运料搬运自动控制系统教学文稿.doc
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1、运料搬运自动控制系统精品文档 课程设计报告书 系 别 : 电气工程系 专 业 : 自动化 姓 名 : cql 学 号 : 20099230303 题 目 : 运料搬运自动控制系统 起 迄 日 期 : 4月01日 6月15日 指 导 教 师 : 大雄 设计任务完成日期: 2013年6月1日 运料搬运自动控制系统摘要在中国,运料系统半自动化控制前景美好,在许多公司的装配车间得到广泛的运用。随着科技的发展,技术的不断更新,使得工业生产趋向于半自动化、自动化、无人工厂的方向发展,其中PLC技术的运用成为自动化技术的主流之一。本次课程设计中,运料搬运的PLC控制系统,它的控制过程属于双向控制,为了便于展
2、示运料系统,设计了一个运料小车来模拟实际应用中的运输车,运料小车由一台三相异步电动机拖动,电机正转,小车向右行,电机反转,小车向左行,在每一个停靠点安装一个行程开关以监视小车是否到达该站点。该课程的运料小车控制系统利用三菱公司生产的FX系列20点的可编程序控制器运行主要的控制装置,编写软件指令来实现其具体的控制要求,在设计程序部分利用了PLC的辅助继电器来实现控制具有互锁的功能,在工作台上的工人通过请示按钮达到实现控制小车的运行方向。该控制系统用于柔性制造系统中物料小车的自动控制、自动化仓库中物件存取小车的自动控制等,该控制系统价格低廉,体积小,能够安全可靠的进行生产,而且效率高,灵活性强,能
3、够很好的适应变化和纠正错误,运行速度快,易管理。关键词:半自动化、可编程序控制器、辅助继电器、PLC技术Automatic control system of transporting the material handling ABSTRACTIn China, a material conveying system of semi-automatic control of the prospect, has been widely used in the assembly workshop for many companies. With the development of scienc
4、e and technology, constantly updated technology, makes the industrial production tends to be half automation, automation, unmanned factory in the direction of development, including the use of PLC technology has become one of the mainstream automation technology. The curriculum design of PLC control
5、 system, material handling, control process which belongs to the bidirectional control, in order to show the material transport system, a material transport trolley to simulate the transport vehicle in the actual application of the design, material transport trolley is driven by a three-phase asynch
6、ronous motor, the motor is transferred, the right car line, motor reversal, the car left line, a berth in each of the installation of a trip switch to monitor whether the car arrived at the site. The course material transport trolley control system using Mitsubishi Co production of the FX series of
7、20 programmable controller operation control device, the preparation of software instructions to achieve their specific control requirements in the design process, part of the auxiliary relay PLC to realize control with the interlocking functions, on the bench worker for the button to achieve contro
8、l of the car through the running direction. The control system for automatic control, automatic warehouse material flexible manufacturing system in the car in the cars automatic control access to objects, the control system low price, small size, can secure production, and high efficiency, flexibili
9、ty, can be very good to adapt to change and correct the mistakes, fast operation, easy management. Keywords: half automation, programmable controller, auxiliary relay, PLC Technology 收集于网络,如有侵权请联系管理员删除 目录 第一章 PLC的结构、工作原理及系统控制.61.1 PLC的结构61.2 PLC的工作原理7第二章 PLC的编辑语言72.1 PLC梯形图82.2助记符语言82.3 PLC控制系统的构成、设
10、计原理及步骤82.4 PLC的应用领域102.5 PLC的特点11 第三章 基本控制要求113.1运料小车控制的结构及要求113.2 PLC机型的选择143.3电源的选择143.4存储器的选择143.5经济性的考虑143.6 输入输出的选择15 第四章 三相异步电动机的基本工作原理和运行特性.16 4.1异步电动机结构.16 4.2异步电动机用途.18 4.3基本工作原理.18 4.4三相异步电动机的工作特性.19 第五章 软件控制设计185.1系统功能图205.2 梯形图程序20 第六章 调试306.1硬件调试306.2 软件调试306.3运行调试30参考文献31致谢32第一章PLC的结构、
11、工作原理及系统控制1.1 PLC的结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同,PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。整体式结构的PLC由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等组成,并将这些组装在同一机体内。这种结构的特点是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定,但灵活性较低。基本结构如图1-1所示。图1-1 整体式结构图1-2 模块式结构模块式(又称组合式)结构的PLC是将中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块
12、,应用时将这些模块根据控制要求插在机架上,各模块间通过机架上的总线相互联系。模块式的PLC安装完成后,需进行登记,以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认,其特点是系统构成的灵活性较高,可以构成不同控制规模和功能的PLC,但同时价格也较高。基本结构框图如图1-2所示。1.2 PLC的工作原理PLC与继电器构成的控制装置的重要区别之一就是工作方式不同,继电器控制是并行运行方式,即如果输出线圈通电或断电,该线圈的触点立即动作,只要形成电流通路,就有可能有几个电器同时动作。而PLC则不同,它采用循环扫描技术,只有该线圈通电或断电,并且必须当程序扫描到该线圈时,该线圈触点才会动作,而且每次它只能执
13、行一条指令,这也就是说PLC以“串行”方式工作的,这种工作方式可以避免继电器控制的触点竞争和时序失配等问题。也可以说,继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出,而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程。PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段:输入阶段(将外部输入信号的状态传送到PLC)、执行程序和输出阶段(将输出信号传送到外部设备)。扫描过程如图1-3所示。图1-3 循环扫描在输入阶段中,PLC先进行自我诊断,然后与编程器或计算机通信,同时中央处理器扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据,并把它们存入相应的输入存储单元。在执行阶段中,PLC按照由
14、上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据,然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算,得到运算结果,并将这些结果存入相应的输出存储器单元。在输出阶段中,PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上,并通过输出模块向外部没备传送输出信号,开始控制外部设备。第二章1PLC的编辑语言2.1 PLC梯形图梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。最大的优点就是直观易懂,使用简单方便。对来自电气方面的用语,通过梯形图很容易就能掌握,同时它也是PLC的主要编程语言。例如,一个简单PLC控制系统,当常开按钮SBFl动作时,水泵开
15、启,当常闭按钮SBSl动作时,水泵停止运行。用继电器控制和用PLC控制的梯形图如图2-1和图2-2所示。图2-1 继电气控制电路图2-2 PLC控制梯形图2.2助记符语言助记符语言与汇编语言类似,它使用字符来代表可编程控制器的某种操作,这就要求用户要有一定的计算机编程基础。用助记符语言编写上一个例子的程序如下:LD X0OR Y0 ANI X1OUT Y02.3 PLC控制系统的构成、设计原理及步骤硬件部分不仅包括选择符合控制要求的PLC机型、存储器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和特殊功能模块等,还应当包括选择合适的可编程控制器外围装置、设备与接口,如输入设备(
16、控制按钮、开关、传感器等)、执行装置(接触器、继电器等)和由执行装置控制的现场设备(水泵、鼓风机、阀门等)。软件部分主要包括对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定时器、计数器等的分配,PLC控制程序的设计(梯形图、语句表、流程图等),还有一些技术文件等。PLC控制系统是为工艺流程服务的,所以它首先要能很好地实现工艺提出的控制要求。PLC控制系统的设计应遵循以下原则。(1)根据工艺流程进行设计,力求控制系统能最大限度地满足控制要求。(2)在满足控制要求的前提下,尽量减少PLC系统硬件费用。(3)考虑到以后控制要求的变化,所以控制系统设计时应考虑PLC的可扩展性。(3)控制系统使用和维护方便、安
17、全可靠。 一般PLC控制系统的设计步骤如图2-3所示,具体操作如下。(1)控制要求分析在设计PLC控制系统之前,必须对工艺过程进行细致的分析,详细了解控制对象和控制要求,这样才能真正明白自己所要完成的任务,并更好地完成任务,设计出令人满意的控制系统。(2)确定输入/输出设备根据控制要求选择合适的输入设备(控制按钮、开关、传感器等)和输出设备(接触器、继电器等),根据所选用的输入/输出设备的类型和数量确定PLC的I/0点数。(3)选择合适PLC确定PLC的I/0点数后,就根据I/0点数、控制要求等来进行PLC的选择。选择包括机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模块等。(4)I/0点数
18、分配点数分配就是规定PLC的I/0端子和输入/输出设备。(5)PLC程序设计首先把工艺流程分为若干阶段,确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备,还有不同阶段之间的联系,然后画出程序流程图,最后再进行程序编制。(6)模拟调试程序编制好后,可以用按钮和开关模拟数字量,电压源和电流源代替模拟量,进行模拟调试,使控制程序基本满足控制要求。(7)现场联机调试现场联机调试就是将PLC与现场设备进行调试。在这一步中可以发现程序存在的实际问题,然后经过修正后使其满足控制要求。(8)整理技术文件这一步主要包括整理与设计有关的文档,包括设计说明书、I/O接线原理图、程序清单和使用说明书等。图2-3 设计步骤示意
19、图2.4 PLC的应用领域PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:(1)开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于控制单台设备,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)工业过程控制
20、在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(4)数据处理PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采
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