多方式運(yùn)行小車畢業(yè)論文(浙江工貿(mào)版)

1、多方式運(yùn)行小車的設(shè)計(jì)與制作應(yīng)建凱浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，班級：機(jī)電0901摘要：目前，在自動(dòng)化領(lǐng)域主要的控制方式有繼電器控制、微機(jī)控制和可編程控制器（PLC）控制三種。由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)及微機(jī)系統(tǒng)相比，具有設(shè)計(jì)、安裝、接線、調(diào)試工作量小，研制周期短，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，故障率低，對工作環(huán)境要求低，維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。而繼電器控制系統(tǒng)因技術(shù)性能差，功能單一，在機(jī)械控制系統(tǒng)中已很少使用。微機(jī)控制系統(tǒng)因抗干擾能力較差，都工作環(huán)境要求較高，設(shè)計(jì)研制周期較PLC控制系統(tǒng)長，因此，在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用呈逐年下降的趨勢。關(guān)鍵詞：站點(diǎn)呼叫小車；可編程控制器；控制系統(tǒng) 在基于PLC

2、的站點(diǎn)呼叫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了基于PLC的站點(diǎn)呼叫小車控制系統(tǒng)總體方案，給出了軟、硬設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。在電動(dòng)機(jī)電器控制線路的設(shè)計(jì)部分，闡述了電動(dòng)機(jī)主電路以及輔助電路的設(shè)計(jì)過程，給出了這些電路的電器元件選擇結(jié)果。在PLC控制的設(shè)計(jì)部分中，闡述了PLC I/O接線圖的設(shè)計(jì)過程，給車PLC及其輸入/輸出元件的選擇結(jié)果，詳細(xì)地闡述了PLC用戶程序的設(shè)計(jì)過程，其中包括對手動(dòng)程序、自動(dòng)程序、型號顯示的設(shè)計(jì)過程的闡述。一、小車的功能分析（一）控制要求小車自帶正反轉(zhuǎn)電機(jī)，然后為小車制造一條運(yùn)行軌道，使小車可以沿著軌道運(yùn)行，在軌道上設(shè)置4個(gè)工作位，在每個(gè)工作位的相應(yīng)軌道上裝一個(gè)限位開關(guān)，使小車運(yùn)行到該位能自動(dòng)停

3、車。按下呼車按鈕，小車可及時(shí)到達(dá)，用PLC實(shí)現(xiàn)對送料小車的硬件制作與軟件設(shè)計(jì)，并能進(jìn)行軟、硬件的綜合調(diào)試。具體的控制要求：u 小車起始位置停在x（x=14）號站臺，SYx傳感器為ON。u 假如y(y=14)號站臺呼叫，如果：n xy，小車左行到呼叫站臺停車；n xy，小車右行到呼叫站臺停車；n x=y，小車停止。u 小車在SY1和SY4處要有可靠的保護(hù)功能，自動(dòng)往返或準(zhǔn)確停車，不能向外撞。u 小車路過每個(gè)站臺要有指示燈顯示；但LB1和LB4燈要閃3次。（二）系統(tǒng)功能流程系統(tǒng)啟動(dòng)、有無呼車、何處呼車等系統(tǒng)功能的流程如圖1所示。圖1 系統(tǒng)功能流程圖二、軟件設(shè)計(jì)（一）I/O地址分配I/O地址分配由1

4、1個(gè)輸入和6個(gè)輸出組成，如表1所示。表1 I/O地址分配表輸入輸出呼車按鈕SB100001站點(diǎn)燈101000呼車按鈕SB200002站點(diǎn)燈201001呼車按鈕SB300003站點(diǎn)燈301002呼車按鈕SB400004站點(diǎn)燈401003手動(dòng)正轉(zhuǎn)按鈕00005電機(jī)正轉(zhuǎn)線圈01004手動(dòng)反轉(zhuǎn)按鈕00006電機(jī)反轉(zhuǎn)線圈01005系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕00000限位開關(guān)ST100007限位開關(guān)ST200008限位開關(guān)ST300009限位開關(guān)ST400010（二）梯形圖本程序使用MOV指令把呼車信號存入通道HR00，小車所在位置存入通道HR01，使用CMP指令把通道HR00的內(nèi)容與HR01進(jìn)行比較以判斷小車正轉(zhuǎn)、反

5、轉(zhuǎn)還是不動(dòng)。按下站點(diǎn)1呼叫按鈕00001，00001閉合，虛擬線圈20000得電，虛擬線圈常開觸頭閉合，從而達(dá)到自鎖，站點(diǎn)1的燈01000亮，定時(shí)器TIM得電計(jì)時(shí)25秒，秒脈沖使燈在期間閃爍3次，MOV指令得電并把數(shù)據(jù)1存到HR00通道，以便和小車的位置數(shù)據(jù)存儲通道HR01進(jìn)行比較，用以判斷小車前進(jìn)、后退還是停止，如圖2所示。圖2 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖按下站點(diǎn)2呼叫按鈕00002，00002閉合，虛擬線圈20001得電，虛擬線圈常開觸頭閉合，從而達(dá)到了自鎖，站點(diǎn)2的燈01001亮，MOV指令得電并把數(shù)據(jù)2存到HR00通道，如圖3所示。圖3 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖按下站點(diǎn)3呼叫按鈕00003，00003閉

6、合，虛擬線圈20002得電，虛擬線圈常開觸頭閉合，從而達(dá)到了自鎖，站點(diǎn)3的燈01002亮，MOV指令得電并把數(shù)據(jù)3存到HR00通道，如圖4所示。圖4 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖按下站點(diǎn)4呼叫按鈕00004，00004閉合，虛擬線圈20003得電，虛擬線圈常開觸頭閉合，從而達(dá)到自鎖，站點(diǎn)4的燈01003亮，定時(shí)器TIM得電計(jì)時(shí)25秒，秒脈沖使燈在期間閃爍3次，MOV指令得電并把數(shù)據(jù)4存到HR00通道，如圖5所示。圖5 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖按鈕00007、00008、00009、00010是判斷小車位置的4個(gè)站點(diǎn)限位開關(guān)，當(dāng)小車接觸到某站點(diǎn)的限位開關(guān)，該限位開關(guān)就會把該站點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)通過MOV指令存到HR01通

7、道，如圖6所示。圖6 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖當(dāng)虛擬線圈20008得電的時(shí)候，比較指令CMP就會啟動(dòng)，它會把把通道HR00里的站點(diǎn)呼叫數(shù)據(jù)和HR01里的小車位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若前者大于后者，小車向右行使；若前者等于后者，小車停止運(yùn)作；若前者小于后者，小車向左行使，如圖7所示。圖7 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕00000得電時(shí)，虛擬線圈20008得電，虛擬線圈常開觸頭閉合，MOV指令得電并把數(shù)據(jù)0分別傳到了通道HR00和通道HR01里，相當(dāng)于把通道HR00和通道HR01里的數(shù)據(jù)清零，如圖8所示。圖8 小車正反轉(zhuǎn)梯形圖（三）相關(guān)理論知識1.MOV指令的介紹 MOV(21) SD其中：操作數(shù)S為源通道，它

8、可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。操作數(shù)D為控制字，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、DM、*DM。功能：當(dāng)執(zhí)行條件為ON時(shí)，將源數(shù)據(jù)S傳送到通道中。2CMP指令的介紹 CMP(20) C1 C2 其中：C1為比較數(shù)1，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。C2為比較數(shù)2，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。功能：當(dāng)執(zhí)行條件為ON時(shí)將C1和C2進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果送到各標(biāo)志位：當(dāng)C1>C2，大于標(biāo)志位25505為ON；當(dāng)C1=C2，等于標(biāo)志位25506為ON；當(dāng)C1<C2，小于標(biāo)志位25507為ON；間接尋址DM

9、通道不存在時(shí)25503為ON。 三、硬件設(shè)計(jì)（一）元件說明在這次的站點(diǎn)呼叫小車的設(shè)計(jì)中，我們用到了按鈕、玩具小車、普通塑料板板、端子板、膠布、導(dǎo)線、螺絲釘和歐姆龍PLC等器件。器件的主要用途：u 按鈕：主要是用來呼叫小車，起到開關(guān)啟動(dòng)作用。u 玩具小車一輛：用的是3V直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)小車。u 普通塑料板：是用來使小車能在平滑的塑料軌道行使，起到模擬公路的作用。u 膠布：用來固定按鈕，電路板等物品。u 端子板：是為了按鈕與PLC輸入端、輸出端和公共端的連接。u 螺絲釘：是為了物品的固定作用。u 發(fā)光二極管：相當(dāng)于站點(diǎn)指示燈。（二）布局設(shè)計(jì)限位開關(guān)有4個(gè)、呼車按鈕有4個(gè)，如圖9所示。圖9 各工位的

10、限位開關(guān)和呼車按鈕圖第一步，我們找了一塊長寬都約為40CM的塑料板。第二步，在使用限位開關(guān)時(shí)，使用導(dǎo)線來代替限位開關(guān)，裸導(dǎo)線橫拉在木板寬面兩端，以此類推橫拉四條，兩條之前10CM距離，然后通過把裸導(dǎo)線的一端接到端子板上，導(dǎo)線穿過小車中間連接限位開關(guān)的另一個(gè)公共端，通過小車的上的導(dǎo)線與裸導(dǎo)線的接觸使限位開關(guān)閉合，達(dá)到小車的停止。第三步，使用呼車按鈕，按鈕分別固定在木板的限位開關(guān)旁邊，四個(gè)呼車按鈕的一端接通過導(dǎo)線連在一起，當(dāng)做公共端接到PLC的輸入COM公共端作為呼叫按鈕的公共端，把按鈕的另外4端分別接到端子板的一端，然后另一端接到PLC的輸入按鈕00001-00005。第四步，使用小車，把兩輛小

11、車頭朝兩頭串接在一起，兩輛小車的電源負(fù)極通過電線連在一起接到端子板上連到15V電源負(fù)極上，兩輛小車的電源正極分別接到端子板上。第五步，使用呼車燈，由一個(gè)3K的電阻串上LED發(fā)光兩極管，兩端接到端子板上；第六步，使用15V電源時(shí)，兩端接到端子板上。第七步，對木板進(jìn)行精美處理。（三）I/O接線系統(tǒng)采用了歐姆龍CPM2A，主要有輸入、輸出組成,如圖10所示。 PLC00003 01002 01000 01001 01003 01004 L201005 COM0000200001 00000 00007 00006 00005 00004 00008 COML3L4 00009 00010 L1FUK

12、M 2KM 1KM 1KM 2SY 3SY 2SY 1SB 1SY 4SB 2SB 3SB 4SB 5SB 6SB 7 圖10 I/O接線圖四、調(diào)試過程（一）程序的理解由于題目要求要用四個(gè)限位開關(guān)和呼車按鈕，而且要考慮優(yōu)先呼車原則，雖然通過找書本資料找到一些程序，基本符合題目要求，但都存在不同的缺陷，后來通過老師的推薦，找到了完全符合題目要求的程序，但問題是用了很多特殊指令，平時(shí)幾乎不接觸，需要花大量時(shí)間找資料了解程序，因?yàn)槌绦蚴腔A(chǔ)。（二）器件的采購由于這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)需要很多元器件，在選擇器件的同時(shí)，要考慮經(jīng)費(fèi)問題、實(shí)際操作問題、安全問題、采購問題等因素，讓我們最頭疼是小車的選擇，因?yàn)橐婚_始總

13、想著用兩個(gè)電機(jī)來拉動(dòng)小車來回跑，所以一直朝三相交流異步電動(dòng)機(jī)、單相交流異步電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)，到處購買，但幾天跑下來發(fā)現(xiàn)都存在的價(jià)格太昂貴，一臺需要200多元，速度太快，容易沖出跑道，硬件配合復(fù)雜。想先考慮放棄這一部分，考慮用什么代替實(shí)際的小車時(shí)，發(fā)現(xiàn)了用玩具小車，也讓我們發(fā)現(xiàn)了玩具小車就具備小的直流電機(jī)，而且玩具小車價(jià)格便宜，速度慢，容易控制，一下子豁然開闊。其次頭疼是限位開關(guān)，在市場上賣的限位開關(guān)無任是紅外線、微動(dòng)、接近開關(guān)都存在價(jià)格太貴，最便宜的也要20多元的一只，可我們需要幾十只，難以經(jīng)費(fèi)承受，但我們清楚限位開關(guān)的原理，正因?yàn)榱私庠?，用這個(gè)原理的特點(diǎn)就用裸導(dǎo)線代替限位開關(guān)。還有頭疼的

14、是指示燈，因?yàn)槲覀儽鞠胗?20V的燈泡來用，但又考慮到歐姆龍輸出的特點(diǎn)局限了用220V，也考慮用變壓器、整流、穩(wěn)壓后出來低電壓來控制發(fā)光兩極管，但又太麻煩，后來利用歐姆龍輸出具有12V的特點(diǎn)。（三）系統(tǒng)的調(diào)試軟件調(diào)試好了，可把硬件和軟件弄在一起時(shí)，發(fā)現(xiàn)小車開起來會開偏，所以木板兩邊加固定的板，效果也不是很靈光；讓我頭疼是小車的限位開關(guān)的公共線及三根電源線，由于小車需要來回跑，可是這四根線始終要伴隨著，不但會阻攔小車前進(jìn)的速度也會改變小車行進(jìn)的方向及影響美觀，我也想過在木板上方搭橋象以前公交車上線一樣，可是實(shí)際操作起來十分麻煩，而且效果比想象中不理想，也想過在木板上做線槽，可是還會改變小車行進(jìn)的

15、方向。五、結(jié)論通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館網(wǎng)絡(luò)資料成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在

16、其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。參考文獻(xiàn)1 宋伯生，陳東旭.PLC應(yīng)用及實(shí)驗(yàn)教程M.機(jī)械工業(yè)出版社，2003.3 廖常初.可編程控制器的編程方法與工程應(yīng)用M.重慶大學(xué)出版社，2004.4 宮淑貞，王冬青,徐世許.可編程控制器原理及應(yīng)用M.人民郵電出版社，2002.5 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社，2001.6 嚴(yán)盈富.PLC入門M.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.7 胡漢文，丁如春.電氣控制與PLC應(yīng)用M.人民郵電出版社，2009.8 李天真，姚晴洲.PLC與電氣控制M.科學(xué)出版社，2009.9 劉小春.電氣控制與PLC電氣應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社，2009.10 黃中玉.PLC應(yīng)用技術(shù)M.人民郵電出版社，2009.致謝在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師潘康俊老師，潘老師認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)使我受益匪淺。潘老師深厚扎實(shí)的理論知識和實(shí)踐知識，給