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

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第1章課程設(shè)計(jì)的方案 1PLC運(yùn)料小車的基本介紹 1\o"CurrentDocument"第2章運(yùn)料小車控制系統(tǒng) 2系統(tǒng)的運(yùn)行方式 22.2控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 3\o"CurrentDocument"第3章控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 43.1系統(tǒng)的基本硬件結(jié)構(gòu)組成 43.2硬件結(jié)構(gòu)框圖 43.3小車的控制主電路 43.4PLC接線圖及說明 6\o"CurrentDocument"第4章控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 74.1軟件設(shè)計(jì)流程圖及思路 7I/O地址分配 94.3梯形圖及功能說明 10\o"CurrentDocument"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，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)母鱾€(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(zhǎng)、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(zhǎng)，使用難，開發(fā)成本高，批量成本低，對(duì)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(duì)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(duì)基于PLC的運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的開發(fā)研究逐步加強(qiáng)。PLC(ProgrammableLogicalController)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(jiǎn)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。第2章運(yùn)料小車控制系統(tǒng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式料，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。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SB2?？刂葡到y(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。

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，一個(gè)PLC模塊，2個(gè)行程開關(guān)行程開關(guān)以監(jiān)測(cè)小車是否到達(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（SB2）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)。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(hào),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。

電機(jī)+AC220V啟動(dòng)停止行程開關(guān)行程開關(guān)指示燈電磁閥PLCComComCom電機(jī)+AC220V啟動(dòng)停止行程開關(guān)行程開關(guān)指示燈電磁閥PLCComComCom圖3運(yùn)料小車系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖PLC的輸出與電機(jī)連接的實(shí)現(xiàn)針對(duì)這種PLC,其輸入可以直接采用AC220V,輸出電壓為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)DC24V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kl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DC12V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12所示，驅(qū)使DC12V電機(jī)按相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。

QIIII0輸出端子DC12V電機(jī)DC24VQIIII0輸出端子DC12V電機(jī)DC24V絕電器DC24V縮電器線圈圖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)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)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。痂化魁刪間1報(bào)右行r翱示燈荒卸科電儘鬧醐如2痂化魁刪間1報(bào)右行r翱示燈荒卸科電儘鬧醐如2丫剁斕滅后近喘1紅F訴燈滅小車自動(dòng)運(yùn)行的功能圖4.3小車自動(dòng)運(yùn)行的程序梯形圖圖6控制系統(tǒng)流程圖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(duì)應(yīng)的夕卜部設(shè)備I0.0啟動(dòng)按鈕開關(guān)I0.1停止按鈕開關(guān)I0.21號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)I0.32號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)I0.43號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)I0.54號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)I0.65號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)I0.71號(hào)站行程開關(guān)I1.02號(hào)站行程開關(guān)I1.13號(hào)站行程開關(guān)I1.24號(hào)站行程開關(guān)I1.35號(hào)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)。但是電機(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(duì)應(yīng)的夕卜部設(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）

內(nèi)部繼電器地址分配如表3所示。表3內(nèi)部繼電器地址分配內(nèi)部繼電器地址功能說明小M0.0車運(yùn)行/停止M0.11號(hào)站呼叫M0.22號(hào)站呼叫M0.33號(hào)站呼叫M0.44號(hào)站呼叫M0.55號(hào)站呼叫M0.6小車所在站編號(hào)＞呼叫編號(hào)M0.7小車所在站編號(hào)=呼叫編號(hào)M1.0小車所在站編號(hào)＜呼叫編號(hào)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(hào)站時(shí),行程開關(guān)10.7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(hào)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AC0。依次類推，當(dāng)小車在5號(hào)站時(shí),行程開關(guān)11.3得電，將數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC0。所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖7所示。

圖7行程開關(guān)梯形圖2）小車啟停輔助繼電器當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，小車開始運(yùn)動(dòng)，該輔助寄存器M0.0得電；當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，小車停止運(yùn)動(dòng)，該輔助寄存器M0.0失電。

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(hào)站呼叫按鈕開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)10.2得電，數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1,同時(shí)l號(hào)按鈕開關(guān)輔助繼電器得電；當(dāng)按下2號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)10.3得電，數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1，同時(shí)2號(hào)按鈕開關(guān)輔助繼電器得電。依次類推，當(dāng)按下5號(hào)站呼叫按鈕開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)10.6得電，數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器AC1，同時(shí)5號(hào)按鈕開關(guān)輔助繼電器得電。所

圖9呼叫按鈕梯形圖4）比較按下啟動(dòng)按鈕和呼叫按鈕后，開始對(duì)行程開關(guān)數(shù)據(jù)寄存器AC0和呼叫按鈕數(shù)據(jù)寄存器ACl中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)（ACO）＞（AC1）時(shí)，即小車當(dāng)前所處停

靠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)（ACO）=（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(duì)應(yīng)的梯形圖如圖10所示。5）向左運(yùn)動(dòng)小車當(dāng)前所處?？空镜木幋a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(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止，停止按鈕按下緊急停止。所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖11所示。

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(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止。所對(duì)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(duì)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。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(shí)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)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(duì)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(duì)生產(chǎn)影響很大。該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,操作簡(jiǎn)便,設(shè)備維護(hù)量小,而且程序控制具有可擴(kuò)展性,對(duì)自動(dòng)倉庫等工業(yè)生產(chǎn)中物料小車的控制有一定的借鑒意義和參考價(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。參考文獻(xiàn)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；張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社；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；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；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；李仁編?電器控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社；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；廖常初.PLC應(yīng)用技術(shù)問答[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社；劉柏生.PLC編程實(shí)用指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社；張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M]