三菱PLC运料小车控制课程设计Word下载.doc
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3.1小车运动分析 7
3.2运料小车控制系统的PLC选型和资源配置 7
3.3系统资源分配 8
3.4系统硬件设计 9
3.5系统软件源程序设计 10
4控制系统的调试 13
4.1编程软件 13
4.2程序的构成 13
4.3程序的下载、安装和调试 15
总结 16
致谢 16
参考文献 17
1运料小车的发展概况
由于PLC的不断发展和革新,使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高,运料小车控制经历了以下几个阶段:
(1)手动控制:
在20世纪60年代末70年代初期,便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制,但是由于当时的技术还不够成熟,只能够用手动的方式来控制机器,而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作。
(2)自动控制:
在20世纪80年代,由于计算机的价格下降,这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合,通过机器人技术,自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。
(3)全自动控制:
现阶段,由于PLC技术的向高性能高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构,不断向高性能、高速度和大容量方向发展。
将PLC运用到运料小车控制系统,可实现运料小车的全自动控制,降低系统的运行费用。
PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快,精度高,可靠性和可维护性好,维修和改造方便等优点。
2.可编程控制器(PLC)概述
2.1PLC的概述
PLC即可编程控制器(ProgrammablelogicController,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:
“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。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数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。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。
”
图2-1PLC三菱FX系列
2.2.1PLC的特点
(1)可靠性高,抗干扰能力强
。
(2)配套齐全,功能完善,适用性强
(3)易学易用,深受工程技术人员欢迎
(4)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造
(5)体积小,重量轻,能耗低
2.2PLC的构成
从结构上分,PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。
固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。
模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。
图2-2PLC的组成框图
(1)CPU的构成
CPU是PLC的核心,起神经中枢的作用,每套PLC至少有一个CPU,它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据,用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据,并存入规定的寄存器中,同时,诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。
进入运行后,从用户程序存贮器中逐条读取指令,经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号,去指挥有关的控制电路。
CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成,CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。
内存主要用于存储程序及数据,是PLC不可缺少的组成单元。
(2)I/O模块
PLC与电气回路的接口,是通过输入输出部分(I/O)完成的。
I/O模块集成了PLC的I/O电路,其输入暂存器反映输入信号状态,输出点反映输出锁存器状态。
输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统,输出模块相反。
I/O分为开关量输入(DI),开关量输出(DO),模拟量输入(AI),模拟量输出(AO)等模块。
常用的I/O分类如下:
开关量:
按电压水平分,有220VAC、110VAC、24VDC,按隔离方式分,有继电器隔离和晶体管隔离。
模拟量:
按信号类型分,有电流型(4-20mA,0-20mA)、电压型(0-10V,0-5V,-10-10V)等,按精度分,有12bit,14bit,16bit等。
除了上述通用IO外,还有特殊IO模块,如热电阻、热电偶、脉冲等模块。
按I/O点数确定模块规格及数量,I/O模块可多可少,但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力,即受最大的底板或机架槽数限制。
(3)电源模块
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。
同时,有的还为输入电路提供24V的工作电源。
电源输入类型有:
交流电源(220VAC或110VAC),直流电源(常用的为24VDC)。
(4)底板或机架
大多数模块式PLC使用底板或机架,其作用是:
电气上,实现各模块间的联系,使CPU能访问底板上的所有模块,机械上,实现各模块间的连接,使各模块构成一个整体。
2.3.2PLC系统的其它设备
(1)编程设备:
编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件,用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况,但它不直接参与现场控制运行。
小编程器PLC一般有手持型编程器,目前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。
也就是我们系统的上位机。
(2)人机界面:
最简单的人机界面是指示灯和按钮,目前液晶屏(或触摸屏)式的一体式操作员终端应用越来越广泛,由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。
(3)PLC的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。
因此,网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著,甚至有人提出"
网络就是控制器"
的观点说法。
PLC具有通信联网的功能,它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息,形成一个统一的整体,实现分散集中控制。
多数PLC具有RS-232接口,还有一些内置有支持各自通信协议的接口。
PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPI)的数据通讯、PROFIBUS或工业以太网进行联网。
3控制系统设计
3.1.运料小车的运动分析
某自动生产线上运料小车的运动如图3-1所示,运料小车由一台三相异步电动机拖动,电机正转,小车向右行,电机反转,小车向左行。
在生产线上有5个编码为1—5的站点供小车停靠,在每个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。
对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外,还设有5个呼叫按钮开关(HJ1--HJ5)分别与5个停靠站点相对应。
1号站
2号站
3号站
4号站
5号站
运料小车
自动化生产线
图3-1运料小车示意图
3.1.2设备控制要求
运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下:
(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扭HJ的编码时,小车向右运行运行到按钮HJ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扭HJ的编码时,小车向左运行,运行到按钮HJ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扭HJ的编码时,小车保持不动;
呼叫按钮开关HJ1--HJ5应具有互锁功能,先按下者优先。
3.1.2小车运动分析
小车在呼叫按钮之间的运动如图3-2所示,
图3-2小车在呼叫按钮之间的运动
根据生产工艺要求设计出小车在运料过程中的速度变化情况如图3-3所示,
图3-3小车在两呼叫按钮之间运料过程中速度变化情况
根据料车运料过程中速度曲线图"
确定变频器的频率变化情况如图3-4所示,
图3-4变频器的频率变化情况
根据系统控制要求,分析出如下系统控制流程图,
图3-5控制系统流程图
3.2运料小车控制系统的PLC选型和资源配置
3.3.1控制系统图
控制系统如图3-5所示
(a)
启动按钮
停止按钮
5个呼叫按钮
5个行程开关
三菱PLC
三相异步电动机
变频器
(b)
3-6运料小车控制系统图
3-7PLC框架配置图
3.3系统资源分配
3.5.1I\O地址分配
由于CPU模块有14点数字量输入,10点数字量输出,所以不再需要输入\输出模块。
采用I\O自动分配方式,模块上的输入端子对应的输入地址是X000—X015,输出端子对应的输出地址是Y000—Y011。
3.5.2数字量输入部分
这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12点输入。
具体的输入分配如表3-1所示。
输入地址
对应的外部设备
X000
启动按钮开关
X001
停止按钮开关
X002
1号站呼叫按钮开关
X003
2号站呼叫按钮开关
X004
3号站呼叫按钮开关
X005
4号站呼叫按钮开关
X006
5号站呼叫按钮开关
X007
1号站行程开关
X010
2号站行程开关
X011
3号站行程开关
X012
4号站行程开关
X013
5号站行程开关
表3-1输入地址分配
3.5.3数字量输出部分
这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。
但是电机有正转和反转两种状态,分别对应正转继电器和反转继电器,所以输出点有2个。
具体的输出分配表如表3-2所示。
输出地址
对应外部设备
Y000
电机反转继电器
Y001
电机正转继电器
表3-2输出地址分配
3.5.4内部继电器部分
内部继电器地址分配如表3-3所示。
内部继电器地址
功能说明
M0
小车运行停止
M1
1号站呼叫
M2
号站呼叫
M3
M4
M5
M6
小车所在站编号>呼叫编号
M7
小车所在站编号<呼叫编号
M8
小车所在站编号=呼叫编号
表3-3内部继电器地址分配
3.4系统硬件设计
系统硬件接线图如图3-7、3-8所示,
图3-8主电路
图3-9辅助电路
图中KM1和KM2分别是控制电机正转运行(小车前进)和反转运行(小车后退)的交流接触器。
用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序,即可以改变电动机的旋转方向。
图3中KM1的线圈串联了KM2的辅助常闭触点,KM2的线圈串联了KM1的辅助常闭触点,组成了硬件互锁电路。
可
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