焦化运料小车HH.doc

前言
运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的plc控制设备。特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。
该设计运用plc(可编程逻辑控制)控制运料小车的运行 ，取代了传统的继电器控制 ，实现了运料过程的自动化。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。本文通过分析可知,用plc控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高的推广价值。

目录
1  绪论............................................................ 1
1.1选题意义... .....................................................1
1.2运料小车的发展概况.......................................... ....2
1.3论文的主要工作.................................................. 2
2  控制系统原理.................................................... 4
2.1控制要求.......................................................... 4
2.2控制系统分析....................................................... 5
3 系统硬件设计..................................................... 8
3.1 系统PLC的选型..............................................11
3.1.1PLC选型方法...................................................12
3.1.2运料小车PLC类型选择..........................................13
3.1.3 S7-200224XP简介.................................................14
3.2 建立I/O分配表.............................................. 12
3.3 绘制PLC接线图............................................... 14
3.4送料小车自动控制主电路图......................................
4 系统的软件设计.................................................. 25
4.1系统流程图................................................... 25
4.2 设计系统梯形图程序.................. ..........................26
4.3系统的调试及运行..............................................22
4.4常见故障及排除方法............................................
设计总结....................................................... 30
致  谢.............................................................31
参考文献............................................................ 32

1 绪论
1.1选题意义
随着国民经济和科技的飞速发展，一个国家的自动化程度的高低，已经成为衡量一个国家发展水平的重要标志，而且在许多方面已经将它提高到决定性的高度，其中工业控制的水平又是反映自动化程度的关键。
首先，由于沥青混合料储存工艺流程的特点，结合生产工艺的各种需要，应选择适合生产环境的PLC来控制运料小车的运行，使其脱离人工的控制，减少控制的误差，提高生产的效率与质量。可编程序控制器(PLC)是一种为工业环境下应用而设计的计算机，它应用微电子技术，按照用户编制的程序实现控制和数据处理的功能。由于其可靠性高、编程简单、易于维护而广泛应用于各种控制系统。
1.2 运料小车的发展概况
由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段：
（1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
（2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。
（3）全自动控制：现阶段，由于PLC技术的向高性能 高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。
1.3论文的主要工作
通过PLC控制运料小车的运动，以达到准确可靠送料。分析被控对象和明确系统控制要求；PLC选型；确定系统的I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。

2  控制系统原理

2.1 控制要求
成品料由沥青、骨料、料粉搅拌而成。当料搅拌好后，用电动机拖动运料小车。电动机正转；小车前进，电动机反转小车后退。首先，选择成品料仓1号或2号或废料仓。选择好后，小车首先停在搅拌锅下装料，当称重传感器达到预定值时，电磁阀关闭，停止装料，小车前进，向选好的料仓驶去；抵达后将料卸完（称重传感器达到预定值即小车的净重），小车后退返回到搅拌锅下接着装料，然后继续向料仓运料。如此反复直到将料运完，如图1。

2.2控制系统分析
（1）运料小车向1号成品料仓运料。首先，小车应位于搅拌锅下，检测小车是否位于搅拌锅下时，看是否压下限位开关SQ1，如压下则接通SQ1的常开触点，这时按下启动按钮，接通电磁阀YV1开始给小车装料，同时称重传感器记录称重值。当传感器的称重值达到设定值时，搅拌锅关闭电磁阀，通过传感装置给电动机发出信号，运料小车将运料到1号料仓。到达后压下1号料仓限位开关SQ2，小车停止，5s后进行自动卸料。当卸料完成后，称重传感器给出信号，小车返回。
（2）运料小车向2号成品料仓运料，过程的控制与1号成品料仓运料控制相同。
（3）运料小车向废料仓运料，控制过程与向1号成品料仓运料控制过程相同。

3 系统硬件设计

3.1系统 PLC的选型

3.1.1 PLC选型方法
选择PLC是使用可编程控制器的第一步。目前PLC产品的种类繁多，同一厂家也常常推出几个系列产品，这些产品的功能、I/O点数、用户存储器的容量、运算速度和结构形式各不相同，价格上也有较大的差异。现在PLC厂家硬件和软件上均采取了一定的措施，一般都具有较高的可靠性。PLC机型的选择主要是考虑在功能上如何满足被控对象的需要，从而不浪费机器容量。一般从以下几方面来分析控制系统对PLC的要求，进一步来选择合适的可编程控制器。
1. I/O端口的数量和种类
可根据对控制设备的分析，列出与PLC相连的全部输入、输出装置，并按他们是输入还是输、开关量还是模拟量，以及所需电压电流的大小和种类，分别列表，确定出全部I/O点数。在选择PLC时，应按多于10%点数作为设计余量来进行I/O点数确定。
2.对CPU功能及其运行速度要求
CPU的运行速度由用户程序指令的执行时间来计算。对一般简单的、速度不高的控制过程，几乎所有的PLC都可适用。
3.对内存容量及储存器种类的要求
PLC内存容量的大小取决于用户程序的大小。存储器的种类目前多选用EPROM类型，它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持。
4.对外围设备的要求
目前PLC多采用上位机编程，对于模块化生产系统或柔性生产系统，在选择PLC时应选择具有通信功能的类型，以便程序的输入和联网工作。
5.结构形式要求
PLC系统的结构目前主要有整体式和模块式两种，整体式机构紧凑，安装比较方便，模块式则在故障维修方面显得更方便，日后系统扩展容易，更新较快。

3.1.2 运料小车PLC类型选择
1.根据控制要求可知，需要4个按钮、4个限位开关、1个称重传感器作为输入，3个输出，该设计需要9输入3输出，故需要CPU有至少10个数字量输入4个输出和一个模拟量接口的PLC。（常用的称重传感器是0-20mV的，经变送器放大变成0-10V的，进入PLC的AD模块）。
2.CPU系统要对一个模拟量进行控制，对速度要求一般。
3.储存器种类选用EPROM类型，因它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持。
4.应具有通信功能。
5.结构形式选择模块式。
综合以上控制要求选择西门子公司的S7-200 224XP，PLC，因其具有功能强、功能强大、性价比高等特点
3.1.3 S7-200224xp简介
主要性能
集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或 38路模拟量I/O点
其他性能
20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力
特点
本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。

3.2建立I/O分配表

序号
符号
地址
名称
1
SB1
I0.0
1号成品料仓启动按钮
2
SB2
I0.1
2号成品料仓启动按钮
3
SB3
I0.2
废料仓启动按钮
4
SB4
I0.3
停止按钮
5
SQ1
I0.4
搅拌锅限位开关
6
SQ2
I0.5
1号成品料仓限位开关
7
SQ3
I0.6
2号成品料仓限位开关
8
SQ4
I0.7
废料仓限位开关
9
SC
I1.0
称重传感器开关
10
KM1
Q0.0
电机正传
11
KM2
Q0.1
电机反转
12
YV1
Q0.2
搅拌锅电磁阀

系统变量定义及分配表

3.3 绘制PLC接线图

3.4送料小车自动控制主电路图

三相异步电动机正反转主电路图

4 系统的软件设计

4.1系统流程图

4.2 设计系统梯形图程序

4.3系统的调试及运行

在系统的运行过程中，将1号仓、2号仓、及废品仓分别单独设置控制开关控制小车的前进方向。调试过程先进行单步调试，再整调，最后连接整个系统进行运行。由于PLC可灵活方便的通过软件编程来改变控制程序的过程，因此使得程序的调试变得简单。

4.4 常见故障及排除方法

基于实验中所出现的故障问题和老师的经验介绍，知道了运料小车可能出现的常见故障。
（1） 行程开关的损坏及撞击变形。优点是可以选用接近开关代替行程开关
（2） PLC的输入 输出口接触不良。
（3） 电器柜内热保护器出现过载现象。
（4） 控制回路的线路故障。

设计总结
通过这次课程设计，我学到了很多PLC和三相异步电机方面的知识，同时也加强了对画图工具的使用，在赵明辉老师的精心指导下最终成功地完成了此次设计，并从中学到了很多的知识和经验。
本次设计使我认识到：
（1）设计思路是实施操作的坚实基础。设计思路是电路的生命。
（2）活学活用。这次设计让我真正体会到了书本知识永远是基础，而基础正是你向高层次迈进的扎实阶梯，没有这个基础，就无法实现技术上的腾飞。在实践当中，灵活运用书本上所讲的知识，万变不离其中，只有扎实掌握了核心的方法，才有可能做到活用巧用。

致  谢

本论文是在赵明辉导师的指导下完成的。导师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作，在此我对导师表示衷心的感谢！
本论文能够完成，要感谢工职院北校区的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。
在本文结束之际，特向我敬爱的导师和学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！

参考文献
[1]郝敏钗，乔振民.《基于PLC的自动运料小车的控制》.煤炭技术.2005
[2]李佳.《PLC在沥青混合料运料车控制中的应用》.自动化与仪表1998
[3]丁家军，盛靖琪《自动机与自动线》.北京：机械工业出版社，2005.8
[4]肖宝兴《西 门子S7-200PLC的使用经验与技巧》机械工业出版社 2011