(完整版)自动送料小车设计基于三菱PLC毕业论文

目录摘要 (1)第一章绪论1.1 课题的背景意义 (2)1.2 设计内容及要求 (2)第二章系统硬件设计2.1 系统硬件选型原则................................... . (3)2.2 硬件的选型............................................. . (4)2.2.1 PLC的选型 (4)2.2.2 传感器的设计 (5)2.2.3 分捡器的设计 (8)2.2.4 步进电机的设计 (8)2.2.5 三相异步电机的设计 (10)2.2.6 机械臂的设计 (12)2.3 PLC输入输出地址分配 (13)第三章系统软件设计3.1 梯形图的概述 (15)3.2 送料系统PLC梯形图设计 (15)3.3 电气控制设计 (16)第四章PLC控制送料小车的设计4.1 自动送料小车的概述 (17)4.2 系统流程图的设计 (18)4.3 PLC控制系统的IO接线图 (19)4.4 PLC输入输出系统分配图 (19)第五章设计小节 (20)参考文献第一章绪论1.1 课题的背景意义随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。

电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。

在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。

控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。

一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。

自动化加工工艺基本内容与特点: （1）自动化加工工艺基本内容，随着机械加工自动化程度的发展，自动化加工的工艺范围也在不断地扩大，自动花加工工艺的基本内容已包括大部分切削加工，如钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、镗孔、车端面、车削、铣削、内外圆磨削，拉削、珩磨以及滚压加工等，还有部分非切削加工也可实现自动化加工，如自动检测，自动装配、清洗、实验、自动打印、分类等工艺内容。

（2）自动化加工工艺的特点1）自动化加工中的工件毛坯精度比普通加工要求高，并且在结构工艺性上要考虑适应自动化加工需要。

2）自动化加工的生产率比采用万能机床的普通加工一般要高几倍至几十倍。

3）自动化加工中的工件加工精度稳定，受人为因素影响小。

4）自动化加工中切削用量的选择，以及刀具尺寸控制系统的应用，是以保证加工精度，满足一定的刀具耐用度，提高劳动生产率为目的的。

5）在多品种小批量的自动化加工中，在工艺方案上考虑以成组技术为基础基础，充分发挥数控机床等柔性加工设备在适应加工品种改变方面的优势。

送料小车是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。

送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。

所以，对送料小车控制系统的设计要予以重视。

1.2 设计内容及要求本课题的主要设计内容有：确定送料小车控制系统的总体设计方案；设计送料小车拖动电机的电器控制线路原理图；确定送料小车控制系统PLC的型号规格，确定PLC IO元件，列出PLC IO元件分配表；设计送料小车控制系统PLC IO接线图；PLC程序的总体结构图和梯形图（包括公用程序、控制程序、信号显示和故障报警程序等）；液压系统的设计；产品检测器的设计等。

设计题目：基于PLC的自动送料小车系统设计。

设计目的：1）熟练掌握PLC的指令系统，学会一些特殊设备在生产实际中的应用。

2）能使用欧姆龙的CX-P软件或者三菱的FX-2N软件编程，本设计采用三菱的FX-2N软件。

3）通过设计牢固掌握用功能表图设计梯形图的方法、步骤及绘制梯形图所遵循的规则和设计技巧。

学会时序控制程序的设计和调试方法。

4）能够绘制传动系统的电气图。

5）学会PLC输入输出点的分配、接线。

对PLC有系统的了解。

设计要求：图1-1 系统整体原理图如图1所示，某车间有两个工作台，每个工作台都是由三相异步电机拖动，在一号工作台之间有一个用来检测物件尺寸的检测器J1，在二号工作台尾部有两个检测物件的检测器J2,J3，最左边的是提取、释放和转移物件机械臂S1（各关节都由步进电机控制），二号工作台上的分检器F1由液压系统控制。

第二章系统硬件设计2.1 系统硬件的选型1. 步进电机：步进电机有步角距、静力矩、电流三大要素组成。

根据负载的控制精度要求选择步角的大小，根据负载的大小确定静力矩，静力矩一经确定根据电机矩频特性曲线来判断电机的电流。

一旦三大要素确定，步进电机的型号便确定下来了2．驱动器：遵循先选电机候选驱动的原则，电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定因素：在选型中，还要根据PLC输出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或共阴极。

为了改善电机的运行性能和提高控制精度，通常通过选择带细分功能的驱动器来实现，目的驱动器的细分等级有8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可达256倍细分。

在实际应运中，应根据控制要求和步进电机的特性选择合适的细分倍数，以达到更高的速度和更大的高速转矩。

使电机运转精度更高，振动更小3.三相异步电动机：1）电动机的机械特性、启动、制动、调速及其它控制性能应满足机械特性和生产工艺过程的要求，电动机工作过程中对电源供电质量的影响（如电压波动、谢波干扰等），应在容许的范围内；2）按预定的工作制、冷却方法基辅在情况所确定的电动机功率，电动机的温升应在限定的范围内；3）根据环境条件、运行条件、安装方式、传动方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，保证电动机可靠工作；4）综合考虑一次投资几运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠和安全。

4. 传感器：传感器的选型原则可以从以下六个方面来叙述：1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型2）灵敏度的选择3) 频率响应特性4）线性范围5）稳定性6）测量精度根据具体的测量工作，从以上六个方面综合考虑，以选择最合适的传感器。

5.液压系统：1）确定液压执行元件的形式；2）进行工况分析，确定系统的主要参数；3）制定基本方案，拟定液压系统原理图；4）选择液压元件；5）液压系统的性能验算；6）绘制工作图，编制技术文件。

2.2 硬件的选型2.2.1 PLC的选型此次设计选用的是日本三菱公司的FX-2NPLC，其速度块功能强。

它的基本指令执行时间高达0.08us, 内置的用户存储器为8K步。

IO点最多可扩展到256个，并提供多种特殊功能模块或功能扩展板，可实现多轴定位控制，机内又实时钟，PID指令可实现模拟量闭环控制，还有功能很强的数据运算指令集，如浮点数计算，开平方和三角函数等指令。

每个FX-2N的基本单元可扩展8个特殊单元。

通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接，如CC-Link,AS-I,PROFIBUS,Devieenet等开放式网络通信，ＲＳ－２３２Ｃ，ＲＳ－４２２Ｃ和ＲＳ—４８５通信，N 链接，并行链接，计算机链接和IO链接。

FX-2N系列PLC的基本单元2.2.2 传感器的设计传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。

现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。

此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁砀等等。

显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。

许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。

一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。

此次设计采用的是红外传感器，光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。

光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。

光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。

光敏传感器的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三极管、光电耦合器、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图红外传感器的原理图（J2,J3示意图）检测器J1的示意图3时，控制分检器的2Y得电；当物件经过1时；控制分检器的2Y得电。

2.2.3 分检器的设计分检器是为了将检测器J1判断出来的物件分配到不同的地方去，以达到不同尺寸物件分检的目的。

分检器的液压系统设计仿照磨床的液压系统，下面是分检器液压系统的原理图。

（分检器的液压系统原理图）2.2.4步进电机的设计1）步进电机概述步进电机是将电脉冲信号转换为相应角位移或直线位移的一种特殊电动机。

其工作方式是每输入一个电脉冲信号，电动机就转动一个角度，由于运动形式是步进的，因此称为步进电机。

2）步进电机的选型3）步进电机驱动器的选型输入电源接口：采用一组交流供电，AC接AC20-40V，3A或接一组直流供电DC24-50V，3A。

警告：电压不能超出此范围,否则会造成故障。

电机接口：对于二相四线电机，可直接与驱动器相连(如下图)。

2.2.5三相异步电动机的设计1）电机的基本常识小型三相异步电动机，通常包括H80-315MM的电机，其产量大、用途广，在电网的总负荷中，它的用电量为40%左右。

六十年代初流行的为JO2系列电动机，该系列电机的功率等级、安装尺寸与国际市场上的通用标准不同，另外该电机启动转矩较低和缺乏噪声控制指标，因此现在我国现在使用的电机为Y系列电机。

该电机坚固耐用、安全可靠因此使用范围越来越广。

然而有些用户使用的电机年损坏率高达5%，究其原因多半是选型不当、使用不妥、保护不善的缘故。

因此本次讲课的主要目的是：发现电机使用中发生的质量问题，妥善的解决。

2）小型异步电机的体系基本系列－－－－使用范围广、生产量大，是一种通用电机，如Y系列（IP44）小型三相异步电动机。

派生系列－－－－按照不同的使用要求，在基本系列的基础上做了部分改动，另部件与基本系列有较高的通用性和一定程度的统一性。

派生系列有电气派生（如高效电机，YX系列）、结构派生（如绕线转子电动机YR系列）、特殊环境派生（隔爆型电动机，YB系列）等几种。

专用系列－－－－-与一般用途不同，具有特殊使用要求和特殊防护条件系列，如YZ、YZR冶金及起重用异步电动机。