昆明工业职业技术学院毕业设计任务书20 届工科类设计题目：运料小车PLC控制系统设计学生姓名：朱宏东 指导教师：丁娱乐层 次:本 科 技术职称：工程师准考证号： 学生专业:机械制造与自动化 助学中心名称:昆明工业职业技术学院设计时间：2013年5月15日〜2013年8月30日目录第一章概述第二章总体方案设计第三章硬件系统设计第四章软件系统设计第五章总结致谢参考文献第一章 概述随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC,变频器，人机界 面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高电器控制技术是随着科学技术 的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的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的作用一旦控制系 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运料小车是基于 PLC 控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用 于运料小车的运行，因此，运料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接 的关系。
运料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分本设计的主要内容有：确定运料小车控制系统的总体设计方案； 设计运料 小车拖动电机的电器控制线路原理图；确定运料小车控制系统 PLC 的型号规格， 确定 PLC I/O 元件，列出 PLC I/O 元件分配表；设计运料小车控制系统的 PLC I/O 接线图，PLC程序的总体结构图和梯形图（包括公用程序、控制程序、信号显示 和故障报警程序等第二章 总体方案设计本系统采用了 PLC 控制原理，设计总体控制方案，用组态软件进行实时控 制的监控2．1 送料车自动循环控制系统的构成 送料车前进和后退用开关来控制在装料和卸料的地方有限位开关来实现， 当小车到达卸料处时，碰到限位开关SQ2,实现小车的停车和卸料动作；当小车 到达装料出时，碰到限位开关SQ1,实现小车的装料动作2．2 工作过程（1） 第一次按下送料按钮，预先装满料的小车前进送料到达卸料处（SQ2） 自动停下来卸料2） 经过卸料所需设定的时间t 2延时后，车子则自动的返回到装料处 （SQ1）3） 经过装料所需设定的时间t 1延时后，车子自动的再次前进送料，卸 完料后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。
当输入为停止信号时，系 统将停止运行工作过程如图 2.1 所示图 2.1 送料车工作过程流程图第三章 硬件系统设计下图为送料小车的模拟图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3.1运料小车PLC类型选择1•根据控制要求可知，需要2个按钮、2个限位开关、故需要CPU有至少4个 I/O点2.CPU系统要对一个模拟量进行控制，对速度要求一般3•储存器种类选用EPROM类型，因它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持4. 应具有通信功能5. 结构形式选择模块式综合以上控制要求选择西门子公司的S7-200 224XP, PLC，因其具有功能强、功能强大、性价比高等特点3.2建立I/O分配表输入点输入点作用输出点输出点作用X0启动按钮SB0Y0前进KM1X1停止按钮SB1Y1卸料KM2X2前进限位开关SQ2Y2后退KM3X3后退限位开关SQ1Y3装料KM43.3绘制PLC接线图KM110.1Q0.1KM210,310,40,3PLHL1HL3HL411,1Q0.711,2SB2mSB4沁4匕5B510,0Q0,010.2Q0,2Q0.4Q0,5Q0,611,0COMCOM3.4 送料小车自动控制主电路图u5KM252Wl?三相异步电动机正反转主电路图3.5 电机的选择伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件动机，是一种补助马达间接变速装 置。
伺服电机可以使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩 转速以驱动控制对象在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转 换成电动机轴上的角位移或角速度输出其主要特点是，当信号电压为零时无自 转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降表 3-3 电机参数表参数型号转矩(不小于)/(N.m)电流/A电压/V功率/W最大空载转速/(r/min)重量/kg36LY549.8 x 10 -21.6271335000.155LY532.45 x 10-13.81245.415000.25160LY514.93.8271021601.82K-12F0.164.52200.76100090110SZ010.7840.92201231500701YX1.87.5227194.4900依据运料小车控制系统的工艺流程、实际控制需求，本设计是利用西门子PLC 输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制提高了系统 控制的可靠性和精确度表3-3 为部分电机参数表，通过参数对比，选用的电机 型号是LY系列55LY53直流力矩电动机第 四 章 软件系统设计4.1 PLC 程序的设计根据控制系统要求，分析出如下列系统流程图。
时阿爭h丿卜车卸料小平前讲小咿后逖5-2 系统流程图根据控制系统设计，在西门子编程软件中，编写程序将对应程序转换成相图 5-3 程序梯形图4.2 组态监控设计小车运行的现场监控时采用基于组态王的上位机来实现的利用上位机的数据通信手段，数据处理能力和图形显示、多媒体技术，可以通过现场总线，实时接收和处理下位机PLC从现场采集的各种状态、控制、报警信号，并利用这些信 号驱动PC控制界面中的各种图形，实时显示现场的各种状况，在操作员和停车库 之间构造出形象、直观的界面，对操作运行和故障给出提示、报警等4.2.1 组态王与 PLC 的通信组态王把每一台与之通信的设备看作是外部设备为实现组态王和外部设备 通信，组态王内置了大量设备的驱动程序作为组态王和外部设备的通信接口在 开发过程中只需根据工程浏览器提供的“设备配置向导”一步步完成连接过程即 可实现组态王和PLC的链接在运行期间，组态王就可和PLC交换数据，包括采集 数据和发送数据/指令本次设计中使用仿真PLC和组态王通信，仿真PLC可以模拟PLC为组态王提供 数据，设定PLC链接在计算机的COM 1口对串行通信接口参数设置如图4-1：图 4-1 串行通信接口参数设置定义外部设备PLC1的步骤如下：在组态王工程浏览器的左侧选中“COM1”，在右侧双击“新建”，运行“设 备配置向导”，在“PLC”下选择“亚控”；选择“仿真PLC”的“串口”项，单 击“下一步”；为外部设备取一个名称，输入PLC1，单击“下一步”；为设备选 择连接串口，设为COM1,单击“下一步”；填写设备地址：2,单击“下一步”； 设置通信故障恢复参数（一般情况下使用一天默认设置即可），单击“下一步”； 检查各项设备是否正确，确认无误后，单击“完成”。
设备定义完成后，可以在 工程浏览器的右侧看到新建的外部设备PLC1在定义数据库变量时，用户只要把 I/O变量连接到这套设备上，它就可以和组态王交换数据本次设计中通信协议 的设置如图4-2：-_|菖电E3画面■ U命令话言鬥配方□非线件齐d對.据词*J L- i iiM Ihl> COM2DIE桓卡违 n-pnflR-S-SS 越讯箱站点円设垃诂灯不雰 H抿窖酉己直\3 E护執据记岳 越瓯1绪酬舌 C巾户配宣 J打印酉己宜 r~Xl 3QLS7Lf_I 'Z生产厂家' &名赫、还讯方盘设备配晋冋导捋湍肋迤左咸设备的去総西门于EE £ei-i 亡 m暑奈列 I j£7-200 煜T)37 ZOO CTCr']gT-2CiCi 系列 目比口IIIYT-HLIU系列 UJFJST 200^.列 tJ.UJLu.iRTU)2■+ sr-pnn^^il nrsBi氓阿诜曲迟备半产厂床:西门了；吕話£徘：kT-jnri茱功| 通洁卷住：KN图 4-2 通信协议的设置4.2.2 组态设计建立应用工程大致可以分为以下四个步骤：设计图形界面、构造数据库变量 建立动画链接、运行和调试本次设计的具体步骤如以下介绍。
1 ）定义画面新建画面的具体步骤如下： 在工程浏览器中左侧的树形结构中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”， 工程浏览器将弹出“新画面”对话框在新画面对话框中设置以下各项： 画面名称：“监控中心”；对应文件：pic00002.pic （自动生成）；注释：“反映小车运行的监控中心 主画面”；画面类型：“替换型”；画面风格：“标题杆”；画面边框：“粗边框”；左边：0；右边：0；宽度：800；高度:600； 在对话框中单击“确定”，便会产生一幅名为“监控中心”的画面 接下来在此画面中绘制各种所需图素本次绘制中主要采用图形编辑工具 箱内的图素只需将所需的图素画在上面，可以通过推拉的法式来改变其大小和 改变其颜色，以满足要求具体做出的画面如图1-1所示2）定义变量对于本次设计建立的“监控中心”，需要从下位机采集一个开关信号、一 个电动机正转信号、一个电动机反转信号、四个控制灯信号、三个定位灯信号， 所以需要在数据库中定义这些变量其中，对变量开关信号定义的具体操作步骤如下： 点击工程浏览器中的“数据词典”图标，右边的工作区内将出现系统定义好 的17个内存变量双击工作区最下面的“新建…”图标，弹出“定义变量”对 话框设置变量名为“开关”选择变量类型为“I/O离散”（即PLC中的数字量）初始值采用默认的“关”（0状态）其他参数见图4-3。
用同样的方法组态电动机正/反转变量I ■: f-t__E BDra +目冷令语言 竹即万□ *细1牛爭阴畀心帀:& 二1得总词斗 张JV.害爼%住各De coml 丁1? UUMJ t童 UUh 囱狀七 ™ iiii iF.^SS 辿刚粘砧心.M诒置运行蹄 口序曾配召 戸用小執[Si耳 屯B用尸配宜 ；＞ J7f0JS■®去林桓桐 ij ij.^a_I w-l.E左冇回±] 皆 ^.rr-FiT n.s j h rr- j。