配料车控制系统课程设计说明书
课程设计（论文）题目： 配料车控制系统 课程设计 设计名称：机电传动控制班级学号：学生姓名：指导教师： 成 绩 评 定 表学生姓名专 业机械设计制造及其自动化课程设计题目配料车控制系统程序设计评语组长签字：成绩日期 目录0.前言11.总体设计11.1 PLC选型11.1.1 PLC的概述11.1.3 PLC的基本结构21.1.4 PLC的工作原理31.1.5 PLC的主要品牌31.2 PLC外部接线图32. PLC程序设计42.1 设计思想和功能顺序图42.2 PLC端子分配图72.3 PLC电机的选用72.4 PLC梯形图93.程序调试说明134.结束语145.参考文献15 0.前言 随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。 本次课程设计的题目配料车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法以及继电器接触器控制和PLC改造的方法。掌握机电传动控制系统中继电器接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法以及二者的关系。掌握常用电器原件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车取料的控制。改变以往人工取料的时间长，难度大，效率低等缺点。提高工作效率，节省人力资源。1.总体设计1.1 PLC选型 1.1.1 PLC的概述 2.1.2 PLC的基本概念 可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC,plc自1966年出现，美国，日本，德国的可编程控制器质量优良，功能强大。1.1.3 PLC的基本结构 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，基本构成为： a、电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 b. 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 1、现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。 2、现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块 f、通信模块 如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等1.1.4 PLC的工作原理 当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (一) 输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (二) 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。 (三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。1.1.5 PLC的主要品牌 美国AB，ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等1.2 PLC外部接线图 图2 plc外部接线图2. PLC程序设计2.1 设计思想和功能顺序图 1. PLC主机：选择西门子S7-300/SM323系列作为配料车控制系统的主控机。 2. 限位开关SQ1,SQ2,SQ3用来指示配料车已到达左位或者是中位，右位，准备下一动作。 3. 手动程序：选择开关选择手动档位（I0.4），执行程序的每一步都是由手动来实现的，可以实现手动装A料（I0.5）或B(I0.6)料然后复位(I0.7），手动卸料(I1.3)，手动混料（I1.7）。 4. 复位按钮I0.7：按动此按钮，终止一切动作，直接通Q0.4，使其回原点停止。 5. 启动按钮I0.0：用于使配料车初始上电工作。 6. 停止按钮I0.1：用于使整个工作过程结束。 7. 连续选择开关I0.2：使整个工作过程循环几个周期。 8.单周期选择开关I0.3：使整个工作循环一周期后回原点。 9.顺序功能图 如图3所示 图3 顺序功能图2.2 PLC端子分配图 图4 端子分配图2.3 PLC电机的选用 图5 正反转电机 图6 直接启动电机2.4 PLC梯形图 图7 手动梯形图 图8 连续和单周期梯形图3.程序调试说明 在程序编写和调试的过程中我遇到了很多麻烦，首先我按照课程设计的要求编写顺序功能图和梯形图,完成后开始仿真.在仿真的时候遇到了很多的问题.比如计时器在计时满后仍不停止,还有计数器不计数,等等.后来通过请教老师和同学的帮助下发现了问题的所在,并解决了这些问题.4.结束语在李岩老师和同学们的耐心帮助下，顺利的完成了本次的课程设计。通过此次课程设计我进一步掌握了机电传动控制系统中固定程序的继电器接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法及两者的关系。常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。此外,我意识到还需要提高自己对书本上知识的灵活运用能力,加强理论与实际的结合.将所学的知识尽可能发挥出来.同时此次的课程设计让我了解到完成一项任务需要大家的努力,当仿真出现问题的时候,我请教了李老师和我的同学们,他们耐心的给予我帮助,让此次的课程设计得以通过.5.参考文献【1】1陈白宁,段智敏,刘文波.机电传动控制 M.沈阳:东北大学出版社,2002.【2】张进秋.可编程控制器原理及应用 M.北京:机械工业出版社,2002. 【3】陈远龄.机床电器自动控制 M.重庆:重庆大学出版社,1995.【4】廖常初. PLC编程及运用 M.北京:机械工业出版社,2002.【5】殷华文.可编程序控制器及工业控制网络 M.西安:西安地图出版社,2001.【6】庞启怀.小功率电动机选择与应用技术 M.北京:人民邮电出版社,1998. 15 沈阳理工大学
