某生產(chǎn)流水線小車的plc控制裝置設(shè)計(jì)

1、摘 要可編程序控制器（programmable controller）簡(jiǎn)稱plc，由于plc的可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活通用、使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單，所以plc的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴(kuò)大。對(duì)早期的plc，凡是有繼電器的地方，都可采用。而對(duì)當(dāng)今的plc幾乎可以說(shuō)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(lái)，plc的成本下降，功能又不段增強(qiáng)，所以，目前plc在國(guó)內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。本設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)送料小車的手動(dòng)和自動(dòng)化的轉(zhuǎn)化，改變以往小車的單純手動(dòng)送料，減少了勞動(dòng)力，提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化生產(chǎn)！而且本送料小車的設(shè)計(jì)是由于工作環(huán)境惡劣，不允許人進(jìn)入工作環(huán)境的情況下孕育而成的。關(guān)鍵詞：

2、plc；送料小車；控制；程序設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求42.1課程設(shè)計(jì)要求42.2課程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)思路6第四章 程序設(shè)計(jì)及調(diào)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(shè)計(jì)28第六章 課程設(shè)計(jì)的總結(jié)306.1操作過(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)明306.2常見(jiàn)故障及其排除方案306.3存在的問(wèn)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(shè)備的自動(dòng)化越來(lái)越多的工廠設(shè)備采用plc、變頻器和人機(jī)界面自動(dòng)化器

3、件來(lái)控制，因此自動(dòng)化程度越來(lái)越高。電氣控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)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(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程全盤自動(dòng)化，這就離不開(kāi)控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的靈魂，對(duì)整個(gè)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(jìn)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(lái)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動(dòng)作都直接作用送料小車的運(yùn)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(guān)系。送料小車能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。所以

4、，對(duì)送料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要予以重視。1.2研究目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原有的小車裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要。可編程控制器小車控制系統(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。近年來(lái)plc的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。我們采用了德國(guó)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(diǎn)，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(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)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(yīng)用可編程序控制器(plc)對(duì)十字路口交通控制燈實(shí)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(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，小車送料的要求越來(lái)越高，采用可編程程序控制器來(lái)代替中間繼電器和過(guò)程控制的微型機(jī)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了小車控制系統(tǒng)，才會(huì)滿足穩(wěn)定可靠的自動(dòng)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(yīng)用的歷程，通過(guò)論述可編程程序控制器的各種優(yōu)點(diǎn)、 卓越性能、結(jié)構(gòu)、原理，有一個(gè)感性的總體認(rèn)識(shí)。然后，結(jié)合交通燈控制系統(tǒng)的要

6、求，進(jìn)行硬件、程序設(shè)計(jì)，從主要部件的選擇、流程的分析、程序思路的產(chǎn)生來(lái)完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。然后，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測(cè)，再進(jìn)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(yùn)行。第二章 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求2.1課程設(shè)計(jì)要求某生產(chǎn)流水線小車由1臺(tái)y系列三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)規(guī)格為2.2、380v、4.7a，不頻繁起動(dòng)。該電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，使小車前進(jìn)；反轉(zhuǎn)時(shí)，使小車回退。 生產(chǎn)流水線小車主要工作過(guò)程(工作流程)起初：小車停在sq0處(1)sb第1次按下小車前進(jìn)至sq1處sq1動(dòng)作小車停止延時(shí)3m小車返回sq0處sq0動(dòng)作小車停止；(2)sb第2次按下小車前進(jìn)至sq2處sq2動(dòng)作小車停止

7、延時(shí)5m小車返回sq0處sq0動(dòng)作小車停止；(3)sb第3次按下小車前進(jìn)至sq3處sq3動(dòng)作小車停止延時(shí)8m小車返回sq0處sq0動(dòng)作小車停止；(4)sb再次按下重復(fù)以上過(guò)程。2.2課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 （1）要求本次設(shè)計(jì)的控制裝置采用plc和觸摸屏等技術(shù)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。（2）要能完全滿足控制要求。（3）要按照電氣設(shè)計(jì)慣例，提供短路、過(guò)載、聯(lián)鎖等故障保護(hù)措施。（4）本次設(shè)計(jì)的控制裝置應(yīng)由操作屏、電氣控制箱(柜)等部分組成，要盡量與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行一體化安裝，具體安裝尺寸另行商定。（5）要有點(diǎn)動(dòng)、自動(dòng)單周等2種工作模式。（6） 要按照設(shè)計(jì)慣例，提供完整的設(shè)計(jì)說(shuō)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(diào)整送料號(hào)（13），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料號(hào)；(2)能用按鈕和觸摸屏調(diào)整送料停留時(shí)間（39min），并能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示送料停留時(shí)間；(3)能用數(shù)碼管和觸摸屏顯示當(dāng)前工作步的步號(hào)；(4)有急停功能，當(dāng)急停解除之后，設(shè)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(shè)計(jì)要求 選用的plc為：s7-200 cpu 224 它是德國(guó)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(guò)輸入輸出的點(diǎn)數(shù)多少。我們這次設(shè)計(jì)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(diǎn)數(shù)中再將其劃分cpu221、cpu222、cpu224、cpu226輸入輸出點(diǎn)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(wù)中應(yīng)要控制步進(jìn)電機(jī)需要發(fā)高速脈沖和數(shù)碼管顯示為使視覺(jué)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(shè)計(jì)思路 根據(jù)已知情況、控制要求、設(shè)計(jì)要求， plc-控制裝置的設(shè)計(jì)可按照“大而化小，分而治之”的思路，劃分為以下5個(gè)部分，依序進(jìn)行，各部分的設(shè)計(jì)任務(wù)分配如下:(1)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試擬采用切換法，完成程序的設(shè)

10、計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行模擬調(diào)試；(2)電氣設(shè)計(jì)完成電氣線路原理圖、元件位置圖、接線圖、互連圖、元件明細(xì)表的設(shè)計(jì)；(3)*柜屏設(shè)計(jì)完成電氣元件安裝圖、控制箱（柜）、操作的設(shè)計(jì)(4)安裝、接線、聯(lián)合測(cè)試完成電氣元件的安裝、接線、并對(duì)程序與線路進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試；(5)后期工作說(shuō)明操作過(guò)程、擬定常見(jiàn)故障排除方案、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。下面按照這個(gè)總體設(shè)計(jì)思路的任務(wù)安排，逐步展開(kāi)。第四章 程序設(shè)計(jì)及調(diào)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(shè)計(jì)plc編程元件明細(xì)表及電氣

11、元件明細(xì)表編程軟件作用輸入i0.0調(diào)整送料好i0.1送料啟動(dòng)i0.2點(diǎn)動(dòng)送料進(jìn)i0.3點(diǎn)動(dòng)送料退i0.4暫停i0.5點(diǎn)動(dòng)檔位i0.6自動(dòng)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(xì)表編程軟件輸出q0.0=1電機(jī)正傳q0.1=1電機(jī)反轉(zhuǎn)q0.3aq0.4bq0.5cq0.6dq0.7eq1.0fq1.1g表2編程元件輸出明細(xì)表電氣元件明細(xì)表序號(hào)文字符號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量1plcplcs7-200cpu22414路輸入10路輸出12m1電動(dòng)機(jī)39byg250-26dc24v 0.2n.m 0.4a13驅(qū)動(dòng)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(kāi)關(guān)yblxw-6/11411el指示燈d09212導(dǎo)線bv5000.75mm219數(shù)碼管2表3電氣元件明細(xì)表第六章 課程設(shè)計(jì)的總結(jié)6.1操作過(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)明(1) 將sa打到自動(dòng)擋，按下送料sb1小車前進(jìn)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(yīng)的b工位、c工位，在自動(dòng)擋時(shí)可以調(diào)整送料工位號(hào)(13)。將sa打到手動(dòng)擋時(shí)可以通過(guò)點(diǎn)進(jìn)sb2和點(diǎn)退sb3任意調(diào)整小車的位置，此時(shí)還可以調(diào)整小車停留時(shí)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(guò)后按下sb4復(fù)位小車?yán)^續(xù)（防止產(chǎn)品出現(xiàn)廢品）,（2）在組態(tài)軟件有相應(yīng)的按鈕、數(shù)碼顯示、動(dòng)畫顯示。.6.2常見(jiàn)故障及其排除方案(1)無(wú)法啟動(dòng)：檢查plcrun指示燈亮沒(méi)，沒(méi)亮程序錯(cuò)誤編程錯(cuò)誤或程序未運(yùn)行排除方法：從新編程，運(yùn)行程序（2）小車不能送料到相應(yīng)的工位：程序錯(cuò)誤 排除方法：從新編程（3）手動(dòng)無(wú)效程序錯(cuò)誤或接線錯(cuò)誤排除方法：從新編程或糾正錯(cuò)誤接線（4）急停無(wú)效程序錯(cuò)誤或接線錯(cuò)誤排除方法：從新編程或糾正錯(cuò)誤接線（5）電機(jī)不能反轉(zhuǎn)程序錯(cuò)誤或接線錯(cuò)誤排除方法：從新編程或糾正錯(cuò)誤接線6.3存在的問(wèn)題及方案建議本設(shè)計(jì)方案雖然“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個(gè)問(wèn)題

14、尚未解決：(1)電源問(wèn)題：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化操作過(guò)程，對(duì)plc未加裝分電源開(kāi)關(guān)，這樣不利于操作。(2) plc電源凈化問(wèn)題：西門子plc供電電壓為dc24v,適應(yīng)電源范圍較寬，；但為了減弱電網(wǎng)對(duì)plc的干擾，仍應(yīng)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(duì)電源問(wèn)題，建議加一個(gè)電源分開(kāi)關(guān)來(lái)解決。(2)針對(duì)plc電源凈化問(wèn)題，建議加裝電源濾波器或隔離變壓器的方案來(lái)解決。致 謝這次課程設(shè)計(jì)基本上涵蓋了我們所學(xué)習(xí)的plc程序的大部分知識(shí)點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)題目要求不僅要求對(duì)課本知識(shí)有較深刻的了解，同時(shí)要求程序設(shè)計(jì)者由較強(qiáng)的思維能力和操作動(dòng)手能力。這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)plc程序的編程、程序的錄入、以及在上機(jī)操作調(diào)試有了很大的提高。大部分同學(xué)只關(guān)心程序運(yùn)行的結(jié)果，而對(duì)程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因?yàn)橥趧?dòng)腦思考創(chuàng)新中我們會(huì)有更多收獲，學(xué)到更多的知識(shí)。做課程設(shè)計(jì)不僅讓我們修補(bǔ)了以前學(xué)習(xí)的漏洞，也讓我明白了一個(gè)道理：學(xué)習(xí)好plc這門技術(shù)，需要自己對(duì)它有興趣，而且要自己肯于動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。最后該感謝幫助我的同學(xué)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(xué)們