自动送料装车控制系统设计.pdf
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1、湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)摘要送 料装 车 控制系 统 在冶金、采 矿 运 输、和生 产制造 等 许 多领 域中都 得到了普 遍 的 应用,它通 过 自 动输 送 设 备实现 物 料的 传输、接收、装 运、处理、装 配 和存 储的 自 动化,把工厂的 各个生 产部 门、各个储存点联 系 起 来。送 料装 车 控制系 统 的 工作环 境通 常比较 恶劣,设 备所处环 境一般 粉 尘较 大、操作分散,所以对送 料 装 车 控制系 统 工作的 安全性、可靠 性、维 护简 便性要 求比较 高。用 可编 程 控制器(PLC)控制的 自 动送 料装 车 动作稳 定,具备连 续
2、可靠 的 工作的 能 力。本文以西 门 子S7-200系 列PLC为主控制器控制运 料小车 的 自 动往返 顺 序的 控制,实现 了送 料车 的 装 料、送 料、卸料的 功能。次系 统 主要 是由 基本设 备、运 料存储装 置 和控制系 统 三大部 分组 成,重 点研 究 自 动化生 产线 的 控制。关键 词:PLC、自 动送 料装 车、控制系 统1This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)目 录摘要.1绪 论.3第
3、 一章 自 动送 料装 车 控制系 统 的 发展.41.1控制系 统 在自 动送 料装 车 中的 作用 和地位.41.2自 动送 料装 车 控制系 统 的 组 成.51.3本系 统 控制要 求.6第 二章PLC简 介.72.1 PLC 特 点.7第 三章 元件的 选 择.93.1 PLC 选 择.93.2三相 交流异步电 动机.103.3变频 调 速 技术.103.4传感器的 选 择.113.5继 电 器的 选 择.123.6行 程 开关的 选 择.13第 四章 程 序设 计.144.1 I/O分配 表.144.2系 统 梯形图.154.3总流程 图.19结 论.20致 谢.21参考 文献.2
4、22This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)绪 论送 料装 车 设 备广泛地应用 于建材、冶金、煤炭、电 力、化工、轻 工等 工业生 产部 门。老 式送 料装 车 设 备因为没有计 量 而 存在多装、少装 的 问 题。特 别是在运 输 的 过 程 中,不允许 车 辆 超 载,多装 了,得卸掉,少装 了,得进 行 二次装 车,使得装 车 工作进 行 非 常缓 慢。随 着 社 会的 迅 速 发展,各机械层出不穷。控制系
5、 统 的 发展已经 很成熟,应用 范 围 涉及各个领 域,列如:接卸、汽车 制造、化工、交通、军事、民用 等。PLC专为工业 环 境而 设 计,其显著 的 特 点之一就是可靠 性高 抗干扰能 力强。PLC的 应用 不但大大地 提高 了电 气控制系 统 的 可靠 性和抗干扰性能 力,而 且大大地简 化和减少了维 修维 护的 工作量。PLC以其可靠 性高、抗干扰能 力强、编 程 简 单、使用 方便、控制程 序可变、体积 小、质 量 轻、功能 强和价格低廉等 特 点,在机械制造、冶金 等 领 域得到了广泛的 应用。送 料小车 控制系 统 采 用 了 PLC控制。从送 料小车 的 工艺 流程 来看,其
6、控制系 统 属 于自 动控制与手动控制相 结 合的 系 统,因此,送 料小车 电 气控制系 统 设 计 具有手动和 自 动两种 工作方式。在设 计 该PLC送 料小车 设 计 程 序的 同时总结 了以往PLC送 料小车 设 计 程 序的 一半 方法、步骤,并且把以前学过 的 基础 课 程 融 汇到本次设 计 当中来,更加深入的 了解 了 更多的PLC知 识3This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)第 一章 自 动送
7、 料装 车 控制系 统 的 发展送 料装 车 设 备广泛地应用 于建材、冶金、煤炭、电 力、化工、轻 工等 工业生 产部 门。老 式送 料装 车 设 备因为没有计 量 而 存在多装、少装 的 问 题。特 别是在运 输 的 过 程 中,不允许 车 辆 超 载,多装 了,得卸掉,少装 了,得进 行 二次装 车,使得装 车 工作进 行 非 常缓 慢。随 着 当今社 会科 学技术的 发展,各类 物 料输 送 的 生 产线 对自 动化程 度的 要 求越 来 越 高,原有的 生 产送 装 料设 备已经 远 远 的 不能 满足 当前高 度自 动化的 需 要。由 于控制 系 统 的 不断发展和革 新,使得生
8、产线 的 运 输 控制也将得到不断的 改善和生 产效率 的 不 断提高,送 料装 车 的 控制经 历了以下几个阶 段:手动控制:在20世纪60年代末70年代初期,便有一些工业生 产采 用PLC来实 现 送 料装 车 的 控制,但是限 于当时的 技术还 不够成熟,只能 采 用 手动的 控制方式来控 制机器设 备,而 且早期送 料装 车 控制系 统 多为继 电 器和接触 器所组 成的 复杂控制系 统,这 种 系 统 存在设 计 周期长、体积 大、成本高 等 缺 陷,几乎无数据处理 和通 信功能,必须 要 有专人负 责 操作。自 动控制:在20世纪80年代,由 于计 算 机的 价格普遍 下降,这 时
9、的 大型工控企 业将PLC充分的 与计 算 机相 结 合,通 过 机器人技术,自 动化设 备终 于实现 了 PLC在送 料装 车 控制系 统 中自 动控制方面 的 应用。全自 动控制:现 阶 段,由 于PLC技术向高 性能、高 速 度、大容量 发展,大型PLC 大多数采 用 多CPU结 构,不断向高 性能、高 速 度、大容量 方向发展。将PLC运 用 到送 料装 车 控制系 统 中,可实现 送 料装 车 的 全自 动控制,降 低了系 统 的 运 行 费 用。PLC控 制的 送 料装 车 自 动控制系 统 具有连 线 简 单、控制速 度快、精 度高、可靠 性和可维 护性 好、维 修和改造 方便等
10、 优点。1.1控制系统在自动送料装车中的作用和地位在现 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。自 动送 料装 车 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 于自 动送 料装 车 的 运 行,因此,自 动送 料装 车 性能 的 好坏与
11、控制系 统 性能 好坏有着 直4This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)接关系。自 动送 料装 车 能 否正常运 行、工作效率 的 高 低都 与控制系 统 密不可分。L2自动送料装车控制系统的组成自 动送 料装 车 系 统 是通 过 电 机和限 位开关来控制的。所以控制系 统 的 组 成为小 车、电 机、料斗、轨 道 等 设 备,控制系 统 要 求对送 料小车 实现 加速、减速、运 行 平稳 等 特 性,具有连 续
12、 可靠 的 工作能 力。项 目 示 意如图1.1下:图1.1项 目 小意图运 行 方式如图1-2:图1.2运 行 方式图5This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)1.3本系统控制要求当小车 处于后端 时,按下“启动”按钮,小车 向前运 行,行 至 前端 压下前限 位开 关,翻 斗门 打开装 货,7S后,关闭 翻 斗门,小车 向后运 行,行 至 后端,压下后限 位 开关,打开小车 底门 卸货,5S后底门 关闭,完成一
13、次动作。1、手动操作:用 各自 的 控制按钮,一一对应地接通 或断开各负 载 的 工作方式。2、单周期操作:按下“启动”按钮,小车 往复运 行 一次后停在后端 等 待下次启 动。3、连 续 操作:按下“启动”按钮,小车 自 动连 续 往复运 动。6This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)第 二章PLC简 介2.1 PLC特点可编 程 控制器(Programmable Controller)是以微处理 器为基础 的
14、新型工业控 制装 置,是将计 算 机技术应用 于工业控制领 域的 崭新产品。(通 常人们都 用 简 称PLC 来代替)近 年来随 着 计 算 机技术的 发展,PLC作为通 用 的 工业控制计 算 机,其功能 越 来越 完善,已经 成为工业领 域的 主流控制设 备,是现 代工业紫 定华的 三大支柱之一,是一 种 近 乎完美 的 现 代化自 动控制装 置。PLC特 点:该 装 置 具有性价比高、可靠 性高、编 程 简 单、使用 方便、稳 定性好和 实时处理 能 力强等 优点。2.2 PLC的 结 构和工作原理可编 程 控制器主要 由CPU模块、输 入模块、输 出模块、编 程 器、电 源组 成。CP
15、U模块又叫中央处理 单元或者 控制器,它主要 由 微处理 器(CPU)和存储器组 成。输 入输 出模块(I/O)模块是联 系 外部 现 场和CPU模块的 桥梁。输 入模块用 来接 收和采 集 输 入信号,可编 程 控制器通 过 输 出模块控制接触 器、电 磁 阀,电 磁 铁 等 执行 器和其他的 外部 负 载。可编 程 控制器有运 行(RUN)和停止(STOP)两种 基本的 工作状 态。在运 行 状 态,可编 程 控制器通 过 执行 反映控制要 求的 用 户程 序实现 控制功能。为了使可编 程 控制器 的 输 出及时地响应随 时变化的 输 入信号,用 户程 序不是只执行 一次,而 是反复不断地
16、 重 复执行,直 至 可编 程 控制器停机或者 切换到STOP工作状 态。除 了执行 用 户程 序之 夕卜,在每次循环 过 程 中,可编 程 控制器还 要 完成内部 处理、通 信处理 等 工作,一次循 环 可分为5个阶 段,可编 程 控制器的 这 种 周而 复始的 循环 工作方式称 为扫描工作方 式。由 于计 算 机执行 指令的 速 度极高,从外部 输 入输 出关系 来看,处理 过 程 几乎是同 时完成的。在内部 处理 阶 段,可编 程 控制器检查CPU模块内部 的 硬 件是否正常,将监 控器复 位,以及完成一些别的 内部 工作。在通 信服务阶 段,可编 程 控制器与别的 带微处理 器 的 智
17、能 装 置 通 信,响应编 程 器键 入的 命令,更新编 程 器的 显示 内容。当可编 程 控制器 处于停止(STOP)状 态时,只执行 以上的 操作。处于运 行 状 态时,还 要 执行 输 入处理、程 序执行、输 出处理 等 阶 段。在可编 程 控制器的 存储器中,设 置 了一片 区域用 来存放7 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)输 入信号和输 出信号的 状 态,它们分别称 为输 入映像寄存器和输 出映像
18、积 存器。可编 程 控制器梯形图中别的 编 程 元件也有对应的 映像存储区,它们统 称 为元件映像寄存 器。在输 入处理 阶 段,可编 程 控制器把所有外部 输 入电 路 的 接通/断开(ON/OFF)状 态读 入输 入映像寄存器。在程 序执行 阶 段,即使外部 输 入信号的 状 态发生 了变化,输 入映像寄存器的 状 态也不会随 之而 变,输 入信号变化了的 状 态只能 在下一个扫描周期 的 输 入处理 阶 段被 读 入。在输 出处理 阶 段,CPU将输 出映像寄存器的0/1状 态传送 到 输 出锁 存器。梯形图中某一输 出继 电 器的 线 圈“通 电”时,对应的 输 出映像寄存器为“1”状
19、 态。信号经 输 出模块隔 离 和功率 放大后,继 电 器型输 出模块中对应的 硬 件继 电 器的 线 圈通 电,其常开触 点闭 合,使外部 负 载 通 电 工作。8This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)第 三章 元件的 选 择3.1 PLC选择目 前市场上的PLC产品众多,国内外众多的 生 产厂家提供了多种 系 列功能 各异的 PLC产品,使用 户眼 花 缭 乱、无所适 从。除 国产品牌 外,国外有:日本的OM
20、RON,MITSUB,ISHI,FUJI、ANASONIC,德国的SIEMENS,韩 国的LG等。一般 选 择机型要 以满足 系 统 功能 需 要 为宗旨,不要 盲 目 贪 大求全,以免造 成投资 和设 备资 源的 浪费。机型的 选 择具体可以从一下12个方面 来考 虑:1、选 择自 己熟 悉的 机种 和机型若 已有设 备(或产品)上已经 用 了某一种 型号的PLC,再要 选 用PLC开发新的 产 品,在满足 工艺 条件的 前提下,建议 还 是选 用 已经 用 过 的PLC为好,这 样就可以做到 资 源共享。2、不要 大材小用,什么样的 规 模设 计 任务就选 用 什么样的 规 模的PLC,避
21、 免造 成太多的 硬 件资 源浪费。3、具体的 控制对象 具体选 择,根据不同的 设 计 任务,来选 择PLC的 机型。4、选 用 易采 购 的 机型5、经 常了解PLC产品的 发展动态6、对I/O点的 选 择,要 先弄清控制系 统 的I/O点的 总点数,再按实际 所需 要 的总点数的15%20%留 出备用 量 后确 定所需PLC的 点数。7、对存储容量 的 选 择,对用 户存储容量 只能 做粗 略 的 估算。在仅对开关量 进 行 控制的 系 统 中,可以用 输 入总点数乘10字/点+输 出总点数X5字/点来估算;计 数器/定时器按(35)字/个估算:有运 算 处理 时按(51 0)字/个估算
22、:在有模拟 量I/O出的 系 统 中,可以按每输 入(或输 出)一路 模拟量 约 需(80100)字左右的 存储量 来估算:有通 信处理 时按每个接口 200字以上的 数量 粗 略 估算。8、对I/O响应时间 的 选 择,PLC的I/O响应时间 包括输 入电 路 延迟、输 出电 路 延迟 和扫描工作方式引起 的 时间 延迟(一般 在23个扫描周期)等。9、根据输 出负 载 的 特 点选 型,根据PLC输 出所带的 负 载 是直 流型还 是交流型、是大电 流还 是小电 流以及PLC输 出点动作的 频 率 等,从而 确 定输 出端 采 用 继 电 器输 出 还 是晶体管 输 出。10、对PLC结
23、构形式的 选 择,在相 同功能 和相 同I/O点数的 情况下,整体式比 模块式价格低。9This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit for more information湖南铁 路 科 技职 业技术学院 毕业设 计(论 文)11、选 择性能 相 当的 机型,PLC选 型中还 有一个重 要 问 题 就是性能 要 相 当。12、选 择新机型,由 于PLC产品更新换代很快,所以选 用 相 应的 新机型很有必 要。在本次设 计 由 于输 入量 基本是开关量,而 对于PLC的 开关量 输 入回路,日本三菱 公司的 比较
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