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运料小车模板.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.32M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1 绪论
    2 系统的硬件配置
    2.1 PLC简介
    2.2 PLC的分类
    2.3 PLC的特点
    2.4 编程元件地址分配
    3 系统软件设计
    3.1梯形图
    4 组态图
    5 课设总结
    参考文献
    附录
    运料小车 PLC 控制（一） 1 绪论 传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多，故障率高的 缺点，且维护维修不易等缺点。作为目前国内控制市场上的主流控制器，plc 在市场、 技术、行业影响等方面有重要作用，利用 PLC 控制来代替继电器控制已是大势所趋。 在国际上 PLC 迅速发展的形势下，我国多数 PLC 厂家还没有拥有自主知识产权，能 够参与国际竞争的 PLC 产品，其中之一就是研发实力不够。虽然资金投入、生产和 质量管理等因素也占有非常大的比重，但对产品的质量起着决定性作用的是研发投 入、研发成果产品化以及生产工艺等。而技术则是贯穿着其中每一个环节，PLC 核心 技术的开发、产品的后续开发、生产工艺的技术水平是决定产品质量的前提，如何 在技术上进一步增强自己的实力，将是国产品牌取得市场竞争优势的关键。 第 1 页
    运料小车 PLC 控制（一） 2 系统的硬件配置 2.1 PLC 简介 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。采用可 以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和 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。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整 体，易于扩展其功能的原则而设计。”具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功 能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量 小，维护方便，容易改造； 体积小，重量轻，能耗低等特点。广泛应用于钢铁、石 油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各 个行业。 2.2 PLC 的分类 PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对 PLC 的分类，通常根据其结构形 式的不同、功能的差异和 I/O 点数的多少等进行大致分类。 1．按结构形式分类 根据 PLC 的结构形式，可将 PLC 分为整体式和模块式两类。 （1）整体式 PLC 整体式 PLC 是将电源、CPU、I/O 接口等部件都集中装在一个机箱 内， 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型 PLC 一般采用这种整体式结构。整体 式 PLC 由不同 I/O 点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有 CPU、 I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或 EPROM 写入器相连的接口 等。扩展单元内只有 I/O 和电源等，没有 CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平 电缆连接。整体式 PLC 一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元 等，使其功能得以扩展。 （2）模块式 PLC 模块式 PLC 是将 PLC 各组成部分，分别作成若干个单独的模块， 如 CPU 模块、I/O 模块、电源模块（有的含在 CPU 模块中）以及各种功能模块。模块 第 2 页
    运料小车 PLC 控制（一） 式 PLC 由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式 PLC 的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展 和维修。大、中型 PLC 一般采用模块式结构。 还有一些 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。叠装式 PLC 其 CPU、电源、I/O 接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接， 并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。 2．按功能分类 根据 PLC 所具有的功能不同，可将 PLC 分为低档、中档、高档三类。 （1）低档 PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能， 还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用 于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。 （2）中档 PLC 除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术 运算、数据传送和比较、数制转换、远程 I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可 增设中断控制、PID 控制等功能，适用于复杂控制系统。 （3）高档 PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位 逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档 PLC 机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系 统，实现工厂自动化。 3．按 I/O 点数分类 根据 PLC 的 I/O 点数的多少，可将 PLC 分为小型、中型和大型三类。 (1).小型 PLC——I/O 点数< 256 点；单 CPU、8 位或 16 位处理器、用户存储器容量 4K 字以下。 如：GE-I 型 美国通用电气（GE）公司 TI100 美国德洲仪器公司 F、F1、F2 日本三菱电气公司 C20 C40 日本立石公司（欧姆龙） S7-200 德国西门子公司 EX20 EX40 日本东芝公司 第 3 页
    运料小车 PLC 控制（一） SR-20/21 中外合资无锡华光电子工业有限公司 (2). 中型 PLC——I/O 点数 256～2048 点；双 CPU，用户存储器容量 2～8K 如：S7-300 德国西门子公司 SR-400 中外合资无锡华光电子工业有限公司 SU-5、SU-6 德国西门子公司 C-500 GE-Ⅲ 日本立石公司 GE 公司 (3). 大型 PLC——I/O 点数> 2048 点；多 CPU，16 位、32 位处理器，用户存储器容 量 8～16K 如：S7-400 德国西门子公司 GE-Ⅳ GE 公司 C-2000 立石公司 K3 三菱公司等 2.3 PLC 的特点 现代工业生产是复杂多样的，它们对控制的要求也各不相同。可编程序控制器一经 出现就受到了广大工程技术人员的欢迎。它的主要特点如下： （1）抗干扰能力强，可靠性高 工业生产对控制设备的可靠性要求： ①平均故障间隔时间长 ②故障修复时间（平均修复时间）短 任何电子设备产生的故障，通常为两种： ①偶发性故障。由于外界恶劣环境如电磁干扰、超高温、超低温、过电压、欠 电压、振动等引起的故障。这类故障，只要不引起系统部件的损坏，一旦环境条件 恢复正常，系统也随之恢复正常。但对 PLC 而言，受外界影响后，内部存储的信息 可能被破坏。 ②永久性故障。由于元器件不可恢复的破坏而引起的故障。 如果能限制偶发性故障的发生条件，如果能使 PLC 在恶劣环境中不受影响或能 把影响的后果限制在最小范围，使 PLC 在恶劣条件消失后自动恢复正常，这样就能 第 4 页
    运料小车 PLC 控制（一） 提高平均故障间隔时间；如果能在 PLC 上增加一些诊断措施和适当的保护手段，在 永久性故障出现时，能很快查出故障发生点，并将故障限制在局部，就能降低 PLC 的平均修复时间。为此，各 PLC 的生产厂商在硬件和软件方面采取了多种措施，使 PLC 除了本身具有较强的自诊断能力，能及时给出出错信息，停止运行等待修复外， 还使 PLC 具有了很强的抗干扰能力。 ·硬件措施： 主要模块均采用大规模或超大规模集成电路，大量开关动作由无触点的电子存 储器完成，I/O 系统设计有完善的通道保护和信号调理电路。 ① 屏蔽——对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，采用导电、导磁良好的材料 进行屏蔽，以防外界干扰。 ② 滤波——对供电系统及输入线路采用多种形式的滤波，如 LC 或π型滤波网络， 以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响。 ③ 电源调整与保护——对微处理器这个核心部件所需的+5V 电源，采用多级滤波， 并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响。 ④ 隔离——在微处理器与 I/O 电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离 I/O 接口 与 CPU 之间电的联系，减少故障和误动作；各 I/O 口之间亦彼此隔离。 ⑤ 采用模块式结构——这种结构有助于在故障情况下短时修复。一旦查出某一模块 出现故障，能迅速更换，使系统恢复正常工作；同时也有助于加快查找故障原因。 ·软件措施： 有极强的自检及保护功能。 ①故障检测——软件定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、锂电池电压过低及强 干扰信号等。以便及时进行处理。 ②信息保护与恢复——当偶发性故障条件出现时，不破坏 PLC 内部的信息。一旦故 障条件消失，就可恢复正常，继续原来的程序工作。所以，PLC 在检测到故障条件 时，立即把现状态存入存储器，软件配合对存储器进行封闭，禁止对存储器的任 何操作，以防存储信息被冲掉。 ③设置警戒时钟 WDT（看门狗）——如果程序每循环执行时间超过了 WDT 规定的时间， 预示了程序进入死循环，立即报警。 ④加强对程序的检查和校验——一旦程序有错，立即报警，并停止执行。 第 5 页
    运料小车 PLC 控制（一） ⑤对程序及动态数据进行电池后备——停电后，利用后备电池供电，有关状态及信 息就不会丢失。 （2）控制系统结构简单，通用性强 PLC 及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制 系统。在 PLC 构成的控制系统中，只需在 PLC 的端子上接入相应的输入输出信号线 即可，不需要诸如继电器之类的物理器件和大量而又繁杂的硬接线线路。当需要变 更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个 PLC 装置用于不 同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。PLC 的输入输出可直接与交流 220 V，直流 24V 等强电相连，并有较强的带负载能力。 （3）编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习 惯。PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。梯形图与继电器 原理图相类似，这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语 言，只要具有一定的电工和工艺知识的人员都可在短时间学会。 （4）功能完善 PLC 的输入输出系统功能完善，性能可靠，能够适应于各种形式和性质的开关 量和模拟量的输入输出。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现定时、计数、 锁存、比较、跳转和强制 I/O 等诸多功能，不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转 换以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印及报表生成功能。 此外，它还可以和其他微机系统、控制设备共同组成分布式或分散式控制系统，还 能实现成组数据传送、矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算及快速中断等 功能。因此 PLC 具有极强的适应性，能够很好地满足各种类型控制的需要。 （5）设计、施工、调试的周期短 用继电器—接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理 图，然后画出继电器屏(柜)的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分 不便。而采用 PLC 控制，由于其靠软件实现控制，硬件线路非常简洁，并为模块化 积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量(输入输出点数、内存大小)等选用 组装，而大量具体的程序编制工作也可在 PLC 到货前进行，因而缩短了设计周期， 使设计和施工可同时进行。由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，大大减轻 第 6 页
    运料小车 PLC 控制（一） 了繁重的安装接线工作，缩短了施工周期。因为 PLC 是通过程序完成控制任务的， 采用了方便用户的工业编程语言，且都具有强制和仿真的功能，故程序的设计、修 改和调试都很方便，这样可大大缩短设计和投运周期。 （6）体积小，维护操作方便 PLC 体积小，质量轻，便于安装。PLC 的输入输出系统能够直观地反应现场信号的 变化状态，还能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、 通讯状态、I/O 点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示，非常有利于 运行和维护人员对系统进行监视。 2.4 编程元件地址分配 根据要求，本次课程设计的 I/O 分配表如下面的表 1 所示， 运料小车西门子 S7—200PLC 控制 I/O 口分配表 输出信号 名称 小车向左接触 器 小车向右接触 器 代 输出点编 号 K M1 K M2 号 Q0.0 Q0.1 输入信号 名称 起动按钮 行程开关 一 行程开关 二 行程开关 三 代 输入点编 号 S B1 S Q1 S Q2 S Q3 号 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 表一 2.5 控制要求： 控制要求：运料小车运行示意图如图所示。其一个工作周期的控制要求如下： 运料小车运动示意图 （1） 按下起动按钮 SB1，小车在原位 SQ1 处,电动机正转，小车前进，前 进至 SQ2 处，撞击行程开关 SQ2 后，小车电动机反转，小车后退。 第 7 页
    运料小车 PLC 控制（一） （2） 小车后退至行程开关 SQ1 处，撞击行程开关 SQ1 后，小车电动机停 止转动。小车停止。经过 30S 后。小车第二次前进。前进至行程开关 SQ3 处， 撞击行程开关 SQ3，再次后退返回。 （3）当后退至行程开关 SQ1 处时，小车停止。 2.6 流程图 2.7 输入输出接线图 第 8 页
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