813基于PLC的装卸料小车控制系统设计

第1页共40页基于PLC的装卸料小车控制系统设计摘要近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅速发展，可编程序控制技术已广泛应用于自动化控制领域，可编程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点，已经形成了一种工业趋势。该系统在各种环境下都能够工作，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。文中详细介绍了运料小车的各硬件组成并完成了PLC外部接线图。在PLC梯形图的编写时，文中采用了三菱PLC梯形图专用编译软件GX来进行编写。现代工业生产中大量运用PLC控制运料小车，并结合组态王软件完成数据通信、网络管理、数据处理，使生产自动化，智能化，大大提高了生产效率，降低了劳动成本。关键词：PLC，运料小车，控制系统第2页共40页前言..................................................................................3第1章概述................................................................................5可编程逻辑控制器简介......................................................5第2章PLC系统选择................................................................62.1选型分析.................................................................62.2系统的安装.............................................................72.3输入/输出模块的选择............................................72.4抗干扰措施.............................................................82.5PLC的选型.............................................................92.6运料小车控制发展的历程.....................................112.7运料小车系统方案的确定....................................11第3章系统硬件设计..............................................................133.1运料小车的运动流程...........................................133.2系统的硬件设计...................................................163.3主要参数计算........................................................173.4I/O地址分配.........................................................18数字量输入部分...................................................18数字量输出部分...................................................19内部继电器部分...................................................193.5I/O接线图.............................................................20第4章PLC程序设计..............................................................214.1梯形图的概述.......................................................214.2语句表的概述.......................................................214.3小车运行条件.......................................................224.4梯形图...................................................................23行程开关...............................................................23小车启停辅助继电器............................................24呼叫按钮...............................................................24比较.......................................................................27向左运动...............................................................28第3页共40页向右运动...............................................................29第5章控制系统的调试..........................................................335.1编程软件..............................................................335.2程序的下载、安装和调试..................................33总结..................................................................................36致谢..................................................................................38前言随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，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，抗干扰能力器。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。它的接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用ＰＬＣ的少量开关量逻辑控制指令第4页共40页就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门，使它很受工程技术人员的欢迎。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。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电气系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障检测功能，出现故障时可及时发现警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障子诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。本课题研究的主要内容是通过PLC控制运料小车在工作台上各呼叫站间运动，以达到生产实际之用。分析被控对象和明确系统控制要求；确定系统的I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。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来，更加深入的了解了更多的ＰＬＣ知识。第5页共40页第1章概述可编程逻辑控制器简介可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,简称PLC)根据国际电工委员会(IEC)在1987年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大支柱性产业之一”，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。第6页共40页第2章PLC系统选择2.1选型分析在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，以获得最佳的性能价格比，就一个控制系统而言，PLC的选型则和考虑因素如下：1.PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。2.是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。3.开关量I/O点数、模拟量I/O点数、电压等级及输出功率、内存容量，I/O点数直接关系到PLC输入/输出模块的选择，I/O点数一般要考虑1-2G的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适合的电压等级可提高PLC的抗干扰能力；主机用户内存容量的大小对设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。4.其他考虑因素选择PLC还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的PLC产品。第7页共40页2.2系统的安装2.3输入/输出模块的选择模块电源：在选择交流I/O模块时，应采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距1-2cm。隔离变压器的容量按PLC电源组件容量的1.5-2倍选择，直接模块的外接电源，其波纹值应满足模块要求；若是模块量直流模块，尚需用稳压电源。电压等级：在选择1角模块时，电压等级是一个比较重要的参数，它要根据现场设备与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，可选用AC220V模块；当外线短且控制相对集中时可选择24v模块。输出电路：PLC的模块输出方式一般有3种：晶体管输出、继电器输出、双向可控硅输出。确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或晶体管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行很重要，每个输出点、每个输出模块的负载电源不得超过额定电流，其中继电器输出模块的负载电流以不能太接进额定电流，当接近额定电流时，最好先带动一个小型中间继电器，在通过中间继电器扩展输出模块的输出容量，采用双向可控硅输出模块，其负载电流必须大于双向可控