课程设计说明书自动装卸线控制系统设计.doc

机电工程学院课程设计说明书设计题目: 自动装卸线控制系统设计 学生姓名： 学 号： 20094805 专业班级： 机制F09 指导教师： 2012 年 12 月 7 日内容摘要自动装卸线控制系统，由于其控制简单，成本低，因此广泛应用与车站、码头、仓库、矿井等生产场所但传统的接触继电器控制系统，有着其自身的缺点例如：整个运行过程中，小车的速度很难设定，如果太快，启动和制动时由于存在小车惯性很容易造成物料的掉落、抛洒，这样就不能实现安全的启动随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域继电器-接触器组成的系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作现将PLC应用到自动装卸控制系统,可实现运料系统的自动化控制,降低系统的运行费用PLC自动装卸线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，安装、维修和改造方便、设计施工调试周期短等优点。

关键词：自动装卸；继电器-接触器控制；PLC控制目 录第1章 引言 11.1 控制要求 11.2 课题要求 11.3 方案设计 1第2章 自动装卸线控制系统工作分析 2第3章 继电器——接触器控制线路设计 33.1 继电器——接触器控制系统设计 33.2 控制线路设计步骤 33.2.1 主电路要求 33.2.2 设计自锁、连锁、限位保护环节 43.2.3 控制电路设计 4第4章 PLC控制设计 64.1 PLC选择设计 64.2 PLC的I/O分配表 74.3 I/O接线图 74.4 梯形图的设计 84.5 语句表 12第5章 软件硬件调试 13结 论 17设计总结 18谢 辞 19参考文献 20第1章 引言1.1 控制要求电动机M1驱动装料机加料，电动机M2驱动装料车升降，电动机M3驱动卸料机卸料.装卸线操作过程是： (1) 料车在原位，显示原位状态，按启动按纽，自动线开始工作； (2) 加料定时5S，加料结束； (3) 延时1S，料车上升； (4) 上升到位，自动停止移动； (5) 延时1S，料车自动卸料； (6) 卸料10S，料车复位并下降； (7) 下降到原位，料车自动停止移动。

(8) 能实现单周装卸及连续循环操作 1.2 课题要求1. 采用继电接触器控制，完成控制线路的设计2. 采用PLC控制(1) 列出输入输出分配表；(2) 画出PLC的输入输出设备的接线图；(3) 利用STEP7-Micro/WIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计与调试；1.3 方案设计本次继电器接触器的控制电路设计准备多次利用时间继电器来实现延时控制，利用行程开关实现限位控制而PLC设计准备采用顺序控制指令来实现顺序转移和顺控结束功能，采用定时器实现延时控制第2章 自动装卸线控制系统工作分析根据课题要求，画出系统工作简化图:图2-1 系统简化图分析料车工作情况，画出工作流程图：开始 原位指示灯亮 （按下启动按钮）装料（10S） （定时结束）暂停（1S） （连续循环） （定时结束）料车上升(碰到上行程限位开关)暂停（1S） （定时结束）卸料（10S） （定时结束）料车复位并下降N （碰到下行程原位开关）是否停止 Y (按下停止按钮) 结束 图2-2 流程图第3章 继电器——接触器控制线路设计3.1 继电器——接触器控制系统设计继电器接触器控制系统是生产机械不可缺少的重要组成部分，它对生产机械能否正确、可靠的工作起着决定性的作用。

继电器接触器控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成它的优点是电路图较直观形象，结构简单、价格便宜、抗干扰能力强，因此广泛应用于各种机床和机械设备它的缺点是采用固定接线形式，通用性和灵活性差，工作频率低，触电易损坏，可靠性差3.2 控制线路设计步骤3.2.1 主电路要求KM1控制电机M1正转，驱动装料机加料；KM2控制电机M2正转，驱动装料车上升；KM5控制电机M2反转，驱动装料车下降；KM3控制电机M3正转，驱动装料车卸料；KM4控制电机M3反转，驱动装料车复位主电路图如图3-1所示： 图3-1 自动装卸线控制系统主电路图3.2.2 设计自锁、连锁、限位保护环节1、自锁保护中间继电器KA的常开触点KA对自身自锁保护；时间继电器KT2的常开触点KT2对自身自锁保护；接触器KM2的常开触点KM2对自身自锁保护；接触器KM4的常开触点KM4对自身自锁保护2、互锁保护时间继电器KT2的常闭触点KT2与接触器KM1线圈、时间继电器KT1线圈互锁；接触器KM2常闭触点KM2与接触器KT2线圈、时间继电器KM5线圈互锁；时间继电器KT4的常闭触点KT4与时间继电器KT3线圈互锁；接触器KM4常闭触点KM4与接触器KM3线圈、时间继电器KT4线圈互锁；接触器KM5常闭触点KM5与接触器KM2线圈互锁。

3、限位保护行程开关SQ1和SQ2分别实现向上限位和向下原位保护3.2.3 控制电路设计根据上述思路设计控制电路图如图3-2所示：图3-2 控制电路图原理和操作顺序说明：按下启动按钮SB1，接触器KA线圈得电并自锁，自动装卸线工作；同时，装料车在原位，PG指示灯亮；由于接触器KA线圈得电，KA常开触点闭合，接触器KM1线圈得电，装料车加料；同时时间继电器KT1线圈得电，经过5S延时，KT1通电延时常开触点闭合，时间继电器KT2线圈得电自锁，时间继电器KT2常闭触点断开，KM1线圈失电，加料结束；1S延时之后，KT2通电延时常开触点闭合，KM2线圈得电并自锁，料车上升，KM2常闭触点断开；当料车上升到位时，上行程限位开关SQ1常闭触点断开，KM2线圈失电解除自锁；SQ1常开触点闭合，时间继电器KT3线圈得电自锁，经过1S延时，KT3通电延时闭合常开触点闭合，接触器KM3和时间继电器KT4线圈得电，料车开始卸料；延时10S之后，KT4通电延时闭合常开触点闭合，KM4线圈得电自锁，KM4常闭触点断开，KT3线圈失电，解除自锁，KT4线圈和KM3线圈失电，卸料结束，料车复位；KM4常开触点闭合，KM5线圈得电自锁，料车下降；当下降到原位时，原位开关SQ2常闭触点断开，KM4、KM5线圈失电，SQ2常开触点闭合，原位指示灯亮。

若不按下停止按钮SB2，则系统重新进入循环，实现连续循环操作；若按下停止按钮SB2，KA线圈失电解除自锁，机床停止，实现单周装卸第4章 PLC控制设计4.1 PLC选择设计PLC问世以来，其发展极为迅速由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟目前，世界上有PLC生产厂200多家，比较著名的有美国的A-B公司、通用电气公司，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等生产的PLC品种繁多，产品的更新换代也极快，著名的生产公司几乎每1~2年即可推出一种新产品PLC的结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高展望未来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展一方面，大型PLC不断向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制另一方面，小型PLC向超小型、简易、廉价方向发展，能真正完全取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求另外，不断增强PLC的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现；大力开发智能I/O模块，极大地增强PLC的过程控制能力，提高它的适应性和可靠性；不断使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展。

PLC是计算机技术与传统的继电器接触器控制技术相结合的产物，其基本设计思想是把计算机的功能完善、灵活、通用等优点和继电器接触器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来目前它已经成为工业自动化控制的强有力工具本次课程设计使用的是德国西门子S7-200的CPU222型PLC，本机集成8输入/6继电器输出，共14个数字量I/O 点8K字节程序和数据存储空间，2 个高速计数器，2 路20kHz 高速脉冲输出，具有PID 控制器以下分别设计了PLC的I/O分配表、接线图、梯形图和语句表4.2 PLC的I/O分配表表4-1 PLC控制输入输出分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号系统启动信号常开按钮SB1I0.0终点信号行程开关SQ1I0.1原位信号行程开关SQ2I0.2系统停止信号常开按钮SB2I0.3输出信号料车装料信号交流接触器KM1Q0.0料车上升信号交流接触器KM2Q0.1料车卸载信号交流接触器KM3Q0.2料车复位信号交流接触器KM4Q0.3料车下降信号交流接触器KM5Q0.4原位状态信号指示灯PGQ0.54.3 I/O接线图图 4-1 PLC的外围设备接线图4.4 梯形图的设计梯形图是PLC编程的高级语言,所有PLC厂家的PLC产品均支持梯形图语言编程。

梯形图只有触点(表示输入条件)、线圈(表示输出结果)和指令盒(表示一些复杂功能的附加指令)三种基本指令格式,利用梯形图编程器可以建立与电气原理图相类似的程序,具有梯级或网络段结构,有利于程序的阅读理解、运行调试和修正很容易被PLC编程人员和维护人员接受和掌握图4-2 梯形图本程序是顺序控制，采用顺序控制指令初始化脉冲SM0.1用来置位S0.0(即把状态S0.0激活)当按下启动按钮，I0.0得电闭合，M0.0得电自锁，状态位S0.0置1，自动装卸线工作；同时，Q0.5得电输出，原位指示灯亮，同时Q0.0得电输出，料车加料；定时器T37得电，状态从状态S0.0转移到状态S0.1，同时状态S0.0复位；T37定时5S之后，T38得电，开始定时，1S之后，Q0.1得电输出，料车上升；状态从状态S0.1转移到状态S0.2，同时状态S0.1复位；当上升至最高位时，I0.1得电，T39开始定时，1S之后，Q0.2得电输出，料车卸料；T40得电，状态从状态S0.2转移到状态S0.3，同时状态S0.2复位；T40定时10S之后，Q0.3得电，同时Q0.5得电输出，料车下降。