本科毕业设计基于plc的自动送料小车的控制系统设计.docx

1、本科毕业设计基于plc的自动送料小车的控制系统设计毕 业 论 文基于PLC的自动送料小车的控制系统设计学生姓名：XX专业班级：自动化2011级2班指导教师：XXX 教授学 院：机电工程学院2015年6月基于PLC的自动送料小车的控制系统设计摘要PLC，即可编程逻辑控制器，由于其具有使用方便，编程简单，可实现功能强大，性能价格比值高，需求硬件配套齐全，可适应性极强，可靠性较高，而且抗干扰能力强，适应较为恶劣环境，系统的设计、安装、调试工作量少，同时故障维修方便等特点，使得其应用领域越来越普遍，从早期的适用于继电器的配套产品，到现如今的广泛出现于各类控制系统存在的地方。并且，随着科学技术的日益发展

2、，PLC在功能上得到明显提升，正在被全球广泛使用，其地位愈加显著，成为我们生活工作不可替代的一部分。我们大家都知道，在以往的工作环境现场用来运输的小车普遍都是用继电器，但众所周知，继电器有着很多明显的不足，例如，检查维修不容易，并且继电器控制故障的出现也较为频繁，同时需要的接触点，端点接线也是十分复杂的，相比于继电器，PLC有着很多明显的优势，不仅在工作场合，在整个市场营销等环节也有着突出的地位，是现在引领潮流的控制器，所以，不选择继电器而是更多地用PLC来代替已经成为发展的方向。此次运料小车的控制设计，使得在生产生活中手动与自动的生产方式得以明显结合，提高了工作效率，降低了工作成本，通过搭配

3、智能寻路等附加功能，大大增加了送料小车的工作能力，同时能处于恶劣环境工作的特点，使送料小车的优势更加明显，工作范围更为广泛。本文以送料小车整体的构想和设计方案为切入，首先第一章介绍了送料小车意义背景，自动送料小车在如今国内外工业中的使用现状，以及使用PLC控制的选择原因；第二章介绍了送料小车的整体构想，逻辑语言流程图，小车总体模拟图；第三章进行编程软件及选择的PLC的介绍；第四章包括软件编程，包括程序梯形图，PLC端口接线图，得出结论。关键词送料小车，PLC，自动控制The design of the control system of the automatic feeding car ba

4、sed on PLCAbstractPLC, programmable logic controller, because of its easy to use, simple programming, can achieve a powerful, high ratio of performance to price, demand complete hardware, strong adaptability, high reliability, and strong anti-interference ability, suitable for bad environment, syste

5、m design, installation, commissioning work less, also fault maintenance is convenient wait for a characteristic, the application domain is more and more common, from early for relay of ancillary products, to todays widespread in all kinds of control system.And with the increasing development of scie

6、nce and technology, PLC in function get improved significantly, is being widely used in the world, its position is more and more significant to become part of our life and work can not be replaced.We all know, used to transport cars are generally relay, but it is well known that relays have a lot of

7、 obvious deficiencies in previous work environment field, for example, inspection, maintenance is not easy, and the relay control failures occur more frequently, takes a while to get the contact point, terminal is very complex, compared to in the relay, PLC has lots of advantages, not only in the wo

8、rkplace, in the entire marketing process also has a prominent position, is now to lead the trend of the controller, so not to choose the relay and is more with PLC to replace has become the development direction.The transport dolly control design, so that in production and life in manual and automat

9、ic mode of production can be binding significantly, improve work efficiency, and reduce the cost of the work, the collocation through intelligent routing and other additional features, greatly increasing the feeding dolly, and characteristic of poor working conditions in, feeding dolly the advantage

10、 is more obvious, the scope of work is more widely.This paper to send Dolly the overall conception and design scheme as the breakthrough, first of all, the first chapter introduced feeding trolley background, automatic feeding dolly in nowadays industry at home and abroad in the use of the status, a

11、nd of the use of PLC control choice; in the second chapter, we introduce the whole idea of Dolly, logical language flow chart, the car overall simulation diagram; the third chapter introduced the PLC programming software and the choice of; the fourth chapter includes software programming, including

12、programming ladder diagram, PLC port wiring diagram, and draw a conclusion.Keywordsfeeding car, PLC, automatic control摘要Abstract1 绪论1.1 选题意义及背景 在当今现代化的工业生产生活当中，我们为了提高劳动的生产效率，减低生产成本，同时也能减轻工人的劳动负担，保障生产的安全可靠，所以降低生产成本，减少环境污染，提高产品质量以及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。这样就要求整个劳动工艺生产的过程自动化程度较高，这就离不开自动控制系统这一实际问题。在整个生产过程中，

13、最为重要的当属控制系统，在生产工作中具有举足轻重的作用以及地位，所以，当控制发生了了意想不到的问题，好比人的大脑出现了故障，整个指挥系统就会崩溃，控制不再了，那整个系统也就岌岌可危，后果也是不堪设想，生产的停滞不前还是小事，巨大的经济损失，尤其是人命关天的问题那就不容忽视了，这种后果可能会给社会造成重大的影响。自动送料小车系统使用于物料输送的流水线设备，主要是用于石矿，铁粉、细纱等原材料的运输。送料小车，顾名思义以小车为主题，配合以其他的原料配给，道路运输传递等等多种功能相结合而来，为了完成我们所需要的原料配给工作。这类系统的控制需要动作稳定，具备连续可靠工作的能力。它通过自动输送设备来实现物

14、料的自动化。为了加大现代工业生产的自动化程度，尤其是在运输物料方便，自动小车的改进绝对是不二选择对于企业生产以及效益的提高意义非凡。本次的设计实验就是利用正成为主流趋势的PLC来作为控制，整个控制系统如果十分出众优秀，那么将决定小车的最终成品效果也是令人可喜的。我们希望，会有更有安全，更加高效的小车，那对于社会是一种巨大的福利。 本实验意义在于实现送料小车的手动以及自动相结合，减少劳动力，提高自动化程度，提高生产效率，同时还允许在恶劣环境下进行工作，由小车进行运料工作，增加小车的可试性，更为广泛的工作适应环境，也可以送料小车的实用性。与传统的送料方式相比，自动化程度更高的自动送料小车相对于以往

15、的以人力为主的送料补给方式，不仅可以运输更多的资源，更多的原材料，还能节省人力，解放人的更多的工作。同时，相比于以往的控制方式，基于PLC的自动送料小车，不仅在控制方式上更为先进，而且可靠性能更高，更稳定，适应当今工作环境的需求，重要的是，PLC有着更多的优点，会在接下来的内容中为大家一一呈现出来。当今社会变得越来越智能，无论在生活，学习，工作上，只有更好的手段，更好的工具才会使得我们的生活变得更加方便，快捷。1.2 工业系统中的现状 我国现如今的自动化发展程度不高，与发达国家相比尚且有非常大的差距，在我国当前的制造领域，传统的加工设备占据了大半的席位，并且老龄化的机床也不在少数这些机床普遍面

16、临的问题是工作效率低，故障发生率高，能源消耗巨大，在生产过程中，不仅没有优势可言，还面临着巨大的短板，我国现在发展迅速，与各国交流频繁，在紧急发展的大环境之下，我国还有着劳动力的巨大优势，在我建设的工厂日益增多，在全球也有着举足轻重的地位，但如今的落后设备实在不能为当下情况提供任何帮助，反而会跟不上时代的潮流，在如此激烈的竞争当中，面临巨大的挑战和危机，当然对于我们来说这也是机遇，如何改进设备，化危机成机遇使我们需要深刻思考的问题。 设备落后，资金受到大量的浪费，同时浪费资金有没有好的方法来解决这一问题，很多企业已经陷入这种窘境，这种死循环会套住企业，让他们越来越不能自拔。如何对待这些不能发挥

17、效用或不能完全发挥效用的设备，是他们换发新的生命力，不仅仅是企业自身的问题，更关系到我国国民经济的可持续性发展。随着科学的日新月异的进步，模拟化，数字化，网络化等等新兴概念也已经融入我们的生活当中，而且我们正好可以利用这些新的技术来武装提高旧的设备，不仅可以提高生产效率，改变企业现状，同时避免不必要的开支，变废为宝，一举多得，实在是当下不二的选择。 根据数据调查可知，我国普通的旧型机床占有率超过95%，而新型的数控的机床寥寥无几，上个世纪末我国仍旧有几百万台旧机床，并且充当着我国生产阵线的主力。我们运用PLC这一技术来改造，有一个极大的好处就是改造起来非常容易，不会长久的停止工作进程，这是在如

18、今大量的生产任务之中最为主要的。整个工程从实际施工到工程验收一般不超过三个月，为企鹅在前期的改造设计工作中可以不影响原有机床的正常生产，只有真正开始现场施工调试的时候才需要停机，特别是在铲平更新换代，生产工艺改造时，不需要改动现有生产设备以及外部接线，只要在软件上做文章就可以了，既经济又简洁，事半功倍。简单的修改之后整个控制机床的性能会得到明显的提高，并且在安全可靠等问题上也会有所改善，并且具有优秀的可适应性对于以后的数控改造也会有很大的帮助，在提升我国工业自动化的道路上，这是一个非常好的办法。利用PLC的来取代原有的旧设备是个很好的办法。 PLC的发展就是近几十年的事情，它的发展大大的带动了

19、整个工业生产的变化，在控制领域出现了颠覆性的改变，存储逻辑的出现代替了以往的逻辑控制方式，整个功能的提高，进步，实现了逻辑到控制的改变，应用范围越来越广，由分散到集中的工作方式，由单体的简单的控制，到过程，运动，组态等等，都是以往不曾想象的，这是工业的巨大的进步。作为现在工业自动化的三大支柱之一，今天的可编程逻辑控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地方正发挥着越来越大的作用。 PLC是顺应时代的智慧结晶，它的发展也是顺应时代需要的，越来越智能，越来越广泛的应用范围使它可以在当今工业生产之中大显身手。尤其是进入21世纪以来，PLC有了更大的发展。从可以的发展上来看，信息化技术的每一

20、步发展都将带动PLC的每一步进步，在可编程逻辑控制器的研发和改造上，信息技术的应用使得PLC的整个运行的速度，计算的速度，存储容量上，都有了长足的进步，智能化的提高，品类的增加都是当今的PLC的发展特色；在产品的物理尺寸模型上，越来越精致，越来越巨大都是发展方向，更小的体型说的是更方便，更小巧，性能更高，更大的体型是指着大型计算机的运用，计算处理能力都是翻天覆地的变化；在适配性上，由于PLC的的主流控制地位，越来越多的配套产品随之诞生，这使得PLC在当今的工作中的使用越来越方便，在人机互动，通信配合领域都更加完美;随着国际交流的日益增多，多国合作也应经成为了大势所趋，这种生产方式，导致了市场需

21、求方式也跟着改变；计算机互联网技术更新换代，可编程逻辑控制器与网络技术相结合将是它未来的的发展方向。 PLC在科技层面上有了巨大的进步，适配的产品越来越多，接口和插口也随之越来越多，多种通讯接口是可编程逻辑控制器的主要特点，完备的通讯环境使得PLC的应用更加自如【1】。在当下关于微机的控制系统中已有大量的可编程逻辑控制器的应用，在DCS中发挥着作用。信息技术作为当前最重要的技术之一，他提高了PLC的技术的发展，网络一词也进入到了PLC技术之中，通信网络，自动化网络等等一系列概念伴随着PLC技术，是的我们生活的众多领域都受到当前蒸蒸日上的PLC技术的恩惠。 我国目前在该领域方面有了长足的进步，这

22、些年来，在新型产品机床，主要是PLC技术控制的机床都有了大量的投入，在各行各业都不甘落后，逐步取代旧的产品，机床和生产设备，虽然相比于发达国家的自动化程度，我们还有明显的不足，在技术上还要有长足的进步，以及大量的资金还应该投入其中，当今，简单的控制已经不能完成我们的生产生活要求，可编程逻辑控制器的发展顺应了这些特点，迎合了我们的需求，是我们的生活更加进步，相信在未来的自动化生产控制中，PLC控制网络必将得到更美好的明天 运料小车系统在如今是工业企业中的重要组成部分之一，在各行各业中都发挥着巨大的作用，不仅可以替代人力而且工作效率更高，在国内外应用于包括运输，烟草，车辆，物流，食品等各行各业中。

23、在工业企业中是最大的辅助设备之一，以前的送料小车的主要特点就是工艺比较复杂，控制单位的时候主要依靠的是手工操作，而且设备的工作环境普遍极为恶劣。因此，为了摆脱传统的以手动为主的控制方法，既改善了劳动条件，又建立一个更先进、更可靠、更快捷的控制系统。而且，同时我国目前在很多企业以及工业中，尤其在改革的过程中还有很多的薄弱环节，企业的管理程度不高，现代化程度不到位，大量存在着高投入却低产出，高消耗但低效益，经济的增长主要是靠着投资的膨胀来拉动提高，靠着资源的大量消耗。那些传统的强电控制方式现在已经不能适应诸多大型的企业工业的自动化送料小车的需求了【2】。 如今，工业和企业的送料小车系统都往往采用现

24、如今较为成熟的PLC技术以及现场总线网络技术来实现小车的控制功能，即输送程控系统，在此不得不提到现场总线技术，在远程传输方面确实是功能十分强大的，作为主要的应用手段也进入我们的日常生活生产之中。同时，它的系统集成能力和封装能力，可靠的安全的互联互通的特性，快捷迅速的故障诊断能力，还有较高的防护等级，都为整个小车的控制系统的高稳定性和优化系统做了充足的保障，也能满足远程输送系统的的灵活可靠安全快捷等性能。1.3 PLC控制的优点PLC，即可编程逻辑控制器，是艺术字技术为基础的一种控制装置，如今被广泛应用于工业领域。它是一种可以编程，可以存储的存储器，通过外部编写程序，内部记忆再应用的一种，它包含

25、有多种逻辑程序运算，计数功能吗，计时功能，顺序预算等等各种指令他都可以应用。可以运用模拟技术，也可以运用数字技术进行控制，通过输入输出控制各种类型的机械或者电气设备运动生产。如今国内的可编程逻辑控制器技术相对过去较于成熟，在各行各业被广范应用，运输，食品，飞机，轮船等等，由于它自身的各有优越性质，在当今的控制领域，具有举足轻重的地位。当下市场环境虽不如之前，但是它的发展丝毫没有停止，各国仍在该领域投入大量的发展动力。可编程逻辑控制器的发展从20世纪70年代初出现了微处理器。我们将微处理器和可编程逻辑控制器联系在一起，把微处理器能实现的种种功能，例如数字运算，信息传送，逻辑处理等与可编程逻辑控制

26、器联系在了一起，使得可编程逻辑控制器变得更加智能，功能愈加多样，这也让控制系统更加适应以及提高工业发展。可编程逻辑控制器此时是一种结合产物，是旧的继电器控制和新兴的计算机技术信息化相结合的一种更加优越的产品。随着技术的发展，可编程逻辑控制器渐渐进入了更为实用的发展阶段，计算机技术得到了飞快的发展，功能上的进步使得PLC发展更加迅速，不仅仅体积变得更为小巧，在安全可靠等性能上也有质的飞跃，超强的模拟数字运算，延时，一阶，二阶以及滞后等运算使得它的地位无法撼动。接下来的十年，可编程逻辑控制器在发达国家，尤其那些先进的工业生产国家之中逐步替代了落后的设备，技术也越发成熟。上世纪末是可编程逻辑控制器发

27、展的黄金时期接近50%的增长率是其他控制设备所无法企及的。不仅产量上遥遥领先，在技术上的进步也不容忽视，逻辑处理能力以及运算控制能力的大幅提高，人机接口的优化，还有新的网络能力的扩展使得可编程逻辑控制器在许多地方已经取代了传统的DCS系统，建立新的统治地位。随着更加适应当前工业的发展，人机互动更加完美，通信功能更加完备，还有其他周边配套设备，这都让可编程逻辑控制器的地位更加重要。图1-1 PLCPLC具有很多优点： 一，可编程逻辑控制器在使用上十分的简洁，方便，尤其是语言的编译更适合普遍大众的相应专业技术程度。可编程逻辑控制器的编译语言采用的是简单明了的梯形图，逻辑图还有语句表作为表达单元，通

28、俗易懂，而且无需任何的相关的计算机的知识作为编译的铺垫准备，系统的整个完成过程所需时间变得更加的短工作周期短更适合大批量生产的现代化工业生产，最重要的是可以进行工作现场的调试工作，另外可编程逻辑控制器具有先进的在线修改程序的能力，并且可以改变整个系统的计划和方案而不拆动外部硬件，只需简单的修改内部的软件程序即可完成整个系统的修改，可适应性更出众【】。 二，可编程逻辑控制器作为新兴的技术，性能上更加优越，同时在造价也相对何时。即使是在一台物理尺寸很小的可编程逻辑控制器上面也有多达近1000个微小的功能单元，这样可以使可编程逻辑控制器能够实现更多的功能。相比于继电器要实现这些功能的话就会十分的繁琐

29、，可见可编程逻辑控制器的超高的性价比。互联网功能的出现使得可编程逻辑控制器能够实现远程通信的功能。 三，由于可编程逻辑控制器已经成为当前主流的控制系统，所以相应的周边配套等模块，部件，产品也多种多样，这样，用户可以按照自己的要求自行组装，而且PLC的安装以及接线也很方便简单，不需要过多的软件或者计算机专业的内容作为基础，只需外部接线即可完成全部安装工作。同时可编程逻辑控制器的驱动能力十分强，能够带动涡轮机或者小型电机运行，这使得可编程逻辑控制器的运用更加广泛。 四，控制系统最重要的就是安全可靠性，控制系统的稳定与否将直接决定整个系统能否正常运作。我们知道，传统的继电器作为控制，因为有繁杂的接线

30、以及各种中间继电器和很多暴露在外面的触电会产生接触不良的因素，使得控制的稳定性不高。可编程逻辑控制器则是用软件，而不是使用以前的中间继电器和时间继电器，这使得接线数目大大降低，触点数目大大减少，只有少量的外部硬件和很少的接线即可完成，这使安全可靠性能提高了许多。同时采取了一系列抗干扰措施，安全措施做得好，甚至可以工作在十分恶劣的环境中，如今可编程逻辑控制器已被大家公认为最稳定可靠的工业上的控制设备【4】。 五，可编程逻辑控制器整个的设计，编译，修改周期短。只需编译软件程序取代了传统的繁琐的线路连接以及大量的继电器安装工作使得可编程逻辑控制器的安装准备工作变得十分简单，并且通过修改内部程序即可完

31、成任务的更改也更加方便快捷。重要的是可编程逻辑控制器通常采用的是以顺序方式叙述的梯形图或者助记指令等等来编译，这种工作量远远小于传统的继电器的线路的设计，更体现出可编程逻辑控制器的优点。而且调试所需要的时间比继电器系统的要少得多，因为可编程逻辑控制器可以首先采用电脑调试工作来判断段程序是否能够正常运行，其次还可以再次通过现场调试来进一步确认是否正常运行，这样整个控制系统更加安全可靠【5】。六，可编程逻辑控制器在维修和故障处理上的长处更是其他的器件都远远不及的，可编程逻辑控制器能够内部进行诊断故障并且可以通过发光二极管或者显示屏等输出，最重要的是可编程逻辑控制器的模块化结构使得它在出现问题时可以

32、通过简单的更换模块单元就可以处理故障，方便快捷。图1-2 PLC接线柜综上，可编程逻辑控制器作为控制相比于传统的以继电器等元件为主的控制设备，具有非常明显的优势，所以，我们此次的实验世纪选择可编程逻辑控制器控制作为自动送料小车的控制系统。2 总体设计方案2.1 送料小车的方案选择 自动送料小车的系统的实现可以有多种方法进行选择，相比于单片机，我们选择可编程逻辑控制器，即PLC来实现。因为如果选择单片机控制系统，在电路中则需要加入数模转换器和模数转换器，这使得线路变得十分复杂，另外还得需要分配出大量的中断口地址来实现功能。同时，单片机的电路更容易受到种种来自外界环境的干扰，不稳定性很高。最重要的是单片机的编译工作较难，需要有一定的编译能力的专业人员进行操作，同时，维修过程也需要更高的技术人员才能进行修复工作，综上，单片机的实现难度很大。从上一章第三节的介绍我们了解PLC控制系统的各种优点特点，所以，鉴于可编程逻辑控制器PLC具有极高的可靠性，一般来说平均的无故障的时间约为30万个小时以上；并且，安装、运作、操作和维修也相比更为容易；在程序编写上更为简单，因为PLC的指令不多，而且编译器的使用方法十分简单，在程序设计和整个产品的调试周期上，开发周期短，性价比