基于PLC的升降机控制系统设计毕业设计.doc

目 录

第一部分 设计任务与调研 2
1.1PLC的简介 2
1.2可编程序控制器的设计任务 3
1.2.1设计目标 3
1.2.2设计任务的调研 4
1.2.3设计思路（方法） 5
第二部分 设计说明 7
2.1升降机控制设计步骤 7
2.2写入程序步骤 7
2.3程序控制步骤 8
2.4设计结构流程 8
2.5硬件材料 9
第三部分 设计成果 10
3.1基于PLC的升降机控制模拟图 10
3.2基于PLC的升降机控制梯形图 10
3.3/O分配表 12
3.4硬件接线图 13
第四部分 结束语 14
第五部分 致谢 15
第六部分 参考文献 16

第一部分 设计任务与调研
1.1PLC的简介
PLC英文全称Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑控制器， 定义：一 种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境中而设计的。它采用一类可编程的控制器，用于其内部存储程序执行逻辑运算，顺序控制，定时，技术与运算操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程
20世纪60年代以前，对工业生产进行自动控制的最先进装置就是继电器控制盘，它对当时生产力的发展确实发挥了很大的作用。但是当人类历史进入20世纪60年代以后，工业生产随着市场的转变，开始由大批量少品种的生产转变为小批量的多品种的生产。在这种转变的过程中，继电器控制的许多固有弊端越发显得突出，成为了生产转变的一大障碍。如继电器控制系统中，使用了大量的机械触点，系统的可靠性较差；功能局限性大、体积大、耗能多，特别是生产工艺要求变化时，控制柜内的原件和接线也必须作相应的变动，这种变动的工期长，费用高，有的用户宁愿扔掉旧的控制柜，另外再作一台新的控制柜。总之，20世纪60年代后期，市场所需的“柔性”生产线呼唤新型控制系统的诞生。
PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

1.2可编程序控制器的设计任务
1.2.1设计目标
设计一个使用升降机将物件搬运到3个不同位置
基本要求：大部件：上层的传送带
中部件：中部的传送带
小部件：下层的传送带
具体要求： （1）采用三菱FX2系列PLC控制。
（2）设计PLC控制系统硬件电路。
（3）在三菱PLC学习仿真软件中编写程序，并进行模拟调试。
（4）撰写毕业设计成果报告书

1.2.2设计任务的调研
可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后就受到普遍重视，发展也十分迅速，在工业自动控制系统中占有极其重要的地位。它与现有的各种控制方式相比较，具有以下优点：
1、可靠性高对可维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。
①PLC不需要大量的活动元件和接线电子元件，它的接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短；②PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计，断电保护，故障诊断和信息保护及恢复等，提高了MTBF，降低了ml TR使可靠性提高。③PLC有较高的易操作性，它具有编程简单，操作方便，维修容易等特点，一般不易发生操作的错误。④PLC是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的编程语言，编程出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境设计的硬件使可靠性大大提高。⑤在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件:采用先进的工艺制造流水线制造;对干扰的屏蔽、隔离和滤波等;对电源的断电保护;对存储器内容的保护等。⑥PLC的软件方面，也采取了一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波;软件自诊断;简化编程语言等。
2、易操作性，PLC的易操作性表现在下列几个方面:
①操作方便对PLC的操作包括程序输入和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行输入和更改的操作。编程器至少提供了输入信息的显示，对大中型的PLC，编程器采用了CRT屏幕显示，因此，程序的输入直接可以显示。更改程序的操作也可直接根据所需要的地址编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT上显示。②编程方便PLC有多种程序设计语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图与电气原理图较为接近，容易掌握和理解。采用布尔助记符编程语言时，十分有助于编程人员的编程。③维修方便PLC具有的自诊断功能对维修人员维修技能的要求降低。当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可以很快的找到故障的部位，以便维修。
通过本设计简单设计过程，可以了解到在现实生产中的基本控制思想。认识到若要达到所设计的目的，不仅要做到知识的严谨，还要综合考虑所可能遇到的各种情况以及所处的环境。在运行的过程中，由于环境的不同可能得到不同的结果。因此，在现实生产过程中，要全面考虑设计所达到的目的，最重要的还要将环境与设计结合起来，才能可能达到设计的目的。

1.2.3设计思路（方法）
根据设计要求首先设计要使传送带正转工作，其次传送货物到升降机。根据货物的不同运送到相应位置通过感应器控制相应传送带工作，并运送货物到相应仓库。并能持续工作，切能急停。
方法：老师指导、资料查找、图书馆借阅、程序编写、实验测试、程序调试、设备选型、设计硬件电路。
根据要求使用三菱FX2系列设计PLC控制系统。使用FX-TRN-BEG-C仿真软件，运用基本要求编写升降机控制系统的梯形图，并进行仿真实验，测试是否符合毕业设计要求，并进行程序调试，直至符合设计要求为止。按照实际情况设计出PLC控制系统的硬件电路。画出电路图。

第二部分 设计说明
2.1升降机控制设计步骤
1. 当升降机中的传感器部件在升降机上X3被置为ON，一个部件根据大小被送往以下的传送带。
大部件：上层的传送带
中部件：中层的传送带
小部件：下层的传送带
2.升降机上升指令Y2和升降机下降指令Y3根据以下传感器检测到的升降机被控制
上部：X6
中部：X5
下部：X4
3.当一个部件被从升降机送到传送带时，升降机旋转指令Y4被置为ON。
4.在一个部件被传送以后，升降机回到初始位置并待命。

2.2写入程序步骤
1.点击远程控制中的梯形图编辑按钮。
2.输入以下程序。
3.按下F4键转换程序。
4.选中“在线”-“写入PLC”将梯形图区域中的程序写入PLC。

2.3程序控制步骤
1.打开操作面板上的SW1×24。
结果>>传送带移动到右边。
2. 按下操作面板的PB1×20按钮。
结果>>漏斗补给一个部件。
3. 升降机的动作
结果>>当一个大的或者中等的部件被放到升降机上，升降机移动到上部或者中部传送带并停止。
当一个小的部件被放到升降机，升降机保持在初始位置。
4. 部件的传送
结果>>在升降机旋转而且一个部件被送往传送带时，传送带移动到右边而且部件送刀碟子上。
5. 升降机回到原来位置
结果>>若在升降机中没有部件，升降机回到初始位置然后停在那里。
2.4设计结构流程
1. 当按下控制面板上的FB1×20时候，漏斗供给指令Y0被置为ON。
当松开FB1×20;供给指令Y0被置为OFF。
当供给指令YO被置为ON，漏斗补给一个部件。
2. 当传送带的左边传感器X10,12或者X14检测到一个部件，相应的传送带被置为ON，而且把它放到右端的碟子上。
3. 传送带在一个部件经过传送带右边的传感器X11，X13或者X15时，停止3秒。
4. 在传送带上的大中小部件被输入传感器上X0(上0，X1（中），X2（下）分拣。
2.5硬件材料
（1）Arduino 光电传感器模块 KY-008
工作电压： 5V
规格： 15*24mm
光源波长：650nm
重量：2.2g
价格：3.80元
数量：3个
（2）磁力传感器
US1881 系列
3.5 至 24 V
霍尔效应锁存器 - 高灵敏度 - TO-92-3

第三部分 设计成果
3.1基于PLC的升降机控制模拟图

图1

3.2基于PLC的升降机控制梯形图
将以下的PLC梯形图程序编入FX-TRN-BEG-C PLC的升降机中并能按照任务要求运行。

图2

3.3/O分配表

图3

3.4硬件接线图

图4第四部分 结束语
通过本次的毕业设计让我加强了对PLC和升降机系统的了解，也明白了对一件事认真负责的重要性。
在设计之初我不知道怎么检测物品大小并运送到相应的仓库内，经过反复的测试和查看相关书籍和老师的指导和同学的帮助下，发现竟然是传感器X0.X1.X2检测物品的大小并运送到相应的仓库内。
在编写程序时页遇到各种问题。比如在编写第二个物件的运作程序后，我发现不能运动两个物品，通过自己的观察以及询问老师才发现是同一个线圈不能使用两次，需要隔离开来。通过老师的指点我明白接下来我的其他程序也需要在使用这个线圈是要隔离开来，使它成为一个独立的程序有联系但没有干扰。在最后编写时我发现升降机在升降是发生不能上升的问题，于是通过不断试验观察发现是由于升降机上升是需要通过其他停止传感器而停止的互锁问题。
由于自己水平和经验的缺乏，本设计还有很多不足的地方，希望在以后的设计中提升。
第五部分 致谢
本课题在选题及研究过程中得到老师的悉心指导。老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人。对黄老师的感激之情是无法用言语表达的。
感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。我们在一起的日子，我会记得一辈子的。
感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。
在设计即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到设计的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。

第六部分 参考文献
【1】 基于单片机的货运电梯控制器设计[J]. 张华熊,汪亚明,张聿,章晨衍.测试技术学报. 2008.P03-P03
【2】 基于单片机的数控物料提升机的设计[J]. 王猛,黄冰. 微计算机信息. 2008.P35-P37
【3】 基于STC89C51RC的直流电动升降机控制系统设计与实现[J]. 黄韬,王春迎,林瑞全. 机电技术. 2010.P02-P12
【4】 基于PLC的传输带控制系统设计[J]. 党丽峰,周炎,朱和军,孙雪蕾.农业装备技术. 2013.P15-P16
【5】 单片机系统常用软件抗干扰措施[N]. 叶琛电子报.2000年.P02-P12
【6】 单片机的可靠性技术[N]. 万琳.电子报.2000年.P35-P37
【7】 电气控制与可编程控制器应用 [M]．吴晓君，杨向明．北京: 中国建材工业出版社，2004
【8】 电气工程设计 [M]．马志溪．北京: 机械工业出版社，2002.
【9】 电气控制与可编程序控制器应用技术 [M]．.郁汉琪．南京: 东南大学出版社，2003
【10】 电气控制技术 [M]．齐占庆，王振臣．北京: 机械工业出版社，2002