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1、运料小车控制系统设计目 录1前 言3摘 要 3ABSTRACT4第一章、绪论41.1 控制系统在运料小车中的作用与地位1.2继电器控制系统1.3 可编程序控制器控1.4 PLC控制系统的发展与现状制系统第二章、组态软件模拟运料小车控制系统设计62.1组态的作用2.2组态界面图：第三章、系统的硬件设计83.1、送料小车硬件作用3.2凸轮的设计构造示意图3.3凸轮的设计构造实物图3.4、轴套与电机、齿轮的示意图3.5、轴套实物图3.6、送料小车示意图3.7、硬件结构数据第四章、软件设计控制124.1、控制流程图流程图4.2、指令表4.3、梯形图4.4、按钮作用清单4.5、I/O分配图实验心得19附
2、表、系统计划表20致谢语20参考文献 21前 言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。运料小车控制系统采用了PLC控制。从运料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此运料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成任何影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作
3、大为简化。运料小车控制系统的软件部分的公用程序、手动程序、信号显示采用经验法设计，自动程序则采用顺序控制法设计。运料小车控制系统的说明书分为六章。第一章简述了控制系统在送料小车的中的作用与地位及其特点和适应场合、发展与现状；第二章阐述了运料小车控制系统总体设计方案的论证；第三章详细讲述了运料小车控制系统硬件部分设计过程（包括电动机控制线路的设计和PLC控制系统硬件部分的设计过程）；第四章详细叙述了运料小车控制系统软件部分设计过程（包括梯形图程序总体方案的确定、公用程序设计、手动程序设计、自动程序的设计和信号显示和故障报警程序设计过程）；第五章简述了程序的调试；第六章介绍了运料小车控制系统的使用
4、说明。摘 要本次设计介绍了FX2N PLC机的性能及特点。可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC的性能优越，兼具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电接触器控制简单易懂，维修方便等双重优点，形成以微电脑为核心的电子控制设备。可编程序控制器是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，现在的工业自动化生产控制多采用可编程控制器来实现。该控制系统，根据实际要求利用PLC的实时控制和顺序处理功能，完成系统控制。在本次论文中，给出了控制系统
5、的主电路图及软件设计。关键词：可编程序控制器，电动机，步进电机AbstractThis design introduced the gunction and merits of the FX2N PLC. Programmable controller short for PLC,Because PLC has outstanding function, also has perfect function competenee, plus flexibility better current use of computers Form electronic control equipment
6、which core on microcomputer PLC control technology. Programmable controller is aspcial digital running electrican system which design for industry circumstances. Because PLC has so many merits , now industry product mostly adopt PLC to bring about .This control system , based on the request of pract
7、ice adopt the PLCs merits to finish the control of system. at the present This thesis has the systems scheme of hardware main circuit diagram and software design. Keywords: Programmable controller， memory， computer technology，communication第一章、 绪 论1.1 控制系统在运料小车中的作用与地位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
8、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，送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。送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。所以，对送料小车控制系统的设计要予以重视。1.2继电器控制系统继电器问世以来，人们就用导线把各种继电器、定时器、计数器及其接点连接起来，然后按一定的逻辑关系控制各种生产机械，以此种方式
9、构成的继电器控制系统即为传统的继电器控制装置。这种控制系统的特点是：价格便宜，性能价格比低。但因其体积庞大，故障率高，柔性差，不灵活,耗能，而且调试困难，可靠性差，寿命短，程序修改费时，因此它适用于控制逻辑较简单、所需继电器数量较少的程序固定的场合。1.3 可编程序控制器控制系统20世纪60年代末，为了克服传统继电器的种种应用上的缺点，人们研制出了一种先进的自动控制设备PLC，由于PLC具有优良的技术性能，因此它一问世就很快得到了推广应用。现在PLC作为用于工业生产过程控制的专用计算机，与商用、家用的微机不同，由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和工作运行的连续性，使其在设计上有许多特点。（
10、1） 可靠性高，抗干扰能力强；（2） 接口模块功能强、品种多；（3） 硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；（4） 编程方法简单、直观；（5） 系统的设计/安装、调试工作量少；（6） 维修工作量小、维修方便；（7） 体积小、耗能低、重量轻。1.4 PLC控制系统的发展与现状 可编程序控制器的起源可以追溯到60年代,1969年美国DEC公司研制出第一台可编程序控制器。70年代初期出现了为处理器和微型计算机，微机技术被用到PLC不仅具有逻辑控制的功能,而且还增加了运算、数据传送和处理等功能，成为具有计算机功能的工业控制装置。80年代以后，工业过程控制得到了一个飞跃的发展，一方面现代控制理论从本质上
11、解决了一般多变量系统的控制问题，包括线性系统、时变系统、非线性系统、微分积分系统等，从而大大促进了过程控制的发展；另一方面，过程控制的结构已从包括许多手动控制的分散局部控制站改变为具有高度自动化的集中运动控制中心，使得过程控制的概念有了很大的发展，它不仅包括数据采集与管理、基于过程控制，而且包括先进的管理系统、调度和优化等。专家系统、神经网络、模糊控制、过程监督和在线诊断等理论已经大大地促进了过程控制的发展。自1976年以来，微处理器开始引入PLC领域，大大加强了PLC的作用，使PLC简单地代替继电器电路而发展为先进的控制装置。当今PLC具有采集与处理大量数据、完成数学运算与其它智能器件通信的
12、能力，以及具有先进的人机对话手段，还大量应用于开关逻辑控制、运动控制、闭环过程控制等领域。近年来由于现场总线理念的出现和相关标准的建立，以及产品的迅速发展，PLC成为现场总线的一个重要组成部分，进一步扩大了PLC的应用领域。随着工业现代化的发展，生产规模越来越大，劳动生产率及产品质量的要求在不断提高，为了适应各企业不同需要，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。PLC在大的系统中将和DCS控制系统相靠拢、溶合、共同向FCS发展；在小的系统中将逐步溶入到它所控制的对象中去，向更精细化发展。二、组态软件模拟运料小车控制系统显示设计2.1组态的作用 MCG
13、sm态软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面。实时性强，有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面。MCGSm态软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能。同时。提供良好的安全机制，为多个不同级别用户设定不同的操作权限。MCGS组态软件支持多种硬件设备，实现“设备无关”，用户不必因外部设备的局部改动，而影响整个系统。MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境”两个系统组成。两部分互相独立。又紧密相关。 本文利用MCGS组态软件设计。在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备添加亚控仿真串行。正确设置其属性。正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接，即可实现PLC与组态
14、软件的通讯。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，使电脑对PLC发出的信号有响应。在MCGS组态软件的用户窗口中，制作一个动画界面。在界面上设置各个控件的属性，使设置的控件按照真实的情况动作，检验和测试电梯PLC控制系统对电梯的运行状态的控制效果。MCGS用主控窗口、设备窗口和用户窗口来构成一个应用系统的人机交互图形界面组态配置各种不同类型和功能的对象或构构。可以对实时数据进行可视化处理。2.2组态界面图：第三章、 系统的硬件设计3.1、送料小车硬件作用设计过程中我们遇到不少问题,特别是小车如何自动卸料?起先我们是考虑利用电磁铁的吸合来完成小车自动卸料但是电磁铁吸合的瞬间速度过快
15、很难用PLC控制、也不符合实际。后来我们就针对控制速度方面考虑，最后决定利用凸轮原理，利用5转每分钟的步进电动机的转动，带动一个小凸轮的旋转，当凸轮慢慢转动时顶起卸料板，小车内的料就慢慢往外卸料当凸轮转到最高时小车内的料全部卸完后卸料板慢慢的向下，这样设计大大的解决了卸料过程中的速度控制难题。3.2凸轮的设计构造示意图3.3凸轮的设计构造实物图齿轮如何固定在电机的转轴上也是我们这次设计中的难题之一？我们是利用电机的转动带动链条的传动，链条固定在小车上面拖动小车来完成小车的向左和向右运行，起先我们本想把齿轮直接焊接在电机的转轴上，但是齿轮是用45号刚做的，已经是经过热处理了，一旦焊接齿轮就会裂开
16、，另一方面是直接焊接时温度过高也会把电机的内部烧坏掉，故我们不得不考虑其他的方法，经过本小组成员的探讨和老师的指导下，我们决定做一个轴套套在电机上 ，然后用螺母，螺钉来固定齿轮。在轴套的设计，加工中我们也遇到不少问题，比如轴套与轴的配合是要过度、间隙还是过盈配合，经过分析最后确定加工一个过度配合轴套。3.4、轴套与电机、齿轮的示意图3.5、轴套实物图 我们的要求是电动机正转时小车前进；而电动机反转时小车后退。 对送料小车自动循环控制的要求： 第一步：第一次按启动按钮X1，电机正转小车前进卸料。第二步：到达卸料处压下限位开关X5自动停下来卸料。第三步：经过所卸料需设定时间12s延时后，小车则自动
17、返回到送料处压下限位开关X4停车30S。第四步：经过装料所需设定时间30s延时后，小车再次前进卸料，卸料完后小车又自动返回装料，如此自动循环3.6、送料小车示意图3.7、硬件结构数据 名称 单位（cm）车身长度24cm车身宽度16cm车身高度12cm链子长度 103cm工作台总长 139cm工作台总宽21cm卸料台高度46cm第四章、软件设计控制4.1、控制流程图4.2、指令表4.3、梯形图0步：自动与手松动程序切换；413步：为手动程序;4步：小车正转;10步：小车卸料;13 步：小车反转；1958步：自动控制程序；24步：小车正转；30步：小车卸料；34步：卸料时间为12秒；43步小车反转
18、；49步：装料时间为30秒；6066步：继电器输出；60步：正转输出；63步：反转输出；66步：卸料输出；4.4、按钮作用清单X0 急停按钮； X1启动按钮；X2小车反转按钮； X3手动自动切换；X4小车装料限位开关；X4小车装料限位开关；4.5、I/O分配图待添加的隐藏文字内容1设计作品实物图实验心得 针对这个PLC控制运料小车的控制系统本文采用三菱的FX2N可编程控制器设-H-运料小车的控制系统完成运料小车的装料、送料、卸料控制等控制任务。利用MCGS组态软减设计模拟运料小车PLC控制系统的运行。将PLC中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合，加载驱动。使设置的控件能够按照真实的情况动
19、作。检验和测试运料小车PLC控制系统对运料小车的运行状态的控制效果。实践证明。将PLC可编程控制器和MCGS组态软件结合可以非常好地模拟运料小车控制系统的测试运行有利于PLC控制系统的设-H-、检测，具有良好的应用价值。附表、系统计划表 利用三周的时间开发完成，进度安排如下：时间工作2007年12月2526号熟悉设计课题，查找资料，研究资料，熟悉编程语言，最后本小组初拟了一份送料小车的初步计方案。2007年12月2728号选购材料。2007年12月29-2008年1月8号做硬件并调试。2008年1月8-12号组态模拟送料小车。2008年1月13-14程序编程与调试2008年1月913根据指导老
20、师的建议，继续完善设计。测试和优化应用程序：设计与撰写论文，完善设计，进行测试。参考文献1)吴宗泽主编，机械零件设计手册，机械工业出版社1993年。2)刘俊龙、何在洲主编，机械设计课程设计机械工业出版社1993年。3)邬伯翔主编，常用机电设备手册江苏科学技术出版社1998年。4)卢颂峰、王大康主编，机械设计课程设计，北京工业大学出版社1993年。5)现代机械传动手册机械工业出版社1995年。6)成大先主编，机械设计手册第四版第1-6卷，化学工业出版社2002年。7)郑堤 主编 机电一体化设计基础第四版 机械工业出版社8)徐履冰、石来德主编，非标准机械设备设计手册，机械工业出版社。2003年。9)杨斌久 主编 机械设计基础 延边大学出版社 1995年9月10)初日德 主编 吉林科学技术出版社11) 刘仁家主编 机械工业出版社12）陈立定、吴玉香、苏开才编电气控制与可编程控制器，广州：华南理工大学出版社200l13）SIMATIC s7200可编程序控制器系统手册，西门子公司14）MCGs参考手册、MCGs用户指南、MCGS嵌人版说明书，北京昆仑通态自动化软件科技有限公司
