PLC課程設(shè)計 遙控自卸車模型的PLC控制畢業(yè)設(shè)計（論文)word格式

目 錄中文摘要.1 可編程控制器概述.21.1 PLC的由來.21.2 PLC的定義.31.3 PLC的基本結(jié)構(gòu).71.4 PLC的主要功能.1.5 PLC的特點.2 遙控自卸車模型的PLC控制2.1 遙控自卸車簡介.2.2 小車動作過程.2.3 試驗面板引用及說明.2.4運行時序圖.2.5 順序功能圖.2.6 小車運行控制梯形圖.2.7 硬件接線圖.2.8 電路的安裝與調(diào)試.3、結(jié)束語.參考文獻.摘要本次課程設(shè)計的對象是遙控自卸車模型，我們根據(jù)設(shè)計需要可以對自卸車進行相應(yīng)的遙控控制。遙控自卸車模型是工程車仿真模型中的一種，這種模型基本是按1：30的比例制作而成的，以自卸車為例，它可以前進后退，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，料斗上升下降，并且模型具有減震器，后橋差速器等，它只是提更給邏輯控制試驗的一個試驗?zāi)Ｐ停灰沁壿嬁刂破骷伎梢詫崿F(xiàn)對其控制，本次設(shè)計采用可編程控制器（PLC）對它進行控制。本課程設(shè)計以三菱FX2為例對它進行控制設(shè)計。實驗過程中如果要求小車按某種要求完成某種動作，可按要求對PLC進行編程，將PLC的輸出點按要求進行連接，再經(jīng)過必要的程序調(diào)試，當執(zhí)行該程序時，小車即可通過PLC的控制完成預(yù)定動作。 1可編程序控制器概述1.1 PLC的由來在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即： 編程方便，現(xiàn)場可修改程序；維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；體積小于繼電器控制裝置；數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入可以是交流信號隔離變送器115V；輸出為交流信號隔離變送器115V，2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等；在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更；用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。根據(jù)上述要求，1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進了這項新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。1.2 PLC的定義PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA（National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義： “PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器。” 以后國際電工委員會(IEC)又先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過了對它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。” 總的來說，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、自動控制技術(shù)、數(shù)學(xué)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。它面向控制過程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，是現(xiàn)代工業(yè)三大支柱之一。PLC控制技術(shù)代表著當前程序控制的先進水平，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。1.3 PLC的基本結(jié)構(gòu)1）一中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2）存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。3）PLC常用的存儲器類型：RAM（Random Assess Memory）這是一種讀/寫存儲器(隨機存儲器)，其存取速度最快，由鋰電池支持。EPROM（Erasable Programmable Read Only Memory）這是一種可擦除的只讀存儲器。在斷電情況下，存儲器內(nèi)的所有內(nèi)容保持不變。(在紫外線連續(xù)照射下可擦除存儲器內(nèi)容)。EEPROM(Electrical Erasable Programmable Read Only Memory)這是一種電可擦除的只讀存儲器。使用編程器就能很容易地對其所存儲的內(nèi)容進行修改。1-3 PLC基本結(jié)構(gòu)圖1.4 PLC的主要功能PLC在不斷地發(fā)展，其性能不斷地完善、功能在不斷地增強。其主要功能有：開關(guān)量邏輯控制；閉環(huán)過程控制；定時控制；計數(shù)控制；順序（步進）控制；數(shù)據(jù)處理；通信和聯(lián)網(wǎng)。1.5 PLC的特點PLC有以下特點:1、高可靠性所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離；各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms;各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源; 對采用的器件進行嚴格的篩選；良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大； 大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。 2、豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流信號隔離變送器或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位，強電或弱電等，有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；，接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3、 采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、 編程簡單易學(xué) PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 5、 安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。 6、網(wǎng)絡(luò)通信 PLC提供標準通信接口，可以方便地進行網(wǎng)絡(luò)通信。 7、其他PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT模塊。2 遙控自卸車模型的PLC控制2.1 遙控自卸車簡介遙控自卸車模型是工程車仿真模型中的一種，這種模型基本是按1：30的比例制作而成的，以自卸車為例，它可以前進后退，左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)，料斗上升下降，并且模型具有減震器，后橋差速器等，它只是提更給邏輯控制試驗的一個試驗?zāi)Ｐ停灰沁壿嬁刂破骷伎梢詫崿F(xiàn)對其控制，這里我們采用可編程控制器（PLC）對它進行控制。這里以三菱FX2為例對它進行控制設(shè)計，其I/O接線圖如下圖 所示。如果要求小車按某種要求完成某種動作，可按要求對PLC進行編程，將PLC的輸出點按要求進行連接，再經(jīng)過必要的程序調(diào)試，當執(zhí)行該程序時，小車即可通過PLC的控制完成預(yù)定動作。2.2 小車動作過程 小車一個周期要完成一組動作為：小車前進、調(diào)頭、倒車到位、翻斗卸料后、調(diào)頭回到出發(fā)時的原位，行駛路線如下。如果將小車的動作順序細分則工步為：小車啟動前進2s前進左轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)90°1s短直進1s短停1s短直后退1s后退右轉(zhuǎn)90°1s直退2s停車及翻斗抬升卸料和翻斗下降復(fù)位3s直進2s前進右轉(zhuǎn)90°1s短直進1s短停1s短直后退1s后退左轉(zhuǎn)90°1s直退回原位結(jié)束。小車大概動作路線如下：2-1 小車動作路線圖2.3 實驗面板引用及說明實驗面板引用：2-2 實驗面板說明：上圖中下面兩排接線孔，通過防轉(zhuǎn)疊插鎖緊線與PLC的主機相應(yīng)的輸入輸出插孔相接。Xi為輸入點，Yi為輸出點。當小車在一個周期內(nèi)前進時Y0有輸出，即LED0亮；左轉(zhuǎn)彎時Y1有輸出，即LED1亮；前進左轉(zhuǎn)彎時，Y0、Y1都有輸出，即LED0、LED1同時亮；后退時Y2有輸出，即LED2亮；右轉(zhuǎn)彎時Y3有輸出，即LED3亮；后退右轉(zhuǎn)彎時Y2、Y3都有輸出，即LED2、LED3同時亮。編程后，根據(jù)顯示燈的顯示效果判定小車運行狀態(tài)。2.4 運行時序圖 啟動前進左轉(zhuǎn)倒車右轉(zhuǎn)翻斗遙控自卸車運行的時序圖如上所示:X000為初始輸入量，當給其加一個初始量時，則從開始到結(jié)束的整個過程，其一直處于常閉狀態(tài)。此時Y000有輸出，遙控車前進，3s之后，Y001輸出一個1.5s右轉(zhuǎn)信號，右轉(zhuǎn)狀態(tài)結(jié)束后，小車繼續(xù)短前行1s，然后過來一個短暫停信號，時間約為1s。在這段時間內(nèi)，小車完成了前行和右轉(zhuǎn)調(diào)頭。接下來的一段時間小車運行路線大致如下：倒車1s左轉(zhuǎn)1.5s倒行3s翻斗卸料8s，至此，小車第一階段工作完成。下面的這個過程是小車的返回過程，在上圖虛線3右半部代表小車返回時的時序圖，其動作路線與以上大致相似，但是在返回以后，其左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的次序發(fā)生了變化，在返回過程中，小車先左轉(zhuǎn)，后右轉(zhuǎn)，這個過程完成以后，再前進一段距離，小車整個動作步驟基本完成，經(jīng)過循環(huán)程序，其過程將不間斷進行，直到人為中斷。2.5 小車運行控制梯形圖2.7 硬件接線圖2.8 電路安裝與調(diào)試 3 結(jié)束語 本次課程設(shè)計為期兩個星期，時間安排比較合理。經(jīng)過不斷努力，我完成了規(guī)定任務(wù)。通過這次設(shè)計實踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，我們的工程素質(zhì)得到了提高，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對課本知識的掌握比較模糊,全部都是理論知識。在實踐過程中出現(xiàn)了不少問題,比如輸入程序不能運行，機子出現(xiàn)了死機等問題。通過課程設(shè)計，我們平時解決不了的問題都得到了解決，從根本上掌握了理論知識。另外，我們的動手能力也得到了提高，以前不懂的課程設(shè)計現(xiàn)在也學(xué)會了方法。還有，我們從也意識到理論與實踐的差別，知道了實踐的重要性。 經(jīng)歷了這次課程設(shè)計之后，我的見識與能力都得到了提高，同時也認識到自身方面存在的一些問題。我將努力對自身進行改進，從多方面鍛煉自己，特別在實踐這方面。我也會向同學(xué)和老師虛心學(xué)習(xí)，把該掌握的知識掌握牢。  參考文獻可編程控制器原理及其應(yīng)用吳中俊 黃永紅 主編。機械工業(yè)出版社，2004.4可編程序控制器原理及應(yīng)用實驗指導(dǎo)書王躍球。2008年9月