运料小车控制系统设计.docx
昆明工业职业技术学院毕业设计任务书20届工科类设计题目：运料小车PLC控制系统设计学生姓名：朱宏东指导教师：丁娱乐_层次：本科技术职称：工程虹准考证号：学生专业：机械制造与自动化助学中心名称：昆明工业职业技术学院设计时间：2013年5月15日2013年8月30日目录第一章概述第二章总体方案设计第三章硬件系统设计第四章软件系统设计第五章总结致谢参考文献第一章概述随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC,变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。运料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于运料小车的运行，因此，运料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。运料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。本设计的主要内容有：确定运料小车控制系统的总体设计方案；设计运料小车拖动电机的电器控制线路原理图；确定运料小车控制系统PLC的型号规格，确定PLCI/O元件，列出PLCI/O元件分配表；设计运料小车控制系统的PLCI/O接线图，PLC程序的总体结构图和梯形图（包括公用程序、控制程序、信号显示和故障报警程序等第二章总体方案设计本系统采用了PLC控制原理，设计总体控制方案，用组态软件进行实时控制的监控。2. 1送料车自动循环控制系统的构成送料车前进和后退用开关来控制。在装料和卸料的地方有限位开关来实现，当小车到达卸料处时，碰到限位开关SQ2,实现小车的停车和卸料动作；当小车到达装料出时，碰到限位开关SQl,实现小车的装料动作。3. 2工作过程(1)第一次按下送料按钮，预先装满料的小车前进送料到达卸料处(SQ2)自动停下来卸料。(2)经过卸料所需设定的时间t2延时后，车子则自动的返回到装料处(SQl)o(3)经过装料所需设定的时间t1延时后，车子自动的再次前进送料，卸完料后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。当输入为停止信号时，系统将停止运行。工作过程如图2.1所示。图2.1送料车工作过程流程图第三章硬件系统设计下图为送料小车的模拟图某自动生产线上运料小车的运动如图3-1所示，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。4. 1运料小车PLC类型选择L根据控制要求可知，需要2个按钮、2个限位开关、故需要CPU有至少4个I/O点2. CPU系统要对一个模拟量进行控制，对速度要求一般。3,储存器种类选用EPROM类型，因它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持。4 .应具有通信功能。5 .结构形式选择模块式。综合以上控制要求选择西门子公司的S7-200224XP,PLC,因其具有功能强、功能强大、性价比高等特点。3. 2建立I/O分配表输入点输入点作用输出点输出点作用XO启动按钮SBOYO前进KMlXl停止按钮SBlYl卸料KM2X2前进限位开关SQ2Y2后退KM3X3后退限位开关SQlY3装料KM43. 3绘制PLC接线图3.4送料小车自动控制主电路图三相异步电动机正反转主电路图3.5电机的选择伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩转速以驱动控制对象。在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。表33电机参数表型号转矩(不小于)/(N.m)电流/A电压/V功率/W最大空载转速/(rmin)重量kg36LY549.8×IO21.6271335000.155LY532.45×IoT3.81245.415000.25160LY514.93.8271021601.82K-12F0.164.52200.76100090110SZ010.7840.92201231500701YX1.87.5227194.4900依据运料小车控制系统的工艺流程、实际控制需求，本设计是利用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制。提高了系统控制的可靠性和精确度。表3-3为部分电机参数表，通过参数对比，选用的电机型号是LY系列55LY53直流力矩电动机。第四章软件系统设计4.1PLC程序的设计根据控制系统要求，分析出如下列系统流程图。小车前进I5-2系统流程图M0.2/IM0.1Q0.0/IQ0.0M0.5Q0.2QO.1)I1/I1/IC)M0.5MOOQ0.1Q0.2/I1，I1/IC)Mo.2T37Q0.3，I1/Ip)T3711NTON50-PT100ms网络7小车回到初始位置MO.6M0.1M0,2M0,5Q0,5TI1I1I1IC)网络810.1 IO.2M0.1TI1IC)网络910.2 IO.3M0.0TI1IC)网络1010.3 IO.4M0.2TI1IC)网络11II10.4 IO.4M0.4II1I()网络12IO.5IO.6M0.5TI1IC)网络13T37M0.7TI()接收和处理下位机PLC从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信号驱动PC控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在操作员和停车库4.2.1组态王与PLC的通信开发过程中只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”一步步完成连接过程即设备BOTC新建一巳£文件二"3画面回命令语言®配方0非线性表。数据库需）结构变量£数据词典r报警组COMlCOM2DDE板卡FC服务需网络站点*系统配置智设置开发京经区I设置运行系舒报警配置3历史数据记号网络配置c用户配置心打印配置由SQL访问管理器-®表格模板l旨记录体CjWeb在工程浏览器中左侧的树形结构中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”，在新画面对话框中设置以下各项：一幅名为“监捽中心”的画面。对于本次设计建立的“监控中心”，需要从下位机采集一个开关信号、一话框设置变量名为“开关”选择变量类型为“I/O离散”（即PLC中的数字量）c文也国I画面由圄命令语言I-IS配方0非线性表。数据库署结构变量31数据词典*报警蛆设备COMl)eCOM2SDDE板卡：喳OpC服务器迪网络站点港系统配置噌设置开发系统区I设置运行系统。报警配置口历史数据记录&网络配置C用户配置>打印配置田SQL访问管理器匐表格模板三旨记录体CWeb面I发布画面旨发布实时信息,1、A.>>I变量名瞬$年变量描述I变量类型I工D内存实型1H-23467891011121314151617面令方线车构据警M1M2E牛画命配非叫结数报备COCODD如曾旨如智g,礴语性变词组=。表量典提示乌请双击这儿进入翁构变量对话框.面I画面H命令语言配方0非线性表数据库诘双击这儿进入3构变量对话框.需结构变量卬!数据词典编辑结构成员%报警组设备COMlJCCOM2谥DDE苴板卡OPC服务器网络站点系统配置驾设置开发另M设置运行另。报警配置口历史数据立网络配置C用户配置*打印配置SQL访问管理馈O表格模板旨记录体Web3发布画面日发布实时#旨发布历史#k出浓I基本属性I报警定义I记录和安全区I确定I取一种关系，当以相同的方式定义其他模块，在定义各个模块时英注意它们运行特性，例如，卜车的运行就应该选择“位置与大小变换”中的“水平移动”。图4-6动画连接定义（4）运行调试动画界面PLC动画界面如下图所示，具体过程为：前进（图4-8）、装料（图4-9）、后退（图4-10）、卸料（图4-11）。图4-8小车前进取料图4-9小车装料图4-10小车后退图4T1小车卸料第五章设计小结随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过了这学期学习和工作,我在老师的精心指导下，终于完成了运料小车自动往返控制的设计。本次课程设计设计的每一个阶段：总体设计、详细设计、程序的编制、系统调试、说明书的编写，都是我在不断学习的过程中完成的。在此以前我并不清楚一个设计的流程有哪些，也没有很规范系统地编写过PLC程序和对程序进行系统调试，但自从本学期确定了课程设计的课题之后，我就开始对设计所涉及到的一些理论知识进行了系统的学习。在做课程设计的这段时间里，从设计题目系统的实现，再到课程设计的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受,从对设计相关技术很不了解的状态,我开始了独立的学习和试验,查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰，使自己稚嫩作品一步步得到完善，每一次改进都是我学习的收获，每一次调试的成功都会让我兴奋许久。虽然我的课程设计不是很成熟，还有不足之处，但设计中的每一个过程，都有我的心血。希望我最终完成的毕设能够得到老师们的肯定，同时这次课程设计的经历也会使我终身受益，我感受到了做课程设计是要用心去做，是真正的自己学习的过程和研究的过程,没有学习就不可能有研究的能力，没有进一步的研究,就不会有所突破。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。
