三菱PLC运料小车控制课程设计

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1、运料小车课程设计业XXX姓 名- 指导老师级XXXXXX -XXX年月日摘要 :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. 运料小车的发展概况 12. 可编程控制器(PLC)概述12.1 PLC概述及特点22.2 PLC的构成错误!未定义书签。3 控制系统设计 43.1 小车运动分析73.2运料小车控制系统的PLC选型和资源配置7

2、3.3 系统资源分配83.4 系统硬件设计93.5 系统软件源程序设计104 控制系统的调试134.1 编程软件134.2 程序的构成134.3 程序的下载、安装和调试15总结 1 617致谢 1 6参考文献1运料小车的发展概况由于PLC的不断发展和革新，使得生产线勺运俞控制也将得至不断的改善和生产率的不断提高,运 料小车控制经历了以下几个阶段手动控制在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空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 体积尢 成本高等缺陷

3、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，这时的大型工空企业将PLC充分的与计 算机相吉合 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。 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运用至运料小车控制系统 可实现运料小车的 全自动空制，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可编程控制器(PLC)概述2.1 PLC的概

4、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年国际电工委员会(In terna tional Elec trical Commi tt ee) 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hXoa.砒胪|bXos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

5、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2.2.1 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强（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2.2 PLC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。手持编程器或计算接触器触点人位置开关 lSQ电源电磁铁-

6、0-接馳器线圈图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

7、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）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，

8、有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用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

9、个整体。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，网络在自 动化系统集成工程中的重

10、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控制系统设计3.1.运料小车的运动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行程

11、开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制 除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(HJ1 HJ5)分别与5个停靠 站点相对应。图3-1运料小车示意图3.1.2设备控制要求运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下：(1) 按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；(2) 当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按扭HJ的编码时，小车向右运行运行到 按钮町所对应的停靠站时停止；(3) 当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按扭HJ的编码时，小车向左运行，运行 到按钮町所对应的停靠站时停止；(4) 当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按扭HJ的编码时，小车保持不动；呼叫 按钮开关町

12、1HJ5应具有互锁功能，先按下者优先。3.1.2小车运动分析小车在呼叫按钮之间的运动如图3-2所示，图3-2 小车在呼叫按钮之间的运动根据生产工艺要求设计出小车在运料过程中的速度变化情况如图3-3所示，图 3-3 小车在两呼叫按钮之间运料过程中速度变化情况根据料车运料过程中速度曲线图确定变频器的频率变化情况如图3-4所示Ms)图3-4变频器的频率变化情况根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图，3.2运料小车控制系统的PLC选型和资源配置3.3.1 控制系统图控制系统如图3-5所示(b)3-6 运料小车控制系统图3-7PLC框架配置图3.3 系统资源分配3.5.1 1 0地址分配由于CPU模

13、块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输入输出模块。 采用10自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是X000X015，输出端子对 应的输出地址是Y000Y011。3.5.2数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程 开关共12点输入。具体的输入分配如表3-1所示。输入地址对应的外部设备X000启动按钮开关X001停止按钮开关X0021号站呼叫按钮开关X0032号站呼叫按钮开关X0043号站呼叫按钮开关X0054号站呼叫按钮开关X0065号站呼叫按钮开关X0071号站行程开关X0102号站行程开关X0113号站行程开关X0124

14、号站行程开关X0135号站行程开关表3-1输入地址分配3.5.3数字量输出部分这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。但是电机有正转 和反转两种状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出点有 2 个。具体的输出分 配表如表 3-2 所示。输出地址对应外部设备Y000电机反转继电器Y001电机正转继电器表 3-2 输出地址分配3.5.4内部继电器部分内部继电器地址分配如表 3-3 所示。内部继电器地址功能说明M0小车运行停止M11号站呼叫M2号站呼叫M3号站呼叫M4号站呼叫M5号站呼叫M6小车所在站编号呼叫编号M7小车所在站编号V呼叫编号M8小车所在站编号一呼叫编号表3-3内部继电器地址分配3.4系统硬件设计系统硬件接线图如图3-7、3-8所示,LI 1,2- D3歼、S1 B 匚图3-8主电路.帥訂I坯訓刑34詢-：ur：j； urimji -：、YOOCyt15料啊1号肺程秩2号站魏秽3号诂梯秽4匏讎秽L普中是界-:川3：()i d/.ui _X006XOC-XO1Cj：0_1?：U_