基于plc自动送料装车控制系统设计毕业论文

基于plc自动送料装车控制系统设计毕业论文内容摘要：

PLC 外部接线图的设计 该控制系统核心部分是以德国西门子 CPU226 为主， CPU 模块采用整体式结构，它的体积小、价格低， CPU 模 块、 I/O 模块和电源装在一个箱形机壳内，前盖下面有模式选择开关、模拟量电位器和扩展模块连接器。 I/O模块中 输入 8 点，输出 10 点，可实现高速输入输出响应，内部具有高速计数和中断处理功能。 PLC 的输入输出端子均接到相应的接线端子排，输入输出信号通过这些接线端子排可由其它地方直接引入，这些接线端子排的布置与 PLC 的输入输出端子以及电源端、接地端和公共端的实际位置一一对应。 I/O 模块接口将输入输出信号引入到控制台上。 PLC 外部硬件接线图如图 22 所示 (PLC 外部接线图 )。 PC/PPI 编程电缆上标有 PC 的 RS 一232 端连接电脑的 RS一 232通信接口，标有 PPI的 RS一 485端连接到 CPU模块的通信口，并拧紧 两边接口的螺丝。 PC/PPI 编程电缆通常在试验中下载梯形图程序时使用。 根据设计要求，如 图 22 为 PLC 外部接线图的设计。 输 入 输 出 启动 电机 M3 称重开关 电机 M2 下限 料位 电机 M1 紧急停止 料斗开关 K2 上限料位 进料阀门 K1 红灯 L2 绿灯 L1 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4启 动称 重料 位 下 限停 止 开 关料 位 上 限2 4 V+_Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5Q 0 . 6C P U 2 2 6 S2 2 0 V1 M1 LM 1M 2M 3K 1K 2L 1L 2F U 图 22 PLC 自动送料 I/O 接线图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 第 3 章 系统软件设计 系统功能的分析与设计 PLC 软件功能的分析与设计实际上是 PLC 控制系统的功能分析与设计中的一个重要组成部分。 对于控制系统的整体功能要求，可以通过硬件途径、软件途径或者软硬件结合途径来实现。 因此，在正式编写程序之前，首先 要站在控制系统的整体角度上，进行系统功能要求的分配，弄清楚哪些功能是要通过软件的执行来实现的，即明确应用软件所必须具备的功能。 对于一个实用软件，大体上可以从以下两个方面来考虑： （ 1） 控制功能； （ 2） 自诊断功能。 作为 PLC 控制系统，其最基本的要求就是如何通过 PLC 对被控对象实现人们所希望的控制，所以对于以上两方面，控制功能是最基本的，必不可少。 对于一些简单的 PLC 控制系统或许仅此功能就可以了，但对于本次自动送料装车系统的设计远远不够。 该系统最主要的功能就是实现物料的自动输送及装载功能，但怎样实现呢。 这就要靠及时准确地控制检测开关、阀门、皮带传输送料电动机等元器件来实现。 但是针对不同的元器件，我们要根据需要设计出不同的功能。 比如用皮带传输送料电动机用于传输物料、用阀门打开与闭合控制物料的进出等。 在进行功能的分析、分配之后，要进行具体功能的设计，对于不同的 PLC 控制系统，其主要依据是根据被控对象和生产工艺要求而定。 在该系统中，设法搞清被控设备（运料小车、皮带传输送料电动机、称重检测装置、物料检测装置等）的动作时序、控制条件、控制精度等等， 做出 明确具体的规定，分析这些规定是否合理、可行。 再者就是，要弄清楚， 如果电动机出现 轴承损坏。 发热。 绕组对地及相间短路 等故障时 ，我们应该对其做出相应的保护。 如果经过分析后，认为达不到预 期效果（自动传输物料和物料自动装载以及故障报警显示与处理），则 要对其进行修订，其中也可能包括与之配合的硬件系统，直至所有的控制功能都被证明是合理可行为止。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 第二部分是自诊断功能。 它包括 PLC 自身工作状态的自诊断和系统中被控设备工作状态的自诊断两部分。 对于前者可利用 PLC 自身的一些信息和手段来完成。 而对于后者，则可以通过分析被控设备接收到的控制指令及被控工作的反馈信息，来判断被控设备的工作状态。 例 如在本设计中，我们用三个热继电器 FR1~FR3 来实现故障报警及处理。 具体表现为当三个传送带 PD PD2 和 PD3 中任意一个或多个发生过载时，系统通过不同的信号灯的状态变化实现自动报警，并通过在程序中控制其它被控对象的运行状态来及时准确的处理相应故障。 系统结构的分析与设计 I/O 信号的分析与设计 PLC 的工作环境是工业现场，工业现场的检测信号（如：料斗检测信号、车辆检测信号、称重和故障信号等）多种多样，有模拟量（如：运料小车、物料等），也有开关量（如红灯、绿灯、进 /送料阀门等）， PLC 就以这些现场数据作为对被控对象进行控制的源信息。 同时， PLC 又将处理的结果送给被控设备或工业生产过程，驱动各种执行机构（进 /送料阀门、皮带传输送料电动机）实现控制。 因此对 I/O 信息的分析，就是对后面编程所需要的I/O 信号进行详细的分析和定义，并以 I/O 信息表的形式提供给编程人员。 I/O 信号分析的主要内容有： （ 1）定义每一个输入信号并确定它的地址。 该设计中以 I/O 地址表和 PLC 外部接线图的形式给出，图中也包含对每一个输入点所做的简洁说明，使其一目了然。 （ 2）定义每一个输出信号并确定它的地址。 该设计中 以 I/O 地址表和 PLC 外部接线图的形式给出，图中也包含对每一个输出入点所做的简洁说明，使其一目了然。 （ 3）审核上述分析设计是否能满足系统规定的功能要求。 若不满足，则需修改，直至满足为止。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 数据结构的分析与设计 数据结构设计的任务，就是对程序中所用到的数据结构进行具体的规划和设计，合理地对内存进行估算，提高内存的利用率。 PLC 应用程序所需的存储空间，与内存利用率、 I/O 点数、程序编写水平有关。 通常把系统中 I/O 点数和存放用户机器语言所占内存数之比成为内存利用率。 高的内存利用率，占用整个系统 的内存比较少，可以大大缩短扫描周期时间，从而提到系统的相应速度。 同样，用户编写程序的优劣对程序的长短和运行时间都有很大的影响，而数据结构的设计必将直接关系到编程质量。 数据结构设计的主要内容有： （ 1） 按照软件设计要求，将 PLC 的数据空间做进一步的划分，分为若干个子空间，并对每一个子空间进行具体的定义。 当然，这要以功能算法、硬件设备要求、预计的程序结构和占有量为依据，综合考虑来决定。 （ 2） 应为每一子空间留出适当的裕量，以备以后使用。 该设计中，实验室提供的 CPU 型号为 CPU 226 CN，它有 40 个 I/O 点数，但是我们只需要 5 个输入点和 7 个输出点共 12 个 I/O 点数，剩下的I/O 点数就可以作为裕量使用。 I/O 信号和数据结构的分析与设计为 PLC编程人员提供了重要的依据。 程序设计的常用方法 在工程中，对 PLC 应用程序的设计有多种方法，这些方法的使用，也因各个设计人员的技术水平和喜好有较大的差异。 现将常用的几种应用程序的设计方法简要介绍如下。 1. 经验设计法 经验设计法也叫凑试法。 在掌握一些典型控制环节和电路设计的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，凭经验进行选择、组合。 这种方法对于一些 简单的控制系统的设计是比较凑效的，可以收到快速、简单的效果。 但是它没有一个普遍的规律可遵循，具有一定的试探性和随意性，最后得到的结果也不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 经验的多少有关。 经验设计法的具体步骤如下： （ 1）确定输入 /输出电器； （ 2）确定输入和输出点的个数、选择 PLC 机型、进行 I/O 分配； （ 3）做出系统动作工程流程图； （ 4）选择 PLC 指令并编写程序； （ 5）编写其它控制控制要求的程序； （ 6）将各个环节编写的程序合理地联系起来，即得到一个满足控制要求的程序。 2. 逻辑设计 法 工业电气控制线路中，有很多是通过继电器等电器组件来实现的。 而继电器、交流接触器的触点都只有两种状态即：断开和闭合，因此用“ 0”和“ 1”两种取值的逻辑代数设计电气控制线路是完全可以的。 该方法 是根据数字电子技术中的逻辑设计法进行 PLC 程序的设计，它使用逻辑表达式描述问题。 在得出逻辑表达式后，根据逻辑表达式画出梯形图。 因此用逻辑设计法也可以适用于 PLC 应用程序的设计。 3. 顺序控制法 对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，非常适合使用顺序控制设计法进行编程。 顺序控制法规律性很强，虽然编程相当长，但程序结构清晰、可读性。 在用顺序控制设计法编程时，功能图是很重要的工具。 功能图能够清楚地表现出系统各工作步的功能、步与步之间的转换顺序及其转换条件。 功能图由流程步、有向线段、转移和动作组成，在使用时它有一些使用规则，具体如下： （ 1）步与 步之间必须用转移隔开； （ 2）转移与转移之间必须用步隔开； （ 3）转移和步之间用有向线段连接，正常画顺序功能图的方向是从上向下或则从左向右。 按照正常顺序画图时，有向线段可以不加箭头，否则必须加箭头。 （ 4）一个顺序功能图中至少有一个出初始步。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 PLC 程序设计 根据可编过程 控制器系统硬件结构和生产工艺要求，在软件规格说明书的基础上，用相应的编程语言指令，编制实际应用程序并形成程序说明书的过程就是程序设计。 程序设计要对做一些必要的准备工作，首先要了解系统的概况形成整体概念。 其次熟悉被控对象、编出高质量的程序。 再次，充分利用已有的硬件和软件工具。 如果是利用计算机编程，可以大大提高编程的效率和质量。 PLC 程序流程图 PLC 采用计算机控制技术，其程序设计同样可遵循软件工程设计方法，程序工作过程可用流程图 31 表示。 由于 PLC 的程序执行为循环扫描工作方式，因而 与计算机程序框图不同点是， PLC 程序框图在进行输出刷新后，再重新开始输入扫描，循环执行。 L 2 亮 L 1 灭 ， 允 许 汽 车 进来汽 车 来 否。 L 2 灭 ， L 1 灭 M 3 运 行 ， 2 s 后 M 2 运 行 ，2 s 后 M 1 运 行 , 料 斗 K 2 打 开 出 料S 1 接 通 否。 汽 车 装 满 ， 料斗 开 关 K 2 关 闭M 1 延 时 2 s 后 停 止 ， M 2 在 M 1 停2 s 后 停 止 ， M 3 在 M 2 停 2 s 后 停止 L 2 亮 L 1 灭 ， 允 许 汽 车 开 走汽 车 开 走运 行 否。 初 始 化是否是否否是 图 31 PLC 程序流程图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 PLC 梯形图设计 本设计的程序梯形图如图 32 所示。 ( )I 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0I NT O NP T 1 0 0 m s2 0( )T 3 7Q 0 . 1Q 0 . 1I N T O NP T 1 0 0 m s2 0Q 0 . 1( )Q 0 . 2Q 0 . 2I NT O NP T 1 0 0 m s2 0Q 0 . 2( )Q 0 . 3( )I 0 . 2 I 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 0Q 0 . 4T 3 7T 3 8T 3 8T 3 9T 3 9洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 ( )I 0 . 1M 0 . 0( )I NT O NP T 1 0 0 m s2 0I N T O NP T 1 0 0 m sI NT O NP T 1 0 0 m s4 0( R )Q 0 . 318 0( R )1( R )1( R )1Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2( )Q 0 . 5Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0( )I 0 . 0 Q 0 . 5I 0 . 1Q 0 . 5M 0 . 0T 4 0T 4 1T 4 2T 4 0T 4 1T 4 2洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 ( R )1I 0 . 3Q 0 . 0 图 32 PLC 程。