基于plc的自動運料系統(tǒng)的設(shè)計

1、摘要 1關(guān)鍵詞 1Abstract 1Key words 11 緒論 21. 1課題的提出背景 21. 2運料小車的發(fā)展?fàn)顩r 21. 3課題的意義及應(yīng)用 21. 4本課題的主要工作 32自動運料控制系統(tǒng)的分析 32. 1自動運料控制系統(tǒng)的組成 32. 2 運料小車的工作分析 32. 2. 1 運料小車的工作過程 32. 2. 2運料小車的控制原理 42. 2. 3設(shè)置左、右行減速行程開關(guān)的意義 42. 3運料小車控制系統(tǒng)圖 43 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 53. 1 PLC的概述 53. 1. 1 PLC控制系統(tǒng)的特點 53. 1. 2 PLC系統(tǒng)的構(gòu)成 53. 1.3 PLC的工作原理 63. 1

2、.4 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 63. 2 PLC的選型 73.3 I/O點的分配 83.4 系統(tǒng)電路設(shè)計 93.4. 1 PLC控制線路的設(shè)計 93.4. 2 主電路的設(shè)計 93.5系統(tǒng)軟件程序設(shè)計 113.5. 1 系統(tǒng)控制流程圖 113.5. 2 系統(tǒng)軟件源程序編寫 133.5. 3 程序的下載安裝與調(diào)試 144 結(jié)論和工作總結(jié) 15致謝 15參考文獻(xiàn) 16附錄A語句表編程方法 16自動運料控制系統(tǒng)的設(shè)計電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生陳懷金指導(dǎo)教師李磊摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運料小車不斷擴(kuò)大到各個領(lǐng)域，從手動到自動，逐漸形成了機(jī)械化、自動 化。將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的自動化

3、控制，降低系統(tǒng)的運行費用。 本文分析了自動運料小車系統(tǒng)功能，給出了設(shè)計方案，討論了功能實現(xiàn)方法。采用模塊化設(shè)計思想，設(shè)計了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)，對各個機(jī)構(gòu)功能和實現(xiàn)方法做了簡要分析，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了較詳細(xì)的研究。選擇歐姆龍 CPM1A PLC為控制器， 設(shè)計了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。闡述了系統(tǒng)軟件設(shè)計方法、 設(shè)計過程， 編寫了 PLC控制系統(tǒng)程序，實現(xiàn)了整個自動運料過程的自動控制。關(guān)鍵詞：PLC ;運料小車；控制系統(tǒng)Design of Automatic Transporting Control SystemStudent majoring in Electrical Engineering and Autom

4、ationChen HuaijinTutor Li LeiAbstract: With economic development， transporter car is expanding to all areas， from manual to automatic， and gradually formed the mecha ni zati on and automati on .PLC applied to tran sport materials to car electrical control system and can realize automatic control ope

5、ration of the car and reduce system operating costs.This paper analyzed the function of the transporting system. The scheme and implementation were discussed. The overall structure was constructed according to the modular design method. The fun ctio n and impleme nt method were in troduced. The con

6、trol system was studied in detail. The hardware system was composed by CPM1A PLC. The desig n method and process of software system were elaborated. The PLC program was programmed， which can realize the auto-control to the system. Key words: PLC ； transporter car； control system91 緒論1. 1課題的提出背景由于工業(yè)控

7、制企業(yè)生產(chǎn)線上運輸工程的需要，在某些工作環(huán)境惡劣，不允許人進(jìn)入 工作環(huán)境的情況下，要求出現(xiàn)能夠自動地將料從一個地點送到另一個地點重復(fù)工作的運 料工具，自動運料小車作為一種必需的機(jī)器應(yīng)運而生了。將PLC運用到運料小車控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。而且具有連線簡單、控制速 度快，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點，可以適應(yīng)工業(yè)化環(huán)境下的應(yīng)用。隨著PLC的發(fā)展，國外生產(chǎn)線上的運輸控制系統(tǒng)非常廣泛的采用該控制系統(tǒng)，而 且有些制造廠還開發(fā)研制了出了專用的邏輯處理控制芯片。我國的大部分工控企業(yè)的運料小車自動控制系統(tǒng)都是從國外引進(jìn)的，成本高。為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)流通的需要， 讓

8、PLC技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合，充分的利用到我國的工控企業(yè)生產(chǎn)線上， 讓該系統(tǒng)在各 種環(huán)境下都能夠工作，使其成本低、易控制、安全可靠、效率高，本課題的提出非常有 必要。1. 2運料小車的發(fā)展?fàn)顩r由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn) 率的不斷提高，運料小車控制經(jīng)歷了以下幾個階段 ：(1) 手動控制：在20世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采用 PLC 來實現(xiàn)運料小車的控制，但是由于當(dāng)時的技術(shù)還不夠成熟，只能夠用手動的方式來控制 機(jī)器，而且早期運料小車控制系統(tǒng)多為繼電器一接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在 設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理

9、和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。(2) 自動控制：在20世紀(jì)80年代，由于計算機(jī)的價格下降，這時的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計算機(jī)相結(jié)合，通過機(jī)器人技術(shù)，自動化設(shè)備終于實現(xiàn)了PLC在運料小車控制系統(tǒng)在自動方面的應(yīng)用。(3) 全自動控制：現(xiàn)階段，由于 PLC技術(shù)的向高性能 高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。將 PLC運用到 運料小車控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC運料小車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造 方便等優(yōu)點。1. 3課題的意義及應(yīng)用小車自動運料系統(tǒng)，由于其控制

10、簡單，成本低，因此廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、倉庫、 礦井等生產(chǎn)場所。但傳統(tǒng)的接觸繼電器控制系統(tǒng)，有著其自身的缺點。例如：整個運行 過程中，小車的速度很難設(shè)定，如果太快，啟動和制動時由于存在小車慣性很容易造成 物料的掉落、拋灑，這樣就不能實現(xiàn)安全的啟動。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，運料小車的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大到各個領(lǐng)域。早期運料小車電氣 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)計周期長、體積大、成 本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作?，F(xiàn)將PLC應(yīng)用到運料小車電氣控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的自動化控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC運料小車電氣控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度

11、高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、 維修和改造方便、設(shè)計施工調(diào)試周期短等優(yōu)點。在自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運動，并且有的還要求在某些位置有一定時間的停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)運料小車自動往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計簡易、方便、可靠性高等特點，并且 程序設(shè)計方法多樣，便于不同層次的設(shè)計人員的理解和掌握。1. 4本課題的主要工作本文通過PLC控制運料小車裝卸料，并實現(xiàn)兩點運料功能，以達(dá)到生產(chǎn)實際之用。 全文主體思路共分為三個部分，第一部分概述運料小車問題的提出和意義，運料小車控 制系統(tǒng)的發(fā)展概況，明確論文要解決的問題。第二部分對自動控制系統(tǒng)所要實

12、現(xiàn)的功能 和設(shè)計方法進(jìn)行了分析。第三部分簡單概述了 PLC的相關(guān)知識，并詳細(xì)介紹了基于PLC 的運料小車的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。2自動運料控制系統(tǒng)的分析2. 1自動運料控制系統(tǒng)的組成自動運料控制系統(tǒng)由運料小車、PLC、行程開關(guān)、按鈕、接觸器、電磁閥等主要部 件組成。(1) 運料小車：用于運料，有五種運動狀態(tài)，停止、載料右行、載料減速右行、空載 左行和空載減速左行。(2) PLC :用于控制裝卸料過程和小車的運動狀態(tài)。(3) 行程開關(guān)：輸入元件，用來限制小車運動的位置，使小車俺一定的行程自動停止、 反向運動、變速運動。(4) 按鈕：輸入元件，用來啟動和停止工作。(5) 接觸器：輸出執(zhí)行元件，是用于

13、遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷骰芈芳按笕萘坑秒?回路的低壓控制電器。主要控制對象是電動機(jī)，實現(xiàn)啟停、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速等控制 功能。(6) 電磁閥：輸出執(zhí)行元件，通過通斷電控制閥門的打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)裝卸料。2. 2運料小車的工作分析2. 2. 1運料小車的工作過程左行運料小車右行啟動按鈕SB1停止按鈕SB2m裝料減速左行SQ3SQ4減速右行卸料圖2.1運料小車工作示意圖運料小車工作示意圖如圖2.1，初始狀態(tài)小車空車停在行程開關(guān) SQ1處，按一下啟 動按鈕SB1，小車在SQ1處裝料；15秒后裝料結(jié)束，開始右行；碰到行程開關(guān) SQ3后 開始減速右行；碰到行程開關(guān) SQ4后停下來卸料；10秒后卸料結(jié)

14、束，開始左行；碰到 行程開關(guān)SQ2后開始減速左行；碰到行程開關(guān) SQ1又停下來裝料；15秒后裝料結(jié)束， 開始右行，碰到行程開關(guān) SQ3后減速右行，碰到行程開關(guān) SQ4后停下來卸料，10秒后 左行，碰到行程開關(guān)SQ2后減速左行，碰到行程開關(guān) SQ1又停下來裝料。這樣循環(huán)工作，直到按一下停止按鈕 SB2,小車在完成最后一個周期的工作后空車停在 SQ1處。2. 2. 2運料小車的控制原理運料小車空車在行程開關(guān)處，按一下啟動按鈕，啟動信號輸入到PLC, PLC控制輸出使裝料電磁閥得電，進(jìn)行裝料，同時計時 15秒；15秒后裝料電磁閥失電，小車停止 裝料，同時右行接觸器得電，小車右行。當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ3

15、時，PLC輸出減速信號接通右行減速接觸器，并閉鎖右行繼電器，小車減速右行。當(dāng)小車碰到行程開關(guān)SQ4后，PLC輸出使右行減速接觸器失電，小車停止右行；同時卸料電磁閥得電，小車開始 卸料；10秒后，電磁閥失電，卸料結(jié)束，同時小車左行接觸器得電，小車開始左行。當(dāng) 碰到行程開關(guān)SQ2后，PLC輸出減速信號接通左行減速接觸器，并閉鎖左行接觸器， 小車減速左行。當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ1時，左行減速接觸器斷電，小車停止；同時裝料電 磁閥得電，小車裝料；15秒后裝料電磁閥失電，裝料結(jié)束，同時右行接觸得電，小車右 行。按停止按鈕后，小車按上述方式工作，只有在左行碰到行程開關(guān)SQ1時，PLC輸出使小車停止且不裝料。2

16、. 2. 3設(shè)置左、右行減速行程開關(guān)的意義在運料小車碰到行程開關(guān) SQ1和SQ4后，小車要停下來進(jìn)行裝料和卸料。當(dāng)小車 在執(zhí)行停車命令后，由于自身的慣性，可能會繼續(xù)往前行駛一段距離才停下。如果小車 行駛的速度很快，就有可能不能在指定的裝卸料處準(zhǔn)確停車。在靠近裝、卸料處，分別 設(shè)置左、右行減速行程開關(guān)，當(dāng)小車碰到減速行程開關(guān)后，小車減速，這樣就能保證小 車碰到裝卸料行程開關(guān)時速度不致過大，從而能使小車在裝卸料處準(zhǔn)確停下。2. 3運料小車控制系統(tǒng)圖控制系統(tǒng)圖如圖2.2所示智能主令 APLC運料小車圖2.2運料小車控制系統(tǒng)圖PLC框架配置圖如圖2.3所示。圖2.3 PLC框架配置圖3 PLC控制系統(tǒng)

17、設(shè)計3. 1 PLC的概述PLC英文全稱Programmable Logic Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，是 一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存 儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向 用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。3. 1. 1 PLC控制系統(tǒng)的特點PLC控制系統(tǒng)之所以成為當(dāng)今應(yīng)用很廣泛的工業(yè)控制系統(tǒng)，它具有很多適合于工業(yè) 控制的特點。1、可靠性高PLC的設(shè)計采取了很多提高可靠性的措施：1）從硬件設(shè)計和制造工藝上，采取了高可靠性的元器件，高集成度的功能

18、芯片，進(jìn)行抗老化測試，利用先進(jìn)的工藝制造流水生產(chǎn)，這些都提高了PLC的可靠性。2）從系統(tǒng)集成設(shè)計上，采取冗余設(shè)計、掉電保護(hù)、故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等 措施，保證了可靠性的進(jìn)一步提高。3）從軟件設(shè)計上，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。采用簡化的操作指令 集，對外界信號采用軟件濾波、斬波等措施，提高信號采集準(zhǔn)確度，對系統(tǒng)自身進(jìn)行軟 件自診斷、自恢復(fù)等措施。2、易操作性強(qiáng)PLC的設(shè)計采取了很多措施提高易操作性：1） 易于組態(tài)。與繼電器系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)相比，PLC使用特定的組態(tài)工具使PLC系 統(tǒng)的硬件和軟件功能進(jìn)行設(shè)定。組態(tài)工具軟件一般運行于計算機(jī)平臺上，操作簡單，界 面直觀，功能強(qiáng)大，容易掌握和

19、理解。組態(tài)語言一般有以下幾種，梯形圖語言，語句表 語言，功能塊圖語言，咼級描述語言。其中最常用的梯形圖語言和語句表語言，這兩語 言功能清晰，易于理解，為大多數(shù)工程技術(shù)人員所采用。2） 易于維護(hù)。繼電器系統(tǒng)是很難維護(hù)的，這也是促使PLC系統(tǒng)產(chǎn)生的一個重要的 原因。PLC具有自診斷功，故障恢復(fù)功能，事件記錄功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，可通過 系統(tǒng)的固有功能，很快地找到故障所在的部位，迅速的排除故障和修復(fù)系統(tǒng)。3、靈活性強(qiáng)PLC作為一種智能型控制器，在組態(tài)方式，修改程序等方面具有很大的靈活性：組 態(tài)靈活。組態(tài)靈活不僅表現(xiàn)在程序的開發(fā)階段，還表現(xiàn)在程序的修改維護(hù)上。如果專用 的組態(tài)語言不能滿足生產(chǎn)工藝的要

20、求時，還可以用高級語言（如C語言）開發(fā)特殊的應(yīng)用。強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，從小到幾十點到上萬點的系統(tǒng)，用PLC均可以實現(xiàn)?？梢酝ㄟ^通訊與其他系統(tǒng)組成一個整體，這些都極大的提高了系統(tǒng)的靈活性。3. 1. 2 PLC系統(tǒng)的構(gòu)成當(dāng)今有很多種PLC系統(tǒng)，但他們都有基本上相同的結(jié)構(gòu)。1）中央處理器CPU :整個系統(tǒng)的核心、智能單元。其主要作用是：執(zhí)行用戶程序， 完成各種運算，實現(xiàn)系統(tǒng)自診斷。CPU的運行速度決定著整個系統(tǒng)的運行速度。2）存儲器：包括系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和變量存儲器三部分。系統(tǒng)程 序存儲器用于存儲操作系統(tǒng)，不同的 PLC有不同的操作系統(tǒng)。系統(tǒng)程序存儲器一般用 EPROM/ EEPROM。

21、同一型號的PLC如果需要升級版本的話，可以更換裝有新程序的 EPROM或更新EEPROM內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)。此存儲器的內(nèi)容永久存在。用戶程序存儲器用 于存儲用戶組態(tài)程序，當(dāng)程序運行時，CPU利用自帶的解釋器解釋此程序，然后執(zhí)行， 完成特定的應(yīng)用。變量存儲器存儲變量的結(jié)果，相外部設(shè)備提供數(shù)據(jù)、信號。3）輸入/輸出接口：包括模擬、數(shù)字量板卡，通訊板卡，擴(kuò)展卡，特殊功能板卡。 通過模擬、數(shù)字量板卡可以采集或輸出模擬或者數(shù)字量數(shù)據(jù)；通訊板卡可以實現(xiàn)大容量 數(shù)據(jù)傳輸；擴(kuò)展卡可以實現(xiàn)槽架擴(kuò)展；特殊功板卡可以實現(xiàn)特殊領(lǐng)域的應(yīng)用，如高速頻 率量的監(jiān)測與輸出。4）電源。負(fù)責(zé)為PLC系統(tǒng)提供穩(wěn)定的多層次的電源，可以實現(xiàn)

22、智能電源管理。5） 其他外設(shè)：如打印機(jī)，編程器等，可以很好的發(fā)揮PLC的優(yōu)勢。3. 1. 3 PLC的工作原理一般情況下，PLC重復(fù)執(zhí)行工作循環(huán)來完成任務(wù)。一個工作循環(huán)包括以下五個步 驟：執(zhí)行自診斷，寫輸出，讀輸入，執(zhí)行程序，處理通訊要求。1 ）執(zhí)行自診斷：自診斷功能有 PLC內(nèi)置的時間監(jiān)視器完成，執(zhí)行結(jié)果可以存儲在 特定的變量存儲器內(nèi)，編程人員可以對此數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理。2 ）寫輸出：將數(shù)據(jù)寫入輸出影像寄存器。3 ）讀輸入：從輸入映像寄存器中讀取數(shù)據(jù)。4）執(zhí)行程序：執(zhí)行用戶程序。5）處理通訊需求：執(zhí)行數(shù)據(jù)通訊操作。PLC就這樣不斷反復(fù)循環(huán)，實現(xiàn)對外設(shè)的連續(xù)控制，直到接收到停機(jī)命令，或因

23、停 電、出現(xiàn)故障等才停止工作。3. 1. 4PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國內(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、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、 順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、 印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（2）模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等 都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（An

24、alog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊, 使可編程控制器用于模擬量控制。（3）運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開 關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū) 動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。(4) 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機(jī)，PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)

25、節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。 PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等 場合有非常廣泛的應(yīng)用。(5) 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、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。這些數(shù)據(jù)可以與 存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的 智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制 造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些

26、大型控制系統(tǒng)。(6) 通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機(jī)控制的發(fā) 展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出 各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3. 2 PLC的選型PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以 及取得最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮以下幾點：1)性能與任務(wù)相適應(yīng)(1) PLC的控制規(guī)模即最大I/O點數(shù)應(yīng)滿足實際需要，不同機(jī)型的最大I/O點數(shù)不同， 如:CPM1A的為100點,CQM1H的可達(dá)512點。(2) 要考慮PLC的工作速度。PLC的輸

27、出對輸入響應(yīng)存在滯后現(xiàn)象，對于一般工業(yè) 控制是允許的。有時需要高速脈沖輸入、高速脈沖輸出等特殊功能，中、大型PLC可選用特殊功能單元，小型 PLC大多也設(shè)置此類功能，可以方便使用。(3) 選擇PLC還要看其內(nèi)存容量、內(nèi)存配置是否合乎要求。 PLC 一般裝有RAM內(nèi) 存，并有電池支持，可以掉電保護(hù)。但為了程序安全，通常還可配置 EPROM或ROM 內(nèi)存，甚至配內(nèi)存卡。(4) PLC使用時要考慮電源問題。一方面 PLC自身需要電源，按所使用的電源，有 的系列PLC分為AC型和DC型，兩種型號的功能相同，交流型 PLC的體積比直流型 的大；另一方面PLC的輸入電路需要驅(qū)動電源，整體式 PLC的主機(jī)和

28、模塊式PLC的電 源模塊向外提供一個DC 24V電源，可以用作驅(qū)動電源，使用時注意不要超出其額定容 量。(5) PLC的輸出方式根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)選擇。繼電器輸出適用的電壓范圍較寬，承受 瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)。但其觸點的動作速度較慢、壽命較短，因此適用不頻 繁通斷的負(fù)載。對于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)選用晶體管輸出。(6) 根據(jù)控制要求確定是否需要特殊功能配置。如果有溫度、壓力、流量、液位等 連續(xù)量的檢測與控制，應(yīng)選用模擬量輸入單元和模擬量輸出單元，配接相應(yīng)的傳感器、 變送器和驅(qū)動裝置。對于溫度控制，OMRON還提供了溫度傳感器單元和溫控單元，可 以方便選用。如果需要一個人機(jī)界面監(jiān)控 PLC，即既

29、能向PLC輸入控制數(shù)據(jù)，又能觀 察PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息，則可以選用可編程終端(PT)。(7) 有時要考慮PLC的安裝尺寸。機(jī)電一體化的趨勢之一是產(chǎn)品向輕、薄、短、小巧化方向發(fā)展，控制柜的體積越來越小，這就要求PLC的體積盡可能小，大的PLC生產(chǎn)廠家都開發(fā)了高性能、超薄型、超小型的 PLC，如OMRON的CPM2C、CJ。對于簡易的小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)，可選擇微型 PLC，如OMRON的ZEN，SIEMENS的LOGO。對于開關(guān)量控制的系統(tǒng)或以開關(guān)量為主、帶有少量模擬量控制的系統(tǒng)，控制速度要 求不高時，可選用小型 PLC，如OMRON的CPM1A。對于以開關(guān)量為主、帶有部分模擬量的控制系統(tǒng)，或者有其它

30、更高的要求，可以選 擇功能較強(qiáng)的小型機(jī)，如 OMRON的CQM1H。對于控制復(fù)雜、控制功能要求高的，如 PID調(diào)節(jié)、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可選用 中、大型PLC，如OMRON的CS1。2)PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一PLC的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式PLC每一 I/O點的平均價格比模塊式 的便宜，適用于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式PLC的功能擴(kuò)展，I/O點數(shù)的增減，輸入與輸出點數(shù) 的比例，都比整體式方便靈活。維修更換模塊， 判斷與處理故障快速方便，適應(yīng)于工藝過程變化比較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。3) 可靠性控制系統(tǒng)的可靠性非常重要，設(shè)計者應(yīng)予以足夠的重視。綜合以上原則和自

31、動運料系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能，本文設(shè)計選用OMRON的CPM1APLC。圖3.1歐姆龍CPM1A PLC3. 3 I/O點的分配I/O點分配是建立I/O點與輸入元件、輸出執(zhí)行元件的對應(yīng)關(guān)系。I/O點分配應(yīng)利于 記憶、方便編程、節(jié)省配線。I/O分配見表3.1。表3.1 I/O 分配表輸入輸出啟動按鈕SB100000右行接觸器KM101000停止按鈕SB200001左行接觸器KM201001行程開關(guān)SQ100002右行減速接觸器KM301002行程開關(guān)SQ200003左行減速接觸器KM401003行程開關(guān)SQ300004裝料電磁閥KM501004行程開關(guān)SQ400005卸料電磁閥KM6010053.

32、4系統(tǒng)電路設(shè)計3. 4. 1 PLC控制線路的設(shè)計PLC的輸入端需要直流驅(qū)動電源，可以方便地使用自身配置的DC 24V電源。PLC的輸出端需要注意以下問題。(1) 在PLC的輸出回路中(通常在公共端子 COM上)串入保險絲，作短路保護(hù)用。 如輸出端接感性負(fù)載時，要考慮接入相應(yīng)的保護(hù)電路，保護(hù) PLC得輸出點。交 流感性負(fù)載兩端并解RC浪涌吸收電路，而直流感性負(fù)載則在兩端并接續(xù)流二極管或 RC 浪涌吸收電路，以抑制電路斷開時產(chǎn)生的電弧，保護(hù) PLC輸出電路。(3)如果PLC輸出端控制的負(fù)載電流超過最大限額或負(fù)載較重而動作又頻繁時，可 先外接繼電器，然后又繼電器驅(qū)動負(fù)載。 裝接外部緊急停車電路。在

33、PLC的外部設(shè)計緊急停車電路，當(dāng)運行中發(fā)生故障 時，按緊急停車按鈕，切斷負(fù)載電源。PLC的外部接線圖如圖3.2所示。SB10000001000SB200001OiooiUJ00002CMF1A01032SQ2 j00003FLC010030000401004SQ400005010051DC24VCOHCONI圖3.2PLC的外部接線KM1Kffi?KN5KM6減速右行減速左行裝料卸料3. 4. 2主電路的設(shè)計主電路通常由斷路器、接觸器、熔斷器和主令電器等部件組成。低壓斷路器電 _一弋_ QF圖3.3低壓斷路器低壓斷路器也稱為自動空氣開關(guān)，用來接通和分?jǐn)嘭?fù)載電路，也可以用來控制不頻 繁啟動的電動

34、機(jī)。(2) 接觸器KM線圈KN主融點寓開描助融點圖3.4 接觸器接觸器是用于遠(yuǎn)距離頻繁接通和分?jǐn)嘟恢绷骰芈芳按笕萘坑秒娀芈返牡蛪嚎刂齐?器。主要控制對象是電動機(jī)，實現(xiàn)啟停、正反轉(zhuǎn)、制動和調(diào)速等控制功能。(3) 熔斷器FU圖3.5 熔斷器熔斷器主要用于短路保護(hù)。E- SBE- SB主令電器常開觸點圖3.6常閉觸點主令電器主令電器是一種專門發(fā)布命令的電器，用來接通和斷開控制電路，實現(xiàn)控制對象的啟動、停止、急停等操作。只能用于控制電路，不允許分合主回路。L2 L3L1主電路圖如圖3.7所示。FR圖3.7主電路圖圖中KM1和KM2分別是控制電機(jī)正轉(zhuǎn)運行(小車前進(jìn))和反轉(zhuǎn)運行(小車后退) 的交流接觸器。

35、用KM1和KM2的主觸點改變進(jìn)入電動機(jī)的三相電源的相序， 即可以 改變電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。KM3和KM4主觸點經(jīng)過變速器再接入三相電動機(jī)，可以實現(xiàn) 電機(jī)的減速正反轉(zhuǎn)。3. 5系統(tǒng)軟件程序設(shè)計由于PLC所有的控制功能都是以程序的形式實現(xiàn)的，因此 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的大 量工作集中在程序設(shè)計上。對于較簡單的系統(tǒng)，梯形圖可以用經(jīng)驗法設(shè)計。對于較復(fù)雜 的系統(tǒng)，一般采用邏輯設(shè)計法或順序控制設(shè)計方法，要先繪制控制流程圖或時序圖，如 有必要，可畫出詳細(xì)的順序功能圖，然后設(shè)計梯形圖。在編程時要注意以下幾點：(1) 熟悉PLC指令系統(tǒng)和PLC內(nèi)部軟器件。熟悉PLC指令系統(tǒng)和PLC內(nèi)部軟器件 是正確編程的前提條件。

36、隨著 PLC的發(fā)展，PLC指令系統(tǒng)越來越豐富，不可能掌握所 有指令的使用方法。要注意對指令進(jìn)行分類，熟悉各個指令類別的功能，編程時根據(jù)控制要求首先確定指令的類別，再從中挑選出最恰當(dāng)?shù)闹噶?。PLC指令的操作數(shù)設(shè)計內(nèi)部 軟器件。PLC提供了豐富的內(nèi)部軟器件，每一種軟器件都有特定的功能和指定的編號范 圍，編程前必須搞清。使用內(nèi)部軟器件時，要預(yù)先做好規(guī)劃。例如，I/O分配要有規(guī)律便于理解與記憶，當(dāng)使用的軟器件較多時，應(yīng)做一個詳細(xì)分配列表。(2) 程序應(yīng)結(jié)構(gòu)分明、層次清楚。結(jié)構(gòu)分明、層次清楚是程序設(shè)計追求的目標(biāo)。在 設(shè)計復(fù)雜的控制程序時，為使程序簡潔，恰當(dāng)?shù)厥褂锰D(zhuǎn)、子程序、中斷等流程控制指 令可優(yōu)化程

37、序結(jié)構(gòu)，減少程序容量。(3) 程序應(yīng)能正確、可靠地實現(xiàn)控制功能。正確、可靠地實現(xiàn)控制功能是對PLC程序最根本的要求。在正常情況下，程序能都保證系統(tǒng)正確運行，單純做到這一點還不夠， 在非正常情況下，程序要有應(yīng)變能力，仍然能夠保證系統(tǒng)正確運行，或者根據(jù)對非正常 情況的判斷，停止運行，確保系統(tǒng)安全。3. 5. 1系統(tǒng)控制流程圖流程圖是對過程、算法、流程的一種圖像表示，在技術(shù)設(shè)計、系統(tǒng)控制等領(lǐng)域有廣 泛的應(yīng)用。只要有過程，就有流程。過程是將一組輸入轉(zhuǎn)化為輸出的相互關(guān)聯(lián)的活動， 流程圖就是描述這個活動的圖解。流程圖對于現(xiàn)有過程，設(shè)計新的過程改進(jìn)原有過程具 有積極的作用。流程圖是由一些圖框和流程線組成的，

38、其中圖框表示各種操作的類型，圖框中的文 字和符號表示操作的內(nèi)容，流程線表示操作的先后次序。流程圖是揭示和掌握封閉系統(tǒng) 運動狀況的有效方式。作為診斷工具，它能夠輔助決策制定，讓管理者清楚地知道，問 題可能出在什么地方，從而確定出可供選擇的行動方案。流程圖的主要結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)，分支結(jié)構(gòu)（又稱選擇結(jié)構(gòu)），循環(huán)結(jié)構(gòu)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，做出系統(tǒng)控制流程圖如圖 3.8。1214133. 5. 2系統(tǒng)軟件源程序編寫由經(jīng)驗設(shè)計法，編寫梯形圖如圖 3.9。0.000.01200. 00-o啟動啟200.000. 0210. 04200.00裝料右行DIFD(14)200.01200.010. 0510.02減速

39、右行10. 02減速右行01 0510.05卸料行程開關(guān)卸料100ms定時器定時11秒 定時器號設(shè)置值左行下障沿黴分位減速左行3. 5. 3程序的下載安裝與調(diào)試將各個輸入和輸出端子和實際控制中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的 安裝。打開CX-Programmer編程軟件，打開運料小車程序，即可在線調(diào)試，最終調(diào)試結(jié) 果符合設(shè)計要求，如圖3.10。宜件迥編輯備視副迫插入PLC編程迥模擬工具窗口幫助膽曙曰|閩|尋P |茶電念富| 2處|料譯露綣|幫講|巒蠢空|乘| 卜XQQ |糜廊匡閔晅忌|匱產(chǎn)|區(qū)!卜*卯卿| O 0百容荒I-悴 j応麗而風(fēng)匝窗|能是胛圍1|鋁職蕊| 警駆山色智 | ；$*

40、18提序名新程序1】液客稱 S10. OT200. 0DSOO. DO0.010. 02Jx| -醫(yī)新工程-口掰FI1 CFLU CCFtllA)賤豈材號0謖置Q內(nèi)存-轡程序-包新程岳1 注將號 辱si 同EFD8TIMOWQI |0.041 zl制屁LO.DOi右疔泌右程開矢310.00圖3.10程序調(diào)試4結(jié)論和工作總結(jié)運用可編程控制器實現(xiàn)了運料小車的自動控制，避開了以往繼電器接觸不良、開關(guān) 易損壞等缺點，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。在檢測小車是否到達(dá)停靠點的時候，運用 了行程開關(guān)，這樣的檢驗系統(tǒng)讓小車的停靠位置更加準(zhǔn)確。在后續(xù)設(shè)計過程中，該設(shè)計 還可以聯(lián)網(wǎng)，讓多臺控制器組成局域網(wǎng)，構(gòu)成一套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，便于通訊和實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制 操作。本文主要介紹了運料小車的發(fā)展過程及現(xiàn)代社會對運料小車的功能要求，以及運料小車以后的發(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動化程度越來越高，運料小車應(yīng)用 前景可觀。本文解決了如下問題：分析了控制系統(tǒng)的功能和工作原理；