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1、存檔號：154123251 學號：201204032053 石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院畢 業(yè) 設 計 基于PLC的運料車控制系統(tǒng)的設計系 部 電氣工程系 專業(yè)名稱 電氣自動化技術(shù) 指導教師 王書青 學生姓名 田興朝 二一五年 一 月15石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學院電氣工程系2015屆畢業(yè)設計（論文）任務書題目名稱15基于PLC的運料車控制系統(tǒng)的設計課題來源自定指導教師王書青起止日期2014.12.1-2015.1.05設計內(nèi)容、主要技術(shù)參數(shù)與工作量（計算說明書、論文字數(shù)、圖紙張數(shù)、外文翻譯、計算機應用）運料車可以在A、B兩地分別啟動，啟動后，自動返回A地裝貨，等待30S后，自動返回B端卸貨，等待30S后
2、，自動返回A地，如此往復。小車運行到任何位置，均可按停止按鈕使其停車，再次啟動后，重復上述動作。運料車運行的方向都有指示燈指示。運料車在A、B兩地運行時間不得超過2分鐘，否則認為出故障，立即停車。課題要求及目標按要求設計出這一控制系統(tǒng)，選擇合適的PLC機型，畫出硬件原理圖，編寫程序，并按時完成50008000字的設計說明書。使用的工具軟件CAD，PLC編程軟件，OFFICE辦公軟件。提交的設計資料1. 控制流程圖； 2. 硬件接線圖；3. 源程序代碼； 4. 設計說明書。進 度 計 劃階段日期計劃完成工作量指導教師檢查意見備注2014.12.1-2014.12.08查閱資料編寫流程圖2014.
3、12.92014.12.15畫出硬件接線圖2014.12.16-2014.12.22編寫源程序代碼2014.12.23-2015.1.05整理資料撰寫設計說明書 自動控制 教研室 2014年11月25日 內(nèi)容摘要 一種簡單實用的產(chǎn)品分選裝置控制系統(tǒng)的PLC設計方案。送料車的出現(xiàn)幫助了我國很大程度上改善了工農(nóng)業(yè)運料的方式，很大程度上減少了運料的時間和強度，方便了工人操作，節(jié)省了人力物力。實驗證明該系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、經(jīng)濟，在工作中能更快、更準確的工作。這樣，節(jié)約了人力物力，提高了工作效率?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上
4、小型化、價格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable controller）簡稱PLC，由于PLC的可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以PLC的應用領域在迅速擴大。對早期的PLC，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不段增強，所以，目前PLC在國內(nèi)外已被廣泛應用于各個行業(yè)。本設計是為了實現(xiàn)送料小車的自動化的轉(zhuǎn)化，改變以往小車的單純手動送料，減少了勞動力，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)！而且本送料小車的設計是由于工作環(huán)境惡劣，不允許
5、人進入工作環(huán)境的情況下孕育而成的。 運料車的作用是將攪拌好的成品料提升到成品料存儲倉中。早期的攪拌設備中，運料車控制通常都是采用繼電器邏輯控制，由于繼電器的穩(wěn)定性遠遠比不上目前的PLC控制設備。特別是隨著科技的不斷發(fā)展，PLC以其體積小，功能強、故障率低、可靠性高、維護方便等優(yōu)點，被國內(nèi)外瀝青混合料攪拌設備廠家廣泛采用。本項目運用PLC（可編程邏輯控制）控制運料小車的運行，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制，實現(xiàn)了運料過程的自動化控制。在具體控制過程中，通過移位指令、計時器和移位寄存器的復位指令使運料車能夠連續(xù)運行，直到需要停止時按停止按鈕停車。運料車還可通過手動控制其運行，但操作起來復雜，而且易出錯，P
6、LC在小車自動送料控制系統(tǒng)中可實現(xiàn)較高的自動化程度，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少調(diào)試、運行、維護的強度，成為“無人值班，少人值守”的優(yōu)選小車送料自動控制系統(tǒng)。本文通過分析可知，用PLC控制運料系統(tǒng)，安全、可靠，而且維護、調(diào)試方便，具有很高的實用價值。關(guān)鍵字：運料小車；PLC自動控制；自動往返控制目 錄第一章 運料小車控制系統(tǒng)的應用背景1第二章 控制任務分析22.1 任務分析22.2 PLC的工作原理22.3 PLC的選型3第三章 控制系統(tǒng)圖設計43.1 I/O地址分配43.2 控制系統(tǒng)原理圖設計53.3控制系統(tǒng)接線圖設計6第四章 程序設計74.1 控制流程74.2 程序流程圖84.3 按
7、控制要求設計梯形圖94.4調(diào)試過程114.5按控制要求設計指令表12第五章 畢業(yè)設計總結(jié)14致 謝15參考文獻16第一章 運料小車控制系統(tǒng)的應用背景PLC（Programmable Logic Controller），是可編程邏輯控制器,是一種工業(yè)控制裝置。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。1987年，國際電工委員會（IEC）定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制
8、、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。運料車在工廠和很多電氣化設施上得到廣泛的應用，傳統(tǒng)的運料車需要耗費大量的人力和物力，很多資源得不到充分的利用。此次PLC運料車控制系統(tǒng)設計實現(xiàn)了運料小車自動循環(huán)往復運料，自動判斷小車儲料情況，實現(xiàn)標準的自動化生產(chǎn)，解放了工人師傅大量的精力，也為工廠節(jié)約了人力資源，并且更加準確的實現(xiàn)精確的運料過程。第二章 控制任務分析2.1 任務分析該運料小車控制系統(tǒng)的控制任務如下：圖 1運料小車控制系統(tǒng)控制任務圖2.2
9、PLC的工作原理當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段：在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程
10、序執(zhí)行階段：在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面
11、的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 (三) 輸出刷新階段：當掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。2.3 PLC的選型目前在國內(nèi)市場上有從美國、德國、日
12、本等國引進的多種系列PLC，國內(nèi)也有許多廠家組裝、開發(fā)數(shù)十種PLC，故PLC系列標準不一，功能參差不齊，價格懸殊。在此情況下，PLC的選擇應著重考慮PLC的性能價格比，選擇可靠性高，功能相當，負載能力合適，經(jīng)濟實惠的PLC。據(jù)對多種因素的分析比較及監(jiān)控系統(tǒng)、輸入、輸出點數(shù)的要求，選用松下FP0-C16系列的PLC。第三章 控制系統(tǒng)圖設計3.1 I/O地址分配 分析PLC的輸入和輸出信號，在滿足控制要求的前提下，要盡量減少占用PLC的I/O點。有控制開關(guān)輸入的啟停信號控制各按鈕的開關(guān)，行程開關(guān)的閉合；控制輸出的指示燈亮滅；重力傳感器的感應與否。表31 I/O分配表控制信號信號名稱元件名稱元件符號
13、地址編碼輸入信號啟動按鈕X0信號常開按鈕SB1X0啟動按鈕X1信號常開按鈕SB2X1停止按鈕X2信號常開按鈕SB3X2工位A信號 裝行程開關(guān)SQAX3工位B信號 卸行程開關(guān)SQBX4 重力感應X5信號 重力傳感器LX5熱過載保護原件X6熱過載保護FRX6輸出信號小車前進信號接觸器KM1Y1小車后退信號接觸器KM2Y2工位A裝電磁閥電磁閥YV1Y4工位B卸電磁閥電磁閥YV2Y3前進的指示燈信號指示燈HL1Y5后退的指示燈信號指示燈HL2Y6停止報警指示信號指示燈HL3Y7 3.2 控制系統(tǒng)原理圖設計由題目要求，需要前進和后退，因此主電路需要正反轉(zhuǎn)，正反轉(zhuǎn)電路如圖32所示：圖32 正反轉(zhuǎn)主電路圖3
14、.3 控制系統(tǒng)接線圖設計PLC外部接線圖的輸入輸出設備、負載電源的類型等的設計就結(jié)合系統(tǒng)的控制要求來設定?？刂仆獠拷泳€圖如圖33所示。圖33 PLC外部接線圖第四章 程序設計4.1 控制流程（一）運料小車兩地啟動首先運料小車可以在A地和B地兩地啟動，啟動完成后電動機反轉(zhuǎn)，運料小車返回A地裝料，并且反轉(zhuǎn)指示燈HL2點亮。（二）運料小車在A地裝料過程及其條件判斷車程是否大于2min，如果大于兩分鐘，小車停止運行，報警指示燈HL3報警，如果車程不超過2min，判斷A地行程開關(guān)是否閉合，如果沒有閉合，小車繼續(xù)前進，如果行程開關(guān)閉合，再判斷重力傳感器是否達到設定值，如果沒有達到設定值，則裝電磁閥打開，小
15、車開始裝料，如果達到設定值，則裝電磁閥不打開，小車直接返回B地卸料。（三）裝料完成后運料小車返回B地開始卸料裝電磁閥打開30s后，電動機正轉(zhuǎn)，運料小車返回B地卸料，并且正轉(zhuǎn)指示燈HL1點亮。（四）運料小車在B地卸料過程及其條件判斷車程是否大于2min，如果大于兩分鐘，小車停止運行，報警指示燈HL3報警，如果車程不超過2min，判斷B地行程開關(guān)是否閉合，如果沒有閉合，小車繼續(xù)前進，如果行程開關(guān)閉合，則卸電磁閥打開，小車開始卸料。（五）卸料完成后運料小車返回A地開始卸料并完成一次循環(huán)30s后卸料完成，小車離開B地，電動機反轉(zhuǎn)，運料小車返回A地裝料，并且反轉(zhuǎn)指示燈HL2點亮。完成一次循環(huán)。（六）運料
16、小車可以再中途任意停車運料小車在A B兩地之間按下SB3可以隨時停止，停車后按下SB1和SB2完成上述動作。4.2 程序流程圖 4.3 按控制要求設計梯形圖 由松下FP0-C16梯形圖如下： 4.4調(diào)試過程由松下FP0-C16調(diào)試程序如下(一)運料小車兩地啟動過程(二)運料小車在A地裝料過程 (三)運料小車裝料完成后返向B地卸料過程(四)運料小車在B地卸料過程(五)運料小車在B地卸料完成后返向A地并實現(xiàn)控制循環(huán)4.5按控制要求設計指令表 由松下FP0-C16程序指令表如下：第五章 畢業(yè)設計總結(jié) 通過此次課程設計，培養(yǎng)了我綜合運用所學的基礎理論課，技術(shù)基礎課，專業(yè)課的知識和實踐技能分析和解決實際
17、工作中的一般工程問題的能力，使我建立了正確的設計思想學會了如何把幾年來所學的理論知識運用到實踐當中去。掌握了PLC控制系統(tǒng)的原理，并進一步鞏固、擴大和深化了我所學的基本理論，基本知識和基礎技能，提高了我的邏輯思維能力。 本設計分析了現(xiàn)代工業(yè)運送小車的操作，結(jié)合了產(chǎn)品分選裝置的工作原理，給出了一種簡單實用的產(chǎn)品分選裝置控制系統(tǒng)的PLC設計方案。送料車的出現(xiàn)幫助了我國很大程度上改善了工農(nóng)業(yè)運料的方式，很大程度上減少了運料的時間和強度，方便了工人操作，節(jié)省了人力物力。 特別是隨著科技的不斷發(fā)展，PLC以其體積小，功能強、故障率低、可靠性高、維護方便等優(yōu)點，被國內(nèi)外瀝青混合料攪拌設備廠家廣泛采用。本項
18、目運用PLC（可編程邏輯控制）控制運料小車的運行，取代了傳統(tǒng)的繼電器控制，實現(xiàn)了運料過程的自動化控制。在具體控制過程中，通過移位指令、計時器和移位寄存器的復位指令使運料車能夠連續(xù)運行，直到需要停止時按停止按鈕停車。運料車還可通過手動控制其運行，但操作起來復雜，而且易出錯，PLC在小車自動送料控制系統(tǒng)中可實現(xiàn)較高的自動化程度，大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少調(diào)試、運行、維護的強度，成為“無人值班，少人值守”的優(yōu)選小車送料自動控制系統(tǒng)。本文通過分析可知，用PLC控制運料系統(tǒng)，安全、可靠，而且維護、調(diào)試方便，具有很高 通過對PLC送料小車的設計，使我對所學PLC內(nèi)容更加熟悉，在設計的過程中遇到了一
19、些自己暫時還無法解決的問題，通過老師的幫助和查閱相關(guān)書籍，對遇到的問題進行分析解答，在這個過程中受益匪淺。 并且讓我充分的意識到PLC在實際生活中有很多的用處，激起了我在今后的生活中繼續(xù)學習和運用PLC的興趣，我也希望我能夠把它運用的生活當中比如自己改造家里的電器讓它擁有更多的功能等等。 一個團隊的合作同樣很重要，對于不清楚的問題大家可以集體討論。整個設計過程中我們這個小組配合的比較好，工作效率得到很大的提升。同時感謝輔導老師細心及時地輔導，使我們能及時解決設計過程中遇到的問題。致 謝本次課程設計過程中，我首先要感謝我的指導老師王書青老師，他平日里工作繁多，但在我做課程設計的每個階段都給予了我
20、悉心的指導并且細心的找出我設計中的錯誤，然后引導我走向正確的設計方向。 王老師每天都準時來給我們指導，在每一步的教學中為我們指引方向。從開始的選題，王老師悉心給我們每個人講解了每個題的要點，重點，大致的PLC設計理念，這為我們在日后的自我設計當中指明了方向。讓我們在考慮方法和設計思路上有了大致了解。然后在對自己各自的題目進行具體分析。老師每天都來看我們的進展，在設計的過程中一旦遇到不懂的問題，總能第一時間找到老師解決。老師總是首先給我們一點思路，循序漸進的讓我們走向正確的思路。老師的這種循循善誘的教學方法，耐心細致的教學態(tài)度，讓我們在課程設計的過程中受益匪淺。我們的每一點進展老師都看在眼里，為
21、我們做詳細的設計記錄，在教導各自問題的時候，不忘了給我們開闊思路，這讓我們不僅學到了各自實際的知識，也讓我們對整體的PLC設計有了細致而長遠的了解。 其次要感謝本次課程設計過程中王老師和同學們給予我的幫助，沒有他們的幫助，我不會如此順利得完成本次課程設計。讓我深刻理解了團隊合作的意義，這在我以后人生的工作當中有了很好的導向。尤其是在團隊合作中大家的討論更是激發(fā)了我在處理問題上的發(fā)散思維。在討論中，我們各抒己見，我們暢所欲言，在討論中獲得了很多一樣不到的知識。在此，向他們至以真誠的感謝。 最后我要感謝陪我一起走過這四周課程設計的老師和同學們，他們所體現(xiàn)出的治學嚴謹和科學研究的精神也是我學習的榜樣
22、將積極的影響我今后的學習和工作。參 考 文 獻1 付家才. PLC實踐教程. 化學工業(yè)出版社.20032 尹勇 李林凌. Multisim電路仿真入門與進階. 北京：科學出版社.20053 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎（第四版）.高等教育出版社.20044 王阿根.電氣可編程控制原理與應用（第2版）.清華大學出版社.20105 何有華. 可編程序控制器及常用控制電路. 冶金工業(yè)出版社.20026 郭純生. 可編程序控制器編程實戰(zhàn)與提高. 電子工業(yè)出版社.20067 謝克明 夏路易. 可編程控制器. 電子工業(yè)出版社.20038 李國厚 楊清潔 洪源. PLC原理與應用設計. 化學工業(yè)出版社.2010
plc運料小車控制
