基于plc的装卸料小车控制系统设计毕业设计

基于plc的装卸料小车控制系统设计毕业设计内容摘要：

些自动化生产线上，经常会遇到一台送料车在生产线上根据要求，多地点随机卸料；或是装料车多地点搜集成品。 在如图 21 所示的卸料小车，可根据要求在五个位置卸料，因此，它有三个状态：左行（电动机正转）、右行（电动机反转）、及停车。 SQ1~SQ5 为五个停车位置的行程开关，小车压上时为 ON,SB1~SB5 为选择小车停车位置的 按钮。 6 图 21 运料小车示意图 控制要求 1. 如果所按选择小车停车位置的按钮号与小车所压下的行程开关号相等时，按下起动按钮 SB，小车仍停车。 2. 如果所按选择小车停车位置的按钮号大于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮 SB，小车右行，直到两者相等时停车。 3. 如果所按选择小车停车位置的按钮号小于小车所压下的行程开关号时，按下起动按钮 SB，小车左行，直到两者相等时停车。 设计步骤 1. 详细分析被控对象并提出控制要求。 详细分析被控制对象的工艺过程及工作特点，链接被控对象机， 点，液等等之间的配合，提出被控对象对 PLC 控制系统的控制要求，确定方案。 2. 确定输入及输出设备。 根据控制要求，确定系统所需的各种输入和输出的设备，从而进一步确定设备，和 I/O 点数。 3. 分配 I/O 点并设计外围硬件线路。 应选合理的选用 PLC 的 I/O 点的数量以免浪费，但也必须留有余量。 分析硬件线路图以保证设计的合理化。 4. 程序设计。 根据程序需要，采用合理的程序，完成制定功能。 7 5. 整理技术文件。 技术文件包括设计说明书、各种功能安装图、电气原件明细表等。 第 3 章 控制系统硬件设计 主 电路图 主电路：是电气控制线路中大电流通过的部分，包括从电源到电机之间相连的电器元件；一般由组合开关、主熔断器、接触器主触点、热继电器的热元件和电动机等组成，其电路标号由文字标号和数字组成。 三相交流电源引入线采用 L L L3 标号，下图为本设计的主电路原理图，如图所示 31. 该电路图有 KM1 和 KM2 两个开关，通过分别接通 KM1 和 KM2 来控制小车的正反转。 假设接通 KM1 为正转，接通 KM2 为反转。 K M 1K M 2F UL 1 L 2 L 3Q SF RM 图 31 主电路图 主要硬件设备 3. PLC 的选型 在此次的运料小车的设计中主要根据工艺要求、控制对象、设备控制要求等方面选择合适的 PLC，以获得最佳的性能价格比，就一个控制系统而言， PLC 的选型原则和考虑因素如下： 8 1. PLC 一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。 应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。 2. 是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。 3. 开关量 I/O 点数、模 拟量 I/O 点数、电压等级及输出功率、内存容量 ,I/O 点数直接关系到 PLC 输入 /输出模块的选择， I/O 点数一般要考虑 1— 2G 的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适合的电压等级可提高 PLC 的抗干扰能力；主机用户内存容量的大小对设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。 4. 其他考虑因素选择 PLC 还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的 PLC 产品。 5. 综合以上的参考和计算需要，最终选择西门子 S7200 系列的 PLC，此 PLC 在各方面 都能达到要求而且性价比比较高。 3. 电动机的选择 电动机按转子结构形式分类：三相笼型异步电动机和三相绕线型异步电动机。 电动机型号根据以下几个方面选择： 1. 功率的选择 要为某一生产机械选配一台电动机，首先考虑电动机的功率需要选择多大，合理选择电动机的功率具有重大的经济意义。 在本次设计中运料小车装满料重 500kg，小车的车轮半径 ，小车与轨道之间的摩擦系数μ =，假设在启动阶段加速时的加速度为，则匀速行驶的滚动摩擦力矩 T=500kg 2. 电动机结构的选择 因为用的是三相交流电源，在交流电动机中，三相笼型异步电动机结构简单、坚固耐用、维护方便、工作可靠、价格低廉；主要的弊端是调速困难，功率因数比较低，启动性能比较差，由于送料小车要求的机械特性比较硬而且没有特殊的调速要求，所以可以采用笼型电动机。 9 3. 结构形式的选择 生产机械的种类繁多，它们的工作环境也不尽相同。 因此，有必要要保证在不同环境中能安全的可靠运行。 电动机常有下列几种结构型式： （ 1）开启式 在构造上无特殊防护装置，运用于干燥、无尘 场所。 通风好。 （ 2）防护式 在机壳或端盖下面有通风罩，以防止杂物掉进去。 （ 3）封闭式 封闭式电动机外壳严密封闭，电动机靠风扇冷却，并且在外壳带有散热片。 使用在灰尘多、潮湿、盐碱、腐蚀性强的场所。 （ 4）防暴式 整个电机严密的封闭，多用于矿井中。 综上所述，运料小车所处的环境而选择封闭式的电动机。 4. 电动机电压的选择 Y 系列的电动机的额定电压只有 380V 一个等级。 5. 电动机转速的选择 电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。 通常情况下转速不低于 500r/min，异步电动机通常采用 4 个极的，则 同步转速 n o =1500r/min 的。 见表 21 所示。 表 21 运料小车电动机的参数 符号 名称 型号 规格 台数 M 三相异步电动机 Y160M12 功率 kw 额定电流 A 转速 2930r/min 重量 68 kg 1 I/O 接线图 S7200PLC 系列 CPU 提供一定数量的主机数量 I/O 点，当主机点不够或者处理的信息是模拟时，就必须使用宽展的接口块。 S7200PLC 的接口模块有数量模块、模拟量模块和智能模块等。 CPU 模块采用整体式结构， 10 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 32所示。 Q O . 0Q 0 . 1K M 2K M 1I 1 . 2I 1 . 3I 1 . 4I 1 . 5I 1 . 6I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 5I 0 . 6I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 11 LS 7 2 0 0 C NC P U 2 2 62 2 0 v2 L1 M2 MS B 6S B 7S B 1S B 2S B 3S B 4S B 5S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 52 4 VF U 图 32 I/O 接线图 I/O 地址分配 数字量输入模块的每一个输入点可接一个来自用户设备的离散信号（ ON/OFF），典型的输入设备有：按钮、限位开关、选择开关、继电器接触点等。 每个输入点与一个且仅一个输入相连，通过输入接口电路现场开关信号变成 CPU 能接受的标准信号。 数字量输出模块的每一个输出点能控制一个用户的离散（ ON/OFF）负载。 典型的负载包括：继电器线圈、接触器线圈、电磁阀 线圈、指示灯等。 每一个输出点与一个且仅与一个输出电路相连，通过输出电路把 CPU 运算 11 处理的结果转换成驱动现场执行机构的各种大功率开关信号。 输入和输出设备 I/O 点设计见表 32 所示。 表 32 PLC 的 I/0 分配表 输入信号 输出信号 启动按钮 SB6 接触器线圈KM1 停止按钮 SB7 1。