某生產(chǎn)流水線小車的plc控制裝置設計

1、摘 要可編程序控制器（programmable controller）簡稱plc，由于plc的可靠性高、環(huán)境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以plc的應用領域在迅速擴大。對早期的plc，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對當今的plc幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要plc。尤其是近幾年來，plc的成本下降，功能又不段增強，所以，目前plc在國內(nèi)外已被廣泛應用于各個行業(yè)。本設計是為了實現(xiàn)送料小車的手動和自動化的轉化，改變以往小車的單純手動送料，減少了勞動力，提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)！而且本送料小車的設計是由于工作環(huán)境惡劣，不允許人進入工作環(huán)境的情況下孕育而成的。關鍵詞：

2、plc；送料小車；控制；程序設計第一章 緒 論21.1課題背景21.2研究目的和意義21.3本文的主要工作3第二章 課程設計的內(nèi)容和要求42.1課程設計要求42.2課程設計的內(nèi)容42.3創(chuàng)新要求5第三章 送料小車的系統(tǒng)方案的選擇63.1 選定plc63.2 總體設計思路6第四章 程序設計及調試74.1生產(chǎn)線小車i/o 分配74.2生產(chǎn)線小車送料程序7第五章 電氣設計28第六章 課程設計的總結306.1操作過程簡要說明306.2常見故障及其排除方案306.3存在的問題及方案建議31致 謝32第一章 緒 論1.1課題背景隨著現(xiàn)代工業(yè)設備的自動化越來越多的工廠設備采用plc、變頻器和人機界面自動化器

3、件來控制，因此自動化程度越來越高。電氣控制技術是隨著科學技術的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展。 在現(xiàn)在化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動負擔，要求整個工藝生產(chǎn)過程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的靈魂，對整個生產(chǎn)線起著指揮作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進行，重者甚至發(fā)生人生安全事故，這樣講給企業(yè)造成重大損失。 送料小車是基于plc控制系統(tǒng)來設計的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用送料小車的運行，因此，送料小車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關系。送料小車能否正常運行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。所以

4、，對送料小車控制系統(tǒng)的設計要予以重視。1.2研究目的和意義隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的小車裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。可編程控制器小車控制系統(tǒng)集成自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，配置靈活、組態(tài)方便。近年來plc的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。我們采用了德國西門子公司s7-200型plc。西門子plc有小型化、高速度、高性能等特點，是s7-200系列中最高檔次

5、的超小型程序裝置。西門子可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。本系統(tǒng)就是應用可編程序控制器(plc)對十字路口交通控制燈實現(xiàn)控制。1.3本文的主要工作首先，回顧小車送料的歷史，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，小車送料的要求越來越高，采用可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機，設計開發(fā)了小車控制系統(tǒng)，才會滿足穩(wěn)定可靠的自動控制系統(tǒng)需求。然后，敘述了可編程程序控制器的產(chǎn)生、發(fā)展、應用的歷程，通過論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點、 卓越性能、結構、原理，有一個感性的總體認識。然后，結合交通燈控制系統(tǒng)的要

6、求，進行硬件、程序設計，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來完成本次設計任務。然后，通過對系統(tǒng)的調試和檢測，再進行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運行。第二章 課程設計的內(nèi)容和要求2.1課程設計要求某生產(chǎn)流水線小車由1臺y系列三相異步電動機驅動，電動機規(guī)格為2.2、380v、4.7a，不頻繁起動。該電動機正轉時，使小車前進；反轉時，使小車回退。 生產(chǎn)流水線小車主要工作過程(工作流程)起初：小車停在sq0處(1)sb第1次按下小車前進至sq1處sq1動作小車停止延時3m小車返回sq0處sq0動作小車停止；(2)sb第2次按下小車前進至sq2處sq2動作小車停止

7、延時5m小車返回sq0處sq0動作小車停止；(3)sb第3次按下小車前進至sq3處sq3動作小車停止延時8m小車返回sq0處sq0動作小車停止；(4)sb再次按下重復以上過程。2.2課程設計的內(nèi)容 （1）要求本次設計的控制裝置采用plc和觸摸屏等技術設備實現(xiàn)。（2）要能完全滿足控制要求。（3）要按照電氣設計慣例，提供短路、過載、聯(lián)鎖等故障保護措施。（4）本次設計的控制裝置應由操作屏、電氣控制箱(柜)等部分組成，要盡量與生產(chǎn)設備進行一體化安裝，具體安裝尺寸另行商定。（5）要有點動、自動單周等2種工作模式。（6） 要按照設計慣例，提供完整的設計說明書(電子書1份、書寫或印刷書1份)。2.3創(chuàng)新要求

8、(1)能用按鈕和觸摸屏調整送料號（13），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料號；(2)能用按鈕和觸摸屏調整送料停留時間（39min），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料停留時間；(3)能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示當前工作步的步號；(4)有急停功能，當急停解除之后，設備能從急停處繼續(xù)工作。第三章 送料小車的系統(tǒng)方案的選擇3.1 選定plc 根據(jù)控制要求 設計要求 選用的plc為：s7-200 cpu 224 它是德國西門子公司生產(chǎn)的s7系列小型plc，plc有小型s7-200、中型s7-300、大型s7-400的它的區(qū)分是通過輸入輸出的點數(shù)多少。我們這次設計的小車送料根據(jù)控制要求等情況選擇小型s7-200，在小型

9、plc s7-200按輸入輸出點數(shù)中再將其劃分cpu221、cpu222、cpu224、cpu226輸入輸出點數(shù)分別為6/4 8/6 14/10 24/16，根據(jù)控制要就選擇s7-200cpu224 14/10，有繼電器輸出和晶體管輸出型在這次任務中應要控制步進電機需要發(fā)高速脈沖和數(shù)碼管顯示為使視覺效果好選用晶體管輸出型。 plc選定為s7-200 cpu224 dc/dc/dc3.2 總體設計思路 根據(jù)已知情況、控制要求、設計要求， plc-控制裝置的設計可按照“大而化小，分而治之”的思路，劃分為以下5個部分，依序進行，各部分的設計任務分配如下:(1)程序設計及調試擬采用切換法，完成程序的設

10、計，并在實驗室環(huán)境中進行模擬調試；(2)電氣設計完成電氣線路原理圖、元件位置圖、接線圖、互連圖、元件明細表的設計；(3)*柜屏設計完成電氣元件安裝圖、控制箱（柜）、操作的設計(4)安裝、接線、聯(lián)合測試完成電氣元件的安裝、接線、并對程序與線路進行聯(lián)合測試；(5)后期工作說明操作過程、擬定常見故障排除方案、編寫設計說明書等。下面按照這個總體設計思路的任務安排，逐步展開。第四章 程序設計及調試4.1生產(chǎn)線小車i/o 分配圖4-1送料小車i/o 分配4.2生產(chǎn)線小車送料程序 主程序sbr -0sbr-1sbr-2sbr-10sbr-30sbr-31sbr-11第五章 電氣設計plc編程元件明細表及電氣

11、元件明細表編程軟件作用輸入i0.0調整送料好i0.1送料啟動i0.2點動送料進i0.3點動送料退i0.4暫停i0.5點動檔位i0.6自動擋為i1.0上料位i1.1a工位i1.2b工位i1.3c工位表1編程元件輸入明細表編程軟件輸出q0.0=1電機正傳q0.1=1電機反轉q0.3aq0.4bq0.5cq0.6dq0.7eq1.0fq1.1g表2編程元件輸出明細表電氣元件明細表序號文字符號名稱型號規(guī)格數(shù)量1plcplcs7-200cpu22414路輸入10路輸出12m1電動機39byg250-26dc24v 0.2n.m 0.4a13驅動器zd-6209-v214qf漏電斷路器dz 267le-3

12、25穩(wěn)壓電源盒16fu熔斷器rt18-32/227sb按鈕lay3958sa旋鈕lay3-x9sbs急停按鈕lay3110sq行程開關yblxw-6/11411el指示燈d09212導線bv5000.75mm219數(shù)碼管2表3電氣元件明細表第六章 課程設計的總結6.1操作過程簡要說明(1) 將sa打到自動擋，按下送料sb1小車前進到a工位，停留卸料，退回上料位，再按下送料sb1小車一次送到相應的b工位、c工位，在自動擋時可以調整送料工位號(13)。將sa打到手動擋時可以通過點進sb2和點退sb3任意調整小車的位置，此時還可以調整小車停留時間（39 s），在緊急情況是可按sb4急停（自鎖）防止出

13、現(xiàn)事故，在緊急情況過后按下sb4復位小車繼續(xù)（防止產(chǎn)品出現(xiàn)廢品）,（2）在組態(tài)軟件有相應的按鈕、數(shù)碼顯示、動畫顯示。.6.2常見故障及其排除方案(1)無法啟動：檢查plcrun指示燈亮沒，沒亮程序錯誤編程錯誤或程序未運行排除方法：從新編程，運行程序（2）小車不能送料到相應的工位：程序錯誤 排除方法：從新編程（3）手動無效程序錯誤或接線錯誤排除方法：從新編程或糾正錯誤接線（4）急停無效程序錯誤或接線錯誤排除方法：從新編程或糾正錯誤接線（5）電機不能反轉程序錯誤或接線錯誤排除方法：從新編程或糾正錯誤接線6.3存在的問題及方案建議本設計方案雖然“設計簡約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個問題

14、尚未解決：(1)電源問題：在設計過程中，為了簡化操作過程，對plc未加裝分電源開關，這樣不利于操作。(2) plc電源凈化問題：西門子plc供電電壓為dc24v,適應電源范圍較寬，；但為了減弱電網(wǎng)對plc的干擾，仍應加裝電壓凈化元件，如電源濾波器、隔離變壓器等。建議采取以下方案解決：(1)針對電源問題，建議加一個電源分開關來解決。(2)針對plc電源凈化問題，建議加裝電源濾波器或隔離變壓器的方案來解決。致 謝這次課程設計基本上涵蓋了我們所學習的plc程序的大部分知識點，課程設計題目要求不僅要求對課本知識有較深刻的了解，同時要求程序設計者由較強的思維能力和操作動手能力。這次課程設計使我對plc程序的編程、程序的錄入、以及在上機操作調試有了很大的提高。大部分同學只關心程序運行的結果，而對程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因為往往在動腦思考創(chuàng)新中我們會有更多收獲，學到更多的知識。做課程設計不僅讓我們修補了以前學習的漏洞，也讓我明白了一個道理：學習好plc這門技術，需要自己對它有興趣，而且要自己肯于動手操作實驗。最后該感謝幫助我的同學和老師。首先該感謝這門課程任教的胡老師給我們精心的講解和適用的資料。感謝同學們