自动送料装车系统PLC控制设计同名8665docWord文档格式.docx

1、电子工业出版社，2004 学 生（签名）2012 年 5 月 7 日 指 导 教师（签名）2012 年 5 月 10 日 教研室主任（签名）2012 年 5 月 10 日 系 主 任（签名）2012 年 5 月 12 日 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目 自动送料装车系统 PLC控制设计 一、选题的背景和意义：随着时代的进步和发展，PLC技术已经普及到我们的生活、工作、科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术。随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。相信在使用并掌握了 plc 技术后

2、，不管在今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。二、课题研究的主要内容：1）PLC工作原理，对其有相对的了解，并会使用编程语言对其进行编程；掌握对各个程序的编写，并使其能够正常运行；2）在充分分析自动送料小车的工作过程，并能够把每一步都分解开一步一步的去编写程序。在编程过程中涉及到的一些相关技术和一些动作的语言要熟悉使用，程序编程是 PLC编程的重要内容，也是一种提高程序设计质量的关键技术 三、主要研究（设计）方法论述：1、文献归纳研究法；2、信息取样研究法；3、描述性研究法。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容 2012.4.12012.4.11 搜集整理资料信息

3、2012.4.122012.4.18 完成开题报告 2012.4.192012.5.11 完成初稿并交指导老师 2012.5.122012.5.25 将毕业设计报告进行修改、充实、完善 2012.5.262012.5.30 交最终定稿 五、指导教师意见：指导教师签名：2010 年 5 月 10 日 六、系部意见：系主任签名：年 月 日 摘 要 可编程序控制器（Programmable controller）简称 PLC，由于 PLC 的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以 PLC的应用领域在迅速扩大。对早期的 PLC，凡是有继电器的地方，都可采用。而对当今的 PLC几乎可

4、以说凡是需要控制系统存在的地方就需要 PLC。尤其是近几年来，PLC 的成本下降，功能又不段增强，所以，目前 PLC 在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣，不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。本文从第一章送料小车的系统方案的确定为切入点，介绍了为什么选用 PLC控制小车；第二章介绍了送料小车的应达到的控制要求；第三章根据控制要求进行了小车系统的具体设计，包括端子接线图、梯形图（分段设计说明和系统总梯形图）和程序指令设计；最后得出结论。关

5、键词：PLC，送料小车，控制，程序设计 第 1章 前 言 随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC 专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC 以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。送料小车控制系统采用了 PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自

6、动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该 PLC送料小车设计程序的同时总结了以往 PLC送料小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的了解了更多的 PLC知识。第 2章 控制系统介绍和控制过程要求 2.1 控制系统在送料小车中的作用与地位 在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工

7、人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。送料小车是基于 PLC 控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。2.2 控制系统介绍 图 2-1 送料小车 本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。它既能减轻人的劳动强度又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。如图 2-1

8、，推车机可以沿轨道上下移动，到达预定位置。推车机上是一个小型泵站，通过控制电磁阀换向，使两油缸伸出、缩回，顶出送料小车，再由各个仓位控制要料。用 PLC对送料小车实现控制，其具体要求如下：（1）送料小车 1 动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有4 个料仓（位置开关 SQ1，SQ2，SQ3，SQ4）分别受 PLC的 I0.0，I0.1，I0.2，I0.3 检测，当信号状态为 1是，说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动，Q0.4驱动小车左行，Q0.5驱动小车右行。料仓要料由 4个手动按钮（SB1，SB2，SB3，SB4）发出（对应于 PLC 为 I0.4，I0.5

9、，I0.6，I0.7）按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL1-HL4），指示灯受 PLC 的 Q0.0-Q0.3控制。送料小车 2动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共有 4个料仓（位置开关 SQ11，SQ12，SQ13，SQ14）分别受 PLC的 I1.0，I1.1，I1.2，I1.3检测，当信号状态为 1是，说明运料小车到达该位置。小车行走受两个信号的驱动，Q1.5驱动小车左行，Q1.4驱动小车右行。料仓要料由 4个手动按钮（SB11，SB12，SB13，SB14）发出（对应于 PLC 为 I1.4，I1.5，I1.6，I1.7）按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL11-HL

10、14），指示灯受 PLC的 Q1.0-Q1.3 控制。（2）运料小车行走条件：运料小车右行条件：小车在 1，2，3号仓位，4 号仓要料；小车在 1，2号仓位，3号仓要料；小车在 1号仓位，2 号仓要料。运料小车左行条件：小车在 4，3，2，0号仓位，1 号仓要料；小车在 4，3，0号仓位，2号仓要料；小车在 4，0 号仓位，3号仓要料；小车在 0位，4 号仓位要料。运料小车停止条件：要料仓位与小车的车位相同时，应该是小车的停止条件。运料小车的互锁条件：小车右行时不允许左行启动，同样小车左行时也不允许右行启动。第 3章 送料小车系统方案的选择 3.1 可编程控制器 PLC的优点 可编程控制器 P

11、LC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。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。例如西门子公司生产的 S7系列 PLC平均无故障时间高达 30万小时。一些使用冗余CPU的 PLC的平均无故障工作时间则更长。从 PLC的机外电路来说，使用 PLC构成控制系统，和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到

12、数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。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

13、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。4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 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，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备

14、经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5.体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。3.2 小车送料系统方案的选择 实现小车送料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器 PLC 等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入 A/D，D/A转换器，线路复杂，还要分配大量的中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的人员

15、才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。而从上述第一节对 PLC的特点了解可知，PLC具有很多优点，因此我们归纳出：可编程控制器 PLC具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30万小时以上；安装，操作和维护也较容易；编程简单，PLC的基本指令不多，编程器使用比较方便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。此外 PLC内部定时、计数资源丰富，可以方便地实现对送料小车的控制。因此，最终我选择了用可编程控制器 PLC来实现送料小车系统的控制，完成本次的设计题目。第 4章 基于 PLC的送料小车接线图及梯形图 4.1 送料小车 PLC的 I/O分配表 输入点分配 输出点分配 输入接点 输

16、入开关名称 输出接口 驱动设备 I0.0-I0.3 小车 1行程开关（SQ1-SQ4）Q0.0-Q0.3 小车 1要料指示灯（HL1-HL4）I0.4-I0.7 小车 1控制按钮（SB1-SB4）Q0.4-Q0.5 小车 1左右行线圈 I1.0-I1.3 小车 2行程开关（SQ11-SQ14）Q0.6-Q0.7 油缸 1伸出缩回 线圈 I1.4-1.7 小车 2控制按钮（SB11-SB14）Q1.0-Q1.0 小车 2要料指示灯（HL11-HL14）I2.0-I2.5 推车机行程开关（SQ5-SQ10）Q1.4-Q1.5 小车 2左右行线圈 I2.6-I2.7 起动，停止按钮（SB5，SB6）

17、Q1.6-Q1.7 油缸 2伸出缩回 线圈 I3.0-I3.1 手动，连续 转换开关（SA6，SA7）Q2.0-Q2.1 推车机上下行线圈 I3.2-I3.3 推车机上下，左右 转换开关（SA1，SA2）I3.4-I3.6 油缸单动联动 转换开关（SA3-SA5）4-1 I/O分配表 根据控制要求，PLC控制送料小车的输入输出（I0）地址编排如下表所示，其中SB5 为启动开关，为 SB6 停止开关，SA6、SA7 为手动连续选择开关，SA1、SA2 为上下、左右转换开关，SA3、SA4、SA5 为油缸单动联动转换开关。Q0.0-Q0.3 和 Q1.0-Q1.3控制 8个要料指示灯，Q0.4-Q

18、0.5和 Q1.4-Q1.5控制小车 1、2左行右行，Q0.6-Q0.7和 Q1.6-Q1.7。如表 3-1所示：4.2 PLC端子接线图 PLC型号的选择：由于该系统是在原来 CPU226 的基础上改进的设备，而现在共用了 31个输入，用直流 24V；18 个输出，用交流电 220V，所以我选择用 S7-200 系列CPU226，加一个 EM223的扩展模块。CPU226 的主要的技术参数：输入 24VDC，24点；输出 220VAC，16 点；电源电压为 AC100240V 50/60Hz。EM223的主要技术参数：输入 24VDC，8 点；输出 220VAC，8 点；电源电压为AC100

19、240V 50/60Hz。如图 4-1 所示：图 4-1 端子接线图 4.3 梯形图分段设计 本次设计的自动送料小车梯形图，是分开来画的。由总程序结构图、自动操作程序图、手动操作程序图、小车 1左右自动送料运行程序图、小车 2左右自动送料运行程序图组成。图 4-2 总系统结构图（1）程序的总结构图如图 4-2 所示：因为在手动操作方式下，各种动作都是用按钮控制来实现的，其程序可独立于自动操作程序而另行设计。因此，总程序可分为两段独立的部分：手动操作程序和自动操作程序。当选择手动操作时，则输入点 I3.0 接通，其常闭触点断开，执行手动程序，并由于 I3.1 的常闭触点为闭合，则跳过自动程序。若

20、选择自动操作方式，将跳过手动程序段而执行自动程序。（2）自动程序设计，自动操作控制主要是由行程开关来控制推车机的上行、下行，两缸的伸出、缩回。通过行程开关的上限、下限、左限、右限准确的控制推车机到达预定位置。自动程序时，手动自动转换开关拨到连续档 SA7，按下启动按钮SB6，推车机上行，碰到上位行车开关 SQ6，上行停止；同时两个油缸动作，推动两小车向左移动，小车 1、2碰到左位行程开关 SQ10、SQ5，说明两小车到位，这时各个仓位可向小车要料；而且两油缸缩回，碰到行程右位开关 SQ8、SQ9 停止收缩，推车机下行到行程开关位 SQ7 时停止。如图 4-3 所示：图 4-3 自动操作程序图（

21、3）手动操作程序的设计，手动操作控制简单，可按照一般继电器控制系统的逻辑设计法来设计。手动程序时，手动自动转换开关拨到手动档 SA6，上下、左右转换开关拨到上/下行档时，按启动按钮 SB5推车机上行，按停止按钮 SB6 推车机下行；上下、左右转换开关拨到左/右档时，拨动单动联动转换开关 SA3（缸 1动作），按启动按钮 SB5，缸 1伸出推动小车 1 左行；按停止按钮 SB6，缸 1缩回；拨动转换开关到SA5（缸 2 动作），按启动按钮 SB5，缸 2 伸出推动小车 2左行，按停止按钮 SB6，缸2 缩回；拨动单动联动转换开关到 SA4（两缸同时动作）按启动按钮 SB5，两缸伸出推动两小车左行

22、；按停止按钮 SB6，两缸缩回。如图 4-4所示：图 4-4 手动操作程序图（4）小车 1自动送料运行程序，把小车 1 送到指定位置后，四个仓位就可以向小车要料了，M0.0-M0.3分别代表小车 1的 1 号料仓到 4号料仓的要料状态，运料小车 1当前所处位置由 I0.0-I0.3，运料小车 1的右行，左行，停止控制由 Q0.4、Q0.5。小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小车停车。（上微分操作的注意事项，上微分脉冲只存在在一个扫描周期，接受这一脉冲控制的元件应写在这一脉冲出现的语句之后）。小车 1 自动送料图如下图 4-5所示：图 4-5 小车 1左右自动送料运行程序

23、图（5）小车 2自动送料运行程序，把小车 2 送到指定位置后，四个仓位就可以向小车要料了，M1.0-M1.3分别代表小车 2的 1 号料仓到 4号料仓的要料状态。运料小车 2当前所处位置由 I1.0-I1.3，运料小车 2的右行，左行，停止控制由 Q1.4、Q1.5。小车 2自动送料图 4-6所示：图 4-6 小车 2左右自动送料运行程序图 4.4 程序运行原理说明调试与完善 本程序是用梯形图所写的。在运行前，先选择工作方式，手动/自动。选择手动SA6 时，把上/下、左/右转换开关旋转到上/下档 SA1，按下 SB5 起动点动按钮，推车机上行，按下 SB6停止点动按钮，推车机下行；把上/下、左

24、/右转换开关旋转到左/右档 SA2，再选择小车的单动、联动控制，小车 1单动时把单动/联动转换开关旋转到单动档 SA3，两小车联动时旋转到联动档 SA4，小车 2单动时旋转到单动档 SA5，这时按下起动按钮 SB5，油缸推动小车左行，按下停止按钮 SB6，油缸缩回。选择自动SA7 时，按下起动按钮 SB5，推车机开始上行，碰到上限行程开关 SQ6 时停车，两缸自动推出小车，小车碰到左限行程开关 SQ5、SQ10时，说明小车到位，各个仓位可以向小车要料，这时两缸自动缩回，碰到右限行程开关 SQ8、SQ9 时，推车机自动下行，下行到位后（碰到 SQ7）停车。只有再次按下起动按钮 SB5，才能再次运

25、行。手动程序中设置了联锁和保护电路。如推车机的上行、下行常闭触点的联锁，推车机上下行行程有行程开关 SQ6、SQ7控制保护。自动程序是根据推车机的位置、油缸的位置来控制电路执行下一条指令的。油缸把小车推到位后，小车处于准备送料的初始位置，这时 1-4号仓位都可以向小车要料。本设计中要料时刻不同时，先要料者优先，但是要料时刻相同时，却不知道小车向哪个仓位送料，需要改进。4.5 系统总梯形图设计 由以上，我们画出送料小车系统的总梯形图，其中包括推车机的手动控制程序、自动控制程序、送料小车 1控制程序、送料小车 2 控制程序。如下图 4-7所示：图 4-7 送料小车梯形图（a）图 4-7 送料小车梯

26、形图（b）图 4-7 送料小车梯形图（c）图 4-7 送料小车梯形图（d）4.6 小车程序设计 由系统总梯形图，我们写出送料小车的程序指令，如下表 4-2所示：表 4-2 送料小车程序指令表 LDN I3.0 A I3.3 JMP 0 A I2.6 LD I3.2 AN I2.4 LPS =Q1.6 A I2.6 LD I2.4 AN I2.0 O M2.2 =Q2.0 AN I1.3 LPP =M2.2 A I2.7 LD I3.4 AN I2.1 O M2.0 =Q2.1 A I3.3 LD I3.5 A I2.7 =M2.0 AN I2.2 LD I3.4 =Q0.7 O M2.0 LD

27、 I3.6 A I3.3 O M2.0 A I3.3 A I3.3 A I2.6 A I2.7 AN I2.5 AN I2.3 =Q0.6 =Q1.7 LD I2.5 LBL 0 O M2.1 LDN I3.1 AN I0.3 JMP 1 =M2.1 LD I2.6 LD I3.6 O Q2.0 O M2.0 AN I2.0 AN Q2.1 O Q1.7 AN I2.7 AN I2.3 =Q2.0 AN Q1.6 LD I2.0 AN I2.7 O Q0.6 =Q1.7 AN I2.5 LD I2.5 AN Q0.7 AN I2.4 AN I2.7 O Q2.1 =Q0.6 AN Q2.0 L

28、D I2.5 AN I2.1 O M2.1 AN I2.7 AN I0.3 =Q2.1 =M2.1 LBL 1 LD I2.0 LD I0.4 O Q1.6 AN M0.1 AN I2.4 AN M0.2 AN Q1.7 AN M0.3 AN I2.7 S M0.0 1=Q1.6 S Q0.0 1 LD I2.4 LD I0.5 O M2.2 AN M0.0 AN I1.3 AN M0.2 =M2.2 AN M0.3 LD I2.5 S M0.1 1 O Q0.7 S Q0.1 1 AN I2.2 LD I0.6 AN Q0.6 AN M0.0 AN I2.7 AN M0.1 =Q0.7 AN

29、 M0.3 LD I2.4 S M0.2 1 S Q0.2 1 A I0.5 LD I0.7 OLD AN M0.0 AN Q0.5 AN M0.1 S Q0.4 AN M0.2 LD I0.3 S M0.3 1 O I0.2 S Q0.3 1 O I0.1 LD I0.0 O M2.1 A M0.0 A I0.4 LD I0.1 LD I0.3 A M0.1 O I0.2 OLD O M2.1 LD I0.2 A I0.5 A M0.2 OLD OLD LD I0.3 LD I0.3 O M2.1 A M0.3 A I0.6 OLD OLD EU LD M2.1 R Q0.0 6 A I0.

30、7 R M0.0 4 OLD LD I0.0 AN Q0.4 O I0.1 S Q0.5 1 O I0.2 LD I1.4 A I.7 AN M1.1 LD I0.0 AN M1.2 O I0.1 AN M1.3 A I0.6 S M1.0 1 OLD S Q1.0 1 LD I0.0 LD I1.5 AN M1.0 LD I1.0 AN M1.2 O I1.1 AN M1.3 O I1.2 S M1.1 1 A I1.7 S Q1.1 1 LD I1.0 LD I1.6 O I1.1 AN M1.0 A I1.6 AN M1.1 OLD AN M1.3 LD I1.0 S M1.2 1 A

31、I1.5 S Q1.2 1 OLD LD I1.7 AN Q1.5 AN M1.0 S Q1.4 1 AN M1.1 LD I1.3 AN M1.2 O I1.2 S M1.3 1 O I1.1 S Q1.3 1 O M2.2 LD I1.0 A I1.4 A M1.0 LD I1.3 LD I1.1 O I1.2 A M1.1 O M2.2 OLD A I1.5 LD I1.2 OLD A M1.2 LD I1.3 OLD O M2.2 LD I1.3 A I1.6 A M1.3 OLD EU LD M2.2 R Q1.0 6 A I1.7 R M1.0 4 OLD AN Q1.4 S Q1.5 1 结 论 在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练了。做完这个设计后，我得出几个结论如下：一、送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该小车的系统控制；然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序，还运用了互锁和联锁