PLC控制自動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、泰 山 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） PLC 控制自動(dòng)送料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 所 在 學(xué) 院 機(jī)械與工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位所屬學(xué)科 工 科 年 級(jí) 二一級(jí) 學(xué) 生 姓 名 、 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 姓 名、職稱 完 成 日 期 二一二年五月三十日 摘要 I 摘 要 可編程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用 于自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域。運(yùn)料小車在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中普遍存在。運(yùn)用 PLC 控制運(yùn)料小車，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，智能化，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)成本。 此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是利用 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)小車對(duì)四個(gè)倉(cāng)送料的控制。首

2、先對(duì) PLC 的工作原理和構(gòu)成進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，然后分析了送料控制系統(tǒng)的原理和結(jié)構(gòu)， 完成了系統(tǒng)方案選擇。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)對(duì)送料小車的接線圖和梯形圖進(jìn)行了設(shè)計(jì)， 對(duì)送料控制系統(tǒng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了分配，完成了系統(tǒng)程序的分段設(shè)計(jì)和調(diào)試。本控 制系統(tǒng)具有編程簡(jiǎn)單、控制靈活，調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：可編程控制器，送料系統(tǒng)，控制 Abstract II ABSTRAC Programmable controller ( PLC ) for its high reliability and easy to operate, has been widely used in automatic control

3、 field. Material transport trolley in the modern industrial production exists. The use of PLC control of material transport trolley, can realize production automation, intelligent, improve production efficiency, reduce the labor cost The design of the task is the use of PLC to achieve the two car on

4、 a four barn feeding control. Firstly the working principle of PLC and form undertook brief analysis, then analyzed the feeding control system principle and structure, completed a system options. On the basis of this focus on the feeding trolley wiring diagram and ladder diagram was designed, the fe

5、eding control system node allocated, completed a system program design and debugging. The control system has simple programming, flexible control, convenient debugging and maintenance characteristics. Keywords: Programmable controller, a feeding system, control； 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 1 目錄 1 可編程控制器的概述 .2 1.

6、1 PLC 的定義 .2 1.2 PLC 的發(fā)展 .2 1.3 PLC 的特點(diǎn) .3 1.4 PLC 的基本 組成及各部分作用 .4 1.5 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 .6 2 送料控制系統(tǒng)控制要求與方案選擇 .8 2.1 控制系統(tǒng)在送料小車中的作用與地位 .8 2.2 控制系統(tǒng)介紹 .8 3 基于 PLC 的送料小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .11 3.1 送料小車 PLC 的 I/O 分配表 .11 3.3 梯形圖分段設(shè)計(jì) .15 3.4 程序運(yùn)行調(diào)試與完善 .20 4 結(jié) 論 .25 參考文獻(xiàn) .26 致謝 .27 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 1 可編程控制器的概述 1.1 PLC 的定義 國(guó)際電工

7、委員會(huì) 1987 年對(duì) PLC 作了如下定義: PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán) 境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編程的存儲(chǔ)器，用來在 其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并能通過數(shù) 字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)非 常相似?？删幊绦蚩刂破髦饕?CPU(中央處理單元)存儲(chǔ)器(RAM 和 EPROM),輸 入/輸出模塊( 簡(jiǎn)稱為 I/O 模塊 )、編程器和電源五大部分組成。近年來發(fā)展極為迅 速、逐漸成為應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。它按照成熟的繼電器控制概念和設(shè)計(jì) 思想

8、，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有鮮明特色的各種系 列產(chǎn)品。 1.2 PLC 的發(fā)展 20 世紀(jì) 70 年代初出現(xiàn)了微處理器。人們根據(jù)微處理器的工作原理很快把它 引入了可編程邏輯控制器，增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等的功能，第一次完成 了具有計(jì)算機(jī)特性的工業(yè)控制裝置。這時(shí)的可編程邏輯控制器就是微機(jī)技術(shù)和繼 電器控制概念結(jié)合的產(chǎn)物。自從個(gè)人計(jì)算機(jī)開始發(fā)展，為了方便和反映可編程控 制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為 Programmable Logic Controller（PLC）。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，可編程控 制器在計(jì)算機(jī)技術(shù)全

9、面應(yīng)用，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體 積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、PID 功能、模擬量運(yùn)算及極高的性價(jià)比奠定了它 在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛的應(yīng)用。 世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制 器已步入成熟階段。 20 世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增 長(zhǎng)率一直保持為百分之三十左右。在這時(shí)期，PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算 能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過 程控制領(lǐng)域，在

10、某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。 20 世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。 這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、產(chǎn)生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各 種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更 加容易。 1968 年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開招標(biāo)提出 十項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn): (1)編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序； (2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)； (3)可靠性高于繼電器控制裝置； (4)體積小于繼電器控制裝置； (5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； (6)成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)； (7)輸入可以是交流

11、115V； (8)輸出為交流 115V, 2A 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等； (9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更； (10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到 4K。 1.3 PLC 的特點(diǎn) 可編程控制器 PLC 對(duì)用戶來說，是一種無觸點(diǎn)的設(shè)備，改變程序即可改變 生產(chǎn)工藝。目前，可編程控制器已經(jīng)成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 的應(yīng)用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計(jì)算機(jī)，具有許多明顯的特點(diǎn)。 1、 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技 術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干

12、擾技術(shù)，具有很高的 可靠性。從 PLC 的外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)和同等規(guī)模的繼電器系 統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百分之一甚至數(shù)千分之一，故障也就大 大降低。除此之外，PLC 還帶有硬件故障自我檢測(cè)得功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā) 出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序。這 樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性。 2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?，F(xiàn)代 PLC 大多都具有 完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于數(shù)字控制得領(lǐng)域?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng) 合。除了邏輯處理功能以外，近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，

13、使 PLC 滲透到 了溫度控制、位置控制、CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及 人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3、易學(xué)易用，工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。PLC 接口容易， 編程語言易于被工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器 電路圖相當(dāng)接近只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電 路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事 工業(yè)控制打開了方便之門。 4、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線

14、邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè) 備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 5、 體積小，重量輕，能耗低 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗僅為數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理 想控制設(shè)備。 1.4 PLC 的基本組成及各部分作用 PLC 是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。如下 圖 1 所示。 圖 1 PLC 硬件系統(tǒng)的基本組成圖 按結(jié)構(gòu)形式

15、的不同，PLC 可分為整體式和組合式兩類。 1、中央處理單元(CPU)： CPU 在 PLC 中的作用類似于人體的大腦神經(jīng)中樞，它是 PLC 的運(yùn)算、控制 中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù): (1) 接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的各種用戶程序和數(shù)據(jù)； (2) 診斷電源、 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯(cuò)誤; (3) 用掃描的方式接收輸入信號(hào)，送入 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器并保存起來; 2、存儲(chǔ)器 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分以下 3 種: (1)序存儲(chǔ)器: 和各種計(jì)算機(jī)一樣， PLC 也有其固定的解釋程序、監(jiān)控程序， 它們決定了 PLC

16、的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器就是用來存放這部分程 序的。系統(tǒng)程序是不能由用戶更改的。 (2)序存儲(chǔ)器: 用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序，用戶 程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中。由于用戶程序需要經(jīng)常調(diào)試、改動(dòng)，故用戶程序 存儲(chǔ)器多為可隨時(shí)讀寫的 RAM。由于 RAM 掉電會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此使用 RAM 作 用戶程序存儲(chǔ)器的 PLC，都有后備電池保護(hù) RAM，以免電源掉電時(shí)，丟失用戶 程序。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，可將用戶程序?qū)懭?EPROM.目前較先進(jìn)的 PLC(如歐姆龍公司的 CPMIA 型 PLC)采用快閃存儲(chǔ)器作用 戶程序存儲(chǔ)器。 (3)據(jù)存儲(chǔ)器: 工

17、作數(shù)據(jù)是經(jīng)常存取、經(jīng)常變化的一些數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ) 在 RAM 中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在 PLC 的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，開辟有元件映 象寄存器和數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它的標(biāo)準(zhǔn)格式是每一個(gè)數(shù)據(jù)占一 個(gè)字。它存儲(chǔ)用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值，如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和 設(shè)定值。它還用來存放 A/0 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。根據(jù)需要，部 分?jǐn)?shù)據(jù)在停電時(shí)用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時(shí)可保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域稱 為數(shù)據(jù)保持區(qū)。 3、 1/0 單元 I/0 單元也稱為 I/0 模塊。PLC 通過 I/0 單元模塊與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系。 輸入單元接收用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)，如限位

18、開關(guān)、選擇開關(guān)、行程開關(guān)及其 他一些傳感器的信號(hào)。 4、電源部分 PLC 一般使用 220V 的交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存 儲(chǔ)器等電路提供 5V、+12V 、+24V 的直流電源，使 PLC 能夠正常工作。 電源部件的位置形式可有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的 CPU，通常電源封裝到機(jī) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 殼內(nèi)部。 5、.編程器 編程器的作用是提供用戶進(jìn)行程序的編輯、編制、監(jiān)視和調(diào)試。 編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要 將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言助記符后，才能輸入。它一般由簡(jiǎn)易鍵盤和發(fā)光二級(jí)管 或其他顯示管件組成。智能型的編程器又稱

19、為圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也 可以脫機(jī)編程，具有 LCD 或 CRL 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏 幕對(duì)話。還可以利用 PC 作為編程器，PLC 生產(chǎn)廠家配有相應(yīng)的編程軟件，使用 編程軟件可以在屏幕上編輯梯形圖和直接生成、順序功能圖程序、語句表、功能 塊圖等，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言的互相轉(zhuǎn)換。程序被下載到 PLC，也可以將 PLC 中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。現(xiàn)在很多 PLC 已不再提供編程器，而是提供微機(jī)編 程軟件了，并且配有相應(yīng)的通信連接電纜。 1.5 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系 統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常

20、維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同 一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生 產(chǎn)場(chǎng)合。目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于建材、化工、石油、機(jī)械制造、機(jī)械 制造、輕紡、交通運(yùn)輸及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 2 送料控制系統(tǒng)控制要求與方案選擇 2.1 控制系統(tǒng)在送料小車中的作用與地位 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù) 擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過程全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，這就離不開控制系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的重中之重，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控 制系統(tǒng)出現(xiàn)故障就會(huì)影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進(jìn)行，重者甚至發(fā)生人身安全事

21、故，這樣 將給企業(yè)造成巨大損失。 送料小車是基于 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動(dòng)作都直接作用于 送料小車的運(yùn)行，因此，送料小車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的 關(guān)系。送料小車能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。 2.2 控制系統(tǒng)介紹 圖 2 送料小車 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 9 本控制系統(tǒng)用于控制送料小車的自動(dòng)送料。它既能減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度又能自 動(dòng)準(zhǔn)確到達(dá)人很難到達(dá)的預(yù)定位置。如圖 2 所示，推車機(jī)可以沿軌道上下移動(dòng)， 到達(dá)預(yù)定位置。推車機(jī)上就是一個(gè)小型泵站，通過控制電磁閥的換向，使兩油缸 伸出、縮回，頂出送料小車，再由各倉(cāng)的位置控制要料。 用 PLC

22、對(duì)送料小車實(shí)現(xiàn)控制，其具體要求如下： (1) 送料小車 1 動(dòng)作要求：送料小車負(fù)責(zé)向四個(gè)倉(cāng)進(jìn)行送料，送料路上從左 向右共有 4 個(gè)料倉(cāng)（位置開關(guān) SQ1SQ4）分別受 PLC 的 I0.0I0.3 檢測(cè)， 當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)為 1 時(shí)，說明運(yùn)料小車到達(dá)該位置。小車行走受兩個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)， Q0.4 驅(qū)動(dòng)小車左行，Q0.5 驅(qū)動(dòng)小車右行。各倉(cāng)要料分別由 4 個(gè)手動(dòng)按鈕（SB1 SB4）發(fā)出( 對(duì)應(yīng)于 PLC 為 I0.4，I0.5，I0.6，I0.7) 按鈕發(fā)出信號(hào)其相應(yīng)指示燈就 亮（HL1-HL4），指示燈受 PLC 的 Q0.0-Q0.3 控制。 送料小車 2 動(dòng)作要求：送料小車負(fù)責(zé)向四個(gè)倉(cāng)送料，送

23、料路上從左向右共有 4 個(gè)料倉(cāng)（位置開關(guān) SQ11SQ14）分別受 PLC 的 I1.0，I1.1，I1.2，I1.3 檢測(cè)， 當(dāng)信號(hào)狀態(tài)為 1 是，說明運(yùn)料小車到達(dá)該位置。小車行走受兩個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，Q1.5 驅(qū)動(dòng)小車左行，Q1.4 驅(qū)動(dòng)小車右行。倉(cāng)要料分別由 4 個(gè)手動(dòng)按鈕（SB11 SB14）發(fā)出( 對(duì)應(yīng)于 PLC 為 I1.4I1.7)按鈕發(fā)出信號(hào)其相應(yīng)指示燈就亮（ HL11- HL14），指示燈受 PLC 的 Q1.0-Q1.3 控制。 (2)運(yùn)料小車行走條件： 運(yùn)料小車右行條件：小車在 1，2，3 號(hào)位置，表明 4 號(hào)倉(cāng)要料；小車在 1，2 號(hào)位置時(shí)，表明 3 號(hào)倉(cāng)要料；小車在 1

24、號(hào)位置時(shí)，表明 2 號(hào)倉(cāng)要料。 運(yùn)料小車左行條件：小車在 4，3，2，0 號(hào)位置時(shí)，表明 1 號(hào)倉(cāng)要料；小車 在 4，3，0 號(hào)位置時(shí)，表明 2 號(hào)倉(cāng)要料；小車在 4，0 號(hào)位置時(shí)，表明 3 號(hào)倉(cāng)要 料；小車在 0 位，表明 4 號(hào)倉(cāng)要料。 運(yùn)料小車停止條件：要料倉(cāng)號(hào)與小車的車位相同時(shí)，應(yīng)該是小車的停止條件。 運(yùn)料小車的互鎖條件：小車右行時(shí)不允許左行啟動(dòng)，同樣小車左行時(shí)也不允 許右行啟動(dòng)。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 2.3 送料小車控制系統(tǒng)方案的選擇 實(shí)現(xiàn)小車送料系統(tǒng)控制有很多方法，比如可以用單片機(jī)、可編程控制器等。 但在單片機(jī)控制系統(tǒng)電路中需要加入 A/D，D/A 轉(zhuǎn)換器，線路很復(fù)

25、雜，還要 分配大量的中斷口地址。單片機(jī)控制電路易受外界環(huán)境干擾，具有很大的不穩(wěn)定 性?？刂瞥绦蜻€需要具有一定編程能力的人才能進(jìn)行編譯，在維修時(shí)也需要高技 術(shù)人員才能維修，這樣就對(duì)以后工作帶來不變，所以不宜用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 從 PLC 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，PLC 具有很多優(yōu)點(diǎn)，可靠性很高，通常平均無故障 時(shí)間都在 401 萬小時(shí)左右；安裝、操作和維護(hù)也較容易；編程簡(jiǎn)單，PLC 的基本 指令不多，編程器使用比較方便，程序設(shè)計(jì)和產(chǎn)品調(diào)試周期短；此外 PLC 內(nèi)部定 時(shí)、計(jì)數(shù)資源豐富，可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)送料小車的控制。 因此，最終我選擇用 PLC 來實(shí)現(xiàn)送料小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設(shè)計(jì)題目。 泰山學(xué)院本科畢

26、業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 3 基于 PLC 的送料小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 送料小車 PLC 的 I/O 分配表 表 1 PLC 送料小車控制系統(tǒng)的 I/O 分配表 序 號(hào) 名稱 輸入點(diǎn) 序 號(hào) 名稱 輸出點(diǎn) 1 小車 1 到達(dá)一號(hào)倉(cāng) I0.0 1 1 車一號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q0.0 2 小車 1 到達(dá)二號(hào)倉(cāng) I0.1 2 1 車二號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q0.1 3 小車 1 到達(dá)三號(hào)倉(cāng) I0.2 3 1 車三號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q0.2 4 小車 1 到達(dá)四號(hào)倉(cāng) I0.3 4 1 車四號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q0.3 5 一號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I0.4 5 小車 1 左行 Q0.4 6 二號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I0.5 6 小車 1 右

27、行 Q0.5 7 三號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I0.6 7 油缸 1 伸出 Q0.6 8 四號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I0.7 8 油缸 1 縮回 Q0.7 9 小車 2 到達(dá)一號(hào)倉(cāng) I1.0 9 2 車一號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q1.0 10 小車 2 到達(dá)二號(hào)倉(cāng) I1.1 10 2 車二號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q1.1 11 小車 2 到達(dá)三號(hào)倉(cāng) I1.2 11 2 車三號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q1.2 12 小車 2 到達(dá)四號(hào)倉(cāng) I1.3 12 2 車四號(hào)倉(cāng)的燈滅 Q1.3 13 一號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I1.4 13 小車 2 右行 Q1.4 14 二號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I1.5 14 小車 2 左行 Q1.5 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

28、12 15 三號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I1.6 15 油缸 2 伸出 Q1.6 16 四號(hào)倉(cāng)指示燈亮要料 I1.7 16 油缸 2 縮回 Q1.7 17 車 1 傳送料行程開關(guān) I2.0 17 推車機(jī)向上運(yùn)行 Q2.0 18 推車機(jī)上行行程開關(guān) I2.1 18 推車機(jī)行下運(yùn)行 Q2.1 19 推車機(jī)下行行程開關(guān) I2.2 20 車 1 裝料處行程開關(guān) I2.3 21 車 2 裝料處行程開關(guān) I2.4 22 車 2 傳送料行程開關(guān) I2.5 23 啟動(dòng) I2.6 24 停止 I2.7 25 手動(dòng)開關(guān) I3.0 26 連續(xù)開關(guān) I3.1 27 推車機(jī)上下行開關(guān) I3.2 28 推車機(jī)左右行開關(guān) I3.3

29、 29 油缸單動(dòng) I3.4 30 中間位置 I3.5 31 油缸聯(lián)動(dòng) I3.6 根據(jù)控制要求，PLC 控制送料小車的輸入輸出地址編排如表 1 所示。SB5 鍵 為啟動(dòng)開關(guān)，SB6 為停止開關(guān)， SA6、SA7 為手動(dòng) 連續(xù)的選擇開關(guān)，SA1 、SA2 為上下、左右轉(zhuǎn)換開關(guān)，SA3、SA4、SA5 為油缸單動(dòng)聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。 Q0.0-Q0.3 和 Q1.0-Q1.3 控制 8 個(gè)要料指示燈，Q0.4-Q0.5 和 Q1.4-Q1.5 控制小車 1 號(hào)、2 號(hào) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 左行和右行，Q0.6-Q0.7 和 Q1.6-Q1.7。送料小車 1 負(fù)責(zé)向四個(gè)倉(cāng)進(jìn)行送料，送料 路上

30、從左向右共有 4 個(gè)料倉(cāng)（位置開關(guān) SQ1SQ4）分別受 PLC 的 I0.0 I0.3 檢測(cè)，當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)為 1 時(shí)，說明運(yùn)料小車到達(dá)該位置。小車行走受兩個(gè)信 號(hào)的驅(qū)動(dòng)，Q0.4 驅(qū)動(dòng)小車左行，Q0.5 驅(qū)動(dòng)小車右行。各倉(cāng)要料分別由 4 個(gè)手動(dòng) 按鈕（SB1SB4）發(fā)出(對(duì)應(yīng)于 PLC 為 I0.4，I0.5，I0.6，I0.7)按鈕發(fā)出信號(hào)其 相應(yīng)指示燈就亮（HL1-HL4），指示燈受 PLC 的 Q0.0-Q0.3 控制。 送料小車 2 負(fù)責(zé)向四個(gè)倉(cāng)送料，送料路上從左向右共有 4 個(gè)料倉(cāng)（位置開關(guān) SQ11SQ14）分別受 PLC 的 I1.0，I1.1 ，I1.2，I1.3 檢測(cè)，當(dāng)信

31、號(hào)狀態(tài)為 1 是， 說明運(yùn)料小車到達(dá)該位置。小車行走受兩個(gè)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)，Q1.5 驅(qū)動(dòng)小車左行， Q1.4 驅(qū)動(dòng)小車右行。倉(cāng)要料分別由 4 個(gè)手動(dòng)按鈕（ SB11SB14）發(fā)出(對(duì)應(yīng)于 PLC 為 I1.4I1.7)按鈕發(fā)出信號(hào)其相應(yīng)指示燈就亮（HL11-HL14），指示燈受 PLC 的 Q1.0-Q1.3 控制。 3.2 PLC 端子接線圖 PLC 型號(hào)的選擇：因?yàn)槲鏖T子系列的產(chǎn)品在同類產(chǎn)品中具有極高的可靠性、 便捷的操作性和具有較高的性價(jià)比等特點(diǎn)。S7-200 具有高集成度的設(shè)計(jì)，低廉的 成本，是各種小型控制系統(tǒng)理想的解決方案。它強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力更是它在需 要復(fù)雜運(yùn)算的機(jī)械控制系統(tǒng)上的應(yīng)用

32、更加得心應(yīng)手。并且在西門子系列 S7- 300、S7-400 和 S7-200 的功能相近，但是在價(jià)格上有很大的差別，都比 S7-200 要 貴。在本次設(shè)計(jì)中 S7-200 完全可以滿足設(shè)計(jì)要求，為了節(jié)省成本我選擇了 S7- 200 系列 CPU226，加一個(gè) EM223 的擴(kuò)展模塊。因?yàn)楝F(xiàn)在控制系統(tǒng)中共用了 31 個(gè)輸入，用直流 24V；18 個(gè)輸出，用交流電 220V，所以我選擇用 S7-200 系列 CPU226，由于借口不夠所以我加一個(gè) EM223 的擴(kuò)展模塊。CPU226 的主要的技 術(shù)參數(shù)：輸入 24VDC，24 點(diǎn)；輸出 220VAC，16 點(diǎn)；電源電壓為 AC100240V 5

33、0/60Hz。 S7-200 CPU226 簡(jiǎn)單介紹： CPU 的工作方式為 CPU 面板上分別用兩個(gè)發(fā)光 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 二極管顯示當(dāng)前工作方式，綠色指示燈亮?xí)r表示為運(yùn)行狀態(tài)，紅色指示燈亮?xí)r表 示為停止?fàn)顟B(tài)，在標(biāo)有 SF 指示燈亮?xí)r表示系統(tǒng)故障， PLC 將會(huì)停止工作。CPU 在停止工作方式時(shí)，不執(zhí)行程序，此時(shí)可以通過編程裝置向 PLC 裝載程序或進(jìn)行 系統(tǒng)設(shè)置，在程序編輯、上下載等處理過程中，必須讓 CPU 處于 STOP 方式。 CPU 在 RUN 工作方式下，PLC 按照自己的工作方式運(yùn)行用戶程序。把指令切換 到 STOP 位，可以停止程序的執(zhí)行。操作指令切換到 R

34、UN 位，可以起動(dòng)程序的 執(zhí)行。操作指令切換到 TERM 或 RUN 位，允許 STEP7- Micro/WIN32 軟件設(shè)置 CPU 工作狀態(tài)。設(shè)置為 RUN 時(shí)，電源上電時(shí)，CPU 自動(dòng)進(jìn)入 RUN 工作狀態(tài)。 在程序中插入一個(gè) STOP 指令，CPU 可由 RUN 方式進(jìn)入 STOP 工作方式。 S7-200CPU226 處理的數(shù)據(jù)可以是布爾型、字符串、布爾型、整數(shù)型和實(shí)數(shù) 型（浮點(diǎn)數(shù)）。布爾型數(shù)據(jù)指字節(jié)型無符號(hào)整數(shù)；整數(shù)型數(shù)包括 16 位符號(hào)整數(shù) （INT）和 32 位符號(hào)整數(shù)（ DINT）。實(shí)數(shù)型數(shù)據(jù)采用 32 位單精度數(shù)來表示 EM223 的擴(kuò)展模塊介紹：數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出模塊

35、。通過數(shù)字量輸入端口， CPU 通過此模塊可以采集連接在此模塊上現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)信號(hào)，比如：按鈕、觸點(diǎn)等。 通過數(shù)字量輸入端口，通過此模塊還可以把控制程序運(yùn)算的控制結(jié)果通過此模塊 制連接的開關(guān)設(shè)備，比如：燈、電磁閥燈等模擬量輸入模塊?？山邮茈娏?、電壓 信號(hào)，也可連接兩線制變送器。EM235 有 4 路模擬量輸入通道，同時(shí)還包括了一 路模擬量輸出通道，輸出電壓、電流信號(hào)用于連續(xù)的控制。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 圖 3 CPU 的主要的技術(shù)參數(shù) EM223 的主要技術(shù)參數(shù)：輸入 24VDC，8 點(diǎn)；輸出 220VAC，8 點(diǎn)；電源電 壓為 AC100240V 50/60Hz。如圖 4 所示。

36、 圖 4 EM223 的主要技術(shù)參數(shù) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 3.3 梯形圖分段設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)送料小車梯形圖由總結(jié)構(gòu)圖、自動(dòng)操作程序圖、手動(dòng)操作程 序圖、小車 1 左右自動(dòng)送料運(yùn)行程序圖、小車 2 左右自動(dòng)送料運(yùn)行程序圖組成。 圖 5 程序總系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （1）程序的總結(jié)構(gòu)圖 程序的總結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示。因?yàn)樵谑謩?dòng)操作的時(shí)候各種動(dòng)作都是用手動(dòng)按 鈕來控制，而程序是相對(duì)于自動(dòng)操作程序進(jìn)行設(shè)計(jì)?？偝绦蚩煞譃閮啥为?dú)立的部 分即手動(dòng)操作程序和自動(dòng)操作程序。當(dāng)選擇手動(dòng)操作時(shí)，輸入點(diǎn) I3.0 就會(huì)接通， 常閉觸點(diǎn)斷開，執(zhí)行手動(dòng)程序時(shí)，跳過自動(dòng)程序。若選擇自動(dòng)操作方式，將跳過 手動(dòng)程序段

37、而執(zhí)行自動(dòng)程序。 （2）自動(dòng)操作程序設(shè)計(jì) 自動(dòng)操作控制主要是由行程開關(guān)來控制推車機(jī)的上行、下行，兩缸的伸出、 縮回。通過行程開關(guān)的上、下、左、右準(zhǔn)確地控制推車機(jī)到達(dá)預(yù)定的位置。當(dāng)執(zhí) 行自動(dòng)程序時(shí)，手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到連續(xù)檔位 SA7，按下按鈕 SB6，推車機(jī)往 上運(yùn)行，碰到上位行車開關(guān) SQ6，上行動(dòng)作停止；同時(shí)兩個(gè)油缸動(dòng)作，推動(dòng)兩小 車向左移動(dòng)，小車 1、2 碰到左行程開關(guān) SQ10、SQ5，說明兩小車到達(dá)指定位， 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 17 這時(shí)各倉(cāng)的位置就可向小車要料了；這時(shí)兩油缸縮回，碰到行程右位開關(guān) SQ8、SQ9 停止收縮，推車機(jī)下行到行程開關(guān)位 SQ7 時(shí)停止。如圖 6

38、所示： 圖 6 自動(dòng)操作程序圖 （3）手動(dòng)操作程序設(shè)計(jì) 手動(dòng)程序時(shí)，手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到手動(dòng)檔位，上下、左右轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到上/ 下行檔位時(shí)，按啟動(dòng)按鈕 SB5 推車機(jī)上行，按停止按鈕 SB6 推車機(jī)往下運(yùn)行； 上下、左右轉(zhuǎn)換開關(guān)換到左/右檔位時(shí)，撥轉(zhuǎn)換開關(guān) SA3，按啟動(dòng)按鈕 SB5，1 缸 伸出推動(dòng)小車 1 左行；按停止按鈕 SB6，缸 1 縮回；撥動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)到 SA5，按啟 動(dòng)按鈕 SB5，缸 2 伸出推動(dòng)小車 2 左行，按停止按鈕 SB6，缸 2 縮回；撥動(dòng)轉(zhuǎn)換 開關(guān)到 SA4 按啟動(dòng)按鈕 SB5，兩缸伸出推動(dòng)兩小車左行；按停止按鈕 SB6，兩缸 縮回。如圖 7 所示。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論

39、文（設(shè)計(jì)） 18 圖 7 手動(dòng)操作程序圖 （4）小車 1 自動(dòng)送料運(yùn)行程序 把小車 1 送到指定位置后，這時(shí)候四個(gè)倉(cāng)向小車要料了，M0.0-M0.3 分別代 表小車 1 的 1 倉(cāng) 4 的要料狀態(tài)，運(yùn)料小車 1 當(dāng)前所處位置由 I0.0-I0.3，運(yùn)料小車 1 的右行，左行，停止控制由 Q0.4、Q0.5。小車到位后。小車 1 自動(dòng)送料圖如下 圖 8 所示。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 19 圖 8 小車 1 自動(dòng)送料程序圖 （5）小車 2 自動(dòng)送料運(yùn)行程序 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 20 和小車 1 的運(yùn)行程序一樣，當(dāng)把小車 2 送到指定位置后，四個(gè)倉(cāng)就可向小車 要求送料了。M1.0-

40、M1.3 分別代表小車 2 的 1 號(hào)倉(cāng)到 4 號(hào)倉(cāng)的要料狀態(tài)。運(yùn)料小 車 2 當(dāng)前所處位置由 I1.0-I1.3，運(yùn)料小車 2 的右行，左行，停止控制由 Q1.4、Q1.5。小車到位后，用以控制小車停車。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 21 3.4 程序運(yùn)行調(diào)試與完善 程序在運(yùn)行前，要先選擇工作方式。選擇手動(dòng)時(shí)，把上/下、左/右轉(zhuǎn)換開關(guān) 旋轉(zhuǎn)到上/下檔位 SA1，按下起動(dòng)點(diǎn)動(dòng)按鈕，推車機(jī)就執(zhí)行上行動(dòng)作，按下停止點(diǎn) 動(dòng)按鈕，推車機(jī)下行；把上/下、左/右轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到左/右檔位，再選擇小車 的單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)控制，小車 1 單動(dòng)時(shí)把單動(dòng)/聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)旋轉(zhuǎn)到單動(dòng)檔位 SA3，兩 小車聯(lián)動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)到聯(lián)動(dòng)檔位

41、 SA4，小車 2 單動(dòng)時(shí)旋轉(zhuǎn)到單動(dòng)檔位 SA5，這時(shí)按下 起動(dòng)按鈕 SB5，油缸推動(dòng)小車左行，按下停止按鈕 SB6，油缸就縮回。選擇自動(dòng) 模式時(shí)，按下起動(dòng)按鈕，推車機(jī)開始執(zhí)行上行動(dòng)作，碰到上限行程開關(guān)時(shí)就停下 動(dòng)作。小車碰到左行程開關(guān) SQ5、SQ10 時(shí)，說明小車到位，各倉(cāng)就可以向小車要 料，這時(shí)兩缸自動(dòng)縮回，碰到右行程開關(guān) SQ8、SQ9 時(shí)，推車機(jī)自動(dòng)下行，下行 到位后停車。只有再次按下起動(dòng)按鈕 SB5，才能再次運(yùn)行。 3.5 系統(tǒng)總梯形圖設(shè)計(jì) 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 22 圖 11 送料小車梯形圖（a） 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 23 圖 12 送料小車的梯形圖（b） 泰山

42、學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 24 圖 13 送料小車的梯形圖（c） 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 25 圖 14 送料小車的梯形圖（d） 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 26 4 結(jié) 論 通過這次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)，對(duì) PLC 的硬件及其軟件有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，體會(huì)到 將所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通加以應(yīng)用的意義。 這篇論文以 PLC 為主要載體，對(duì)運(yùn)料小車的控制進(jìn)行編程，在老師的耐心指 導(dǎo)下，我學(xué)會(huì)了很多以前沒學(xué)好的知識(shí)，使我的專業(yè)理論知識(shí)更加扎實(shí)，軟件操 作更加熟練了。 做完這個(gè)設(shè)計(jì)后，使我更深刻認(rèn)識(shí)到： 1、送料小車硬件設(shè)計(jì)中，加入了擴(kuò)展模塊，可以在觸點(diǎn)不夠的情況下方便 地實(shí)現(xiàn)該小車的系統(tǒng)控制。 2、該小車控制

43、系統(tǒng)如僅用于目前的小車基本控制，其成本價(jià)格比較高，但 可以通過擴(kuò)展功能如增加點(diǎn)位數(shù)、增加計(jì)數(shù)功能和復(fù)雜控制提高其性價(jià)比。 3、本小車系統(tǒng)只做了送料，沒有設(shè)計(jì)小車怎么裝料和小車到料倉(cāng)以后送料 的多少。這兩方面是課題設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步完善和繼續(xù)努力的方向。 經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提高了設(shè)計(jì)能力和全面考慮和解決問題的能力。學(xué)習(xí)的過 程是充實(shí)的，收獲的喜悅讓自己更有信心。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我以后工作和學(xué)習(xí)都 會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)積極的影響。 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 27 參考文獻(xiàn) 1 廖常初.PLC 基礎(chǔ)及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003:21-28 2 儲(chǔ)云峰 .西門子電氣可編程序控制器原理及應(yīng)用M.北京:機(jī)械

44、工業(yè)出版社, 2006:75-84. 3 汪巍,汪小鳳 .基于 PLC 的氣動(dòng)機(jī)械手研究J.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,4(12)： 97-98 4 丁筱玲,趙立新.PLC 在機(jī)械手控制系統(tǒng)上的應(yīng)用J. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006,37(1):105-108 5 周萬珍,高鴻賓 .PLC 分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2004,21-45 6 楊志明.三菱 FX 系列 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用指南M. 機(jī)械工業(yè)出版社:17-30 7 張林國(guó),王淑英 .可編程控制器技術(shù)M.北京:高等教育出版社,2002:110-123. 8 陳立定.電器控制于可編程控制器 M.廣州：華南理工大學(xué)出版

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