運(yùn)料小車機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)報(bào)告

哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告2012/2013學(xué)年第一學(xué)期班級(jí)姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師201哈爾濱理工大學(xué)機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)PAGEI榮成學(xué)院學(xué)院機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)書題目名稱基于西門子PLC的運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名所學(xué)專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)教師所學(xué)專業(yè)職稱完成期限2012年12月03日至2012年12月14日一、主要內(nèi)容運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應(yīng)用訓(xùn)練；設(shè)計(jì)PLC程序機(jī)電系統(tǒng)的過程控制；在仿真平臺(tái)上運(yùn)行程序并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；完成設(shè)計(jì)并撰寫不少于4000字的實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告；修改完善實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)備答辯。二、實(shí)訓(xùn)報(bào)告的基本要求1.機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)的要求及任務(wù)；2.機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)的主要內(nèi)容（設(shè)計(jì)過程、實(shí)物圖、硬件連接圖、I/O地址分配表、功能順序圖、PLC流程圖及梯形圖、操作說明等）；3.機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)的心得體會(huì)；4.參考文獻(xiàn)（不少于5篇）。指導(dǎo)老師意見：指導(dǎo)老師簽名：年月日哈爾濱理工大學(xué)機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)PAGEII摘要“機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)”是機(jī)電專業(yè)的綜合性實(shí)習(xí)訓(xùn)練，放在專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)完之后，集氣壓技術(shù)、液壓技術(shù)、控制電機(jī)及電氣控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、PLC及其自動(dòng)控制技術(shù)等為一體。在了解了機(jī)電系統(tǒng)的基本組成、基本功能、控制技術(shù)和控制方法等知識(shí)后，利用宇龍機(jī)電控制仿真軟件完成典型機(jī)電一體化系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)。本設(shè)計(jì)是完成運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；完成運(yùn)料小車的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其硬件部分共包括PLC控制、輸入電路、控制電路等三個(gè)主要組成部分。設(shè)計(jì)的總體思路是準(zhǔn)確安全的對(duì)運(yùn)料小車進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；PLC控制；工作方式；運(yùn)動(dòng)過程哈爾濱理工大學(xué)機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)說明書目錄榮成學(xué)院學(xué)院機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)書 I摘要 II序言 1第1章緒論 21.1實(shí)訓(xùn)主要內(nèi)容 21.2實(shí)訓(xùn)目的 21.3實(shí)訓(xùn)任務(wù) 21.4實(shí)訓(xùn)與其它實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)系 2第2章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 32.1運(yùn)料小車的控制要求 32.2運(yùn)料小車的工作方式 32.3PLC選擇 32.4控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 4第3章硬件設(shè)計(jì) 53.1運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)過程 53.2I/O接口的分配 53.3PLC的外部接線圖 63.4系統(tǒng)接線圖 63.5控制系統(tǒng)流程圖 73.6系統(tǒng)梯形圖 7第4章程序調(diào)試及運(yùn)動(dòng)仿真 104.1程序調(diào)試 104.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 10參考文獻(xiàn) 11致謝 12附錄 13-PAGE10-PAGE13序言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，極大地推動(dòng)了不同學(xué)科的交叉與滲透，導(dǎo)致了工程領(lǐng)域的技術(shù)革命與改造。機(jī)電一體化就是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在發(fā)展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科，它包括了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化”邁入了以“機(jī)電一體化”為特征的發(fā)展階段?！皺C(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)”是機(jī)電專業(yè)的綜合性實(shí)習(xí)訓(xùn)練，放在專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)完之后，集氣壓技術(shù)、液壓技術(shù)、控制電機(jī)及電氣控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、PLC及其自動(dòng)控制技術(shù)等為一體。在了解了機(jī)電系統(tǒng)的基本組成、基本功能、控制技術(shù)和控制方法等相關(guān)知識(shí)后，以宇龍機(jī)電控制仿真軟件為平臺(tái)，完成典型機(jī)電一體化系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)。緒論實(shí)訓(xùn)主要內(nèi)容運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應(yīng)用訓(xùn)練；設(shè)計(jì)PLC程序機(jī)電系統(tǒng)的過程控制；在仿真平臺(tái)上運(yùn)行程序并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)；完成設(shè)計(jì)并撰寫不少于4000字的實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告；修改完善實(shí)訓(xùn)總結(jié)報(bào)告，準(zhǔn)備答辯。實(shí)訓(xùn)目的目的：機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練是一個(gè)階段性的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)，大學(xué)三年級(jí)上學(xué)期開設(shè)。通過綜合訓(xùn)練，首先讓學(xué)生了解一般機(jī)電控制系統(tǒng)的組成和控制方法，建立機(jī)電一體化系統(tǒng)控制的概念；其次通過學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)機(jī)電專業(yè)相關(guān)理論知識(shí)，根據(jù)機(jī)電一體化系統(tǒng)上的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制部分的工作原理，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)各個(gè)機(jī)械部件的動(dòng)作控制流程，最后在典型機(jī)電一體化系統(tǒng)仿真試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力及綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。實(shí)訓(xùn)任務(wù)任務(wù)：包括機(jī)電一體化系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)搭建及PLC應(yīng)用訓(xùn)練、設(shè)計(jì)PLC程序機(jī)電系統(tǒng)的過程控制、在仿真試驗(yàn)臺(tái)上運(yùn)行程序并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。任務(wù)分配：xxx控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的編制及調(diào)試xxx外部接線及PLC的接線程序的調(diào)試xxx運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)控制的調(diào)試xxx控制流程圖的編寫I/0地址的分配xxxPLC的選擇xxx編寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)與其它實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)系通過機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)的環(huán)節(jié)，讓我們對(duì)液壓技術(shù)、控制電機(jī)及電氣控制技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、PLC及其自動(dòng)控制技術(shù)等理論專業(yè)知識(shí)有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也提高了對(duì)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的意識(shí)?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)料小車的控制要求如圖2-1運(yùn)料小車的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖所示，運(yùn)料小車從原點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ2小車停，甲裝料斗開始裝料；5秒后甲裝料斗關(guān)閉，小車?yán)^續(xù)前進(jìn)，碰到行程開關(guān)SQ3小車停，乙裝料斗開始裝料；3秒后乙裝料斗關(guān)閉，同時(shí)小車啟動(dòng)后退，當(dāng)碰到行程開關(guān)SQ1后小車停，同時(shí)小車開始卸料，5秒后卸料結(jié)束，小車完成一個(gè)工作循環(huán)?？梢詥?dòng)、可以循環(huán)、可以停止。圖2-1運(yùn)料小車機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)料小車的工作方式工作方式由用戶設(shè)定：（1）、小車連續(xù)循環(huán)與單次循環(huán)可通過SA1進(jìn)行選擇，當(dāng)SA1為“1”時(shí)小車連續(xù)循環(huán)，當(dāng)SA1為“0”時(shí)小車單次循環(huán)；（2）小車連續(xù)循環(huán)，按停止按鈕SB2小車完成當(dāng)前循環(huán)后才能停止；當(dāng)再按啟動(dòng)按鈕SB1小車重新運(yùn)行。PLC選擇可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）：是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)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?？删幊绦蚩刂破鲗?shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)如下圖2-2所示：圖2-2PLC基本結(jié)構(gòu)S7-200系列PLC輸入輸出特性特性CPU221CPU222CPU224CPU226本機(jī)I/O6輸入/4輸出8輸入/6輸出14輸入/10輸出24輸入/14輸出擴(kuò)展模塊數(shù)量無277通信口數(shù)量1112考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，估因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本設(shè)計(jì)選取CPU22，它有8輸入/6輸出，I/O共計(jì)4點(diǎn)。和CPU221相比，存儲(chǔ)容量擴(kuò)大一倍，并且有2個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有更強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)以及處理能力，是應(yīng)用最多的S7-200產(chǎn)品之一。控制系統(tǒng)構(gòu)成圖停止按鈕停止按鈕3個(gè)行程開關(guān)1個(gè)選擇開關(guān)啟動(dòng)按鈕PLC運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)硬件設(shè)計(jì)運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)料小車的動(dòng)作分解如圖3-1所示，從原點(diǎn)出發(fā)，前進(jìn)，遇到SQ2停，甲裝料，5秒后甲停、小車啟動(dòng)前進(jìn)，遇到SQ3停，乙裝料，3秒后乙停，小車后退，遇到SQ1停，開始卸料5秒，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。圖3-1運(yùn)料小車運(yùn)動(dòng)示意圖I/O接口的分配從控制方式選擇上需要1個(gè)普通按鈕和1個(gè)自鎖按鈕，分別完成啟動(dòng)I0.0和停止I0.4。限位開關(guān)有3個(gè)，SQ1限位開關(guān)I0.1、SQ2限位開關(guān)I0.2、SQ3限位開關(guān)I0.3、工作方式選擇開關(guān)I0.5，共六個(gè)輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有前進(jìn)驅(qū)動(dòng)Q0.1、甲裝料斗驅(qū)動(dòng)Q0.2、乙裝料斗驅(qū)動(dòng)Q0.3、后退驅(qū)動(dòng)Q0.4、卸料驅(qū)動(dòng)Q0.5，五個(gè)輸出點(diǎn)。如表一、表二表一I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5啟動(dòng)按鈕SQ1SQ2SQ3停止按鈕SA1表二Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5前進(jìn)甲裝料斗乙裝料斗后退卸料PLC的外部接線圖圖3-2PLC外部接線圖系統(tǒng)接線圖圖3-3系統(tǒng)接線圖控制系統(tǒng)流程圖圖3-5控制流程圖系統(tǒng)梯形圖程序調(diào)試及運(yùn)動(dòng)仿真程序調(diào)試1)按照表一、表二、圖3-2、圖3-3所示將PLC的I/O端與對(duì)應(yīng)的外部接線圖連接硬件電路，檢查無誤后給實(shí)驗(yàn)裝置上電。2)打開SIEMENSS7-200PLC編程軟件，鍵入所編程序。經(jīng)編譯檢查無誤后，把編寫好的程序下載到西門子S7-200的PLC中進(jìn)行調(diào)試。3）程序調(diào)試：將SA1轉(zhuǎn)到1位置，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1，小車按照前進(jìn)→停車→甲裝料→前進(jìn)→停車→乙裝料→后退→停車→卸料→前進(jìn)…的連續(xù)循環(huán)模式持續(xù)運(yùn)行，當(dāng)按動(dòng)停止按鈕SB2后，無論小車在什么位置，小車都會(huì)完成本次循環(huán)后停在原點(diǎn)位置。4）仿真分析：連接接線圖，三個(gè)限位開關(guān)要接常開還是常閉需要經(jīng)過分析和不斷的調(diào)試分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以上程序經(jīng)模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行均達(dá)到了理想的效果，運(yùn)料小車能夠安全、穩(wěn)定的按照工藝要求運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制要求。參考文獻(xiàn)[1].章文浩．可編程控制器原理及實(shí)驗(yàn)．第一版．國(guó)防工業(yè)出版社．2003.7．11頁(yè)-12頁(yè)[2].何煥山.電氣自動(dòng)化.湖南醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2009.（11）[3].魚雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[4].章文浩.可編程控制器原理及實(shí)驗(yàn).北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2003[5].黃云龍.可編程控制器教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[6].戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[7].孫柏林.裝配制造[M].河北龍山發(fā)電公司.2009.（11）[8].王兆義.小型可編程控制器使用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.1[8].吳麗.電氣控制與PLC實(shí)用教程.鄭州:黃河水利出版社，2005.2[9].郭宗仁.可編程控制器及其通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999[10].王也仿.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001[11].周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003致謝兩周的機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)已經(jīng)結(jié)束，雖然困難重重，還好有老師的及時(shí)指導(dǎo)和同學(xué)的大力支持，使得過程輕松多了。通過這次機(jī)電實(shí)訓(xùn)使我們收獲頗多，讓我們更加深刻了解機(jī)與電的結(jié)合，把我們?nèi)粘Ｋ鶎W(xué)的知識(shí)應(yīng)用于這次實(shí)訓(xùn)中，更加拉近了理論和實(shí)際的距離，這次是很好的復(fù)習(xí)以前所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，這次讓我感受最深的能夠把PLC真正的應(yīng)用于工程實(shí)際中，更加了解PLC的強(qiáng)大功能及它帶給我們的便利。讓我更加熟知PLC程序的編制、調(diào)試、應(yīng)用。在這