循环输运机构电气系统设计.doc
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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作学生毕业设计(论文)报告系 别: 机电工程学院 专 业: 班 号: 学 生 姓 名: 学 生 学 号: 设计(论文)题目: 循环输运机构电气系统设计 指 导 教 师: 设 计 地 点: 起 迄 日 期: 本页适用于毕业设计毕业设计(论文)任务书专业 数控技术 班级 数控105 姓名 马逍遥 一、课题名称: 循环输运机构电气系统设计 二、主要技术指标:(1)一个箱体单元重1000Kg;(2)箱体单元最大长度1650mm;(3)提升装置提升速度510cm/s;(4)推箱装置推箱速度815cm/s;(5)气缸活塞杆的运动速度2030cm/s 三、
2、工作内容和要求: 1.根据原始数据、系统工作流程要求进行控制系统工况分析和方案设计;2.根据工况分析及其控制方案设计结果进行PLC等控制系统硬件选型;3.根据系统工作要求进行软件设计编制PLC控制程序;4.撰写设计说明书。 四、主要参考文献:(1)廖常初.S7-300/400 PLC应用技术M.北京:机械工业出版社 2005;(2)徐德、孙同景编著.可编程控制器(PLC)应用技术M.济南:山东科学技术出版社 2000;(3)王永华主编.现代电器控制及PLC应用技术M.北京:北京航空航天大学出版社 2003;(4)周万珍、高鸿斌编著.PLC分析与设计应用M.北京:电子工业出版社 2004:;(5
3、)求是科技编著.PLC应用开发技术与工程实践M.北京:人民邮电出版社 2005;(6)刘锴、周海主编.深入浅出西门子S7-300PLCM.北京:北京航空航天大学出版社 2004;(7)郑凤翼、郑丹丹、赵春江编著.图解PLC控制系统梯形图和语句表M.北京:人民邮电出版社 2006;(8)齐从谦、王士兰编.PLC技术及应用M.北京:机械工业出版社 2000;(9)耿文学主编.可编程序控制器应用技术手册M.科学技术文献出版社 1996;(10)严盈富编著.触摸屏与PLC入门M.人民邮电出版社 2006. 学 生(签名) 年 月 日 指 导 教师(签名) 年 月 日 教研室主任(签名) 年 月 日系
4、主 任(签名) 年 月 日本页适用于毕业论文毕业设计(论文)任务书专业 数控技术 班级 数控105 姓名 马逍遥 一、课题名称: 循环输运机构电气系统设计 二、课题应达到的要求:1.根据原始数据、系统工作流程要求进行控制系统工况分析和方案设计;2.根据工况分析及其控制方案设计结果进行PLC等控制系统硬件选型;3.根据系统工作要求进行软件设计编制PLC控制程序;4.撰写设计说明书。 三、主要工作内容:1.根据原始数据、系统工作流程要求进行控制系统工况分析和方案设计;2.根据工况分析及其控制方案设计结果进行PLC等控制系统硬件选型;3.根据系统工作要求进行软件设计编制PLC控制程序;4.撰写设计说
5、明书。 四、主要参考文献:(1)廖常初.S7-300/400 PLC应用技术M.北京:机械工业出版社 2005;(2)徐德、孙同景编著.可编程控制器(PLC)应用技术M.济南:山东科学技术出版社 2000;(3)王永华主编.现代电器控制及PLC应用技术M.北京:北京航空航天大学出版社 2003;(4)周万珍、高鸿斌编著.PLC分析与设计应用M.北京:电子工业出版社 2004:;(5)求是科技编著.PLC应用开发技术与工程实践M.北京:人民邮电出版社 2005;(6)刘锴、周海主编.深入浅出西门子S7-300PLCM.北京:北京航空航天大学出版社 2004;(7)郑凤翼、郑丹丹、赵春江编著.图解
6、PLC控制系统梯形图和语句表M.北京:人民邮电出版社 2006;(8)齐从谦、王士兰编.PLC技术及应用M.北京:机械工业出版社 2000;(9)耿文学主编.可编程序控制器应用技术手册M.科学技术文献出版社 1996;(10)严盈富编著.触摸屏与PLC入门M.人民邮电出版社 2006. 学 生(签名) 年 月 日 指 导 教师(签名) 年 月 日 教研室主任(签名) 年 月 日系 主 任(签名) 年 月 日毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目一、 选题的背景和意义:作为通用工业控制计算机,30年来,可编程控制器从无到有,实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃;其功能从弱到强,实现了逻辑
7、控制到数字控制的进步;其应用领域从小到大,实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备,在世界各地发挥着越来越大的作用。为了适应市场的各方面需求,各生产厂家对PLC不断进行改进,推出功能更强、结构更完善的新产品。这些新产品总体来说,朝两个方向发展:一是向超小型、专用化和低价格的方向发展,以进行单机控制;另一个是向大型、高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展,以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要。二、 课题研究的主要内容:此次设计是将液压、气动及电气控制集一体,运用于循环输运机构,完成箱体的运输。其中电气控
8、制及PLC可编程控制器进行整个工作流程的控制,包括液压缸的伸缩、汽缸的伸缩、电磁溢流阀的开启与关闭及装箱动作与退箱动作。三、 主要研究(设计)方法论述:PLC运行程序的方式与微型计算机相比有较大的不同,微型计算机运行程序时,一旦执行到END指令,程序运行结束。而PLC从0000号存储地址所存放的第一条用户程序开始,在无中断活跳转的情况下,按存储地址号递增的方向顺序逐条执行用户程序,直到END指令结束。然后再从头开始执行,并周而复始地重复,直到停机或从运行切换到停止工作状态。我们把PLC这种执行程序的方式称为扫描工作方式。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。PLC扫描工作方式主要分为三个阶段:1
9、.输入采样 PLC在开始执行程序之前,首先扫描输入端子,按顺序将所有输入信号,读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中,这个过程称为输入采样。PLC在运行程序时所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息,而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内这个采样结果的内容不会改变,只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。2.程序执行 PLC完成了输入采样工作后,按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运输处理。再将程序执行的结果写入寄存执行结果的输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序未被执行完毕之前不会送到输出端子上。
10、3.输出刷新 在执行到END指令,即执行完用户所有程序后,PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出,驱动用户设备。PLC工作过程除了包括上述三个主要阶段外,还要完成内部处理、通信处理等工作。四、设计(论文)进度安排:时间(迄止日期)工 作 内 容2013.1.20-2013.2.25下发毕业设计任务书,调研,查阅资料 2013.2.26-2013.2.30撰写开题报告(含文件综述) 2013.3.1-2013.4.1根据任务书要求进行具体设计 2013.4.2-2013.4.29撰写并录入毕业设计(论文)说明书 五、指导教师意见: 指导教师签名: 年 月 日六、系部意见: 系主任
11、签名: 年 月 日循环输运机构电气系统设计摘 要本文研究了电气控制与PLC顺序控制解决实际循环输运机构问题的原理,控制流程以及用PLC程序的仿真。论文首先简单回顾了电气控制与可编程控制器的历史、发展以及应用,然后详细介绍了西门子PLC编程的原理,包括西门子PLC编程的行为描述和机制原理。其次从西门子PLC编程的系统学特征出发,讨论它具有可靠性高,抗干扰能力强,通用性强,使用方便等特征。接着引出了电气控制与PLC顺序控制解决实际循环输运机构的问题,先讨论了PLC的逻辑运算问题,然后从实际循环输运机构问题的应用,实用价值,理论意义的角度对实际循环输运机构问题进行阐述。本毕业设计重点运用PLC的仿真
12、方法,实现了PLC编程的仿真,给出了解决实际循环输运机构问题的数学模型,实现步骤,描述了西门子PLC编程的优缺点。论文最后以PLC仿真实验为基础,对西门子PLC编程的主要逻辑运算进行了详细的讨论,并且给出了优化的算法选择,解决了西门子PLC编程中存在的不足。论文实现了实际循环输运机构问题的求解和仿真。关键词:循环输运机构,西门子PLC编程,逻辑运算目 录摘 要iAbstractii第一章 引言1 1.1 毕业设计研究现状1 1.2毕业设计研究的原理和方法4 1.2.1 PLC与继电接触器控制系统的异同点4 1.2.2 PLC与计算机控制系统的异同点5 1.2.3 PLC与单片机的区别5 1.3
13、毕业设计研究意义6 1.4本次毕业设计的主要研究内容6 1.5本次毕业设计采用的设计方法7 第二章 毕业设计任务9 2.1毕业设计基本结构9 2.2工作要求及其流程10 2.3设计任务内容及要求12 2.4毕设设计工作步骤122.5本章小结13 第三章 硬件设计14 3.1 CPU模块选型14 3.2输入输出扩展模块选型16 3.4本章小结18 第四章 PLC软件设计19 4.1 系统流程图19 4.2编写输入输出分配表20 4.4 编制程序22 4.4.1 系统程序概述234.4.2子程序244.4.3主程序254.5本章小结27第五章 调试与仿真285.1 仿真软件的使用285.1.1 S
14、7-200的仿真软件285.1.2硬件设置295.1.3 生成ASC文本文件295.2程序调试具体说明295.3软件测试325.4 本章小结33第六章 总结和展望346.1总结346.2展望34参考文献36致 谢37附 录3839 第一章 引言1.1 毕业设计研究现状一、简述SIEMENS作为设计和制造前沿自动化技术产品的世界级公司,西门子始终坚持“创新科技铸就恒久价值”的理念,研发、制造卓越的自动化技术产品以完美匹配客户的所有要求并提供丰富全面的培训、服务和技术支持。西门子PLC行业是一个控制行业,虽然我国在PLC生产方面非常弱,但在PLC应用方面,我国是很活跃的,近年来每年约新投入10万台
15、套PLC产品,年销售额30亿人民币,应用的行业也很广泛,涉及到汽车、粮食加工、化学/制药、金属/矿山、纸浆/造纸等行业,与国民经济的各个部门都密切相关。其所占的产值比例日益增大,其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。本次毕业设计是设计一组用于循环运输机构需求的PLC控制程序,该程序能够控制此循环输运机构自动完成运输工作。为编出正确可靠地PLC程序,必须首先对循环机构进行深入的分析,了解它的结构和具体工作流程,及各种元件的工作原理和在运输中所起的作用,根据分析才能进行电气系统硬件设计和软件设计。此循环输运机构将液压、气动及电气控制集一体,运用于循环输运机构,完成
16、箱体的运输。其中电气控制及PLC可编程控制器进行整个工作流程的控制,包括液压缸的伸缩、汽缸的伸缩、电磁溢流阀的开启与关闭及装箱动作与退箱动作。在这自动化发展迅速的时代,这种用PLC来控制的工程越来越多。PLC可编程控制器在制造工业(以改变几何形状和机械性能为特征)和过程工业(以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征)中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术
17、的控制装置,使得电气控制功能实现的程序化,这就是第一代可编程序控制器,英文名字叫Programmable Controller(PC)。随着电子技术和计算机技术的发生,PC的功能越来越强大,其概念和内涵也不断扩展。上世纪80年代,个人计算机发展起来,也简称为PC,为了方便,也为了反映或可编程控制器的功能特点,美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller(PLC),并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在,仍常常将PLC简称PC。上世纪80年代至90年代中期,是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC
18、在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统,并且不断发展和完善。二、典型的PLC产品1、国外:施耐德公司, Quantum、Premium、Momentum等;罗克韦尔(A-B公司),SLC、MicroLogix、Control Logix等;西门子公司, SIMATIC S7-400/300/200系列;GE公司,日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。2、国内:PLC生产厂约30家,但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。在我国,一般按I/
19、O点数将PLC分为以下级别(但不绝对,国外分类有些区别):微型:32 I/O ,小型:256 I/O,中型:1024 I/O ,大型:4096 I/O ,巨型:8192 I/O。在我国应用的PLC系统中,I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%,64点256点的占31%,合计占整个PLC销售额的78%。在我国应用的PLC,几乎涵盖了世界所有的品牌,呈现八国联军的态势,但从行业上分,有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多,小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势,而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。我国的PLC
20、供应渠道,主要有制造商、分销商(代理商)、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中,大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。三、PLC发展的重点1、人机界面更加友好:PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业,大大提高了其软件水平,多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件,软件和硬件的结合,提高了系统的性能,同时,为用户的开发和维护降低了成本,使更易形成人机友好的控制系统,目前,PLC网络IPCCRT的模式被广泛应用。2、网络通讯能力大大加强:PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上,逐渐增加了各种通讯接口,而且提供完整的通讯网络
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