基于PLC的小車運動控制系統(tǒng)設(shè)計

長沙學(xué)院CHANGSHAUNIVERSITY專業(yè)綜合設(shè)計報告系部：專業(yè)年級班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：成績評定：〔指導(dǎo)教師填寫〕2023年1月2023屆電氣專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書系〔部〕：電子與通信工程系專業(yè)：電氣工程及其自動化學(xué)生姓名指導(dǎo)教師課題名稱內(nèi)容及任務(wù)一、設(shè)計內(nèi)容小車以慢速左行〔右行〕5s后穩(wěn)定，穩(wěn)定后速度變?yōu)榭焖?。其中，?dāng)小車到達左限位〔右限位〕時，小車向相反的方向運行，如此往返運行。而且，在穩(wěn)定后能實現(xiàn)小車上下速、左右行的自由切換。同時，當(dāng)按下停止按鈕，電機不管出于任何運動狀態(tài)，都必須立即停止。二、設(shè)計任務(wù)1、確定PLC的輸入設(shè)備〔包括按鈕、行程開關(guān)等〕、輸出設(shè)備〔包括接觸器線圈、指示等〕，選擇電器元件型號，列出明細表。2、對PLC的輸入輸出通道進行分配，列出I/O通道分配表〔包括I/O編號、設(shè)備代號、設(shè)備名稱及功能〕，畫出I/O接線圖。根據(jù)工藝要求，將所需的定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等也進行分配。3、畫出功能表圖；4、進行PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，畫出梯形圖。對編制的梯形圖進行調(diào)試，直到滿足要求為止。擬到達的要求或技術(shù)指標(biāo)控制要求：1.小車億慢速左行〔右行〕5s后穩(wěn)定，穩(wěn)定后速度變?yōu)榭焖佟?.當(dāng)小車到達左限位〔右限位〕時，小車向相反方向運行，如此往返運行。3.在穩(wěn)定后能實現(xiàn)小車上下速、左右行的自由切換。4.當(dāng)按下停止按鈕，電機不管處于任何狀態(tài)，都必須停止。進度安排起止日期〔月.日〕工作內(nèi)容備注〔12.23-12.24〕：〔12.26-12.27〕：〔12.28-12.29〕：〔12.30-12.31〕：〔1.1-1.3〕：資料采集，內(nèi)容分析；方案構(gòu)思；器件選型；PLC軟件設(shè)計PLC軟件仿真、調(diào)試；編制說明書；提交報告；總結(jié)、評定成績。主要參考資料[1]熊幸明.電氣控制與PLC[M].北京：機械工業(yè)出版社，2023[2]姚錫祿.變頻器技術(shù)應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2023[3]馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001[4]馬小軍.可編程控制器及其應(yīng)用[M].南京:東南大學(xué)出版社，2007[5]袁秀英.組態(tài)控制技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003[6]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006教研室意見年月日系〔部〕主管領(lǐng)導(dǎo)意見年月日長沙學(xué)院課程設(shè)計鑒定表姓名學(xué)號專業(yè)電氣工程及其自動化班級2設(shè)計題目指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師意見：評定成績：教師簽名：日期：辯論小組意見：評定成績：辯論小組長簽名：日期：教研室意見：最終評定等級：教研室主任簽名：日期：說明課程設(shè)計成績分“優(yōu)秀〞、“良好〞、“中等〞、“及格〞、“不及格〞五等。摘要企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。運料小車自動控制正是用來實現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，隨著PLC的開展，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，我國的大局部工控企業(yè)的小車自動控制系統(tǒng)都是從外引進的，本錢高，為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)流通的需要，讓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，而且本錢低，易控制，平安可靠，效率高。本設(shè)計在分析小車自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作根本過程的根底上，介紹了基于PLC的小車自動控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，詳細闡述了系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。給出了控制系統(tǒng)主電路接線圖、PLC硬件接線圖、指令表、梯形圖等。利用PLC的仿真軟件對所設(shè)計程序進行了仿真驗證，結(jié)果說明，所設(shè)計的小車自動控制系統(tǒng)根本到達了設(shè)計要求。關(guān)鍵字：PLC小車控制系統(tǒng)目錄8688摘要I1.課題的背景12.PLC的特點13.設(shè)計的目的14.設(shè)計的要求25.設(shè)計的內(nèi)容25.1硬件電氣圖25.2雙速電動機定子繞組接法35.3端口分配及I/O接線圖45.4指令表65.5PLC控制程序76.總結(jié)8參考資料91.課題的背景改革開放30多年來，我國引進了大量技術(shù)和裝備，對提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、促進經(jīng)濟開展起到了重要作用。但是，必須清醒地看到，只引進而不注重技術(shù)的消化吸收和再創(chuàng)新，勢必削弱自主研究開發(fā)的能力，拉大與世界先進水平的差距?？傊仨毎烟岣咦灾鲃?chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個方面，貫徹到各個產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和地區(qū)，大幅度提高國家競爭力。我國科學(xué)技術(shù)開展的總體目標(biāo)是：自主創(chuàng)新能力顯著增強，科技促進經(jīng)濟社會開展和保障國家平安的能力顯著增強，為全面建設(shè)小康社會提供強有力的支撐；根底科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進入創(chuàng)新型國家行列，為在本世紀(jì)中葉成為世界科技強國奠定根底，形成比擬完善的中國特色國家創(chuàng)新體系。企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。小車自動控制正是用來實現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，隨著PLC的開展，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，我國的大局部工控企業(yè)的小車自動控制系統(tǒng)都是從外引進的，本錢高，為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)流通的需要，讓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，而且本錢低，易控制，平安可靠，效率高。2.PLC的特點可靠性高，抗干擾能力強硬件配套齊全，功能完善，適用性強易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡送系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造體積小，重量輕，能耗低3.設(shè)計的目的〔1〕專業(yè)綜合設(shè)計的主要目的是通過運動小車設(shè)備的電氣控制裝置的設(shè)計實踐，了解一般電氣控制系統(tǒng)設(shè)計過程、設(shè)計要求、完成的工作內(nèi)容和具體設(shè)計方法。以及查閱文獻資料的能力。它是一項初步的工程訓(xùn)練。(2)通過專業(yè)綜合設(shè)計有助于穩(wěn)固以往所學(xué)的知識，到達靈活應(yīng)用的目的。電氣設(shè)計必須滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝的要求，因此，設(shè)計之前必須了解設(shè)備的用途、結(jié)構(gòu)、操作要求和工藝過程，在此過程中培養(yǎng)從事設(shè)計工作的整體觀念?！?〕通過專業(yè)綜合設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的實踐技能。為今后實際工作以及撰寫論文打下良好的根底。4.設(shè)計的要求小車以慢速左行〔右行〕5s后穩(wěn)定，穩(wěn)定后速度變?yōu)榭焖?。其中，?dāng)小車到達左限位〔右限位〕時，小車向相反的方向運行，如此往返運行。而且，在穩(wěn)定后能實現(xiàn)小車上下速、左右行的自由切換。同時，當(dāng)按下停止按鈕，電機不管出于任何運動狀態(tài)，都必須立即停止。5.設(shè)計的內(nèi)容5.1硬件電氣圖本次設(shè)計的小車自動控制系統(tǒng)需要左右行切換和慢高速切換得下2圖圖1〔電機正反轉(zhuǎn)〕及圖2〔電機上下速〕：圖1：電機正反轉(zhuǎn)電氣圖其中，KM1是控制電機的正轉(zhuǎn)，KM2是控制電機的反轉(zhuǎn).。圖2：電機上下速電氣圖KM3控制電機的慢速運行，KM4和KM5控制電機的快速運行。因為KM4和KM5閉合時，電機定子繞組就是YY型連接，磁極對數(shù)增加一倍，所以是高速運行。而KM3閉合時，電機定子繞組是Y型連接，磁極對數(shù)為原來的一半，所以低速運行。5.2雙速電動機定子繞組接法本次設(shè)計的小車自動控制系統(tǒng)上下速切換需用到雙速電動機定子繞組接法，如下列圖：圖3：低速運行圖4：高速運行在多速電動機中，通過改變其繞組的連接方法來改變磁極對數(shù)，從而也就改變電動機的轉(zhuǎn)速。雙速電動機定子繞組可以接為Y型，也可以接為YY型。其中，Y型為低速，YY型為高速。其原理如下：雙速電動機屬于異步電動機變極調(diào)速，是通過改變定子繞組的連接方法到達改變定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)，從而改變電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)公式n1=60f1/p可知異步電動機的同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比，磁極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速n1下降至原轉(zhuǎn)速的一半，電動機額定轉(zhuǎn)速n也將下降近似一半，所以改變磁極對數(shù)可以到達改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。這種調(diào)速方法是有級的，不能平滑調(diào)速，而且只適用于鼠籠式電動機。5.3端口分配及I/O接線圖：小車系統(tǒng)PLC輸入端要有：啟動、停止、左限位、右限位、左行狀態(tài)切換為右行、右行狀態(tài)切換為左行，六個輸入。小車系統(tǒng)PLC輸出端要有：向左慢行、向左快行、向右慢行、向右快行四個輸出狀態(tài)。根據(jù)輸入輸出端口得下表〔端口分配表〕：端口分配表：PLC輸入端口功能X0啟動X1停止X2左限位X3右限位X4左行狀態(tài)切換為右行X5右行狀態(tài)切換為左行PLC輸出Y0向左慢行Y1向左快行Y2向右慢行Y3向右快行根據(jù)端口分配表得下列圖〔I/O連接圖〕：圖5：I/O接線圖5.4指令表：5.5PLC控制程序1〕啟動程序按下啟動按鈕，小車啟動。2〕停止程序按下停止按鈕，小車無論處于何種狀態(tài)必須停止。向左慢行程序小車自啟動開始向左慢行5秒向左快行程序小車向左慢行5秒后，切換為向左快行向右慢行程序小車到達左限位，切換為向右慢行5秒向右快行程序小車向右慢行5秒后，切換為向右快行復(fù)位程序小車到達右限位，復(fù)位運行。圖6：整體梯形圖6.總結(jié)這兩周讓我收獲了不少,我在綜合設(shè)計的過程中，讓我學(xué)到了許多東西，其中最主要的是PLC設(shè)計方法與應(yīng)用。設(shè)計步驟是首先是要弄清楚設(shè)轉(zhuǎn)變備的順序運作，然后結(jié)合PLC知識在圖紙上畫出順序功能圖，將順序功能圖為梯形圖，之后利用PLC軟件編程。在所有的準(zhǔn)備工作都做好后就是調(diào)試了。在調(diào)試時總是出現(xiàn)各種各樣的問題，這些問題都是我之前沒有認(rèn)真考慮的。簡單說就是我們之前考慮問題時太理想化了，沒有考慮實際情況。這樣我們又不斷的修改，最后才成功完成調(diào)試。PLC實訓(xùn)讓我了解了PLC順序功能圖、梯形圖、指令表、外部接線圖有了更好的了解，也讓我更加了解了關(guān)于PLC設(shè)計原理與方法。按我的總結(jié)來看，有很多設(shè)計理念來源于實際，從中找出最適合的設(shè)計方法。通過對小車自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，說明其功能具有一定的實用性及良好的可行性，適用于一些的運料/貨場所。由此可見，小車自動控制系統(tǒng)的研究是十分必要，具有一定的推廣價值。