基于PLC控制的小车自动化送料系统设计毕业论文.docx
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1、西安航空职业技术学院毕业设计(论文)力论文题目:基于PLC的自动控制运送料小车设计所属系部:指导老师:职称:学生姓名:学号:专业:西安航空职业技术学院制西安航空职业技术学院毕业设计(论文)任务书题目: 基于PLC的自动控制运送料小车设计任务与要求: 2根据控制要求进行了小车系统的具体设计3画端子接线图、梯形1 (分段设计说明和系统总梯形图)和程序指令时间:20*年8月 20日至20* 年10月20日共 8 周所属系部:电子工程系学生姓名:学号:专业:应用电子指导单位或教研室:西安航空职业技术学院指导教师:职称:讲师西安航空职业技术学院制可编程序控制器(Programmable control
2、1 er )简称PLC,由于PLC的可 靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单,所以PLC的应用 领域在迅速扩大。对早期的PLC,凡是有继电器的地方,都可釆用。而对当 今的PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLCo尤其是近儿 年來,PLC的成本下降,功能又不段增强,所以,目前PLC在国内外己被广 泛应用于各个行业。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!而且本 送料小车的设计是由于工作环境恶劣,不允许人进入工作环境的情况下孕育 而成的。本文从第一章送料小车的系统方案的确定为切入点,介绍
3、了为什么选用 PLC控制小车;第二章介绍了送料小车的应达到的控制要求;第三章 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能;第四章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(分段设计说明和系统总梯形图) 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AbstractPiogiammable logic controller iefened to PLC,because of the high reliability PLC adaptability, flexibility, environment, use convenient, simp
4、le maintenance, so the application of PLC in the rapidly expanding In early PLC , always have relays place, can use But in todays PLC to contiol system that almost say there is need of place of PLC Especially in lecent years, the cost of PLC,function and not increase, so, at the moment, PLC at home
5、and abroad, has been widely used in various industiies.In order to achieve the design of the car feed the tiansfonnation of manual and automatedt simple to change the past, car manual feed, a reduction of the workforce, mcieased productivity ? automated production! Feeding and the cai is designed to
6、 be as a result of bad working conditions are not allowed to enter the working environment of the circumstances foimed.This article from the first chapter of the feed system of the car identified as an entry point to introduce a car Why choose PLC contiol; Chapter II intioduced the car feed the cont
7、rol requirements to be met; Chapter III under the contiol of the car system to cany out the specific design, including the teiminal wiring diagram, ladder diagiam (Sub-total system design descriptions and ladder) and procedures for lnstiuction design; the final conclusionKey words: PLC; Feeding Car;
8、 Control; Piogiam Design目录前言11控制系统介绍和控制过程要求21.1控制系统在送料小车中的作用与地位21.2控制系统介绍22送料小车系统方案的选择42.1可编程控制器PLC的优点42.2小车送料系统方案的选择53 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能63.1 STEP7-Micro/WIN32 编程软件介绍63.2、基本功能63.3、其他功能64基于PLC的送料小车接线图及梯形图94.2 PLC端子接线图104.3梯形图分段设计124.4程序运行原理说明调试与完善164.5系统总梯形图设计174.6小车程序设计22结论27谢辞28参考文献29基于PLC
9、的自动控制运料小车的设计前言随着社会迅速的发展,各机械产品层出不穷。控制系统的发展己经很成 熟,应用范围涉及各个领域,例如:机械、汽车制造、化工、交通、军事、 民用等。PLC专为工业环境应用而设计,其显著的特点之一就是可靠性高, 抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干 扰能力,而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、 抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功 能强和价格低廉等特点,在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。送料小车控制系统采用了 PLC控制。从送料小车的工艺流程来看,其控 制系统属于自动控制与手动控制相结
10、合的系统,因此,此送料小车电气控制 系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设 计方法,这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系,从而在设计和修 改任何一种工作方式的程序时,不会对其它工作方式的程序造成影响,使得 程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。在设计该PLC送料小车设计程序的同时总结了以往PLC送料小车设计 程序的一般方法、步骤,并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中來, 更加深入的了解了更多的PLC知识。基于PLC的门动控制运料小车的设计1控制系统介绍和控制过程要求1.1控制系统在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,降低成本,
11、减轻工人的劳 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,轻者影响生产线的继续进行,重者共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控制系统來设计的,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与控制系统性能的好坏 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。1-2控制系统介绍左行(QD.5) 右行(QD.4)-P 小车1匕左:厅(Q1.5) 右行(Q1. 4)小车2I:彳亍(Q2.0)机两汕缸推动F彳亍(Q2.
12、 1)图1-1送料小车本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。它既能减轻人的劳动 强度乂能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。如图1-1,推车 机可以沿轨道上下移动,到达预定位置。推车机上是一个小型泵站,通过控 制电磁阀换向,使两油缸伸出、缩回,顶出送料小车,再由各个仓位控制要 料。基丁- PLC的门动控制运料小车的设计用PLC对送料小车实现控制,其具体要求如下:(1) 送料小车1动作要求:送料小车负责向四个料仓送料,送料路上从 左向右共有4个料仓(位置开关SQ1, SQ2, SQ3, SQ4)分别受PLC的10. 0,10.1, 10.2, 10.3检测,当信号状态为1是,说明运
13、料小车到达该位置。小 车行走受两个信号的驱动,Q0. 4驱动小车左行,Q0.5驱动小车右行。料仓 要料由4个手动按钮(SB1, SB2, SB3, SB4)发出(对应于PLC为10. 4, 10. 5, 10.6, 10. 7)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL1-HL4),指示灯受PLC的 Q0. 0-Q0. 3 控制。送料小车2动作要求:送料小车负责向四个料仓送料,送料路上从左向 右共有4个料仓(位置开关SQ11, SQ12, SQ13, SQ14)分别受PLC的11.0,11.1, 11.2, 11.3检测,当信号状态为1是,说明运料小车到达该位置。小 车行走受两个信号的驱动,Q1.5驱
14、动小车左行,Q1. 4驱动小车右行。料仓 要料由4个手动按钮(SB11, SB12, SB13, SB14)发出(对应于PLC为II. 4, 11.5, 11.6, 11.7)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL11-HL14),指示灯 受 PLC 的 QI. 0-Q1. 3 控制。(2) 运料小车行走条件:运料小车右行条件:小车在1, 2, 3号仓位,4号仓要料;小车在1, 2 号仓位,3号仓要料;小车在1号仓位,2号仓要料。运料小车左行条件:小车在4, 3, 2, 0号仓位,1号仓要料;小车在4, 3, 0号仓位,2号仓要料;小车在4, 0号仓位,3号仓要料;小车在0位, 4号仓位要料。运料
15、小车停止条件:要料仓位与小车的车位相同时,应该是小车的停止 条件。运料小车的互锁条件:小车右行时不允许左行启动,同样小车左行时也 不允许右行启动。基丁- PLC的门动控制运料小车的设计的生产场合。5.体积小,重量轻,能耗低以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100 mm,重量小于 150 g,功耗仅数瓦。由于体积小,很容易装入机械内部,是实现机电一体化 的理想控制设备。2.2小车送料系统方案的选择实现小车送料系统控制有很多方法來实现,可以用单片机、可编程控制 器PLC等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入A/D, D/A转换器,线路复杂,还 要分配大量的中断口地址。而且单片
16、机控制电路易受外界环境的干扰,也具 有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出,在维修 时也需要高技术的人员才能修复,所以在此也不易用单片机來实现。而从上述第一节对PLC的特点了解可知,PLC具有很多优点,因此我们 归纳出:可编程控制器PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在 30万小时以上;安装,操作和维护也较容易;编程简单,PLC的基本指令不 多,编程器使用比较方便,程序设计和产品调试周期短,具有很好的经济效 益。此外PLC内部定时、计数资源丰富,可以方便地实现对送料小车的控制。 因此,最终我选择了用可编程控制器PLC來实现送料小车系统的控制,完 成本次的设计题目。
17、基于PLC的门动控制运料小车的设计3 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能3.1 STEP7-Micro/WIN32 编程软件介绍STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序 控制器研制开发的编程软件,它是基于Windows的应用软件,功能强大, 既可用于开发用户程序,乂可实时监控用户程序的执行状态。下面将介绍 该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行编程、调试和运行监 控等内容。32、基本功能STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的 开发,其主要实现以下功能。(1) 在脱机(离线)方式下创
18、建用户程序,修改和编辑原有的用户程序。 在脱机方式时,计算机与PLC断开连接,此时能完成大部分的基本功能, 如编程、编译、调试和系统组态等,但所有的程序和参数都只能存放在计 算机的磁盘上。(2) 在联机(在线)方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进 行各种操作,如上载、下载用户程序和组态数据等。(3) 在编辑程序的过程中进行语法检查,可以避免一些语法错误和数据 类型方面的错误。经语法检查后,梯形图中错误处的下方自动加红色波浪 线,语句表的错误行前自动画上红色*,且在错误处加上红色波浪线。(4) 对用户程序进行文档管理,加密处理等。(5) 设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。33、其
19、他功能(1) 运动控制S7-200提供有开环运动控制的三种方式:脉宽调制(PWM)-内置于S7-200,用于速度、位置或占空比控制。 脉冲串输出(PTO)-内置于S7-200,用于速度和位置控制。EM253位控模块-用于速度和位置控制的附加模块。为了简化您应用程序中位控功能的使用,STEP7-Micro/WIN提供的位控向 导可以帮助您在儿分钟内全部完成PWM、PTO或位控模块的组态。该向 导可以生成位控指令,您可以用这些指令在您的应用程序中对速度和位置 进行动态控制。对于位控模块,STEP 7-Micro/WIN还提供了一个控制面板, 可以控制、监视和测试您的运动操作。(2) 创建调制解调模
20、块程序使用EM241调制解调模块可以将S7-200直接连到一个模拟电话线上,基于PLC的自动控制运料小车的设计并且支持S7-200与STEP 7-Micro/WIN的通讯。该调制解调模块还支持 Modbus从站RTU协议,该模块与S7-200之间的通讯通过扩展I/O总线实 现。STEP 7-Micro/WIN提供一个调制解调扩展向导,它可以帮助您设置一个远 端的调制解调器,或者设置将S7-200连向远端设备的调制解调模块。(3)USS协议库STEP 7-Micio/WIN指令库,该指令库包括预先组态好的子程序和中断 程序,这些子程序和中断程序都是专门为通过USS协议与驱动通讯而设计 的。通过U
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