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1、XX 职业技术学院毕业论文 XX 职职业业技技术术学学院院 毕毕 业业 设设 计计 题题 目：目：基于基于 PLC 控制的行车自动控制系统控制的行车自动控制系统 专专 业业 ： 班班 级级 ： 学学 生生 ： 学学 号号 ： 指导教师指导教师 ： XX 职业技术学院毕业设计（论文) 1 目录目录 摘摘 要要 3 第第 1 1 章章 前前 言言4 1.1 PLC 的发展及其应用4 1.2 本课题研究的意义4 1.3 可编程序控制器控制系统.5 1.4 自动行车控制系统的发展与现状6 第第 2 2 章章 自动行车控制系统的总体方案自动行车控制系统的总体方案8 2.1 自动行车概述.8 2.2 对自
2、动行车控制系统的设计要求.11 第第 3 3 章章 控制系统硬件设计控制系统硬件设计13 3.1 电气控制线路的设计.13 3.2 PLC 控制系统硬件部分的设计13 第第 4 4 章章 控制系统软件设计及实现控制系统软件设计及实现18 4.1 PLC 梯形图总体方案设计18 4.2 公用程序设计.20 4.3 单周/连续程序设计.21 4.4 手动程序设计.21 4.5 信号显示及故障报警程序设计22 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 2 总总 结结23 参参 考考 文文 献献24 附附 录录25 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 3 摘摘 要要 行车是在生产中用于输送物料的重要设备。过
3、去的传统控制方式大都是采用 人工操纵的半自动控制方式。然而在许多生产场合，这种半自动控制方式早已 显示出了它的缺点及很多的不足。所以，为了提高工作效率，促进生产自动化 和减轻劳动强度，现在已经需要实现行车的自动化控制。 本设计是将由人工操纵的半自动化电动行车改造为由 PLC 控制的自动化控 制系统，不仅可以大大提高生产效率，方便地实现各种控制功能，而且可以适 应行车所处的恶劣环境，无需在硬件上采取过多的措施。 本设计中的电镀专用行车是通过行车带动吊钩前后运动及吊钩的升降运动来 实现电镀的过程的。行车带动吊钩前进/后退分别经过电镀槽、回收液槽、清水 槽，当分别到每个槽上方时，由限位开关通知 PL
4、C 发出控制指令使吊钩下降， 当下降到槽中时又开始定时电镀。定时结束后，吊钩上升，上升后还需定时停 留一段时间让多余的液体流回槽中才能走向下一个槽，当从清水槽上滴液结束 后行车返回原位。 在对本系统的设计中完成了系统的硬件连线及软件的设计，硬件连线包括 PLC 的外围接线、主电路及控制电路，软件包括梯形图及指令表。 关键词：PLC；自动专用行车；前后运动；升降运动 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 4 第第 1 1 章章 前前 言言 1 1.1.1 PLCPLC 的发展及其应用的发展及其应用 可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller， 简称 PLC)是 专
5、为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统，是微机 技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中 的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充 分利用了微处理器的优点。近年来，PLC 的应用 越来越广泛，对于 职业教育院校而言，按传统的课程内容进行教学已经不能适应PLC 技术 的 发 展和 社会 的需 求。为 了让 学生 掌握PLC 的最新技术，培 养学生的应用能力，这就要求PLC 的教 学工作必须 与 PLC 的发展现 状相适应。 在新的时代，PLC 会有更大的发展，产品的品种会更丰富、 规 格更齐全、性能更优越，通过完美的人机界面、完备的通
6、信设备、成熟的 通信能力会更好地适应各种工业控制场合的需求，PLC 作为 自 动 化 控 制 网 络 和 国 际 通 用 网 络 的 重 要 组 成 部 分 ， 将 在 我 国 工 业自动化建设中发挥越来越大的作用。为了满足社会对PLC 人才的需 求 ， 建立新 型PLC 教 学实 验体 系是必要的。PLC 教 学 实验 体系 的建设不仅有利于培养满足市场需要的高素质学生，而且 为教师提高教学和科研水平提供了良好的环境，也有利于中职院校营造适应社 会发展的教学新环境。 1.21.2 本课题研究的意义本课题研究的意义 传统行车控制系统存在的问题行车作为物料搬运机械在整个国民经济中有着 十分重要的
7、地位。经过几十年的发展，我国行车制造厂和使用部门在设计、制 造工艺、设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了行车的 技术进步，但在实际使用中，结构开裂仍然时有发生，究其原因是频繁的 超负荷作业及过大的机械振动冲击所引起的机械疲劳。因此，除了机械上改进 设计外，改善交流电气传动，减少起制动冲击，也是一个很重要的方面。由于 传统行车的电控系统采用交流绕线式转子回路串接电阻进行有级调速，致使机 械冲击频繁，振动剧烈，因此电气控制上应采用平滑 的无级调速是解决问题的 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 5 有效手段。 可编程控制器是70年代以来，计算机迅速发展在工业控制领域顺序控制有 着
8、重大意义的一种新兴技术，由于它编程直接，方便，抗干扰能力强，工 业控制中几乎所有的顺序控制都可简单地由它完成，因而其应用愈来愈广泛。 电动行车是现代化生产中用于物料输送的重要设备，传统的控制方式下，大 都采用人工操纵的半自动控制方式，在许多场合，为了提高工作效率，促进生 产自动化和减轻劳动强度，往往需要实现电动行车的自动化控制，实现自动化 控制，行 PLC 对专用行车进行自动控制，简化了电气控制系统的硬件和接线， 减小了控制器的体积，提高了控制系统的灵活性，同时，PLC 有较完善自诊断 和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性，应用表明， PLC 在旧电动行车的自动化改造和新型
9、电动行车的设计中，有广泛的应用前景。变 频调速:变频调速技术是国际上各大电气公司在70年代末80年代投入全力研制、 开发，也是国际国内这几年全力研制应用的目标与方向。这几年一些公司如德 国 SIEMENS，美国 GE，日本三菱等推出全数化的矢量控制技术， 大功率的 IGBT 模块的出现使变频技术在起升机械、电梯等位能负载控制成为现实。 目前，变频调速的控制方法有恒压频比控制，转差频率控制，矢量控制， 直接转矩控制等。这些控制方法都得到了不同程度的应用，但其控制性能 有一定的差异。 1.31.3 可编程序控制器控制系统可编程序控制器控制系统 一、可编程序控制器的特点 （1）可靠性高，抗干扰能力强
10、； （2）适应性强，应用灵活； （3）编程方便，易于使用； （4）功能强，扩展能力强； （5）PLC控制系统设计、安装、调试方便； （6）维修方便，维修工作量少； （7）PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化。 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 6 二、可编程序 控制器的应用领域 随着微电子技术的快速发展， PLC的制造成本不断下降，而功能却大大 加强。目前，在先进工业国家中 PLC已成为工业控制的标准设备，应用的领 域已覆盖了所有的工业企业。概括起来主要应用在以下几个方面： （1） 顺序控制； （2）运动控制； （3）闭环过程控制； （4）数据处理； （5）通信和联网。 1.41.4 自
11、动行车控制系统的发展与现状自动行车控制系统的发展与现状 在工业控制的各个领域里，小到一个简单的机电一体化设备、大到整个 生产线，以及大型的工程领域里，都存在 PLC控制系统的技术存在。 PLC 已不在是局限在逻辑上，应该理解成过程控制器，如西门子全集成自动化 TIA的概念。在整个自动化领域， PLC和传动是组成自动控制的两个非常重 要的部分。 在主流PLC往大型化、集成化、多功能化、网络化发展的同时，还有很 多分支在并列发展。我们还有很多单体化、一体化的设备，现在越来越微型 化离散的控制也在同步进行。比如西门子 S7-200功能强大， 1000多块一个， 原来是不能想象的。为满足自动控制领域各
12、层面的不同要求，微型机、小型 机的发展势头也很猛。 现在，PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量的闭环控制、数字量的智能 控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制方面都得到广泛的应用。如 今大、中型、甚至小型 PLC都配有A/D、D/A转换及算术运算功能，有的还 具有PID功能。这些功能使 PLC应用于模拟量的闭环控制、运动控制、速度 控制等具有了硬件基础； PLC具有输出和接收高速脉冲的功能，配合相应的 传感器及伺服装置， PLC可以实现数字量的智能控制； PLC配合可编程终端 设备（如触摸屏），可以实时显示采集到的现场数据及分析结果，为分析、 研究系统提供依据；利用 PLC的自检信号可实现系统
13、监控； PLC具有较强的 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 7 通信功能，可与计算机或其他智能装置进行通信和联网，从而能方便地实现 集散控制。功 能完备的 PLC不仅能满足控制的要求，还能满足现代化大生产 管理的需要。 总之为了进一步扩大 PLC在工业自动化领域的应用范围，适应大、中、 小型企业扩印不同需要， PLC产品大致向以下几方面发展： （1）向小型化方向发展； （2）向高速度、大容量和智能化方向发展； （3）PLC编程工具与编程语言的多样化、高级化、标准化； （4） 向网络化方向发展； （5）发展容错技术和故障诊断。 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 8 第第 2 2 章章 自动行
14、车控制系统的总体方案自动行车控制系统的总体方案 2.12.1 自动行车概述自动行车概述 2.1.1 自动行车的用途自动行车的用途 本电镀行车是 某企业电镀车间为了提高工作效率，促进生产自动化和减 轻劳动强度而制造的一台起吊设备。该设备采用远距离控制，起吊物品是有 待进行电镀或表面处理的各种产品零件。另外，本电镀行车拥有手动、单 周和连续 3种工作方式 ，用户可根据实际需要选择其中工作方式进行电镀产 品零件，这样就大大增加了对电镀行车操作的灵活性。 2 2. .1 1. .2 2 自自动动行行车车的的基基本本组组成成结结构构 本自动行车机械部分由传送带 A、传送带 B、行车和电镀槽等 4部分组
15、成，而行车又由大车、小车和吊钩等部分组成，如图2.1所示。传送带 A、传送带 B、大车、小车和吊钩分别由电动机 M1M5拖动。其中，大车、 小车和吊钩在电动机的拖动下可分别作前后、左右、上下运动，行车的起吊 重量在500kg以下，起吊物品是待进行电镀和表面处理的各种产品零件。用 来进行电镀和表面处理的容器是 15号槽，每个槽内从左到右都有 5个位 置依次称为 1号位、2号位5号位，每个位置都可以放置一个吊篮，因此， 每个槽内 共可以放置5个吊蓝。 15号槽内依次装有酸液、清水、锌液、铬 液、镍镉液，可分别用来对产品零件进行除锈、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉 等处理（但在同一时间内，只需对产品零件进
16、行镀锌或镀铬或 镀镍镉处理） 。完成对产品零件的除锈 、清洗、镀锌、镀铬和镀镍镉处理所 需的时间分别为 5分钟、2分钟、10分钟、15分钟、20分钟。 XX 职业技术学院毕业设计（论文) 9 图2.1 自动车间平面示意图 2 2. .1 1. .3 3 自自动动行行车车的的主主要要技技术术参参数数 根据工厂生产实际情况可得： （1）自动行车传送带 A和传送带 B最大载重为Mmax=2500kg，其传送带 摩擦系数 =0.2，传送带速度要求为v =15m/min。 （2）自动行车大车最大载重为Mmax =5000kg，其大车与导轨的摩擦系 数 =0.15，大车的速度要求为v =30m/min。 （3）自动行车小车最大载重为Mmax =1500kg，其小车与大车的摩擦系 数 =0.1，小车的速度要求为v =15m/min。 （4）自动行车吊钩最大负重为Mmax =500kg，其吊绳的摩擦系数可忽略 不计，吊钩上升与下降的速度要求为v =15m/min。 2 2. .1 1. .4 4 自自动动行行车车的的工工作作
