车的复位
语句表：
LDX0LDX1
ORM0ORM1
ROX3OUTM1
ANIX1
OUTM0
3.5.2小车优先加料及报警
语句表：
LDX6LDX17
ORM2ORM5
ANIX4ANIX16
OUT
升级会员 