1、 編號: 畢業論文(設計)題 目基于PLC的自動送料裝車系統設計指導教師學生學 號專 業 機械設計制造與其自動化 教學單位二O 一二年五月一日27 / 33學院畢業論文（設計）開題報告書2011年12月12日院（系）機電工程系專 業機械設計制造與其自動化姓 名學 號論文（設計）題目基于PLC的自動送料裝車系統設計一、選題目的和意義PLC是一種以微處理器為基礎的新型工業控制裝置，它集計算機技術、自動控制技術、通信技術于一體，具有結構簡單，性能優越，可靠性高，使用、維修方便等特點。因此PLC已廣泛應用于電力、機械制造、化工、汽車、鋼鐵、建筑、水泥、石油、采礦、紡織、造紙、環保、種植、廣告與娛樂等各

2、行各業。應用PLC已成為一個世界潮流，學好、用好PLC已顯得越來越重要。由于PLC所具有的優點與其它控制設備無法比擬的性價比，因此PLC擁有十分廣闊的發展前景和市場在設計該PLC送料裝車系統時，可以將以前學過的基礎課程知識融匯到本次設計當中，可以更加深入地了解了更多的PLC知識。二、本選題在國外的研究現狀和發展趨勢隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高。作為工業自動化控制系統的PLC，是綜合了繼電器、接觸器控制的優點與計算機靈活、方便的優點而設計、制造和發展的，從而使PLC具有許多其他控制器所無法相比的優點。因此PLC已廣泛應用于電力、機械制造、化工、汽車、鋼鐵、建筑、水泥、石油、采礦

3、、紡織、造紙、環保、種植、廣告與娛樂等各行各業。隨著PLC技術的推廣和應用，其成本也在不斷下降，PLC的應用領域越來越廣泛，幾乎可以說，只要有控制系統存在的地方就需要PLC。本自動送料裝車系統就采用目前比較流行的PLC編程控制，因此適應能力比較強。自動送料裝置一般都是在條件比較惡劣的環境下運行，對裝置的要求比較高，傳統的裝置都是用繼電器等一些器件組成，這些裝置不僅線路復雜，而且在惡劣的環境下穩定性很差，線路很容易出現故障，致使生產效率大大降低，而此次運用PLC編程控制，不但解決了系統的穩定問題，而且還可以節省裝料時間，提高生產效率。三、課題設計方案1）查閱有關文獻資料，進行歸納和信息取樣，仔細

4、分析自動裝車系統的運行過程2）認真了解PLC的工作原理3）使用規的編程語言對自動裝車系統進行編程，并且保證系統能夠正常的運行；四、計劃進度安排 2011.11.03-2011.12.20 確定設計（論文）題目與撰寫開題報告：指導教師指導學生對所選擇的課題進行調研，完成畢業設計（論文）開題報告。2011.12.21-2012.03.30 畢業學生查詢相關資料、進行課題研究，在已完成研究的基礎上，撰寫畢業設計（論文），完成設計（論文）初稿。2012.04.01-2012.04.15 系工作領導小組進行畢業設計（論文）中期檢查，檢查畢業生設計（論文）完成的進度與質量過程。并提交期中檢查表。2012.

5、04.16-2012.05.03 指導教師審閱學生設計（論文），提出修改意見。畢業生根據指導教師的修改意見進行設計（論文）修改，并最終定稿。2012.05.04-2012.5.18將設計（論文）交于評閱教師進行評閱，畢業生根據評閱教師意見，進一步修改設計（論文），準備答辯。五、主要參考文獻1廖常初.PLC基礎與應用M.：機械工業，2003年2郁漢琪，郭健.可編程序控制器原理與應用M.：中國電力，20103周萬珍，高鴻賓.PLC分析與設計應用M.：電子工業，20044萬忠.可編程序控制器應用技術M.：機械工業，20055極峰.機器人技術J.高等教育，2009(2)6王兆義.小型可編程序控制器實用

6、技術M.機械工業，20037萬忠，周淵深.可編程控制器應用技術M.：化學工業，20018胡長勝.單片機原理與應用M.高等教育，20079胡學林.可編程控制器應用技術M.：高等教育，200110澤榮.可編程序控制器原理與應用M.清華大學/交通大學，2009六、指導教師意見與建議： 簽名：年 月 日七、教學單位領導小組審批意見： 組長簽名： 年 月 日學院畢業論文（設計）中期檢查表院(系)：機電工程系 專業： 機械設計制造與其自動化 2012年4月14日 畢業論文（設計）題目：基于PLC的自動送料裝車系統設計學生學 號指導教師職 稱計劃完成時間：2012年4月26日 畢業論文（設計）的進度計劃：2

7、011.11.03-2011.12.20 確定設計（論文）題目與撰寫開題報告2011.12.21-2012.03.30 查詢相關資料，撰寫并完成設計（論文）初稿。2012.04.01-2012.04.15 進行畢業設計（論文）中期檢查，并提交期中檢查表。2012.04.16-2012.05.03 據指導教師意見進行設計（論文）修改，并最終定稿。2012.05.04-2012.05.18將設計（論文）交于評閱教師進行評閱，并準備答辯。完成情況：到現在為止，我通過查找資料學到了很多。我已經充分認識到了學習PLC的必要性，也鞏固了很多以前沒學好的知識，使我的專業理論知識更加扎實。指導教師評議該生已按

8、畢業論文的進度安排按時完成了論文的相關任務，論文初稿已基本完成。初稿結構較合理，硬件設計容太繁瑣，需刪減多余容，軟件編程需著重充實。 簽 名： 年 月 日備 注：目 錄摘要與關鍵詞1第1章概述11.1 可編程控制技術的發展狀況11.2 PLC的特點11.3 PLC的應用31.4 PLC的發展趨勢3第2章控制系統的方案選擇4第3章控制系統的設計43.1 自動送料裝車系統控制工藝要求43.2 I/O地址分配53.3 PLC外部接線圖的設計5第4章基于PLC裝車系統的梯形圖64.1 PLC程序流程圖64.2 PLC梯形圖設計74.3 PLC程序語句設計14總 結20參考文獻：21 辭22基于PLC的

9、自動送料裝車系統設計（學院機電系， 253023）摘 要：可編程序控制器（Programmable Controller）簡稱PLC，是一種以微處理器為基礎的新型工業控制裝置，它集計算機技術、自動控制技術、通信技術于一體，具有結構簡單，性能優越，可靠性高，使用、維修方便等特點。因此PLC已廣泛應用于電力、機械制造、化工、汽車、鋼鐵、建筑、水泥、石油、采礦、紡織、造紙、環保、種植、廣告與娛樂等各行各業1。隨著PLC技術的推廣和應用，其成本也在不斷下降，PLC的應用領域越來越廣泛，幾乎可以說，只要有控制系統存在的地方就需要PLC。本自動送料裝車系統采用目前比較流行的PLC編程控制，因此適應能力比較

10、強。自動送料裝置一般都是在條件比較惡劣的環境下運行，對裝置的要求比較高，傳統的裝置都是用繼電器等一些器件組成，這些裝置不僅線路復雜，而且在惡劣的環境下穩定性很差，線路很容易出現故障，致使生產效率大大降低，而此次運用PLC編程控制，不但解決了系統的穩定問題，而且還可以節省裝料時間，提高生產效率。關鍵詞：PLC，自動送料裝車系統，穩定，生產效率第1章 概述1.1 可編程控制技術的發展狀況可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC，是由美國數字設備公司(DEC)于1969年研制開發并在美國通用公司（GM公司）汽車自動裝配線上試用，獲得成功。自此，可編程序控

11、制器PLC誕生。最初，PLC只能完成順序控制，僅有邏輯運算、定時、計數等控制功能。隨著微處理器技術的發展，20世紀70年代末至80年代初，PLC的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能，使得PLC不僅可以進行邏輯控制，而且可以對模擬量進行控制。20世紀80年代以來，隨著大規模和超大規模集成電路技術的迅猛發展，PLC也得到迅速發展，其功能越來越強。這時候的PLC具有高速計數、中斷技術、PID調節、數據處理和數據通訊等功能，從而使PLC在國外已被廣泛應用于各行各業。PLC的發展初期，不同開發制造商對PLC有不同的定義，為使這一新型的工業控制裝置的生產和發展規化，國際電工委員會（IEC）于1985年1

12、月制定了PLC的標準，并給它作了如下定義：“可編程序控制器是一種數字運算的操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計，它采用可編程序的存儲器，用來在其部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作命令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程序控制器與其有關的外部設備，都應按易于與工業控制系統連成一個整體，易于擴充其功能的原則而設計2。”1.2 PLC的特點（1）可靠性高、抗干擾能力強PLC是專門為工業生產自動化而設計的，因此人們在設計PLC時，從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性3。（2）通用性強、使用方便PLC產品已系列化和模塊化，PL

13、C的開發制造商為用戶提供了品種齊全的I/O模塊和配套部件。用戶在進行控制系統的設計時，不需要自己設計和制作硬件裝置，只需根據控制要求進行模塊的配置。用戶所做的工作只是設計滿足控制對象控制要求的應用程序。對于一個控制系統，當控制要求改變時，只需修改程序，就能變更控制功能。（3）采用模塊化結構，系統組合靈活方便PLC的各個部件，均采用模塊化設計，各模塊之間可由機架和電纜連接。系統的功能和規模可根據用戶的實際需求自行組合，使系統的性能價格更容易趨于合理。（4）編程語言簡單、易學，便于掌握PLC是由繼電器、接觸器控制系統發展而來的一種新型的工業自動化控制裝置，其主要的使用對象是廣大的電氣技術人員。PL

14、C的開發制造商為了便于工程技術人員方便學習和掌握PLC的編程，采取了與繼電器、接觸器控制原理相似的梯形圖語言，從而使之易學、易懂4。（5）系統設計周期短由于系統硬件的設計任務僅僅是根據對象的控制要求配置適當的模塊，而不要取設計具體的接口電路，這樣大大縮短了整個設計所花費的時間，加快了整個工程的進度。（6）對生產工藝改變適應性強PLC的核心部件是微處理器，它實質上是一種工業控制計算機，其控制功能是通過軟件編程來實現的。當生產工藝發生改變時，不必改變PLC硬件設備，只需改變PLC中的程序，這對現代化的小批量、多種產品的生產尤為適合。（7）安裝簡單、調試方便、維護工作量小PLC控制系統的安裝接線工作

15、量比繼電器、接觸器控制系統少得多，只需將現場的各種設備與PLC相應的I/O端相連。PLC軟件設計和調試大多可在實驗室里進行，用模擬實驗開關代替輸入信號，其輸出狀態可以觀察PLC上相應的發光二級管，也可以另接輸出模擬實驗板。模擬調試好后，再將PLC控制系統安裝到現場，進行聯機調試，這樣既節省時間又很方便。由于PLC本身的可靠性高，又有完善的自診能力，一旦發生故障，可以根據報警信息，迅速查明原因。如果是PLC本身發生故障，則可以用更換的方法排除故障。這樣既提高了維護的工作效率，有保證了生產的正常進行5。1.3 PLC的應用可編程序控制器PLC是以微處理器為核心的，綜合了計算機技術、自動控制技術和通

16、信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設計簡單、通用靈活、維護方便等一系列的優點，因而在電力、機械、冶金、能源、化工、交通等領域中有著廣泛的應用，已經成為現在工業控制的三大支柱（PLC、CAD/CAM和機器人）之一。根據PLC的特點，可以將其應用形式歸納為以下幾種類型。（1）開關量邏輯控制（2）模擬量控制（3）過程控制（4）定時和計數控制（5）順序控制（6）數據處理（7）通信和聯網61.4 PLC的發展趨勢隨著PLC技術的推廣和應用，為了適應和滿足市場的各方面的需求，PLC將進一步向以下幾個方向發展。（1）系列化、模塊化每個生產PLC的廠家幾乎都有自己

17、的系列化產品，同一系列的產品指令上兼容，擴展設備容量，以滿足新機型的推廣和使用。要形成自己的系列化產品，以便與其他PLC廠家競爭，就必然要開發各種模塊，使系統的構成更加靈活、方便。一般PLC可分為主模塊、擴展模塊以與各種智能模塊，每種模塊的體積都較小，相互連接方便，使用更簡單，通用性更強。（2）小型機功能強化從可編程序控制器出現以來，小型機的發展速度大大高于中、大型PLC。隨著微電子技術的進一步發展，PLC的結構必將更為緊湊，體積更小，而安裝和使用更方便。有的小型機只有手掌大小，很容易用其制成機電一體化產品。有的小型機的I/O可以以點為單位由用戶配置、更換或維修。很多小型機不僅有開關量I/O，

18、而且還有模擬量I/O、高速計數器、PWM輸出等。中、大型機高速度、高功能、大容量（3）低成本隨著科學技術的飛躍發展，PLC主要部件的成本也在不斷下降。這就使得PLC功能在大幅提高的同時，其成本卻在大幅降低。由于價格的不斷降低，PLC也逐漸在工業控制領域占據主導地位。（4）多功能PLC功能呈現多樣化，以滿足不同的的工業控制需求。同時，PLC的計算處理功能的也將得到進一步發展，使其可以替代計算機進行日常工業生產的管理、監控。智能I/O組件也將進一步完善，用來完成各種專門的任務7。第2章 控制系統的方案選擇送料小車的系統控制可以有很多方法可以來實現，比較常用是用單片機和可編程序控制器PLC。在單片機

19、控制系統電路中需要加入A/D、D/A轉換器，線路比較復雜，并且還要分配大量的中斷口地址。同時單片機控制電路容易受外界環境的干擾，穩定性不可靠。另外，控制程序還需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時也需要高技術的人員才能修復8。而從上述對PLC的特點了解可知，PLC具有很多優點，因此我們歸納出：PLC的可靠性高、環境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單。此外PLC部定時、計數資源豐富，可以方便地實現對送料小車的控制。因此，最終我們選擇了用可編程序控制器PLC來實現對送料裝車系統的控制，以完成本次論文設計題目第3章 控制系統的設計3.1 自動送料裝車系統控制工藝要求基于PLC控制的自動送料

20、裝車系統的控制要求如下：初始狀態：紅燈L2滅，綠燈L1亮，表示允許汽車進來裝料。此時，進料閥門（K1），送料閥門（K2），電動機（M1、M2、M3）皆為OFF狀態。當汽車到來時，車輛檢測開關S2接通，紅燈L2亮，綠燈L1滅，電動機M3運行，電動機M2在M3接通2秒后運行，電動機M1在M2啟動2秒后運行，依次順序起動整個送料系統。當電動機M3運行后，進料閥門K1打開給料斗進料。當料斗中物料裝滿時，料斗檢測開關S1接通，此時進料閥門K1關閉（設1料斗物料足夠運料小車裝滿一車）。料斗出料閥門K2在電動機M1運行2秒與料斗裝滿后，打開放料，物料通過傳送帶PD1、PD2和PD3的傳送，裝入汽車。當運料小

21、車裝滿后，稱重開關S3動作，送料閥門K2關閉，同時電動機M1延時2秒后停止，電動機M2在M1停止2秒后停止，電動機M3在M2停止2秒后停止。此時綠燈L1亮，紅燈L2滅，表示汽車可以開走。故障操作：在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶PD1超載，則送料閥門K2立即關閉，同時停止電動機M1，電動機M2和M3在電動機M1停止4秒后停止；在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶PD2超載，則同時停止電動機M1和M2并關閉送料閥門K2，延時4S后電動機M3停止；在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶PD3超載，則同時停止電動機M1、M2和M3并關閉送料閥門K2。3.2 I/O地址分配此次設計，系統占用18個P

22、LC的I/O端口，分別是8個輸入端口和10個輸出端口，具體的I/O分配如表1所示：表1 自動送料裝置系統I/O地址表輸入輸出啟動I0.0電機M3Q0.0稱重開關I0.1電機M2Q0.1裝車開關I0.2電機M1Q0.2緊急停止I0.3送料閥門K2Q0.3料斗已滿I0.4進料閥門K1Q0.4電動機M3故障I0.5紅燈L2Q0.5電動機M2故障I0.6綠燈L1Q0.6電動機M1故障I0.7電機M3故障顯示Q0.7電機M2故障顯示Q1.0電機M1故障顯示Q1.13.3 PLC外部接線圖的設計該控制系統核心部分是以德國西門子CPU226為主，其外部硬件接線圖如圖1所示：圖1 PLC自動送料I/O接線圖第

23、4章 基于PLC裝車系統的梯形圖4.1 PLC程序流程圖PLC采用計算機控制技術，其程序工作過程可用流程圖2表示。PLC的程序執行為循環掃描工作方式，即進行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環執行9。圖2 PLC程序流程圖4.2 PLC梯形圖設計梯形圖編程語言習慣上稱為梯形圖。梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，也可以說，梯形圖編程語言是在電氣控制系統中常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎上簡化了符號演變而來的，形象、直觀、實用，電氣技術人員容易接受，是目前用的最多的一種PLC編程語言10。本送料裝車系統的PLC梯形圖如圖3：圖3 PLC程序體形圖初始狀態：Q0.6接通，其它都處于斷開狀態。表示小車

24、可以進入。小車到達：I0.0閉合，Q0.0接通同時Q0.4接通，延時2秒Q0.1接通，延時2秒，Q0.2接通。Q0.5接通，Q0.6斷開。表示小車已經到達。開始裝料：I0.2閉合，Q0.4斷開，Q0.3接通，表示裝料中。裝料完畢：I0.1閉合，Q0.3斷開同時Q0.0斷開，延時2秒Q0.1斷開，在延時2秒Q0.2斷開，Q0.5斷開，Q0.6閉合。表示小車已經裝滿并且可以離開。4.3 PLC程序語句設計網絡1：LD 啟動:I0.0O 電機M3:Q0.0AN 稱重開關:I0.1= 電機M3:Q0.0網絡2：LD 電機M3:Q0.0TON T37, 20網絡3：LD T37O 電機M2:Q0.1=

25、電機M2:Q0.1網絡4：LD 電機M2:Q0.1TON T38, 20網絡5：LD T38O 電機M1:Q0.2= 電機M1:Q0.2網絡6：LD 電機M3:Q0.0AN 進料閥門K1:Q0.4AN 裝車開關:I0.2AN 料斗已滿:I0.4= 送料閥門K2:Q0.3網絡7：LD 裝車開關:I0.2O 進料閥門K1:Q0.4AN 稱重開關:I0.1A 電機M1:Q0.2A 電機M3:Q0.0AN 電動機M3故障:I0.5AN 電動機M2故障:I0.6AN 電動機M1故障:I0.7= 進料閥門K1:Q0.4網絡8：LD 稱重開關:I0.1O M0.0A 電機M2:Q0.1= M0.0網絡9：L

26、D M0.0TON T39, 20網絡10：LD T39R 電機M2:Q0.1, 1網絡11：LD T39O M0.1A 電機M1:Q0.2= M0.1網絡12：LD M0.1TON T40, 20網絡13：LD T40R 電機M1:Q0.2, 1網絡14：LD 啟動:I0.0O 紅燈L2:Q0.5LD 電機M1:Q0.2O 電機M3:Q0.0ALD= 紅燈L2:Q0.5網絡15：LDN 啟動:I0.0AN 紅燈L2:Q0.5= 綠燈L1:Q0.6網絡16：LD 電機M3:Q0.0O 電機M2:Q0.1O 電機M2故障顯示:Q1.0A 電動機M3故障:I0.5= M0.2網絡17：LD M0.

27、2TON T41, 20網絡18：LD T41= 電機M3故障顯示:Q0.7R 電機M3:Q0.0, 1網絡19：LD 電機M3:Q0.0O 電機M1:Q0.2O 電機M3故障顯示:Q0.7A 電動機M2故障:I0.6= M0.3網絡20：LD M0.3TON T42, 20網絡21：LD T42= 電機M2故障顯示:Q1.0R 電機M2:Q0.1, 1R 電機M3:Q0.0, 1網絡22：LD 電機M1:Q0.2O 電機M2:Q0.1O 電機M1故障顯示:Q1.1A 電動機M1故障:I0.7= M0.4網絡23：LD M0.4TON T43, 20網絡24：LD T43= 電機M1故障顯示:

28、Q1.1R 電機M1:Q0.2, 1R 電機M2:Q0.1, 1R 電機M3:Q0.0, 1網絡25：LD 緊急停止:I0.3R 電機M3:Q0.0, 5總 結本自動送料裝車系統采用了目前比較流行的PLC作為控制系統。通過PLC編程控制，不但解決了系統的穩定問題，而且還節省裝料時間，提高生產效率。當然，本系統也存在不足之處。首先，該小車系統在實施的情況下，其成本價格可能比較高。另外，本小車的系統并不完善，只做了送料，沒有設計小車到料倉后送料的多少。這個方面是該系統設計的需要完善的地方，也是將來的研究方向。 參考文獻：1廖常初.PLC基礎與應用M.：機械工業，2003.13.2郁漢琪，郭健.可編

29、程序控制器原理與應用M.：中國電力，2010.110.3周萬珍，高鴻賓.PLC分析與設計應用M.：電子工業，2004.4547.4萬忠.可編程序控制器應用技術M.：機械工業，2005.2225.5極峰.機器人技術J.高等教育，2009（2）：1719.6王兆義.小型可編程序控制器實用技術M.機械工業，2003.1112.7萬忠，周淵深.可編程控制器應用技術M.：化學工業，2001.2931.8胡長勝.單片機原理與應用M.高等教育，2007.24.9胡學林.可編程控制器應用技術M.：高等教育，2001.3839.10澤榮.可編程序控制器原理與應用M.清華大學/交通大學，2009.2727.PLC

30、 based automatic loading system designWei Fenglong(Mechanical and Electronic Engineering Department of DezhouUniversity, Dezhou Shandong, 253023)Abstract:Programmable controller ( Programmable Controller ) referred to as PLC, is a microprocessor based new type of industrial control devices, which co

31、mbines computer technology, automatic control technology, communication technology, has the advantages of simple structure, superior performance, high reliability, convenient use, repair.Therefore, PLC has been widely used in electric power, machinery manufacturing, chemical, automotive, steel, cons

32、truction, cement, mining, petroleum, textile, paper making, environmental protection, cultivation, advertising and entertainment industries.Along with the PLC technology popularization and application, its costs are declining, PLC applications more and more widely, can almost say, as long as the con

33、trol system in the presence of local needs PLC.The automatic loading system is currently more popular PLC programming control, and strong ability to adapt.Automatic feeding device are generally in the condition is more abominable environment, the device requires relatively high, the conventional device are used to relay and other devices, the device not only complex lines, but also in the harsh environment of poor