基于PLC的小车自动往返运动控制系统

1、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设计背景及意义 . 1第二章 硬件设计 . 3主电路图 .3I/O 地址分配 .4I/O 接线图 .4元件列表 .5第三章 软件设计

2、 . 6程序流程图 .6梯形图 .7STL 指令 .11程序分析 .12第四章 程序调试 . 14程序流程图 .14设计感想 .16参考文献 .17第一章 概述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、

3、 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

4、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左行右行SQ1SO25Q3 SQ4第二章硬件设计主电路图如图 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

5、、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。假设接图 2-1 小车循环控制的主电路原理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输入输出行程开关 SQ1右行行程开关 SQ2左行行程开关 SQ3行程开关 SQ4过载 FR启动 SB1停止 SB2I/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 PL

6、C模块上，当有输入信号，即按下 SQ1;当有输入信号，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、的状态表现出来。+ 0图 2-2 小车循环运动 PLC 控制的 I/O 接线图元件列表如表 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。表 2-2序号代号名称型号数量1M三相异步电机J02-22-4, 1410 转/分, 380V， 安12QS空气开关DZ47-3P33FR热继电器JR36-2014CPUPLC

7、 处理器CPU22215KM交流接触器CJX2-0926SB按钮LAY82SOI02SO3SQ4过载启动停止2M2L1M10.010.110.20.310.410.510.61LH1100.1+ 07SQ行程开关LXK248FU熔断器RT16-2049L导线若干第三章 软件设计程序流程图如图 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

8、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，贝 U 小车回到初始位置。初始位墨图 3-1 小车循环运动 PLC 控制的程序流程图梯形图如图 3-2 为小车循环运动 PLC 控制的梯形图，此设计按照以下程序运行, 以实现在生产流水线上的一辆自动控制小车的运动。其中，小车在一个周期 内的运动有 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 环的工作，若按下停止按钮，则小车完

9、成本次循环工作后，停在初始位置。Network2左行100103-I IpH ”M0.1T IM0.3M0.5M0.1- ()Network 4循环MO.OQ0.1M0.2M0.1QO.OI I1 II Ir)T 1i(1 1/ 1I IIQO.OM0.2M0.1Q0.11 /1-II /Ir)1f1I / IkI程序注释Network 1MO.ONetwork 5Network 7IQ2M0.6M0.5_ f、1 1 1 1 /Network 810310.0M0.6Network 910.6_M1.0M0.7I / I- C )M0.7iniMH4MfUI-()STL 指令如下为图 3-2 梯形图对应的指令程序：Network 1【1】 .北京：电子工业出版社，2006【2】 谢克明，夏路易.北京：电子工业出版社，2002【3】 常晓玲.北京：机械工业出版社,2004【4】 马镜澄.低压电器【M】.北京：机械工业出版社，1993【5】 西门子 STEP 语句表参考手册.西门子（中国）公司，1996【6】 西门子