…裝………………訂………………線……摘要…裝………………訂………………線……物料輸送線在工廠生產(chǎn)中占據(jù)主要地位，它關(guān)系到生產(chǎn)是否能夠正常進行，因此物料輸送線的自動化控制的研究就變的很有必要。實現(xiàn)自動化的控制不僅可以使勞動力從重體力勞動中解脫出來還可以使生產(chǎn)的過程控制更加準確。本論文中首先介紹了課題的背景，以及研究內(nèi)容和意義；對現(xiàn)場總線技術(shù)、DCS、PLC及WinCC軟件進行了簡單介紹；結(jié)合現(xiàn)場實際情況設(shè)計了系統(tǒng)整體設(shè)計方案，采用德國Siemens公司的S7—200系列PLC，運用與之相配的STEP7編程軟件，通過LAD編程語言編制了下位機的控制程序，能夠可靠、準確地完成控制操作，實時監(jiān)測并且能對現(xiàn)場出現(xiàn)的各種突發(fā)事件及時做出響應，實現(xiàn)整套生產(chǎn)、集中及物料輸送系統(tǒng)的全自動監(jiān)控，從而提高設(shè)備運行的可靠性與自動化程度。該系統(tǒng)中重點設(shè)計了PLC控制系統(tǒng)，PLC的設(shè)計中關(guān)鍵是外圍元器件的選型和I/O口的分配，這兩局部確定好之后就可以進行軟件的設(shè)計。本文中利用西門子的PLC設(shè)計了一套輸送線自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有重要的理論意義和實際應用價值。關(guān)鍵詞：物料輸送線PLC自動化控制變頻器論文類型：工程設(shè)計應用研究

AbstractConveyinglineoccupiesamainpositioninthefactory,itrelatestothenormalproduction,sotheconveyinglineautomationcontrolbecomesverybenecessary.AutomationcontrolcannotonlymakeLabourheavierphysicallaborextricatebutalsoitcanmakemoreaccuratecontroloftheproductionprocess,reducetheerrorprobability.Thisthesisfirstlyintroducesthebackgroundofthesubject,andresearchcontentandmeaning,thefieldbustechnology,DCS,PLCandWinCCsoftwareareintroducedinthisbrief.Combiningwiththeactualsituationthesystemdesignoftheoveralldesignscheme,GermanSiemensS7-200seriesofPLC,usingmatchingSTEP7programmingsoftwareprogramminglanguage,throughtheLADwascompiledunderthecontroloftheprogram,themachinecanbereliable,accuratelyfinishoperation,real-timemonitoringandcontrolofthesitecanpromptlyrespondtoemergencies,completeproduction,concentrationandconveyingsystem,automaticcontrol,soastoimprovethereliabilityoftheequipmentoperationandautomation.ThefocusofthesystemwasdesigningPLCcontrolsystem.ThekeypartsareperipheralcomponentselectionandallocationofI/OportsinthedesignofPLC,thedesignofsoftwarecanbedeterminedafterthesetwopartsarecompleted.ThisStudydesignsanautomationsystemusingatransmissionlinewithSiemensPLC,whichhasimportanttheoreticalandpracticalvalue.Keyword:Conveyingline;PLC；Automaticcontrol;InverterThesisType：AppliedResearch…裝…裝………………訂………………線……摘要…………Abstract……………………1緒論……………………1.1課題設(shè)計的目的及意義……………1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀……1.3課題設(shè)計主要研究的內(nèi)容…………2PLC簡介與物料輸送線的概述……2.1可編程控制器的介紹………………2.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的根本原那么和步驟………………2.3物料輸送線的概述…………………3輸送線系統(tǒng)的硬件設(shè)計………3.1硬件的選擇……3.2立體停車庫的原理框圖……………3.3主電路圖…………3.4器件選型…………4立體車庫控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計………4.1PLC設(shè)計流程圖……4.2PLC的端子接線圖…………………4.3立體車庫的I/O分配表………………裝…………………裝………………訂………………線……4.5程序仿真…………5結(jié)論與展望……………5.1結(jié)論………………5.2展望………………6主要參考文獻…………7致謝辭…………………8附錄……………………1緒論1.1課題設(shè)計的目的及意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)現(xiàn)狀1.2.2國外現(xiàn)狀1.3課題設(shè)計的內(nèi)容2PLC的簡介與立體車庫的概述2.1可編程控制器的介紹2.1.1可編程控制器的概述可編程控制器(ProgrammableController)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的開展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了防止與個人計算機(PersonalComputer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。2.1.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計算機相同，根本構(gòu)成為：(1)電源：PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動在+10%~+15%范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。(2)中央處理單元(CPU)：中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)存放器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。(3)存儲器：存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。(4)輸入輸出接口電路：現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)存放器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。(5)功能模塊：如計數(shù)、定位等功能模塊。(6)通信模塊：如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。2.1.3可編程控制器的的特點及應用(1)PLC的特點①可靠性高，抗干擾能力強

②通用性強，控制程序可變，使用方便③功能強，適應面廣

④編程簡單，容易掌握…裝………………訂…裝………………訂………………線……⑥體積小、重量輕、功耗低、維護方便(2)PLC的應用目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：①開關(guān)量的邏輯控制②模擬量控制③運動控制④過程控制⑤數(shù)據(jù)處理⑥通信及聯(lián)網(wǎng)2.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的根本原那么和步驟2.2.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的根本原那么任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象〔生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程〕的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。而在實際設(shè)計過程中，設(shè)計原那么往往會涉及很多方面，其中最根本的設(shè)計原那么可以歸納為4點：(1)完整性原那么：最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)過程或機械設(shè)備的控制要求。(2)可靠性原那么：確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。(3)經(jīng)濟型原那么：力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。(4)開展性原那么：適當考慮生產(chǎn)開展和工藝改良的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地[5]。2.2.2PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。所謂硬件設(shè)計，是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計，而軟件設(shè)計即PLC應用程序的設(shè)計。整個系統(tǒng)的設(shè)計分以下5步進行：(1)熟悉被控對象深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計控制系統(tǒng)的根底。設(shè)計人員必須深入現(xiàn)場，認真調(diào)查研究，收集資料，并于相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計中出現(xiàn)的問題。這一階段必須對被控對象所有功能全面的了解，對對象的各種動作及動作時序、動作條件、必要的互鎖與保護；電氣系統(tǒng)與機械、液壓、氣動及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系；PLC與其他設(shè)備的關(guān)系，PLC之間是否通信聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)的工作方式及人機界面，需要顯示的物理量及顯示方式等?！b…………………裝………………訂………………線……①系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇:輸入設(shè)備包括按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等；輸出設(shè)備包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等。②選擇PLC：PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。③PLC的I/O端口分配：在進行I/O通道分配時應給出I/O通道分配表，表中應包含I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。④繪制PLC外圍硬件線路圖：畫出系統(tǒng)其它局部的電氣線路圖，包括主電路和未進入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖,到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。⑤計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。(3)編寫應用程序根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用適宜的設(shè)計方法來設(shè)計PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。程序通常還應包括以下內(nèi)容：①初始化程序：在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準備，防止系統(tǒng)發(fā)生誤動作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對某些數(shù)據(jù)區(qū)、計數(shù)器等進行清零，對某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進行恢復，對某些繼電器進行置位或復位，對某些初始狀態(tài)進行顯示等等。②檢測、故障診斷和顯示等程序：這些程序相對獨立，一般在程序設(shè)計根本完成時再添加。③保護和連鎖程序：保護和連鎖是程序中不可缺少的局部，必須認真加以考慮。它可以防止由于非法操作而引起的控制邏輯混亂?！b…………………裝………………訂………………線……程序調(diào)試分為2個階段，第一階段是模擬調(diào)試、第二階段是現(xiàn)場調(diào)試。程序模擬調(diào)試：以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。①硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備〔如用另一臺PLC或一些輸入器件等〕模擬產(chǎn)生現(xiàn)場的信號，并將這些信號以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時效性較強。②軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場信號，其簡單易行，但時效性不易保證。模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能?，F(xiàn)場調(diào)試：當控制臺及現(xiàn)場施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進行現(xiàn)場調(diào)試，如不能滿足要求，須重新檢查程序和接線，及時更正軟硬件方面的問題。2.3立體停車庫概述3.2立體停車庫的原理框圖PLCPLC狀態(tài)檢測實施單元操作局部圖3.2系統(tǒng)原理框圖3.2.1檢測系統(tǒng)：3.2.2電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計3.2.3電氣系統(tǒng)關(guān)鍵局部設(shè)計3.3主電路圖…裝………………訂………………線…裝………………訂………………線……3.4.1PLC的選型。3.4.2光電開關(guān)3.4.3行程開關(guān)的選型行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，可以安裝在相對靜止的物體上或者運動的物體上。當物體接近靜物時，開關(guān)的連桿驅(qū)動開關(guān)的接點引起閉合的及誒單分段或者斷開的接點閉合。由開關(guān)接點開、合狀態(tài)的改變?nèi)タ刂齐娐泛蜋C構(gòu)的動作。根據(jù)需要選用YKXX1-111(T)適用用于熱電流為5A的控制電路中。3.4.4電機的選型電機是最終的執(zhí)行機構(gòu)，最終功能的實現(xiàn)要依靠電機。本設(shè)計選用三相異步電機帶動，電機表示如圖圖3.3異步電機表示…裝………………訂………………線……車庫升降電機一般要求功率為2.2KW.根據(jù)功率選擇三相異步電機Y90L-2，額定功率2.2KW，額定電流4.83A。橫移電機一般要求功率為0.2KW，選擇三相異步電機…裝………………訂………………線……3.4.5其他硬件的選擇3.4.6主要電氣元件目錄表4立體車庫控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計根據(jù)車庫的運行控制要求，應用程序采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主循環(huán)程序和假設(shè)干子程序構(gòu)成?？刂瞥绦虿捎媚K化編程形式，車位運行過程中只需調(diào)用子程序模塊，這樣大大降低了程序的復雜程度，方便了程序的修改，而且為車位的拓展提供了便利條件。4.1PLC設(shè)計流程圖4.2PLC的端子接線圖4.3立體車庫的I/O分配表4.4梯形圖設(shè)計4.5程序仿真5結(jié)論與展望5.1結(jié)論立體車庫是一種多平面的空間立體停車庫，它以單層平面停車場為核心，通過可編程控制器PLC控制的車位的空間變動使車位能夠?qū)崿F(xiàn)空間到平面的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)了多重單層平面停車的功能。本次設(shè)計采用可編程控制器PLC和電機的結(jié)合來到達控制立體車庫自動手動運行目的，由于PLC的平安可靠性強和停車系統(tǒng)的智能化，大容量的要求，PLC的特點很適合作為這樣的控制系統(tǒng)，本次設(shè)計采用