装卸料小车PLC控制设计

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1、编号 电气控制与PLC课 程 设 计（ 级本科）题 目： 装卸料小车PLC控制设计 院 （系）： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程与其自动化 作者姓名： 指导教师： 职 称： 完成日期： 年 月 日 课程设计任务书学生姓名 学号 专业方向电气工程与其自动化班级 题目名称装卸料小车PLC控制设计一、 设计内容与技术要求：1.完成运料小车控制要求。一辆小车在A、B两点之间运行，在AB两点之间各设一个限位开关，如图所示，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车前行至料都下碰到前限位开关停止，装料后再返回A点将料卸下。小车要求有3种控制方式。(1)手动控制方式(2)单周期运行控制

2、方式(3)自动循环运行控制方式A 手动方式 在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车向前、向后运行，以与车门的打开和料斗门的代开。 小车的运行有三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制，当电磁铁得电时料斗门或车门打开，失电关闭。（1）手动控制要求 a小车向前运行：小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时碰到前限位开关时应停下来。b 小车向后运行：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时小车碰到后限位开关

3、时应停下来。c 料斗门打开控制：小车必须在B地点时，才能打开车门，以保证将料卸在地上。按下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时十秒后电磁铁失电斗门关闭。d 车门打开控制：小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时十秒后电磁铁失电，车门关闭。B 单周期运行控制要求小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料十秒钟，之后小车自动向后运行到A地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。C 自动循环控制要求 小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将

4、自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环后，结束运行。 在手动控制方式下不能运行单周期、双周期、自动运行方式，反之，单周期、双周期和自动运行方式下也不能运行手动控制。2.可编程控制器输入输出接线图设计。3.控制面板原件布置图设计。4.控制梯形图和程序设计。5.编写设计说明书。6.绘制必要的图纸。二、课程设计说明书撰写要求：1.设计应根据原始资料，满足控制要求。2.设计说明书书写工整、整齐，图纸应清洁规范，电气符号和文字符号符合国标。3.完成设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、设计思路、硬件设计图、程序清单、总结体会、参考文献等）。三、设计进度第一周星期一、二 讲解设计课

5、题内容、布置课程设计任务。星期三、四 PLC输入输出接线图，初步设计。星期五 梯形图、控制面板初步设计第二周星期一、二 PLC输入输出接线图，梯形图、控制面板修改完善。星期三、四 绘图，编写说明书，装订说明书星期五 答辩 指导老师签字: 目录前言6一 设计目的和任务61.1设计目的71.2设计任务7二 硬件设计72.1 I/O点数分配72.2 CPU选择82.3 小车往复运动控制82.4控制面板设计设计如下82.5 控制面板与PLC接线9三 软件设计103.1 手动控制方式103.2单周期控制方式113.3自动控制方式12四 程序设计134.1手动程序设计134.2单周期控制方式154.3自动

6、控制方式16五 程序调试仿真结果18六 小结20七 参考文献21附录22前言PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以与信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。 随着电子技术的飞速发展， 人们对于生产过程提出了更高的要求，然而由于控制过程与对象

7、越加复杂，因此要实现生产加工过程的理想控制就更加困难。可编程控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。它是20世纪70年代以来，随着社会生产的发展和技术进步，工业生产自动化水平的日益提高与微电子技术的飞速发展， PLC的功能和性能已经有了很大的提高，从当初用于逻辑控制和顺序控制领域，扩展到运动控制和过程控制领域。现在的可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它以其功能强大、可靠性高、编程简单、使用方便以与体积小、功耗低等突出的优越性，迅速普与并成为

8、当代工业自动化的支柱设备之一。这次课程设计服从于电气控制与PLC课程设计指导书与任务书的要求，编写时力求结合编程与调试实际过程、突出PLC应用与特点。一 设计目的和任务1.1设计目的 传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多，故障率高的缺点，且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器，plc在市场、技术、行业影响等方面有重要作用，利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。所以本设计采用plc作为运料小车的核心控制器件。 1.2设计任务本设计的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：能实现如下三种控制要求1.手动控制方式2.单周期运行控制方式

9、3.自动循环运行控制方式二 硬件设计2.1 I/O点数分配分析控制要求，确定输入、输出设备系统的起动SD、停止ST需要2个按钮，起点和终点处的两个行程开关是用来自动控制小车的往复运动的，也应作为输入设备。RX 小车右行起动按钮 LX 小车左行起动按钮 ZL 装料按钮 XL 卸料按钮 S2 卸料指示灯A1 单周期开关 A2 双周期开关 A3 手动按钮 A4 自动按钮 SQ1 右限位开关SQ2 左限位开关总计12个输入点数S1 装料指示灯S2 卸料指示灯L1 左行指示灯R1 右行指示灯总计4个输出点数I/O点数分配表如下表表2.1 I/O点数分配2.2 CPU选择 经分析控制要求得到需要具有12个

10、输入4个输出的PLC，因此选择西门子S7-200系列中的CPU224,此型号CPU具有14个输入，10个输出，所以此型号能够满足要求，且留有一定的余量。2.3 小车往复运动控制要实现小车的左右往复运动，只要对小车的拖动电动机实现正反转控制即可。这里用两个接触器分别控制小车右行（KM1）左行（KM2）。图2.1 电动机正反转控制2.4控制面板设计设计如下图2.2 控制面板示意图2.5 控制面板与PLC接线图2.3 控制面板与PLC接线三 软件设计3.1 手动控制方式3.1.1手动控制要求 A 小车向前运行：小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按

11、钮，小车向前进，当小车行至料斗下时碰到前限位开关时应停下来。B 小车向后运行：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时小车碰到后限位开关时应停下来。C 料斗门打开控制：小车必须在B地点时，才能打开车门，以保证将料卸在地上。按下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时十秒后电磁铁失电斗门关闭。D 车门打开控制：小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时十秒后电磁铁失电，车门关闭。3.1.2 控制流程图图3.1手动控制

12、流程图3.2单周期控制方式3.2.1 单周期控制要求小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料十秒钟，之后小车自动向后运行到A地点停止，车门打开卸料4秒钟后，车门关闭。完成双周期。3.2.2 控制流程图图3.2 单周期控制流程图3.3自动控制方式3.3.1 自动控制要求小车在A地点时，按一下自动运行按钮，小车将自动重复双周期运行过程，断开运行开关时，小车将前在完成一个循环后，结束运行。在手动控制方式下不能运行双周期、自动运行方式，反之，双周期和自动运行方式下也不能运行手动控制。3.3.2 控制流程图图3.3 自动控制流程图四

13、程序设计4.1手动程序设计4.2单周期控制方式4.3自动控制方式 五 程序调试仿真结果图5.1 自动运行（右行）按下右行按钮图5.2 自动运行（右行）右行输出图5.3 自动运行（装料）按下右限位开关图5.4 自动运行（装料）装料输出图5.5 自动运行（左行）图5.6 自动运行（卸料）按下左限位开关图5.7 自动运行（卸料）卸料输出六 小结课程设计的过程，是一次将大学本课程所学理论知识与实际相结合的过程，通过课程设计我学会了如何把理论知识与工程实际相联系，这将对以后走上工作岗位打下基础。另外，在设计过程中，用到了如word、AutoCAD等软件，这大大提高了自己的计算机水平。在设计的过程中得到了

14、老师和同学的帮助，增进了师生之间的感情。由于设计过程中需要用到许多工程手册，这也提高了自己查找资料运用资料的能力。在完成课程设计之后我不仅对工程实际有所了解，同时也巩固了自己所学的理论知识，通过课程设计我是受益匪浅。本文的设计工作是在我的老师的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和设计的研究工作中无不倾注着老师辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受的启迪。从尊敬的老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在此，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！衷心地感谢在百忙之中

15、评阅设计和参加答辩的各位老师！七 参考文献1章文浩可编程控制器原理与实验国防工业出版社，20032鱼雷声.电气控制与PLC应用.北京：机械工业出版社，2003 3章文浩.可编程控制器原理与实验.北京：国防工业出版社，2003 4黄云龙.可编程控制器教程. 北京：机械工业出版社，2003 5戴一平.可编程控制器技术与应用.北京：机械工业出版社，2004 6王兆义.小型可编程控制器使用技术.北京：机械工业出版社，2001.1 7吴丽.电气控制与PLC实用教程.郑州:黄河水利出版社，2005.2 8王也仿.可编程控制器应用技术.北京：机械工业出版社，2001 9张晓峰.电气控制与可编程控制技术与应用.北京：国防工业出版社，2010附录梯形图程序