畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）plc控制運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)

1、哈爾濱理工大學(xué)?？粕厴I(yè)論文 目 錄第1章 緒 論11.1問(wèn)題的提出及研究意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀21.2.2國(guó)外現(xiàn)狀21.3本文研究的目的3第2章 plc的結(jié)構(gòu)、工作原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)42.1plc的結(jié)構(gòu)42.2 plc的工作原理52.3 plc的編輯語(yǔ)言62.3.1 plc梯形圖62.3.2助記符語(yǔ)言62.4 plc控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原理及步驟72.5 plc的應(yīng)用領(lǐng)域92.6 plc的特點(diǎn)9第3章 運(yùn)料小車的控制系統(tǒng)論證113.1運(yùn)料小車的介紹與控制要求113.2運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容與要求113.2.1運(yùn)料小車的控制系統(tǒng)主回路113.2.2設(shè)備控制要求123.2

2、.3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)控制回路133.3方案論證13第4章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)164.1plc的選用164.2plc外部接線圖164.3i/o分配164.4plc狀態(tài)流程174.5運(yùn)料小車控制系統(tǒng)梯形圖174.6運(yùn)料小車控制系統(tǒng)語(yǔ)句表18第5章 總結(jié)19參考文獻(xiàn)20致謝21附錄22i哈爾濱理工大學(xué)專科生畢業(yè)論文 第1章 緒 論 1.1 問(wèn)題的提出及研究意義可編程控制器是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)起來(lái)的，最初叫做可編程邏輯控制器（programmable logic controller），即plc，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序

3、不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。20世紀(jì)60年代以前，汽車流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都采用傳統(tǒng)的繼電器控制。在60年代初，美國(guó)汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，而汽車的每一次更新的周期越來(lái)越短，這樣對(duì)汽車流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)更新就越來(lái)越頻繁，原來(lái)的繼電器控制就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，從而延緩了汽車的更新間。所以人們就想能有一種通用性和靈活性較強(qiáng)的控制系統(tǒng)來(lái)替代原有的繼電器控制系統(tǒng)1。1968年，美國(guó)通用汽車公司首先提出可編程控制器的概念。在1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）終于研制出世界上第一臺(tái)plc。這是由一種新的控制

4、系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng)，它要求盡可能地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時(shí)間，其核心采用編程方式代替繼電器方式來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的控制。這種控制系統(tǒng)首先在美國(guó)通用汽車的生產(chǎn)線上使用，并獲得了令人滿意的效果。plc在制造和冶金等其他工業(yè)部門(mén)相繼得到了應(yīng)用。1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，并開(kāi)始生產(chǎn)自己的plc。1973年，歐洲一些國(guó)家也研制出了自己的plc。1974年，我國(guó)也開(kāi)始仿照美國(guó)的plc技術(shù)研制自己的plc，終于在1977年研制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的plc。大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)使得plc在問(wèn)世后的發(fā)展極為迅速?，F(xiàn)在，plc不僅能實(shí)現(xiàn)繼電器的邏輯控制功能，同時(shí)還具有數(shù)字量和模擬量的采集

5、和控制、pid調(diào)節(jié)、通信聯(lián)網(wǎng)、故障自診斷及dcs生產(chǎn)監(jiān)控等功能2。毫無(wú)疑問(wèn)，plc將在今后的工業(yè)生產(chǎn)中起到非常重要的作用。在20世紀(jì)80年代，美國(guó)的工業(yè)市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和1989年美國(guó)的一份分散控制系統(tǒng)（dcs）的調(diào)研報(bào)告中，都能看出plc在工業(yè)控制中的重要作用。傳統(tǒng)的運(yùn)料小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點(diǎn)，且維護(hù)維修不易等缺點(diǎn)。作為目前國(guó)內(nèi)控制市場(chǎng)上的主流控制器，plc在市場(chǎng)、技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用，利用plc控制來(lái)代替繼電器控制已是大勢(shì)所趨3。在國(guó)際上plc迅速發(fā)展的形勢(shì)下，我國(guó)多數(shù)plc廠家還沒(méi)有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能夠參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的plc產(chǎn)品，其中之一就是

6、研發(fā)實(shí)力不夠。雖然資金投入、生產(chǎn)和質(zhì)量管理等因素也占有非常大的比重，但對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用的是研發(fā)投入、研發(fā)成果產(chǎn)品化以及生產(chǎn)工藝等。而技術(shù)則是貫穿著其中每一個(gè)環(huán)節(jié)，plc核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的后續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工藝的技術(shù)水平是決定產(chǎn)品質(zhì)量的前提，如何在技術(shù)上進(jìn)一步增強(qiáng)自己的實(shí)力，將是國(guó)產(chǎn)品牌取得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用plc程序?qū)崿F(xiàn)運(yùn)料小車自動(dòng)往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。本文

7、以三菱fx系列plc為例，簡(jiǎn)要介紹plc在運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用4。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了plc的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的cf系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的dkk及d系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的s系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的yz系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的plc生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期

8、，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，plc在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.2.2 國(guó)外現(xiàn)狀在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)gm（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（dec）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)plc.限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，早期的plc主要由分立元件和中小規(guī)模集

9、成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使plc增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置5。1.3 本文研究的目的傳統(tǒng)的運(yùn)料小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點(diǎn)，且維護(hù)維修不易等缺點(diǎn)。作為目前國(guó)內(nèi)控制市場(chǎng)上的主流控制器，plc在市場(chǎng)、技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用，利用plc控制來(lái)代替繼電器控制已是大勢(shì)所趨。在國(guó)際上plc迅速發(fā)展的形勢(shì)下，我國(guó)多數(shù)plc廠家還沒(méi)有擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，能夠參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的plc產(chǎn)品 ，其中之一就是研發(fā)實(shí)力不夠。雖然資金投入、生產(chǎn)和質(zhì)量

10、管理等因素也占有非常大的比重，但對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著決定性作用的是研發(fā)投入、研發(fā)成果產(chǎn)品化以及生產(chǎn)工藝等。而技術(shù)則是貫穿著其中每一個(gè)環(huán)節(jié)，plc核心技術(shù)的開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的后續(xù)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)工藝的技術(shù)水平是決定產(chǎn)品質(zhì)量的前提，如何在技術(shù)上進(jìn)一步增強(qiáng)自己的實(shí)力，將是國(guó)產(chǎn)品牌取得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。依據(jù)得到的樣本分析，初步得出正在使用的眾多plc的品牌中 ，西門(mén)子、三菱及omron占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，60%左右的用戶使用了這些品牌的plc產(chǎn)品，而rockwell/ab、ge-fanuc和富士等品牌也占有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。第2章 plc的結(jié)構(gòu)、工作原理及系統(tǒng)控制2.1 plc的結(jié)構(gòu)plc實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)

11、，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，plc的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。整體式結(jié)構(gòu)的plc由中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等組成，并將這些組裝在同一機(jī)體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、輸入/輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定，但靈活性較低?；窘Y(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1 整體式結(jié)構(gòu)圖1-2 模塊式結(jié)構(gòu)模塊式（又稱組合式）結(jié)構(gòu)的plc是將中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（i/o）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應(yīng)的模塊，應(yīng)用時(shí)將這些模塊根據(jù)控制要求插在機(jī)架上，各模塊間通過(guò)機(jī)架上的總線相互聯(lián)系。

12、模塊式的plc安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便plc對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)，其特點(diǎn)是系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性較高，可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的plc，但同時(shí)價(jià)格也較高?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示。2.2 plc的工作原理plc與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運(yùn)行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點(diǎn)立即動(dòng)作，只要形成電流通路，就有可能有幾個(gè)電器同時(shí)動(dòng)作。而plc則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次它只能執(zhí)行一條指令，這也就是說(shuō)plc以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器

13、控制的觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)和時(shí)序失配等問(wèn)題。也可以說(shuō)，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而plc控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出3個(gè)階段才能完成控制過(guò)程6。plc采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個(gè)階段：輸入階段（將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到plc）、執(zhí)行程序和輸出階段（將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備）。掃描過(guò)程如圖1-3所示。圖1-3 循環(huán)掃描在輸入階段中，plc先進(jìn)行自我診斷，然后與編程器或計(jì)算機(jī)通信，同時(shí)中央處理器掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。在執(zhí)行階段中，plc按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)

14、，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)器單元。在輸出階段中，plc將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過(guò)輸出模塊向外部沒(méi)備傳送輸出信號(hào)，開(kāi)始控制外部設(shè)備7。2.3 plc的編輯語(yǔ)言2.3.1 plc梯形圖梯形圖語(yǔ)言是在繼電器控制電路圖的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。最大的優(yōu)點(diǎn)就是直觀易懂，使用簡(jiǎn)單方便。對(duì)來(lái)自電氣方面的用語(yǔ)，通過(guò)梯形圖很容易就能掌握，同時(shí)它也是plc的主要編程語(yǔ)言8。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單plc控制系統(tǒng)，當(dāng)常開(kāi)按鈕sbfl動(dòng)作時(shí)，水泵開(kāi)啟，當(dāng)常閉按鈕sbsl動(dòng)作時(shí)，水泵停止運(yùn)行。用繼電器控制和用plc

15、控制的梯形圖如圖1-4和圖1-5所示。圖1-4 繼電氣控制電路圖1-5 plc控制梯形圖2.3.2 助記符語(yǔ)言助記符語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言類似，它使用字符來(lái)代表可編程控制器的某種操作，這就要求用戶要有一定的計(jì)算機(jī)編程基礎(chǔ)。用助記符語(yǔ)言編寫(xiě)上一個(gè)例子的程序如下：ld x0or y0 ani x1out y02.4 plc控制系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)原理及步驟plc控制系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。硬件部分不僅包括選擇符合控制要求的plc機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、電源模塊、輸入/輸出模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊和特殊功能模塊等，還應(yīng)當(dāng)包括選擇合適的可編程控制器外圍裝置、設(shè)備與接口，如輸入設(shè)備（控制按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感

16、器等）、執(zhí)行裝置（接觸器、繼電器等）和由執(zhí)行裝置控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（水泵、鼓風(fēng)機(jī)、閥門(mén)等）。軟件部分主要包括對(duì)plc進(jìn)行i/o點(diǎn)地址、內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的分配，plc控制程序的設(shè)計(jì)（梯形圖、語(yǔ)句表、流程圖等），還有一些技術(shù)文件等9。plc控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好地實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。plc控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。（1）根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求控制系統(tǒng)能最大限度地滿足控制要求。（2）在滿足控制要求的前提下，盡量減少plc系統(tǒng)硬件費(fèi)用。（3）考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮plc的可擴(kuò)展性。（3）控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。 一般pl

17、c控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟如圖1-6所示，具體操作如下。（1）控制要求分析在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)之前，必須對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的分析，詳細(xì)了解控制對(duì)象和控制要求，這樣才能真正明白自己所要完成的任務(wù)，并更好地完成任務(wù)，設(shè)計(jì)出令人滿意的控制系統(tǒng)。（2）確定輸入/輸出設(shè)備根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備（控制按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器等）和輸出設(shè)備（接觸器、繼電器等），根據(jù)所選用的輸入/輸出設(shè)備的類型和數(shù)量確定plc的i/0點(diǎn)數(shù)。（3）選擇合適plc確定plc的i/0點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù)i/0點(diǎn)數(shù)、控制要求等來(lái)進(jìn)行plc的選擇。選擇包括機(jī)型、存儲(chǔ)器容量、輸入/輸出模塊、電源模塊和智能模塊等。（4）i/0點(diǎn)數(shù)分配點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)

18、定plc的i/0端子和輸入/輸出設(shè)備。（5）plc程序設(shè)計(jì)首先把工藝流程分為若干階段，確定每一階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫(huà)出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。（6）模擬調(diào)試程序編制好后，可以用按鈕和開(kāi)關(guān)模擬數(shù)字量，電壓源和電流源代替模擬量，進(jìn)行模擬調(diào)試，使控制程序基本滿足控制要求。（7）現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將plc與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。在這一步中可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)際問(wèn)題，然后經(jīng)過(guò)修正后使其滿足控制要求。（8）整理技術(shù)文件這一步主要包括整理與設(shè)計(jì)有關(guān)的文檔，包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、i/o接線原理圖、程序清單和使用說(shuō)明書(shū)等。圖1-6 設(shè)計(jì)步驟示意圖2.5 plc的

19、應(yīng)用領(lǐng)域plc用存儲(chǔ)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(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。目前，plc在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類:(1)開(kāi)關(guān)量邏輯控制取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺(tái)設(shè)備，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)工業(yè)過(guò)程控制在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中

20、，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，plc采用相應(yīng)的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。(3)運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。(4)數(shù)據(jù)處理plc具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)

21、據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。(5)通信及聯(lián)網(wǎng)plc通信包括plc間的通信及plc與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的plc都具有通信接口，通信非常方便。但是，可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制10。2.6 plc的特點(diǎn)plc之所以越來(lái)越受到控制界人士的重視，是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開(kāi)的:1)功能齊全，它的適用性極強(qiáng)，幾乎所有的控制要求，它均能滿足；2)應(yīng)用靈活， 其標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的控制要求，而且可以適

22、應(yīng)各種工藝流程變更較多的場(chǎng)合。3)操作方便，維修容易，穩(wěn)定可靠。盡管plc有各種型號(hào)，但都可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，耐熱、防潮、抗震等性能也很好，一般平均無(wú)故障率可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)。第3章 運(yùn)料小車的控制系統(tǒng)論證3.1 運(yùn)料小車的介紹與控制要求運(yùn)料小車模擬圖如圖2-1。圖2-1運(yùn)料小車運(yùn)料小車是工業(yè)送料的主要設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線、 冶金、有色盒屬、煤礦、港口、碼頭等行業(yè)，各工序之間的物品常用有軌小車來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。小車通常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)小車前進(jìn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)小車后退。圖2-1是一個(gè)運(yùn)料小車工作示圖。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求為：小車由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可在a、b兩地分別啟動(dòng)，a地啟動(dòng)后，小車先返回限位開(kāi)關(guān)

23、st1處，停車20s裝料；然后自動(dòng)駛往b點(diǎn)，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)st2處后停車，底門(mén)電磁鐵動(dòng)作，卸料30s，然后返回a點(diǎn)，停車20s裝料，如此反復(fù)。3.2 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容與要求3.2.1 運(yùn)料小車的控制系統(tǒng)主回路運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向左行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小向右行。電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)主回路如圖3-1所示。圖3-1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)電路圖在生產(chǎn)線上裝料點(diǎn)a、卸料點(diǎn)b分別裝有行程開(kāi)關(guān)，以判別小車是否到達(dá)位置。另外對(duì)小車還需要一個(gè)總停按鈕，兩個(gè)啟動(dòng)按鈕。3.2.2 設(shè)備控制要求運(yùn)料小車在自動(dòng)化生產(chǎn)線上運(yùn)動(dòng)的控制要求如下：(1) 按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停

24、止工作(2) 可在a、b兩地分別啟動(dòng)(3) a地啟動(dòng)后，小車先返回限位開(kāi)關(guān)st1處，停車20s裝料(4) 然后自動(dòng)駛往b點(diǎn)，到達(dá)限位開(kāi)關(guān)st2處后停車，底門(mén)電磁鐵動(dòng)作，卸料30s(5) 然后返回a點(diǎn)，停車20s裝料，如此反復(fù)3.2.3 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)控制回路傳統(tǒng)運(yùn)料小車大都是繼電器控制。根據(jù)3.2.2設(shè)備控制的要求，以繼電器為主的運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制回路如圖3-2所示。圖3-2 運(yùn)料小車的繼電器控制回路3.3 方案論證早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。后來(lái)，單片機(jī)應(yīng)用到運(yùn)料小

25、車控制系統(tǒng)中。單片機(jī)有優(yōu)異的性能價(jià)格比、集成度高、體積小、有很高的可靠性、控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品，外部總線增加了ic及spi，單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)編程方法復(fù)雜，不容易上手，使用于簡(jiǎn)單應(yīng)用。將plc應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。plc運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)料小車控制流程圖如圖3-4所示。圖3-4 運(yùn)料小車控制流程圖運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖3-3所示。圖3-3 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)圖第4

26、章 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 plc的選用根據(jù)運(yùn)料小車輸入輸出設(shè)備的分配，在i/o方面只需要6個(gè)輸入口和3個(gè)輸出口，同時(shí)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，選用fx2n-16mr的plc即可。4.2 plc外部接線圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向左行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小向右行。小車控制系統(tǒng)的輸入，輸出設(shè)備與plc的i/o端對(duì)應(yīng)的外部接線圖如圖4-1所示。圖4-1 運(yùn)料小車plc外部接線圖4.3 i/o分配這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有2個(gè)啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)、停止按鈕開(kāi)關(guān)、2個(gè)行程開(kāi)關(guān)、熱繼電器共6輸入點(diǎn)。這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)一個(gè)。電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電

27、器和反轉(zhuǎn)繼電器，另外還有一個(gè)輸出控制卸料電磁鐵開(kāi)關(guān)，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有3個(gè)。對(duì)應(yīng)的地址分配表如表4-1所示。表4-1 plc i/o分配輸入信號(hào)輸出信號(hào) 名稱 代號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 名稱 代號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào)總停按鈕 sb1 x000正轉(zhuǎn)接觸器 km1 y000正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb2 x001反轉(zhuǎn)接觸器 km2 y001反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 sb3 x002卸料電磁鐵 km3 y002行程開(kāi)關(guān) st1 x003行程開(kāi)關(guān) st2 x004熱繼電器 kr x0054.4 plc狀態(tài)流程根據(jù)運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)控制的要求， 按下啟動(dòng)按鈕sb1后，運(yùn)料小車系統(tǒng)開(kāi)始工作，碰到裝料點(diǎn)a的行程開(kāi)關(guān)并開(kāi)始進(jìn)行裝料，20s裝料結(jié)束后小車自

28、動(dòng)右行。碰到卸料點(diǎn)b的行程開(kāi)關(guān)后停車并卸料，30s后卸料完畢小車左行，碰到裝料點(diǎn)a的行程開(kāi)關(guān)時(shí)，小車停止并裝料，如此反復(fù)。4.5 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)梯形圖圖4-3 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)梯形圖根據(jù)小車運(yùn)動(dòng)的控制要求，畫(huà)出小車控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4-3所示。4.6 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)語(yǔ)句表根據(jù)圖4-3梯形圖 寫(xiě)出與之相對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句表如下：0 ld x0011 or y0002 or t13 ani x0004 ani m15 ani x0036 ani y0017 out y0008 ldi x0009 and x00310 out t0 k20011 ld x00212 or y00113 or t014

29、 ani x00015 ani m116 ani x00417 ani y00018 out y00119 ldi x00020 and x00421 out t1 k30022 out y00223 ldi x00024 and x00525 out m126 end第5章 總結(jié)早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。將plc應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。plc運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝

30、、維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)運(yùn)用的可編程控制器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)料小車自動(dòng)控制，避開(kāi)了以往繼電器接觸不良、開(kāi)關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。在檢測(cè)小車是否到達(dá)裝料、卸料點(diǎn)的時(shí)候，運(yùn)用了行程開(kāi)關(guān)，這樣的檢驗(yàn)系統(tǒng)讓小車的?？课恢酶訙?zhǔn)確。與此同時(shí)，由于輸入輸出很明顯，不需要好多額外的外接電路，讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔。這也是采用了成熟的可編程控制器帶來(lái)的好處。即使在出現(xiàn)故障、緊急停止等環(huán)節(jié)中都能快捷操作。但設(shè)計(jì)過(guò)程中，只是基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求，沒(méi)有功能擴(kuò)展，讓系統(tǒng)顯得比較簡(jiǎn)單。在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，為了便于智能化、無(wú)人化、遠(yuǎn)程化的操作，該設(shè)計(jì)控制器還應(yīng)該聯(lián)網(wǎng)，讓多臺(tái)控制器組成局域網(wǎng)，構(gòu)成一套網(wǎng)路系統(tǒng)，便于通訊和控制操作。如修改軟件設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)，能適合在不同的場(chǎng)合都能適合。在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該還可以設(shè)計(jì)顯示功能，顯示運(yùn)料小車到達(dá)指定的裝料、卸料點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間；還可以在小車底部安裝一個(gè)傳感器，用來(lái)檢測(cè)小車中的料是否卸完。這樣就可更好地控制小