PLC控制送料小车毕业论文设计

晋中学院机械学院机械设计与制造

1绪论

1.1运料小车控制发展的概述

由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到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：

（1）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控制机器，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。

（2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，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。

（3）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运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，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。

1.2设计的目的和意义

能够运用以前学到的电子电工学、电气控制、PLC技术等有关基础知识，根据实际进行电控系统设计及PLC程序的编制；通过设计过程，熟悉电气控制系统设计的一般步骤和顺序；学会使用电控器产品（如PLC）产品手册、说明书及相关参考资料的方法；能够根据设计要求，利用有关资料来正确选择产品的型号和模块配置；进一步将课堂中学到的理论知识与实践结合起来。

早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统,这种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.将PLC应用到运料小车电气控制系统,可实现运料小车的自动化控制,降低系统的运行费用.PLC运料小车电气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、维修和改造方便等优点.

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运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的plc控制设备。特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。本项目运用plc(可编程逻辑控制)控制运料小车的运行 ，取代了传统的继电器控制 ，实现了运料过程的自动化。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行,plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。用plc控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高的推广价值。

2运料小车控制系统

2.1运料小车工作示意图

在工业控制设备设置有以下几种不同的工作方式:手动、单步、单周期、连续.后三种属于自动工作方式.

如图1所示送料小车工作示意图,操作面板如图2所示.

左行

右行

ST1 A 装料

ST2 B 卸料

图1 送料小车工作示意图

ST3 C 卸料

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单步00101 单周期00102

工作方式 选择开关

手动00100 连续00103 右行B 00006 装料00104 启动00004

左行00008

右行C 00007 卸料00105 停止00005

图2 操作面板

2.2系统工作方式

系统设有4种工作方式,有工作方式选择开关确定.各种工作方式的工作过程如下: （1）手动工作方式

工作方式开关拨到手动位置,00100接通.

按住右行B按钮00006,小车右行,松开按钮或碰到00002,右行停止; 按住左行按钮00008,小车左行,松开按钮或碰到00001,左行停止; 按住右行C按钮00007,小车右行,松开按钮或碰到00003,右行停止; 小车停在00001处时,按住装料按钮00104,小车装料.松开按钮,装料停止; 小车停在00002处时,按住卸料按钮00105,小车卸料.松开按钮,卸料停止; 小车停在00003处时,按住卸料按钮00105,小车卸料.松开按钮,卸料停止; 在执行自动程序之前,如果系统没有处于初始状态(所谓初始状态,是指小车卸完料后停在左端),应选择手动方式操作小车,使系统处于初试状态.

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(2)单周期工作方式

工作方式开关拨到单周期位置,00102接通.按下启动按钮00004后,从初始步开始,小车按图2(a)所示功能图表的规定完成一个周期的工作,返回并停在初始步,从初始步到装料步的转换条件为:00004=1 (3)连续工作方式

工作方式选择开关拨到单周期位置,00103接通.

在初始状态按一下启动按钮00004后,小车按图2 (b)所示功能表图,从初始步开始连续循环工作,按一下停止按钮00005后,在完成最后一个周期的工作后,系统停在初始步,初始步到装料步的转换条件应为20100=1,20100表示系统处在工作状态. (4)单步工作方式

工作方式选择开关拨在单步位置,00101接通.按图2(c)所示功能表图,从初始步开始按一下启动按钮,系统转换到下一步,完成该步的任务后,自动停止工作,并停在该步上,再按一下启动按钮,再向下走一步.从初始步到装料步的转换条件是00004=1,其余各步的转换条件应是单周期或连续的转换条件与00004的常开触点相串联.

3 PLC机型及电动机的选择

3.1 PLC机型的选择

根据被控对象对PLC控制系统功能的要求,可进行PLC型号的选定.

进行PLC选型时,基本原则是满足控制系统的功能需要,同时要兼顾维修、备件的通用性.对开关量控制的系统,当控制速度要求不高时,一般的小型PLC都可以满足要求,如对小型泵的顺序控制、单台机械的自动控制等.当控制速度要求较高时,要考虑输入/输出点的形式,最好采用晶体管形式输出.对带有部分模拟量控制的应用系统,如工业生产中经常遇到的温度、压力、流量、液位等的连续量的控制,应选择具有所需功能的PLC主机,还需要选择相应的模块、配接相应的传感器、变送器和驱动装置等.

输入/输出的点数可以衡量PLC规模的大小.准确统计被控对象的输入信号和输出信号的总点数并考虑今后系统的调整和扩充,在实际统计I/O点数基础上,一般应加上10%-20%的备用点数.多数小型PLC为整体式,具有体积小、价格便宜等优点,适于工艺过程比较稳定,控制要求比较简单的系统.模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功

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能模块组合的使用方法,比整体式方便灵活,维修更换模块、判断与处理故障快速方便,适用于工艺变化较多、控制要求复杂的系统.

此外,还应考虑用户存储器的容量、PLC的处理速度是否能满足实时控制的要求、编程器与外围设备的选择等.

本设备控制的对象是一个开关量控制的系统, CPM1A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10点-100点输入输出点数的弹性构成。而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求。所以选择欧姆龙CPM1A系列的CPM1A-40-CDR-A CPU单元.

3.2三相电动机的选择

根据小车相关技术参数要求所用的三相电机40KW 1440转/分 380V 额定电流 8.4A 故选择Y225M-4-45KW的电机.

Y225M-4型三相异步电机参数 功率：45KW 电压：380V 电流：8.4A 绝缘：B 噪音：84dB(A) 转速 1480 r/min

4控制系统的硬件结构设计

PLC硬件设计是指PLC外部设备的设计.在硬件设计中要进行输入设备的选择(如控制按钮、开关及计量保护装置的输入信号等),还有执行元件的选择等.硬件设计还包括PLC输入/输出通道的分配,为便于程序设计和阅读,常作出I/O通道分配表.

4.1电气元件的选择

(1)行程开关

行程开关又称限位开关，是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用主要是限定运动部件的行程。

选用JKXK1-311直动式的行程开关作为小车送料的限位开关ST1、ST2、ST3. (2) 接触器

接触器是一种应用广泛的自动切换电器,它通过电磁力作用下吸合、反向弹簧力作用下释放来使触点闭合或分断,从而控制电路的接通与断开.

根据要求需选用CJ2系列的接触器. (3)按钮

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