基于PLC的物料小车设计毕业设计.docx

1、基于PLC的物料小车设计毕业设计毕 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: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

2、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

3、。 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2 PLC的结构、工作原理及系统设计2.1 PLC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P

4、LC,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。2.2 PLC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

5、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。3 PLC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13所示。 输出阶段 执行程序 输入阶段 一个扫描周

6、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

7、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14和图15所示。 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：LD X1OR X2ANDI X3OUT Y12.5.3 功能块图语言 2.6 PLC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

8、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17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

9、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IO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）IO点数分配点数分配就是规定PLC的IO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

10、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。 图17 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21所示： 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

11、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

12、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: 图2-34 运料小车控制系统的总体设计4。1 硬件设计4。1。1 PLC外部接线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。其控制系统的输入，输出设备与PLC的IO端对应的外部接线图如31所示：PLC接入电源，端口X0接入按钮SB1，X1接入按钮SB2，X2接入按钮SB3，然后一次接入各

13、个按钮，X11接入行程开关SO1，X12接入行程开关SO2，X13接入行程开关SO3,以上是为PLC的输入端口的接线；PLC的Y6接入KA1，Y7接入KA2,Y0接入KA3，Y1接入KA4，以上是为PLC的输出端借口线路。4。1。2 元件列表在每一个设计里面都需要选择好合适的元件以及型号，这样才能够正确的完成实物,可有利于增强此设计的可信度。以下是这次设计所需要应用到的元件：所需元件个数PLC1继电器4开关电源1行程开关3电动机1电磁铁2按钮6导线若干4.2 软件设计此控制系统的输入有自动启动按钮开关、停止按钮开关、手动模式开关、4个手动控制按钮开关、3个行程开关共10个输入点.这个控制系统需

14、要控制的外部设备只有控制小车的电动马达一个和两个上料下料口。电动机为整体串联实行,但是电机有正转和反转两个状态，分别为正转继电器和反转继电器,所以输出点应该有4个。对应的地址分配表如表31所示: 地址对应的外部设备X 0停止按钮X 1手动模式按钮X 2自动启动按钮X 3手动上料X 4手动下料X 5手动小车右转X 6手动小车左转Y O上料控制Y 1下料控制Y 6小车左转Y 7小车右转X 11右行程开关X 12中行程开关X 13左行程开关表3-1地址分配表X1为手动启动，X0为急停标志，X1与X0和自动模式标志进行连锁实现物料小车的手动控制模式。X3为手动上料，配合常开手动模式标志与常闭自动模式标

15、志实现物料小车系统的手动上料。X4为手动下料，同手动上料的配合相同,实现物料小车的手动上料.X5为手动右转，即为小车正转运动，配合手动模式标志与自动模式标志实现物料小车的手动正转功能.X6为手动左转，即为小车的反转运动,同物料小车的手动右转模式的配合相同实现小车的手动反转功能。X2为自动控制按钮，配和X0急停按钮和手动模式标志实现物料小车的自动控制模式。按下自动控制按钮,下料计时器T1和T3会分别进入不同的计时状态，而物料小车此时会自动实现正转向右行驶直至接触到行程开关以通过行程开关的反馈信号使PLC发出小车的停止信号使小车停止。X13左限位与X2自动启动标志中任意一个进行触发都会使计数器C0

16、和C1进行计时复位操作。在自动模式下物料小车行驶到右限位的位置触发右限位使得计数器C0与计时器C1进行计时操作。自动模式与手动模式下，物料小车行驶到右限位位置时，在下料计时与上料计时的连锁与手动模式自动模式的互锁下实现物料小车的上料动作。X1为手动启动，X0为急停标志，X1与X0和自动模式标志进行连锁实现物料小车的手动控制模式.X3为手动上料,配合常开手动模式标志与常闭自动模式标志实现物料小车系统的手动上料。X4为手动下料，同手动上料的配合相同，实现物料小车的手动上料。X5为手动右转，即为小车正转运动，配合手动模式标志与自动模式标志实现物料小车的手动正转功能。X6为手动左转,即为小车的反转运动

17、，同物料小车的手动右转模式的配合相同实现小车的手动反转功能。X2为自动控制按钮，配和X0急停按钮和手动模式标志实现物料小车的自动控制模式。按下自动控制按钮,下料计时器T1和T3会分别进入不同的计时状态，而物料小车此时会自动实现正转向右行驶直至接触到行程开关以通过行程开关的反馈信号使PLC发出小车的停止信号使小车停止。X13左限位与X2自动启动标志中任意一个进行触发都会使计数器C0和C1进行计时复位操作。在自动模式下物料小车行驶到右限位的位置触发右限位使得计数器C0与计时器C1进行计时操作。自动模式与手动模式下，物料小车行驶到右限位位置时,在下料计时与上料计时的连锁与手动模式自动模式的互锁下实现

18、物料小车的上料动作.5程序的运行调试将系统梯形图导入三棱软件进行调试运行。选择型号为FX2N装载程序。连接要求为波特率9600、数据位7、校验位even、偶校验even、停止位1、com4口连接.按下启动按钮X2Y7运行小车右转，撞到X11小车停下此时T0接通，Y0接通，开始上料。3S过后Y0断开Y6接通小车左行，撞到X12小车停下，T1接通,Y1接通，开始下料。3S之后Y1断开Y7接通小车右行，进行在此装料工作.装料完成后Y6接通小车左行经过X12无动作,继续左行撞到X13小车停下，T3接通Y1接通，小车下料。3S之后Y1断开Y7接通小车右行继续装料，实现小车的自动循环控制。5。1 程序的监

19、视点击“在线监视监视模式”，进行程序监视： 图5。1物料小车程序监视如下：手动启动： 手动上料：手动下料:手动右转：手动左转：自动启动：右转：左转：上料:下料：5。2监控仿真系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库，它们三者之间的关系如图所示。图5。2。1 组态监控系统结构图在我们进入组态王主画面后，首先确定我们修改的画面是否保存。然后在“文件”菜单中找出“切换到View”选项，在这个时候系统会弹出一个对话框，这个意思是让我们对系统加密，我们不用管这一项,直接点“忽略然后进入运行。这时我们要选择运行的画面，选好画面之后，点击“确定”，这样就行了,如图5.2。2。我们可以在图中看到小

20、车正在进入自动装车系统，这时绿灯会变亮。当汽车到达指定位置后，红灯亮，绿灯灭,如图5.2。3，这时，进料阀门就会打开，电动机会依次转动。当料斗里的物料装满时,检测信号灯会变亮，如图5。2。4所示，说明料斗有足够的料足够装满小车，送料开关打开，这时准备装料，我们可以看到小车中物料在慢慢上升，这个时候我们可以通过调节阀门的大小来控制物料的流量。图5.2。2 小车进入组态运行图图5.2.3 小车到达图5。2.4开始装车图5。2.5料斗已满图5。2.6 小车退出6 设计小结6。1小车的优缺点分析这次的设计主要运用的是可编程控制器（CPL）来实现自动运料小车的控制,使得其性价比变高，操作变得容易,在行驶

21、中也比较灵活,从而缺点减少了很多。对于小车是否能够到达站点，运用的是行程开关(SQ)，这样会让小车的停靠位置更加精确，并且在电路的完成中起到了重要的作用,其中最为重要的一个作用是保护电路的正常实现。并且运用CPL在完成这个电路的过程的时候，不需要在外部连接太多的其他电路，让其看起来更加的干净利落，操作更加的方便简单。但是在设计过程中，唯一的缺点就是电路只是基本实现了设计的要求,没有其他的功能扩展,让系统显得比较单调，并且不能够太多的显示自己专业其他方面的知识。6。2设计的改进及推广其实在现实生活中，我们可以让物料小车更加地大众化、利益化,从而可以将这些控制器与互联网相互连接起来，可以方便地实现

22、多元化，以便于实现通讯和控制操作。除此之外,我们还可以试着将物料小车更加地贴近生活，让人民大众亲自使用,以改善我们国家的生活水平.举例来说，养殖方面的发展,饲料的运送，这样可以让那些农工变得轻松，并且，还可以节省了很多的时间，用来做其余的事情。6。3常见故障及排除方法(1）若行程开关有一定损坏及、或撞击变了形。可以用接近开关代替行程开关；（2)PLC的输入输出接口不良，可以查看是否接线的问题，或者连接线是否存在问题；(3)电器柜内部热保护器出现过载现象，需要出刊电源的电压或行程开关是否正常工作；（4)控制回路的线路故障，需要依次查看是否是连接的问题，或是否哪里有短路以及断路等问题.结 论毕业设

23、计相当于是在大学最后阶段对自我检测的一种方式，也是对自己的学习生涯的交代。在做毕业设计的过程中，可以让我们自然而然的运用专业知识，并且更加熟练的掌握多种知识。这次我所做的 毕业设计是关于物料小车,运用的知识主要是PLC,我们都知道以前的物料小车操作非常的繁琐，效率很低，成本价格也偏高。在现在越来越快速发展的时代,什么都需要效率，虽说现在并不是人人都可以使用物料小车，但是我相信着一天一定不会太遥远。所以说我们应该从现在开始,从现在开始改善那些传统的人力小车是必备的，也是必须的.其具体原因已经不言而喻.在此次的设计中运用理论构思出一定的设计方案，并且利用PLC、继电器、电源、行程开关、导线等多种元

24、器件实现了对物料小车的多种控制，这次的设计中主要是通过对小车的正向行驶，制作出站点卸除一定的货物,再次自动行驶在轨道上并且可以返回到起点的这个过程来体现出这次设计的任务正确完成。当然在整个毕业设计的过程中,我有遇到很重不同种类的问题，这些问题我有的是通过与同学商讨，有的通过去图书馆查阅资料，有通过网上寻找等多种方式来解决的。虽然有抱怨过、有吵闹过、有郁闷过、有伤心过.但是困难与收获肯定都是成比例的的,或者说是远远超过对的。我依然记得有时为了找出错误的原因而忙的不可开交，有时候也会为了解决一些问题而心喜若狂那种疯癫的样子,我想我自己还沉浸在这种微妙的氛围中.最后，还想总结出最为重要的一点，就是在

25、这段时间里，当自己完成关于论文的构思、开题报告、论文、实物等多方面的完成，让我会经常会感觉到自己对专业知识方面的不足，感觉到学习的重要性，恨不得有好多的时间去学习很多不一样的知识，“学无止尽”这四个字终于有所感悟。我想这对我自身起到了一个警告性的提示,此次收获不能用简单的三言两语就能说得清的,愿永藏我的心底。致 谢三年大学生活在紧张而愉快中即将结束，专科毕业，等于说我的大学三年告一段落了，不管以后是否继续留在课堂，这三年的时光可以说是受益匪浅，从大一到现在成熟了很多，确确实实收获了不少，最后，把三年的学到的知识能汇聚成一片论文，也是对我三年时光画上的句号，对自己的一份交代.从图书馆的资料里学到

26、课本上没有的，对专业课知识有了深入一点的了解。对PLC产品的基本知识有很大的认识，PLC的编程，硬软件设置对专业知识有一定的要求，让我知道了知识永远都是第一生产力。并且理论和实践不可分割的，不能眼高手低。收获了知识,失去的就是时光了，这三年里我自己感觉没有充分利用好时间，浪费了许多精力,在大学最后的时光里感谢家人的默默支持,虽然没有好好陪伴他们,但是他们还用劳动给了我坚实的物质支持.感谢大学三年的栽培，感谢大学的老师的谆谆教诲，从老师们身上看到了社会中坚力量应有的人格魅力,潜移默化地应该以老师为榜样,做一个内在强大的人。感谢所有同学的热情帮助.。.时光荏苒，这份大学离校前的最后一份答卷，在老师

27、的细心指导下，以及周边同学的帮助下，终于完成了.在这里我要真挚的谢谢李老师一直以来的教诲和同组同学对我本次设计提供的种种宝贵意见，让我的设计能够更加完善。老师拥有丰富的专业知识和严谨的科学态度，老师在对我所做的毕业设计上严格要求,并教导我们以一个慎密的心态去对待电子设计上的开发，这让我印象深刻。老师在帮助我们解决设计中所遇到的种种问题的同时还不断教我们如何去分析问题,怎样去解决问题，并告诉我们一些新的专业知识，使我受益颇多。而老师在授课的同时，还时刻关心的我的毕业设计工作进度,这让我很感动，非常感谢李老师对我的言传身教。经过这次毕业设计，我把三年所学理论知识完进行了梳理和应用,通过老师的帮助,

28、在设计中，不断改正知识结构上的缺陷，转变为自己将来工作所需的实践知识,理论用于实践，我觉得这就是毕业设计最重要的意义。这最后一份答卷是对我这三年校园生活的答复，我相信这三年的点点滴滴将会是我人生中最美好的回忆！参 考 文 献1胡学林。可编程控制器应用技术M。高等教育出版社.2刘柏生。PLC编程实用指南M。机械工业出版社.3廖常初.PLC基础与应用。机械工业出版社。4阮友德.电气控制与PLC.人民邮电出版社。5田洪刚。三菱FX2N系列PLC入门与应用实例电子工业出版社。6胡学林。 可编程控制器原理及应用(第二版）。 电子工业出版社.7陈宪平。 可编程控制器原理及应用。 化学工业出版社.8程周。 电气控制与PLC应用. 电子工业出版社.9黄云龙. 可编程控制器教程. 机械工业出版社.10王也仿. 可编程控制器应用技术。 机械工业出版社。