基于PLC的挖掘机电气控制系统设计

分类号密级：江苏大学毕业论文题目：基于PLC的挖掘机电气控制系统设计姓名高婷学号系别机电系专业电气工程及自动化指导教师张晴论文提交日期2012年9月江苏大学毕业论文IPLC在挖掘机控制中的应用摘要随着我国经济的高速发展，大规模土木工程建设越来越多，这就需要大量的土石方施工机械为其服务,而挖掘机作为土石方施工机械的一种,显得越来越重要。本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。本文在介绍挖掘机的工作原理的基础上，采用PLC对下位机进行控制，包括硬件和软件的设计，实现了挖掘机的自动和手动控制，使挖掘机能够完成预先设计好的动作，提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。在此设计的基础上，本文采用了组态王6.52对挖掘机控制系统进行上位端设计，使操作人员对挖掘机进行远程监控，远离危险区域，避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。最后本系统采取了相应的抗干扰措施，提高了系统的工作稳定性，使挖掘机达到了较为理想的控制效果。关键词：挖掘机；组态王；PLC江苏大学毕业论文IIAbstractWiththerapiddevelopmantofchinaeconomic,moreandmorelarge-scalecivilengineeringconstruction,requiresalargeamountofearthandstoneforconstructionmachinery.Andexcavatorsandconstructionmachineryasakindofearthisbecomingincreasinglyimportant.ThesystemistoachieveexcavatorkindofteachingmodelcontrolbyPLC.Basedontheprincipleoftheworkonexcavators,onthebasisofaPLCwhichincludinghardwareandsoftwaredesignforthenextcrewtocontrol,theexcavatorachievestheautomaticandmanualcontrolsothattheexcavatorscompletepre-designedactionstoimproveEfficiency,andtocostsavings.Thehumanwillliberatedfromtheboringwork.Inthisdesignonthebasisofthispaper,theKingview6.52pairofexcavatorstop-controlsystemwasdesignedtoenableoperatorsofexcavatorstoremotmonitoring,tostayawayfromdangerousareas,andtoavoidthedangerousregionintheconstructionofunnecessarystaffCasualties.Finallythissystemtotakethecorrespondinganti-jammingmeasurestoimprovethestabilityofthesystemworksothattheexcavatorwillcontroltheeffectsmoreperfectlythanbefore.Keywords:excavator;kingview;PLC江苏大学毕业论文III目录1绪论..................................................................11.1课题的背景...........................................................11.1.1挖掘机的发展及应用11.1.2挖掘机的现状及动向11.1.3挖掘机的分类21.1.4PLC的发展及应用21.2课题的目的和意义.....................................................41.3课题研究的主要内容...................................................42挖掘机控制系统的硬件设计...............................................52.1系统的工作原理.......................................................52.2硬件设计的理论基础...................................................52.2.1PLC的工作原理52.2.2直流电机的工作原理72.3PLC的选型............................................................82.4系统的资源分配........................................................92.5系统的外部接线图....................................................102.6硬件的抗干扰措施....................................................113挖掘机控制系统的软件设计..............................................133.1PLC编程语言的概述...................................................133.2挖掘机控制系统程序的设计............................................143.2.1自动控制的设计143.2.2手动控制的设计233.3软件的抗干扰措施254人机界面的设计........................................................274.1组态软件的介绍......................................................274.2挖掘机监控系统的创建过程............................................28江苏大学毕业论文IV4.2.1挖掘机监控系统设备的连接284.2.2挖掘机监控系统数据变量的设计294.2.3图形画面的制作及动画连接324.2.4挖掘机监控系统的脚本程序365．挖掘机监控系统的常见故障排除……365.1监控显示器故障排除5.1.1监控器显示器不显示的故障排除6挖掘机控制系统的调试..................................................406.1硬件和软件的调试....................................................406.2组态监控软件和下位机的调试...........................................40结论.........................................................42致谢..........................................................1参考文献.......................................错误!未定义书签。江苏大学毕业论文11绪论1.1课题的背景1.1.1挖掘机的发展及应用挖掘机是用来开挖土壤的施工机械，主要用于工程建设，如：公路、桥梁、建筑、养殖池、地下工程、抢险开挖等等，挖掘机主要特点是力气大，效率高，能完成人力所不能完成的工程，提高工作效率。一般工程队，建筑业，抢险部门，甚至私人（开挖养殖迟、道路、开垦）都需要挖掘机。据统计，工程施工中百分六十的土方工程是由挖掘机来完成的。此外，挖掘机在更换工作装置后还可以进行起重，打桩，夯土，拔桩，浇筑，安装，破碎，拆除，粉碎等多种作业。第一台挖掘机问世至今已有130多年的历史，最初挖掘机是手动的，期间经历了由蒸汽驱动，电力驱动和内燃机驱动，应用机电一体化技术的全自动液压挖掘机等多种驱动方式的逐步发展过程。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，液压技术在挖掘机上得到应用。20世纪50年代初期和中期相继研制出今天人们常见的拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，目前已接近100%。1.1.2挖掘机的现状及动向工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m³单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。⑴开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。⑵迅速发展全液压挖掘机，不断改进和革新控制方式，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结江苏大学毕业论文2合，实现了挖掘机作业操纵的完全自动化。⑶重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。⑷更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。⑸加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。⑹进一步改进液压系统。中、小型液压挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。⑺迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。1.1.3挖掘机的分类常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别。1.1.4PLC的发展及应用可编程序控制器是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。可编程序控制器问世于20世纪60年代，当时的可编程序控制器功能都很简单，只有逻辑、定时、计数等功能；硬件方面用于可编程序控制器的集成电路还没有投入大规模工业化生产，CPU以分立元件组成；存储器为磁心存储器，存储容量有限；用户指令一般只有二三十条，还没有成型的编程语言；机型单一，没有形成系列。一台可编程序控制器最多只能替代200~300个继电器组成的控制系统，在体积方面，与现在的可编程序控制器相比，可以说是庞然大物。进入70年代，随着中小规模集成电路的工业化生产，可编程序控制器技术得到了较大的发展。可编程序控制器功能除逻辑运算外，增加了数值运算、计算机接口、模拟量控制等；软件开发有自诊断程序，程序存储开始使用EPROM；可靠性进一步提江苏大学毕业论文3高，初步形成系列，结构上开始有模块式和整体式的区分，