基于PLC实现的运料小车毕业设计Word文档格式.docx
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总结13
致谢14
参考文献15
第一章 可编程控制器(PLC)概况
1.1PLC的概述
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。
可编程程序控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,在工业生产的所有领域得到了广泛的使用,在其他领域的应用也得到了迅速的发展。
国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee-IEC),1987年的第三版对PLC作了如下的定义:
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
可编程控制器实际上是一种工业控制计算机,它的硬件结构与一般微机控制系统相似,甚至与之无异。
可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。
近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。
1.2PLC的基本结构
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成(见图1-1)。
大部分PLC还可以配备特殊功能模块,用来完成某些特殊的任务。
1)CPU模块
CPU模块主要由未处理器(CPU芯片)和存储器组成。
在PLC控制系统中,CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断地采编输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出;
存储器用来存储程序和数据。
2)I/O模块
输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块,它们是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
CPU模块的工作电压一般是5V,而PLC的输入输出信号的电压一般较高,例如直流24V交流220V。
从引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件,
1.3PLC的特点
PLC之所以越来越受到控制界人士的重视,是和它的优点分不开的:
1)功能齐全,它的适用性极强,几乎所有的控制要求,它均能满足;
2)应用灵活,其标准的积木式硬件结构,以及模块化的软件设计,使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求,而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合;
3)操作方便,维修容易,稳定可靠。
尽管PLC有各种型号,但都可以适应恶劣的工业应用环境,耐热、防潮、抗震等性能也很好,一般平均无故障率可达几万小时。
1.4PLC的应用领域
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,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。
目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、汽车、通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:
(1)开关量逻辑控制
取代传统的继电器控制电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于控制单台设备,也可用于多机群控及自动化流水线。
如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
(2)工业过程控制
在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。
PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。
过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
(3)运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。
一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
(4)数据处理
PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。
数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。
(5)通信及联网
PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着工厂自动化网络的发展,现在的PLC都具有通信接口,通信非常方便。
但是,可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。
第二章运料小车的应用
2.1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,将低沉本,减轻公认的劳动负担,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,轻者影响成产线的继续进行,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运料小车原理图
图2-1为送料小车的模拟图
图2-1送料小车的模拟图
运料小车是工业逗料的主要设备之一。
广泛应用于自动生产线、冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业,各工序之间的物品常用有轨小车来转运。
小车通常采用电动机驱动,电动机正转小车前进,电动机反转小车后退。
本系统的结构工作原理图如图2-1,包括带导轨的运行工作台,DC24V电机,行程开关,起停按钮,FX-2N可编程控制器,.DC24V继电器,DC12V直流电源等。
图2-1是一个运料小车工作示意图,每个工作台设有一个到位开关(SQ)和一个呼叫按钮(SB)。
系统的设计要求为:
(1)、按下启动按钮,系统开始工作,按下停止按钮,系统停止工作;
(2)、当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时,小车向右运行,运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止;
(3)、当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时,小车向左行,运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止;
(4)、当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时,小车保持不动;
(5)、呼叫按钮开关应具有互锁功能,先按下者优先。
图2-2为PLC输出的电压转换电路
图2-2中采用2个DC24V继电器和1个12V直流电源来实现直流电机的正反转,2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。
当继电器线圈1得电时.继电器1的触点由k1转换到k2,而继电器线圈2的触点状态不变,电流流向如I1所示,驱使DCI2V电机按一定方向运转:
当继电器线圈2得电时,继电器线圈I触点状态不变,而继电器线圈2的触点由k3转换到k4,电流流向如I2所示.驱使DC12V电机按相反的方向运转。
图2-2直流电机的正反转
第三章运料小车的程序设计
3.1I/O地址分配表
图3-1I/O地址分配表
3.2PLC硬件电器连接图
=
图3-2(每个图必须要有名称)TWIDIOPLC电源用的是220V
3.3运料小车控制系统流程图
图3-3运料小车控制系统流程图
3.4控制程序梯形图
(1)图3-4梯形图为小车起停的程序,按下启动按钮小车运动,M000得电并且保持,按下停止按钮,Y001得电,M000失电。
图3-4小车起停的程序图
(1)图3-5梯形图为五个行程开关梯形图,5个行程开关用数字0-4表示,当小车到达1号时,Y002得电,将数字0传入MW0(用R0表示)中;
以此类推。
图3-5五个行程开关梯形图
(2)图3-6梯形图为五个呼叫按钮梯形图,5个呼叫用数字0-4表示,当一号按钮被按下时,Y007得电,将数字0传入MW1(用R1表示)中,以此类推,M004是实现自锁功能的作用,将在下面的梯形图中讲到。
图3-6五个呼叫按钮梯形图
(4)图3-7梯形图用于实现自锁功能,当按下某个呼叫按钮时,同时触发M004,并保持,使获得优先权,按下别的按钮将无效,M002是当小车位置和按钮编码相同时触发,使M004失电,恢复到最初的情况。
图3-7自锁功能梯形图
(5)图3-8梯形图为比较梯形图,当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时,M001得电,小于时M003得电,等于时M002得电,同时失M004失电。
图3-8比较梯形图
(6)图3-9梯形图为小车控制运动梯形图,当M001得电时,Y000输出,小车左行,当M2得电时,Y001输出,小车向右行。
图3-9小车控制运动梯形图
3.5梯形图对应的指令语句
(*小车起停*)
(*按下启动按钮小车运动,M000得电并且保持,按下停止按钮,Y001得电,M000失电*)
LDX000
OM0.0
ANX001
=M0.0
(*五个行程开关梯形图*)
(*5个行程开关用数字0-4表示,当小车到达1号时,Y002得电,将数字0传入MW0中;
以此类推*)
LDX002
AM000
[MW0:
=0]
LDX003
[MWO:
=1]
LDX004
=2]
LDX005
=3]
LDX006
=4]
(*五个呼叫按钮梯形图*)
(*5个呼叫用数字0-4表示,当一号按钮被按下时,X007得电,将数字0传入MW1中,M004是实现自锁功能的作用;
LDX007
ANM004
[MW1:
LDX010
LDX011
(*用于实现自锁功能*)
(*当按下某个呼叫按钮时,同时触发M004,获得优先权,按下别的按钮将无效;
M002是当小车位置和按钮编码相同时触发,使M004失电*)
OX010
OX011
OM004
ANM002
=M004
(*比较梯形图*)
(*当小车所处位置大于呼叫按钮的编码时,M001得电;
小于时M003得电;
等于时M002得电,同时失M004失电*)
LDM000
A[MW0>
MW1]
=M001
LDM000
A[MW0<
=M003
A[MW0=MW1]
=M002
(*向左运动梯形图*)
(*当M1得电时,Y000输出,小车左行*)
LDM001
ANY001
=Y000
(*向右运动梯形图*)
(*当M2得电时,Y001输出,小车向右行*)
LDM002
ANY000
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