1、編號 電氣控制與PLC課 程 設 計（ 級本科）題 目： 裝卸料小車PLC控制設計 院 （系）： 物理與機電工程學院 專 業： 電氣工程及其自動化 作者姓名： 指導教師： 職 稱： 完成日期： 年 月 日課程設計任務書學生姓名 學號 專業方向電氣工程及其自動化班級 題目名稱裝卸料小車PLC控制設計一、 設計內容及技術要求：1.完成運料小車控制要求。一輛小車在A、B兩點之間運行，在AB兩點之間各設一個限位開關，如圖所示，小車在A點時（后限位開關受壓動作），操作控制按鈕可使小車前行至料都下碰到前限位開關停止，裝料后再返回A點將料卸下。小車要求有3種控制方式。(1)手動控制方式(2)單周期運行控制方

2、式(3)自動循環運行控制方式A 手動方式 在手動控制方式下，可用4個控制按鈕控制小車向前、向后運行，以及車門的打開和料斗門的代開。 小車的運行有三相異步電動機控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當電磁鐵得電時料斗門或車門打開，失電關閉。（1）手動控制要求 a小車向前運行：小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當小車行至料斗下時碰到前限位開關時應停下來。b 小車向后運行：小車在A地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至A地點時小車碰到后限位開關時

3、應停下來。c 料斗門打開控制：小車必須在B地點時，才能打開車門，以保證將料卸在地上。按下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時十秒后電磁鐵失電斗門關閉。d 車門打開控制：小車必須在A地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時十秒后電磁鐵失電，車門關閉。B 單周期運行控制要求小車在A地點，并且在車門關好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從A地點運行到B地點停下來，然后料斗門打開裝料十秒鐘，之后小車自動向后運行到A地點停止，車門打開卸料4秒鐘后，車門關閉。C 自動循環控制要求 小車在A地點時，按一下向前運行按鈕，小車將自

4、動重復單周期運行過程，斷開運行開關時，小車將在完成一個循環后，結束運行。 在手動控制方式下不能運行單周期、雙周期、自動運行方式，反之，單周期、雙周期和自動運行方式下也不能運行手動控制。2.可編程控制器輸入輸出接線圖設計。3.控制面板原件布置圖設計。4.控制梯形圖和程序設計。5.編寫設計說明書。6.繪制必要的圖紙。二、課程設計說明書撰寫要求：1.設計應根據原始資料，滿足控制要求。2.設計說明書書寫工整、整齊，圖紙應清潔規范，電氣符號和文字符號符合國標。3.完成設計說明書（包括封面、目錄、設計任務書、設計思路、硬件設計圖、程序清單、總結體會、參考文獻等）。三、設計進度第一周星期一、二 講解設計課題

5、內容、布置課程設計任務。星期三、四 PLC輸入輸出接線圖，初步設計。星期五 梯形圖、控制面板初步設計第二周星期一、二 PLC輸入輸出接線圖，梯形圖、控制面板修改完善。星期三、四 繪圖，編寫說明書，裝訂說明書星期五 答辯 指導老師簽字: 目錄前言6一 設計目的和任務61.1設計目的71.2設計任務7二 硬件設計72.1 I/O點數分配72.2 CPU選擇82.3 小車往復運動控制82.4控制面板設計設計如下82.5 控制面板與PLC接線9三 軟件設計103.1 手動控制方式103.2單周期控制方式113.3自動控制方式12四 程序設計134.1手動程序設計134.2單周期控制方式154.3自動控

6、制方式16五 程序調試仿真結果18六 小結20七 參考文獻21附錄22前言PLC是基于電子計算機，且適用于工業現場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現控制，而主要靠運行存儲于PLC內存中的程序，進行入出信息變換實現控制。PLC基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普遍計算機進行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應于工業環境，如便于安裝，抗干擾等問題。 隨著電子技術的飛速發展， 人們對于生產過程提出了更高的要求，然而由于控制過程與對象越

7、加復雜，因此要實現生產加工過程的理想控制就更加困難。可編程控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。它是20世紀70年代以來，隨著社會生產的發展和技術進步，工業生產自動化水平的日益提高及微電子技術的飛速發展， PLC的功能和性能已經有了很大的提高，從當初用于邏輯控制和順序控制領域，擴展到運動控制和過程控制領域。現在的可編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數字技術和通信網絡技術發展起來的一種通用工業自動控制裝置。它以其功能強大、可靠性高、編程簡單、使用方便以及體積小、功耗低等突出的優越性，迅速普及并成為當

8、代工業自動化的支柱設備之一。這次課程設計服從于電氣控制與PLC課程設計指導書及任務書的要求，編寫時力求結合編程及調試實際過程、突出PLC應用及特點。一 設計目的和任務1.1設計目的 傳統的運料小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多，故障率高的缺點，且維護維修不易等缺點。作為目前國內控制市場上的主流控制器，plc在市場、技術、行業影響等方面有重要作用，利用PLC控制來代替繼電器控制已是大勢所趨。所以本設計采用plc作為運料小車的核心控制器件。 1.2設計任務本設計的任務設計一個運料小車往返運動PLC控制系統。系統控制要求如下：能實現如下三種控制要求1.手動控制方式2.單周期運行控制方式3

9、.自動循環運行控制方式二 硬件設計2.1 I/O點數分配分析控制要求，確定輸入、輸出設備系統的起動SD、停止ST需要2個按鈕，起點和終點處的兩個行程開關是用來自動控制小車的往復運動的，也應作為輸入設備。RX 小車右行起動按鈕 LX 小車左行起動按鈕 ZL 裝料按鈕 XL 卸料按鈕 S2 卸料指示燈A1 單周期開關 A2 雙周期開關 A3 手動按鈕 A4 自動按鈕 SQ1 右限位開關SQ2 左限位開關總計12個輸入點數S1 裝料指示燈S2 卸料指示燈L1 左行指示燈R1 右行指示燈總計4個輸出點數I/O點數分配表如下表表2.1 I/O點數分配2.2 CPU選擇 經分析控制要求得到需要具有12個輸

10、入4個輸出的PLC，因此選擇西門子S7-200系列中的CPU224,此型號CPU具有14個輸入，10個輸出，所以此型號能夠滿足要求，且留有一定的余量。2.3 小車往復運動控制要實現小車的左右往復運動，只要對小車的拖動電動機實現正反轉控制即可。這里用兩個接觸器分別控制小車右行（KM1）左行（KM2）。圖2.1 電動機正反轉控制2.4控制面板設計設計如下圖2.2 控制面板示意圖2.5 控制面板與PLC接線圖2.3 控制面板與PLC接線三 軟件設計3.1 手動控制方式3.1.1手動控制要求 A 小車向前運行：小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕

11、，小車向前進，當小車行至料斗下時碰到前限位開關時應停下來。B 小車向后運行：小車在A地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至A地點時小車碰到后限位開關時應停下來。C 料斗門打開控制：小車必須在B地點時，才能打開車門，以保證將料卸在地上。按下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時十秒后電磁鐵失電斗門關閉。D 車門打開控制：小車必須在A地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時十秒后電磁鐵失電，車門關閉。3.1.2 控制流程圖圖3.1手動控制流

12、程圖3.2單周期控制方式3.2.1 單周期控制要求小車在A地點，并且在車門關好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從A地點運行到B地點停下來，然后料斗門打開裝料十秒鐘，之后小車自動向后運行到A地點停止，車門打開卸料4秒鐘后，車門關閉。完成雙周期。3.2.2 控制流程圖圖3.2 單周期控制流程圖3.3自動控制方式3.3.1 自動控制要求小車在A地點時，按一下自動運行按鈕，小車將自動重復雙周期運行過程，斷開運行開關時，小車將前在完成一個循環后，結束運行。在手動控制方式下不能運行雙周期、自動運行方式，反之，雙周期和自動運行方式下也不能運行手動控制。3.3.2 控制流程圖圖3.3 自動控制流程圖四 程

13、序設計4.1手動程序設計4.2單周期控制方式4.3自動控制方式五 程序調試仿真結果圖5.1 自動運行（右行）按下右行按鈕圖5.2 自動運行（右行）右行輸出圖5.3 自動運行（裝料）按下右限位開關圖5.4 自動運行（裝料）裝料輸出圖5.5 自動運行（左行）圖5.6 自動運行（卸料）按下左限位開關圖5.7 自動運行（卸料）卸料輸出六 小結課程設計的過程，是一次將大學本課程所學理論知識與實際相結合的過程，通過課程設計我學會了如何把理論知識與工程實際相聯系，這將對以后走上工作崗位打下基礎。另外，在設計過程中，用到了如word、AutoCAD等軟件，這大大提高了自己的計算機水平。在設計的過程中得到了老師

14、和同學的幫助，增進了師生之間的感情。由于設計過程中需要用到許多工程手冊，這也提高了自己查找資料運用資料的能力。在完成課程設計之后我不僅對工程實際有所了解，同時也鞏固了自己所學的理論知識，通過課程設計我是受益匪淺。本文的設計工作是在我的老師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學業和設計的研究工作中無不傾注著老師辛勤的汗水和心血。老師的嚴謹治學態度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受的啟迪。從尊敬的老師身上，我不僅學到了扎實、寬廣的專業知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在此，向所有關心和幫助過我的領導、老師、同學和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評閱設計和參加答辯的各位老師！七 參考文獻1章文浩可編程控制器原理及實驗國防工業出版社，20032魚雷聲.電氣控制與PLC應用.北京：機械工業出版社，2003 3章文浩.可編程控制器原理及實驗.