甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 題 目： 自動卸料小車 PLC 控制 系 部： 電子信息工程系 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 電氣 11.1 班 學 生 姓 名： 汝文飛 學 號 ： 1104310474 指 導 老 師： 王昭同 日 期： 2013-10-20 (本報告一式三份，一份交指導教師，一份存系上，一份存學生設(shè)計檔案袋 ) 甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 題 目： 自動卸料小車 PLC 控制 系 部： 電子信息工程系 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 電氣 11.1 班 學 生 姓 名： 劉曉慶 學 號 ： 1104310434 指 導 老 師： 王昭同 日 期： 2013-10-20 (本報告一式三份，一份交指導教師，一份存系上，一份存學生設(shè)計檔案袋 ) 1 目錄 目錄 .1 畢業(yè)論文（設(shè)計） 任務(wù)書 .2 開題報告 .3 摘要 .5 關(guān)鍵字 .7 第一章 緒論 . 10 1.1課題的研究背景及意義 . 10 1.2 設(shè)計任務(wù)與總體方案的確定 . 10 1.2 1設(shè)計任務(wù) . 10 第二章 PLC 概述 2.1 PLC的發(fā)展史 . 12 2.2 PLC的發(fā)展趨勢 . 12 2.3 PLC的應用特點 . 13 2.4 PLC應用中應注意的問題 . 14 第三章 自動卸料系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 自動卸料系統(tǒng)的特點 . 16 3.2 自動卸料系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 . 16 3. 2. 1 卸料小車走行位置檢測。 . 16 3.3 自動卸料系統(tǒng)的應用范圍 . 16 3.4 目前存在的問題和自動定位的必要性 . 16 3.5 卸料小車的工作原理 . 17 3.5.1控制系統(tǒng)圖設(shè)計如圖 3-2所示 . 17 3.6 小車運動 流程圖 . 18 第四章 控制系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計 . 19 4.1 主電路圖 . 19 第五章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 5.1梯形圖的概述 . 24 5.2 行程開關(guān) . 24 2 5.2.1 小車啟停輔助繼電器 . 25 5.2.2 呼叫按鈕 . 25 5.2.3 比較 . 26 5.2.4 向左運動 . 26 5.2.5 向右運動 . 27 5.2.6 卸料小車完全控制梯形圖 . 27 第六章 元件明細表 . 28 6.1 PLC 設(shè)備元件明細表 . 28 第七章 結(jié) 論 . 29 參考文獻 . 30 致 謝 . 31 附 錄 1 . 32 3 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學生姓名 汝文飛 專業(yè)班級 電氣自動化 11.1班 指導教師 王昭同 論文題目 自動卸料小車 PLC 控制系統(tǒng) 研究的目標、內(nèi)容及方法 任務(wù)： 1、進行 PLC 選型 2、確定 I/O 端口 3、繪制 PLC 控制系統(tǒng)梯形圖 4、繪制小車卸料裝置的 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖 5、對系統(tǒng)所需的元件進行選擇，編制元器件明細表 6、編寫設(shè)計說明書 要求； 1、 起動時小車在 0位，按下起動按鈕料斗打開裝料，延時 10S，料斗關(guān)閉。 2、 小車卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5 五個位置，用五個位置開關(guān)確定，可以通過五個按鈕來選擇卸料位置，小車到達指定位置后開始卸料，延時 5S 后卸料完畢，同時停在該處。 3、 如果其它處要卸料，所按按選擇小車位置的按鈕號與小車壓下行程開關(guān)號相等時，小車仍停車。 4、 如果所按小車停車位置的按鈕號大于小車所壓下的行程開關(guān)號時，小車右行，直到兩者相等時停車開始卸料，延時 5S后卸料完畢，同時停在該處。 5、 如果所按小車停車位置的按鈕號小于小車所壓下的行程開關(guān)號時，小車左行，直到兩者相等時停車，延時 5S后卸料完畢，同時停在該處。 7、系統(tǒng)要有必要的電氣保護環(huán)節(jié)， 同時顯示正常工作的停車位置。 分階段完成的工作 1、 2013年 7月查閱資料，進行功能設(shè)計，完成總體方案的設(shè)計。 2、 2013年 8月完成各功能模塊的設(shè)計，程序編寫與程序調(diào)試。 3、 2013年 9月完成硬件的安裝與調(diào)試。 4、 2013年 10月完成設(shè)計報告的編寫。 5、 2013年 11月之前完成設(shè)計的改進、完善工作。 6、 2013年 11月進行畢業(yè)答辯。 系（部）主 任意 見 4 開題報告 一、 課題來源： 來自指導老師提供自動卸料小車 PLC 控制系統(tǒng) 二 、設(shè)計目的和意義 本設(shè)計將 PLC 應用到工業(yè) 送料小車的電氣控制系統(tǒng)中 ,實現(xiàn)運料小車的自動化控制，使運料小車不再需要人工控制，降低系統(tǒng)的運行費用 ,提高系統(tǒng)的自動化程度。 PLC運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單 ,控制速度快 ,精度高 ,可靠性和維護性好 ,安裝、維修和改造方便等優(yōu)點。 隨著我國工業(yè)自動化的不斷發(fā)展 ,運料小車成為了工業(yè)運料的主要設(shè)備之一。由于其工作效率高、運行穩(wěn)定、大大降低了工人的勞動強度、減少了工人的體力勞動 ,在冶金、有色金屬、煤礦 、 港口、碼頭、工業(yè)自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。 20 世紀以來隨著人類科技的迅猛發(fā)展 ,各種工業(yè)化自動控制產(chǎn)品都 在向著控制可靠，操作簡單 ,通用性強 ,價格低廉等方向發(fā)展 ,使自動控制的實現(xiàn)越來越容易。 PLC（可編程邏輯控制器）應運而生。 三、 卸料小車的 PLC 控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高 ,卸料小車的 PLC控制系統(tǒng)在各行各業(yè)中得到了廣泛的應用 ,它以微處理器為核心 ,用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)計數(shù)等 ,并通過數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程 ,在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高 ,逐漸進入過程控制領(lǐng)域 ,比如卸料小車的控制等 。 卸料小車控制系統(tǒng)已應用到冶金、 有色金屬、煤礦、車站、港口、碼頭倉庫、礦井等各行業(yè)的主要設(shè)備之中。它經(jīng)歷了手動控制、自動控制、全自動控制。利用 PLC 控制技術(shù) ,可實現(xiàn)卸料小車裝料卸料的自動控制 ,可實現(xiàn)在線參數(shù)和控制過程的調(diào)整 ,克服了繼電器控制系統(tǒng)的可靠性差 ,維修控制不方便等不足。極大地提高了設(shè)備控制靈活性、穩(wěn)定性以及維護保養(yǎng)性能和工作效率。 四、設(shè)計任務(wù)與總體方案的確定 （一）設(shè)計任務(wù) 1、使用三菱公司的可編程序控制器及組態(tài)軟件。設(shè)計系統(tǒng)的要求： 2、進行 PLC的選型。 3、確定 I/O端口。 4、繪 制 PLC流程圖及梯形圖。 5、繪制小車卸料裝置的 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖。 6、對系統(tǒng)所需的元件進行選擇 ,編制元器件明細表。 7、編寫設(shè)計說明。 5 （二）控制要求 起動時小車在 0 位 ,按下起動按鈕料斗打開裝料 ,延時 10S,料斗關(guān)閉。 小車卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5五個位置，用五個位置開關(guān)確定 ,可以通過五個按鈕來選擇卸料位置 ,小車到達指定位置后開始卸料 ,延時 5S 后卸料完畢 ,同時停在該處。如果其它處要卸料 ,所按選擇小車位置的按鈕號與小車壓下行程開關(guān)號相等時 ,小車停車。如果所按 小車停車位置的按鈕號大于小車所壓下的行程開關(guān)號時 ,小車右行 ,直到兩者相等時停車開始卸料 ,延時 5S后卸料完畢 ,同時停在該處。如果所按小車停車位置的按鈕號小于小車所壓下的行程開關(guān)號時 ,小車左行 ,直到兩者相等時停車 ,延時 5S 后卸料完畢 ,同時停在該處。 系統(tǒng)要有必要的電氣保護環(huán)節(jié) ,同時顯示正常工作的停車位置。 （三）總體方案的確定 1、小車位置：啟動位置、裝料位置、卸料的各個站點、小車的停靠位置； 2、采用液壓電磁閥控制小車的裝卸料； 3、根據(jù)控制對象選擇呼叫按鈕； 4、進行行程開關(guān)的選擇和配置來確定小車的卸料位置； 5、自動卸料小車用電動機來驅(qū)動運行； 6、計算 I/O點數(shù)的確定； 7、卸料小車的控制系統(tǒng)用 PLC來控制； 8、根據(jù)卸料小車控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ,選擇基本擴展型的機型。 （四）研究路徑 利用實驗室學習以及查找資料和文獻 ,根據(jù) PLC自動卸料小車的控制系統(tǒng)原理，再進行主電路的設(shè)計和硬件系統(tǒng)的接線設(shè)計 ,根據(jù) I/O 口端的接線選擇進行接線圖的確定 ,最后進行程序的編程與調(diào)試。了解選用器材的原理 ,然后完成設(shè)計報告的編寫 ,并進行完善 、改進。最后將整個設(shè)計過程完善，整理排版設(shè)計報告 ,完成設(shè)計答辯。 五、設(shè)計工作的主要階段、進度和指標 1、 2013年 7月查閱資料 ,進行功能設(shè)計 ,完成總體方案的設(shè)計。 2、 2013年 8月完成各功能模塊的設(shè)計 ,程序編寫與程序調(diào)試。 3、 2013年 9月完成硬件的安裝與調(diào)試。 4、 2013年 10月完成設(shè)計報告的編寫。 5、 2013年 11月之前完成設(shè)計的改進、完善工作。 6、 2013年 11月進行畢業(yè)答辯。 六、最終目標及完成時間 通過對系統(tǒng)的調(diào)試和模擬仿真 ,找到實現(xiàn)自動送料的方法 ,采用 PLC 控制來提高停車位置的精 度 ,在保證人身安全的情況下實現(xiàn)自動裝料、送料和卸料 ,并且盡量使其成本低 ,易控制 ,安全可靠 ,效率高。 完成時間： 2013 年 10月底完成“自動卸料小車 PLC控制”。 6 七、現(xiàn)有條件及必須采取的措施 PLC 試驗臺 ,裝有 PLC 編程軟件的計算機一臺等儀器。學院還建有此系統(tǒng)專題資料庫。 必須措施：現(xiàn)有條件上還需開發(fā)基于自動卸料小車 PLC控制系統(tǒng)控制算法及相關(guān)程序，設(shè)計并制作出操作模塊，并編制相應控制軟件。 八、協(xié)作單位及要解決的主要問題 協(xié)作單位：甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學院 PLC實驗室。 所要解決本課題的主要問題 是：控制策略的開發(fā)和仿真 ,以及 PLC 的設(shè)計、制作和調(diào)試。如條件允許 ,需解決：購買專用于基于自動卸料小車 PLC控制系統(tǒng)開發(fā)軟件。 7 摘 要 早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器 接觸器組成的復雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷 ,無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負責操作，將 PLC 應用到運料小車電氣控制系統(tǒng) ,可實現(xiàn)小車的自動化控制 ,降低系統(tǒng)的運行費用 ,PLC 運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單 ,控制速度快 ,可靠性和可維護性好 ,易于安裝、維修和改造等優(yōu)點。隨著經(jīng)濟的發(fā)展 ,運料小車不斷的擴大到各個領(lǐng)域 ,從手動到自動 ,逐漸形成了機械化、自動化。 將 PLC 應用到運料小車電氣控制系統(tǒng) ,可實現(xiàn)運料小車的自動化控制 ,降低系統(tǒng)的運行費用。它功能強大 ,可擴展到 128 I/O 點 ,且能增加特殊功能或擴展板。通信和數(shù)據(jù)連接功能選項使得 FX2N 在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應用方面非常的完美。本課題主要包括：分析被控對象和明確系統(tǒng)控制要求； PLC選型；確定系統(tǒng)的I/O設(shè)備的數(shù)量及種類；控制流程設(shè)計；控制程序設(shè)計。 PLC在運料小車控制系統(tǒng)中的應用 ,已經(jīng)在國內(nèi)外工程、工公司中得到實際應用，具有巨大的經(jīng)濟和社會價值 ,其智能化和 自動化的思路值得以后繼續(xù)深入研究和推廣。 Abstract Traditional transport materials are mostly car relay control, relay control wiring has numerous shortcomings of the high failure rate is not easy to maintain the shortcomings. As a control of the curret domestic market, the mainstream controller, PLC in the market, technology ,industry has an important role in the impact of the use of PLC control to replace the relay control has become a trend. The rapid development of PLC in the international situation, the majority of our PLC manufacturers do not have independent intellectual property rights, to participate in international competition PLC products , one of which is the development of strength is not enough. Although the capital investment, production and quality management and other factors also account for a very large proportion, but the quality of the product plays a decisive role in the R 8 &； D investment ,research and development products and production of crafts . The technology is a part of each of which runs through ,PLC core technology development, product follow-up development and production process is to determine the product quality and technical level of the premise, how to further enhance their technical strength. Domestic brands gain market will be the key to competitive advantage. Based on obtained samples for analysis and preliminary results are being used in many brands in the PLC, Siemens, Mitsubishi and omron take absolute advantage, 60% of the users of these brand of PLC products, Rockwell / a b, ge-fanuc, and Fuji and other brands also has a considerable market share. 9 關(guān)鍵詞 PLC，順序控制，順序功能圖， 梯形圖。 Keywords PLC, the order of control, Sequential Function Chart, ladder, instructions. 10 第一章 緒論 1.1 課題的研究背景及意義 隨著我國工業(yè)自動化的不斷發(fā)展 ,運料小車成為了工業(yè)運料的主要設(shè)備之一。由于其工作效率高、運行穩(wěn)定、大大降低了工人的勞動強度、減少了工人的體力勞動，在冶金、有色金屬、煤礦、港口 、碼頭、工業(yè)自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域得到了廣泛的應用。 早期運料小車電氣控制系統(tǒng)多為“繼電器一接觸器”組成的復雜系統(tǒng) ,這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷 ,幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能 ,必須有專人負責操作。而 20世紀以來隨著人類科技的迅猛發(fā)展 ,各種工業(yè)化自動控制產(chǎn)品都在向著控制可靠 ,操作簡單 ,通用性強 ,價格低廉等方向發(fā)展 ,使自動控制的實現(xiàn)越來越容易。PLC（可編程邏輯控制器）應運而生。 PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng) ,專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計 ,PLC 及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一 個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。因而可以說 PLC 是近乎理想的工業(yè)控制計算機。 PLC的輸入 / 輸出接口是已經(jīng)按不同需求做好的 ,可直接與控制現(xiàn)場的設(shè)備相連接。如輸入接口可以與各種開關(guān)、傳感器連接；輸出接口具有較強的驅(qū)動能力 ,可以直接與繼電器、接觸器、電磁閥等連接。同時 ,PLC 具有很強的監(jiān)控功能 ,利用編程器、監(jiān)視器或觸摸屏等人機界面可對 PLC 的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。隨著 PLC 技術(shù)的成熟、性價比的不斷提高 ,其應用范圍不斷擴大 ,在工業(yè)自動化中發(fā)揮著越來越重要的作用。 本設(shè)計將 PLC 應用到工業(yè)送料小車的電氣控制系 統(tǒng)中 ,實現(xiàn)了運料小車的自動化控制 ,使運料小車不再需要人工控制 ,降低了系統(tǒng)的運行費用 ,提高了系統(tǒng)的自動化程度。 PLC 運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單 ,控制速度快 ,精度高 ,可靠性和可維護性好 ,安裝、維修和改造方便等優(yōu)點。 1.2 設(shè)計任務(wù)與總體方案的確定 1.2 1 設(shè)計任務(wù) 使用三菱公司的可編程序控制器及組態(tài)軟件。設(shè)計系統(tǒng)的要求： 1、 進行 PLC的選型。 2、 確定 I/O端口 . 3、 繪制 PLC流程圖及梯形圖。 11 4、 繪制小車卸料裝置的 PLC控制系統(tǒng)硬件接線圖。 5、 對系統(tǒng)所需的元件進行選擇 ,編制元器件明細表。 6、 編寫設(shè)計說明。 1.2 2 控制要求 起動時小車在 0 位，按下起動按鈕料斗打開裝料，延時 10S，料斗關(guān)閉。 小車卸料位置有 1、 2、 3、 4、 5五個位置，用五個位置開關(guān)確定 ,可以通過五個按鈕來選擇卸料位置 ,小車到達指定位置后開始卸料 ,延時 5S后卸料完畢 ,同時停在該處。 如果其它處要卸料 ,所按選擇小車位置的按鈕號與小車壓下行程開關(guān)號相等時，小車停車。 如果所按小車停車位置的按鈕號大于小車所壓下的行程開關(guān)號時 ,小車右行 ,直到兩者相等時停車開始卸料 ,延時 5S后卸料完畢 ,同時停在該處。如果所按小車停車位置的按鈕號小于小車所壓下的行程開關(guān)號時 ,小車 左行 ,直到兩者相等時停車，延時5S后卸料完畢 ,同時停在該處。 系統(tǒng)要有必要的電氣保護環(huán)節(jié) ,同時顯示正常工作的停車位置。 1.2.3 總體方案的確定 1、小車位置：啟動位置、裝料位置、卸料的各個站點、小車的?？课恢茫?2、采用液壓電磁閥控制小車的裝卸料； 3、根據(jù)控制對象選擇呼叫按鈕； 4、進行行程開關(guān)的選擇和配置來確定小車的卸料位置； 5、自動卸料小車用電動機來驅(qū)動運行； 6、計算 I/O點數(shù)的確定； 7、卸料小車的控制系統(tǒng)用 PLC來控制； 8、根 據(jù)卸料小車控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ,選擇基本擴展型的機型。 12 第二章 PLC 概述 2.1 PLC 的發(fā)展史 1968年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制的要求 ,并公開招標提出十項標準： （ 1） 編程方便，現(xiàn)場可修改程序； （ 2） 維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； （ 3） 可靠性高于繼電器控制裝置； （ 4） 體積小于繼電器控制裝置； （ 5） 數(shù)據(jù)可以直接送入管理計算機； （ 6） 成本可與繼電器控制裝置競爭； （ 7） 輸入可以使交流 220V； （ 8） 輸出為交流 220V， 2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器； （ 9） 在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更。 （ 10） 用戶程序存儲器容量至少能擴展到 4K。 1969 年，美國數(shù)字公司（ DEC）研制出了第一臺可編程控制器 ,滿足了 GM 公司裝配線的要求。這種新型的工業(yè)控制裝置簡單易學、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長 ,很快在美國其它工業(yè)領(lǐng)域推廣使用。隨著集成電路技術(shù)和計算機的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展 ,現(xiàn)在已有了第五代 PLC 產(chǎn)品。 2.2 PLC 的發(fā)展趨勢 (一 )PLC 網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個趨勢： PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng) ,而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌 PLC除了形成自己各具特色的 PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) ,完成設(shè)備控制任務(wù)之外 ,還可以與 上位計算機管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)信息交流，成為整個信息管理系統(tǒng)的一部分；另一方面，現(xiàn)場總線技術(shù)得到廣泛的采用 ,PLC 與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設(shè)備 ,比如智能化儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線、同軸電纜、光纜）連接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息 ,由此構(gòu)成一個現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的 PLC遠程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴容 更方便，造價更低 ,性能價格比更好 ,也更具開放意義。 13 2.3 PLC 向高性能小型化方向發(fā)展 PLC 的功能正越來越豐富 ,而體積則越來越小。比如 三菱的 FX-1S 系列 PLC,最小的機種 ,體積僅為 60 90 75mm,相當于一個繼電器 ,但卻具有高速計數(shù)、斜坡、交替輸出及 16位四則運算等能力 ,還具有可調(diào)電位器時間設(shè)定功能。 PLC 已不再是早期那種只能進行開關(guān)量邏輯運算的產(chǎn)品了 ,而是具有越來越強的模擬量處理能力 ,以及其他過去只有在計算機上才能具有的高級處理能力 ,如浮點數(shù)運算、 PID 調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進驅(qū)動、報表統(tǒng)計等。從這種意義上說， PLC 系統(tǒng)與 DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別已經(jīng)越來越小了，用 PLC同樣可以構(gòu)成一個過程控制系統(tǒng)。 2.4 PLC 操作 向簡易化方向發(fā)展 目前 PLC推廣的難度之一就是復雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商 PLC所用編程的語言也不盡相同，用戶往往需要掌握多種編程語言，難度較大。 PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應用也是PLC程序設(shè)計中的難點，用普通的方法對它們編程時，需要熟悉有關(guān)的特殊存儲器的意義，在編程時對它們賦值，運行時通過訪問它們來實現(xiàn)對應的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān)，編程的過程既繁瑣又容易出錯，阻礙了 PLC 的進一步推廣應用。 PLC的發(fā)展必然朝著操作簡易化方向邁進，比 如使用編程向?qū)Ш喕瘜碗s任務(wù)的編程，在這一點上西門子就充當了先行者，西門子 S7-200的編程軟件設(shè)計了大量的編程向?qū)?，只需要在對話框中輸入一些參?shù)，就可以自動生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序，大大方便了用戶的使用。 （ 1） PLC的應用特點 較 高 的 可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的 FX-2N 系列 PLC 平均無故障時間高達 30 萬小時。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。從 PLC 的機外電路來說，使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除 PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 14 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算 能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來 PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC等各種工業(yè)控制中。加上 PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 1、 可靠性高，抗干擾能力強 2、 配套齊全，功能完善，適用性強 3、 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用 PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn) 繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4、 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 5、 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是 實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。 2.4 PLC 應用中應注意的問題 PLC 是一種用于工業(yè)生產(chǎn)自動化控制的設(shè)備，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。然而，盡管有如上所述的可靠性較高，抗干擾能力較強，但當生產(chǎn)環(huán)境過于惡劣，電磁干擾特別強烈，或安裝使用不當，就可能造成程序錯誤或運算錯誤，從而產(chǎn)生誤輸入并引起誤輸出，這將會造成設(shè)備的失控和誤動作，從而不能保證 PLC的正常運行，要提高 PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求 PLC 生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求設(shè)計、安裝和使用維護中引起高度重視，多 方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。因此在使用中應注意以下問題： 1.工作環(huán)境 15 （ 1）溫度 PLC要求環(huán)境溫度在 055 ，安裝時不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大。 （ 2）震動 應使 PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為 1055Hz的頻繁或連續(xù)振動。當使用環(huán)境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 （ 3）空氣 避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將 PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制 柜中。 （ 4）電源 PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環(huán)境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。一般 PLC都有直流 24V輸出提供給輸入端，當輸入端使用外接直流電源時，應選用直流穩(wěn)壓電源。因為普通的整流濾波電源，由于紋波的影響，容易使 PLC接收到錯誤信息。 16 第三章 自動卸料系統(tǒng)的設(shè)計 全自動卸料控制系統(tǒng)在各行業(yè)的應用已屢見不鮮，如：冶金，有色金屬，化工，建材，食品等行業(yè)。它是成品生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，特別是有連續(xù)供料要求的行業(yè)，其運行的過程 控制直接影響了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，它是企業(yè)取得最佳經(jīng)濟效益的先決條件。雖然行業(yè)各自不同的工藝特點對卸料控制要求也不同，但其高可靠性，先進性，開方性，免維護性，可擴展性是工廠自動化 FA所追求的一致目標。 3.1 自動卸料系統(tǒng)的特點 (1) 卸料用時短，且安全方便。 (2) 絕對位置檢測。 (3) 通信適用范圍廣。 (4) 卸料可能受環(huán)境溫度、濕度影響。 (5) 兼容性好。 (6) 適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 3.2 自動卸料系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 1、卸料小車走行位置檢測。 2、卸料小車走行自動控制。 3、配料點位置檢測。 4、實現(xiàn)卸料小車車地間雙向數(shù)據(jù)交換。 5、實現(xiàn)卸料小車與地下設(shè)備間聯(lián)鎖控制。 3.3 自動卸料系統(tǒng)的應用范圍 卸料小車主要用于散狀物料處理、礦山系統(tǒng)、堆場系統(tǒng)、礦石處理、裝載系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)以及港口設(shè)備系統(tǒng)中將物料卸在不同的料棚或倉位之中。 卸料小車的作用就是在輸料系統(tǒng)中將上料皮帶機上的料卸在指定的倉位或料棚里。為達到一臺卸料小車能給不同的料倉或料場卸料，卸料小車能沿著上料皮帶機運行方向進行正反方面的運行。 3.4 目前存在的問題和自動定位的必要性 目前對卸料小車的控制是通過在每個料倉 /礦槽處安裝限位開關(guān)，利用 其提供的幾個點的位置信號在專門的操作室內(nèi)進行遠程控制；最直接的控制是使用手動控制卸料小車來實現(xiàn)對料倉的卸料，崗位操作人員通過人眼觀測每個料倉的料位，根據(jù)需要 17 將小車開到合理的料倉卸料。主控室調(diào)度需要時刻同崗位操作人員進行聯(lián)系，以確定卸料情況和料倉的倉容，以便掌握生產(chǎn)情況和用料情況，互相之間的溝通占用了大量的時間，給提高設(shè)備的整體作業(yè)率帶來了大量的不便。崗位操作人員在操作卸料小車時，由于現(xiàn)場粉塵嚴重，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，同時也是為安全考慮，不適宜工人直接在現(xiàn)場操作。 3.5 卸料小車的工作原理 卸料系統(tǒng)的設(shè)計包括 控 制系統(tǒng)圖設(shè)計、 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計、程序的構(gòu)成、生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)方式選擇、配料控制系統(tǒng)的設(shè)計等。 生產(chǎn)現(xiàn)場中，尤其是在一些自動生產(chǎn)線上，經(jīng)常會遇到一臺送料車在生產(chǎn)線上根據(jù)要求，多地點隨機卸料；或是裝料車多地點搜集成品。 在如圖 3-1 所示的卸料小車，可根據(jù)要求在五個位置卸料，因此，它有三個狀態(tài)：左行（電動機正轉(zhuǎn)）、右行（電動機反轉(zhuǎn)）、及停車。 SQ0-SQ5 為五個停車位置的行程開關(guān)，小車壓上時為 ON，SB1-SB5為選擇小車停車位置的按鈕。 圖 3-1 3.5.1 控制系統(tǒng)圖設(shè)計如圖 3-2 所示 小車 5 號站 3 號站 4 號站 2 號站 1號站 0 號站 啟動按鈕 停車按鈕 6 個呼叫按鈕 6 個行程開關(guān) P L C 三相異步電動機 運動小車 小車工作狀態(tài)指示燈 示示 22 示 小車位置顯示數(shù)碼管 圖 3-2 18 3.6 小車運動流程圖 小車運動流程如圖 3-3 所示 圖 3-3 圖 3-3 19 第四章 控制系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計 4.1 主電路圖 主電路圖：是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電機之間相連的電器元件；一般由組合開關(guān)、主熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件和電動機等組成，其電路標號和數(shù)字組成。三相交流電源引入線采用 L1、 L2、 L3標號，下圖為本設(shè)計的主電路原理圖，如圖示 4-1，該電路圖有 KM1和 KM2兩個開關(guān)，通過分別接通 KM1和 KM2來控制 小車的正反轉(zhuǎn)。假設(shè)接通 KM1為反轉(zhuǎn)，接通 KM2 為正轉(zhuǎn)。 圖 4-1 4.2 主要硬件設(shè)備 4.2.1 PLC 的選型 在此次的運料小車的設(shè)計中主要根據(jù)工藝要求、控制對象、設(shè)備控制要求等方面選擇合適的 PLC，以獲得最佳的性能價格比，就一個控制系統(tǒng)而言， PLC的選擇原則和考慮因素如下： 1. PLC一般用于開關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合與動作頻繁、邏輯關(guān)系復雜、程序多變的系統(tǒng)。應用于這樣的系統(tǒng)，將會最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟效果。 20 2. 是否與計算機連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息 系統(tǒng)，以及對遠程站的設(shè)置要求，是否需要中斷輸入、雙機設(shè)備、位置控制、高速計數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。 3. 開關(guān)量 I/O點數(shù)、模擬量 I/O點數(shù)、電壓等級及輸出功率、內(nèi)存容量， I/O點數(shù)直接關(guān)系到 PLC輸入 /輸出模塊的選擇， I/O 點數(shù)一般要考慮 1 2G的余量，特別是開關(guān)量輸入更應考慮多些余量；適合的電壓等級可提高 PLC的看干擾能力；主機用戶內(nèi)存容量的大小設(shè)備費用的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。 4. 其它考慮因素選擇 PLC還要對其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組織、設(shè)置條件、價格、技術(shù)服務(wù)、應用業(yè)績等多項指標綜合分析比較，然后才 能確定理想的 PLC 產(chǎn)品。 5. 綜合以上的參考和計算需要，最終選擇三菱 FX2N-48MR的 PLC，此 PLC在各方面都能達到要求而且性能價格可以接受。 4.2.2 電動機的選擇 電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式分類：三相籠型異步電動機和三相繞線型異步電動機。電動機型號根據(jù)以下幾個方面選擇： 1. 功率的選擇 要為某一生產(chǎn)機械選配一臺電動機，首先考慮電動機的功率需要選擇多大，合理選擇電動機的功率具有重大的經(jīng)濟意義。 2. 電動機結(jié)構(gòu)的選擇 因為用的是三相交流電源，在交流電動機中，三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、維護方便、工作可靠 、價格低廉；主要的弊端是調(diào)速困難，功率因數(shù)比較低，啟動性能比較差，由于送料小車要求的機械特性比較硬而且沒有特殊的調(diào)速要求，所以可以采用籠型電動機。 3. 結(jié)構(gòu)形式的選擇 生產(chǎn)機械的種類繁多，它們的工作環(huán)境也不盡相同。因此，有必要要保證在不同環(huán)境中能安全的可靠運行。電動機常有下列幾種結(jié)構(gòu)形式 : (1) 開啟式：在結(jié)構(gòu)上無特殊防護裝置，運用于干燥、無塵場所。通風好。 （ 2）防護式：在機殼或端蓋下面有通風罩，以防止雜物掉進去。 （ 3）封閉式：封閉式電動機外殼嚴密封閉，電動機靠風扇冷卻，并且在外殼帶有散熱片。使用在多、 潮濕、鹽堿、腐蝕性強的場所。 （ 4）防爆式：整個電機嚴密的封閉，多用于礦井中。 21 綜上所述，運料小車所處的環(huán)境而選擇封閉式的電動機。 4. 電動機電壓的選擇 Y系列的電動機的額定電壓只有 380V一個等級。 5. 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 電動機的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定的。通常情況下轉(zhuǎn)速不低500r/min,異步電動機通常采用 4個極的 ,則同步轉(zhuǎn)速 n=1500r/min的。見表 4-1所示。 表 4-1 為電動機的選擇參數(shù) 4.2.3 I/O 地址分配 表 模塊上的輸入端子對應的輸入地址是 X000 X016， 這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)、 6個呼叫按鈕開關(guān)、 6個行程開關(guān)共 14輸入點。輸入端子對應的輸出地址是 Y000 Y016。具體的輸入 輸出 分配如表 4-2所示： 輸入地址 對應的外部設(shè)備 輸出地址 對應的外部設(shè)備 X007 啟動按鈕開關(guān) SB1 Y000 電機反轉(zhuǎn)繼電器 KM1 X006 停止按鈕 開關(guān) SB2 Y001 電機正轉(zhuǎn)繼電器 KM2 X000 0號站呼叫按鈕 HJ0 Y002 裝料電磁閥 YV1 X001 1號站呼叫按鈕 HJ1 Y003 卸料電磁閥 YV2 X002 2號站呼叫按鈕 HJ2 Y004 小車左行指示 X003 3號站呼叫按鈕 HJ3 Y005 小車右行指示 X004 4號站呼叫按鈕 HJ4 Y006 小車裝料指示 X005 5號站呼叫按鈕 HJ5 Y007 小車卸料指示 X010 0號站位置開關(guān) SQ0 Y10 數(shù)碼管 A 段顯示 X011 1號站位置開關(guān) SQ1 Y11 數(shù)碼管 B 段顯 示 X012 2號站位置開關(guān) SQ2 Y12 數(shù)碼管 C 段顯示 X013 3號站位置開關(guān) SQ3 Y13 數(shù)碼管 D 段顯示 負荷 名稱 型號 規(guī)格 臺數(shù) M 三線異步 電 動機 Y160M1-2 功率 7.5KW額定電流 15.4 A轉(zhuǎn)速1500r/min重量68Kg 1 22 X014 4號站位置開關(guān) SQ4 Y14 數(shù)碼管 E 段顯示 X015 5號站位置開關(guān) SQ5 Y15 數(shù)碼管 F 段顯示 X016 小車裝料按鈕 SB3 Y16 數(shù)碼管 G 段顯示 4.2.4 內(nèi)部繼電器部分 內(nèi)部繼電器地址分配圖見下表 4-3 表 4-3 內(nèi)部繼電器地址分配 內(nèi)部繼電器地址 功能說明 M10 小車運行停止 繼電器 M0 0號站呼叫 繼電器 M1 1號站呼叫 繼電器 M2 2號站呼叫 繼電器 M3 3號站呼叫 繼電器 M4 4號站呼叫 繼電器 M5 5號站呼叫 繼電器 M6 小車所在站編號 呼叫編號 M7 小車所在站編號 = 呼叫編號 M8 小車所在站編號 （ D1）時，即小車當前所處?？空镜木幋a大于呼叫按鈕的編碼時， M6得電，小車向左運行；當（ D0） =（ D1）時，即小車 當前所處?？空镜木幋a等于呼叫按鈕的編碼時， M7得電，小車停止不動；當（ D0） （ D1）時，即小車當前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時， M8 得電，小車向右運行。它所對應的梯形圖如圖 5-4所示： 圖 5-4 比較梯形圖 5.2.4 向左運動 小車當前所處?？空镜木幋a大于呼叫按鈕的編碼時，小車向左運行，運行到呼叫按鈕所對應的?？空緯r停止。它所對應的梯形圖如圖 5-5所示： 圖 5-5 向左運動梯形圖 M10 M6 D1 D0 CMP M1 M0 X10 M6 X12 X13 X11 M5 M4 M3 M2 X14 X15 Y0 27 5.2.5 向右運動 小車當前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼