PLC自动送料装车系统设计毕业设计.docx
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PLC自动送料装车系统设计毕业设计.docx
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PLC自动送料装车系统设计毕业设计
PLC自动送料装车系统设计
摘要
本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化,改变以往小车的单纯手动送料,减少了劳动力,提高了生产效率,实现了自动化生产!
送料小车方案的确定为切入点,介绍了为什么选用PLC控制小车;还有需要的硬件的工作原理;还介绍了送料小车的应达到的控制要求;根据控制要求进行了小车系统的具体设计,包括端子接线图、梯形图和程序指令设计;最后得出结论。
关键词:
PLC,送料小车,控制,程序设计
目录
1绪论。
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2自动送料小车控制系统设计。
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2.1方案设计。
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2.2方案的介绍。
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3硬件电路设计。
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3.1总体设计。
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3.1限位开关的选择。
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3.3电机的选择。
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3.4小车传动装置的选择。
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3.5PLC的选择。
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3.6PLC输入、输出口分配。
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3.7PLC的输入输出外部接线图。
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4软件电路设计。
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4.1程序框图。
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4.2根据控制要求和I/O地址编址的控制梯形图。
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4.3语句表。
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5结束语。
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致谢。
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绪论
以小车自动送料的控制为例,将小车停留在固定的位置,经过放料口电机将料口门打开放料一定时间,然后自动运料到固定的位置,并自行卸料然后返回,并形成循环状态。
小车自动送料系统的控制设计考虑到其动作连续性以及各个被控制设备动作之间的相互关联性,针对不同的工作状态,进行相应的动作控制输出,从而实现运料小车从起点的装料移动到指定位置的的卸料,然后返回装料点的这样一个周期控制的工作的程序实现。
设计以小车自动运料控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程(包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等),旨在对其中的设计及制作过程作简单的介绍和说明。
设计采用PLC去实现设计要求。
2自动送料小车控制系统设计
2.1方案设计
PLC自动运料小车控制系统设计的编写规则是按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号及其它相关标准和规范编写。
设计原则主要包括:
工作条件、工程对电气控制线路提供的具体资料,系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下,尽量做到经济、合理、适用,减小设备成本。
在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品、控制由人工控制到自动控制,由模拟控制到微机控制,使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。
对于本课题来说,如果自动运料系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级,新控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能地利用旧系统中的元器件。
对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似,以便于操作人员迅速掌握,从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量、系统的可靠性高,人机交互界面好,应具备数据储存和分析汇总的能力。
要实现整个自动运料小车控制系统的设计,需要从怎样实现各个限位开关的控制范围以及电动机启动与迅速的停止的控制这个角度去考虑,现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。
2.2方案的介绍
就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求:
继电气控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。
(1)继电气控制系统
控制功能是用硬件继电器实现的。
继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作以实现电力拖动装置的自动控制及保护。
系统复杂、在控制过程中如果某个继电器损坏,都会影响整个系统的正常运行。
查找和排除故障往往非常困难,虽然继电器本身价格不太贵但是控制柜的安装接线工作量大,因此整个控制柜价格非常高、灵活性差‘响应速度慢。
(2)单片机控制
单片机作为一个超大规模的集成电路,机构上包括CPU、存储器、定时和多种输入/输出接口电路。
其低功耗、低电压和很强的控制功能成为工控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。
但是单片机是一片集成电路,不能直接将他与外部I/O信号相连要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和I/O接口电路,硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。
(3)工业控制计算机控制
工控机采用总线结构,各厂家产品兼容性好,有实时操作系统的支持,在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占有优势,但工控机价格较高,将它用于开关量控制有些大材小用,且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座,直接从印刷电路板上引出,不如接线端子可靠。
(4)可编程序控制器控制
可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择,用户不用自己设计和制作硬件装置,只须确定可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图,同时采用梯形图语言编程,用软件取代继电器系统中的触点和接线,通过修改程序适应工艺条件的变化。
可编程控制器(PLC)从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统,起初他主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置,可以取代中间继电器,时间继电器等构成开关量控制系统。
随着30多年来微电子技术的不断发展,PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能,现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能,还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能,是名副其实的多功能控制器,由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点,是目前工业自动化的首选控制装置。
3硬件电路设计
3.1总体结构
自动送料小车装置主要完成一号仓,二号仓,三号仓这三个位置的移动送料任务
1)初始状态
小车是空的,并且是停留在初始位置SQ1出,也就是一号仓处,限位开关SQ2,SQ3处于未工作状态。
并且小车未装料,驱动小车的电机未工作。
2)工作过程
小车从一号仓位处于初始状态,开始后装料十秒,之后小车运料到二号仓进行卸料五秒,然后小车返回一号仓位再次装料十秒,完毕后直接运料到三号仓位卸料八秒后小车又返回一号仓再次进行装料运料的循环。
3)控制过程
按下启动按钮SB1,开始下列动作:
小车在1号仓停留10s装料后,第一次由l号仓送料到2号仓碰限位开关SQ2后,在2号仓停留5s料斗卸料,然后空车返回到l号仓碰限位开关SQ1停留10s装料;小车第二次由1号仓送料到3号仓,经过限位开关SQ2不停留,继续向前,当到达3号仓碰限位开关SQ3停留8s料斗卸料,然后空车返回到l号仓碰限位开关SQ1停留10s再装料;开始循环运行。
4)停止操作
按下停止按钮,所有操作都停止,须重新启动。
3.1限位开关的选择
限位开关,用于控制机械设备的行程及限位保护。
在实际生产中,将行程开关安装在预先安排的位置,当装于生产机械运动部件上的模块撞击行程开关时,行程开关的触点动作,实现电路的切换。
因此,行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器,它的作用原理与按钮类似。
行程开关广泛用于各类机床和起重机械,用以控制其行程、进行终端限位保护。
在本次送料小车的控制系统中,我选用的限位开关为滚轮式行程开关,滚轮式行程开关其结构原理,当被控机械上的撞块撞击带有滚轮的撞杆时,撞杆转向右边,带动凸轮转动,顶下推杆,使微动开关中的触点迅速动作。
当运动机械返回时,在复位弹簧的作用下,各部分动作部件复位。
滚轮式行程开关组成:
滚轮、上转臂、弹簧、套架、滑轮、压板、触点、横板滚轮式行程开关又分为单滚轮自动复位和双滚轮(羊角式)非自动复位式,双滚轮行移开关具有两个稳态位置,有“记忆”作用,在某些情况下可以简化线路。
3.3电机的选择
为了保证电动机能够得到既必要又充分的过载保护,就必须全面了解电动机的性能,并给其配以合适的过继电器,进行必要的整定。
通常在选择电动机时,应考虑以下原则:
1.电动机的型号、规格和特性
电动机的绝缘材料等级有A级、E级、B级等,他们的允许温度各不相同,因而其承受过载的能力也不相同。
在选择热继电器时应引起注意的。
另外,开启式电动机散热比较容易,而封闭式电动机散热就困难的多,稍有过载,其温升就可能超过限值。
虽然热继电器的选择从原则上讲是按电动机的额定电流来考虑,但对于过载能力较差的电动机,它所配的热继电器的额定电流为电动机的额定电流的60%~80%。
2.电动机的使用条件和负载性质
由于电动机使用条件的不同,对它的要求也不同。
如负载性质不允许停车、即便过载会使电动机寿命缩短,也不应让电动机冒然脱扣,以免生产遭受比电动机价格高许多倍的巨大损失。
这种场合最好采用有热继电器和其它保护电器有机地组合起来的保护措施,只有在发生非常危险的过载时方可考虑脱扣。
3.操作频率
当电动机的操作频率超过热继电器的操作频率时,如电动机的反接制动、可逆运转和密接通断,热继电器就不能提供保护。
这时可考虑选用半导体温度继电器进行保护。
本次的设计中,负责小车运动的电机,我选用选用EJ15-8型电动机
其中“E”表示电动机,“J”表示交流的,15为设计序号,8为最大工作电流
相关元件的主要技术参数及原理如下:
EJ15系列电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机。
(1)额定电压为380V,额定频率为50Hz,功率为2.5KW,采用三角形接法。
(2)电动机工作温度为-15-40℃/湿度≤90%。
(3)EJ15系列电动机效率高、节能、堵转转矩高、噪音低、振动小、运行安全可靠。
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电机控制原理图
3.4小车传动装置的选择
小车的传动有以下几种:
传动装置:
有带传动、齿轮传动、电机直接传动。
带传动:
利用皮带的张力连接两个驱动装置,以达到动能的转移,优点是调速明显,结构简单,缺点是传动精度不高,易疲劳打滑。
齿轮传动:
利用齿轮的相互啮合来达到传动目的,优点是传动层次明显,可由快变慢的传动,也可由慢向快传动,传动精度较高,缺点是占用空间大,工作环境要求高。
电机直接传动
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