基于plc的电镀行车自动控制系统设计毕业设计论文

基于plc的电镀行车自动控制系统设计毕业设计论文内容摘要：

多可达 8000 多个 I/O）。 如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC 较为合适。 PLC 由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些。 近 10 年来，随着 PLC 价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用 PLC进行控制， PLC 在我国的应用增长十分迅速。 随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 PLC 在我国仍将保持高速增长势头 [4]。 PLC 的分类 PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。 对 PLC 的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。 按 I/O 点数分类 PLC 按其 I/O 点数多少一般可分为以下 4 类。 PLC： I/O 点数小于 64 点的 PLC 为超小型或微型 PLC。 型 PLC： I/O 点数为 256 点以下，用户程序存储容量小于 8KB 的为小型 PLC。 PLC： I/O 点数在 512～ 2048 点之间的为中型 PLC。 PLC： I/O 点数为 2048 点以上的为大型 PLC。 它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。 按功能分类 根据 PLC 所具有的功能不同可将 PLC 分为低档、中档、高档 3 类。 PLC：除具有中档 PLC 的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、 CRT 可编程控制器原理与 应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统 ,实现工厂自动化。 PLC：除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。 有些还可增设中断控制、 PID(比例、积分、微分控制 )控制等功能，以适用于复杂控制系统。 PLC： 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量 I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 PLC 系统组成及各部分的功能 运算和控制中心 它在整个系统中起“心脏”作用。 ，分为系统程序存储器和用户存储器。 系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。 由只读存储器、 ROM 组成。 厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。 用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。 由随机存取存储器（ RAM）组成。 /输出接口 (1) 输入接口： 输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。 当开关断 开，二极管不发光，三极管不导通。 向内部电路输入信号。 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 内部所能接受的数字信号。 (2) 输出接口： 输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号 1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。 当内部电路输出数字信号 0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。 也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作 [5]。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用“顺序扫描，不断循 环”的工作方式 ,集中对输入信号进行采样 ,集中对输出信号进行刷新。 当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 端有新状态，新状态不能被读入 ,只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。 ，程序执行，输出刷新。 （ 1） CPU 执行指令的速度（ 2）指令本身占有的时间（ 3）指令条数 ,集中输出的方式。 存在输入 /输出滞后的现象，即输入 /输出响应延迟。 控制对象的设计要求 如上所述，电镀的工作流程：启动 —— 吊钩上升 —— 上限行程开关闭合 —— 右行至 1 号槽上方 —— XK1 行程开关闭合 —— 吊钩下降进入 1 号槽—— 下限行程开关闭合 —— 电镀延时 —— 吊钩上升„„，由 3 号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至原位，即原位。 按照要求，我们要实现以下工作方式： ：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。 ：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。 ：设备始于原点，按下启动 按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮 [6]。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 第 2 章 系统的硬件设计 PLC 机型选择 根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了德国西门子 PLC S7200 CPU226 型号，此类型 PLC 无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。 它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。 其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。 S7200 CPU226 通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我们采用它的主要 原因。 PLC 为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、连续等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为 PLC 的输入变量，经过 PLC 的输入接口输入到内部数据寄存器， 然后在 PLC 内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降 [7]。 I/O 分配表及其端子接线图 在本次系统设计中，我们定义的 I/O 分配表如表 21 所示。 将 13 个输入信号和 5 个输入信号按各自的功能类型分好，并与 PLC 的 I/O 点一 一对应，编排地址如下表。 数字量扩展模块的地址分配是从最靠近 CPU 模块的数字量模块开始，在本机数字量地址的基础上从左到右按字节连续递增，模拟量扩展模块的地址是从最靠近 CPU 模块的模拟量模块开始，在本机模拟量地址的基础上从左到右按字递增。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 表 21 I/O 分配表 我 我 们定义的 I/O 端子接线图 如图 21 所示。 由图表可以看出 ,PLC 控制系统的输入信号有 13 个，均为开关量。 其中单操作按钮开关 2 个，行程开关 3 个，限位开关 5 个，选择工作方式开关 2 个。 PLC 控制系统的输出信 序号 输 入 序号 输 出 1 上限位 14 上升 2 下限位 15 下降 3 左限位 16 右行 4 XK1 行程开关 17 左行 5 XK2 行程开关 18 原位 6 XK3 行程开关 19 定时 7 原点开关 8 连续工作开关 9 启动按钮 10 停止按钮 12 单周期按钮 13 右限位 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 号有 5 个，其中 2 个用于驱动吊钩电机正反转接触器 KM KM2,2 个用于驱动行车电机正反转接触器 KM KM4， 1 个用于原位指示。 上 限下 限左 限行 程 开 关1行 程 开 关2行 程 开 关3连 续启 动停 止单 周 期右 限I 0 . 0I 0 . 1I 0 . 2I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 7I 1 . 0I 1 . 1I 1 . 3I 1 . 41 M2M1 L2 LA C2 2 0 VK M 1K M 2K M 3K M 4H L 1H L 2+F US7200 CPU2262 4 VQ 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5 图 21 I/O 端子接线图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 主电路的设计 电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中我们着重分析了主电路图。 在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行 车的左行、右行。 主电路如图 22，接触器 KM1， KM2 控制电动机 M1 的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器 KM3， KM4 控制电动机 M2 的正、反转，实现行车的前进和后退。 L 1L 2L 3M 1~3~3M 2F U 1 F U 2K M 1K M 2 K M 3K M 4F R 1F R 2Q S 图 22 电镀生产线主电路图 电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。 电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。 电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设 计研发和生产现场等方面得到广泛应用 [8]。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 电镀行车的工作流程图 我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识电镀行车的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图 23 所示。 行车动作无非就是上下左右受控移动，按照指定的顺序 (即动作表 )完成一系列的动作。 要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。 在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作表由若干个动作字组成，放在 PLC 的数据寄存器里，动作表 由 PLC 程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改， PLC 程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。 初 始 化连 续单 周 期运 行 否槽 1槽 2槽 3YNYNYN返 回开 始 图 23 电镀行车的工作流程图 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 第 3 章 系统的软件设计 软件的组成及作用 PLC 内部资源 内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入 /输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等。 下面分别介绍下。 ：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行 时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。 它是 PLC 中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。 定时器的工作过程与继电 接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。 使用时要提前输入时间预设值。 当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从 0 开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。 利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。 ：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。 使用时要提前输入它的特定植。 当输入触发条 件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。 ：输入继电器一般都有一个 PLC 的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。 当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。 ：输出继电器一般都有一个 PLC 上的输出端子与之对应。 当通过程序使得输出继电器线圈得电时， PLC 上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。 同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。 存储器：内部位存储器的作用和继电 接触器控制系统中的中间继电器相同，它在 PLC 中没有输入 /输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。 它主要起逻辑控制作用。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的 PLC 软元件，另外 PLC 还有很多其它的软元件 [9]。 PLC 编程语言 PLC 是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。 PLC 中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由 PLC 生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用 程序。 S7200 系列 PLC 的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，。