小车自动往复运动PLC控制系统

目录

第1章课程设计的方案 (1)

1.1 PLC运料小车的基本介绍 (1)

第2章运料小车控制系统 (2)

2.1 系统的运行方式 (2)

2.2控制系统的方案设计 (2)

第3章控制系统硬件结构设计 (3)

3.1系统的基本硬件结构组成 (3)

3.2硬件结构框图 (3)

3.3小车的控制主电路 (4)

3.4 PLC接线图及说明............................ 错误！未定义书签。第4章控制系统软件结构设计 (5)

4.1软件设计流程图及思路 (5)

4.2 I/O地址分配 (9)

4.3梯形图及功能说明 (10)

第5章课程设计总结 (16)

参考文献 (17)

第1章课程设计的方案

1.1 PLC运料小车的基本介绍

工厂运输现大多采用地面运输，地面运输主要采用叉车及手推运料小车，叉车需专人驾驶且无固定轨道，在车间内运行极不安全，手推运料小车需人为动力，劳动强度大，运输效率低。随着经济的发展，运料小车不断扩大到工业运输的各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。后来，单片机应用到运料小车控制系统中。但是单片机开发周期长，使用难，开发成本高，批量成本低，对人要求高，而且其稳定性不够高。由于PLC 开发周期短，使用容易，开发成本低，批量成本高，对操作人员技术要求要求不高，并且稳定性好,抗干扰能力强，使得对基于PLC的运料小车控制系统的开发研究逐步加强。

PLC(Programmable Logical Controller)是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域中得到了广泛的应用。

将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制。降并且，控制系统具有连线简单，自动控制，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便可以降低系统的运行费用等优点，低系统的运行费用。

第2章 运料小车控制系统

2.1 系统的运行方式

图1系统的运行方式

按下启动按钮SB1，系统启动小车首先在原位启动装料定时器进行装料，15s 后停止装料，小车右行。右行至限位开关SQ2处右行停止启动卸料定时器，进行卸料。10s 后，卸料停止，小车左行。左行至限位开关SQ1处左行停止，进行装料。如此循环一直进行下去，直到按下停止按钮SB2。

2.2控制系统的方案设计

系统的控制结构原理图如图2所示。

图2系统控制结构原理图

第3章控制系统硬件结构设计

3.1系统的基本硬件结构组成

小车送料系统的结构组成由电源，一个装有三相异步电动机的运料小车，一个PLC模块，2个行程开关行程开关以监测小车是否到达该站点，一个启动按钮

)用于小车的急停，一个指示灯和一电(SB1)，用于启动小车，一个停止按钮(SB

2

磁阀显示控制小车状态。

3.2 PLC输入输出接口电路

该设计采用开关作为输入信号,控制直流电机的正反转,从而实现运料小车的左行和右行,其输入输出地址分配表如表1,输入输出接口电路图如图2。图2中指示灯包括红灯和绿灯,红灯表示小车正在装料,绿灯表示小车正在卸料,当指示灯熄灭时表示小车装料或卸料工作完

成。利用电磁阀线圈的得电和失电来控制小车卸料阀门的开启和关闭。

图3运料小车系统硬件结构图

3.3 PLC的输出与电机连接的实现

针对这种PLC,其输入可以直接采用AC220V,输出电压为DC24V,直流电机为12V,故需要进行电压转换,具体转换电路如图3所示。图3中采用2个DC24V继电器和1个12V直流电源来实现直流电机的正反转,2个继电器线圈直接接到可编程控制器的输出端。当继电器线圈1得电时,继电器1的触点由k1转换到k2,而继电器线圈2的触点状态不变,电流流向如I1所示,驱使DC12V电机按一定方向运转;当继电器线圈2得电。时,继电器线圈1触点状态不变,而继电器线圈2的触点由k3转换到k4,电流流向如I2所示,驱使DC12V电机按相反的方向运转。

图4小车的控制主电路

第4章控制系统软件结构设计

4.1软件设计流程图及思路

（1）编程软件

本系统的编程软件采用西门子STEP7-Micro/WIN软件。

（2）流程图

本系统的流程图如图6所示。

（3）程序的构成

开始运行程序，PLC将运行已经设置好的程序和参数，按下启动按钮小车开始启动。按停止按钮小车停止。为了防止小车在装有货物的情况下再次装料,该设计要求在启动开始按钮后小车先左行,到达行程开关a,启动卸料程序进行卸料,卸料程序包括定时器1开始计时、绿指示灯变亮、卸料阀门打开,其中定时器所定时间能够满足卸料需要,卸料阀门关闭开启定时器2,定时时间到,小车右移,当

运行到行程开关b时,启动定时器3,同时红指示灯变亮,小车进行装料,定时时间到,装料结束,红指示灯熄灭,然后小车左行,如此循环工作,直到按下停止按钮,小车停止。程序设计如图4所示。

4.2 小车自动运行的功能图

4.3小车自动运行的程序梯形图

图6 控制系统流程图

4.2 I/O地址分配

这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12输入点。具体的输入分配如表1所示。

表1 输入地址分配

输入地址对应的外部设备

I0.0 启动按钮开关

I0.1 停止按钮开关

I0.2 1号站呼叫按钮开关

I0.3 2号站呼叫按钮开关

I0.4 3号站呼叫按钮开关

I0.5 4号站呼叫按钮开关

I0.6 5号站呼叫按钮开关

I0.7 1号站行程开关

I1.0 2号站行程开关

I1.1 3号站行程开关

I1.2 4号站行程开关

I1.3 5号站行程开关这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机一个。但是电机有正转和反转两个状态，分别都应正转继电器和反转继电器，所以输出点应该有2个。具体的输出分配如表2所示。

表2 输出地址分配

输出地址对应的外部设备

Q0.0 电机反转继电器（左行）

Q0.1 电机正转继电器（右行）

内部继电器地址分配如表3所示。

表3 内部继电器地址分配

内部继电器地址功能说明

M0.0 小车运行/停止

M0.1 1号站呼叫

M0.2 2号站呼叫

M0.3 3号站呼叫

M0.4 4号站呼叫

M0.5 5号站呼叫

M0.6 小车所在站编号>呼叫编号

M0.7 小车所在站编号=呼叫编号

M1.0 小车所在站编号<呼叫编号4.3梯形图及功能说明

（1）行程开关

在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0～4来表示，当小车在1号站时，行程开关I0.7得电，将数字0传送到数据寄存器AC0；当小车在2号站时，行程开关I1.0得电，将数字1传送到数据寄存器AC0。依次类推，当小车在5号站时，行程开关I1.3得电，将数字4传送到数据寄存器AC0。所对应的梯形图如图7所示。

小车在1号站

小车在2号站

小车在3号站

小车在4号站

小车在5号站

图7 行程开关梯形图

（2）小车启停辅助继电器

当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助寄存器M0.0得电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助寄存器M0.0失电。

所对应的梯形图如图8

所示。

图8 小车启停辅助继电器梯形图程序

（3）呼叫按钮

在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0～4来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1-HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需要5个辅助继电器M0.1～M0.5。当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.2得电，数字0传送到数据寄存器AC1，同时l 号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.3得电，数字1传送到数据寄存器AC1，同时2号按钮开关辅助继电器得电。依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.6得电，数字4传送到数据寄存器AC1，同时5号按钮开关辅助继电器得电。所对应的梯形图如图9所示。

图9 呼叫按钮梯形图

（4）比较

按下启动按钮和呼叫按钮后，开始对行程开关数据寄存器AC0和呼叫按钮数据寄存器 ACl 中的数据进行比较。当（AC0）>(AC1

）时，即小车当前所处停靠

站的编码大于呼叫按钮的编码时，M0.6得电，小车向左运行；当（AC0）=（AC1）时，即小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，M0.7得电，小车不动；当（AC0）<（AC11）时，即小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，M1.0得电，小车向右运行。所对应的梯形图如图10所示。

图10 比较梯形图

（5）向左运动

小车当前所处停靠站的编码火于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止，停止按钮按下紧急停止。所对应的梯形图如图11所示。

图11 向左运动梯形图

（6）向右运动

小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。所对应的梯形图程序如图12所示。

图12 向右运动梯形图

(7) 控制程序拓展

本例是设计PLC 在生产线5个站的范围内来回装料运转, 如果需要扩展到更多的运转站, 程序不需要进行大范围的修改, 只需要增加对AC0 和AC1 的赋值行, 以及增加驱动的一条语句, 就可以实现扩展到多个站的运转了。

第5章课程设计总结

通过毕业设计，能使我们综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、严格的技术及基本能力的训练。

本小车具有智能控制功能即自动判断呼叫方向，自动判断呼叫位置。智能控制功能通过PLC 的软件编程来实现，不需要任何连接导线和控制电器，因而系统故障率低，可靠性高。对小车的控制，只通过操作一个呼叫按钮即可实现，因而操作极为方便。本设计小车的停车工位共 5 个，工位的个数可根据生产的需要通过改变梯形图，增加少量的输入电路即可，因而系统适应性强。而且本系统可以方便的扩展更多的站点。

随着经济的不断发展自动生产线上使用的运料小车, 是常用的生产设备,它运行正常与否, 对生产影响很大。该系统稳定可靠, 操作简便, 设备维护量小, 而且程序控制具有可扩展性, 对自动仓库等工业生产中物料小车的控制有一定的借鉴意义和参考价值，在今后的设计中还可以加入报警，装料，卸料等功能，使该系统更加完善。

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