PLC运料小车控制系统设计与实现.doc
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1、 毕业设计(论文) 摘要可编程序控制器(Programmable controller)简称PLC,由于PLC的控制能力强、可靠性高、易于编程扩展和通信、使用方便、维护简单,所以PLC的各个应用领域在迅速扩展。对早期的PLC,凡是有继电器的地方,都可采用。而对当今社会,几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC。尤其是近几年来,PLC的成本下降,功能又不段增强,所以,目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业。本设计是为了实现送料小车自动化的转化,改变以往小车的单纯手动送料,实现了自动化生产,节约资金、降低成本,提高了生产效率,保障了人身安全!因此本送料小车的设计是由于工作环境恶劣,不允许
2、人进入工作环境的情况下孕育而成的。【关键词】:PLC;送料小车;控制;程序设计AbstractProgrammable logic controller (Programmable controller) referred to the PLC, the PLC control capability, high reliability, easy to program expansion and communication, easy to use, simple to maintain, so the PLC applications in rapid expansion. Early PL
3、C, any relay can be used. Todays society, almost can be said that those who need to control the system requires the PLC. In recent years, the cost of PLC decreased function without paragraph enhanced Therefore, the PLC at home and abroad has been widely used in various industries.The design is the a
4、utomated conversion of the feed car, change the simple manual feeding of the previous car, automates production, save money, reduce costs, improve productivity, protect the personal safety! Feeding car design does not allow people into the work environment due to poor working conditions, are formed.
5、【Key words】: PLC; Feeding Car; Control; Program Design目录第1章 绪 论1.1 引言第2章 可编程控制器(PLC)概述2.1 PLC的定义2.2 PLC的特点2.3 PLC的基本组成及各部分作用2.4 MCGS简介第3章 系统控制的原理与设计 3.1 设计初想3.2 运料小车的运动流程3.3工作过程3.4 PLC的选择和配置3.5 PLC程序编写3.6运料小车自动往返梯形图程序37监控软件设计 3.7.1 MCGS 组态软件结构与功能特点 3.7.2运料小车的组态设计3.8运料小车自动往返程序指令第4章 安装调试过程4.1安装环境4.2安装
6、注意事项4.3调试中遇到的问题及解决办法4.4 各状态步的驱动处理的检查4.5 状态的转移处理的检查4.6常见的故障4.7测试结果分析参考文献致谢第1章 绪 论1.1 引言制造业是现代经济发展的重要支柱,其占有关键地位,它是工业发展的主体又是国民经济持续发展的基础。但是,在我国,大部分乡镇企业、私营企业,由于受资金管理等方面的限制,一般来说,送料绝大多数是采用人工手动送料,严重缺乏保护装置,这造成“效率低,劳动强度大,事故发生率大”等特点。随着信息科技迅猛、市场经济的发展,国内、国际市场竞争日益激烈,产品更新更为迅速,近年来,由于PLC控制技术的发展,送料机构自动化水平也需越来越高。提高自动化
7、的水平不仅可以提高生产效率,同时也能保证工人的人身安全。传统的手工送料已经不再满足要求,这时自动送料机就应运而生。送料机专门用于粒料、粉料、片状料、带状等材料的输送,这无疑是轻、重工行业不可缺少的设备。综上所述,本着保障人身安全、提高生产效率、节约资金的科学人性化管理的方针下对送料机构进行自动化设计。此设计中自动加料机控制系统是采用以PLC为核心的自动控制技术来实现的,这不仅大大提高了工作的效率,使整个过程又快又稳又节约资金。可编程控制器(PLC)是在电气控制技术和计算机技术的基础上以微处理器为核心,将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。以其编程简单、可靠性高,功能完善
8、,体积小、重量轻的特有优势, 已经广泛应用于各行各业。运料小车控制系统是冶金、有色金属、煤矿、车站、港口、码头仓库、矿井等行业的主要设备之一。本文介绍了一种基于三菱FX1s-20MR型PLC控制的运料小车控制系统的设计方案。利用PLC控制技术,可实现小车一处装料两处卸料的自动控制。可实现在线参数和控制过程的调整,克服了继电器控制系统的可靠性差,维修控制不方便等不足。极大地提高了设备控制灵活性、稳定性以及维护保养性能和工作效率。第2章 可编程控制器(PLC)概述2.1 PLC的定义 国际电工委员会(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三
9、版对PLC作了如下的定义: 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、计算和算术运算等操作的指令,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。可编程控制器实际上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相似,甚至与之无异。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、应用面极广的工业控制装置。它按照成熟而有效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
10、子器件,逐步形成了具有特色的各种系列产品。 2.2 PLC的特点 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;2)应用灵活, 其标准的积木式硬件结构,以及模块化的软件设计,使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求,而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合;3)操作方便,维修容易,稳定可靠。尽管PLC有各种型号,但都可以适应恶劣的工业应用环境,耐热、防潮、抗震等性能也很好,一般平均无故障率可达几万小时。2.3 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。按结构形式
11、的不同,PLC可分为整体式和组合式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体,构成主机。另外还有独立的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中,CPU是PLC的核心,1/0单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路,通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能1/0单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块,各模块插在底板上,模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板,其它称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接,距离一般不超过10m.无论哪种结构类
12、型的PLC,都可以根据需要进行配置与组合。2.3.1中央处理单元(CPU):CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢,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的数据寄存器保存起来;(4) PLC进入运行状态后,根据存放的先后顺序逐条读取用户程序,进行解释和执行,完成用户程序中规定的各种操作;(5) 将用户程序的执行结果送至输出端。现代PLC使用的CPU主要有以下几种:(1) 通用微处理器,如8080, 8088,
13、 Z80A, 8085等。通用微处理器的价格便宜,通用性强,还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。(2) 单片机,如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好,很适合在小型PLC上使用,也广泛地用于PLC的智能UO模块。(3) 位片式微处理器,如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快,它以4位为一片。用几个位片级联,可以组成任意字长的微处理器。改变微程序存储器的内容,可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用多个微处理器,将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分,几个微处理器同时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需
14、要的指令系统相结合,很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。2.3.2存储器根据存储器在系统中的作用,可以把它们分为以下3种:(1) 系统程序存储器:和各种计算机一样,PLC也有其固定的监控程序、解释程序,它们决定了PLC的功能,称为系统程序,系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。系统程序是不能由用户更改的,故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM.(2)用户程序存储器: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改动、调试,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
15、,都有后备电池(铿电池)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,快闪存储器可随时读写,掉电时数据不会丢失,不需用后备电池保护。(2) 工作数据存储器:工作数据是经常变化、经常存取的一些数据。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。元件映象寄存器用来存储PLC的开关量输入/输出和定时器、计数器、辅助继电器等内部继电器的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数据,它的标准格式是每
16、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。根据需要,部分数据在停电时用后备电池维持其当前值,在停电时可保持数据的存储器区域称为数据保持区。2.3.3 1/0单元I/0单元也称为I/0模块。PLC通过I/0单元与工业生产过程现场相联系。输入单元接收用户设备的各种控制信号,如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号,并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理,将处理结果放到输出映像寄存器。
17、输出映像寄存器由输出点对应的触发器组成,输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出,以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备的执行元件.2.3.4 电源部分PLC一般使用220V的交流电源,内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V, +12V, +24V的直流电源,使PLC能正常工作。电源部件的位置形式可有多种,对于整体式结构的CPU,通常电源封装到机壳内部;对于模块式PLC,有的采用单独电源模块,有的将电源与CPU封装到一个模块中。2.3.5扩展接口扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连,使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。2.3.6通信接口
18、为了实现“人一机”或“机一机”之间的对话,PLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时,可将过程信息、系统参数等输出打印;当与监视器相连时.可将过程图像显示出来;当与其他PLC相连时,可以组成多机系统或连成网路,实现更大规模的控制;当与计算机相连时,可以组成多级控制系统,实现控制与管理相结合的综合性控制。2.3.7编程器编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程,且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后,才能输入。它一般由简易键盘和发光二级管或其他显示管件
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