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1、运运 料料 小小 车车 课课 程程 设设 计计 专专业业-XXX 班班级级-XXX 姓姓名名-XXX 指导老师指导老师-XXX 年年 月月 日日 摘要摘要:可编程逻辑控制器，简称 PLC，是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作 简单尤其是高通用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。其中的一个应 用便是运料小车的控制，主要用到的便是他的逻辑控制功能。本论文介绍的是 PLC 产品 以及其对应的软件，并且用它来进行五个控制台作业的运料小车的控制编程。 目 录 1.1. 运料小车的发展概况运料小车的发展概况 .1 2.2.可编程控制器（可编程控制器（P PL LC C）概述）概述.1
2、2.1 PLC 概述及特点.2 2.2 PLC 的构成.2 3 3 控制系控制系统统设计设计.4 3.1 小车运动分析 .7 3.2 运料小车控制系统的 PLC 选型和资源配置 .7 3.3 系统资源分配 .8 3.4 系统硬件设计 .9 3.5 系统软件源程序设计 .10 4 4 控制系统的调试控制系统的调试.13 4.1 编程软件 .13 4.2 程序的构成 .13 4.3 程序的下载、安装和调试 .15 总总结结.16 致谢致谢.16 参考参考文文献献.17 1 1 运料小车的发展概况运料小车的发展概况 由于PLC的不断发展和革新，使得生 产线的运输控制也 将得到不 断的改善和生 产率的
3、不 断提高， 运料小车控制经历了以下几 个阶段： （1）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来实现运 料小车的控 制，但是由于 当时的技术还不够成熟，只能 够用手动的方式 来控制机器，而且早期 运料小车控制系 统 多为继电 器一接 触器组成的复杂系统，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 须有专人负责操作。 （2）自动控制：在20世纪80年代，由于 计算机的价格下降， 这时的大型工控企 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在运料小车控制系 统在自动方面的 应用。 （3）
4、全自 动控制： 现阶段，由于PLC技术的向高性能 高速度、大容量 发展大型PLC大多采用多CPU 结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系 统，可实现运 料小车 的全自 动控制，降低系 统的运行费用。PLC运料小车自动控制系 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 优点。 2.2.可编程控制器（可编程控制器（PLCPLC）概述）概述 2.12.1 PLCPLC 的的概述概述 PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础 的新型工业控制装置。在 1987 年国际
5、电工委员会（International Electrical Committee）颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义：“PLC 是一种专门为在工业环 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 都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 图 2-1 PLC 三菱 FX 系列 2.2.12.2.1 PLCPLC 的特点的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强 。
6、（2）配套齐全，功能完善，适用性强 （3）易学易用，深受工程技术人员欢迎 （4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 （5）体积小，重量轻，能耗低 2.22.2 PLCPLC 的构成的构成 从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包 括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合 配置。 图 2-2 PLC 的组成框图 （1）CPU 的构成 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个
7、 CPU，它按 PLC 的系统 程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的 状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编 程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再 按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构 成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。 （2） I/O 模块 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O
8、）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块 将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开 关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。常用的 I/O 分类如下： 开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和 晶体管隔离。 模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10- 10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用
9、IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。 按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基 本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。 （3） 电源模块 PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC 或 110VAC），直流电源（常用的 为 24VDC）。 （4）底板或机架 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个
10、整体。 2.3.2 PLC 系统的其它设备 (1)编程设备：编程器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编 程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现 场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件） 充当编程器。也就是我们系统的上位机。 (2) 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体 式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 (3) PLC 的通信联网 依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络
11、在自 动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出网络就是控制器的观点说法。 PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备 之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接 口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC 的通信现在主要采用通过多点接口 （MPI）的数据通讯、PROFIBUS 或工业以太网进行联网。 3 3 控制系统设计控制系统设计 3.1.3.1. 运料小车的运动运料小车的运动分析分析 某自动生产线上运料小车的运动如图 3-1 所示，运料小车由一台三相异步电动机拖 动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有 5 个编码为 15 的 站点供小车停靠，在每个停靠站安装一个
