2021-2022收藏的精品资料基于PLC的台车呼叫控制系统的设计与实现.doc
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1、 河南工业职业术学院机电工程系毕业设计(论文)河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Hennan Polytechnic Institute2012届毕业设计(论文)题 目 基于PLC的台车呼叫控制系统 姓 名 班 级 指 导 教 师 摘 要 本设计是一个基于可编程控制器(PLC)西门子S7-200的台车呼叫控制系统,它能够指示台车的停车位和呼叫使能,是否可以呼叫及台车是否到位,能够实现电机正转,电机反转,可以紧急停车等功能。设计阐述了可编程控制器西门子S7-200的功能特点以及操作,提出了系统的总体设计方案。本系统具有价格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特点。通过该系统的成功研制和应用,生产
2、效率将大幅度提高,工人的劳动强度将大幅度降低,控制精度也将进一步提高。关键字:可编程序控制器 , 台车 , 电机Abstract The design is based on programmable concallings completed (PLC) Siemens S7-200 in the troller calling control system design and implementation, to indicate troller parking spaces and the calling is enabled, if you can call and the trol
3、ler is in place, are transferred to the motor, motor reversal, can be an emergency stop and other functions. Describes the design of Siemens S7-200 programmable concallings features and operation, proposed overall system design. The system has a low cost, high reliability, high performance and intel
4、ligent features. The success of the system through the development and application of productivity will greatly increase, the labor intensity will be greatly reduced, the control accuracy will be further enhanced. Key words: Programmable Logic Controller troller motor目 录摘 要第一章 绪论. 1 1.1 设计的目的及意义. 1
5、1.2 应用前景. 2第二章 系统设计方案. 3 2.1 方案的总体框架. 3 2.1.1 PLC硬件安排及软件规划.3 2.2 控制要求.4第三章 可编程序控制器.5 3.1 可编程序控制器概述.5 3.2 可编程控制器特点.5 3.3 可编程控制器的应用与发展.7 3.3.1 可编程控制器的应用.7 3.3.2 可编程控制器的发展.8 3.4 PLC型号的选择.8 3.5 PLC型号的简介.9 3.6 PLC控制系统硬件设计思路.10 3.7 外围设备和I/O地址分配.12第四章 软件设计.164.1 系统流程图.164.2 系统梯形图.18第五章 设计总结.25致 谢.26参考文献.27
6、第 26 页 共 31 页第一章 绪论随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC,变频器,人机界面自动化器件来控制,因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展,生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中,为了提高劳动生产率,降低成本,减轻工人的劳动负担,要求整个工艺生产过程全盘自动化,这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂,对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障,轻者影响生产线的继续进行,重者甚至发生人生安全事故,这样将给企业造成重大损失。台车【台车又叫送料车,是一种安装有脚轮的运送与储存物料的单元移动集装设备。它具有自动行走,液
7、压自动定位脱模(可实现上,下,左,右移动)的优点。本设计主要是实现它的左右移动】呼叫控制系统是基于PLC控制系统来设计的,控制系统的每一步动作都直接作用于台车的运行,其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化,计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信息。因此,台车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。它实现了全自动作业后,满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求,使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和,自动化技术组建成为仓库自动化技术的核心,既
8、可以节省开支,又减少了浪费,因此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。本产品PLC实现自动化开支,解决了劳动强度大、经济效益差的问题。1.1设计的目的和意义电子技术和微型计算机的迅速发展,促进可编程控制器(简称PLC)控制技术的迅速发展和广泛应用,PLC的可用领域已经渗透到国民经济的各个部门,它起到了越来越重要的作用。PLC是一种在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易
9、于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则设计。它已经成为工业控制领域发展所不可或缺的因素,利用PLC控制的台车呼叫控制系统提高了系统的稳定性,并且操作简单,保证了台车呼叫控制系统能够长期稳定的运行。1.2、应用前景现代生产和科学技术的发展,台车呼叫控制系统已经被广泛应用于各种场合,属于物流自动化的一种,使其作业过程的设备和设施自动化,包括运输、装卸、包装、分拣、识别等作业过程,是工业生产的自动运输加工系统,例如台车炉,台车炉是属于周期式作业炉,炉膛不分区域。台车炉的结构:炉底为一可移动的台车。加热前,台车在炉外装料,加热件放在专用的垫铁上,然后由牵引机构将台车拉入炉内进行加热,加热之
10、后再由牵引机构将台车拉出炉外卸料,之后或用吊车将加热的工件吊到锻压设备上进行加工。从台车呼叫控制系统的发展趋势来看,台车呼叫控制系统已往节能,高效率发展,被应用于各种场合,有着广泛的发展前景,真正达到降低物流成本、提高物流效率,被生产企业所接受。第二章 系统设计方案 2.1 方案的总体框架2.1.1 PLC硬件安排及软件规划 为了区别,工位依18编号并各设一个限位开关。每个工位设一呼车按钮,系统设启动按钮和停机按钮各1个,台车设正反转接触器各1个,每工位设呼车指示灯1个,但并联接于各个输出口上。系统布置图如图2-1所示。图2-1 系统布置图 PLC按键呼叫控制电路电源控制电路工作指示灯显示电路
11、台车控制电路图2-2 系统方框图 整个系统由电源控制电路、按键呼叫控制电路、工作指示灯显示电路、台车控制电路、可编程控制器PLC五部分组成。由电源控制电路提供整个系统的能源,由可编程控制器PLC来读取按键的状态,再经过处理来控制工作指示灯和台车的运动状态。2.2 控制要求 一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下:PLC上电后,车停在某个工位,若无用车呼叫(下称呼车)时,则各工位的指示灯亮,表示各工位可以呼车。工作人员按本工位的呼车按钮呼车时,各工位的指示灯均灭,此时别的工位呼车无效。如停车工位呼车时,台车不动,呼车工位号大于停车位时,台车自动向高位行驶,当呼车位号小于停车位号时,台
12、车自动向低位行驶,当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用,其他工位不能呼车。从安全角度出发,停电再来电时,台车不会自行启动。 第三章 可编程序控制器 3.1 可编程序控制器概述可编程序控制器(Programmable Controller)通常也可简称为可编程控制器,英文缩写为PC或PLC,是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便的一系列的优点,特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工作环境的能力,更是得到了用户的好评,因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中的到了
13、越来越广泛的应用,成为了现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)。 3.2 可编程控制器的特点 一、可靠性高,抗干扰能力强现代PLC采用了集成度很高的微电子器件,大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成,其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的工业环璄下可靠工作,在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。硬件主面采取的主要措施有:隔离-PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号,这种措施使外部电路与PLC内部之间完全避免了电的联系,有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响,还可防止外部强电窜入内部CPU。滤波-在PLC
14、电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路,可有效抑制高频干扰信号。在PLC内部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施,防止干扰信号通过供电电源进入PLC内部,另外各个输入、输出(I/O)接口电路的电源彼此独立,以避免电源之间的互相干扰。 内部设置连锁、环璄检测与诊断等电路,一旦发生故障,立即报警。外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构,以适应恶劣的工作环璄。 在软件方面采取的主要措施有:设置故障检测与诊断程序,每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断,发现出错后,立即自动做出相应的处理,以适应恶劣的工作环璄。对用户程序及动态数据进行电池后备,以保障停电后有相
15、关状态及信息人不会因此而丢失。采用以上抗干扰措施后,一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V,脉宽10US,其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。 二、功能完善,适应性强目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化,不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能,还具有A/D、D/A转换、算术运算及数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根椐实际需要,方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统:既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线;既可以现场控制,以可以远程控制。针对不同的工业现场信号,如交流或直流、开关量或模拟量、电流或电压、脉冲或电位、强电或弱电等,PLC
16、都有相应的I/O接口模块与工业现场控制器件和设备直接连接,用户可以根据需要方便地进行配置,组成实用、紧凑的控制系统。 三、使用简单,调试维修方便PLC的接线极其方便,只需将产生输入信号的设备(按钮、开关等)与PLC的输入端子连接,将接收输出信号的被控设备(如接触器、电磁阀等)与的输出端子连接,仅用螺丝刀即可完成全部接线工作。PLC的用户程序可在实验室摸拟调试,输入信号用开关来摸拟,输出信号可以观察PLC的发光二极管。调试后再将PLC在现场安装通调。调试工作量要比继电器控制系统少得多。PLC的故障率很低,并且有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。一旦发生故障,可以通过PLC机上各种发光二极管的亮
17、灭状态迅速查明原因,排除故障。四、采用先进的模块化结构,系统组合灵活方便 PLC的各个部件,包括CPU、电源、I/O(其中也包含特殊功能的I/O)的均采用模块化设计,由机架和电缆将各模块连接起来。系统的模块和规模可根据用户的实际需求自行组合,这样便可实现用户要求的合理的性能价格比。五、对生产工艺改变适应性强,可进行柔性生产PLC实质上就是一种工业控制计算机,其控制操作的功能是通过软件变成来确定的。当生产工艺发生改变时,不必改变PLC硬件设备,只需改变PLC中的程序。这对现代化的小批量、多品种产品的生产特别适合。 3.3 可编程控制器的应用与发展 3.3.1 可编程序控制器的应用近年来,随着微处
18、理器芯片及其有关元器件的价格大幅度下降,PLC的成本也随之下降。与此同时,PLC的性能却在不断完善,功能也在增多增强,使得PLC的应用已由早期的开关逻辑发展到现在工业控制的各个领域。根据PLC的特点,可以将其应用形式归纳为如下几类:A. 开关逻辑控制。这是PLC的最基本最广泛的应用领域。PLC具有强大的逻辑运算能力,可以实现各种简单和复杂的逻辑控制。B. 模拟量控制。在工业生产过程中,有许多连续变化的量都是模拟量,而PLC中所处理的是数字量,为了能接受模拟量输入和输出模拟量信号,PLC中配制有A/D和D/A转化模块,将现场的模拟量经过转化变为数字量,经微处理器进行处理,数字量又经D/A转换变成
19、模拟量去控制被控制对象,这样就可实现PLC对模拟量的控制。C. 闭环过程控制定时控制。PLC具有定时控制的功能,它可以为用户提供几十甚至上百个定时器,其定时的时间可以由用户在编写程序时设定,也可以由操作人员在工业现场通过编程器进行设定,实现定时或延时的控制。计数控制。计数控制也是控制系统不可缺少的,PLC同样也为用户提供了几十个甚至上百个定时器,设定方式如同定时一样。若用户需要对频率较高的信号进行计数,则可以选择高速技术模块。顺步控制。在工业控制中,采用PLC实现顺序控制,可以由移位寄存器和步进指令编写程序,也可以采用顺序控制的标准化语言顺序功能图SFC编写程序,使得PLC在实现按照事件或输入
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