矿用电机车控制系统的设计说明

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课程设计说明书

课程名称：电气与PLC控制技术

题目：矿用电机车控制系统的设计

学院：能源工程学院

专业：电子信息科学与技术

学号： 1

姓名：唐彩琴

指导教师：云新

完成日期： 2011年6月30日

目录

1引言 (1)

2方案设计与论证 (1)

2.1 控制方案及论证 (1)

2.2 显示界面方案的选择 (4)

2.3 输入方案的选择 (4)

3控制系统硬件设计 (4)

3.1PLC类型的选择 (4)

3.1.1产品分选控制要求 (4)

3.1.2系统I/O点数的计算 (5)

3.1.3 PLC型号的选择 (5)

3.2显示模块的设计 (6)

3.2.1硬件的设计思路 (6)

3.2.2 软件的设计思路 (6)

3.2.3 显示模块的电路图 (7)

3.3 操作面板的设计 (9)

4控制系统软件设计 (11)

4.1 系统I/O分配 (11)

4.2 主要程序设计 (13)

4.2.1 按键操作说明 (13)

4.2.2 主控制程序 (13)

4.2.3动态显示控制程序 (13)

4.2.4 计数及显示程序 (14)

4.2.5 计时及显示程序 (16)

4.2.6 故障程序 (18)

5 结束语 (31)

附录各程序梯形图……………………………………………………………

矿用电机车控制系统设计

1引言

随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用围涉及各个领域，例如；机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC 专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一是可靠性高，抗干扰性强。ＰＬＣ的应用不但大大的提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰性，而且大大的简化和减少了维修维护的工作量。

本设计综合考虑了制造业的现状，结合了电机车的工作原理，给出一种简单实用的电机车控制系统的PLC设计方案。系统中设计了故障检测的装置，让技术人员的工作更为简单、方便、快捷。实验也证明该系统应用简单、经济，在工作中能更快、更准确的运行。因此，大大的提高了生产率，降低了工人的劳动强度，降低了企业的生产成本，提高了企业的经济效益，是我们热切看到的。可编程序控制器是以微处理器为核心的通用工业自动化装置。它将传统的继电器控制技术与计算机技术和通信技术融为一体，具有结构简单、性能优越、可靠性强、灵活通用、易于编程、使用方便等优点。针对矿山工作的特定环境，本系统设计的电机广泛应用于矿山。

2 方案设计与论证

2．1 控制方案及选择

方案一：采用可编程控制器（PLC）控制。该方案的优点是系统简明扼要，编程元件丰富和编程语言灵活，系统扩展容易，部件少，可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计工作量小，维护方便，容易改造。

方案二：采用单片机控制。该方案的优点是价格便宜，编程容易，体积小，适用性强，节约成本；缺点是其外围电路复杂，部件多，若焊接中存在虚焊，系统稳定性和可靠性变差。

方案三：采用继电器—接触器控制。优点是价格低廉、对维护技术要求不高，适用于工作模式固定、控制要求简单的场合。缺点是系统的布线连接不宜更新、功能不宜扩展，可靠性不高。对复杂的控制系统，查找和排除故障困难；产品更

新、生产工艺变化时，继电器控制系统的元件和接线也须作相应的变动，这种变动工作量很大，工期长，费用高。

综上所述，我选择第一种方案。

2．2 显示界面方案选择

方案一：完全采用LED显示。这种方案只显示有限的符号和数码字符，所需的编程和硬件要求很高。

方案二：完全采用阵式LCD显示。这种方案实现复杂，且须完成大量的软件工作；但功能强大，可方便的显示各种英文字符，汉字，图形等。

方案三：采用 LED与点阵LCD相结合的方法。因为既要求倒计时数字输出，又要求有汉字信息提示及图形输出等，为方便观看并考虑到现实情况，用LED与LCD分别显示时间与提示信息。这种方案既满足系统功能要求，又减少了系统实现的复杂度，但是相对价格比较高。

权衡利弊，决定采用方案一来实现系统的数字显示。

2．3 输入方案的选择

方案一：输入口直接输入该方案的优点是：简单明了，但占用输入点多、成本高。

方案二：矩阵式键盘输入占用输入点少、成本低、且直观、整体性能强、操作方便。

综合方案一和二，权蘅利弊选择方案二。

3 控制系统硬件设计

3．1 PLC类型的选择

3.1.1 矿用电机车控制要求

1．控制系统对矿用架线式电机车实现启动、停止等控制。对制动距离、撒砂管撒砂、轮对轴承温度、车身平稳性、受电弓接触等情况实施检测，对运行总时间、往返次数进行计数并显示。

2. 当出现制动距离达不到规定的要求、撒砂管不撒砂、轮对轴承温度过高

车身歪斜左右摇晃、脱轨掉道、受电弓接触不良等故障时报警并显示。

3.1.2 系统I/O点数的计算

1．显示控制I/O点计算：

运行总时间显示字形输出需输出点4个，字位输出控制需输出点3个。

往返次数显示字形输出需输出点4个，字位输出控制需输出点3个。

2．基本控制I/O点计算：

组成2×8键盘需输入点8个，输出点2个；系统启动、系统停止、计时清零、计数清零、加速、减速、制动、前进、后退、计数等控制和制动距离达不到规定的要求、撒砂管不撒砂、脱轨掉道、受电弓接触不良4个检测输入故障信号从键盘输入；4个轮对轴承温度检测输入、4个车身歪斜左右摇晃检测输入故障信号直接从输入口输入；制动距离达不到规定的要求、撒砂管不撒砂、脱轨掉道、受电弓接触不良4个故障灯信号输出，需要4个输出点；4个轮对轴承温度过高、4个车身歪斜左右摇晃故障灯信号输出需要8个输出点；报警音响信号输出需要1个输出点；电源指示信号输出需要1个输出点；加速、减速控制信号输出需要输出点2个；制动、前进、后退控制信号与接触器线圈并联需要输出点3个；故障解除1个。综上，一共需要输入点共13个，需要输出点20个。

3.1.3 PLC型号的选择

目前在国市场上有从美国、德国、日本等国引进的多种系列PLC，国也有许多厂家组装、开发数十种PLC，故PLC系列标准不一，功能参差不齐，价格悬殊。在此情况下，PLC的选择应着重考虑PLC的性能价格比，选择可靠性高，功能相当，负载能力合适，经济实惠的PLC。本文介绍以四段液位控制对象为例，据对多种因素的分析比较及监控系统输入、输出点数的要求，选用日本三菱公司FX2型PLC 。

基本控制选：FX2N-32MR

显示控制选：FX2N-24EYT