小车定位系统PL

目录

1、绪论1

1.1小车定位系统的意义1

1.2小车定位系统的概述1

2、系统工作原理2

3、小车定位系统的硬件配置2

3.1PLC简介2

32CPU处理模块3

33小车定位系统的I/O分配4

34小车定位系统的外部接线5

4、小车定位系统软件设计6

41小车定位系统程序设计及分析5

41.1程序的设计5

41.2程序分析7

5、小车定位系统监控界面的设计9

5.1组态软件的概述9

52定义数据词典10

53用户界面的制作11

5.4命令语言的编写14

6、程序调试15

7、实验体会9

参考文献16

附录I程序梯形图16

附录II小车定位系统程序的语句表20

小车定位系统的PLC控制

吴通沈阳航空航天大学北方科技学院

摘要：小车定位系统是一种用于定位控制小车和小车的位置实时控制系统。本文主要采

用PLC实现对小车控制系统的下位机控制，并通过组态软件对上位机进行实时监控。文

中首先介绍了PLC和小车定位系统的工作原理，在设计硬件的根底上，对软件进行设计，

采用组态软件建立人机监控界面，包括组态界面的制作方案，功能语言的实现，最后对

系统进行调试，并给出相关的参考程序，使自动定位过程得以实现，并能实时的监控定

位过程。

关键词：小车定位；PLC；组态软件；实时监控

1、绪论

1.1设计小车定位系统的意义

随着智能机器人技术与汽车工业的迅速开展，关于智能小车的研究也越来越多，备受

关注。小车定位系统是现代许多行业生产的关键环节，近年来，随着计算机技术的迅速开

展输送机是现代许多行业生产的关键环节，以工控机为核心的自动传送可以按照设定配比

和位置控制来确定小车，从而到达控制生产产量和效率的目的.同时由于该系统具有体积

小、结构简单、操作方便、配料速度快、精度高等优点，被广泛的应用到水泥、化工、煤

炭、粮食、造纸、饲料等行业。

小车定位系统在饲料加工、食品加工、化工、冶炼、铸造等行业具有广阔的应用前景,

可以对这些行业提高劳动生产率，提高产品质量，降低消耗起到重要作用。例如在饲料行

业，通常饲料中包括十几种原料，以前采用人工输送，劳动强度大，生产效率低，配料的

精度也不高，同时人工操作的损耗也较大。输送的饲料质量不稳定，成本也较高。因此，

本系统采用PLC对小车进行控制，使各种物料的给料、卸料及其更多过程完全实现了自动

化，上述问题都可以很好的解决。可以为生产企业带来良好的经济效益。

1.2小车定位系统的概述

随着计算机技术与自动化技术的开展，自动传送过程的相关技术也日益成熟，并以其

计量准确、平安可靠、自动化程度高、广泛地应用于化工、矿山、建材、食品、冶金、港

口、电力等多种行业。它既可以自成系统，独立工作，也可以接入其它系统进行工作。

为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带

速、大运量、大功率是今后开展的必然趋势，也是高产高效矿井运输技术的开展方向。

由于人工经验已不能满足现代化生产的要求，于是将自动定位小车控制技术结合于一

体，形成了物料传送机。实践说明自动控制系统不仅自动化程度高，传送连续性好，操作

人员劳动强度低，而且配料精度高，产品质量容易控制，还能实现动态物料的运送。对此

全国电子大赛和各省电子大赛儿乎每次都有对智能小车定位的题目，全国各大高校也非常

重视，可见其研究意义很大。小车定位控制系统是一种以电子为背景，涵盖智能控制、传

感器技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创新性设计。本设计就是在这样的背

景下提出来的，设计的小车能自动运动定位和制动等功能。

2、系统工作原理

本设计的原理是利用PLC的功能指令，使程序按照：数据输入一数据移位一小车执

行工序一工序完成后复位的步骤进行，而显示局部程序那么是与输入程序一样必须不断循

环执行，以到达要求的标准。小车可在四个光电开关之间做正、反向直线运动，并可分别

在四个光电开关处停止，四个光电开关对应四个按钮，小车停止位置由光电开关相对应的

按钮决定。操作四个按钮，小车进行自动选向、自动定位运行，并具有锁存功能，例如：

设小车停留在1号位置，如果4号位置发出呼叫，小车开始向右移动，假设此时2号、3

号位置也发出呼叫，那么小车先到2号位置停车，延时4s,再到3号位置停车，再延时4s,

最后到达4号位置。如果小车越过2号位置后，2号、3号位置才发出呼叫，那么小车继

续向右运行，在3号位置停车，延时4s,到达4号位置，再延时4s向左移动，最后到达2

号位置。

3、小车定位系统的硬件配置

3.1PLC简介

可编程控制器(ProgrammbleController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而

设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammbleLogicController),

简称PC。但为了防止与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制

用多个微处理器，将控制任务划分为假设干个可以并行处理的局部，儿个微处理器同

时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺

序扫描方式工作的PLC使用。

CPU224模块输入、输出单元的接线图如图1所示。

图1CPU224模块输入、输出单元的接线图

3.3小车定位系统的I/O分配

本系统需要10个输入点和8个输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信

号包括启动按钮、定位小车到位检测、定位小车呼叫按钮等等。输出信号包括电机、定位

小车到位指示等等。其I/O分配如表1所示。

表1元件地址I/O分配

电气符号

PLC地址(PLC端子)功能说明

(面板端子)

10.0K1启动(K1)

10.1K2停止(K2)

T0.2SQ11号位置

10.3SQ22号位置

10.4SQ33号位置

10.5SQ44号位置

10.7SB11号位呼叫按钮

11.0SB22号位呼叫按钮

11.1SB33号位呼叫按钮

11.2SB44号位呼叫按钮

Q0.1L11号位指示灯

Q0.2L22号位指示灯

Q0.3L33号位指示灯

Q0.4L44号位指示灯

Q1.0MZ电机正转

Q1.1MF电机反转

3.4小车定位系统的外部接线

PLC输入点与系统分为二局部相连接，系统的定位小车到位检测分别与PLC输入点

10.2〜10.5相连；各个位置对小车的呼叫按钮分别与输入点10.7〜11.2相连接。

PLC输出点各个呼叫位置到位指示灯分别是Q0.1〜Q0.4相连接。小车的左右行(即电

机正反转)分别与Q1.0和Q1.1相连接。外部接线图如图2所示。

图2PLC外部接线图

4、小车定位系统软件设计

4.1小车定位系统程序设计及分析

4.1.1程序的设计

本系统为一小车自动定位系统，该小车共有4个工位(S1,S3,S5,S7)。当小车停在

原始位置，别的工位均可以呼叫。依次从左往右的次序运行，逐一到达工位所需要求。按

次序执行贮存信号的工序，并要求在运行中有次序的运行，到达时该工位指示灯亮。程序

流程图如图3所示。

图3小车定位系统流程图

4.1.2程序分析

图4小车组态画面

翻开启动开关KI,MZ是电动机进行正转的显示信号；MF是电动机进行正转的显示信

号；S1、S3、S5、S7为小车在以上各个工位的控制显示灯；SB1、SB2、SB3、SB4为每个

工位的呼叫开关。SB2为小车正向运行在工位S1和小车反向运行在工位S3处的定位按钮;

以此类推。四个深绿色方块为分别为S1、S3、S5、S7工位处的检测元件发光二极管和光

敏三极管的组合单元，其中两红色方块和小车方块上的一红色条意为他们之间进行交换的

光束；在长方形块中，蓝色的方块为运行的小车。

图5光电开关对应的存放器

M0.0导通后，分别将S1、S3、S5、S7所对应的光电开关首先放入存放器VB100中，

上图仅为1号位置和2号位置所对应的，3,、4号位置放入存放器的方法类似。10.2为1号

位光电开关导通时，将1号位的值放入存放器VB100。

图6按钮位对应的存放器

图6为当1、2号呼叫按钮开关任一导通时，将所在呼叫位的值放入存放器VB110,

其他位置的呼叫也如同此法。例如，当2号位发出呼叫请求时，11.()导通，同时1、3、4

的呼叫为所对应的10.7、11.1、11.2均为断开，对于10.7具有互锁功能。

图7存放器比拟

小车所在位存入存放器VB100,呼叫按钮位的呼叫信号存入存放器VB110,利用比拟

指令将VB100与VB110进行比拟,如果VB110大于VB100那么Ql.0启动，即小车右行并

到达所呼按钮所在位并且所在位置的指示灯亮，如果VBU0小于VB100那么QL1启动，

小车左行，同时到达所在位后该位指示灯亮。同样，在此语句中Q1.0与QL1也具有互锁

功能。

关闭“启动〃开关，自动输送装车的整个系统停止运行。自动装车系统的梯形图程序如

附录I所示。

5、小车定位系统监控界面的设计

5.1组态软件的概述

组态王6.5完全基于网络的概念，支持用户-效劳器模式Internet/Internet浏览器技

术，并且是一种可伸缩的柔性结构，根据网络规模大小，可将不同站点设计成1/0效劳器、

报警效劳器、数据效劳器、登录效劳器、校时效劳器、客户机等，在系统扩展和变化通道

冗余、双设备冗余、双网冗余、双机冗余及双系统冗余。

组态王6.5设计成一个完全意义上的软件平台，允许用户进行功能扩展和发挥，它是

一个ActiveX容器，无需编程即可将第三方控件直接连入组态王；组态王6.5不仅是0PC客

户端，还是0PC效劳器，可向任意支持0PC客户的软件提供数据；组态王6.5中的报警信息

可以直接输出到带ODBC接口数据库中，像Access、SQL、Server等；提供了一套动态链接

库，允许用户用VB、VC直接访问组态王的数据库，构筑功能更加强大的工控系统；组态王

6.5还可以和垢1)8「1£1.0完全集起来,可以做到KingPLC1.0在后台控制，组态王在前台

进行人机界面显示。

组态王的结构

组态王6.5是运行于MicrosoftWindows98/200/NT中文平台的中文界面的人机界面软

件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务。

组态王6.5软件包由工程浏览器(TouchExplorer)工程管理器(Projmanager)和画面

运行系统(TouchVcw)三局部组成。在在工程浏览器中可以查看工程的各个组成局部，也可

以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理港内嵌画面管理港系统，用于新工

程的创立和己有工程的管理。画面的开发和运行是由于工程管理器调用画面制作系统

(Touchmak)和工程运行系统(TouchVew)来完成的。

Touchmak体先进完善的图形生产功能。用户需要在这个环境中完成画面设计、动画连

接等工作。数据库提供数据类型，能合理的提取控制对象的特性，对变量报警、趋势曲线、

过程记录、平安防范等重要功能都有简洁的操作方法。

Projmanagcr是应用程序的管理系统。Projmanagcr具有很强的管理功能，可用于新建

工程的创立和删除，并能对已有工程进行搜索、备份及有效恢复，实现数据词典的导入和

导出。

TouchVew是组态王6.5软件的实时运行环境，在应用工程的开发环境中建立的图形画

面只有在TouchVew中才能运行。TouchVew从控制设备中采集数据，并存于实时数据库中。

它还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、

趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。

5.2定义数据词典

在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。本系统实时数据的定

义如表2所示。

表2数据词典的定义

5.3用户界面的制作

小车定位系统的组态画面如下所示：

图8小车定位系统的登录界面

图9小车控制系统的监控系统界面

图103号位到达时画面

图11在3号位时的报表画面

5.4命令语言的编写

用户界面制作完成后要与界面编制程序，程序是用户界面的后台支持。一方面程序使得用

户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以控制系统的运行。另一方面程序建立了画

面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反响系统的运行情况。本系统编写

的命令语言如下：

if（\\本站点\SB1==1&&\\本站点\X2v200）

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if（\\本站点\SB1==1&&\\本站点\X2>2（）0）

\\本站点\X2=\\本站点\X2・50;

if（\\本站点\SB2==1&&\\本站点\X2<450）

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if（\\本站点\SB2==1&&\\本站点\X2>450）

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if（\\本站点\SB3==I&&\\本站点\X2<750）

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if（\\本站点\SB3==1&&\\本站点\X2>750）

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if（\\本站点\SB4==1&&\\本站点\X2<1000）

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if（\\本站点\SB4二二1&&\\本站点\X2>1000）

\\本站点\X2=\\本站点\X2・50;

if（\\本站点\X2==2（）0）

{\\本站点\L1=1;}

else{\\本站点\L1=0;}

if（\\本站点\X2==450）

{\\本站点\L2=1;}

eke{\\本站点\L2=0;}

if（\\本站点\X2==750）

{\\本站点\L3=1;}

eke{\\本站点\L3=0;}

if（\\本站点\X2==1000）

{\\本站点\L4=1;}

else{\\本站点\L4=0;}

6、程序调试

通过这次仿真实验，验证了设计的PLC程序的正确性，对设计要求都能够顺利完成。在

设计、仿真中，不仅对PLC理论知识进行了稳固加深，而且还对系统中PLC的外部接线和PLC

与计算机的通信都有了掌握；更重要的是对以前接触比拟少的组态王软件有了深入了解，

掌握了定义画而、定义变量、动画连接以及运行仿真等。

在仿真过程中也遇到了问题：

例1：在PLC程序设计上如何实现小车的循环运行以及每次循环位置的起始/终止点？

解决方案：采用一个移位存放器（SHRB）进行移位捽制，即在首次扫描时，将指定的位

存储器的高电平移入指定位存储器的最低位，而每一次移位仅在电动机进行正转时。这样

不同的循环过程中，以指定位存储器的最低位后的地址值就不同，就可以通过这个位的高

电平来进行循环设置。

例2：在进行组态仿真时，总是不能实现组态软件与PLC的通信，并“信息窗口〃中

显示“通信端口C0M1”中断。

解决方案：下载结束后，将PLC编程软件关闭即可。

在整个程序的设计调试中，还一直存在一个问题，我们在所有功能都实现后发现有一

个IO输入端为空。我们接入的一个10.1触点，由于开始时程序有问题，将它去掉，小车

不运行，经老师指导调试后，我们成功的把多余的触点去掉，实现了小车的设计要求。

7、实验体会

本次实验为组态王在PLC小车运行控制为设计目标，针对PLC设计和组态王设计的特

点，分别从系统综合分析，系统板块的PLC程序设计，系统板块的组态王仿真设计以及对

整个系统的运行、仿真等几个方面设计了原始资料中的小车运行控制的电气局部。

1、对整个系统作了较深入的分析，研究了该系统所承当的运行情况以及运行要求的

更改等情况。

2、在运行状况下，通过采用电子驱动和控制，取缔以往的继电器、限位开关等硬件,

进而提高系统稳定性、可操作性以及可更改性，尽量地从公司的角度出发降低运行成本。

3、在PLC程序中做到了“精、简〃要求，例如仅仅通过一个移位存放器就实现循环系

统的自动循环功能。采用组态王进行仿真，能够真实地可靠地实时监控改系统，对故障的

分析度提高。

组态王在PLC小车运行控制的设计虽说在PLC设计方面是比拟传统的领域，但是，它关

系到用户运行系统的的稳定性和可靠性，所以它的设计的准确性还是不容小视的。通过本

次设口，培养了自己整体全面地看待问题的能力，树立了正确地设计意识。同时，设“过

程中，系统地稳固了自己在整个大学阶段所学的专业课知识，加强了对PLC的能力以及对

整个组态王仿真的学习。可以说，本次设计我给自己的大学学习交了一份比拟满意的答卷。

本实验是在李娇老师的悉心指导和严格要求下完成的。在课题的研究和设计过程中，

李娇老师耐心地为我讲解课题中不明白的地方，为我提供了设计的方向，并为我们仔细介

绍了复杂的PLC设计和组态王设计方法。老师不仅在我的学校生活中给予我学术上的指导,

还让我学到了做学问所必备的良好素质，让我受益匪浅。此外，在这次设计中，帮助和支

持我的同学一并表示感谢当然在肯定了本次设计所取得的成果的同时，我还很清楚地知

道，世界是在不断地日新月异地变化，PLC在改系统中的设计也是在不断地完善和开展。

所有这些都需要我在以后的工作和学习中不断地获得，使自己能更上一层楼。

参考文献

[1]赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002,7

[2]廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2005,3

[3]胡学林.可编程控制器原理及应用.电子工业出版社，2007,1

[4]梁延东.电梯控制技术.中国建筑工业出版社,2023:42-44

[5]常晓玲.电器控制系统与可编程控制器.机械工业出版,2023:78-80

附录I程序梯形图

小车定位系统梯形图

附录II小车定位系统程序的语句表

丁^龙二程序注释

Network1//网络标题

//网络注释

LD10.0

0MO.0

ANIO.1

=MO.0

Network2

LDMO.0

A【0.2

MOVB1,VB100

Network3

LD10.3

MOVB2,VB1