PLC送料小車的設計

1、PLC送料小車課程設計題 目： 基于PLC的送料小車的設計 指導教師： 職稱： 講師 學生姓名： 王佳佳 學號： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 院 （系）： 機電工程學院 摘要 PLC是目前市場上應用范圍最廣的工業(yè)用編程控制器，鑒于其可靠性良好，接線簡便，通用性強的特點，而且由于科技的進步，成本在不斷地減少的同時，功能也在不斷地增強，所以一直是工控應用的首選，應用領域也在不斷地延伸。本設計是為了實現(xiàn)料車運行的的自動化和控制系統(tǒng)的簡潔化，改變以往料車的控制過程過于復雜、依賴勞力和運行相對耗能的問題，使其能夠以更為簡單方便的操作，以更少的能源消耗，在更為復雜的環(huán)境下，能夠更好地完成物料的傳送任務，

2、滿足產(chǎn)線的實際需求。整個設計囊括了電路、電子、編程等主要內(nèi)容，對整個送料系統(tǒng)的設計做了相對詳細的介紹，料車系統(tǒng)的選用器件、運用程序等都包涵其中，尤其是對整個系統(tǒng)的設計過程，做了詳盡的描述。關鍵詞：PLC 自動化 傳送任務 AbstractPLC is currently on the market the most widely application scope of the program able controller used in industry,given its good reliability,convenient wiring,the character is tics o

3、f high universality,and because of the progress of science and technology,in constant to reduce the cost at the same time,the function is constantly enhanced.This design is to realize the automation of furnace running and the simplicity of the control system,change the control process of skip past t

4、oo complex,rely on labor and relative problems of energy dissipation operation.Make it to be more simple and convenient operation,with less energy consumption,in more complex environment,better able to complete the material transfer of a task,to meet the practical needs of production line.Design cap

5、sule over the circuit,electronic,programming,etc.The main content.The design of the feed system made a relatively detailed introduction,skip system selection of devices,applications and so on all inclusion among them.Especially the design described minutely.Keywords: PLC automation task目錄1 緒論11.1 課題

6、提出的背景和意義11.2 送料小車的發(fā)展狀況21.3 可編程控制器PLC的概括31.3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)31.3.2 PLC的工作原理31.3.3 PLC的應用領域42 送料小車的設計方案62.1 設計內(nèi)容62.2 設計要求62.3 系統(tǒng)方案的選擇62.3.1 PLC與單片機控制的比較62.3.2 PLC的選擇72.3.3 PLC的選擇定型82.3.4 PLC系統(tǒng)的安裝82.3.5 針對PLC的抗干擾措施83 控制系統(tǒng)103.1 控制系統(tǒng)的作用103.2 送料小車控制系統(tǒng)的介紹104 系統(tǒng)硬件的選擇124.1 系統(tǒng)硬件的選型原則124.2 送料小車硬件的選擇124.3 硬件接線控制原理圖1

7、54.4 硬件的操作安全事項165 軟件的設計和仿真185.1 送料小車設計的流程圖185.2 系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖195.3 系統(tǒng)的I/O分配表205.4 PLC的端子接線圖205.5 系統(tǒng)的控制程序215.5.1 輸入部分程序解釋215.5.2 輸出部分程序解釋225.5.3 控制程序梯形圖225.6 系統(tǒng)控制程序的仿真266 系統(tǒng)的安全保障措施296.1 系統(tǒng)的常見故障296.2 常見故障的處理296.3 對系統(tǒng)干擾的處理30總結(jié)與展望31致謝32參考文獻33附錄341 緒論1.1 課題提出的背景和意義在國家十二五規(guī)劃的美好藍圖中，我們國家不但要在關鍵領域能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)展和突破，還要在基礎工業(yè)領

8、域趕超發(fā)達國家。在政策的扶持下，我國無論是工業(yè)，還是農(nóng)業(yè)領域，都得到了空前的發(fā)展。在這種情勢下,產(chǎn)線需用控制器的需求量急劇增加。為改變我們落后的生產(chǎn)工藝,和緩解日趨緊張的市場供求關系,并冀以能夠更好地服務國家經(jīng)濟發(fā)展，我們研究并設計了這款基于PLC控制系統(tǒng)的自動送料小車。PLC是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計的，在工業(yè)科技迅猛發(fā)展的今天，各種控制系統(tǒng)、工業(yè)控制技術已經(jīng)趨于完美，應用在絕大多數(shù)的工控企業(yè)的車床、產(chǎn)線上。PLC的最優(yōu)秀的一面就是，通用性特別強，抗擊干擾能力強，環(huán)境適應性強，能夠符合工業(yè)生產(chǎn)的基本要求，能夠完成系統(tǒng)的自動化，人性化，完成人力不能夠完成的工作指標。而且生產(chǎn)成本不斷地較少，使得P

9、LC在工農(nóng)業(yè)機械應用領域得到了廣泛的應用。步入新世紀之后，中國為實現(xiàn)民族的偉大復興，加快關鍵領域的發(fā)展、增強國家支柱產(chǎn)業(yè)、朝陽產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進一步縮小與國際先進水平的懸殊，還面臨著很多問題需要解決，但同時也伴隨著諸多有利條件。我國處于經(jīng)濟發(fā)展的過渡時期，各種工業(yè)配套設施齊全，發(fā)展成就熠熠奪目，更兼近代中西方文明交流融合。既可以在過去的失敗和教訓中得到寶貴經(jīng)驗，也可以從國外學得先進技術，先進的學術，供我們發(fā)展應用。在國家推出的科教政策，人才戰(zhàn)略等政策中，只要堅持發(fā)展自主工業(yè)，壯大民族企業(yè)，實現(xiàn)祖國工業(yè)不受制于人，實現(xiàn)關鍵技術的自主研發(fā)，關鍵設備的自給自足就為期不遠。把自主創(chuàng)新放在全部科研工作的第一

10、位。PLC應用技術是現(xiàn)代工業(yè)科技的基礎，在工業(yè)的發(fā)展道路上，起著關鍵性的作用。而我國的市場基本被外國品牌蠶食殆盡。大量的工控企業(yè)都會在選擇應用芯片時，首選外國知名品牌，諸如三菱、西門子、LG等。這不但使得我國的關鍵設備依賴進口，受制于人，長此以往，將會使我國的發(fā)展命脈遭受威脅。所以要在引進西方產(chǎn)品的同時，不斷加強民族企業(yè)、本土企業(yè)的自主發(fā)展意識，能夠不斷加強企業(yè)創(chuàng)新文化的推廣和建設，與國際前沿看齊，學習、借鑒一切優(yōu)秀的創(chuàng)新文明成果，不但在PLC領域，而且要深入到各個產(chǎn)業(yè)、行業(yè)，力求能夠大幅提高企業(yè)對外競爭力。以不斷提高我國工業(yè)科技，提高綜合國力，增強競爭力。送料小車控制系統(tǒng)采用了PLC可編程控

11、制器控制。PLC的模塊化配置和接線端子簡化要比以往好的繼電器控制簡潔高效，從而節(jié)省出了大量的器件配置，減少了許多不穩(wěn)定因素，減輕了維修護理工作，可以節(jié)省大筆費用。因其方便可靠，通用，故能夠滿足不同企業(yè)的不同的生產(chǎn)需求，通過改變輸入程序就可以實現(xiàn)控制的改變，既節(jié)約了成本，又提高了生產(chǎn)效率是針對市場設計的、切合實際的料車送料設計。我國企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)鏈條的不斷延伸，生產(chǎn)工藝的不斷深化，使得各種初級或成品生產(chǎn)物的運輸和傳送成了生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的關鍵一環(huán)。送料小車就是基于這種現(xiàn)狀，應運而生的相對簡單，而又方便實用的控制系統(tǒng)。隨著技術的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)線上的各環(huán)節(jié)運輸控制系統(tǒng)已經(jīng)非常成熟，也非常廣泛的采用了P

12、LC控制系統(tǒng)，而且國內(nèi)外很多廠家還研制了出了專用的控制芯片，我國許多企業(yè)的生產(chǎn)線上安裝著外國生產(chǎn)的料車系統(tǒng)，雖然可用但成本高，受人牽制，為了國家發(fā)展的特殊需要，應把自動控技制術成熟的利用到我們的各種工控生產(chǎn)線上，讓該系統(tǒng)能夠在各種復雜惡劣的環(huán)境下按照人們的需求工作，所以開發(fā)成本更低、更加安全可靠的料車系統(tǒng)已是必然。本設計基于小型PLC控制，而設計的小車送料系統(tǒng)，將會使送料系統(tǒng)的控制更為簡便，操作更加簡單，運行更為可靠和高效。1.2 送料小車的發(fā)展概況在工業(yè)技術不斷革新的前提下，各主要PLC得以不斷地升級和發(fā)展。在生產(chǎn)用的送料小車上它的應用也不斷的趨于成熟，而且無論從工藝安全，還是工作效率方面都

13、取得了長足進步。而在未來，無論是PLC還是送料小車的運用都還將擁有巨大的市場。在工業(yè)歷史上，送料小車大致經(jīng)歷了如下幾個階段： 第一階段：在最初的送料系統(tǒng)控制系統(tǒng)中，不論是傳送型的，還是料車往復系統(tǒng)，已經(jīng)開始采用PLC控制。但是出于當時面臨一定的技術問題的原因，使得實際生產(chǎn)時工控企業(yè)都不得不選擇了更為復雜的行施方案，采用了初級繼電器邏輯控制,來實現(xiàn)對產(chǎn)線的控制，而這些系統(tǒng)中大多數(shù)采用繼電器等電器元件作為控制元件,使得整個控制系統(tǒng)在實際的生產(chǎn)過程中實施起來難度很大，在后續(xù)的后勤服務，維修等也面臨許多問題。除此之外，完全依賴工作人員的操作，來實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運行，也會使生產(chǎn)效率大為折扣， 同時也增加了

14、各方面的運營成本，對市場造成了一些不良影響。第二階段：二十世紀末期，科學技術的發(fā)展已經(jīng)相當成熟，于是料車的生產(chǎn)開始同計算機相結(jié)合，開始了它的自動化階段，雖然也暴露出它的一些問題，但相對于手動操作階段，進步是明顯的，這也使得工業(yè)生產(chǎn)大大得減少了人力資源，提高了物流運輸?shù)男?，工業(yè)的生產(chǎn)也因此而邁上了新的臺階。PLC和電腦的結(jié)合，一起控制料車的正常運行是生產(chǎn)力的巨大飛躍。第三階段：邁入新世紀后，由于人力資源成本的劇增，企業(yè)要求工業(yè)自主生產(chǎn)、自動化生產(chǎn)管理的水平空前提高，無論是采礦冶鐵（如中鋁集團），還是配套加工（如富士康），都在大力推行控制系統(tǒng)的自動化。在這一時期，無論是國際PLC主要供應商西門子

15、還是三菱等都相繼開發(fā)出更高效的產(chǎn)品，PLC開始采用更加優(yōu)良的中央處理器，容量相對之前有了大幅的提升，運作處理的速度也更令人滿意。此時，把它運用到工業(yè)運料小車的控制系統(tǒng)中，已經(jīng)可以實現(xiàn)無人現(xiàn)場操作，無人專門管理的理想狀態(tài)。在全自動化生產(chǎn)要求的大背景環(huán)境下，基于PLC的運料小車系統(tǒng)具有更多優(yōu)點：操作所用指令更加簡單，自主運作也使得系統(tǒng)更加高效，可靠性大為增加，企業(yè)生產(chǎn)運營成本也因此進一步降低，產(chǎn)線生產(chǎn)布局也因此更為合理。1.3 可編程控制器（PLC）的概況可編程序控制器（PLC）即一種工業(yè)用的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境情況下的正常運用進行設計。它采用了可以編程序的存儲器，用以存儲其內(nèi)外部

16、需要執(zhí)行的邏輯運算，計數(shù)和定時，順序控制以及算術運算等操作指令，并且能夠通過其輸入和輸出的各模塊，來控制各種類型的工業(yè)機械生產(chǎn)過程。它可以更好地面向市場用戶，所以，編程更加簡單和高效，方便操作。而有關的外圍設備，必須符合工業(yè)化系統(tǒng)的標準，嚴格依照適于擴展功能的準則來設計。1.3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC是典型的計算機結(jié)構(gòu)的控制器。硬件部分主要有運算器和中央處理器，即CPU、存儲器部分、特制的輸入和輸出接口電路、編程器模塊和電源等模塊組成。(1)CPU模塊是PLC的最核心裝備，有些PLC甚至不只有一個CPU，中央處理器（CPU)可以接受和儲存程序、數(shù)據(jù)，從而控制各個相關電路。(2)存儲器是PL

17、C的儲存模塊，一般分為可讀和只讀存儲器（RAM/ROM）。二者一起用于存放系統(tǒng)自帶的程序和根據(jù)用戶需求的輸入程序和各項工作數(shù)據(jù)。(3)輸入輸出模塊是PLC對外聯(lián)系的通道，根據(jù)PLC處理能力的不同和大小，輸入輸出的能力也不同。但一般都會有備用的可擴展接口。(4)電源模塊是PLC的內(nèi)部各個模塊得電、用以驅(qū)動的電流來源，可以是直流，也可以是交流電。(5)編程器模塊一般會分為圖行編程器和簡易編程器，可以在線監(jiān)視PLC內(nèi)部的參數(shù)，主要是由顯示器、鍵盤、外存儲器接口組成。(6)另外，EPROM寫入器等其它外部設備也是PLC的常用外部設備。1.3.2 PLC的工作原理PLC和計算機系統(tǒng)無論是在構(gòu)造理論，還是

18、運作效果上，都有著極其深厚的淵源。區(qū)別在于此二者的工作方式：后者工作方式表現(xiàn)為：集中性輸入，集中性輸出，電路循環(huán)掃描、刷新。PLC正在工作狀態(tài)時，其工作過程一般分為三個基本步驟：第一輸入采樣，第二程序執(zhí)行，第三輸出刷新。這三個步驟即為一個掃描周期，在一次工作時間內(nèi)，PLC的中央處理器一遍遍的重復著這種循環(huán)指令，最終完成它的指令程序控制，完成所需工作。 PLC與外部的硬件設備進行指令傳輸時，需要在其內(nèi)部建立與之匹配的I/O映像區(qū)，使得對其輸入和輸出的點基本一致，而且，輸入的各點和輸出的各點都有自身對應的寄存器地址，在其正常運行的時候，會把本次采集到的信號存于I/O區(qū)域?qū)恢镁幋a上，同一時刻，將

19、其運算所得到的結(jié)果發(fā)送到各自對應的編址上。外圍設備正是與這些存儲區(qū)域的輸入和輸出進行數(shù)據(jù)交換處理，而不是直接和硬件設備進行聯(lián)系。PLC的循環(huán)掃描。PLC要進行正常工作，以存儲和輸送指令，就必須在上電之初就先清除其內(nèi)部的繼電信號，將定時計時器復位，為本次的正常工作清理障礙。同時CPU要開始自診斷，確保該系統(tǒng)的正常工作。在與外部設備的信息交換中，需要對用戶的自主程序進行循環(huán)掃描，一個周期的掃描時間和客戶所用的程序多少相關。而小型的PLC一般只是集中地輸入輸出，進一步的增強了其工作可靠性。PLC在執(zhí)行寫入程序時，一般必須按照一定的順序進行：即由上及下、從左至右，然后再存到各個元件的映像寄存器中。PL

20、C在執(zhí)行完各個程序后，會在輸出鎖存寄存器之中，把輸出幾點起始的狀態(tài)進行儲存，并且再經(jīng)過放大功率等程序，把之前的各種狀態(tài)，變換為可以與外部設備相兼容的電信號，最后經(jīng)由輸出端子驅(qū)動外部負載。1.3.3 PLC的應用領域PLC的相對于之前開發(fā)的所有控制器都有著更加優(yōu)秀的基本特性：編程簡單方便，容易操作，成本相對低廉，便于集成投產(chǎn)；不必刻意更改PLC的硬件系統(tǒng)，只需要根據(jù)不同的客戶需求，將輸入程序做出改動，就可以滿足需要。而且，可以將存儲容量擴展以適應新的需求，具有極其優(yōu)秀的通用性。故而，在市場上得到了廣泛應用。當前，PLC在國際上已得到了廣泛的認可，無論是國內(nèi)還是國外，已經(jīng)廣泛的應用于石化工業(yè)，采礦

21、冶煉工業(yè)，鋼鐵、機械制造，汽車的制造和維修，城市的公共管理等等行業(yè)中。主要的應用領域通常為以下幾種：(1)開關邏輯量控制無論是哪個時期的PLC，這都是其最為廣泛的應用領域。它取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制電路，使控制系統(tǒng)較繼電控制大為簡化。雖然基本上所有的控制系統(tǒng)都表現(xiàn)為邏輯控制，然而它的問世具有劃時代的意義。 (2)運動控制PLC可以根據(jù)市場的要求，開發(fā)配置專門的特殊模塊，用以控制步進電機和伺服電機的運行位置，依賴這些特殊模塊，可以實現(xiàn)對步進電機、伺服電機作業(yè)的圓環(huán)運動或者往復運動的控制。(3)數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)的傳輸與轉(zhuǎn)換等功能，不但能夠?qū)Ρ姸喔咚儆嫈?shù)器的輸入脈沖完成迅速采集，還

22、可以對大量的復雜數(shù)據(jù)進行處理。并且在冶金工業(yè)、石料業(yè)等方面有大規(guī)模數(shù)據(jù)處理需求的工控企業(yè)有著廣泛的應用。(4)工業(yè)過程控制在實際的工業(yè)工藝流程中，許多工業(yè)領域都會面臨一些不斷地存在變化的量，諸如溫度量、氣動量等模擬量，這給實際的工業(yè)生產(chǎn)帶來許多不便。為解決模擬量的監(jiān)測和控制問題，PLC采用相應的模擬與數(shù)字的轉(zhuǎn)換模塊及不同的控制算法程序來處理模擬量，對其完成必要的閉環(huán)系統(tǒng)控制。而比例積分調(diào)節(jié)是應用得較普遍的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在造紙、塑料、石化控制等領域有非常廣泛的應用。是非常有效的一種工業(yè)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置。PLC的模擬量理論控制系統(tǒng)如圖1.3.312 所示。 1A/D D/A給定量 偏差信號

23、 偏差脈沖 擾動 模擬量 數(shù)字量 模 擬 3 2 輸出量 量 圖1.3.3 典型數(shù)字控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1-計算機；2-控制對象；3檢測裝置 (5)多級控制網(wǎng)絡系統(tǒng)PLC通信包括PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。在各主要科技公司的技術革新下，目前市場上的PLC都具有串并聯(lián)通信接口，互相之間的通訊和信息交換非常方便。所以同一款PLC，也可以在硬件和軟件設備進行不同程度的更改后，滿足不同的實際生產(chǎn)需求。一而在現(xiàn)場總線技術的發(fā)展前提下，整個生產(chǎn)系統(tǒng)可以通過總線段的連接而匯成一個網(wǎng)絡系統(tǒng)，甚至可以完成數(shù)據(jù)的遠程共享，實現(xiàn)足不出戶的網(wǎng)絡控制。2 送料小車的設計方案2.1 設計內(nèi)容(1)以PLC控

24、制器為主控制器，設計一款能夠自主運行的送料小車。(2)確定送料小車控制系統(tǒng)的總體設計方案；確定料車的工作方式；確定送料小車的工作應用范圍；選用PLC的種類，PLC的型號；選用拖動電機的型號；選用傳感器的種類和型號；按照設計方案繪制整個運行系統(tǒng)流程圖；繪出必要的電氣原理圖形；按照要求編寫可輸入控制程序，并進行在線模擬仿真等。2.2 設計要求(1)小車啟動后，在裝料處裝物料，然后運行至卸料處卸載物料。具體為在裝料處有必要的延時作為裝料時間，然后在卸料處的卸料有延時保障。卸完物料后，電機反轉(zhuǎn)，小車自動走向裝料處，準備下一次的輸料運行。(2)有過載保護。有自動的小車出軌斷電保護。(3)料車能夠在PLC

25、系統(tǒng)的控制下，在產(chǎn)線按照預定要求在裝填物料和卸下物料的兩點之間自動往復工作，能夠不依賴人的監(jiān)視，自主運行。(4)熟悉PLC的組成結(jié)構(gòu)，工作原理，明確PLC及網(wǎng)絡通信技術的應用原理和優(yōu)缺點。鞏固電力電子技術的學習，對電路原理作進一步的了解。努力掌握編程的方法并且編制出切實可用的可輸入程序，在設計中匯編PLC指令程序并做系統(tǒng)仿真，學會梯形圖和語句指令的操作。熟練掌握其實際操作的各個步驟，落實PLC的專業(yè)學習。(5)能夠熟練地掌握PLC的應用，學會從整體把握PLC控制系統(tǒng)設計的思路。明確PLC的應用范圍，學以致用。把握專業(yè)學習和生產(chǎn)運用的關系。并且能夠獨立做出簡單的工業(yè)設計。2.3 系統(tǒng)方案的選擇2

26、.3.1 PLC與單片機控制的比較 送料小車的控制系統(tǒng)實現(xiàn)方式可以根據(jù)具體的需要而選擇不同的控制元件，既可以用單片機、也可以是可編程控制器PLC等元器件來實現(xiàn)。具體方案應視具體情況而定。單片機時下已成為計算機發(fā)展和應用的一個重要方面。單片機的應用的重要意義在于，它的應用徹底的改變了最初的工業(yè)控制系統(tǒng)的設定模式，而且大大的簡化了控制程序。在單片機問世之前，人們只能夠依賴數(shù)字電路或者是模擬電路來實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)機械的控制。而單片機誕生以后，使得計算機的應用領域進一步延伸，直接擴展到工業(yè)生產(chǎn)的各個方面。而且隨著科技工業(yè)的不斷發(fā)展，單片機的生產(chǎn)工藝在不斷地改進，它的功能在原先基礎之上，正在不斷的加強，成

27、本也在逐步的下降，這也使得市場不斷地擴大，一些簡單的操作系統(tǒng)首選單片機。單片機實物如圖2.3.1所示： 圖2.3.1 單片機實物圖可是由于單片機自身具有一定的局限性，比如控制系統(tǒng)相對復雜于PLC，系統(tǒng)電路的模擬、電子信號的傳輸轉(zhuǎn)換，輸入輸出能力弱于PLC，抗干擾能力有限，最突出的是處理數(shù)據(jù)的能力不足。故而，隨著工業(yè)科技的發(fā)展需求，PLC更能滿足生產(chǎn)需要。它的編程操作可靠性能、功能質(zhì)量以及維護方面都要優(yōu)于單片機。鑒于此，自動送料小車的設計，采用了PLC可編程控制器，以期擁有更好的運行性能，使得運行指令更為簡單，控制更為方便，運送效率更為高效，運作成本更低，更加符合市場的要求。因此，最終設計選擇了

28、用可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)送料小車系統(tǒng)的控制。2.3.2 PLC的選擇目前在市場上投放的PLC產(chǎn)品有很多，無論是國外還是國內(nèi)都相繼開發(fā)出了不同系列，功能各異的產(chǎn)品，并廣泛的運行在各個工業(yè)控制領域。知名的品牌有德國的西門子（SIEMENS）系列，日本的歐姆龍（OMRON）系列,法國的TE系列，美國的A-B(ALLEN-BRALLY)系列,國產(chǎn)的臺達系列等。在選擇機型時，要考慮到滿足機械設備運行的使用為根本，同時兼顧成本。機型的選用主要是從一下幾個方面來考慮： (1)根據(jù)切實需求選擇優(yōu)先選擇和運行設備的控制系統(tǒng)上已經(jīng)運用的控制芯片同一型號的PLC，至少應該是一個系列的PLC，這樣不但可以使控制

29、系統(tǒng)兼容，資源共享，還可以很大的程度上簡化管理操作，提高性價比。 (2)不要盲目求高 不同的運行設備，不同的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)線對于控制系統(tǒng)的要求是不一樣的。所選機型只要是滿足自己的生產(chǎn)要求就好，不必盲目，只要先進。選用成熟機型 (3)要盡量選擇市場應用成熟的機型，這樣不但操作管理簡單，而且運行也更加可靠。(4) 考慮I/O點的多少 由于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的原因，往往工業(yè)控制要做出不同程度的調(diào)整，所以在最初選擇PLC的時候就應當做到有備無患。在滿足當下控制系統(tǒng)的要求后，再按照比實際應用的輸入輸出點數(shù)多出百分之二十左右的原則配備。(5)考慮存儲容量 正如I/O點數(shù)一樣，在選購PLC的時候也要考慮到它的容量大小是否可

30、以滿足生產(chǎn)的長期要求。對系統(tǒng)運算處理的要求，對開關量實行控制的要求，對內(nèi)對外通信出來的要求等都應當做出計算后，再留出必要空間以備調(diào)整應用。 (6)根據(jù)PLC的輸出負載的特點選型充分考慮PLC輸出的負載是電磁繼電型，還是晶閘管繼電型，是交流還是直流型等，以此作為必要的根據(jù)，來選擇合適的PLC。(7)對PLC結(jié)構(gòu)形式的選擇市場上有大型的、中型的、小型的PLC，除了有體積的不同之外，功能不盡一樣。一些小型的PLC不但體積小，價格實惠，其功能也不輸與大型PLC。其整體式、模塊式的結(jié)構(gòu)使得應用起來更為方便。模塊化，人性化的結(jié)構(gòu)布局也更受歡迎。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模塊、輸出模塊組合的設計方

31、法，比早期的一體式設計要更為靈活，通用性更強，所以在選擇時要選擇更為簡單易用的PLC。2.3.3 PLC的選擇定型根據(jù)設計要求，控制系統(tǒng)的輸入量有：啟動、延時和停止按鈕信號，一到七號開關分別為SB1、SB2、SB3、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4之間的系統(tǒng)輸出信號有：控制料車前進、后退的接觸器的各個驅(qū)動信號，電機運行的延時信號。共需實際輸人點數(shù)8個，輸出點數(shù)4個，該設計選用日本三菱公司的FX1S-30MR-001型PLC，其輸入點數(shù)為16點，輸出點數(shù)為I4點，滿足本設計的要求。2.3.4 PLC系統(tǒng)的安裝在工業(yè)場所有限或者作業(yè)規(guī)模不大的的情況下，一般會選擇不具有遠程功能的PLC；而有遠程功能的

32、PLC則會被用在場地規(guī)模較大的控制系統(tǒng)中。在遠程系統(tǒng)中，其本地站一般會設在集中控制室內(nèi)，遠程站則大多會設在低壓配電室，這樣的做法雖然能夠使運營成本節(jié)約，也相對方便管理，但也暴露出一些問題，比如電磁干擾等，這就要求企業(yè)在實際生產(chǎn)中進行權(quán)衡。PLC不能夠安裝在高溫、高濕度，特別是震蕩比較嚴重的環(huán)境。2.3.5 針對PLC的抗干擾措施在多數(shù)的生產(chǎn)型企業(yè)里，生產(chǎn)環(huán)節(jié)都相對不是在絕對理想控制狀態(tài)下，不論是生產(chǎn)，還是系統(tǒng)本身帶來的干擾都會層出不窮，所以在保障生產(chǎn)的同時，采取一些抗干擾措施對企業(yè)非常必要。PLC供電電源一般為交流220V左右，可選擇空間非常大，也為客戶實際生產(chǎn)提供了方便。但為了更加有效的抵抗

33、各種擾動，還要加裝一些必要的電源凈化元件(如變頻器、電源濾波器等)，設置一定的緩沖電路，來減少控制電子器件的損壞。同時對電網(wǎng)諧波的防御措施也應該加裝平波電抗器等，以減小高低頻脈沖干擾。此外，對控制器加裝防護罩，通風散熱等也是行之有效的做法。PLC的實物圖如圖2.3.5所示 圖2.3.5 FX1S型PLC實物圖3 控制系統(tǒng)3.1 控制系統(tǒng)的作用控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的靈魂，它按照預定程序按部就班的指揮整個產(chǎn)線的正常、有序的工作。對整個生產(chǎn)線起著中樞作用。這款送料小車是基于PLC的控制系統(tǒng)來設計的。PLC技術已廣泛地應用在生產(chǎn)、科研的各個領域，已經(jīng)發(fā)展成為一種比較成熟的技術?；诖耍x用三菱PLC將

34、會對料車的控制系統(tǒng)帶來很大的幫助，使之能夠?qū)崿F(xiàn)設計預想的自動，簡便。送料小車的每一步運行都會聽命于控制系統(tǒng)的指令，因此控制系統(tǒng)的設計優(yōu)劣直接決定了送料小車運行性能的好壞。送料小車是否能夠正常運行、工作效率的高低，甚至是維護的方便與否都與控制系統(tǒng)息息相關。所以對于控制系統(tǒng)的設計是整個設計的重中之重。3.2 控制系統(tǒng)介紹控制系統(tǒng)主要是用于控制送料小車的自動送料。它能夠在自動送料效率不減的前提下，使得硬件配置更為簡便，操作指令也更加簡單。如圖3.2-1所示為送料小車示意圖。 1 2 A B A B SQ2 SQ4 SQ3 SQ1 圖3 .2-1 料車工作運行示意圖 1 裝料地點；2 卸料地點；A/B

35、 擋鐵；SQ1/SQ2 限位開關；SQ3/SQ4 延時開關控制的具體要求如下：如上圖3.2-1所示，當料車行駛到1的時候，開始裝填物料，2是物料卸載點。A和B是擋鐵，SQ3和SQ4是裝卸料延時互鎖開關，控制電機的運行和裝料、卸料。SQ2和SQ1是限位開關，起著方向運行的極限保護作用。運行之初，料車在產(chǎn)線的隨意地點，裝料地點1處裝料，用時10s，之后在系統(tǒng)的控制下，自動運行至2處傾瀉物料，料車如若運行碰到擋鐵B，觸發(fā)SQ3的瞬間，電機停止轉(zhuǎn)動，同時，延時開關的常開觸點閉合，延時啟動，5s之后，卸料完成。完成卸料工作后，延時開關的常閉觸點閉合，電機反轉(zhuǎn)，料車自動于產(chǎn)線返回裝填物料處。料車返回至1處

36、，碰到擋鐵A，觸發(fā)SQ4，常閉觸點斷開，電機停止運行，同時延時開關的常開觸點閉合，延時開始，10s后物料裝填完畢，料車向右行駛，并于2處卸料，5s卸料完成，然后返回裝填物料，準備進行下一次的工作。依此往復，循環(huán)工作，安全自動運行。如圖3.2-1所示。（實際生產(chǎn)中，可以根據(jù)需要，增減卸料地點）。PLC控制系統(tǒng)的輸入和輸出關系控制原理示意圖如下圖3.2-2所示： PLC 啟動按鈕 停止按鈕 繼電器 延時開關 限位開關 圖3.2-2 PLC控制電路示意圖 4 系統(tǒng)硬件的選擇4.1 系統(tǒng)硬件的選型原則(1)電機的選擇原則;對于電動機的選擇，不但要看其額定功率的大小，而且更主要的影響因素是生產(chǎn)機械對經(jīng)濟

37、方面和技術層面的要求。所以在選擇時，要求拖動電機的性能要能夠滿足生產(chǎn)需求的前提下，盡量選擇結(jié)構(gòu)簡單，價位合適，便于維護的電動機。(2)傳感器的選擇原則：傳感器的選擇主要有六大制約因素：精度和成本之間的權(quán)衡，靈敏度和干擾之間的矛盾，可靠性和工作環(huán)境之間的統(tǒng)一，線性范圍、頻率響應和工作變量之間的選擇，穩(wěn)定性的決定性影響。此外，還要考慮選用條件要求：補償與校正能力以及抗干擾能力等。傳感器是一種物理測量裝置，能夠探測感受外界的信號檢測，并將檢測到的各個量以物理量的形式顯示和輸出。無論何種型號，都已在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛的應用。(3) 開關的選擇原則：無論什么開關，首先要求工作安全，可靠，而且由于開關是一個活

38、動頻率極高的電器元件，所以要求開關經(jīng)久耐用，使用方便。開關的質(zhì)量是選擇的關鍵，要求開關在接通和斷開電流時能夠有效地承載電流，不能夠有大量電弧產(chǎn)生。能夠在額定通過電流的范圍內(nèi)安全工作，真實可靠、有效地保障生產(chǎn)的正常進行。(4)變頻器的選擇原則：變頻器是現(xiàn)今市場上比較受歡迎的一種工業(yè)機械控制裝備，加裝之后可以使產(chǎn)線工作運行更加令人滿意。變頻器是通過和拖動電機的配合使用，來改變電機的轉(zhuǎn)速等指標，以達到節(jié)能等最終目的。裝置包括了整流單元，高容量電容，逆變器和控制器等。電信號的給定方式也隨著不同的要求而有不同。 它的工作原理是通過改變供給電機工作的電源頻率來控制電機（交流電機）或其他設備。變頻器的工作包

39、含了整流，濾波，逆變等過程，內(nèi)部設置有特殊晶閘管，用以開斷、調(diào)整輸出，使得電機可以獲得切實可用的電壓和電流。在選擇時，要考察變頻器的自身參數(shù)、性能指標，考慮生產(chǎn)的實際需求。4.2 送料小車硬件的選擇(1)拖動電機的選擇：設計采用三相籠型異步電動機。三相籠型異步電機相對具有更好的穩(wěn)定性能，能夠應付更為復雜的生產(chǎn)環(huán)境。由于拖動電機的啟動需要很大的電流，將會對附近電網(wǎng)和電機本身造成很大的負面影響，設計采用了電機定子串電阻降壓啟動方式。根據(jù)設計需要，選擇三相籠型異步電動機Y132S2-2，如圖4.2-1，Y：異步電動機；132：機座中心高（mm）；S2:短機座；2：磁極數(shù)；頻率：50HZ；額定電壓：3

40、80V；工作方式：連續(xù)；接法：三角形接法。拖動電機實物圖如圖4.2-1所示。 圖4.2-1 三相籠形異步電機實物圖 為了保障人、機安全，有效解決系統(tǒng)在啟動之初，電機的啟動電流過大，導致附近電網(wǎng)電壓嚴重降低；并且電機自身因為啟動電流非常大，也會有因電流過大而燒毀電機的可能，故而設計采用了定子串電阻的降壓啟動，以減小電機的啟動電流。 降壓啟動的主電路圖如下圖所示:其中KM1和KM2是控制電機正反轉(zhuǎn)的常開觸點；KM3和KM4將在延時繼電器的輔助下，作為電機降壓啟動，短接電阻的輔助觸點。在系統(tǒng)得電后，KM1/KM2將得電，常開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為常閉，在通電延時繼電器的延時時間到后，KM3/KM4的常開觸點將會

41、裝換為常閉，將電阻R短接，從而實現(xiàn)電機的降壓啟動。在整個系統(tǒng)的正常運行中，由于料車不停地往復，所以電機不停地啟動工作。電機降壓啟動主電路圖如圖4.2-2所示： 圖4.2-2 控制電路定子串電阻降壓啟動主電路圖 (2)傳感器的選擇 ：設計中選擇采用物位傳感器（料位傳感器）家族中的電容式傳感器。其工作特點是將所測到的變化量轉(zhuǎn)化為電容量的變化，檢測靈敏可靠。在料車的車廂上下各安裝一個金屬探頭進行檢測，自動檢測物料的料面是否達到上限或下限，并以燈光形式指示出來，以此來斷定是不是要繼續(xù)加料。其價格低，精度高，線性好。設計選用ULDY-S12型電容傳感器。實物圖如圖4.2-3,ULDY-S12的主要參數(shù)如

42、表4.2-1所示： 圖4.2-3 物位傳感器實物圖表4.2-1 ULDY-S12物位傳感器的主要參數(shù)型號 ULDY-S12電源電壓 AC 220V;DC 24V 50HZ相對濕度 85/100輸出信號 兩組常開、常閉觸點環(huán)境溫度 -400C+600C探頭材質(zhì) 不銹鋼介電常數(shù) 1.6安裝方式 頂部安裝 (3)行程開關的選擇 ： 行程開關又叫作限位開關，在機械生產(chǎn)中，一般用來實現(xiàn)對運動機械的實際位置狀態(tài)監(jiān)控，對機械的運動進行順序的控制。從而達到在實際生產(chǎn)中能夠?qū)Ξa(chǎn)線和車床實時實地的保護，限制運動部件的非正常行程，起到對設備的限位保護作用。它的工作原理是：在機械運行的必經(jīng)線路上（預先設定地點），將行

43、程開關預先安置，在運動設備正常運行的時候，行程開關處于一種常閉狀態(tài)，不起作用；一旦設備運行異常，超出了正常設定的運行范圍，而繼續(xù)前行，設備上的特定模塊就會觸動行程開關，其工作狀態(tài)就會發(fā)生改變，由之前的常閉轉(zhuǎn)換為常開，切斷設備電路，達到保護機械運行的效果。所以行程開關是一種被動地觸動運動部件模塊的行程位置，從而切換電路的低壓電器，這一工作原理與普通按鈕類似。行程開關在本設計中用以控制送料小車的左右行程、進行終端異常運行的限位保護。行程開關根據(jù)自身不同的組成結(jié)構(gòu)可以分成不同的種類，如滾動、組合式等。 送料小車的機械車床采用直動式行程開關。因為直動式開關不但開關靈敏，而且節(jié)能可靠。本設計我采用LX1

44、-11型限位開關。LX1-11型行程開關主要參數(shù)見表4.2-2。實物圖見圖4.2-4。表4.2-2 LX1-11型限位開關主要參數(shù) 型號 額定電壓 額定電流 工作溫度范圍 LX1-11K AC220(V） 56（A) -200 C+400C 圖 4.2-4 LX1-11K型行程開關（左）、FR-F740變頻器（右）(4) 變頻器的選擇：變頻器的應用是工業(yè)生產(chǎn)的巨大進步，但是變頻器的應用也不是完美無缺，也存在許多負面影響，如輸出的波中有許多諧波，會使電機無法正常工作，為解決這一問題，需要加裝必要的濾波電路，在通過濾波后，才可以將得到的新電壓、電流信號輸給電機用。由于這一技術的應用，使得工業(yè)生產(chǎn)大為方便，但是其價位也較高，在實際生產(chǎn)中，應該權(quán)衡經(jīng)濟因素來確定是否應用變頻器。送料小車采用變頻器為三菱公司的FR-F740型，功率參數(shù)為0.4500KW，內(nèi)置獨立的RS485通訊接口和噪聲濾波器等。實物圖如圖4.2-4所示。4.3 硬件接線控制原理圖 在電氣設備和工業(yè)生產(chǎn)中，控制電路以執(zhí)行電器為對象，電氣控制系統(tǒng)將接觸器等元器件以規(guī)定方式聯(lián)接而成的電路，就是電氣控制電路。一般的控制原理圖包括主電路和控制電路。電氣原理圖是為了便于使操作人員更快地分析控制電路而繪制的，根據(jù)清晰 而簡單的原則，表示出各個電子元器件之間的關系，以及