自動送料裝車系統(tǒng)

1、技師職業(yè)資格鑒定維修電工論文（國家職業(yè)資格二級）論文題目：自動送料裝車系統(tǒng)姓名：-身份證號：準考證號：所在省市：所在單位：自動送料裝車系統(tǒng)摘要可編程程序控制器(PLC,ProgrammableLogicController)因其高可靠性和較高的性價比，而在工業(yè)控制中被廣泛應用。組態(tài)軟件由于計算機的普及和其本身價值(實時多任務(wù)、開放性、靈活性、通用性和可靠性)的被認知，也在快速的發(fā)展中。本文基于可編程序控制器PLC和組態(tài)軟件設(shè)計自動配料系統(tǒng)的控制系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)。利用日本三菱公司的FX2N系列PLC對自動配料系統(tǒng)進行控制。運用與之相配的GXDeveloper編程，通過LAD編程語言編制了下位機的控

2、制程序，從而使該配料系統(tǒng)可以按要求完成自動配料，裝料全過程。本文的主要內(nèi)容包括對生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀的概述、配料系統(tǒng)工作原理和配料控制系統(tǒng)的總體設(shè)計，重點描述了包括硬件設(shè)計、編程環(huán)境及軟件設(shè)計在內(nèi)的三菱PLC在配料系統(tǒng)中的應用。關(guān)鍵詞：PLC可編程序控制器；配料在小型控制系統(tǒng)中，大量的控制為順序控制。順序控制是指根據(jù)預先規(guī)定的程序或條件，對控制過程各個階段順序地進行自動控制。用PLC進行順序控制十分方便，它可以采用多種編程方法，除了用基本邏輯指令和移位指令來編程以外，還可以用專用的順序控制指令（例如步進指令）來編程。自動送料裝車系統(tǒng)一般是由給料器、傳送帶、小車等單體設(shè)備組合，來完成特定的

3、過程。這類系統(tǒng)的控制需要動作穩(wěn)定，具備連續(xù)可靠工作的能力。通過3臺電機和3個傳送帶、料斗、小車等的配合，才能穩(wěn)定有效率地進行自動送料裝車過程（如圖1-1）圖1-1自動送料車系統(tǒng)示意圖2自動配料系統(tǒng)車到位情況及對貨車進行自動配料，當車裝滿時，配料系統(tǒng)自動關(guān)閉。本設(shè)計的突出點是故障檢測部分的設(shè)計，首先，當某一節(jié)傳送帶發(fā)生故障時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，該節(jié)之后的傳送帶會在一定的延時后停止。其次，當某節(jié)傳送帶上的物體過重時，該節(jié)傳送帶和其前面的傳送帶會立即停止，并且數(shù)碼顯示電路會顯示發(fā)生故障的電機的號碼，該節(jié)之后的傳送帶自動配料系統(tǒng)主要是完成給小車的自動配料，系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動

4、識別貨會在一定的延時后停止。1.元器件選擇如下表：2.I/O地址分配表，該系統(tǒng)需要11個輸入點和5個輸出點。見表2-1.I/O地址分配表輸入設(shè)備輸入點編號輸出設(shè)備輸出點編號啟動按鈕X0電磁閥1Y0停止按鈕X1電磁閥2Y1燈L1X2電動機M1Y2燈L2X3電動機M2Y3傳感器X4電動機M3Y4X5X6X7X10X11X122-1I/O地址分配表3.控制要求狀態(tài)圖根據(jù)控制要求狀態(tài)圖如圖2-2所示圖2-2自動送料車系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖4基本邏輯指令編程及梯形圖根據(jù)流程圖用基本邏輯指令編制的梯形圖如圖2-3所示程序運行過程如下：按下啟動按鈕，X0閉合，M800艱通。X1閉合，紅燈L1滅，綠燈L2亮，允許汽車

5、進裝料，X1斷開。X2閉合，紅燈L1亮，綠燈L2滅，汽車到位裝料，X2斷開。X3閉合，電機M3啟動，T0開始計時，T0計時到，X3斷開。X4閉合，電機M2開始啟動,T1開始計時，T1計時到，X4斷開。X5閉合，電機開始M1啟動，T2開始計時，T2計時到，X5斷開。X6閉合，閥K2打開，根據(jù)傳感器S2,X6斷開。X7閉合，閥K2關(guān)閉，X7斷開。X9閉合，電機M1停止運轉(zhuǎn)，T0開始計時，T0計時到，X10斷開。X10閉合，電機M2停止運轉(zhuǎn)，T1開始計時，T1計時到，X11斷開。X11閉合，電機M3停止運轉(zhuǎn)，T2開始計時，T2計時到，X12斷開。X12閉合，紅燈L1滅，綠燈L2亮，允許汽車開走，X1

6、3斷開。程序結(jié)束，等待循環(huán)。該程序的控制示意圖如下：(1)起動：起動時為了避免在前段運輸皮帶上造成物料堆積，要求逆物料流動方向按一定時間間隔順序啟動。其起動順序為：時隔2s時隔2s時隔2s閥K2打開一_k電機M1打開一k電機M2打開一電機M2打開(2)停止：停止時為了使運輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動方向按一定時間間隔順序停止。其停止順序為：時隔2s上,H時隔2s上,H時隔2s上,H閥K2關(guān)閉電機M3打開電機M2打開電機M1打開 |SET50SOK000 |$TL|1|aET犍1旅1*帕I |S1TL|1|fSETS22MK0Q2 |STL|1I£WOOJ03711I725若相4

7、1呼57時舞翔73謂81酊聘S23K003T$TL|1b524K004.TLh-IL52Sf14<WQljJpETS23(¥®Q2<T0KIETS24-<V0Q3；<T1M2:SET$25<11Tm<10SEI<10fSET-pET加至JKS26K2就7K2S2B<T2K2圖2-3自動送料車系統(tǒng)梯形3系統(tǒng)硬件3.1 硬件設(shè)計該系統(tǒng)硬件控制要求如下：紅燈L1滅，綠燈L2亮，表示允許汽車開進裝料，料斗K2,電機M1M2M3皆為OFF當汽車到來時（用S2接通表示），L1亮，L2滅，M3運行，電機M2在M3接通后2s后運行，M1在M2

8、接通后2s后運行，K2在M1接通后2s后打開出料。當料滿后（用S2斷開表示），料斗K2關(guān)閉，電機M1延時2s后關(guān)斷，M2在M1停2S后停止，M3在M2停2s后停止，L2亮，L1滅，表示汽車可以開走。根據(jù)自動送料車系統(tǒng)的工藝流程，控制系統(tǒng)的被控系數(shù)有電磁閥K2的開啟與關(guān)閉、傳感器s1、s2的接通與斷開、信號燈L1、L2的亮滅，電動機M1M2M3對皮帶的驅(qū)動等?？紤]到現(xiàn)場工作環(huán)境比較惡劣等情況，采用日本三菱電工的FX2N-32MT-001系列可編程控制器（PL。的CPU21效核心，配以擴展模塊、外部接口及驅(qū)動單元組成自動送料車生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)。FX2n-32MT-001（晶體管輸出型）自帶32

9、個I/O點，其中16個輸入點、16個輸出點，其輸出為直流型輸出，可以滿足高頻輸出的要求。FX2NPLC的體積比FX2PLC小50%Z上，但控制功能和性能相同。FX2NPLC的編程，可用編程器，也可以在PC機上使用三菱公司的專用編程軟件包MELSEMEDOC亍3.2 系統(tǒng)功能概述FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點；FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途

10、，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行16-256點的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點的主機，可以采用最小8點的擴展模塊進行擴展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至16K步。豐富的軟元件應用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運算、平方根、浮點小數(shù)運算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC

11、5VKHZ/DC12V-24V,脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCIIcodeER刷，HEXASCII變換，校驗碼等。時計控制內(nèi)置時鐘的數(shù)據(jù)比較、加法、減法、讀出、寫入等。4PLC的應用4.1 PLC基本結(jié)構(gòu)PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。1. CPU模塊CPLB塊主要由微處理器和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。2. I/O模塊輸入模塊和輸

12、出模塊簡稱為I/O模塊，它們是系統(tǒng)的眼、耳、腳，是聯(lián)系外部現(xiàn)場設(shè)備和CPU莫塊的橋梁。3. ）輸入模塊輸入電路中設(shè)有RC濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起錯誤的輸入信號。FX2N系列的濾波電路延遲時間可以用編程軟件中的系統(tǒng)塊設(shè)置。4. )輸出模塊FX2N系歹U的CPU模塊的數(shù)字量輸出電路的功率元件有驅(qū)動直流負載的場效應晶體管和小型繼電器，后者既可以驅(qū)動交流負載又可以驅(qū)動直流負載，負載電源由外部提供。輸出電流的額定值與負載的性質(zhì)有關(guān)。輸出電路一般分為若干組，對每一組的總電流也有限制。4.2 PLC程序設(shè)計方法三菱PLC控制系統(tǒng)一般設(shè)計方法：1、分析控制系統(tǒng)的控制要求熟悉被控對象的

13、工藝要求，確定必須完成的動作及動作完成的順序，歸納出順序功能圖。2、選擇適當類型的PLC根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，確定I/O點數(shù)和I/O點的類型(數(shù)字量、模擬量等)，并列出I/O點清單。進行內(nèi)存容量的估計，適當留有余量。根據(jù)經(jīng)驗，對于一般開關(guān)量控制系統(tǒng)，用戶程序所需存儲器的容量等于I/O總數(shù)乘以8;對于只有模擬量輸入的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要100個存儲器字；對于既有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要200個存儲器字。確定機型時，還要結(jié)合市場情況，考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價格比好一些的PLC機型。3、軟件設(shè)計(1)軟件設(shè)計的主要任務(wù)是

14、根據(jù)控制系統(tǒng)要求將順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，在程序設(shè)計的時候最好將使用的軟元件(如內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器等)列表，標明用途，以便于程序設(shè)計、調(diào)試和系統(tǒng)運行維護、檢修時查閱。(2)模擬調(diào)試。將設(shè)計好的程序下載到PLC主單元中。由外接信號源加入測試信號，可用按鈕或小開關(guān)模擬輸入信號，用指示燈模擬負載，通過各種指示燈的亮暗情況了解程序運行的情況，觀察輸入/輸出之間的變化關(guān)系及邏輯狀態(tài)是否符合設(shè)計要求，并及時修改和調(diào)整程序，直到滿足設(shè)計要求為止。4、現(xiàn)場調(diào)試在模擬調(diào)試合格的前提下，將PLC與現(xiàn)場設(shè)備連接?，F(xiàn)場調(diào)試前要全面檢查整個PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O連線等。在保證整個硬

15、件連接正確無誤的情況下才可送電。將PLC的工作方式置為“RUN。反復調(diào)試，消除可能出現(xiàn)的問題。當試運一定時間且系統(tǒng)運行正常后，可將程序固化在具有長久記憶功能的存儲器中，做好備份。4.3 設(shè)計中碰到的問題及處理方法1 .在設(shè)計初期因為不能確認所設(shè)計的系統(tǒng)如何工作而不能確定設(shè)計方案，后通過查閱有關(guān)資料以及不斷改進從而確定了設(shè)計路線及設(shè)計方案。2 .在使用軟件模塊做設(shè)計時，啟動和運行過程的操作都被錯誤和分析中斷所監(jiān)控。錯誤將被報告給系統(tǒng)并通過模塊上的LED顯示。3 .在選用有關(guān)元器件時遇到了一些麻煩，因為不能確定所選擇元器件是否滿足設(shè)計要求以及是否合理等問題，這很重要，后通過查閱有關(guān)文獻資料設(shè)計工具

16、書等，以及參考其他有關(guān)類型的實例從而確定了元器件。4 .在編程過程中因為編程方法不是很合理，遇到了很多麻煩。從書上找到了一些經(jīng)驗編程方法：(1) PLC的編程，從梯形圖來看，其根本點是找出符合控制要求的系統(tǒng)各個輸出的工作條件，這些條件又總是用機內(nèi)各種器件按一定邏輯關(guān)系組合來實現(xiàn)的。(2)梯形圖的基本模式為啟-保-停電路一般只針對一個輸出，這個輸出可以是系統(tǒng)的實際輸出，也可以是中間變量。(3)梯形圖編程中有一些約定俗成的基本環(huán)節(jié)，它們都有一定的功能，可以在許多地方借以應用。(4)在準確了解控制要求后，合理的為控制系統(tǒng)中的事件分配輸入輸出端。選擇必要的機內(nèi)器件，如定時器、計數(shù)器、輔助繼電器(5)對于一些控制要求較簡單的輸出，可直接寫出它們的工作條件，依啟-保-停電路模式完成相關(guān)的梯形圖支路。工作條件稍復雜的可借助輔助繼電器。(6)將關(guān)鍵點