运料小车plc控制13

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1、目录第1章绪论1.1可控编程的含义11.2可控编程的发展1第2章PLC的结构、工作原理及系统设计2.1 PLC的结构及工作原理32.2 PLC的编程语言42.3 PLC控制系统的构成、设计原则及步骤52.4 PLC的应用领域及特点第3章运料小车介绍93.1运料小车介绍与控制要求10第4章运料小车控制系统的方案论114.1运料小车控制系统的控制内容与要求114.2方案论证134.3 PLC的选用144.4 PLC外部接线图154.5 1/O 分配154.6 PLC状态流程154.7运料小车控制系统梯形图16第5章小车的性能分析及结构进.185.1小车优缺点分析185.2设计的改进及推广18致谢1

2、9参考文献20附录第一章 绪 论1.1可控编程的含义可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）,即PLC，现已 广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时、计数和 算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。20世纪 60年代以前，汽车流水线的自动控制系统基本上都采用传统的继电器控制。在60年代 初，美国汽车制造业竞争越发激烈，而汽车的每一次更新的周期越来越短，这样对汽车 流水线的自动控制系统更新就

3、越来越频繁，原来的继电器控制就需要经常地重新设计和 安装，从而延缓了汽车的更新间。所以人们就想能有一种通用性和灵活性较强的控制系 统来替代原有的继电器控制系统。1.2可编程控制器的发展1968年，美国通用汽车公司首先提出可编程控制器的概念。在1969年，美国数字设 备公司（DEC）终于研制出世界上第一台PLC。这是由一种新的控制系统代替继电器的控 制系统，它要求尽可能地缩短汽车流水线控制系统的时间，其核心采用编程方式代替继 电器方式来实现生产线的控制。这种控制系统首先在美国通用汽车的生产线上使用，并 获得了令人满意的效果。PLC在制造和冶金等其他工业部门相继得到了应用。1971年，日本引进了这

4、项技术， 并开始生产自己的PLCO 1973年，欧洲一些国家也研制出了自己的PLCO 1974年，我国 也开始仿照美国的PLC技术研制自己的PLC，终于在1977年研制出第一台具有实用价值 的 PLC。大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在， PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID 调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代， 美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都 能看出PLC在工业控制

5、中的重要作用。在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动， 并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现 运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程 序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。简要介绍PLC在运料小车自动。第2章PLC的结构、工作原理及系统设计2.1 PLC的结构及工作原理PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。 根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。整体式（又称箱体式）结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、输

6、入/输出（I/O） 单元、电源电路和通信端口等组成，并将这些组装在同一机体内。这种结构的特点 是结构简单、体积小、价格低、输入/输出点数固定、实现的功能和控制规模固定，但 灵活性较低。其基本结构框图如图2-1所示。模块式（又称组合式）结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O） 单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据控制要求插 在机架上，各模块间通过机架上的总线相互联系。模块式的PLC安装完成后，需进行登 记，以便PLC对安装在总线上的各模块进行地址确认，其特点是系统构成的灵活性较高， 可以构成不同控制规模和功能的PLC，但同时价格也较高。基本

7、结构框图如图2-2所示。图2-2模块式结构PLC与继电器构成的控制装置的重要区别之一就是工作方式不同，继电器控制是并 行运行方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈的触点立即动作，只要形成电流通路， 就有可能有几个电器同时动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电 或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作，而且每次它只能执行 一条指令，这也就是说PLC以“串行”方式工作的，这种工作方式可以避免继电器控制 的触点竞争和时序失配等问题。也可以说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构 就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能 完成控

8、制过程。PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送 到PLC）、执行程序和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。扫描过程如图2-3所示。在输入阶段中，PLC先进行自我诊断，然后与编程器或计算机通信，同时中央处理 器扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。在执行阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单 元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器 的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储器单元。在输出阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结

9、果传送到输出模块上，并通过 输出模块向外部没备传送输出信号，开始控制外部设备。2.2 PLC的编程语言可编程控制器的编程语言主要有梯形图语言、助记符语言及功能块图。2.2.1梯形图语言梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。最大的优点就是直观易 懂，使用简单方便。对来自电气方面的用语，通过梯形图很容易就能掌握，同时它也是PLC的主要编程语言。例如，一个简单PLC控制系统，当常开按钮SBFl动作时，水泵开 启，当常闭按钮SBSl动作时，水泵停止运行。用继电器控制和用PLC控制的梯形图如 图2-4和图2-5所示。图2-4继电气控制电路图2-5 PLC控制梯形图2.2.2助记符语言助记符语

10、言与汇编语言类似，它使用字符来代表可编程控制器的某种操作，这就要 求用户要有一定的计算机编程基础。用助记符语言编写上一个例子的程序如下：LDX0ORY0ANIX1OUTY02.3 PLC控制系统的构成、设计原则及步骤PLC控制系统由硬件部分和软件部分组成。对于整个PLC控制系统来说，其硬件部分不仅包括选择符合控制要求的PLC机型、 存储器容量、电源模块、输入/输出模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和特殊功能 模块等，还应当包括选择合适的可编程控制器外围装置、设备与接口，如输入设备（控 制按钮、开关、传感器等）、执行装置（接触器、继电器等）和由执行装置控制的现场 设备（水泵、鼓风机、阀门等）。

11、软件部分主要包括对PLC进行I/O点地址、内部继电器、定时器、计数器等的分配,PLC 控制程序的设计（梯形图、语句表、流程图等），还有一些技术文件等。PLC 控制系统是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好地实现工艺提出的控制要 求。PLC控制系统的设计应遵循以下原则。(1) 根据工艺流程进行设计，力求控制系统能最大限度地满足控制要求。(2) 在满足控制要求的前提下，尽量减少PLC系统硬件费用。(3) 考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑PLC的可扩展性。(3) 控制系统使用和维护方便、安全可靠。一般PLC控制系统的设计步骤如图2-6所示，具体操作如下。(1) 控制要求分析在设计P

12、LC控制系统之前，必须对工艺过程进行细致的分析，详细了解控制对象和 控制要求，这样才能真正明白自己所要完成的任务，并更好地完成任务，设计出令人满意的控制系统。(2) 确定输入/输出设备根据控制要求选择合适的输入设备(控制按钮、开关、传感器等)和输出设备(接 触器、继电器等)，根据所选用的输入/输出设备的类型和数量确定PLC的I/0点数。(3) 选择合适 PLC确定PLC的I/O点数后，就根据I/O点数、控制要求等来进行PLC的选择。选择包 括机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模块等。(4) I/O点数分配点数分配就是规定PLC的I/O端子和输入/输出设备。(5) PLC 程序设计

13、 首先把工艺流程分为若干阶段，确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备，还有不同阶段之间的联系，然后画出程序流程图，最后再进行程序编制。(6) 模拟调试 程序编制好后，可以用按钮和开关模拟数字量，电压源和电流源代替模拟量，进行模拟调试，使控制程序基本满足控制要求。(7) 现场联机调试现场联机调试就是将PLC与现场设备进行调试。在这一步中可以发现程序存在的实 际问题，然后经过修正后使其满足控制要求。(8) 整理技术文件这一步主要包括整理与设计有关的文档，包括设计说明书、I/O接线原理图、程序清单和使用说明书等。图 2-6 设计步骤示意图2.4 PLC的应用领域及特点PLC用存储逻辑代替接线逻辑，

14、大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计 及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改 变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通 运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类:(1) 开关量逻辑控制 取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备， 也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、 包装生产线、电镀流水线等。(2) 工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压

15、力、流量、液位和速度等连续变化的量 （即模拟量）,PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟 量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控 制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。（3）运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱 动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、 电梯等场合。（4）数据处理PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排 序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造 纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。（5）通信及联网PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的 发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。但是，可编程控制器产品并不针对 某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根 据控制要求进行设计编制。PLC之所以越来越受到控制界人士的重视，是和它的优点分不开的：1）功能齐全，它的适用性极强，几乎所有的控制要求，它均能满足；