1、襄樊学院理工学院课程设计成绩评定表课程名称 机电传动控制课程设计 专 业 机械设计制造及其自动化班级 学号 姓名项目 评 分 标 准 评分等级 得分 折合分1、态度端正，设计认真，能积极动脑思考，学习纪律好。 优秀2、态度较好，较认真，能积极动脑思考，学习纪律较好。 良好3、态度一般，较认真，能动脑思考，学习纪律尚可。 中等4、态度较差，不够认真，不善于动脑思考，纪律较差。 及格平时成绩（占20）5、态度差，不认真，不动脑思考，纪律差。 不及格1、绘图规范，标注准确，结构合理，图纸质量高。 优秀2、绘图较规范、准确，结构基本合理， 图纸质量较好。 良好3、绘图基本规范、准确，结构基本合理， 图
2、纸质量一般。 中等4、绘图不够规范、准确，结构不太合理， 图纸质量较差。 及格图纸质量成绩（占40）5、绘图不规范、准确，结构不合理， 图纸质量差。 不及格1、撰写规范，设计思路清晰，知识运用熟练， 设计详尽细致，按要求完成设计。 优秀2、撰写较规范，设计思路基本清晰，知识运用较熟练， 设计基本详尽细致，能按要求完成 设计。 良好3、撰写基本规范，设计思路基本清晰，知识运用尚可，设计基本详尽细致，能按要求完成 设计。 中等4、撰写不够规范，设计思路不太清晰，知识运用一般，设计不够详尽细致，基本完成设计 。 及格设计报告成绩（占40）5、撰写不规范，设计思路不够清晰，知识运用不熟练， 设计不够详
3、尽细致，没有按要求完成 设计。 不及格总评成绩指导教师： 2012 年 1 月 5 日注：1、该成绩评定表每位学生一份，并装订在设计说明书的封面之后；2、指导教师按课程设计大纲的要求评定成绩，并 给出总评成绩；3、折合分：优秀90 分,良好 80-89 分,中等 70-79 分,及格 60-69 分,不及格60 分。襄 樊 学 院 理 工 学 院机电传动控制课程设计报告题 目 小车多方式运行的 PLC 控制专 业 机械设计制造及其自动化班 级 机制 0911姓 名 姜征学 号 09316124指导教师职 称 吴何畏 副教授2012 年 1 月 3 日摘 要：可编程逻辑控制器，简称 PLC，是一
4、种工业控制微型计算机。 随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。它的编程方便、操作简单尤其是高通用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。其中的一个应用便是运料小车的控制，主要用到的便是他的逻辑控制功能。本文以 PLC 控制技术为核心，采用日本三菱 FX 的 PLC 产品以及其对应的软件。论述了小车控制系统的软硬件设计方案及其控制原理，实现了小车自动控制。通过实际应用，说明所设计的控制系运行可靠，满足了实际需要。这正是本课题研究的重点。关键词：多方式，硬件设计，软件设计，PLC目 录第一章 引言 .11.1 小车多方式运行简介 .11.2 小
5、车多方式运行进行 PLC 改造的目的及意义 .1第二章 PLC 及小车多方式运行的 PLC 控制 .22.1 PLC 的由来及定义 .22.2 PLC 的发展历程 .32.3 PLC 的特点 .32.4 在小车多方式运行中应用 PLC 的优越性 .4第三章 小车多方式运行的设计 .53.1 驱动部分设计 .53.2 总体方案设计 .5第四章 硬件设计 .64.1 I/O 分析 .64.2 PLC 的选择 .64.3 FX2N 系列编程器介绍 .64.4 确定各元件的编号，分配 I/O 地址 .7第五章 软件设计 .85.1 程序流程图 .85.2 PLC 与现场器件的实际连接图 .95.3 程
6、序设计 .95.4 系统调试 .13第六章 总结 .14参考文献 .15附 录 .16襄樊学院 课程设计报告纸第 1 页装订线第一章 引言1.1 小车多方式运行简介小车系统由直流电机、继电器、小车和 4 个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。采用三菱 PLC 进行控制，控制要求如下：1. 小车起始位置停在 x（x=14）号站台，SYx 传感器为 ON;2. 假如 y(y=14)号站台呼叫，如果： xy，小车左行到呼叫站台停车； xy，小车右行到呼叫站台停车； x=y，小车停止；3. 小车在 SY1 和 SY4 处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；4. 小车路过每个
7、站台要有指示灯显示；但 LB1 和 LB4 灯要闪 3 次；1.2 吊车控制系统进行 PLC 改造的目的及意义小车多方式运行的模型随处可见，例如运料小车等各种形式的运输。PLC 的运用实现了自动化的操作，提高了工作效率。这就为对现代工业领域中技术老化部分的 PLC 改造，提高其自动化、智能化水平提供了很好的机会，也只有这样才能迅速增强自身竞争力，并提高我国的 PLC 产品的研发和生产能力，力争打破西门子、三菱和施耐德等 PLC 巨头的垄断。取其之长，补己之短，最终超越它们。襄樊学院 课程设计报告纸第 2 页装订线第二章 PLC 及起重机的 PLC 控制2.1 PLC 的由来及定义2.1.1 P
8、LC 的由来在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器控制占主导地位。继电器控制系统有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性差、寿命短、运行速度慢、适应性差，尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM） ，为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1） 编程简单方便，可在现场修改程序；2） 硬件维护方便，最好是插件式结构；3） 可靠性要高于继电器控制装置；4） 体积小于继电器
9、控制装置；5） 可将数据直接送入管理计算机；6） 成本上可与继电器柜竞争；7） 输入可以是交流115V；8） 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9） 扩展时，原有系统只需做很小的改动；10） 用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP14型） ，并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。从此可编程控制器这一新的控制技术迅速发展起来，而且在工业发达国家发展很快。2.1.2 PLC 的定义在 PLC 的发展过程中，美国电气制造商协会（NEMA）经过 4 年的调查，于 1980
10、年把这种新型的控制器正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller） ，英文缩写为 PC，并作如下定义：“可编程序控制器是一种数字式电子装置。它使用可编程序的存储器来存储指令，并实现逻辑运算、顺序控制、计来对各种机械或生产过程进行控制。 ”国际电工委员会（IEC）曾于 1982 年 11 月颁布了可编程序控制襄樊学院 课程设计报告纸第 3 页装订线器标准的草案第一稿，1985 年 1 月又发表了草案第二稿，1987 年 2 月颁布了草案第三稿。该草案中对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器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。它采用了可编程序的
11、存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数、和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关外部设备等都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充起功能的原则设计。”定义强调了 PLC 应直接应用于工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力、广泛的适应和应用能力。2.2 PLC 的发展历程在工业生产过程中，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
12、，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（PC） 。个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC） 。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 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
13、程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。PLC 具有通用性强、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。PLC 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。2.3 PLC 的特点 高可靠性 A. 所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。 B. 各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms。襄樊学院 课程设计报告纸第 4 页装订线C. 各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。D. 采用性能优良的开关电源。E. 对采用的器件进行严格的筛选。F. 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情
14、况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。G. 大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统，使可靠性更进一步提高。 丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号如交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、 强电或弱电等有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块；为了组成工业局部，它还有多种通讯联网的接口模块等等。 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包
15、括CPU、电源、I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。2.4 在小车多方式运行中应用 P
16、LC 的优越性 （1)大大提高了操作速度，且能准确安全的控制小车。（2)利用 PLC 控制的小车多方式运行误差率很低。（3)小车多方式运行基本实现了无人化。襄樊学院 课程设计报告纸第 5 页装订线第三章 小车多方式运行的设计3.1 驱动部分设计小车系统由直流电机、继电器、小车和 4 个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。3.2 总体方案设计本课程设计主要是设计两个模块:小车对站台呼叫的反应电路以及小车路过站台时指示灯的显示。出于简化设计方案的考虑，本文在设计之前做出这样的假设：小车停止前仅有一个呼叫的站台起作用。比如当小车从 2 号站台向三号前进的过程中，1、2 、4 三个站台不会
17、呼叫，除非小车到达 3 号站台停止。在这种假设的基础下，采用模块化的设计思想，对两个模块的电路分别设计，最后将两者整合到一起，即可。襄樊学院 课程设计报告纸第 6 页装订线第四章 硬件的设计4.1 I/O 分析经过对控制过程和要求的详细分析，明确了具体的控制过程。1. 小车起始位置停在 x（x=14）号站台，SYx 传感器为 ON;2. 假如 y(y=14)号站台呼叫，如果： xy，小车左行到呼叫站台停车； xy，小车右行到呼叫站台停车； x=y，小车停止；3. 小车在 SY1 和 SY4 处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；4. 小车路过每个站台要有指示灯显示；但 LB1 和 LB4 灯要闪 3 次；如上所述，由此可以得出所需 PLC 的输入点 9 个，输出点 6 个。4.2 PLC 的选择小车多方式运行 PLC 控制系统是比较简单的顺序控制，则需选择具有逻辑运算、定时器、计数器等基本功能的小型 PLC，再根据其输入输出点数，可选择日本三菱FM2N 系列的 FM2N32MR 型的 PLC。4.3 FX2N 系列编程器介绍FX2N 系列是 FX 家族中最先进的 PLC 系列，其基本单位有 16/32/48/64/80/128点，六个基本 FX2N 单元中的每一个单元都可以通过 I/O 扩展单元扩充为 256I/O 点，其基本单元如下表所示：
