PLC控制自动送料系统设计

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1、泰泰 山山 学学 院院 本本科科毕毕业业论论文文（设设计计） PLC 控制自动送料系统设计 所 在 学 院 机械与工程学院 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工 科 年 级 二一级 学 生 姓 名 、 学号 指导教师姓 名、职称 完 成 日 期 二一二年五月三十日 摘要 I 摘 要 可编程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点，目前已广泛应用 于自动化控制的各个领域。运料小车在现代化的工业生产中普遍存在。运用 PLC 控制运料小车，可以实现生产自动化，智能化，提高生产效率，降低劳动成本。 此次设计的任务是利用 PLC 实现对两个小车对四个仓送料的控制。首先对

2、 PLC 的工作原理和构成进行了简要分析，然后分析了送料控制系统的原理和结构， 完成了系统方案选择。在此基础上重点对送料小车的接线图和梯形图进行了设计， 对送料控制系统系统节点进行了分配，完成了系统程序的分段设计和调试。本控 制系统具有编程简单、控制灵活，调试和维护简便的特点。 关键词：关键词：可编程控制器，送料系统，控制 Abstract II ABSTRAC Programmable controller ( PLC ) for its high reliability and easy to operate, has been widely used in automatic contr

3、ol field. Material transport trolley in the modern industrial production exists. The use of PLC control of material transport trolley, can realize production automation, intelligent, improve production efficiency, reduce the labor cost The design of the task is the use of PLC to achieve the two car

4、on a four barn feeding control. Firstly the working principle of PLC and form undertook brief analysis, then analyzed the feeding control system principle and structure, completed a system options. On the basis of this focus on the feeding trolley wiring diagram and ladder diagram was designed, the

5、feeding control system node allocated, completed a system program design and debugging. The control system has simple programming, flexible control, convenient debugging and maintenance characteristics. Keywords: Programmable controller, a feeding system, control； 泰山学院本科毕业论文（设计） 1 目录 1 可编程控制器的概述 .2

6、1.1 PLC 的定义 2 1.2 PLC 的发展 2 1.3 PLC 的特点 3 1.4 PLC 的基本组成及各部分作用 4 1.5PLC 的应用领域.6 2 送料控制系统控制要求与方案选择 .8 2.1 控制系统在送料小车中的作用与地位8 2.2 控制系统介绍8 3 基于 PLC 的送料小车控制系统设计 11 3.1 送料小车 PLC 的 I/O 分配表 11 3.3 梯形图分段设计.15 3.4 程序运行调试与完善.20 4 结 论 .25 参考文献 26 致谢 27 泰山学院本科毕业论文（设计） 2 1 可编程控制器的概述 1.1 PLC 的定义 国际电工委员会 1987 年对 PLC

7、 作了如下定义: 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。它采用可以编程的存储器，用来在 其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计算和算术运算等操作指令，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。 可编程控制器是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统非 常相似。可编程序控制器主要由 CPU(中央处理单元)存储器(RAM 和 EPROM),输 入/输出模块(简称为 I/O 模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅 速、逐渐成为应用面极广的工业控制装置。它按照成熟的继电器控制概念和设计 思想，利用不断发展的新技术、新电子器件

8、，逐步形成了具有鲜明特色的各种系 列产品。 1.2 PLC 的发展 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们根据微处理器的工作原理很快把它 引入了可编程逻辑控制器，增加了运算、数据传送及处理等的功能，第一次完成 了具有计算机特性的工业控制装置。这时的可编程逻辑控制器就是微机技术和继 电器控制概念结合的产物。自从个人计算机开始发展，为了方便和反映可编程控 制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC）。 20 世纪 70 年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，可编程控 制器在计算机技术全面应用，使其功能发生了飞跃。更高的

9、运算速度、超小型体 积、更可靠的工业抗干扰设计、PID 功能、模拟量运算及极高的性价比奠定了它 在现代工业中的地位。 泰山学院本科毕业论文（设计） 3 20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛的应用。 世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制 器已步入成熟阶段。 20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增 长率一直保持为百分之三十左右。在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算 能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过 程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于

10、统治地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。 这个时期发展了大型机和超小型机、产生了各种各样的特殊功能单元、生产了各 种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更 加容易。 1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求，并公开招标提出 十项标准: (1)编程方便，现场可修改程序； (2)维修方便，采用模块化结构； (3)可靠性高于继电器控制装置； (4)体积小于继电器控制装置； (5)数据可直接送入管理计算机； (6)成本可与继电器控制装置竞争； (7)输入可以是交流 115V； (8)输出为交流 11

11、5V, 2A 以上，能直接驱动电磁阀、接触器等； (9)在扩展时，原系统只要很小变更； (10)用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。 1.3 PLC 的特点 可编程控制器 PLC 对用户来说，是一种无触点的设备，改变程序即可改变 生产工艺。目前，可编程控制器已经成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛 泰山学院本科毕业论文（设计） 4 的应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 1、 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技 术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的 可靠性。从 P

12、LC 的外电路来说，使用 PLC 构成控制系统和同等规模的继电器系 统相比，电气接线及开关接点已减少到数百分之一甚至数千分之一，故障也就大 大降低。除此之外，PLC 还带有硬件故障自我检测得功能，出现故障时可及时发 出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序。这 样，整个系统具有极高的可靠性。 2、配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品。现代 PLC 大多都具有 完善的数据运算能力，可用于数字控制得领域。可以用于各种规模的工业控制场 合。除了逻辑处理功能以外，近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到 了温度控制、位

13、置控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及 人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3、易学易用，工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。PLC 接口容易， 编程语言易于被工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器 电路图相当接近只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电 路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事 工业控制打开了方便之门。 4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线

14、，使控制系 统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设 备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5、 体积小，重量轻，能耗低 泰山学院本科毕业论文（设计） 5 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗仅为数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理 想控制设备。 1.4 PLC 的基本组成及各部分作用 PLC 是一种通用的工业控制装置，其组成与一般的微机系统基本相同。如下 图 1 所示。 图 1 PLC 硬件系统的基本组成图 按结构形式的不同，PLC 可分为整体式和组合

15、式两类。 1、中央处理单元(CPU)： CPU 在 PLC 中的作用类似于人体的大脑神经中枢，它是 PLC 的运算、控制 中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务: (1) 接收并存储从编程器输入的各种用户程序和数据； (2) 诊断电源、PLC 内部电路的工作状态和编程的语法错误; (3) 用扫描的方式接收输入信号，送入 PLC 的数据寄存器并保存起来; 2、存储器 泰山学院本科毕业论文（设计） 6 根据存储器在系统中的作用，可以把它们分以下 3 种: (1)序存储器:和各种计算机一样，PLC 也有其固定的解释程序、监控程序， 它们决定了 PLC 的功能，称为系统程序，系统程序存储器就是

16、用来存放这部分程 序的。系统程序是不能由用户更改的。 (2)序存储器:用户根据控制功能要求而编制的应用程序称为用户程序，用户 程序存放在用户程序存储器中。由于用户程序需要经常调试、改动，故用户程序 存储器多为可随时读写的 RAM。由于 RAM 掉电会丢失数据，因此使用 RAM 作 用户程序存储器的 PLC，都有后备电池保护 RAM，以免电源掉电时，丢失用户 程序。当用户程序调试修改完毕，不希望被随意改动时，可将用户程序写入 EPROM.目前较先进的 PLC(如欧姆龙公司的 CPMIA 型 PLC)采用快闪存储器作用 户程序存储器。 (3)据存储器:工作数据是经常存取、经常变化的一些数据。这部分数据存储 在 RAM 中，以适应随机存取的要求。在 PLC 的工作数据存储区，开辟有元件映 象寄存器和数据表。数据表用来存放各种数据，它的标准格式是每一个数据占一 个字。它存储用户程序执行时的某些可变参数值，如定时器和计数器的当前值和 设定值。它还用来存放 A/0 转换得到的数字和数学运算的结果等