PLC电气可编程课程设计报告
课程名称： 挖掘机控制系统设计 学 院： 工程学院 专 业： 电气工程 年 级： 09级 班 级：电气工程及其自动化 姓 名： 宋发林 学 号： 2009160148 小组成员： 宋发林 吴卯利 李进 张宇 指导老师： 孙江波老师
2012年9月9日
挖掘机控制系统设计报告书
目录
一、课题要求..............................................................................- 2 - 二、设计要求..............................................................................- 2 - 一、概述及设计目的...................................................................- 3 -
1.1 概述.............................................................................................................................................- 3 - 1.2设计目的......................................................................................................................................- 4 - 1.3控制设计任务与要求..................................................................................................................- 4 -
二、硬件资源及软件资源............................................................- 5 -
2.1 硬件资源.....................................................................................................................................- 5 - 2.2 软件资源.....................................................................................................................................- 5 -
三、实现挖掘机各功能的设计、调试及程序...............................- 6 -
3.1 I/O口分配及PLC接线图..........................................................................................................- 6 - 3.2 挖掘机动作调试过程.................................................................................................................- 7 -
四、在实验过程出现的问题......................................................- 11 - 五、设计的优缺点.....................................................................- 11 - 六、收获及体会........................................................................- 12 -
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挖掘机控制系统设计报告书
一、课题要求
（1）根据控制要求，确定控制方案，设计合理的硬件原理图
（2）设计PLC控制程序并进行调试 （3）完成课程设计说明书
二、设计要求
1、当按下启动按钮时处于启动状态，按下停止按钮后按任意开关都是不动作。
2、可以进行自动和手动模式的选择。
（1） 在手动方式下，按下指示的任何开关（前进、后退、左转、右转、下挖、上提等）都会实行相关的动作。
（2）在自动方式下，挖掘机按以下工作过程自动进行：前进—右转—左旋—大臂下挖—上升—右转—后退—左转—大臂
下挖—大臂上升—右转。即完成一个工作循环，然后继续下一个循环。
（3）可以进行单步工作以及连续的工作方式。 （4）在功能允许的情况下，可以自由发挥。
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一、概述及设计目的
1.1 概述
挖掘机（如右图），又称挖掘机械（excavating machinery)，是一种广泛使用的大型工程机械,它主要由电气控制系统、液压系统、冷却系统、钻臂、行走机构、扒杂运输机构等组成，是用铲斗挖掘高于或低于承机面的物料，并装入运输车辆
或卸至堆料场的土方机械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。常见的挖掘机结构包括，动力装置，工作装置，回转机构，操纵机构，传动机构，行走机构和辅助设施等从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，而挖掘机作为工程建设中最主要的工程机械机型之一，其正确的选型也就显得更为重要。使用挖掘机可以有效提高工程效率和节省人力。
此设计的挖掘机模型动作采用三菱编程软件进行PLC编程，利用PLC的工作原理，结合PLC逻辑控制器、实验箱、挖掘机模型及其控制箱等进行设计，将软件和硬件有机地结合起来，进行挖掘机模型前进、后退、左转、右转、左旋、右旋、下挖、上提等动作，可进行手动和自动模式选择，
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亦可进行单步和连续动作的选择。 1.2设计目的
1、进一步掌握和巩固PLC控制的基本知识。 2、掌握硬件实验装置的方法。
3、巩固和加深对PLC编程控制器的理解和应用。 4、对社会建设中的重要机械进行浅易了解。 5、学会查阅相关专业资料及设计手册 1.3控制设计任务与要求
（1）用PLC实现挖掘机控制，控制方式分为手动/自动两种。
（2）在手动方式下，按下相应按钮可实现挖掘机的左轮后退、左轮前进、右轮后退、右轮前进、大臂上抬、大臂下降、车斗左旋、车斗右旋。
在自动方式下，挖掘机按以下工作过程自动进行：前进—右转—左旋—大臂下挖—上升—右转—后退—左转—大臂下挖—大臂上升—右转。即完成一个工作循环，然后继续下一个循环。
按下开始按钮后，挖掘机则开始工作。按下停止按钮后，挖掘机停止工作。
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二、硬件资源及软件资源
2.1 硬件资源
在挖掘机中，挖掘机的前进、后退、左转、右转、左旋、右旋、下挖、上提。这些动作是由各个电动机的工作来实现。这些动作在电动机+5V电压下工作，这些动作由控制箱中8个接触器的常开开关来控制。
在控制箱中，8个接触器工作于+24V电压下，由8个按钮来控制。在控制箱中将其电路断开，分出两个接口，分别是用于PLC逻辑编程过程中的输入和输出。其中控制箱上的电源均由外部提供。
2.2 软件资源
1.编程软件介绍
在此控制系统设计过程中采用的编程软件是MELSOFT
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系列GX Developer8，编程过程如下：打开GPPW.EXE——新建工程——编程——保存工程。设置如下图（PLC系列：FXCPU，PLC类型：FX1N(C)）
三、实现挖掘机各功能的设计、调试及程序
3.1 I/O口分配及PLC接线图
1.挖掘机控制I/O分配：
输入信号 X0000 X0001 X0002 X0003 X0004 X0005
元件及作用启动/停止 手动/自动
前进 后退 左转 右转
输出信号Y0000 Y0001 Y0002 Y0003 Y0004 Y0005
元件及作用 前进 后退 左转 右转 左旋 右旋
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X0006 X0007 X0010 X0011
左旋 右旋 下挖 上提
Y0006 Y0007
下挖 上提
2.挖掘机控制线PLC接线图：
3.2 挖掘机动作调试过程
1.SFC模块
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2.手动（梯形图模块）
当按下启动按钮时，且开关打在手动模式时，按下各种动作按钮时，挖掘机执行各种相应的动作；松开这些按钮时，
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动作立即停止。按下停止按钮时，挖掘立即停止所有动作。
3.自动（梯形图模块）
在启动状态下，且在自动模式的情况下，挖掘机则进行前进—后退—左旋—右旋—左转—右转—下挖—上提。当完成一个循环后，挖掘机又开始重复进行前进—后退—左旋—右旋—左转—右转—下挖—上提。直到按下停止按钮或者把开关掰到手动时。
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(执行：工程-打印<并进行打印设置>-打印得出的程序为《挖掘机程序》
http://wenku.baidu.com/view/2eeb33390912a21614792993.html)
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四、在实验过程出现的问题
（1）实验开始时，未进行小组讨论并分配任务，导致实验无法正常开始。
（2）在实验开始前，小组成员均按要求编写程序，总共有四组程序，并均进行调试，最后有一组由组讨论可行的上机操作，但才做过程还是出现很问题。
（3）在实验过程中，开始时最主要是硬件上面的接线，不会正确连接，在老师的指导下，明白各个端口，并能正确连线，并开始程序的调试。
（4）在调试程序过程中，由于没对《PLC电气可编程控制》进行复习，对有些不常用的指令的功能不清楚，导致在实验调试中的出现的问题并不是能很及时的解决。
五、设计的优缺点
优点：
（1）该设计操简单方便，适合各类职工来控制。 （2）可进行手动模式和自动模式工作。
（3）自动模式可单步执行，也可以进行连续执行。 （4）单按钮控制启停，可以随时停止工作。 缺点：
（1）用PLC逻辑控制器设计，成本较高。
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（2）自动模式工作的方式单一，不实用。
六、收获及体会
本次课程设计是要求团队完成，所以遇到问题要求和同学互相交流互相讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便左后设计合在一起，讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入讨论一些技术的问题，这样可以使自己处理问题要快一些，少走弯路，多改变自己的设计方法，在设计过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题。
总之，这次实训对我真的很有好处，给我弥补了很多我欠缺的知识，像梯形图电路的循环，自锁，以及和数码管梯形图的结合效应，在今后的学习过程中，要更加努力的学习自己的专业知识，多多与同学和老师交流，相信不久的将来可以有点成绩。
最后，还是要感谢孙老师孜孜不倦地指导，让我们学到了更多的知识。
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