基于PLC的小车自动往返运动控制系统

摘要

可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

本设计是基于PLC编程的生产流水线小车循环运动控制设计。论述了小车控制系统的软、硬件设计方案及其控制原理。采用的是步进指令，因而比较简洁。

关键词：PLC 步进指令循环控制

目录

摘要...........................................................................................I 第一章概述.. (1)

1.1设计背景及意义 (1)

第二章硬件设计 (3)

2.1主电路图 (3)

2.2 I/O地址分配 (4)

2.3 I/O接线图 (4)

2.4 元件列表 (5)

第三章软件设计 (6)

3.1 程序流程图 (6)

3.2 梯形图 (7)

3.3 STL指令 (11)

3.4 程序分析 (12)

第四章程序调试 (14)

4.1 程序流程图 (14)

设计感想 (16)

参考文献 (17)

第一章概述

1.1 设计背景及意义

传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多、故障率高且维修不易等缺点，PLC作为目前国内市场的主流控制器，在技术、行业影响等方面有重要作用。利用PLC控制代替继电器控制已经是大势所趋。

由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，小车自动控制系统经历了以下几个阶段：（1）手动控制：但是由于当时的技术还不够成熟，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。（2）自动控制：通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在小车自动控制系统在自动方面的应用。（3）全自动控制：PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。

现代企业为提高生产车间物流自动化水平,实现生产环节间的运输自动化,使厂房内的物料搬运全自动化,许多企业在生产车间广泛使用无人小车,小车在车间工作台或生产线之间自动往返装料卸料。由于小车自动往返的实际意义,随着不同企业不同的要求,控制的难度可以不同。

本文介绍了一种基于西门子PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。将PLC运用到小车自动控制系统，可实现小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。利用PLC 控制技术，可实现小车相关运动，小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车

完成本次循环工作后，停止在最初位置。其运动路线示意图如下图1-1所示。

如图1-1 小车运动路线示意图

第二章硬件设计

2.1 主电路图

如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。

图2-1小车循环控制的主电路原理

2.2 I/O地址分配

如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中，这

些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制

过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。

表2-1

2.3I/O接线图

如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时，在PLC模块上，当I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用Q0.0、Q0.1的状态表现出来。

图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图

2.4元件列表

如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。

序号代号名称型号数量

1

1 M 三相异步电机J02-22-4,1.5kw 1410转/分，

380V，3.49安

2 QS 空气开关DZ47-3P 3

3 FR 热继电器JR36-20 1

4 CPU PLC处理器CPU222 1

5 KM 交流接触器CJX2-09 2

6 SB 按钮ＬＡＹ８ 2

7 SQ 行程开关ＬＸＫ２ 4

8 FU 熔断器RT16-20 4

9 L 导线若干

第三章软件设计

3.1 程序流程图

如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。

首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。