自动装卸小车电气控制系统的设计方法.docx

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1、自动装卸小车的电气控制系统设计目录由2第一章绪论31.1PLC的发展和历史趋势31. 2PLCH分类4按1/0点数分类4按功能分类41.3 PLC系统构成及各部分B功能51.4 PLC的基本工作原理错误!未定义书签。1.5 PLCB应用领域6第二章系统的硬件设计82. 1PLC机型选择82.3 分析控制规定，确定输入、输出设备82.4 主电路0设计错误！未定义书签。2.5 _L作流程.错误未定乂书签第三章系统的软件设计143. 1PLC内部资源错误！未定义书签。3.2PLC编程语言错误！未定义书签。结论17致谢18参照文献19自动装卸小车的电气控制系统设计摘要：小车自动运料系统，由于其控制简朴

2、，成本低，因此广泛应用与车站、码头、仓库、矿井等生产场所。但老式的接触继电器控制系统，有着其自身的缺陷。例如：整个运行过程中，小车0速度很难设定，假如太快，启动和制动时由于存在小车惯性很轻易导致物料的掉落、抛洒，这样就不能实现安全0启动。伴随经济的不停发展，运料小车B应用也不停扩大到各个领域。初期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器构成B复杂系统,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作。现将PLC应用到运料小车电气控制系统,可实现运料小车的自动化控制,减少系统的运行费用。PLC运料小车电气控制系统具有连线简朴,控制速度快,精度高,可靠性和可

3、维护性好,安装、维修和改造以便、设计施工调试周期短等长处。关键词：自动运料PLC自动控制系统电气控制系统第一章绪论1.1PLC日勺发展和历史趋势二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLO取代老式继电器控制装置以来，PLC得到了迅速发展，在世界各地得到了广泛应用。同步，PLC的功能也不停完善。伴随计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不停发展和顾客需求的不停提高，PLC在开关量处理0基础上增长了模拟量处理和运动控制等功能。今天的IPLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。作为离散控B制B首选产品

4、,PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%伴随工厂自动化程度的不停提高和PLC市场容量基数的不停扩大，近年来PLC在工业发达国家09增长速度放缓。不过，在中国等发展中国家PLCrJ增长十分迅速。综合有关资料，2023年全球PLC的!销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要B位置。PLC是由摸仿原继电器控制原剪发展起来B,二十世纪七十年代BPLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、次序控制、定期、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。顾客编制的控制程序体现了生

5、产过程的工艺规定，并事先存入PLC0顾客程序存储器中。运行时按存储程序0内容逐条执行，以完毕工艺流程规定的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（一般为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完毕一次循环操作所需的时间称为一种扫描周期。不一样型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，体现出迅速的长处，在微秒量级，解算IK逻辑程序不到1毫秒。它把所有09输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一种模拟量。大型PLC使用此外一种CP

6、U来完毕模拟量0运算。把计算成果送给PLCB控制器。相似I/O点数日勺系统,用PLC比用DCS,其成本要低某些（大概能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，因此维护成本比DCS要低诸多。一种PLC的控制器，可以接受几千个I/O点（最多可达8000多种IO）o假如被控对象重要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要轻易某些。近23年来，伴随PLC价格B不停减少和顾客需求B不停扩大，越来越多0中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。伴随中国经济的高速发展和基础自动化水平时不停提高，此后一段

7、时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。1. 2PLC改（分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相似。对PLC的分类可以根据构造、功能的差异等进行大体分类。1.2. 1按I/O点数分类PLC按其I/O点数多少一般可分为如下4类。1 .微型PLC：I/O点数不大于64点0PLC为超小型或微型PLC。2 .小型PLC：I/O点数为256点如下，顾客程序存储容量不大于8KB时为小型PLC。3 .中型PLe：I/O点数在512-2048点之间的为中型PLCo4 .大型PLCI/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂

8、生产管理自动化。1.2.2按功能分类根据PLe所具有的功能不一样可将PLC分为低级、中等、高档3类。1.高档PLe除具有中等PLC的功能外，还增长了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强aJ通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。2 .中等PLC：除具有低级PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PlD仕匕例、积分、微分控制）控制等功能，以合用于复杂控制系统。3 .低级PLe具有逻辑运算、定期、计数、移位以及自诊断、监控

9、等基本功能，还可有少许的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能1.3PLC系统构成及各部分的功能1.CPU运算和控制中心它在整个系统中起“心脏”作用。2 .存储器具有记忆功能B半导体电路，分为系统程序存储器和顾客存储器。系统程序存储器用以寄存系统程序，包括管理程序，监控程序以及对顾客程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、RoM构成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。顾客存储器：分为顾客程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器(RAM)构成。3 .输入/输出接口(1)输入接口输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当

10、开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部0开关信号转化成PLC内部所能接受B数字信号。(2)输出接口输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1,有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通B电流和电压。当内部电路输出数字信号0,则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载0电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部0数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。1.4PLC日勺基本工作原理PLe采用“次序扫描，不停循环”的工作方式1 .每次扫描过程。集中对输入信号进行采样。集中对输出信号进行刷新。2 .输入刷新过程。当输入

11、端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。3 .一种扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。4 .元件映象寄存器的内容是伴随程序的执行变化而变化的。5 .扫描周期0长短由三条决定。(1)CPU执行指令0速度(2)指令自身占有0时间(3)指令条数。6.由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。1.5PLC的应用领域PLC用存储逻辑替代接线逻辑，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，同步平常维护也变得轻易起来，更重要的是使同一设备通过变化程序而变化生产过程成为也

12、许。这尤其适合多品种、小批量0生产场所。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运送、环境保护及文化娱乐等各个行业，使用状况重要分为如下几类：(1)开关量逻辑控制取代老式的继电器控制电路，实现逻辑控制、次序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)工业过程控制在工业生产过程当中，存在某些如温度、压力、流量、液位和速度等持续变化B量(即模拟量)，PLC采用对应BAD和D/A转换模块及多种各样日勺控制算法程序来处理模拟量，完毕闭环控制。PlD调整是一般闭环控

13、制系统中用得较多的一种调整措施。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场所有非常广泛的应用。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动B控制。一般使用专用B运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机B单轴或多轴位置控制模块，广泛用于多种机械、机床、机器人、电梯等场所。(4)数据处理PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完毕数据的J采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中0某些大型控制系统。(5)通信及联网PLC通信包括PLC间日勺通信及PLC与其他智能设备间日勺通信。伴随工厂自动化网络的发展，目前的PLe都

14、具有通信接口，通信非常以便。不过，可编程控制器产品并不针对某一详细工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制规定进行设计编制。第二章系统的硬件设计2. 1PLC机型选择根据自动化电镀生产线B控制规定，我们采用了三菱PLCS7-200型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完毕多种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器日勺简朴控制到复杂的自动控制。其应用领域包括多种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。S7-200CPU226通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的重要原因。PLC为此系统的控制关键，此系统的输入信号有两部分，

15、一部分是原点、单周期、持续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLCB输入变量，通过PLCB输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降2.2分析控制规定，确定输入、输出设备运料小车自动来回次序控制系统示意图，如图1所示，小车在启动前位于原位下限位开关SQl处，一种工作周期日勺流程控制规定如下：图2.1运料小车自动来回次序控制系统示意图料车在原位，显示原位状态。在自动模式下按启动按钮，自动线开始工作，首先加料定期5秒，加料结束后延时1秒，料车上升，上升到位，压下上限位开关SQ3,小车自动停止移动，延时1秒，料车开始自动卸料，卸料10秒，料斗复位并下降，下降到原位，料车自动停止移动并开始下一种工作循环。系统自动手动工作模式选择需要一二位式选择开关SA,系统0起动(SBl).停止(SB2)需要二个按钮，手动模式下：上升(SB3),下降(SB4)需要两个按钮，起点和终点处日勺两个行程开关是用来自动控制小车时往复运动日勺，此外起点终点处应分别加一种