593638871毕业设计(论文)PLC控制运料小车运动的设计.doc
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1、高等教育自学考试本科毕业论文PLC控制运料小车运动的设计考生姓名: 准考证号:专业层次: 本科 院 (系):机械与动力工程指导教师: 职 称: 讲师 重庆科技学院二OO九年 月 日高等教育自学考试本科毕业论文PLC控制运料小车运动的设计考生姓名: 准考证号: 专业层次: 本科 指导教师: 院 (系): 机械与动力工程 重庆科技学院二OO九年 月 日摘 要传统的运料小车大都是继电器控制,而继电器控制有着接线繁多,故障率高的缺点,且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器,plc在市场、技术、行业影响等方面有重要作用,利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。在国际上PLC迅速发展
2、的形势下,我国多数PLC厂家还没有拥有自主知识产权,能够参与国际竞争的PLC产品 ,其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重,但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节,PLC核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提,如何在技术上进一步增强自己的实力,将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。依据得到的样本分析,初步得出正在使用的众多PLC的品牌中 ,西门子、三菱及omron占据绝对的优势,60%左右的用户使用了这些品牌的PLC产品,而rockwell/ab、ge-fanu
3、c和富士等品牌也占有相当的市场份额。关键词:运料小车,三菱PLC,线圈,行程开关PLC control car movement designed to transport matreialsABSTRACTTraditional transport materials are mostly car relay control, relay control wiring has numerous shortcomings of the high failure rate, and the repair is not easy to maintain the shortcoming. As a
4、control of the current domestic market, the mainstream controller, plc in the market, technology, industry has an important role in the impact of the use of PLC control to replace the relay control has become a trend.The rapid development of PLC in the international situation, the majority of our PL
5、C manufacturers do not have independent intellectual property rights, to participate in international competition PLC products, one of which is the development of strength is not enough. Although the capital investment, production and quality management and other factors also account for a very larg
6、e proportion, but the quality of the product plays a decisive role in the R & D investment, research and development products and production of crafts. The technology is a part of each of which runs through, PLC core technology development, product follow-up development and production process is
7、 to determine the product quality and technical level of the premise, how to further enhance their technical strength,Domestic brands gain market will be the key to competitive advantage.Based on obtained samples for analysis and preliminary results are being used in many brands in the PLC, Siemens,
8、 Mitsubishi and omron take absolute advantage, 60% of the users of these brands of PLC products, rockwell / ab, ge-fanuc, and Fuji and other brands also has a considerable market share.Keywords:transport materials car, Mitsubishi PLC, coil, travel switch目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1问题的提出及研究意义11.2国内外研究现状
9、11.2.1国内现状11.2.2国外现状11.3 本文研究的目的和研究内容21.3.1本文研究的目的21.3.2本文研究的主要内容22 运料小车的设计分析4.1电机正反转的特点42.2行程开关的特点52.3梯形图编程52.3.1输入采样阶段62.3.2程序执行阶段62.3.3输出刷新阶段6.4功能指令625功能图的构成要素92.6 SET/RST指令93 运料小车运行的功能图设计113.1控制要求113.2输入/输出端口设置113.3状态表123.4状态转移图123.5梯形图143.6指令表163.7接线图164 输入程序及调试监控174.1程序的输入174.1.1启动SWOPC-FXGP/W
10、IN-C编程软件174.1.2编辑梯形图184.1.3转换184.1.4写入程序194.2通电调试、监控系统214.2.1运行程序214.2.2监控214.2.3调试225 结论23致 谢25参考文献26论文原创性声明271 绪论1.1问题的提出及研究意义传统的运料小车大都是继电器控制,而继电器控制有着接线繁多,故障率高的缺点,且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器,plc在市场、技术、行业影响等方面有重要作用,利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。在国际上PLC迅速发展的形势下,我国多数PLC厂家还没有拥有自主知识产权,能够参与国际竞争的PLC产品,其中之一就是研发实
11、力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重,但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节,PLC核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提,如何在技术上进一步增强自己的实力,将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。依据得到的样本分析,初步得出正在使用的众多PLC的品牌中,西门子、三菱及omron占据绝对的优势,60%左右的用户使用了这些品牌的PLC产品,而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。1.2国内外研究现状1.2.1国内现状我国可编程控制器的引进、应用、
12、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。1.2.2国外现状在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作
13、,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC.限于当时的元器件条件及计算机发展水平,早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成,可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器,使PLC增加了运算、数据传送及处
14、理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。1.3 本文研究的目的和研究内容1.3.1本文研究的目的传统的运料小车大都是继电器控制,而继电器控制有着接线繁多,故障率高的缺点,且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器,plc在市场、技术、行业影响等方面有重要作用,利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。在国际上PLC迅速发展的形势下,我国多数PLC厂家还没有拥有自主知识产权,能够参与国际竞争的PLC产品 ,其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重,但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿
15、着其中每一个环节,PLC核心技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提,如何在技术上进一步增强自己的实力,将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。依据得到的样本分析,初步得出正在使用的众多PLC的品牌中 ,西门子、三菱及omron占据绝对的优势,60%左右的用户使用了这些品牌的PLC产品,而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相当的市场份额。1.3.2本文研究的主要内容本论文的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下:压下行程开关SQ3,SQ3为小车的原位开关。按下启动按钮SB2,装料电磁阀YC1得电,延时20s,小车装料结束。接着
16、控制器KM3、KM5得电,向右快行;碰到限位开关SQ2后,KM5失电,小车慢行;碰到SQ4时,KM3失电,小车停止。此后,电磁阀YC2得电,卸料开始,延时15s后,卸料结束;接触器KM4、KM5得电,小车向左快行;碰到限位开关SQ1,KM5失电,小车慢行;碰到SQ3 KM4失电,小车停止,回到原位,完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态,如此周而复始的循环。对于突然停电应对小车进行复位,有以下过程完成一个循环,复位-装料-右快行-右慢行-卸料-左快行-左慢行停止。图1.1 运料小车往返运动示意图2 运料小车的设计分析.1电机正反转的特点自动控制是生
17、产机械电气化自动中应用最多和作用原理最简单的一种形式,在位置控制的电气自动装置线路中,由行程开关或终端开关的动作发出信号来控制电动机的工作状态。若在预定的位置电动机需要停止,则将行程开关的常闭触点串接在相应的控制电路中,这样在机械装置运动到预定位置时行程开关动作,常闭触点断开相应的控制电路,电动机停转,机械运动也停止。若需停止后立即反向运动,则应将此行程开关的常开触点并接在另一控制回路中的启动按钮处,这样在行程开关动作时,常闭触点断开了正向运动控制的电路,同时常开触点又接通了反向运动的控制电路(如图2.1)。图2.1 控制图电动机正反转控制电路的动作原理如2.2:图2.2 电动机正反转控制图为
18、了达到延时应该线圈KT,这时经过一段时间的延时(左右各一个),KT延时常开触点闭合,使KM2通电,达到电机反转向右移动,反之相同。2.2行程开关的特点行程开关又称限位开关,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。在电梯的控制电路中,还利用行程开关来控制开关轿门的速度、自动开关门的限位,轿厢的上、下限位保护。行程开关按其结构
19、可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。(1)直动式行程开关其结构原理,其动作原理与按钮开关相同,但其触点的分合速度取决于生产机械的运行速度,不宜用于速度低于04mmin的场所。直动式行程开关组成:推杆、弹簧、动断触点、动合触点。(2)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”
20、作用,在某些情况下可以简化线路。(3)微动开关式行程开关的组成:常用的有ZXL系列产品:推杆、弹簧、压缩弹簧、动断触点、动合触点。2.3梯形图编程在使用梯形图编程因遵循自左至右,自上而下的原则,(1)梯形阶梯都是始于左母线,终于右母线(通常可以省掉不画,仅画左母线)。每行的左边是接点组合,表示驱动逻辑线圈的条件,而表示结果的逻辑线圈只能接在右边的母线上。接点不能出现在线圈右边。(2)接点应画在水平线上,不应画在垂直线上,对此类桥式电路,应按从左到右,从上到下的单向性原则,单独画出所有的去路。(3)并联块串联时,应将接点多的去路放在梯形图左方(左重右轻原则);串联块并联时,应将接点多的并联去路放
21、在梯形图的上方(上重下轻的原则)。这样做,程序简洁,从而减少指令的扫描时间,这对于一些大型的程序尤为重要。(4)不宜使用双线圈输出。若在同一梯形图中,同一组件的线圈使用两次或两次以上,则称为双线圈输出或线圈的重复利用。双线圈输出一般梯形图初学者容易犯的毛病之一。在双线圈输出时,只有最后一次的线圈才有效,而前面的线圈是无效的。这是由PLC的扫描特性所决定的。PLC的CPU采用循环扫描的工作方式。一般包括五个阶段(如图所示):内部诊断与处理,与外设进行通讯,输入采样,用户程序执行和输出刷新。当方式开关处于STOP时,只执行前两个阶段:内部诊断与处理,与外设进行通讯。2.3.1输入采样阶段PLC顺序
22、读取每个输入端的状态,并将其存入到我们称之为输入映像寄存器的内在单元中。当进入程序执行阶段,如输入端状态发生改变.输入映象区相应的单元信息并不会跟着改变,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段,输入映象区相应的单元信息才会改变。因此,PLC会忽视掉小于扫描周期的输入端的开关量的脉冲变化。2.3.2程序执行阶段PLC从程序0步开始,按先上后下,先左后右的顺序扫描用户程序并进行逻辑运算。PLC按输入映象区的内容进行逻辑运算,并把运算结果写入到输出映象区,而不是直接输出到端子。2.3.3输出刷新阶段PLC根据输出映象区的内容改变输出端子的状态。这才是PLC的实际输出。以上简单说明了PLC的工作原理,下面
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