装卸料小车多方式运行控制系统设计.docx

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装卸料小车多方式运行控制系统设计

等级:

课程设计

课程名称

电气控制与PLC课程设计

课题名称

装卸料小车多方式运行控制系统设计

专业

班级

2016年6月17日

电气信息学院

课程设计任务书

课题名称

装卸料小车多方式运行控制系统设计

姓名

专业

班级

学号

指导老师

沈细群

课程设计时间

2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周）

教研室意见

同意开题。

审核人：

汪超林国汉

一.任务及要求

课程设计的性质与目的：

本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。

它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。

通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。

课程设计的内容：

1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。

2.绘制装卸料小车多方式运行控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

3.选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.上机调试程序。

5.编写设计说明书。

课程设计的要求：

1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。

3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

附录：

课题简介及控制要求

（1）课题简介

在生产现场中，尤其是在一些自动化生产线上，经常会遇到一台送料车在生产线上根据要求，多地点随机卸料；或是装料车多地点搜集成品。

在图中的卸料小车，可根据要求在五个位置卸料，因此，它有三个状态：

左行（电动机正转）、右行（电动机反转）、及停车。

SQ1~SQ5为五个停车位置的行程开关，小车压上时为ON,SB1~SB5为选择小车停车位置的按钮。

（2）控制要求

1.如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号相等时，按下起动按钮SB，小车仍停车。

2.如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮SB，小车右行，直到两者相等时停车。

3.如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮SB，小车左行，直到两者相等时停车。

2.进度安排

1.第一周星期一上午：

课题内容介绍。

2.第一周星期一下午：

仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。

3.第一周星期二～第二周星期一：

确定控制方案。

绘制装卸料小车多方式运行控制系统的电气原理图、PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。

选择电器元件，列出电器元件明细表。

4.第一周星期一：

上机调试程序。

5.第一周星期二～星期五：

编写设计说明书,答辩。

三.参考资料

[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：

重庆大学出版社

[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：

重庆大学出版社

[3]刘祖润.毕业设计指导.北京：

机械工业出版社

[4]谢桂林.电力拖动与控制.北京：

中国矿业大学出版社

[5]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册.北京：

水利电力出版社

目录

第1章装卸料小车的特点和发展

1.1装卸料方式的发展················1

1.2控制系统的发展·················1

1.3装卸料小车的特点················2

第2章控制要求和系统设计

2.1装卸料小车的控制要求··············3

2.2系统设计····················3

2.3I/O地址分配···················4

2.4PLC外部接线图··················4

第3章控制系统具体设计

3.1控制系统具体设计················5

3.2小车运行的系统流程图··············5

3.3梯形图·····················6

3.4控制系统的指令应用程序············9

第4章PLC程序的调试·············14

结束语····················16

第1章装卸料小车的特点和发展

1.1装卸料方式的发展

随着科学技术的进步，装卸料小车作为一种物料搬运机械，它的应用再生产中有着重要的意义。

这主要因为物料搬运的量十分巨大，有些钢铁联合企业，没生产一吨钢材，需要搬运的原材料燃料，半成品，成品和废料等的总量达到50吨以上，另外物料搬运所需费用高，工业国家用于物料搬运的费用高，占用劳动力多，再机械化程度不够高的企业里，搬运工人多，因此，在生产中应对物流料搬运系统给与足够重视，并尽量采用先进适合的物料搬运机械，以减轻劳动强度，减少产品损伤，保护工人健康，提高了劳动生产效率和产品质量，降低了生产成本，装卸料小车的应用越来越广泛，在工业生产中的作用也越来越广泛，而PLC装卸料小车控制系统的应用，已经在国内外工程，工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值，其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广，我们赢努力发展新型的装卸料小车来投入到工业生产中，

提高我们的劳动生产率和产品质量，降低生产成本。

1.2控制系统的发展

1971年日本从美国引进这项技术1973-1974年前联邦德国和法国也开始研制我国从1974年开始在北京、上海组织研究机构进行研制。

PLC技术发展很快美、日、德、法等国厂家已达200多家产品几百种。

尤其日本美国引进该项技术后加以改进使之功能更加强大、种类齐全多样化。

小型并以较便宜化迅速占领中国市场及世界市场的相当份额.（如市场上东芝、光洋、三菱、欧姆龙、富士、松下等）而我国进步较早。

但由于种种原因在此技术领域进展很慢大大落后于以上国家。

随微电子技术的发展和开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元即CPU（中心的Proceing个体）PLC产品已使用了16位、32位的高性能微处理器而且实现了多处理器的多道处理，不仅可进行逻辑控制、顺序控制、算术运算、数据转换、通信等强大功能还可对模拟量进行控制使指令系统更丰富，程序结构更灵活。

集中了工业专用机和通用计算机的优点，它即可以单独构成控制系统，也可作为DCS（分布式计算机控制系统）主要现场控制系统，因此美国电气制造协会于1980年将它正式命名为可编程控制器，1985年国际电工委员会IEC对可编程序控制器作了以下规定可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统专为工业环境下应用而设计。

它采用可编程的存贮器用来在其内部存储执行进逻辑运算、顺序控制、实时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式模块式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。

简称PC.为了区别个人计算机人们仍习惯称可编程控制器为PLC。

1.3装卸料小车的特点

大批量生产过程中，用机械化和自动化逐步代替繁重而复杂的手工装卸料劳动，是机械工业现代化的一个重要内容，使用装卸料小车进行运料可以减轻劳动强度，减少劳动力，减少产品损伤很大程度上保护了工人的健康，提高了劳动生产效率和产品质量，降低了生产成本，为工厂、国家创造出更多的经济价值。

运用可编程控制器实现的装卸小车控制器，避开了以往继电器接触不良，开关易损坏等缺点，可靠性和稳定性都有所提高。

在检测小车是否到达呼叫停靠点的时候，运用了行程开关，这样的检测系统让小车的停靠位置更加准确。

与此同时，由于输入输出很明显，不需要好多额外的外接电路，让设计更简洁。

这也是采用了成熟的课编程控制器带来的好处，及时再出现故障、紧急停止等环节中都能快捷操作。

但设计过程中，只是基本实现了设计的要求，没有功能扩展，让系统显得比较简单。

随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。

第2章控制要求和系统设计

2.1装卸料小车的控制要求

1.如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号相等时，按下起动按钮SB，小车仍停车。

2.如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮SB，小车右行，直到两者相等时停车。

3.如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮SB，小车左行，直到两者相等时停车。

2.2系统设计

在PLC日益成为工厂自动化基本技术平台的时代，如何选用一部适合的PLC即满足技术要求，又能实现经济效益，是一项重要课题。

PLC本身强调的特色为：

体积小、功能强、操作简便、程序设计简易、模块扩充性好、通信方便等，针对上述要求选择PLC控制系统。

西门子公司的S7-200系列PLC以其功能强、功能强大、性价比高等特点受到广泛青睐。

因为该设计需要18个输入和11个输出故需要CPU有至少18个数字量输入PLC,故满足这一技术要求的S7-200系列PLC的CPU类型有224、224XP、226等。

PLC的选型不但要满足技术要求，还要考虑到经济性，因此这里选用S7-200系列的226PLC。

2.3I/O地址分配

符号

地址

符号

地址

起始按钮

I0.6

停止按钮

I0.7

呼叫按钮SB1

I0.1

行程开关SQ1

I1.1

呼叫按钮SB2

I0.2

行程开关SQ2

I1.2

呼叫按钮SB3

I0.3

行程开关SQ3

I1.3

呼叫按钮SB4

I0.4

行程开关SQ4

I1.4

呼叫按钮SB5

I0.5

行程开关SQ5

I1.5

左行反转

Q0.1

右行正转

Q0.0

2.4PLC外部接线图

第3章控制系统具体设计

3.1控制系统具体设计

五个位置按钮来呼叫小车，五个行程开关来确定小车位置。

首先按下启动按钮，系统开始启动，首次按下任意位置按钮，小车将行驶到指定位置撞动行程开关，然后小车停在该位置。

第二次按下任意位置按钮，若和原位置相同则不动，若在原位置左侧则接通Q0.1，Q0.1=1则小车进行左行反转。

若第二次按下任意位置按钮在原位置右侧则接通Q0.0，Q0.0=1则小车进行右行正转。

第二次按下位置按钮后，小车进行右行正转（左行反转）直到撞到行程开关后停在指定位置，等待下一次呼叫。

3.2小车运行的系统流程图

N

YN

Y

3.3梯形图

3.4控制系统的指令应用程序

LDI0.6

OM0.0

ANI0.7

=M0.0

LDM0.0

AI0.1

OM0.1

ANI1.1

=M0.1

LDM0.0

AI0.2

OM0.2

ANI1.2

=M0.2

LDM0.0

AI0.3

OM0.3

ANI1.3

=M0.3

LDM0.0

AI0.4

OM0.4

ANI1.4

=M0.4

LDM0.0

AI0.5

OM0.5

ANI1.5

=M0.5

LDM0.1

LDI0.2

OI0.3

OI0.4

OI0.5

ALD

OM1.0

ANI1.2

ANI1.3

ANI1.4

ANI1.5

=M1.0

LDM0.2

LDI0.3

OI0.4

OI0.5

ALD

OM1.1

ANI1.3

ANI1.4

ANI1.5

=M1.1

LDM0.2

AI0.1

OM1.2

ANI1.1

=M1.2

LDM0.3

LDI0.4

OI0.5

ALD

OM1.3

ANI1.4

ANI1.5

=M1.3

LDM0.3

LDI0.1

OI0.2

ALD

OM1.4

ANI1.1

ANI1.2

=M1.4

LDM0.4

AI0.5

OM1.5

ANI1.5

=M1.5

LDM0.4

LDI0.1

OI0.2

OI0.3

ALD

OM1.6

ANI1.1

ANI1.2

ANI1.3

=M1.6

LDM0.5

LDI0.1

OI0.2

OI0.3

OI0.4

ALD

OM1.7

ANI1.1

ANI1.2

ANI1.3

ANI1.4

=M1.7

LDM1.0

OM1.1

OM1.3

OM1.5

=Q0.0

LDM1.2

OM1.4

OM1.6

OM1.7

=Q0.1

第4章PLC程序的调试

首先将系统梯形图导入仿真软件，然后将仿真软件切换到运行模式。

按下启动按钮，依次呼叫各个工作台进行调试，如下图所示。

图4-1呼叫一号位小车左行图

图4-2呼叫三号位小车右行图

图4-3呼叫二号位小车左行图

结束语

为期两周的PLC课程设计圆满结束了，这次的PLC课程设计提高了我们综合运用所学知识来发现、分析和解决实际问题的能力。

课程设计的第一周我们自己查阅资料，组员之间互相讨论，大家都有了自己的思路和程序，都感觉比较轻松，直到去了实验室调试程序才直到我们的程序多多少少存在着一些错误和不完善的地方。

在此很感谢我的沈老师的耐心指导，还有组员之间的互相讨论，都给予了我很多灵感和思路。

在不断地修改完善程序后，看着程序能按照要求运行，心里真的很开心。

在这次的课程设计中，不光锻炼了自己的动手能力，还学到了很多知识和道理。

仅仅学好理论知识是远远不够的，我们必须还要学会把理论知识与实践相结合起来，从实践中发现问题，然后用所学知识去分析和解决它，从而提高我们的实际动手能力和独立思考问题的能力。

同时也使我明白在面对一件事情时不要被他的表象所迷惑，其实只要我们认真的脚踏实地按部就班的来做，大多数问题都能够得到很好的解决，最后会发现它其实也并不像我想象的那么难。

以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂一些，有点眼高手低。

通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程。

还有一点，再次感谢我的指导老师沈老师，和我的组员，大家团结一心，各抒己见，给了我很多思路和理解。

电气信息学院课程设计评分表

项目

评价

优

良

中

及格

差

设计方案合理性与创造性（10%）

开发板焊接及其调试完成情况*（10%）

硬件设计或软件编程完成情况（20%）

硬件测试或软件调试结果*（10%）

设计说明书质量（20%）

答辩情况（10%）

完成任务情况（10%）

独立工作能力（10%）

出勤情况（10%）

综合评分

指导教师签名：

________________

日期：

________________

注：

表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；

此表装订在课程设计说明书的最后一页。

课程设计说明书装订顺序：

封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。