1、畢業設計（論文）設計（論文）題目：基于plc的物料d、車設計系別: 專業: 班級: 姓名: 學號: 指導教師:電十工程學陵 應用電子技術完覷間:目錄1緒-i侖41.1課題來源及課題意義41.2可編程邏輯控制器的特點42 plc的結構、工作原理及系統設計52. 1 plc的結構52. 2 plc的應用領域52. 3 plc的工作原理52. 4循環掃描技術62. 5 plc的編程語言32. 5. 1梯形圖語言32. 5.2助記符語42.5.3功能塊圖語言42.6 plc控制系統的構成、設計原則及步驟73運料小車控制系統的方案論證73.1運料小車控制系統的控制內容與要求73. 1. 1運料小車的運動

2、流程73. 1.2設備控制要求83.2方案論證84運料小車控制系統的總體設計104. 1硬件設計104. 1. 1 plc外部接線圖104. 1.2元件列表134.2軟件設計145程序的運行調試255. 1程序的監視255.2監控仿真256設計小結296. 1小車的優缺點分析296. 2設計的改進及推廣296.3常見故障及排除方法29*吉i侖31i射34參考文獻：37基于plg的物料小車設計作者：摘要：可編程繼電器是一種新的控制系統庖代繼電器的控制系統，plc 在建造和冶金等工業部門接踵獲得了應用，我國最先效仿了美國的plc, 最后開發了一個實用的plc，在美國的市場調查和調研中，可以看出pl

3、c 在工業中的重要性。物料小車在生活運用的比較多，也比較常見，因此 我們在原有物料小車的基礎上變化了一下，讓功能變得更多了，人們在 生活中的使用變得更加方便了。在建筑方面，以前農民都是靠雙手來推 動那些物料小車，需要非常多的體力，而現如今我們只需要通過一個小小按鈕，就可以那 些建筑材料運送到所需要的地方，節省了很多的人力。關鍵詞：可編程控制器；自動化；電動機；運料小車1緒論1.1課題來源及課題意義送料裝車控制系統的工作環境一般較為惡劣，通常處在粉塵較多的環境中，不好 操作，為此對裝車系統的安全性、可靠性、維護性都有很高的要求。早期的送料裝車 控制大都是采用繼電器控制的，操作起來比較麻煩，維護起

4、來也不方便，接線工作量 比較大，大大影響了工業的生產。plc控制的系統可以改變繼電器所不能解決的問題，還可以實現邏輯、數值及過 程中的運算。pir控制的配線少，減輕了操作人員的時間，也減少了大量費用。它 可以采集和存儲數據，實現大范圍、跨地域的控制和管理。plc現已成為工業控制家 族中必不可缺的角色。1.2可編程邏輯控制器的特點以下是plc的特點在可編程控制器的起初主要是用來代替繼電器控制系統的，唯有開關量的邏輯控 制，可編程邏輯控制器plc是故名。1. 可靠性高，抗干擾能力強2. 功能完善，接口多樣3. 編程軟件簡單易學4. 系統的設計、建造工作量小，維護方便，易于操作5. 體積小，重量輕，

5、能耗低2 plg的結構、工作原理及系統設計2.1 plc的結構可編程控制器的含義顧名思義可以人為的編寫，進而控制機器的運行。它是在繼 電器、計算機、通信等多個技術的基礎上開始發展流行起來，后又被稱為plc,現大 多數都被工業行業的人所運用。集成電路的出現和快速流行推進了 plc的急速發展。如今，plc實現了它本身的 功能的前提十還包括了數字信息、模擬信息方面的控制、故障方面的診斷以及生產 監控等方面的功能。很顯然plc在我們今后的生活和工業中占有較高的位置。從80年代初期的各種 市場調查中就輕易的發現了其特別之處。2. 2 plc的應用領域因為plc的存儲可代替接線的這個功能，減少了外部設備的

6、接線材料，讓電路控 制方面的時間大大地縮短，提高了效率，并且在平常生活中設備的維護、修理都變得 簡潔。所以，目前關于plc所生產的產品己經迅速擴展幵來，從石油、化工、電力到 現在的環保和娛樂方面都全都涉及，并且可以更集屮的分成卜面五種：(1) 開關量邏輯控制(2) 工業過程控制(3) 運動控制(4) 數據處理(5) 通信機聯網2.3 plc的工作原理plc與其他的控制類的裝置的區別為不一樣的工作方式，其他的控制類裝置運行 方式是并行，舉例來說當線圈通電時，電路會立即工作，從而使得電路有電流流出，就可以控制兩個電路及多個電路同時工作。但是plc的運行方式是不同的，它是通過 循環掃描的，只有當線圈

7、通電吋，該電路具有掃描相應的程序，可以聯系工作線圈， 和一個只能完成一個程序，總結就是可以認為plc的工作方式是串行的。2.4循環掃描技術plc的循環掃描技術有三個階段，過程如圖1-3所示。程序執行階段輸入階段輸山階段程序執行階段輸入階段輸岀階段程序執行階段一個掃描周期輸入階段，plc先對自己的軟件進行檢測，然后計算機相連，同時cpu連接各個 的輸入口，并且記錄現在的狀態，并存入各個相應的輸入存儲單元內保存起來。執行階段，plc會遵從從上到下的順序執行程序的要求。從各個存儲單元錄入這 些輸入信號的狀態和所有數據，然后會根據程序內部的元器進行邏輯運算，最后算出 其運算結果，并再次將結果錄入各個輸

8、出存儲器單元內。輸出階段，plc將運算結果傳入到各個輸出模塊里，然后通過輸出模塊向計算機 俾送輸出的信號，從而控制計算機。2. 5plc的編程語言2.5.1梯形圖語言梯形圖語言是在繼電器控制電路圖的基礎上發展而來的。最大的優點就是直觀易懂，使用簡單方便。梯形圖是plc的關鍵性語言。例如，閉合sb1，電路正常運行，在這個時候斷開sb2, 電路停止。兩種梯形圖如圖1-4和圖1-5所示。圖1-5plc控制梯形圖2.5.2助記符語言用助記符語言編寫上一個例子的程序如十ld xior x2andi x3out y12.5.3功能塊圖語言andxi or y1x2 x32.6 plg控制系統的構成、設計原

9、則及步驟plc控制系統由硬件和軟件組成對于整個plc控制系統來說，其硬件部分不但包括選擇符合控制要求的plc機型、 存儲器容量、電源模塊、輸入輸出模塊、通訊模塊、模擬量輸入輸出模塊和特殊功能 模塊等。還括要選擇適合plc的裝置和設備等，這樣才能夠更加完善。軟件部分主要是對輸入輸出的地址、定時器等器件的分配問題，從而控制如何 設計該程序的軟件等。plc的控制系統是對器件的制作方法的順序來運行的，所以必須要能夠很好的完 成制作方法的控制。切記，必須在一定的原則之下完成。(1) 根據制作方法進行規劃，其控制系統爭取能夠盡量的完成控制方面的規定。(2) 在滿足控制耍求的前提下，盡量消耗plc系統硬件費

10、用。(3) 因考慮到控制要求的變化，控制系統設計時應考慮plc的可擴展性。一般plc控制系統的設計步驟如圖1-7所示，具體操作如下。(1) 控制要求分析plc控制系統在進行設計之前，需耍先對制作的流程進行多個分析，能夠透徹的 了解各個方而的要求和其規劃的對象，這樣才能夠在制作過程中更好的完成設計，并 且設計出令人滿意的控制系統。(2) 確定輸入輸出設備根據控制的要求選擇合適的輸入設備和輸出設備，根據所選用的輸入輸出設備 的類型和數量確定plc的10點數。(3) 選擇合適的plc先確定plc的輸入輸出數，然后根據輸入輸出數，從而來進行plc的選擇。(4) 10點數分配點數分配就是規定plc的10

11、端子和輸入輸出設備。(5) plc程序設計可以先把制作的流程分成很多個小的階段，然后確定每一個小階段的輸入、輸出 所要控制的相應的設備，還有各個階段之間的相同點，從而可以再一步的畫出程序的 流程圖，最后再進行編程。(6) 模擬調試編程之后，可以進行模擬調試，從而使得控制程序基本滿足了其程序的控制要求。(7) 現場聯機調試最后，將plc連接設備進行相關的調試，若發現問題可以立即修正，從而完成任 務。（8）整理技術文件就是整理與該任務的相關文檔，即說明書、原理圖、元件清單等等。始設計”控制要求分析1確定輸入輸出沒備選擇合適的plcplc程序設計1模擬調試110點數分配現場模擬調試整理技術文件圖1-

12、7設計步驟示意圖3運料小車控制系統的方案論證3.1運料小車控制系統的控制內容與要求3.1.1運料小車的運動流程某自動生產線上的運料小車的運動如圖2-1所示：o o1 ?.裝料處一號卸料口二號卸料口圖2-1運料小車示意圖運料小車是一個電動馬達組成，若耍使得電機正轉的話，小車需耍向右行駛，反 之，小車需要向左行駛。電動機正反轉如圖2-2所示：圖2-2電動機正反轉主電路圖在在軌道中有兩個為a、b的標記處和一個站點讓小車停靠，并且在這三個點上 都裝有一個行程開關來測試小車是否能夠到達該點。對小車的控制除了啟動按鈕和停 止按鈕之外，還有手動模式k的控制按鈕。3.1.2設備控制要求運料小車在自動化生產線上

13、運動的控制要求如下：(1) 按當按下啟動按鈕sb1時，系統開始正常工作，當按下停止按鈕sb2后， 該系統將停止工作，不再工作。(2) 按下啟動按鈕后，小車在裝料口處停止2s進行裝料，裝料完成后，小車前 進，到達一號站點進行卸料，2s后卸料完成，小車后退，在裝料口處再次停止2s進 行裝料，裝料完成后小車前進，達到2號卸料口進行卸料，2s后完成卸料，小車返 回，如此循環工作。3.2方案論證原來的物料小車是一種較為復雜的系統組成，這種系統伴隨著諸多的缺陷，并n必須有專人負責親自操作，實屬麻煩。現在將單片機應用于運料小車的系統屮。將原先的缺點大為改善，例如可靠性的 提升、功耗低、功能性價比高等等。并且

14、現在相對應的程序也有所規范，便于使用。此系統能夠實現其運料小車的自動化，大大地降低了使用的費用。運料小車控制 系統的構成圖如圖2-3所示：電動機啟動按鈕停止按鈕4個控制按鈕3個行程開關4運料小車控制系統的總體設計4.1硬件設計4.1.1 plc外部接線圖運料小車是一個電動馬達組成，若耍使得電機正轉的話，小車需要向右行駛，反 之，小車需要向左行駛。其控制系統的輸入，輸出設備與plc的10端對應的外部接 線圖如3-1所示：plc接入電源，端口 x0接入按鈕sb1, xi接入按鈕sb2, x2接入 按鈕sb3,然后一次接入各個按鈕，xii接入行程開關soi, x12接入行程開關s02, x13接入行

15、程開關s03,以上是為plc的輸入端口的接線；plc的y6接入kai, y7接 入ka2，y0接入ka3，y1接入ka4，以上是為plc的輸出端借口線路。sb2sb3sb4sb5sb611)sb7"llisois027sb1x0xix2x3x4x5x6xiix12x13s03ka2ka1ka3y0 -ka4y1 24v out4.1.2元件列表在每一個設計里面都需要選擇好合適的元件以及型號，這樣才能夠正確的完成實 物，可有利于增強此設計的可信度。以下是這次設計所需要應用到的元件：所需元件個數plc1繼電器4開關電源1行程開關3電動機1電磁鐵2按鈕6導線若干4.2軟件設計此控制系統的輸

16、入有自動啟動按鈕開關、停止按鈕幵關、手動模式開關、4個手 動控制按鈕開關、3個行程開關共10個輸入點。這個控制系統需要控制的外部設備 只有控制小車的電動馬達一個和兩個上料下料口。電動機為整體串聯實行，但是電機 有正轉和反轉兩個狀態，分別為正轉繼電器和反轉繼電器，所以輸出點應該有4個。 對應的地址分he表如表3-1所示：地址對應的外部設備x 0停止按鈕xi手動模式按鈕x 2自動啟動按鈕x 3手動上料x 4手動下料x 5手動小車右轉x 6手動小車左轉y 0上料控制y 1下料控制y 6小車左轉y 7小車右轉x 11右行程開關x 12中行程開關x 13左行程開關表3-1地址分配表倆） f動模式 稱志x

17、i為手動啟動，x0為急停標志，xi與x0和自動模式標志進行連鎖實現物料小 車的手動控制模式。x003m5 m10<m6）f動上料 標志1ii手動上料動模式|動摸式 標志 杯志x3為手動上料，配合常開手動模式標志與常閉自動模式標志實現物料小車系統的手動上料x004m5hm10本動下料$動模式|動摸式 標志 標志<m7）$動下料 標志x4為手動下料，同手動上料的配合相同，實現物料小車的手動上料。x00513m5hmio動右轉f動模式自動模式 標志 標志<m8)f動右轉 標志17<m9)f動左轉 標志<y007)右轉m3右轉標志x5為手動右轉，即為小車正轉運動，配合手動

18、模式標志與自動模式標志實現物 料小車的手動正轉功能。x006m5 m10iiii手動左轉f動摸式|動摸式 標志 標志x6為手動左轉，即為小車的反轉運動，同物料小車的手動右轉模式的配合相同 實現小車的手動反轉功能。<m10)|動模式 標志x2為自動控制按鈕，配和x0急停按鈕和手動模式標志實現物料小車的自動控制 模式。t3y007x011m10右轉 右限位i動模式 才不志rst自動啟動50x011m10k1右限位自動模式 標志<c0計次m10下料計時i動模式 標志m5m8$動右轉動模式 標志 標志按下自動控制按鈕，下料計時器t1和t3會分別進入不同的計時狀態，而物料小 車此時會自動實現

19、正轉向右行駛直至接觸到行程開關以通過行程開關的反饋信號使 plc發出小車的停止信號使小車停止。x013co 計次rst c1 計次x13左限位與x2自動啟動標志中任意一個進行觸發都會使計數器co和c1進行 計時復位操作。k2在自動模式下物料小車行駛到在限位的位置觸發各限位使得計數器co與計吋器c1進行計時操作。58x011h右限位m10t1自動模式 標志t2<y000)上料m5m6動上料動模式 知志 知志自動模式與手動模式下，物料小車行駛到右限位位置時，在下料計時與上料計時 的連鎖與手動模式自動模式的互鎖下實現物料小車的上料動作。k20115x011 mio c1右限位 |動模式計次 標

20、志x013m10123|動模式 稱志128<t2上料計時rst co 計次k20<t3下料計時endm10x001x000自動模式 標志¥動模式 知志x003m5m10單動上料$動模式|動模式 標志 標志<m6手動上料 標志<m5$動模式 杯志xi為手動啟動，x0為急停標志，xi與x0和自動模式標志進行連鎖實現物料小車的手動控制模式x3為手動上料，配合常開手動模式標志與常閉自動模式標志實現物料小車系統的手動上料x004m5um10手動下料f動模式！動摸式 志 標志<m7動下料標志x4為手動下料，同手動上料的配合相同，實現物料小車的手動上料x005m5m1

21、013手動右轉f動模式|動模式 標志 標志<m3$動右轉 標志:)x5為手動右轉，即為小車正轉運動，配合手動模式標志與自動模式標志實現物 料小車的手動正轉功能。17x006m5um10手動左轉f動模式自動模式 標志 標志<m9動左轉標志x6為手動左轉，即為小車的反轉運動，同物料小車的手動右轉模式的配合相同實現小車的手動反轉功能。<m10）i動模式 標志x2為自動控制按鈕，配和x0急停按鈕和手動模式標志實現物料小車的自動控制26x002x000y006自動啟動t1m101下料計時自動模式 標志t3m101下料計時自動模式 標志t3m10急停<y007右轉<m3右轉標

22、志twt-時|動模式標志模式m8 m5動右轉¥動模式 加志 彳不志y007x011m10自動模式 標志按下自動控制按鈕，下料計時器t1和t3會分別進入不同的計時狀態，而物料小 車此時會自動實現正轉向右行駛直至接觸到行程開關以通過行程幵關的反饋信號使 plc發出小車的停止信號使小車停止。自動啟動rstco計次 rstc4次x13左限位與x2自動啟動標志中任意一個進行觸發都會使計數器co和c1進行 計時復位操作。50x011m10k1右限位自動模式 標志<c0計次k2在自動模式下物料小車行駛到在限位的位置觸發各限位使得計數器co與計吋器c1進行計時操作t1料計時上料計時$動上料f動

23、模式 標志 志t2<y000>上料白動模式與手動模式卜，物料小車行駛到右限位位置時，在k料計時與上料計時的連鎖與手動模式自動模式的互鎖下實現物料小車的上料動作66x011com10右限位計次自動模式 標志k20 <t0）上料計時95x012hm10t1t3c1m3108中限位|動摸式 標志x013m10左限位 |動模式 標志m7m5i i1 i-¥動下料f動模式 標志知志x012m3右轉標志<y001下料m4m10中限右轉標志左轉標志自動模式 標志k20<t1下料計時x011 mio c1k20115i1右限位 |動摸式計次稱志22料計時）rst co

24、計次123x013 h左限位m101 h自動模式 標志k20<t3下料計時128end5程序的運行調試將系統梯形圖導入三棱軟件進行調試運行。選擇型號為fx2n裝載程序。連接要 求為波特率9600、數據位7、校驗位even、偶校驗even、停止位1、com4 口連接。 按下啟動按鈕x2-y7運行小車右轉，撩到xi 1-小車停下-此時t0接通，y0接通, 開始上料。3s過后y0斷開一y6接通一小車左行，撞到x12小車停下，t1接通，y1接通， 開始下料。3s之后y1斷開-y7接通一小車右行，進行在此裝料工作。裝料完成后y6接通一小車左行一經過x12無動作，繼續左行-撩到x13小車停下，t3接

25、通y1接通，小車不料。3s之后y1斷開一y7接通一小午右行繼續裝料，實現小.午的自動循環控制。5.1程序的監視點擊“在線監視監視模式”，進行程序監視:pit讀取氓).pit寫入從).pit校驗 09.plt寫入(快閃卡)a)pit數據側除ht數據厘性改變q0.nr用戶數據1監視調試跟蹤(x)遠程操作(q).alt+61冗余換作示(z)在線(q)診斷工具(i)窗口®)幫助傳輸設罝(£).監視模式®)監視運入模式)®)監視開始哇畫面)(a) 監視停止哇畫面)s)監視開始®)shi£t+f3ctrl+f3ctrl+alt+f3f3圖5. 1

26、物料小車程序監視如卜*: 手動啟動：x001ihx000m10手動啟動急停|動模式 知志<m5動摸式知志m5手動模式 標志手動上料，x003m5m10普手動上料$動模式|動模式 方7k /ife*zl mi<m6f動上料 才7k手動下料:x004m5 mio911 i>手動下料手動模式 標志自動模式 標志<m7f動下料 標志手動右轉：x005 m5 m1013|1 |>(m8手動右轉f動模式動摸式 標志 標志f動右轉 標志手動左轉:x006m5m1017手動左轉f動模式|動模式 標志 標志<m9f動左轉 標志自動啟動：<m10）自動模式 知志x002

27、xooo m5自動啟動急停手動摸式標志m10右轉:26x002h hxooo y006自動啟動急停 左轉<y007)右轉左轉:上料:x011iim10|t1t2:iiiixhv i uuv右限位自動模式 標志下料計時上料計時上料5. 2監控仿真系統開發環境和系統運行環境之間的聯系紐帶是實時數據庫，它們三者之間的關系如閣所示。| 系>辦鵬# h<|系娜求/卜最終用戶，|設_>|x業對象w |圖5. 2. 1組態監控系統結構圖在我們進入組態王主畫而后，首先確定我們修改的畫而是否保存。然后在“文件”菜單 屮找出“切挽到view”選項，在這個時候系統會彈出一個對話框，這個意思是

28、讓我們對系統 加密，我們不用管這一項，直接點“忽略”然后進入運行。這時我們要選擇運行的畫面，選 好畫面之后，點擊“確定”，這樣就行了，如圖5.2.2。我們可以在圖屮看到小車正在進入自 動裝車系統，這時綠燈會變亮。當汽車到達指定位置后，紅燈亮，綠燈滅，如圖5.2.3,這 時，進料閥門就會打開，電動機會依次轉動。當料斗里的物料裝滿時，檢測信號燈會變亮，如閣5. 2. 4所示，說明料斗有足夠的料足夠裝滿小車，送料開關打開，這時準備裝料，我們 可以看到小車中物料在慢慢上升，這個時候我們可以通過調節閥門的大小來控制物料的流圖5. 2. 2小車進入組態運行圖閣5. 2. 3小車到達圖5. 2. 4開始裝車

29、4運行系統ifi面殊xffllit關于圖5. 2. 5料斗已滿d運行系統bb困圖5. 2. 6小車退出6設計小結6.1小車的優缺點分析這次的設計主要運用的是可編程控制器(cpl)來實現自動運料小車的控制，使得 其性價比變高，操作變得容易，在行駛屮也比較靈活，從而缺點減少了很多。對于小 車是否能夠到達站點，運用的是行程開關(sq),這樣會讓小車的停靠位置更加精確, 并且在電路的完成中起到了重要的作用，其中最為重要的一個作用是保護電路的正常 實現。并且運用cpl在完成這個電路的過程的時候，不需要在外部連接太多的其他電 路，讓其看起來更加的干凈利落，操作更加的方便簡單。但是在設計過程中，唯一的 缺點

30、就是電路只是基本實現了設計的要求，沒有其他的功能擴展，讓系統顯得比較單 調，并且不能夠太多的顯示自己專業其他方面的知識。6. 2設計的改進及推廣其實在現實生活中，我們可以讓物料小車更加地大眾化、利益化，從而可以將這 些控制器與互聯m相互連接起來，可以方便地實現多元化，以便于實現通訊和控制操 作。除此之外，我們還可以試著將物料小車更加地貼近生活，讓人民大眾親自使用， 以改善我們國家的生活水平。舉例來說，養殖方面的發展，飼料的運送，這樣可以讓 那些農工變得輕松，并且，還可以節省了很多的時間，用來做其余的事情。6.3常見故障及排除方法(1) 若行程開關有一定損壞及、或撩擊變了形。可以用接近開關代替行

31、程幵關;(2) plc的輸入輸出接門不良，可以查看是否接線的問題，或者連接線是否存 在問題；(3) 電器柜內部熱保護器出現過載現象，需要出刊電源的電壓或行程開關是否 正常工作；(4) 控制回路的線路故障，需要依次杳看是否是連接的問題，或是否哪里有短路以及斷路等問題。結論畢業設計相當于是在大學最后階段對自我檢測的一種方式，也是對自己的學習生 涯的交代。在做畢業設計的過程中，可以讓我們自然而然的運用專業知識，并且更加 熟練的掌握多種知識。這次我所做的畢業設計是關于物料小車，運用的知識主要是plc，我們都知道 以前的物料小車操作非常的繁瑣，效率很低，成本價格也偏高。在現在越來越快速發 展的時代，什么

32、都需要效率，雖說現在并不是人人都可以使用物料小車，但是我相信 著一天一定不會太遙遠。所以說我們應該從現在開始，從現在開始改善那些傳統的人 力小車是必備的，也是必須的。其具體原因己經不言而喻。在此次的設計屮運用理論構思出一定的設計方案，并且利用plc、繼電器、電源、 行程開關、導線等多種元器件實現了對物料小午的多種控制，這次的設計中主要是通 過對小車的正向行駛，制作出站點卸除一定的貨物，再次自動行駛在軌道上并且可以 返到起點的這個過程來體現出這次設計的任務正確完成。當然在整個畢業設計的過程中，我有遇到很重不同種類的問題，這些問題我有的 是通過與同學商討，有的通過去圖書館查閱資料，有通過網上尋找等

33、多種方式來解決 的。雖然冇抱怨過、冇吵鬧過、冇郁悶過、冇傷心過.但是困難與收獲肯定都是成 比例的的，或者說是遠遠超過對的。我依然記得有時為了找出錯誤的原因而忙的不可 開交，有時候也會為了解決一些問題而心喜若狂那種瘋癲的樣子，我想我自己還沉浸 在這種微妙的氛圍中。最后，還想總結出最為重要的一點，就是在這段時間里，當自己完成關于論文的 構思、開題報告、論文、實物等多方面的完成，讓我會經常會感覺到自己對專業知識 方面的不足，感覺到學習的重要性，恨不得有好多的時間去學習很多不一樣的知識, “學無止盡”這四個字終于有所感悟。我想這對我自身起到了一個警告性的提示，此 次收獲不能用簡單的三言兩語就能說得清的，愿永藏我的心底。致謝三年大學生活在緊張而愉快中即將結