自动生产线行驶小车的PLC控制系统设计

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第1章 引言 . ....................................................... 1

1.1 设计目的 . ....................................................................................................... 1 1.2 设计要求 . ....................................................................................................... 1 第2章 系统总体设计 . ............................................... 3

2.1 总体思路 . ....................................................................................................... 3 2.2 主电路设计 . ................................................................................................... 3 第3章 控制系统硬件设计 . ........................................... 5

3.1 PLC选型 ........................................................................................................ 5 3.2 系统变量定义及分配表 . ............................................................................... 5 3.3 PLC系统接线图 ............................................................................................ 6 第4章 系统软件设计 . ............................................... 7 第5章 总结 . ....................................................... 8 参考文献 . .......................................................... 9

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第1章 引言

在工业自动化生产早期，继电器接触器控制系统一直是电气控制的主流。目前国内仍有不少厂家应用继电器控制系统，其中输入单元为按键开关等主令电器，逻辑单元是支配控制系统的程序，它是由各种继电器的触点，通过导线连接，并具有一定的逻辑功能的控制线路。输出单元包括各种阀门的控制线圈，各类接触器控制线圈及信号指示等执行元件。这类控制系统的特点是：价格便宜，性能价格比低。由于存在继电器抖动，打弧，吸合不良等现象，因此控制系统寿命短，可靠性差，因为它的自动控制功能是靠继电器的辅助触点动作来实现，而触点动作一次需要几十毫秒，所以控制速度慢；由于需要改变控制逻辑就要改变各触点间的连线，故难度大，同时体积大，耗能高。

20世纪70年代以来，在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备，人们把它称为可编程控制器，简称为PLC 。早期出现的可编程控制器只是用来取代继电器控制，它只具备逻辑控制、计数等较少功能。随着微电子技术、大规模集成电路及微型计算机的发展，20世纪70年代中期微处理器和微机技术应用到产品中。使PLC 不仅具有逻辑控制功能，而且还增加了数据运算、传输与处理功能，成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，进一步扩大了其工业控制领域。

近年来，正是由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，已广泛应用于自动生产线小车行驶控制中，小车通常采用电机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退 。

1.1 设计目的

为了进一步提高对所学知识的运用能力，以及对《工厂电气控制技术》一书的深入了解，会运用所学知识来解决实际问题。通过电路设计，了解PLC 的工作特征，掌握PLC 的工作原理，从而加深对课程知识的理解。通过本次课程设计，主要训练与培养学生一下能力：一方面掌握设计方法、技巧，另一方面加强理论结合实际及指导解决实际问题的途径，以期达到理论与实际的统一，从而提高同学们对科学实验的兴趣和能力。

1.2 设计要求

某自动生产线上，使用有轨小车来运转工序之间的物件，小车的驱动采用电动机拖动，其行驶示意图如图1-1所示。电机正转，小车前进；电机反转，小车后退。

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图1-1行驶小车示意图 控制过程为：

（1） 小车从原位A 出发驶向1号位，抵达后立即返回原位； （2） 接着直向2号位驶去，抵达后立即返回原位； （3） 第二次出发一直驶向3号位，到达后返回原位；

（4） 必要时，像上述一样小车出发二次运行一个周期能停下来； （5） 根据需要小车也能重复上述过程，不停的运行下去，直到按下停止按

钮为止。

要求：画出主电路，PLC 外部接线图，梯形图

第2章 系统总体设计

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2.2 主电路设计

本设计重点内容之一是设计电动机的正反转控制逻辑，电动机的正反转决定了小车的前进后退，因此合理的设计电动机的正反转逻辑是一项必要并且非常重要的任务。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互换，电机可由正转变成反转。为了保证两个接触器不能同时得电，提高可靠性，还需加入互锁电路，集合以上要求，该控制系统的主电路如图2-2所示

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┊ 图2-2 控制系统的主电路图 ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊

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第3章 控制系统硬件设计

3.1 PLC选型

根据设计要求，系统的输入量有：启、停按钮信号；1号位、2号位、3号位限位开关信号；连续运行开关信号和原位点限位开关信号，系统的输出信号有：运行指示和原位点指示输出信号；前进、后退控制电机接触器驱动信号，共需实际输入点数7个，输出点数4个。可选用西门子公司S7-00系列的224PLC, 其输入点数14个，输出点数6个，满足设计要求。

3.2 系统变量定义及分配表

可将控制系统所有输入和输出元件分别分配到PLC 各个输入输出点上，如下表3-1所示：

表3-1系统变量分配表

3.3 PLC系统接线图

由PLC 的分配表3-1可绘制出PLC 的硬件接线图，如下图3-2所示

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第4章 系统软件设计

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小车PLC 控制系统梯形图如图4-1所示

图4-1 小车PLC 控制系统梯形图

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第5章 总结

自动行驶小车的PLC 控制系统，使小车具有自动启停的功能，设计中我采用了简单的设计方法，使得设计的程序不但简单易懂且清晰可观。通过这次课程设计使我明白了自己原来的知识还比较欠缺，明白学习是一个长期积累的过程，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质。 整个课程设计，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，一个设计是把学习过的专业知识应用于实际，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，既可以印证学过的书本知识，又可以学到许多课堂和书本学不到的新知识。总之，这次课程设计对我也是一个很好的锻炼机会。

参考文献

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[1] 李建兴. 可编程控制器应用技术 [M ].机械工业出版社,2004.

[2] 张爱铃，李岚，梅丽凤. 电力拖动与控制 [M ].机械工业出版社,2003. [3] 张广溢，郭前岗. 电机学 [M ].重庆大学出版社,2006.

[4] 张运波，刘淑荣. 工厂电气控制技术[M ].高等教育出版社,2004.

[5] 易泓可. 电气控制系统设计基础与范例(第2版) [M ].机械工业出版社，2008