電氣控制技術課程設計工業鏟車操作控制設計

《電氣控制技術課程設計工業鏟車操作控制設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《電氣控制技術課程設計工業鏟車操作控制設計（21頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、目錄一、課程設計任務書1二、PLC與工業鏟車的簡介5（一）PLC簡介5（二）工業鏟車的簡介7三、任務及要求7（一）設計任務7（二）設計要求7四、設計思想8（一）硬件設計8（1）工業鏟車操作控制系統的控制要求8（2）控制要求分析8（3）電路器件選用9（4）電源接線圖9（5）工業鏟車主電路圖10（6）工業鏟車控制系統電路的編號12（二）軟件設計14 （1）順序功能圖14（2）梯形圖17（3）指令表19五、設計總結21參考文獻22電氣控制技術課程設計任務書系（院）：信息學院 專業：自動化 年級：2008級學 號 姓 名 設計題目工業鏟車操作控制設計設計目的1) 掌握低壓電器的選用、可編程控制器硬件電

2、路的設計方法。2) 熟練使用小型可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制器軟件程序的設計思路和梯形圖的設計方法。3) 掌握可編程控制器程序的應用系統的調試、監控、運行方法。4) 通過課程設計培養查閱資料（圖書、網絡）、工具書的能力，培養工程繪圖、書寫技術報告的能力。5) 通過課程設計，將電氣控制技術課程所獲知識在工程設計工作中綜合地加以應用，使理論知識和實踐結合起來。設計內容利用PLC對工業鏟車操作進行控制，設鏟車可將貨物鏟起或放下，并能作前進、后退、左轉、右轉的操作，要求動作過程如下：鏟起： 向前0.5米 左轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，后退0.5米 放下

3、。設計要求1、設計系統的PLC外部接線圖2、系統的操作面板3、設計好順序功能圖3、系統的T形圖課程設計應完成的工作1.據控制要求，分析控制系統，完成系統的硬件和軟件設計。 2.搭建實際電路或借助PLC實驗箱完成調試。3.完成課程設計報告書其中：電氣控制原理圖用CAD軟件繪制；程序用抓圖軟件抓圖粘貼。進程安排 1、搜集資料 2天 2、電路設計和程序設計 7天 3、系統的調試、監控、運行 3天4、撰寫設計報告 2天應收集的資料及參考文獻二、PLC與工業鏟車的簡介：（一）PLC簡介：1.PLC的發展歷程與組成元件可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為

4、工業控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。個人計算機（簡稱PC）發展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出第

5、一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可*性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優點，很快地在美國其他工業領域推廣應用。到1971年，已經成功地應用于食品，飲料，冶金，造紙等工業。這一新型工業控制裝置的出現，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，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年開始工業應用。LC的基本概念 - PLC的定義 PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業

6、自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 PLC的構成：從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。CPU的構成：CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現 場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯

7、誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器 中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。PLC的通信聯網：依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網絡就

8、是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯網的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協議的接口。PLC的通信現在主要采用通過多點接口（MPI）的數據通訊、PROFIBUS 或工業以太網進行聯網。 2. PLC控制系統的設計基本原則 最大限度的滿足被控對象的控制要求。 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟、使用和維護方便。保證控制系統安全可靠?？紤]到生產的發展和工藝的改進在選擇PLC容量時應適當留有余量。3. PLC軟件系統及常用編程語言 PLC軟

9、件系統由系統程序和用戶程序兩部分組成。系統程序包括監控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機、將程序語言翻譯成機器語言，診斷機器故 障。系統軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預。用戶程序是用戶根據現場控制要求，用PLC的程序語言編制的應用程序（也就是 邏輯控制）用來實現各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態和編程的標準軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進行硬 件組態和邏輯程序編制，以及邏輯程序執行結果的在線監視。PLC提供的編程語言：標準語言梯形圖語言也是我們最常用的一種語言，它有以下特點：它是一種圖形語言，沿用傳統控制圖中的

10、繼電器觸點、線圈、串聯等術語和一些圖形符號構成，左右的豎線稱為左右母線。 梯形圖中接點（觸點）只有常開和常閉，接點可以是PLC輸入點接的開關也可以是PLC內部繼電器的接點或內部寄存器、計數器等的狀態。 梯形圖中的接點可以任意串、并聯，但線圈只能并聯不能串聯。 內部繼電器、計數器、寄存器等均不能直接控制外部負載，只能做中間結果供CPU內部使用。PLC是按循環掃描事件，沿梯形圖先后順序執行，在同一掃描周期中的結果留在輸出狀態暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以當做條件使用。 語句表語言，類似于匯編語言。邏輯功能圖語言，沿用半導體邏輯框圖來表達，一般一個運算框表示一個功能左邊畫輸入、右邊畫輸出。（

11、二）工業鏟車的簡介：鏟車又叫裝載機，是在動力機械的基礎上，采用液壓控制鏟斗升降和翻轉，從而實現對砂石、水泥、糧食、土、煤等散裝物料的鏟運及裝載。鏟車也可進行輕度的鏟掘工作，通過換裝相應的工作裝置，還可進行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業。廣泛應用于建筑工程、筑路工程、農田水利工程、環衛垃圾、磚窯廠、煤廠、砂石廠，用于砂石、水泥、糧食、土、煤等散裝物料的鏟運及裝載。鏟車種類很多。根據發動機功率可分為小型（功率小于74千瓦）、中型（功率在74147千瓦間）、大型（功率在147515千瓦間）和特大型（功率大于515千瓦）鏟車4種。根據行走系結構可分為輪胎式和履帶式兩種。其中輪胎式鏟車按其車架結構型式

12、和轉向方式又可分為鉸接車架折腰轉向、整體車架偏轉車輪和差速轉向鏟車3種。根據卸載方式可分為前卸式（前端式）鏟車和回轉式鏟車兩種。根據作業過程的特點可分為間歇作業式（如單斗鏟車）和連續動作式（如螺旋式、圓盤式、轉筒式等）鏟車。鏟車裝載物料時，其技術經濟指標在很大程度上取決于作業方式。常見的作業方式有I形作業法、V形作業法和L形作業法等。三、任務及要求（一）設計任務利用PLC對工業鏟車操作進行控制，設鏟車可將貨物鏟起或放下，并能作前進、后退、左轉、右轉的操作，要求動作過程如下：鏟起： 向前0.5米 左轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，后退0.5米 放下。（二）設計

13、要求1、設計系統的PLC外部接線圖2、系統的操作面板3、設計好順序功能圖、系統的T形圖四、設計思想:（一）硬件設計1.工業鏟車操作控制系統的控制要求工業鏟車操作控制系統示意圖如圖31所示：0.5m0.5mSQ5目的地初始位置SQ10.5m0.5m0.5m1.5m1mSQ2SQ3SQ4SQ6SQ73-1工業鏟車操作控制系統示意圖控制要求：小車有電機驅動，電機正轉前進，反轉后退。初始時，小車停于初始位置，限位開關SQ1壓合。(1) 按下開始按鈕，小車開始鏟起物品。10秒后鏟物結束，小車按規定路線經過壓合SQ2,SQ3,SQ4,前往目的地，壓合SQ5放下物品。(2) 10秒后放物結束，按圖路線返回原

14、地，壓合SQ1再次開始鏟起物品如此循環。(3) 設置預停按鈕，小車在工作中若按下預停按鈕，則小車完成一次循環后，停于初始位置。2. 控制要求分析開啟系統后，小車應停于初始位置，SQ1壓合。然后按照規定完成動作（鏟起 向前0.5米 左轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，向前0.5米 右轉90度后，后退0.5米 放下）。最后返回初始位置。系統設定限位開關壓合則做相應的90度旋轉，旋轉時間為五秒。預停按鈕的設計，可在按下預停按鈕后，是小車完成一個循環后，不再進入下一次循環。3.電路器件選用序號名稱符號型號規格數量1接觸器KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6CJ20-20/110V62控

15、制按鈕SB0 SB1AC 380V(50Hz 60Hz)23行程開關SQ1SQ7LX5系列行程開關74熔斷器FURT14/ RT1865時間繼電器TJS14A106中間繼電器MZ35-JZ-31B157導線JKLYJ-10KV-50若干8電動機Y200L1-22Y200L2-21電動機參數型號額定功率kW 額定電流 A轉速 r/min效率 %功率因數COS最大轉矩倍Y200L1-23056.9295090.00.892.2Y200L2-23769.8295090.50.892.24.電源接線圖5. 工業鏟車主電路圖(1)控制鏟車前進和后退電路(2)控制鏟車抓起與放下電路6.工業鏟車控制系統電路

16、的編號（1）輸入/輸出分配表工業鏟車控制系統的I/O分配表見表32 輸入輸出元件代號作用輸入繼電器元件代號作用輸出繼電器SB0開始按鈕X0KM1鏟起Y0SB1預停按鈕X1KM2前進Y1SQ1限位開關1X2KM3后退Y2SQ2限位開關2X3KM4放下Y3SQ3限位開關3X4KM5左轉90度Y4SQ4限位開關4X5KM6右轉90度Y5SQ5限位開關5X6SQ6限位開關6X7SQ7限位開關7X8工業鏟車控制系統I/O分配表（2）I/O接線圖用三棱FX2N32MTDPLC實現工業鏟車控制系統的I/O接線，如圖33所示。圖33 工業鏟車控制系統的I/O接線圖（二）軟件設計1.順序功能圖工業鏟車控制系統的

17、順序功能圖如圖34 2.梯形圖圖35 工業鏟車控制系統的梯形圖3.指令表工業鏟車控制系統的指令表如表36五、設計總結:通過本次課程設計，我認識到了知識和現實的區別，深刻體會到PLC技術的廣泛應用。它讓我對學過的PLC知識進行了鞏固，同時也讓我了解簡單的工業機器控制。本設計涉及到可編程控制技器應用技術、數字電子技術等學科。讓我對電氣專業知識有了更深的理解。在這次課程設計過程中，我掌握了網絡上查找資料方法技巧,其中包括：FX2N-32MT-D等，為本次課程設計提供了一定的資料。本次課程設計的階段:開始我不是很會做,在通過與同學相互討論，不段的學習中,最后經過指導老師王君普老師的耐心指點，我們終于圓滿完成了任務。感謝王老師的對我們耐心的指導！通過本次課程設計，我算是有了很大的收獲。不但對PLC有了更為深入的了解，對一個課題如何畫流程圖，編程軟件等也有了一定的認識，對工業鏟車有了深刻的認知,希望在以后的大學生活當中我能學到更多的知識。參考文獻:1 林小峰.可編程控制器原理及應用.北京：高等教育出版社，19942 田瑞庭.可編程控制器應用技術.北京：機械工業出版社，19943 張萬忠.可編程控制器應用技術.北京：化學工業出版社，2001.124 于慶廣.可編程控制器原理及系統設計.北京：清華大學出版社.2004