李恒(基于PLC的提升机电气控制系统设计)

学士学位毕业设计（论文）基于PLC的提升机电气控制系统设计学生姓名：李恒指导教师：朱学东所在学院：信息技术学院专业：农业电气化与自动化中国·大庆2005年6月摘要—I—摘要为解决多层生产线运输产品的不便，本设计采用可编程控制器来实现提升机的逻辑控制。PLC具有功能齐全、可靠性高、维护量小等特点，将其应用于提升系统，是使用提升机实现现代化生产和管理的重要途径之一。本设计首先分析提升机系统的控制要求，然后以PLC为核心设计具有自锁、互锁等功能的提升系统。整个系统设计紧凑、便于调试和安装，可靠性极强。关键词：可编程控制器提升机控制ABSTRACT—II—ABSTRACTInordertosolvetheproblemoftransportingproductsonmultilayeredproductionlines,thisdesignintroducesthedesignandapplicationofPLCinlift-transport.Thesystem’scharacteristicsaremultiplefunctional,highlyreliable,andeasilymaintainable.Oneoftheimportantwaystorealizemodernproductionandmanagementofthecollierywhichusesalternatingcurrentmineliftingmachine.Thisdesignanalysesthecontrolrequisitionoflift-transport,thentakethePLCasthecoredesigntheliftingsystem.Thesystemhasfunctionofself-lockandmutuallock.Thewholesystemdesigniscompactandadvantageousforthedebugging.Ithasgreatlystrengthenedreliability.Keywords:Programmablecontrollerlift-transportcontrol目录—III—目录摘要......................................................................................................IABSTRACT.........................................................................................II前言...................................................................................................IV1可编程控制器简介........................................................................12系统控制要求................................................................................23硬件设计........................................................................................33.1主电路设计.........................................................................33.2输入/输出设备的确定.........................................................33.3PLC的选型.........................................................................43.4三菱FX-2系列PLC简介...................................................43.5I/O点的分配.......................................................................53.6硬件设备连接.....................................................................54软件设计........................................................................................64.1程序框图.............................................................................64.2本设计中用到的软元件简介..............................................74.3梯形图设计.........................................................................94.4指令表程序设计................................................................12结束语................................................................................................15参考文献............................................................................................16致谢....................................................................................................17前言—IV—前言在一些大型工业生产线中，提升机起到了很重要的作用。提升机可以用继电器控制，也可以使用可编程控制器控制，但是由于PLC编程方便、灵活和功能完善，我选择利用可编程控制器对提升机系统进行设计。将PLC用于工艺流程控制时，将控制系统中的开关量一一对应，用PLC的逻辑关系构成功能完善的提升控制系统，以保证提升工艺流程控制的快速性、可靠性，且便于操作和进行故障诊断处理。黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文）—1—1可编程控制器简介PLC是将计算机中存储技术引入顺序控制器，而研制的可编程序逻辑控制器（ProgrammableLogicController简称PLC），主要以位逻辑运算为主。20世纪70年代中期,通用微处理器问世，PLC得到广泛应用和发展。到今天PLC不仅具有位逻辑运算功能，还具有定时、计数、算术运算、DA/AD变换、数据转换及数据通信等功能，并成为新型的可编程控制器。可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC用于机器控制或生产过程的自动控制，具有体积小、功耗低、速度快、通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，同时也具有很强的灵活性和可扩展性。要改变生产过程只需改变程序即可，非常方便，这是继电器控制电路无法相比的。不论在国内还是在国外，可编程控制器都已成为工业控制领域中最主要的自动化装置之一，它代表了当前电气程控技术的先进水平。可以预料，在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。由于体积小、可靠性高以及使用程序替代继电器及硬件接线，同时具有计算、通信等计算机的特性，PLC在工业控制领域得到了广泛的应用。在PLC组成的控制系统中，一般由上下位微机组成主从式控制系统，PLC作为下位机，完成数据采集、状态判别、现场设备控制等，上位机（微型计算机、工业控制机）完成采集数据的存储、分析处理、复杂运算、状态显示以及打印输出，以实现对系统的实时监控。微型计算机与PLC组成的主从式实时监控系统，能够充分发挥各自的优势和功能，实现优势互补，因而被广泛应用于各种工业控制领域。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。此外，PLC还具备监控和自诊断功能，在系统发生异常时自动停止运行并发出报警信号，能保护和恢复现场，并能通过软件进行故障检测和程序校验。可编程控制器PLC直接应用于各种工业环境，并不断采用先进技术求得发展，也成为今后工业控制的主要手段和重要的基础控制设备，被喻为工业生产自动化的三大支柱之一。黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文）—2—2系统控制要求在立式空调、电冰箱等大型工业生产线中，由于受到空间的限制，往往要将一条生产线分割为几个工艺段，分别安装在几个楼层中，这样各个工艺段的货物如果使用传统的货物电梯进行传送，将会给生产带来许多不便，而且还会影响生产效率。因此，设计一个直接连接不同楼层的生产线的提升机是必要的。由于在某一时间段内生产线的传送带都是向固定某一方向运行的，因此在工程设计上，把提升机设计为单向载货，但可以通过开关进行传送方向的转换。如下图所示，图1是一条生产线的一部分，产品需从下层生产线提升到上层生产线继续装配。整个提升机的工作过程是：产品被放在标准工装板上，由传动链运载着，行至下层止动器前被止动器挡住，止动器是否放行，取决于提升机内是否已有工装板，如已有工装板，则等待提升机内的小车将工装板送入上层生产线并返回，然后止动器下降放行；提升机内小车上的链条正向运动，工装板运载着产品通过止动器进入提升机内的小车上，待停稳后小车链条停止运转；提升机内的小车上升，当小车行至与上层生产线平齐时小车链条反向运动将产品送出，然后小车返回下层。其中小车升降过程中为防止平层不良，提升电机必须用双速电机并配有抱刹装置(线圈失电抱刹)。止动器是单向动作的，即当止动器电磁铁得电时下降，失电时由弹簧复位。上下层生产线的传动链是不停的按图示方向运行的。图1提升机示意图黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文）—3—3硬件设计提升机是典型的顺序控制，控制信号决定其运行状态。提升机信号检测主要由一系列的行程开关和光电传感器完成。3.1主电路设计设计的主回路如图2所示，提升电机正反转由接触器KM1、KM2决定；快慢速由KM3、KM4决定，JR1、JR2分别是快慢速时的热保护继电器，提升机内小车电机正反转由KM5、KM6控制。图2主回路电路图3.2输入/输出设备的确定根据设计需要，如图1所示，输入设备共9个，输出设备14个，介绍如下：(1)输入点：①工装板流过止动器前后各需一点，以检测是否有工装板需转运，用行程开关XK1、XK10；②提升机内行程开关XK3、XK8用于防止提升机内的小车上下行过冲；③行程开关XK4、XK7用于平层；行程开关XK5、XK6用于小车减速；④工装板进入提升机后是否到位停稳需行程开关XK2检测；⑤为防止工装板进出提升机，或由于某种原因卡在提升机与生产线之间时，提升机内的小车作上下运动，特设一个光电开关GK检测。⑥在上层工装板被送出时是否到位，需行程开关XK9检测；⑦电机Ml、M2的热保护检测需三点。黑龙江八一农垦大学毕业设计（论文）—4—(2)输出点：①止动器下降1点；②M2电机正反转2点；③M1电机正反转