小車自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)PLC控制系統(tǒng)

1、目錄第1章課程設(shè)計(jì)的方案 11.1 PLC運(yùn)料小車的基本介紹 1第2章運(yùn)料小車控制系統(tǒng) 21.2 系統(tǒng)的運(yùn)行方式 21.3 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2第3章控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 33.1 系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)組成 33.2 硬件結(jié)構(gòu)框圖33.3 小車的控制主電路 43.4 PLC接線圖及說明錯(cuò)誤！未定義書簽第4章控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 54.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖及思路 54.2 I/O地址分配94.3 梯形圖及功能說明 10第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 16參考文獻(xiàn) 17第1章課程設(shè)計(jì)的方案1.1 PLC運(yùn)料小車的基本介紹工廠運(yùn)輸現(xiàn)大多采用地面運(yùn)輸，地面運(yùn)輸主要采用叉車及手推運(yùn)料小車，叉車需專人駕駛且無固定軌道，

2、在車間內(nèi)運(yùn)行極不安全，手推運(yùn)料小車需人為動(dòng)力， 勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)輸效率低。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)料小車不斷擴(kuò)大到工業(yè)運(yùn)輸?shù)母?個(gè)領(lǐng)域，從手動(dòng)到自動(dòng)，逐漸形成了機(jī)械化、自動(dòng)化。早期運(yùn)料小車電氣控制系 統(tǒng) 多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成 本高 等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。后來，單片機(jī) 應(yīng)用到 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)中。但是單片機(jī)開發(fā)周期長，使用難，開發(fā)成本高，批 量成本 低，對人要求高，而且其穩(wěn)定性不夠高。由于 PLC開發(fā)周期短，使用容 易，開發(fā)成 本低，批量成本高，對操作人員技術(shù)要求要求不高，并且穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，使得對基于PLC的運(yùn)料小

3、車控制系統(tǒng)的開發(fā)研究逐步加強(qiáng)。PLC(Programmable Logical Controller) 是20世紀(jì)70年代以來以微處理器 為 核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、 重量 輕等優(yōu)點(diǎn)，使其在自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的自動(dòng)化控制。降并 且，控制系統(tǒng)具有連線簡單，自動(dòng)控制，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù) 性 好，安裝、維修和改造方便可以降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi) 用。1 / 18第2章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)2

4、.1系統(tǒng)的運(yùn)行方式啟動(dòng)按鈕SB1停止按鈕SB2料,限位開關(guān)SQ1限位關(guān)SQ2按卜啟動(dòng)按鈕SB1,系統(tǒng)啟動(dòng)小車好先在原位啟動(dòng)裝料定時(shí)器進(jìn)行裝料, 小車右行。右行至限位開關(guān)SQ2處右行停止啟動(dòng)卸料定時(shí)器，進(jìn)行卸料。15s筋停止裝10s后，卸料停止，小車左行。左行至限位開關(guān)SQ1處左行停止，進(jìn)行裝料。如此循環(huán)一直進(jìn)行下去，直到按下停止按鈕SB22.2控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示2 / 18圖2系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖第3章控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)組成小車送料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成由電源，一個(gè)裝有三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)料小車， 個(gè)PLC 莫塊，2個(gè)行程開關(guān)行程開關(guān)以監(jiān)測小車是否

5、到達(dá)該站點(diǎn)，一個(gè)啟動(dòng)按鈕 （SB1）,用于 啟動(dòng)小車，一個(gè)停止按鈕（SB0用于小車的急停，一個(gè)指示燈和一電 磁閥顯示控制小 車狀態(tài)。3.2 PLC輸入輸出接口電路該設(shè)計(jì)采用開關(guān)作為輸入信號，控制直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的左行和右行 其輸 入輸出地址分配表如表1,輸入輸出接口電路圖如圖 2。圖2中指示燈包括紅燈和綠燈紅燈表示小車正在裝料，綠燈表示小車正在卸料，當(dāng)指示燈熄滅時(shí)表示小車裝料或卸料工作完成。利用電磁閥線圈的得電和失電來控制小車卸料閥門的開啟和關(guān)閉。3 / 18圖3運(yùn)料小車系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.3 PLC的輸出與電機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)針對這種PLC,其輸入可以直接采用 AC220V輸出電壓

6、為DC24V直流電機(jī)為 12V,故需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，具體轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。圖3中采用2個(gè)DC24繼電器 和1個(gè)12V直流電源來實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn),2個(gè)繼電器線圈直接接到可編程控 制 器的輸出端。當(dāng)繼電器線圈1得電時(shí)，繼電器1的觸點(diǎn)由k1轉(zhuǎn)換到k2,而繼電器線 圈2的觸點(diǎn)狀態(tài)不變，電流流向如11所示，驅(qū)使DC12電機(jī)按一定方向運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)繼 電 器線圈2得電。時(shí)，繼電器線圈1觸點(diǎn)狀態(tài)不變，而繼電器線圈2的觸點(diǎn)由k3 轉(zhuǎn)換到k4,電流流向如I2所示，驅(qū)使DC12電機(jī)按相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。4 / 18輸出端N輸出端子DC12YI?IIDC24V繼電器DC 12V電機(jī)12IIM DC24V組電器fa 區(qū)圖

7、4小車的控制主電路第4章控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)流程圖及思路(1)編程軟件本系統(tǒng)的編程軟件采用西門子 STEP7-Micro/WIN軟件。(2)流程圖本系統(tǒng)的流程圖如圖6所示。(3)程序的構(gòu)成開始運(yùn)行程序，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)，按下啟動(dòng)按鈕小車開始啟動(dòng)。按停止按鈕小車停止。為了防止小車在裝有貨物的情況下再次裝料，該設(shè)計(jì)要求在啟動(dòng)開始按鈕后小車先左行，到達(dá)行程開關(guān)a,啟動(dòng)卸料程序進(jìn)行卸料卸料程序包括定時(shí)器1開始計(jì)時(shí)、綠指示燈變亮、卸料閥門打開，其中定時(shí)器所 定時(shí)輸出端N輸出端子間能夠滿足卸料需要，卸料閥門關(guān)閉開啟定時(shí)器2,定時(shí)時(shí)間到，小車右移，當(dāng)運(yùn)行到行程開關(guān)b時(shí)，啟動(dòng)定

8、時(shí)器3,同時(shí)紅指示燈變亮，小車進(jìn)行裝料，定時(shí)時(shí)間 到，裝料結(jié)束，紅指示燈熄滅，然后小車左行，如此循環(huán)工作，直到按下停止按鈕 小車停止。程序設(shè)計(jì)如圖4所示。定時(shí)時(shí)間；到?紅指示燈火4.2小車自動(dòng)運(yùn)行的功能圖6 / 184.3小車自動(dòng)運(yùn)行的程序梯形圖7 / 188 / 18圖6控制系統(tǒng)流程圖4.2 I/O地址分配這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)、5個(gè)呼叫按鈕開關(guān)、5個(gè)行程開關(guān)共12輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表1所示 表1輸入地址分配輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備0.00.10.20.30.40.50.60.71.01.11.2啟動(dòng)按鈕開關(guān)停止按鈕開關(guān)1號站呼叫按鈕開關(guān)2號站呼叫按鈕開關(guān)3號站呼

9、叫按鈕開關(guān)4號站呼叫按鈕開關(guān)5號站呼叫按鈕開關(guān)1號站行程開關(guān)2號站行程開關(guān)3號站行程開關(guān)4號站行程開關(guān)1.35號站行程開關(guān)這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)一個(gè)。是電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn) 應(yīng)該有2個(gè)具體的輸出分配如表2所示表2輸出地址分配輸出地址對應(yīng)的外部設(shè)備Q0.0電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器（左行）Q0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器（右行）9 / 18內(nèi)部繼電器地址分配如表3所示表3內(nèi)部繼電器地址分配功能說明內(nèi)部繼電器地址M0.0小車運(yùn)行/停止M0.11號站呼叫M0.22號站呼叫M0.33號站呼叫M0.44號站呼叫M0.55號站呼叫M0.6小車所

10、在站編號 > 呼叫編號M0.7小車所在站編號=呼叫編號M1.0小車所在站編號 < 呼叫編號4.3梯形圖及功能說明(1)行程開關(guān)在該程序中，5個(gè)站的行程開關(guān)分別用數(shù)字0? 4來表示，當(dāng)小車在1號站時(shí)，行程開關(guān) I0.7得電，將數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC0當(dāng)小車在2號站時(shí)，行程開關(guān)11.0得電，將數(shù)字1 傳送到數(shù)據(jù)寄存器ACQ依次類推，當(dāng)小車在5號站時(shí)，行程開關(guān)I1.3得電，將數(shù)字4傳送到數(shù) 據(jù)寄存器AC0所對應(yīng)的梯形 圖如圖7所示。10 /18圖7行程開關(guān)梯形圖(2)小車啟停輔助繼電器M0.0得電；當(dāng)按下停止當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，小車開始運(yùn)動(dòng)，該輔助寄存器按鈕時(shí)，小車停止運(yùn)動(dòng)，該輔助寄存

11、器M0.0失電。11 /18所對應(yīng)的梯形圖如圖8所示圖8小車啟停輔助繼電器梯形圖程序(3)呼叫按鈕在該程序中，5個(gè)站的呼叫按鈕分別用數(shù)字 0? 4來表示，而且由于5個(gè)呼 叫按鈕開關(guān)HJ1-HJ5具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先，所以需要5個(gè)輔助繼電器M0.1? M0.5。當(dāng)按下1號站呼叫按鈕開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)I0.2得電，數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1,同時(shí)I號按鈕開關(guān)輔助繼電器得電；當(dāng)按下 2號站呼叫按鈕 開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)I0.3得電, 數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1,同時(shí)2號按鈕開 關(guān)輔助繼電器得電。依次類推，當(dāng)按下 5號站 呼叫按鈕開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)I0.6得電，數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1,同時(shí)5號

12、按鈕開關(guān)輔助繼 電器得電。所對1號站呼叫按鈕開關(guān)1號站呼叫按扭開關(guān)輔助器應(yīng)的梯形圖如圖9所示尷 lioa MM 1IDSIL7 1 ''2站呼叫按鈕開關(guān)2站呼叫按扭開關(guān)輔助器12 /18HUI Hoad; I3站呼叫按鈕開關(guān)3站呼叫按扭開關(guān)輔助器Hl IC I' I KU)4呼叫按鈕開關(guān)HAH<4呼叫按扭開關(guān)輔助器m-I I*TMil他刖痕呱刪1.3中'I I I111址(4)比較5站呼叫按鈕開關(guān)5站呼叫按扭開關(guān)輔助器圖9呼叫按鈕梯形圖AC0和呼叫按鈕數(shù)按下啟動(dòng)按鈕和呼叫按鈕后，開始對行程開關(guān)數(shù)據(jù)寄存器據(jù)寄存器ACl中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)(AC0 >(

13、AC1 )時(shí)，即小車當(dāng)前所處?？?3 /18站的編碼大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M0.6得電，小車向左運(yùn)行；當(dāng)(AC0 = (AC1時(shí)，即小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a等于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M0.7得電，小車不動(dòng)；當(dāng)(AC0 <(AC11時(shí)，即小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M1.0得電，小車向右運(yùn)行。所對應(yīng)的梯形圖如圖10所示。Ketwjrk 12AC0>AC1 M0.6得電小車左行AC0= AC1 M0.7 得電小車不動(dòng)AC0<AC1 M1.0 得電小車右行圖10比較梯形圖(5)向左運(yùn)動(dòng)小車當(dāng)前所處停靠站的編碼火于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車向左運(yùn)行，運(yùn)行到呼叫按鈕所對應(yīng)的停

14、靠站時(shí)停止，停止按鈕按下緊急停止。所對應(yīng)的梯形圖如圖圖11向左運(yùn)動(dòng)梯形圖14 / 18(6)向右運(yùn)動(dòng)小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車向右運(yùn)行，運(yùn)行到呼叫按鈕所對應(yīng)的停靠站時(shí)停止。所對應(yīng)的梯形圖程序如圖12所示。圖12向右運(yùn)動(dòng)梯形圖(7)控制程序拓展本例是設(shè)計(jì)PLC在生產(chǎn)線5個(gè)站的范圍內(nèi)來回裝料運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要擴(kuò)展到更多 的運(yùn)轉(zhuǎn)站，程序不需要進(jìn)行大范圍的修改，只需要增加對ACO和AC1的賦值 行， 以及增加驅(qū)動(dòng)的一條語句，就可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展到多個(gè)站的運(yùn)轉(zhuǎn)了。15 / 18第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我們綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)

15、練。本小車具有智能控制功能即自動(dòng)判斷呼叫方向，自動(dòng)判斷呼叫位置。智能控制功能通過PLC的軟件編程來實(shí)現(xiàn)，不需要任何連接導(dǎo)線和控制電器，因而系 統(tǒng)故 障率低，可靠性高。對小車的控制，只通過操作一個(gè)呼叫按鈕即可實(shí)現(xiàn)，因 而操作 極為方便。本設(shè)計(jì)小車的停車工位共 5個(gè)，工位的個(gè)數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)的需 要通過改變 梯形圖，增加少量的輸入電路即可，因而系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)。而且本系統(tǒng)可以方便的擴(kuò)展更多的站點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展自動(dòng)生產(chǎn)線上使用的運(yùn)料小車，是常用的生產(chǎn)設(shè)備，它運(yùn)行正常與否，對生產(chǎn)影響很大。該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 ，操作簡便，設(shè)備維護(hù)量小，而且程 序控制具有可擴(kuò)展性，對自動(dòng)倉庫等工業(yè)生產(chǎn)中物料小車的控制有一定 的

16、借鑒意義 和參考價(jià)值，在今后的設(shè)計(jì)中還可以加入報(bào)警，裝料，卸料等功能，使該系統(tǒng)更加完善。16 / 18參考文獻(xiàn)1范次猛.可編程控制器原理與應(yīng)用M.北京：理工大學(xué)出版；2張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社；3鄧則名，邙穗芳等.電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京；機(jī)械工業(yè)出版社；4曹輝.可編程序控制器系統(tǒng)原理及應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社；5戴冠秀.PLC在運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.工礦自動(dòng)化6期,2005年；6李仁編.電器控制M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社；7鄭鳳翼.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表M.北京：人民郵電出版社；網(wǎng) 廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社；9劉柏生.PLC編程實(shí)用指南M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社；10張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社；1