课程设计报告挖掘机模拟控制设计

1、课程设计报告 课程设计名称： 电气控制技术 课程设计题目：挖掘机模拟控制设计 学 院 名 称： 信息工程学院 摘要随着科学技术的发展，电气控制技术已发展到了一个相当的高度，传统电气控制技术的内容发生了很大的变化，可编程控制器基于继电器逻辑控制系统的原理而设计，它的出现取代了继电器接触器逻辑控制系统，它是当今电气自动化领域中不可替代的中心控制器件。可编程控制器PLC使用率高、实用性强，可以通过变更程序来控制自动化机械，目前在工业界使用的非常普遍，结合实际，本课程设计的任务是实现挖掘机的PLC控制。LED在广泛的应用于人们的生活中，如交通信号灯，数字时钟，仪器仪表的数码显示等等，而控制LED的形式

2、也有很多，如集成电路，单片机，PLC等。我们在各种施工现场都可看到大型的挖掘机，殊不知偌大的挖掘机也可以通过小小的PLC来灵活的控制本课设主要用LED来模拟挖掘机工作的各个状态。关键词：PLC 应用 控制 LED 挖掘机目录一、PLC介绍4二、设计分析42.1 设计题目分析42.2 设计器件分析42.3 设计实现分析5三、PLC各I/O口的使用及功能5四、硬件接线原理图5五、程序设计及具体分析7六、程序流程图10七、心得体会10八、参考资料11九、附录11一、PLC介绍PLC （Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业

3、环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。 PLC具有诸多特点，和广泛的应用领域，投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。PLC的控制功能如图一所示。本课程设计使用的是FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制。图一二、设计分析2.1.设计题目的分析 本实验要实现对挖掘机的模拟控制，且为模拟的自动控制，自动控制的时候使挖掘机实现启动前进左进右转下挖上扬左转右进后退到原线并循环，利

4、用各个LED灯的亮灭来模拟，比如：按下“开”按钮，挖掘机开始工作：挖掘机先向前开动，左、右轮前进（L2、L4亮）。 设计器件的分析 本实验选用的是FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制，三菱PLCFX1N系列PLC具有如下特点：1.三菱PLC集成型&高性价比CPU、电源、输入输出合为一体。通过使用显示模块和功能扩展板，可以非常简便地进行系统升级。另外，也可以扩展输入输出和特殊模块。2.三菱PLC机身小巧，高速运算基本指令：0.55-0.7s/指令应用指令：3.7-数100s/指令3.三菱PLC安心、宽裕的存储器规格内置8000步EEPROM存储器无需电池，维护轻松4.三菱PLC丰

5、富的软元件范围辅助继电器：1536点，定时器：256点，计数器：235点数据寄存器：8000点。，设计实现分析 将PLC的输出口接开关A1，A2，各个输出端接一个指示LED灯，用来显示各种状态，相应的PLC输出输入接相应的电压和地端COM.三、PLC各I/O口的使用及功能把本实验箱左箱上PLC的输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，用N1N8分别代表L1L8共8各LED灯来模拟各个状态，各部分的功能如下：名称功能N2,N4(L2,L4亮)控制挖掘机的向前进（左，右轮前进）N2,N3(

6、L2,L3亮)控制挖掘机的右转弯向前（左轮前进，右轮后退）N6(L6亮)控制挖掘机的大臂下降N8(L8亮)控制挖掘机的挖斗向前作业N7(L7亮)控制挖掘机挖住物体后挖斗向后N5(L5亮)控制挖掘机挖斗挖满后大臂上升，准备放到仓库N1,N4(L1,L4亮)控制挖掘机右转弯向后（左轮后退，右轮前进）N1,N3(L1,L3亮)控制挖掘机的后退（左，右轮子后退）N2,N3(L2,L3亮)挖掘机快到仓库时左转弯（左轮前进，右轮后退）N6(L6亮)控制挖掘机到达目的地时大臂下降N8(L8亮)控制挖掘机 挖斗向前把物体倒出N1,N4(L1,L4亮)控制挖掘机沿原路返回左转弯回去，继续下一轮四、硬件接线原理图

7、（1）把实验箱左箱上的O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，I/0、I/1与M1、M2接通。 （2）把PLC主控制器旁边24V的COM端接到此模拟实验的COM端上，旁边的5V端接到此模拟实验的5V端，主控制器输出端所用到的COM口相互并联后再接到5V的地端。如图二：关开A2A1L8L7L6L5L4L3L2L1+5VCOM+24VN8N7N6N5N3N4N2N1M2M1图二（3）PlC的控制箱的接线图，如下图，该图可实现手动和自动切换，本课程设计中只有SB9启动和停止。五、程序设计及具体分

8、析 程序梯型图如下：Y000Y0007对应于PLC各个输出端继电器KM，定义Y000控制LED1,使用辅助继电器M20，M40,.状态器S20定义Y001控制LED2,使用辅助继电器M21，M41,.状态器S21分别定义Y002Y007对应于LED3LED8按下启动按钮A1，x000得电吸合，M3得电，同时自锁,辅助继电器M21,M23吸合，Y1和Y3得电，L2,L4亮，表示挖掘机向前开动，同时定时器T0，开始计时3秒3秒后T0得电吸合，M22得电吸合，M20失电复位,Y1,Y2得电，L2,L3亮，表示为挖掘机右转弯向前，同时定时器T1开始计时2秒2秒后T1得电吸合，M21，M22复位，M25

9、得电，Y5得电，L6亮，表示为到达挖掘地后，挖掘机大臂向下。同时定时器T2开始工作，定时2秒2秒后，T2得电，M25复位，M27得电，即Y7得电，L8亮，表示为挖掘机挖斗向前，同时定时器T3开始工作，定时2秒2秒后，T3得电吸合，M27复位，M26得电，即Y6得电，L7亮，表示为挖掘机挖住物体后，挖斗向后。同时T4开始定时。2秒后，T4得电吸合，M26复位，S24得电，即Y4得电，L5亮，表示为挖掘机挖满后大臂上升，准备将物体放到仓库，同时T20开始定时。2秒后，状态器S24复位，S23，S20得电，即Y0,Y3得电，L1，L4亮，表示为挖掘机右转弯向后，同时T5开始定时。2秒后，S23复位，

10、S22得电，即Y0，Y2得电，L1，L3亮，表示为挖掘机后退，同时定时器T6开始计时。3秒后，S20，S22,复位，M41，M42得电吸合，即Y1，Y2得电，L2，L3亮，表示为挖掘机快到仓库时，左转弯。同时T7开始定时工作。2秒后，M41，M42复位，M44得电吸合，即Y5得电，L6亮，表示为挖掘机达到目的地是大臂向下，开始准备倒物体，同时T8开始工作。2秒后，M47复位，M40,M43得电，即Y0，Y3得电，L1，L4亮，表示为挖掘机沿原路返回，左转弯回去，准备继续下一轮。复位M40，M42，T0.结束。六、程序流程图本实验要实现对挖掘机的模拟控制，且为模拟的自动控制，自动控制的时候使挖掘机实现启动前进左进右转下挖上扬左转右进后退到原线并循环，利用各个LED灯的亮灭来模拟。图三八、参考资料通过这次对挖掘机控制系统的设计，让我更深刻的了解PLC程序设计过程，让我对电气可编程逻辑控制器有更深刻的了解。同时，也对于建筑工程中所需的机械有了初步的认识，对于我们今后走向工作岗位积累了相应的经验。当