基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计

1、基于运料小车自动往返顺序控制系统6.22.20151.运料小车的发展概况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

2、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

3、，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。-5 -6.22.20152,可编程控制器(PL。概述2.1 PLC的概述PLC即可编程才5制器(Programmable logic Controller ,是指以计算机技术为基础 的新型工业控制装置。在 1987年国际电工委员会(International ElectricalCommittee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义："PLC是一种专门为在工业环 境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其图2-1 PLC三菱FX系

4、列内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”2.2.1 PLC的特点(1)可靠性高，抗干扰能力强(2)配套齐全，功能完善，适用性强(3)易学易用，深受工程技术人员欢迎(4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造(5)体积小，重量轻，能耗低2.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式 PLC包才g CPUK、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整

5、体。模块式PLC包括CPU真块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组 合配置。手持编程器或计算接触器触点殳党输入揍口电源图2-2 PLC的组成框图接触器续圈外电源电磁铁输出接口（1） CPU勺构成CPU! PLC的核心，起神经中卞E的作用，每套 PLC至少有一个CPU它按PLC的系 统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来 的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后 再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控

6、制电路。CPUE要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线 构成，CPUI元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据， 是PLC不可缺少的组成单元。（2） I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了 PLC 的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块 将电信号变换成数字信号进入 PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI）, 开关量输出（DO ,模拟量输入（AI）,模拟量输出（AO等模块。常用的I/O分类如 下：开关量：按电压水平分，有220VAC 110VA

7、C 24VDC按隔离方式分，有继电器隔离 和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V ） 等，按精度分，有12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。6.22.2015按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受 CPUT能管理的 基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。(3)电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源(220VACE 110VA

8、C ,直流电源(常用的 为 24VDC 。(4)底板或机架大多数用K块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。其它设备(1)编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于 编程、对系统作一些设定、监控 PLCS PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与 现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机(运行编程软件) 充当编程器。也就是我们系统的上位机。(2)人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏(或触摸屏)式的一 体式操作员终端

9、应用越来越广泛，由计算机(运行组态软件)充当人机界面非常普及。（3） PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器”的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使 PLCf PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设 备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPI)的数据通讯、PROFIBUSE工业以太网进行联网。3.控制系统设计3.1 小车运动分

10、析1）按下开始按钮SB1,运货小车电动机反转，运货小车自动后退，到达仓库A装料，停留5秒后，运货小车电动机正转，运货小车自动前进，向仓库 B运动，到达仓库B后停4秒卸料并后退，向仓库 A运动，到达仓库A后，开始下一轮循环工作；2）若按下停止按钮SB2,运货小车电动机停止转动，运货小车停止运动；3）在2）的条件下，按下手动后退按钮 SB3,运货小车后退，向仓库 A的方向运动；4）在2）的条件下，按下手动前进按钮 SB4,运货小车前进，向仓库B的方向运动。3.2 流程图基于运料小车自动往返顺序控制的 PLC程序设计的流程图如图（一）所示图（一）运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计的流程图基于运

11、料小车自动往返顺序控制系统6.22.20153.3 输入输出分配表输入地址分配表如下表（一）所示PLC X元件对应外部设备X000开始按钮X001停止按钮X002手动后退按钮X003手动前进按钮输出地址分配表如下表（二）所示PLC Y元件对应外部设备Y001电动机反转Y002电动机止转3.4编程逻辑框序（二）所示-# -基于运料小车自动往返顺序控制系统6.22.2015-9 -3.5梯形图基于运料小车自动往返顺序控制的 PLC程序设计的梯形图如图（三）所示:X0D1 n一II图（四）运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计的梯形3.6指令语句基于运料小车自动往返顺序控制的 PLC程序设计的编程

12、如下所示:1.LDM8002；取指令开始2.SETS0；置位指令3.STLS0;激活状态4.LDX000;取小车运行开始指令5.ANIX001;串联常闭的停止按钮6.SETS20;置位S20转移条件7.LDX002;取小车手动后退指令8.ANIX003;串联常闭的小车手动前进按钮9.ANDX001;串联常开的停止按钮10.SETS23;置位S23转移条件11.LDX003;取手动前进指令12.ANIX002;串联常闭的手动后退按钮13.ANDX001;串联常开的停止按钮14.SETS24;置位S24转移指令15.STLS20;激活S20转移条件16.OUTT0 K50;延时5S17.LDIY0

13、02;对电动机止转取非18.ANIX001;对停止指令取非19.OUTY001;输出电动机反转指令20.LDT0;取延时5S,小车自动后退21. SETS21;置位S21转移指令22. STLS23;激活S23转移指令23. LDX001;取停止指令24. ANIY002;对电动机止转取非25. OUTY001;输出电动机反转指令26. LDIX001;对停止指令取反27. ORX003;并联常开手动前进按钮28. OUTS0;输出S029. STLS24;激活S24转移指令30. LDX001;取停止指令31. ANIY001;对电动机反转取非32. OUTY002;输出电动机止转33. L

14、DIX001;对小车停止指令取非34. ORX002;并联常开的手动后退按钮35. OUTS0;输出S036. STLS21;激活S21转移指令37. OUTT1 K40;输出T1,延时4S38. LDIY001;对电动机反转取非39. ANIX001;对停止指令取非40. OUTY002;输出电动机止转41. LDT1;取T142. SETS22;置位S22转移条件43. STLS22;激活S22转移条件44. LDIY002;对电动机止转取反45. ANIX001;对停止指令取非46. OUTY001;输出电动机反转47. LDIX001;对停止指令取反48. OUTS0;输出S049.

15、RET;步进结束50. END;制指令基于运料小车自动往返顺序控制系统6.22.20154 .控制系统的调试4.1 编程软件编程软件采用三菱公司的编程软件 GX-Developer,它适用于Q、QnU QS QnA AnS AnA FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFG ST及FR Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控 及调试，具有异地读写 PLO1序功能。4.2 硬件调试接通电源，检查可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。4.3 软件调试按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的 通信口，

16、将指令读入到指定的可编程控制器 ROM进行下一步的调试。4.4 运行调试在硬件与软件调试正确的基础上，打开可编程控制器的“RUN开关进行调试；观察运行的情况是否正确，以确定 PLC的控制系统设计符合要求。135 .小车的性能分析及设计改进5.1 小车的优缺点分析本设计运用的可编程控制器实现的运料小车自动控制， 避开了以往继电器接 触不良、开关易损坏等缺点，可靠性和稳定性都有所提高。在检测小车是否到达 装料、卸料点的时候，运用了行程开关，这样的检验系统让小车的停靠位置更加 准确。与此同时，由于输入输出很明显，不需要好多额外的外接电路，让设计更简 洁。这也是采用了成熟的可编程控制器带来的好处。 即

17、使在出现故障、紧急停止 等环节中都能快捷操作。但设计过程中，只是基本实现了设计的要求，没有功能 扩展，让系统显得比较简单。5.2 设计的改进及推广在实际的运用过程中，为了便于智能化、无人化、远程化的操作，该设计控 制器还应该联网，让多台控制器组成局域网，构成一套网路系统，便于通讯和控 制操作。如修改软件设计中的一些参数， 能适合在不同的场合都能适合。 在具体 的设计中，应该还可以设计显示功能，显示运料小车到达指定的装料、卸料点时 所需时间；还可以在小车底部安装一个传感器，用来检测小车中的料是否卸完。 这样就可更好地控制小车的运行， 更加便于人们工作。止匕外，该运料小车控制器 可以运用于大型的养

18、殖行业，便于送料和喂养。这样就可以节约时间，提高效率。总 结本文主要介绍了运料小车的发展过程及现代社会对运料小车的功能要求，以及运料小车以后的发展趋势。随着现代工业的发展，工业自动化程度越来越高， 运料小车应用前景可观。在经过认真学习与总结后，我在本文中解决了如下问题： 控制系统硬件电路的正确设计及连接， 节约了成本，优化了配置；实现了生产工 作过程中，小车能正确无误的往返循环运输； 软件编程调试方面，通过三菱编程 软件已经正确调试了设计程序，并在设计调试中收获很多宝贵经验。结 论本次课程设计主要任务是设计小车往返运动控制，通过一周的设计实践，实现了往返运动控制，其中小车往返控制，按下启动按钮，小车可以启动并且按照 相对应的运行方式运行。经过本次的实践，通过理论与实践相结合，进一步加深 我们的理论知识。要想在短暂的课程设计时间内， 尽可能能多的学一些东西，这 就需要我们跟老师有很好的沟通， 加深彼此的了解。刚开始时，老师并不了解我 们的工作和学习能力，不清楚我们会做那些工作，所以跟老师进行沟通是