自动布料控制系统的设计(编辑修改稿)

自动布料控制系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

极端温度、过电压、欠电压、震动和湿度很大的工业环境中可靠地工作，因此其平均无故障时间可以达几十万小时。 ② 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。 可以用于各种规模的工业控制场合。 除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。 近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。 加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发 展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 ③ 易学易用，深受工程技术人员的欢迎 PLC 没有采用计算机控制中所使用的汇编语言来编程，而是采用“梯形图”语言来进行编程。 这种梯形图语言与继电器控制电路类似，形式简练，容易掌握，不需要专业的计算机知识。 广大电气工作人员都可以在比较短的时间内学会用梯形图编制控制程序。 PLC 还提供了功能表图、语句表等编程语言，梯形图功能表图、语句表之间还可以相互转换，只用起来非常灵活方便。 PLC 的主要构成和各主要部分的功能 PLC 由中央处理器 CPU，存储器，输入输出接口， 编程器组成。 中央处理器CPU是 PLC 核心，它的作用是接受输入的程序并存储程序。 扫描现场的输入状态，执行用户程序，并自诊断。 存储器用来存放程序和数据。 输入接口采集现场各种开关接点的信号状态，并将其转化成标准的逻辑电平，输出接口用于输出电信号来控制对象。 编程器用于用户程序的编制，编辑，调试，检查和监视。 还可以显示 PLC 的各种状态。 PLC 的扫描工作方式与电气控制的工作原理明显不同。 当 PLC 运行时，是通过执行反映控制要求的用户程序来完成控制任务的，这需要执行很多的操作，但是 CPU 是不可能同时执行多个操作的， CPU只有按分时操作的（串行工作）方式，每次只执行一个操作，按照顺序逐一执行。 因为 CPU的运算处理速度非常快，所以从整体上来看， PLC 外部出现的结果似乎是同时（并行）完成的。 这就是 PLC的串行扫描工作方式。 用这种扫描工作方式来执行用户程序的时候，扫描是从第一条程序开始，在无中断或跳转控制的情况下，按程序存储顺序的先后，逐条执行用户程序，直到程序结束。 然后再从头开始扫描执行，周而复始重复运行。 攀枝花学院毕业设计（论文） 3 自动布料控制系统的选择 9 当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。 完成一次上述三个阶段称为一个扫描周期。 在输 入采样阶段， PLC以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O 映像区中的相应单元内。 在用户执行阶段， PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。 当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。 在此期间 ,CPU 按 I/O映像区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外围设备。 PLC 控制系统的设计基本原则 不管何种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，来提高生产的效率和产品的质量。 因此，在 PLC 控制系统的设计时，应遵守以下基本的原则： ① 最大限度地满 足被控对象的工艺要求 充分的发挥 PLC 控制系统的功能特点，最大程度地满足被控对象的工艺要求，这是 PLC控制系统设计的首要前提，也是设计过程中最重要的一条原则。 这就要求设计人员在设计前就要去现场做好调查研究，收集被控对象的现场资料，收集有关的国内、国外先进资料。 ② 保证 PLC 控制系统安全可靠 控制系统设计的重要原则之一就是，保证 PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行。 这会要求设计人员在系统设计、软件编程、 元器件选择 上要考虑全面，以确保控制系统的安全可靠。 ③ 力求简单、经济、使用及维修方便 一个先进的控 制系统必然能对产品的质量和数量有所提高，会带来更大的经济效益和社会效益，但是新工程的投入、技术培训和设备的维护也将导致运行成本的增加。 因此，在满足控制工艺要求的前提下，一是要不断地提高工程的效益，另一方面也要注意尽可能降低工程的成本。 ④ 适应发展的需要 随着技术的持续发展，控制系统的工艺要求也将会不断地提高，在控制系统设计时要适当的考虑到以后控制系统的发展和完善的需要。 这就要求在 PLC、输入 /输出模块、 I/O 点数和内存容量的选择时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的完善。 继电器 接触 器控制与 PLC控制结合 料仓料位传感器通过线路将信号传给 PLC， PLC 经过运算处理将行动指令通过线路传给小车，小车通过可逆皮带电机运动到达指定位置并将料放到指定斗槽中。 传感器从现场检测到实际值，通过电缆传输到 PLC 中， PLC 里面有程序，目攀枝花学院毕业设计（论文） 3 自动布料控制系统的选择 10 的就是通过传感器传进入的信号在结合自己里面的程序控制接在 PLC 后面的继电器，继电器的带电与否会是继电器里面的触电关闭或断开，犹如一个开关断开阖上一样，定时器接在继电器后面，犹如闹钟确定在你需要的时间内使继电器带电或停电。 触点在连上后面的电源、开关、 布料小车。 通过前面触点的断 开和合并来控制后面 布料小车 的开启和停止。 通过编程，小车会自动判断当前所处仓位和具体位置坐标，选定目标料仓可让小车自动运行到指定位置进行配卸。 实现系统的高效稳定布料。 控制方案的比较和选择 随着 微机技术与传统的继电接触控制技术 的发展，逐渐形成了 可编程序控制器 PLC， PLC 克服了 传统的 继电接触控制系统的机械触点接线 麻烦 、 可靠性低、功耗高、灵活性 和 通用性差 的缺点， 这 充分 的 利用 到了 微处理器的优点， 同时又能考虑 到现场 的 电气操作维修 工 人的技能 特点 与习惯， 尤其 是 PLC程序 的 编制，不需要 工作人员有 专 业 的计算机编程 语言 方面的 知识，而是采用一套以 传统 继电器梯形图为基础简单 编程语言的 指令形式，使用户 在 程序编制 时 方便易学 、 形象、直观 的进行编制 ；调试 、检查和改 错也很方便。 使用 PLC 控制 ， 用户 只需 按照PLC给的 说明书 简单的 提示，做 简单 的用户程序编制 和少量的接线 工作，就可方便 灵活 的 将 PLC 用于生产实践 当中。 PLC主要是程序控制 ，而 继电器为机械控制，通常 小型简单 、 逻辑性单一的线路 控制 可以采用机械控制，这样 会 比较节约成本。 大中型线路 控制 ，以及逻辑性复杂的 工程 ，采用 PLC控制，这样 就 可以根据不同的逻辑 控制 输出不同的控制模式， 并且采用 PLC 控制 ，它 的可扩展性强， 而 继电器控制扩展 比较 麻烦。 现在 大多数 的控制线路都 是 采用 PLC 控制，以及继电器隔离的方式进行 工 作，在程序和机械上行程双层互锁，很好的保证了控制效果以及末端的设备。 本自动布料控制系统是采用继电器 接触器控制与 PLC 控制结合。 装料信号通过线路将信号传给 PLC， PLC 经过运算处理将行动指令通过线路传给小车，小车通过可逆皮带电机运动到达指定位置并将料放到指定斗槽中。 攀枝花学院毕业设计（论文） 4 自动布料原理的设计 11 4 自动布料原理的设计 本自动布料控制系统的组成包括布料小车检测检测系统、布料小车行走控制系统、料仓料位 检测系统、 PLC 控制系统的控制中心等。 布料小车位置检测系统将小车位置信号传给 PLC 系统， PLC 通过编程将接收到的信号指令发给布料小车控制系统，布料小车由一三相异步电动机控制，装料检测系统将装料信号再传给PLC系统，经过 PLC 系统的处理发出相应的信号指令，如此顺序的逻辑控制。 系统的原理图如下图。 布料小车位 置检测系统 布料小车行 走控制系统 装料信号 检测系统 PLC系统 上位 机系统 小车位置信号 小车自动行走控制 装料信号 图 攀枝花学院毕业设计（论文） 5 设备的选择 12 5 设备的选择 检测及电气设备的选择 小车 控制系统信号的处理包括工作状态信号、启停信号、故障信号、操作模式的选择信号等，将这些信号实时的传给系 统才能实现小车行走的准确控制。 一般的传统方法是通过数据通讯电缆，但本系统中小车的移动的距离较远，敷设电缆，难度较大，因此系统选择了低功率、全数字、高频无线收发器用于小车和控制系统之间的数据通讯。 系统检测小车位置，传统检测的方式是编码器位置检测、采用声波检测等方法，通过现场使用的检测效果比较，传统检测方法会存在测量不稳定、误差较大的严重缺陷，这就影响到系统的稳定性和可靠性。 此系统采用的是工业级激 光测距仪，这样检测小车的位置， 它有标准的信号接口，具有耐高温、防尘、运行稳定、精确度高等优点。 在 PLC 控制系统获 得小车位置信号以后，通过 PLC 处理成相应的槽位信号，并根据小车位置和装料斗槽位置的关系，控制布料小车的自动行走和相应斗槽的下料位置，通过皮带的正反转控制，使物料能准确的下到相对应的料仓。 PLC 的选型 选型分析 在 系统设计中主要根据被控对象的工艺要求和用户需要等方面选择适当的PLC，通过对比使用性能价格比最佳的类型。 对于一个控制系统而言， PLC 的选型考虑因素和原则如下 : ① 一般以开关量控制为主和兼有模拟量控制的系统大多使用 PLC，这尤其适用于逻辑关系复杂、程序多变、动作频繁的系统。 使用在 这样的系统，会使技术经济效果发挥到最佳。 ② 是否需要双机热备、中断输入、高速计数器、位置控制等智能模块和特殊模块。 是否要求构成网络信息系统，是否与计算机连接，以及对远程站的设置要求。 ③ 开关量 I/O 点数、模拟量 1/0 路数、内存容量、电压等级及输出功率。 1/0点数会直接影响到 PLC 输入 /输出模块的选择， I/0 点数一般要考虑 1 件到 2件的余量，尤其是开关量的输入更应该考虑多些余量。 选择适当的电压等级可提高 PLC 的抗干扰能力，主机用户内存容量的大小对设备的影响不是很大，因此会建议主机用户内存容量可以选择大一些。 ④ 选择 PLC的其他因素有：对其结构、系统组成、外型、技术服务、价格、攀枝花学院毕业设计（论文） 5 设备的选择 13 应用业绩、设置条件等多项指标进行综合分析比较，然后选择理想的 PLC 产品。 系统的安装 有无远程功能的 PLC 适用的控制系统也肯定不同，大范围的控制系统一般使用有远程的 PLC。 单机或控制范围不大的系统一般使用无远程功能的 PLC。 在远程控制系统中，集中控制室一般会设有本地站，而低压配电室或仪表室一般用于远程站，这样也是为了使 PLC 的外部接线尽可能短。 PLC 尽量不安装在结凝、高温、特别是震动强烈的场所。 PLC 选型的确定 本自动布料 控制系统在 PLC 选择上采用三菱 FX系列 PLC，三菱 FX系列 PLC软继电器编号由字母和数字组成。 其中：输入继电器和输出继电器用八进制数字编制，其他均采用十进制数字编制。 三菱 FXPLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当 FX 系列中最高档次的超小程序装置 ， 适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的 PLC。 三菱 PLC 的特点： 系统配置即固定又灵活；编程简单，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备。 自动布料小车控 制系统利用了三菱 FX 系列 PLC 的特点，对电动机、行程开关及其他一些输入 /输出点进行控制，实现了布料的自动化。 输入 /输出模块的选择 ① 开关量输入模块的选择 开关量输入模块的种类很多，按每块模块的输入点数分：常用的有 8 点、 12点、 16 点、 32 点等；按工作电压分：常用的有直流 5V、 12V、 24V、 48V。