运料车控制系统设计
运料车控制系统设计[20200419160124]
摘要
运料车控制系统在企业中承担着物料运输与配送的工作。它可以降低工人的工作强度，提高了生产效率，从而降低了企业运行成本。
本论文以三菱FX系列PLC为例，以运料车为设计对象，采用PLC实现对运料车的控制，利用组态王对运料车进行监控。系统具有手动控制、自动控制两种方式，能够响应各站点随时的呼叫，同时通过组态王界面对系统现场工作状况进行实时监控，并对运行时的数据进行统计以便查阅和分析。本文主要阐述了四个方面内容：系统的控制方案、硬件的设计、软件的设计以及组态的设计。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:运料车PLC组态王
目录
1 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2课题研究的发展历史 1
1.3论文的结构和内容 2
2 运料车控制系统的总体设计方案 3
2.1运料车控制系统控制方案的选择 3
2.2运料车控制系统控制方案的确定 3
2.3运料车控制系统总体设计框图 4
3 运料车控制系统的硬件设计 5
3.1可编程控制器的选型 5
3.1.1 PLC选型分析的定义 5
3.1.2 PLC的外部接线图 6
3.2变频器的选型 8
3.2.1变频器的选型分析 8
3.2.2变频器的接线图 8
3.3单元硬件电路的设计 9
3.3.1运料车驱动电路设计 9
3.3.2位置检测电路设计 10
3.3.3显示电路的设计 11
3.3.4装卸料电路设计 11
3.3.5熔断器的选择 12
3.3.6继电器的选择 12
4 运料车控制系统的软件设计 13
4.1运料车控制系统的流程图 13
4.2 I/O分配表 13
4.3控制系统各部分PLC程序设计 14
4.3.1初始化模块设计 14
4.3.2呼叫信号记忆与消除模块设计 15
4.3.3装卸料模块设计 16
4.3.4自动定向模块设计 17
4.3.5运料车内物料监控模块设计 19
4.3.6到站的登记与消除模块设计 19
4.3.7系统拖动模块设计 20
5 组态王监控界面的设计 23
5.1监控软件组态王的概述 23
5.2组态王各界面设计 23
5.2.1组态王初始界面的设计 23
5.2.2组态王主界面设计 24
5.2.3组态王实时监控界面设计 24
5.2.4组态王报警界面设计 25
6 运料车控制系统的运行与调试 26
6.1通信的设计与调试 26
6.2系统总体的调试 26
6.2.1调试接线图 26
6.2.2变频器的调试 27
6.3系统的运行 28
6.3.1系统各部分功能调试 28
6.3.2运料车控制系统的运行 29
7 总结与展望 32
参考文献 33
附录 梯形图的主要程序 34
致谢 44
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
随着我国经济的飞速增长，各行各业都发展迅速，尤其体现在石油化工、炼钢等行业中。但由于这些行业的车间中存在大量高温、有毒有害的物质，这种的工作环境相当恶劣，并不适合人工来操作。所以运料车控制系统成为必不可少的部分。
传统运料车控制系统主要是以继电器控制为主，而继电器控制有许多不足之处，如：有布线繁多，故障率很高，维护不容易，因在经济高速发展的现在传统运料车已无法发满足生产需求。而PLC作为工业控制领域的主流控制器，无论是经济、技术还是性能都是继电器控制无法比拟的。所以使用PLC控制来代替传统继电器控制是时代的潮流。
运料车控制系统设计的最终目标是在保证企业正常生产运行同时能够提高生产效率、降低生产成本，使得企业产品在市场上能够有更大的竞争力。在今天，工业控制设备市场竞争日益激烈，各个制造厂商都在致力改进生产结构提高机械自动化水平，从而降低生产成本以致增强产品市场竞争力。运料车控制系统作为是工业生产中必不可少的部分，它不仅可以降低产品运输成本同时也解放了劳动力，对它的应用将大大的提高生产效率，缓解了企业的生产压力，也保证了工人的人身安全。
1.2 课题研究的发展历史
随着控制器的不断改善，先进的控制方式的引入，使得运料车控制系统在不断的发展与创新，运料车控制系统的发展主要经历了下面几个阶段：
手动控制：在20世纪中期，运料车控制系统主要以继电器控制，很少用到PLC控制。当时由于技术的落后，主要以手动控制为主，而且早期运料车控制系统的控制电路庞大且复杂，由大量的继电器、接触器组成。这种系统首先带来的问题就是建造成本高、体积大，也容易出现故障而且维修不方便，还必须设有专人负责操作。
自动控制：在20世纪80年代，可编程控制器技术的提升和计算机成本的下降，一些大型工控企业开始使用可编程控制器与计算机相结合的控制系统[1]。运料车控制系统在这时也开始有传统继电器控制向可编程控制器组成的控制系统发展，实现了运料车控制系统的自动控制。?
全自动控制：现阶段，由于PLC技术的突破，一些大型PLC开始采用多CPU结构，使得PLC的性能、速度、容量等方面都有了很大的提高。同样运料车控制系统也由于PLC技术的突破的取得发展。运料车控制系统的控制技术进一步提高，系统的运行成本降低。同时系统的控制运行更加快捷，可靠性提高，维护性能好。
1.3 论文的结构和内容
本课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）设计运料车控制系统。由于大部分传统运料车的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对运料车控制系统进行改造，以节约资金。因此，对运料车控制技术进行研究，找出一个适合国产运料控制系统，并进而提高中国生产线水平和质量，具有十分重要的意义。?
本文首先对运料车控制系统背景意义作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了在设计系统过程中对系统方案的选择以及系统的最终方案。然后介绍了系统硬件部分的设计，完成了?PLC?的选型、变频器的选择以及其他电气元件的选择，并设计了相应的电气原理图。再分析了运料车控制系统的软件设计，设计了整体的软件流程图以及各部分解析流程图，介绍了系统各个模块的软件设计与开发。在完成PLC控制系统的基础上，用组态王实现了对系统监视和控制。最后展示了运料车控制系统运行。
2 运料车控制系统的总体设计方案
2.1 运料车控制系统控制方案的选择
运料车控制系统控制方案主要有两种。一是用PLC作为控制器，第二是用单片机来控制。
方案一用单片机来控制运料车系统，由于单片机相对价格相对较低，与外围电路部件价格不高，所以它的整体设计，成本相对较低。但是单片机的硬件设计比较复杂，元器件多且布线复杂，工作量较大。同时单片机的抗干扰性能低，由于工厂的环境比较复杂，高温、高压、强静电等都将影响大单片机的运行，使得系统的可靠性和稳定性降低。同时单片机的维修也比较困难的。
方案二用PLC来控制运料车系统，虽然PLC的相对价格高一些但其可靠性较高。一般情况下，PLC控制系统平均可以在4～5万小时内无故障运行。同时PLC抗干扰性能高，能够正常工作在相对较复杂的工业环境下，梯形图更加清晰直观、灵活，也不容易出现错误[2]。 采用PLC作为控制器不仅能充分满足运料车控制系统控制要求，同时也便于维修和修改。
经过综合分析和考虑后决定采用方案二，用PLC作为控制器来完成运料车控制系统设计。
2.2 运料车控制系统控制方案的确定
在生产线上有4个工作站点，每一个站点有一个控制面板，控制面板主要有呼叫运料车的呼叫按钮以及手动控制的按钮以及紧急制动按钮。在每一个站点安装一个接近开关用来监测运料车的位置。要求系统可以控制运料车完成各功能，通过组态软件反映出运料车的位置和状态等情况，从而可以再组态界面中监视和控制系统的运行。运料车控制系统具体控制要求如下：
摘要
运料车控制系统在企业中承担着物料运输与配送的工作。它可以降低工人的工作强度，提高了生产效率，从而降低了企业运行成本。
本论文以三菱FX系列PLC为例，以运料车为设计对象，采用PLC实现对运料车的控制，利用组态王对运料车进行监控。系统具有手动控制、自动控制两种方式，能够响应各站点随时的呼叫，同时通过组态王界面对系统现场工作状况进行实时监控，并对运行时的数据进行统计以便查阅和分析。本文主要阐述了四个方面内容：系统的控制方案、硬件的设计、软件的设计以及组态的设计。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:运料车PLC组态王
目录
1 绪论 1
1.1课题的研究背景和意义 1
1.2课题研究的发展历史 1
1.3论文的结构和内容 2
2 运料车控制系统的总体设计方案 3
2.1运料车控制系统控制方案的选择 3
2.2运料车控制系统控制方案的确定 3
2.3运料车控制系统总体设计框图 4
3 运料车控制系统的硬件设计 5
3.1可编程控制器的选型 5
3.1.1 PLC选型分析的定义 5
3.1.2 PLC的外部接线图 6
3.2变频器的选型 8
3.2.1变频器的选型分析 8
3.2.2变频器的接线图 8
3.3单元硬件电路的设计 9
3.3.1运料车驱动电路设计 9
3.3.2位置检测电路设计 10
3.3.3显示电路的设计 11
3.3.4装卸料电路设计 11
3.3.5熔断器的选择 12
3.3.6继电器的选择 12
4 运料车控制系统的软件设计 13
4.1运料车控制系统的流程图 13
4.2 I/O分配表 13
4.3控制系统各部分PLC程序设计 14
4.3.1初始化模块设计 14
4.3.2呼叫信号记忆与消除模块设计 15
4.3.3装卸料模块设计 16
4.3.4自动定向模块设计 17
4.3.5运料车内物料监控模块设计 19
4.3.6到站的登记与消除模块设计 19
4.3.7系统拖动模块设计 20
5 组态王监控界面的设计 23
5.1监控软件组态王的概述 23
5.2组态王各界面设计 23
5.2.1组态王初始界面的设计 23
5.2.2组态王主界面设计 24
5.2.3组态王实时监控界面设计 24
5.2.4组态王报警界面设计 25
6 运料车控制系统的运行与调试 26
6.1通信的设计与调试 26
6.2系统总体的调试 26
6.2.1调试接线图 26
6.2.2变频器的调试 27
6.3系统的运行 28
6.3.1系统各部分功能调试 28
6.3.2运料车控制系统的运行 29
7 总结与展望 32
参考文献 33
附录 梯形图的主要程序 34
致谢 44
1 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
随着我国经济的飞速增长，各行各业都发展迅速，尤其体现在石油化工、炼钢等行业中。但由于这些行业的车间中存在大量高温、有毒有害的物质，这种的工作环境相当恶劣，并不适合人工来操作。所以运料车控制系统成为必不可少的部分。
传统运料车控制系统主要是以继电器控制为主，而继电器控制有许多不足之处，如：有布线繁多，故障率很高，维护不容易，因在经济高速发展的现在传统运料车已无法发满足生产需求。而PLC作为工业控制领域的主流控制器，无论是经济、技术还是性能都是继电器控制无法比拟的。所以使用PLC控制来代替传统继电器控制是时代的潮流。
运料车控制系统设计的最终目标是在保证企业正常生产运行同时能够提高生产效率、降低生产成本，使得企业产品在市场上能够有更大的竞争力。在今天，工业控制设备市场竞争日益激烈，各个制造厂商都在致力改进生产结构提高机械自动化水平，从而降低生产成本以致增强产品市场竞争力。运料车控制系统作为是工业生产中必不可少的部分，它不仅可以降低产品运输成本同时也解放了劳动力，对它的应用将大大的提高生产效率，缓解了企业的生产压力，也保证了工人的人身安全。
1.2 课题研究的发展历史
随着控制器的不断改善，先进的控制方式的引入，使得运料车控制系统在不断的发展与创新，运料车控制系统的发展主要经历了下面几个阶段：
手动控制：在20世纪中期，运料车控制系统主要以继电器控制，很少用到PLC控制。当时由于技术的落后，主要以手动控制为主，而且早期运料车控制系统的控制电路庞大且复杂，由大量的继电器、接触器组成。这种系统首先带来的问题就是建造成本高、体积大，也容易出现故障而且维修不方便，还必须设有专人负责操作。
自动控制：在20世纪80年代，可编程控制器技术的提升和计算机成本的下降，一些大型工控企业开始使用可编程控制器与计算机相结合的控制系统[1]。运料车控制系统在这时也开始有传统继电器控制向可编程控制器组成的控制系统发展，实现了运料车控制系统的自动控制。?
全自动控制：现阶段，由于PLC技术的突破，一些大型PLC开始采用多CPU结构，使得PLC的性能、速度、容量等方面都有了很大的提高。同样运料车控制系统也由于PLC技术的突破的取得发展。运料车控制系统的控制技术进一步提高，系统的运行成本降低。同时系统的控制运行更加快捷，可靠性提高，维护性能好。
1.3 论文的结构和内容
本课题所研究的内容主要是用可编程控制器（PLC）设计运料车控制系统。由于大部分传统运料车的电控系统可靠性欠佳，用户寻求对运料车控制系统进行改造，以节约资金。因此，对运料车控制技术进行研究，找出一个适合国产运料控制系统，并进而提高中国生产线水平和质量，具有十分重要的意义。?
本文首先对运料车控制系统背景意义作了比较全面的总结和介绍。接着阐述了在设计系统过程中对系统方案的选择以及系统的最终方案。然后介绍了系统硬件部分的设计，完成了?PLC?的选型、变频器的选择以及其他电气元件的选择，并设计了相应的电气原理图。再分析了运料车控制系统的软件设计，设计了整体的软件流程图以及各部分解析流程图，介绍了系统各个模块的软件设计与开发。在完成PLC控制系统的基础上，用组态王实现了对系统监视和控制。最后展示了运料车控制系统运行。
2 运料车控制系统的总体设计方案
2.1 运料车控制系统控制方案的选择
运料车控制系统控制方案主要有两种。一是用PLC作为控制器，第二是用单片机来控制。
方案一用单片机来控制运料车系统，由于单片机相对价格相对较低，与外围电路部件价格不高，所以它的整体设计，成本相对较低。但是单片机的硬件设计比较复杂，元器件多且布线复杂，工作量较大。同时单片机的抗干扰性能低，由于工厂的环境比较复杂，高温、高压、强静电等都将影响大单片机的运行，使得系统的可靠性和稳定性降低。同时单片机的维修也比较困难的。
方案二用PLC来控制运料车系统，虽然PLC的相对价格高一些但其可靠性较高。一般情况下，PLC控制系统平均可以在4～5万小时内无故障运行。同时PLC抗干扰性能高，能够正常工作在相对较复杂的工业环境下，梯形图更加清晰直观、灵活，也不容易出现错误[2]。 采用PLC作为控制器不仅能充分满足运料车控制系统控制要求，同时也便于维修和修改。
经过综合分析和考虑后决定采用方案二，用PLC作为控制器来完成运料车控制系统设计。
2.2 运料车控制系统控制方案的确定
在生产线上有4个工作站点，每一个站点有一个控制面板，控制面板主要有呼叫运料车的呼叫按钮以及手动控制的按钮以及紧急制动按钮。在每一个站点安装一个接近开关用来监测运料车的位置。要求系统可以控制运料车完成各功能，通过组态软件反映出运料车的位置和状态等情况，从而可以再组态界面中监视和控制系统的运行。运料车控制系统具体控制要求如下：
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