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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上摘 要隨著科學技術(shù)的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的生產(chǎn)送料裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問題。本文從第一章送料小車的系統(tǒng)方案的確定為切入點，介紹了為什么選用PLC控制小車；第二章介紹了送料小車的應(yīng)達到的自動化運行控制要求；第三章根據(jù)控制要求介紹了送料小車控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計；第四章根據(jù)控制要求進行了小車系統(tǒng)的軟件設(shè)計，梯形圖(分段設(shè)計說明和系統(tǒng)總梯形圖)和程序指令設(shè)計；最后得出PLC控制的自動送料小車的可執(zhí)行性設(shè)計結(jié)論。我們?yōu)楦鱾€送料生

2、產(chǎn)領(lǐng)域所生產(chǎn)的可編程控制器送料系統(tǒng)。它集成自動控制技術(shù)、計量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計，配置靈活、組態(tài)方便。關(guān)鍵詞： PLC；送料小車；控制；程序設(shè)計；專心-專注-專業(yè)目 錄前 言隨著社會迅速的發(fā)展，各機械產(chǎn)品層出不窮。控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)很成熟，應(yīng)用范圍涉及各個領(lǐng)域，例如：機械、汽車制造、化工、交通、軍事、民用等。PLC專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，其顯著的特點之一就是可靠性高，抗干擾能力強。PLC的應(yīng)用不但大大地提高了電氣控制系統(tǒng)

3、的可靠性和抗干擾能力，而且大大地簡化和減少了維修維護的工作量。PLC以其可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強和價格低廉等特點 ，在機械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。送料小車控制系統(tǒng)采用了PLC控制。從送料小車的工藝流程來看，其控制系統(tǒng)屬于自動控制與手動控制相結(jié)合的系統(tǒng)，因此，此送料小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計具有手動和自動兩種工作方式。我在程序設(shè)計上采用了模塊化的設(shè)計方法，這樣就省去了工作方式程序之間復(fù)雜的聯(lián)鎖關(guān)系，從而在設(shè)計和修改任何一種工作方式的程序時，不會對其它工作方式的程序造成影響，使得程序的設(shè)計、修改和故障查找工作大為簡化。在設(shè)計該PLC送料小

4、車設(shè)計程序的同時總結(jié)了以往PLC送料小車設(shè)計程序的一般方法、步驟，并且把以前學過的基礎(chǔ)課程融匯到本次設(shè)計當中來，更加深入的了解了更多的PLC知識。第一章 控制系統(tǒng)介紹和控制過程要求1.1 控制系統(tǒng)在送料小車中的作用與地位在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動負擔，要求整個工藝生產(chǎn)過程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的靈魂，對整個生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進行，重者甚至發(fā)生人身安全事故，這樣將給企業(yè)造成重大損失。送料小車是基于PLC控制系統(tǒng)來設(shè)計的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用于送料小車的運行，因此，送料小車性

5、能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關(guān)系。送料小車能否正常運行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。1.2 控制系統(tǒng)介紹圖1-1 送料小車本控制系統(tǒng)只要是用于控制送料小車的自動送料。它既能減輕人的勞動強度又能自動準確到達人不能達到或很難到達的預(yù)定位置。如圖1-1，推車機可以沿軌道上下移動，到達預(yù)定位置。推車機上是一個小型泵站，通過控制電磁閥換向，使兩油缸伸出、縮回，頂出送料小車，再由各個倉位控制要料。用PLC對送料小車實現(xiàn)控制，其具體要求如下：1.送料小車1動作要求：送料小車負責向四個料倉送料，送料路上從左向右共有4個料倉（位置開關(guān)SQ1，SQ2，SQ3，SQ4）分別受PLC的I0.0，I0

6、.1，I0.2，I0.3檢測，當信號狀態(tài)為1是，說明運料小車到達該位置。小車行走受兩個信號的驅(qū)動，Q0.4驅(qū)動小車左行，Q0.5驅(qū)動小車右行。料倉要料由4個手動按鈕（SB1，SB2，SB3，SB4）發(fā)出(對應(yīng)于PLC為I0.4，I0.5，I0.6，I0.7)按鈕發(fā)出信號其相應(yīng)指示燈就亮（HL1-HL4），指示燈受PLC的Q0.0-Q0.3控制。送料小車2動作要求：送料小車負責向四個料倉送料，送料路上從左向右共有4個料倉（位置開關(guān)SQ11，SQ12，SQ13，SQ14）分別受PLC的I1.0，I1.1，I1.2，I1.3檢測，當信號狀態(tài)為1是，說明運料小車到達該位置。小車行走受兩個信號的驅(qū)動，Q

7、1.5驅(qū)動小車左行，Q1.4驅(qū)動小車右行。料倉要料由4個手動按鈕（SB11，SB12，SB13，SB14）發(fā)出(對應(yīng)于PLC為I1.4，I1.5，I1.6，I1.7)按鈕發(fā)出信號其相應(yīng)指示燈就亮（HL11-HL14），指示燈受PLC的Q1.0-Q1.3控制。2.運料小車行走條件：運料小車右行條件：小車在1，2，3號倉位，4號倉要料；小車在1，2號倉位，3號倉要料；小車在1號倉位，2號倉要料。運料小車左行條件：小車在4，3，2，0號倉位，1號倉要料；小車在4，3，0號倉位，2號倉要料；小車在4，0號倉位，3號倉要料；小車在0位，4號倉位要料。運料小車停止條件：要料倉位與小車的車位相同時，應(yīng)該是小

8、車的停止條件。運料小車的互鎖條件：小車右行時不允許左行啟動，同樣小車左行時也不允許右行啟動。第二章 送料小車系統(tǒng)方案的選擇 2.1 可編程控制器 PLC的優(yōu)點可編程控制器 PLC對用戶來說，是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的推廣應(yīng)用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。1. 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如西門子公司生產(chǎn)的S7系列PLC平均無故障時間高達30萬

9、小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運

10、算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。4. 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改

11、造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5. 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100 mm，重量小于150 g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。2.2 小車送料系統(tǒng)方案的選擇實現(xiàn)小車送料系統(tǒng)控制有很多方法來實現(xiàn)，可以用單片機、可編程控制器PLC等元器件來實現(xiàn)。但在單片機控制系統(tǒng)電路中需要加入A/D，D/A轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷口地址。

12、而且單片機控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機來實現(xiàn)。而從上述第一節(jié)對PLC的特點了解可知，PLC具有很多優(yōu)點，因此我們歸納出：可編程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；安裝，操作和維護也較容易；編程簡單，PLC的基本指令不多，編程器使用比較方便，程序設(shè)計和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟效益。此外PLC內(nèi)部定時、計數(shù)資源豐富，可以方便地實現(xiàn)對送料小車的控制。因此，最終我選擇了用可編程控制器PLC200來實現(xiàn)送料小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設(shè)計題目。第

13、三章 送料小車控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 PLC的選型PLC型號的選擇：由于該系統(tǒng)是在原來CPU226的基礎(chǔ)上改進的設(shè)備，而現(xiàn)在共用了31個輸入，用直流24V；18個輸出，用交流電220V，所以我選擇用S7-200系列CPU226，加一個EM223的擴展模塊。CPU226的主要的技術(shù)參數(shù)：輸入24VDC，24點；輸出220VAC，16點；電源電壓為AC100240V 50/60Hz。EM223的主要技術(shù)參數(shù)： 輸入24VDC，8點；輸出220VAC，8點；電源電壓為AC100240V 50/60Hz。3.2 現(xiàn)場檢測裝置的選型1.步進電機：步進電機有步角距、靜力矩、電流三大要素組成。根據(jù)負載的控

14、制精度要求選擇步角的大小，根據(jù)負載的大小確定靜力矩，靜力矩一經(jīng)確定根據(jù)電機矩頻特性曲線來判斷電機的電流。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。如下表3-1。表3-1 步進電機參數(shù)型號布距角相電流保持轉(zhuǎn)矩靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動慣量重量絕緣等級配適驅(qū)動器DN5654A1.8°2.0A1.0N.m0.04 N.m260g.cm2600gBDMD402DMD403DM4832 驅(qū)動器：遵循先選電機候選驅(qū)動的原則，電機的相數(shù)、電流大小是驅(qū)動器選擇的決定因素：在選型中，還要根據(jù)PLC輸出信號的極性來決定驅(qū)動器輸入信號是共陽極或共陰極。為了改善電機的運行性能和提高控制精度，通常通過選擇帶細分功能的驅(qū)動

15、器來實現(xiàn)，目的驅(qū)動器的細分等級有8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可達256倍細分。在實際應(yīng)運中，應(yīng)根據(jù)控制要求和步進電機的特性選擇合適的細分倍數(shù)，以達到更高的速度和更大的高速轉(zhuǎn)矩。使電機運轉(zhuǎn)精度更高，振動更小。如下表3-2。表3-2 驅(qū)動器參數(shù)說明最小值典型值最大值輸出相電流額定值（A）0252.0電源電壓直流（V）103240邏輯輸入電流（mA）610303 傳感器：傳感器的選型原則可以從以下六個方面來敘述：（1）根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型（2）靈敏度的選擇（3) 頻率響應(yīng)特性（4）線性范圍（5）穩(wěn)定性（6）測量精度根據(jù)具體的測量工作，從以上六個方面綜合考慮，以選擇最合適的傳感器。T1的選型表3-3主要技術(shù)指標單位技術(shù)指標靈敏度mv/v2±0.013±0.01非線性FS±0.02 ±0.03滯后重復(fù)性FS0.02蠕變FS/30min±0.03零點輸出FS1零點溫度系數(shù)FS/10