1、自动仓库运料小车的PLC控制系统论文PLC技术及应用 课程设计（论文）题目：自动仓库运料小车的PLC操纵系统院（系）： 专业班级： 学 号： 学生姓名： 指导教师：）起止时刻： 课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 学 号070302020学生姓名赵 为专业（班级）自动化071设计题目自动仓库运料小车的PLC操纵系统设计内容及参数设计自动仓库的PLC操纵系统。操纵要求：1、系统构成有10个仓库，每个仓库有一个呼叫指示灯，运料小车停在任意位置；2、当呼叫指示灯亮时同意呼叫，当呼叫指示灯灭时呼叫无效；3、当呼叫仓库小于小车位置，小车后退，当呼叫仓库大于小车位置，小车前行
2、。 4、运料小车在被呼叫仓库位置时，要停留30分钟后同意呼叫。 设计要求1、完整的程序及程序设计讲明；2、操纵程序的功能讲明；3、电气原理图4、接线图工作量 1.分析系统功能，确定系统的输入/输出信号和类型，选择PLC主机、扩展模块，组成系统；2、进行PLC与输入/输出信号的的外部接线；3、进行系统的梯形图设计；4、撰写、打印设计讲明书工作计划1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（1天）；2、设计系统的电气原理图（2天）；3、开发程序（2天）；4、上机调试、修改程序。（2天）5、撰写设计讲明书。（2天）6、答辩。（1天）参考资料1何衍庆，常用PLC应用手册M，电子工业出版社。2顾绳谷
3、，电机及电力拖动基础M，机械工业出版社。3王永华，现代电气操纵及PLC应用技术M，北京航空航天大学出版社。4贾德胜,PLC应用开放有用子程序M，人民邮电出版社。5中国期刊网上的各种相关资料。指导教师签字教研室主任签字讲明：此表一式四份，学生、指导教师、教研室、系部各一份。可加附页。摘 要近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅猛进展，可编程逻辑操纵器技术差不多广泛应用于自动化操纵领域，可编程逻辑操纵器以其高可靠性和操作简单等特点，差不多形成了一种工业趋势。目前，在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，同时有的还要求在某些位置有一定的时刻停留，以满足生产工艺要求
4、。用PLC程序实现运料小车自动往返顺序操纵，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。本文以西门子公司的S7-200系列PLC为例，简单设计自动仓库运料小车操纵系统。本次课程设计中通过各仓库行程开关的通断情况推断小车当前位置，以便了解呼叫位置和小车当前位置的相对情况，从而操纵电动机的正转、反转和停止，达到了对运料小车自动操纵的设计要求关键词：S7-200；运料小车；电动机；行程开关第1章 绪论由于单片机、PLC等操纵器的不断进展和革新，使得生产线的运输操纵也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车操纵经历了以下几个时期：手动操纵：在
5、20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采纳单片机、PLC等操纵器来实现运料小车的操纵，然而由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来操纵机器，而且早期运料小车操纵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，几乎许多据处理和通信功能，必须有专人负责操作。自动操纵：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单片机、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单片机、PLC在运料小车操纵系统在自动方面的应用。全自动操纵：现时期由于单片机、PLC技术的向高性能 高速度、大容量进展大型单片机、PLC等大多采纳多
6、CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向进展。将单片机、PLC运用到运料小车操纵系统，可实现运料小车的全自动操纵，降低系统的运行费，用同时系统具有连线简单操纵速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成为生产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动操纵正是用来实现输送生产物的操纵系统，本文用可编程逻辑操纵器（PLC）来做操纵器设计运料小车自动操纵系统，让PLC技术与自动化技术相结合，具有连线简单操纵速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便，降低使生产成本，易操纵，安全可靠，效率高等优点。运料小车模型如图1.1所示。
7、图1.1 运料小车图第2章 课程设计的方案 概述本次设计要紧是综合应用所学知识，设计自动仓库运料小车操纵系统，并在实践的差不多技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“PLC”课程中所学的差不多理论和差不多方法，并初步掌握运料小车设计的差不多方法。系统功能介绍: 系统有10各仓库，每个仓库有一个指示灯，灯亮同意呼叫小车，灯灭呼叫无效；呼叫位置小于小车当前位置时，小车后退。呼叫位置大于小车当前位置时小车前进；当小车当前位置与呼叫位置重合，小车停止，并在30分钟内任何呼叫无效，30分钟后同意呼叫。 方案设计在自动仓库运料小车操纵系统中以PLC为核心，通过各种输入端接收各种输入信号，处理后
8、经输出端输出操纵信号，通过操纵器里的继电器等电器开关的开通与闭合来操纵运料小车的左行、右行和停止。本次设计选用西门子公司的S7-200系列PLC，SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及操纵的自动化。S7-200系列的功能强大，可实现复杂操纵功能。S7-200系列具有极高的性价比，可靠性，指令集丰富，易于掌握，操作便捷，内置集成功能丰富，具有实时特性，通讯能力强，扩展模块。依照操纵任务和要求所设计的方案流程如图2.1所示 图2.1 操纵方案流程图 在图2.1中，能够看到，本次设计的核心思想是：通过PLC操纵电动机的正转和反转实现小车的前进和后退，并在一定条
9、件下停止运行。实现了仓库对小车的自动操纵，满足了工业生产的要求。第3章 硬件设计 系统功能及I/O点配置1. PLC系统功能实现对输入信号开关量进行采集，通过程序操纵和相应的算法CPU模块对输入信号进行处理，再将结果经输出模块输出到线圈或者继电器，整个过程周期性循环进行。2.依照本课程设计的实际情况，对系统I/O点进行分配，具体分配情况见表3.1。表3.1 数字量输入信号分配表仓库1指示灯启动按钮I0.1仓库2指示灯启动按钮I0.2仓库3仓库10指示灯启动按钮10.3I1.2仓库1行程开关I1.3仓库2行程开关I1.4仓库3仓库10行程开关I1.5I2.4仓库1呼叫按钮I2.6仓库2呼叫按钮I
10、2.7仓库3仓库10呼叫按钮I3.0I3.7电动机启动按钮I2.5仓库1指示灯Q0.0仓库2指示灯Q0.1仓库3仓库10指示灯Q0.2Q1.1电动机KM1线圈Q1.2电动机KM2线圈Q1.33.2 模块选型1. CPU模块分类CPU22*系列PLC主机模块按照I/O点数多少不同和效能不同而有五种不同结构配置的品种，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226，下面分不加以介绍。.CPU221：本机集成6输入/4输出，无扩展能力，程序和数据存储容量较小，有一定的高速计数能力和通信功能，特不适合于少点数的或者特定的操纵系统使用。.CPU222：本机集成8输入/6输出，
11、和CPU221相比，它最多可扩展2个模块，因此是应用更广泛的全功能操纵器。.CPU224：本机集成14输入/10输出，和前两者相比，程序存储器扩大了一倍，数字存储器扩大了四倍，它做多能够有7个扩展模块，有内置时钟，有更强的模拟量和高速计数能力，是使用最多的S7-200产品。.CPU224XP：这是最新推出的一种使用机型，其大部分功能和CPU224相同，但和CPU224相比，它的程序存储器容量和数据存储器容量都增加了许多，处理高速计数的能力也有提高；其最大的区不是在主机上增加了2输入/1输出的模拟量单元和一个通信口，特不适合在有少量模拟量的信号的系统中使用，在有复杂通信要求的场合也特不适用。.C
12、PU226：本机集成24输入/16输出，I/O总点数共40点，和CPU224相比，程序存储器扩大了一倍，数据存储器容量增加了10KB，它具有2个通信口，通信能力大大增强，它可用于点数较多的小型或中型操纵系统。2.I/O扩展模块分类S7-200系列PLC的主机提供一定数量的数字量I/O和模拟量I/O，但在I/O点数不够的情况下，就需要对I/O口进行扩展，S7-200 PLC提供了6种I/O扩展模块，如下所示。.EM221:输入扩展模块，共有三种产品，即8点和16点DC、8点AC。.EM222: 输出扩展模块，共有5种产品，即8点DC和4点DC（5A）、8点AC、8点继电器和4点继电器（10A）。
13、.EM223：输入/输出混合扩展模块，共有6种产品，其中DC输入/DC输出的有三种，DC输入/继电器输出的有三种，它们对应的输入/输出点数分不为4点、8点、16点。.EM231：模拟量输入扩展模块，共有三种产品，4AI、2路热电阻输入和4路热电偶输入。.EM232：模拟量输出扩展模块，只有一种2路模拟量输出扩展模块。.EM235: 模拟量输入/输出混合扩展模块，只有一种4路AI/1路AO（占两路输出地址）的产品。 3.模块选择依照自动仓库运料小车的设计要求，本次设计需要40点数字量输入，16点数字量输出。因此需要选择的模块为：CPU224一个、EM221模块1个、EM223模块1个。总点数为：
14、数字量输入46点、数字量输出26点，既满足了设计的点数要求，又降低了模块成本，性价比颇佳。3.3 模块连接 各模块的连接需要进行优化排序，本次设计的模块连接情况如图3.1所示 图3.1 模块连接方式本设计中的PLC操纵单元由图3.1各差不多个模块组成，通过与外部设备连接，构成一个完整的操纵系统。PLC与外设连接示意图如图3.2所示。 本设计中的重点内容之一是设计电动机的正反转操纵逻辑，电动机的正反转决定运料小车的前进和后退，因此合理的设计电动机正反转逻辑是一项必要同时特不重要的任务，本文设计的电动机正反转的思想是把三相异步电动机的三相中的任意两相调换，电机即可又正转变成反转，为了保证两个接触器
15、不能同时得电，提高可靠性，还要加入互锁电路，集合以上要求，电动机正反转电气原理图如图3.3所示。图3.5 电动机正反转电气原理图第4章 软件设计 程序设计流程本次设计采纳的程序设计方法是简单设计法，简单设计法适合初学者使用，设计思路逻辑清晰，便于理解。设计的思路流程如图4.1所示。 程序设计内容 由于本次课程设计要求设计10个仓库的运料小车自动操纵系统,系统I/O点数较多,程序设计较为复杂繁琐,故只节选两个自动仓库的运料小车操纵,作为典型操纵系统,既具有代表性,又节约空间和读者的查阅时刻。具体的梯形图见附录。第5章 系统测试与分析通过了以上的设计后，接下来进行系统测试与分析，通过那个环节观看实
16、验现象是否正确，并调试，最终完成整个课程设计。具体的测试过程如下所示：1打开STEP7-MicroWIN软件，进行通信测试，确定PLC地址。2. 将编制好的梯形图程序经检查无误后下载到PLC中，现在PLC置于STOP模式。3. 点击监控，并将PLC设置成RUN模式。4. 拨动仓库指示灯启动按钮，再按下相应的呼叫按钮，观看灯是否亮。由于实验设备缘故，本次课程设计只能采纳小灯模拟自动仓库运料小车的部分功能，现场实验效果如图5.1所示。 图5.1 现场硬件连接及效果图经实验结果可知，本次设计的效果和操纵任务差不多一致，达到了自动仓库运料小车的操纵要求，差不多完成了设计目标。第6章 课程设计总结运料小
17、车的PLC操纵系统，使运料小车具有自动启停、装卸料的功能。设计中我采纳了简单设计法，使得设计的程序不但简单易明白且清晰直观。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。明白学习是一个长期积存的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的综合素养。整个设计的过程，同时也是专业知识的学习过程，而且是更生动、更切实、更深入的专业知识的学习。首先，一个设计是结合科研课题，把学过的专业知识运用于实际，在理论和实际结合过程中进一步消化、加深和巩固所学的专业知识，并把所学的专业知识转化为分析和解决问题的能力。其次，在搜集材料、调查研究、接触实际的过程中，既能够印证学过的书本知识，又能够学
18、到许多课堂和书本里学不到的活生生的新知识。此外，我们在这种自己动手的设计中，对所学专业的某一侧面和专题作了较为深入的分析。总之，这次的课程设计对我来讲讲是一个专门好锻炼自己的机会。参考文献1 康梅, 朱莉，陈山.变频器使用指南.北京：化学工业出版社，2008：1-962 张燕宾.变频器的安装、使用与维护.北京:中国电力出版社,2009:154-177,178-1953 李华德.交流调速操纵系统.北京：电子工业出版社，2003.3，61-644 钞票小龙，李晓理.循序渐进变频器.北京：机械工业出版社，2007.6，33-1075 James A.Rehg.Glenn.Sartori.可编程逻辑操纵器.北京:电子工业出版社，2008.8，196-2986 原魁等.变频器基础及应用.北京：冶金工业出版社，2005，10-307 彭乐无. 基于PLC的变频器与工频切换操纵.职业.1994,19(2):1-608 张松林. 笼型异步电动机与变频器.实验技术与治理.2010, 20(2): 1-40附录：梯形图程序
