2022年机电传动配料车控制系统方案设计书课程方案设计书完美格式 .pdf

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1、目录前言 2 1 课程设计的任务和要求3 1.1 课程设计的任务 3 1.2 课程设计的基本要求4 2 总体设计 5 2.1 PLC选型 5 2.2 PLC端子分配 5 3 PLC程序设计 7 3.1 配料车运行原理及控制规则7 3.2 控制面板图及顺序功能图9 3.3 电机选用 12 3.4 PLC梯形图 13 4 程序调试说明 21 5 结束语 22 6 参考文献 23 前言随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。本次课程设计的题目配料

2、车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动系统的基本原理，PLC 控制电路的设计方法以及继电器接触器控制和PLC 改造的方法。掌握机电传动控制系统中继电器接触器控制和PLC 控制的基本原理，设计方法以及二者的关系。掌握常用电器原件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车取料的控制。改变以往人工取料的时间长，难度大，效率低等缺点。提高工作效率，节省人力资源。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 22 页1 课程设计的任务和要

3、求1.1 课程设计的任务控制要求：配料车完成“从配料罐出发，到A 处取 m 车料，再到B 处取 n 车料，送回配料罐进行配料混合”的工作循环。配料车由三相交流异步电机驱动。工艺流程图：图 1 配料车工作示意图1.2 课程设计的基本要求 1.2.1初始状态精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 22 页由选择开关（连续或单周期）接通初始状态，小车需处于初始端，即左端，左限位开关闭合。1.2.2 按启动按钮 I0.0 ，执行下列程序（1）Q0.3 线圈通电并向右运行，到A 地点后停止并进行装料，待时间到后，向左运行，到原位后开始卸料

4、并计时，计数器C1 记录其次数。小车开始循环，直至等于计数器的设定值3 时，才执行下一程序。（2）当循环次数等于计数器的设定值时，循环结束，接通Q0.3 线圈，使小车右行到达B 处，同样装料并定时，时间一到，小车左行并到指定位置开始卸料 ， 并 开 始 循 环 ， 待 等 于 计 数 器 C2 设 定 值 3 时 ， 执 行 下 一 程 序 。（3）计数器的次数等于设定值，接通Q0.5开始混料。1.2.3 循环设计单周期：如果选择开关选择单周期档位，则Q0.5 搅拌时间到后，开始回到初始状态，等待下一次接通。取 A 料、B 料小循环：在每次取A 料回左端初始位置卸料后，进行计数器的读取，取 A

5、 料设定计数器为C1 为 3 次。取 B 料同理，设定计数器为C2 为 3次。连续：如果选择的是连续档位，则搅拌完后就会回到M0.1 状态自动开始下一周期循环。进行循环，最终读C3 计数器到 3 时回初始步等待下一次接通。手动：如果选择的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。1.2.4 复位按动 I1.2，停止一切操作，同时接通Q0.4,小车左行，并停止于初始状态。1.2.5 停止按动停止按钮 I0.1,需运行当前循环后再停。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 22 页2 总体设计2.2.1PLC 选型国内 PLC 厂家

6、规模多不大。最有影响的算是无锡的华光。它也生产多种型号与规格的 PLC，如 SU、SG 等，发展也很快，在价格上很有优势。相信会在世界PLC 之林中一定有其位置的。而我们做实验一般会选择小型的PLC 大多数都是选用德国西门子 S7-200的 PLC。2.2.2端子分配图图 2 PLC 端子分配图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 22 页2.2.3表 1.1 I/O 点及地址分配表功能地址功能地址功能地址启动按钮I0.0 手动装 A 料I1.0 装 A 料Q0.0 停止按钮I0.1 手动装 B 料I1.1 装 B 料Q0.1

7、 单周期选择开关I0.2 复位I1.2 卸料Q0.2 连续选择开关I0.3 手动右行到A 点I1.3 右行Q0.3 手动选择开关I0.4 手动右行到B 点I1.4 左行Q0.4 左限位开关I0.5 手动左行I1.5 混料Q0.5 中限位开关I0.6 手动卸料I1.6 右限位开关I0.7 混料I1.7 3 PLC 程序设计3.1 配料车运 行原理及控制 规则3.1.1 初始状态由选择开关（连续或单周期）接通初始状态，小车需处于初始端，即左端，左限位开关闭合。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 22 页3.1.2 按启动按钮 I

8、0.0 ，执行下列程序（1）Q0.3 线圈通电并向右运行，到A 地点后停止并进行装料，待时间到后，向左运行，到原位后开始卸料并计时，计数器C1 记录其次数。小车开始循环，直至等于计数器的设定值5 时，才执行下一程序。（2）当循环次数等于计数器的设定值时，循环结束，接通Q0.3 线圈，使小车右行到达B 处，同样装料并定时，时间一到，小车左行并到指定位置开始卸料 ， 并 开 始 循 环 ， 待 等 于 计 数 器 C2 设 定 值 3 时 ， 执 行 下 一 程 序 。（3）计数器等于设定值，接通Q0.5开始混料。3.1.3 循环设计单周期：如果选择开关选择单周期档位，则Q0.5 搅拌时间到后，开

9、始回到初始状态，等待下一次接通。取 A 料、B 料小循环：在每次取A 料回左端初始位置卸料后，进行计数器的读取，取 A 料设定计数器为C1 为 5 次。取 B 料同理，设定计数器为C2 为 3次。连续：如果选择的是连续档位，则混合完后就会回到M0.1 状态自动开始下一周期循环。手动：如果选择的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。3.1.4 复位按动 I1.2，停止一切操作，同时接通Q0.4,小车左行，并停止于初始状态。3.1.5 停止按动停止按钮 I0.1,需运行当前循环后再停。3.1.6 计数器的设计采用两个计数器C1、C2、进行计数，分别负责为：C1 计小车取A 料 5次；C2取 B

10、 料 3次。C1 在 M0.6 取 A 料循环的第一步时进行复位，C2 在 M1.3取 B 料循环的第一步进行复位，这样可以保证每出一个小循环复位器立即进行上一个小循环计数器的复位。C1、C2 均可以用I0.1（停止）、 M3.5（复位开关）复位。表 3.1 计数器功能表计数器名称计数器作用计数次数计数步复位步精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 22 页C1 装 A 料循环次数5 M0.5 M0.6、I0.1、M3.5 C2 装 B 料循环次数3 M1.2 M1.3、I0.1、M3.5 3.1.7 计时器的设计在本设计中有五

11、处需要进行停顿的时间，因此采用五个计时器T37、T38、T39、T40、T41。它们的作用分别为：表 3.2计时器功能表计时器名称计时器作用计时开始计时步T37 装 A 料计时5s M0.2 T38 卸 A 料计时5s M0.4 T39 装 B 料计时5s M0.7 T40 卸 B 料计时5s M1.1 T41 混合计时10s M1.3 3.1.8 手动控制的设计手动控制的动作首先必须在选择手动挡的前提下进行工作，所设计的步可以完成单步动作，具体基本动作和设计原理如下：表 3.3 手动各步功能及原理表步手动效果设计原理M3.0 手动到 A 由于 A 点为中点，令中限位开关SQ2（I0.6）常闭

12、，一旦手动开关I0.5 接通，小车执行M3.0 （右行）直至到达中限位I0.6 断开不再执行M3.0，此时小车正好到达中点A 处。M3.0 手动到 B 同理手动到A，但此时，令右限位开关SQ3（I0.7）常闭原理同手动到 B。到右限位时，I0.7 断开，不再执行M3.0，恰停于B 点M3.2 手动装A 料SQ1、SQ3左右限位开关常闭，中限位开关I0.6 常开，令手动装A 料开关 I1.0 常开，一旦I0.6、 I1.0 接通，说明车已到A 位，并按下了装A 料开关，执行M3.2 手动装 A 料。M3.3 手动装B 料SQ1、SQ2左中限位开关常闭，右限位开关I0.7 常开，令手动装B 料开关

13、 I1.1 常开，一旦I0.7、 I1.1 接通，说明车已到B 位，并按下了装B 料开关，执行M3.3 手动装 A 料。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 22 页M3.1 手动左行左限位开关SQ1（I0.5）常闭，按下左行后执行M3.1 左行，直至到达做限位 I0.5 断开不再执行向左走M.31 动作。M3.4 手动卸料左限位 I0.5 断开，手动卸料I1.6 断开，只有车在左端点（I0.5 得电）手动卸料开关按下（I1.6 得电）执行M3.4 卸料动作。M3.5 手动混料此步跟车位置无关，只需设计I1.7 得电即可执行混

14、料M3.5。3.2.1PLC 控制面板图 3PLC 控制面板图根据设计题意，设计出控制面板，其中按钮项有手动单周期连续选择旋钮，启动、停止、复位、手装A（B）料、左行、手动卸料、搅拌物料按钮。按钮面板如图 3 所示。3.2.2 设计顺序功能图起始步为 M0.0 启动条件为I0.2与 I0.3并联，再与 SM0.1 和 M2.1 的并联，串联。后一步M0.1 启动条件 I0.0和 I0.5串联。输出 Q0.3。M0.2 启动条件 I0.6 ，输出为 Q0.0 和 T37.M0.1 启动条件 T37。输出 Q0.4。M0.4 启动条件I0.5 ，输出为 Q0.2 和 T38.M0.5 启动条件 T

15、38，输出为 C1.M0.6 启动条件 C1 ，输出为 Q0.3。M0.7 启动 条件I0.7 ，输出 为 Q0.1 和 T39.M1.0 启动 条件T39，输 出为Q0.4.M1.1 启动条件I0.5 ，输出为Q0.2 和 T40.M1.2 启动条件T40，输出为空连续单周期手动配料车控制系统按钮面板精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 22 页C2.M1.3 启动条件 C2 ，输出为 Q0.5 和 T41. 初始状态小车处于左限位，左限位开关I0.5 闭合按启动按钮 I0.0 小车右行到中限位 I0.6闭合开始装A 料，定

16、时 5 秒，定时时间到后小车右行，到左限位，I0.5闭合小车卸A 料，定时器定时5 秒，定时时间到后小车重复右行装A，循环 5 次后回到左限位。之后小车右行到右限位，开始装B料，定时 5 秒，定时时间到后小车右行，到左限位，I0.5 闭合小车卸 B 料，定时器定时5 秒，定时时间到后小车重复右行装B，循环 3 次后回到左限位。单周期：如果选择开关选择单周期档位，则Q0.5 搅拌时间到后，开始回到初始状态，等待下一次接通。取 A 料、B 料小循环：在每次取A 料回左端初始位置卸料后，进行计数器的读取，取 A 料设定计数器为C1 为 5 次。取 B 料同理，设定计数器为C2 为 3次。连续：如果选

17、择的是连续档位，则混合完后就会回到M0.1 状态自动开始下一周期循环。手动：如果选择的是手动档位，每一步都是由手动按钮开关控制。T37 I0.5 I0.5*I0.0 T38 I0.6 （I0.2+I0.3）M0.0 M0.4 M0.1 M0.3 M0.2 M0.5 C1 Q0.3 Q0.4 Q0.2 T38 Q0.0 T37 C1 C1 复位C2 复位右行装 A 卸 A 左行循环 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 22 页图 4 顺序功能图3.3 正反转电机根据控制要求，配料小车需要左行，电机反转，右行时电机为正转，所

18、以用正反转电机。此电机通过正反转来控制小车的左行和右行，正转时小车左行，反转时小车右行，额定功率1100W，额定电压380V，额定电流3.1 安，转速1400转每分，可以满足生产要求。如图5所示三相异步交流电动机。C1 T39 I0.7 M0.6 M0.7 M1.0 M1.2 M1.3 T41 M2. _ M2.0* T41 Q0.5 C2 Q0.4 Q0.3 C1 复位C2复位T41 Q0.1 T39 I0.5 T40 C2 C2 装 B 右行左行混料卸 B M1.1 Q0.2 T40 循环 2 M2.0 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

19、 -第 10 页，共 22 页图 5 正反转电机3.4 PLC 梯形图3.4.1主程序精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 22 页3.4.2自动子程序包涵公用程序手动程序和自动程序的主程序连续和单周期小车右行装 A 料 5 秒小车左行卸 A 料 5 秒之 后 执 行 循环 1 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 22 页卸 A 料 5 次小车右行装 B 料 5 秒左行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -

20、 -第 13 页，共 22 页卸 B 料计时5秒循环 2 卸B料 3 次精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 22 页混料装 A 料卸料装B料精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 22 页混料小车左行小车右行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 22 页混料 10 秒卸 B 料 5秒装B 料5秒卸 A 料 5 秒精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -

21、- - - -第 17 页，共 22 页3.4.3公用程序复位启动连续单周期连续精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 22 页3.4.4手动程序4 程序调试说明工作过程：小车在左限位时按启动按钮右行到A 装 A，5 秒后左行卸料5 秒后循环 5次回到左限位。然后右行到 B 装 B，5 秒后左行卸料 5 秒后循环 3次，最后混料 10秒。在程序编写和调试的过程中我遇到了很多麻烦，我开始时根据课程设计的基本要求，把一些端子用I/O 端口表示出来，在进行端口的描述，然后查阅资料进行顺序功能图的设计，设计完后，开始根据顺序功能图进行

22、编程，在编程过程中，我都根据STEP 7 _Micro/WIN 的辅助程序设计，一步一步的进行设计，但在进行循环时我遇到了误区，我开始询问同学进行帮助，然后又开始在书上查找，看课件，然后了解到在进行下一步时要使上面的一步断开所以每一步要加下一步的常闭开关。再就是忘记了输出电路的编写，然后把M 的各种输出用Q输出，程序经过这样后顺利的编写完成，然后演示和调试都正确，程序编写结手动程序，每一步都由手动控制精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 22 页束。5 结束语本次课程设计的题目为：配料车控制系统程序设计，通过本次设计让我学会

23、了如何合理正确的选用和设计的应用到的软件，对我今后的学习起到了非常大的作用。通过这次的实训使我们学到了很多，同时也让我们意识到我们要学的更多。从程序的设计到编写、画图、调试、修改、完善、到最后的实训报告，每个人都付出了时间和精力去做好自己的任务帮助队友，所以团队的合作和队友之间的相互协助非常重要。通过实训让我们更深一步的对自己的专业，对自己的能力，对自己所学的有正确的认识，并且能在以后的学习工作中不断提高和完善自己。总的来说，这次实训还是比较成功的，无论是个人动手能力还是团队协作能力都得到了很好的锻炼。在实训过程中老师也交给我们很多简单实用的技巧。我们也学到了，做好做对一个工程固然重要，同时美

24、观程度也是必不可少的，无论是从参观者的角度还是自己看的角度都很重要。经过此次两周的实训，我不仅学习了不少与自己专业相关的知识，而且还懂得了团队的力量，并且让自己更相信一分努力一分收获，积极的学习态度在以后的学习、工作中是永远缺少不了的。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 22 页通过这次的课程设计让我对本门课程有了更加的认知和了解，也更加熟练地运用软件 , 对我今后的工作非常的重要，通过本次的设计让我知道了作为一名出色的设计者应该要有多么高的要求，使自己更加有动力和信心学好本门课程，日后可以熟练地应用自己所学的知识，为自己

25、创造财富，通过本次设计也让我知道了现代化机电行业是多么的重要，自己也应该好好的学好所学知道为以后走向社会做准备，现在社会竞争激烈自己也应该把自己所学到的好好的应用上，这样才不会被社会所淘汰，同时也感谢学校的培养和老师的教导，让我学到了知识的同时也学到了做人，我会通过本次实训好好的反思自己让自己变的更加出色。 6 参考文献 1 陈白宁等 . 机电传动控制基础东北大学出版社 2 张进秋等 . 可编程控制器原理及应用机械工业出版社 3 宫淑贞等 . 可编程控制器原理及应用北京人民邮电出版社 4 吴晓君等 . 电气控制与可编程控制器中国建材出版社 5 郝用兴等 .机电传动控制基础华中科技大学出版社 6 海心 等.机电传动控制基础高等教育出版社精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 22 页