小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

1、 電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 1403 學(xué) 號(hào)： 1430740317 完成時(shí)間： 2017年06月 湖南工學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)課題任務(wù)書學(xué)院：電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)一、目標(biāo) 設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的多方式運(yùn)行的小車控制系統(tǒng)。二、任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行小車多方式運(yùn)行的控制原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高

2、理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)計(jì)該系統(tǒng)電氣控制硬件系統(tǒng)；2PLC及其它電器元件選型及PLC的I/O分配。3設(shè)計(jì)該系統(tǒng)PLC控制梯形圖。4用計(jì)算機(jī)繪制PLC控制電路圖。5進(jìn)行系統(tǒng)仿真測(cè)試，實(shí)現(xiàn)小車多方式運(yùn)行的控制要求。6. 編寫設(shè)計(jì)說明書。三、要求小車系統(tǒng)由直流電機(jī)、繼電器、小車和4個(gè)站臺(tái)等組成，每個(gè)站臺(tái)有檢測(cè)傳感器、指示燈和按鈕。采用S7-200PLC進(jìn)行控制，控制要求如下：1. 小車起始位置停在x（x=14）號(hào)站臺(tái)，SYx傳感器為ON;2. 假如y(y=14)號(hào)站臺(tái)呼叫，如果： xy，小車左行到呼叫站臺(tái)停車； xy，小車右行到呼叫站臺(tái)停車

3、； x=y，小車停止；3. 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；4. 小車路過每個(gè)站臺(tái)要有指示燈顯示；但LB1和LB4燈要閃3次；圖1 小車運(yùn)行示意圖主要參考資料1史國(guó)生主編，電氣控制與可編程控制器技術(shù)M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012。2于廣慶主編，可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)M。北京：清華大學(xué)出版社，2004。3 吳啟紅主編，變頻器、可編程控制器及觸摸屏綜合應(yīng)用技術(shù)實(shí)操指導(dǎo)書（第二版）M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010。4 史國(guó)生，鞠勇。電氣控制與可編程控制器技術(shù)實(shí)訓(xùn)教程M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010。5 于曉云，許連閣?？删幊炭刂萍夹g(shù)應(yīng)用項(xiàng)目化教程

4、M。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011。 6 廖常初。PLC編程及應(yīng)用M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年。7 胡學(xué)林?？删幊炭刂破鲬?yīng)用技術(shù)M。北京：高等教育出版社，2001年。8 三菱FX系列可編程序控制器編程手冊(cè)M。三菱公司編，2001年。9 三菱可編程序控制器應(yīng)用101例M。三菱公司編, 1994年。10 史宜巧，孫業(yè)明，景紹學(xué)。PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程M。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009。教研室意見 教研室主任：（簽字）年 月 日摘   要  運(yùn)料小車普遍被使用于生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。在工業(yè)生產(chǎn)中，各工位、各流水線之間的物料常常使用有軌小車來運(yùn)送。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展

5、，送料小車也開始自動(dòng)化。通過使用可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）、交流接觸器、熱繼電器、限位行程開關(guān)、指示燈等來設(shè)計(jì)自動(dòng)送料小車電氣控制系統(tǒng)。通過限位行程開關(guān)將小車的位置信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入PLC中，PLC實(shí)時(shí)按不同的優(yōu)先級(jí)呼叫控制送料小車的左右行與裝卸料，從而實(shí)現(xiàn)送料小車的自動(dòng)化。自動(dòng)送料小車電氣控制系統(tǒng)不僅改變了以往小車的純手動(dòng)送料的歷史，減少了勞動(dòng)力，節(jié)約能源，并且具有自動(dòng)截?cái)嗪妥疃踢\(yùn)行距離功能，自動(dòng)化程度比較高。自動(dòng)送料小車電氣控制系統(tǒng)使勞動(dòng)者的生產(chǎn)效率得到了提高，降低了管理難度，簡(jiǎn)化了操作要求，提高了生產(chǎn)生活水平,實(shí)現(xiàn)了送料小車自動(dòng)化的轉(zhuǎn)化。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面，采用了GX De

6、veloper軟件對(duì)程序進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)和對(duì)程序的調(diào)試，共設(shè)計(jì)了手動(dòng)模式和自動(dòng)模式，其中自動(dòng)模式又由呼叫記憶程序模塊、小車左右行程序模塊、裝卸料延時(shí)程序模塊、自動(dòng)裝卸料模塊等組成。其次使用仿真調(diào)試軟件GX simulator軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真。仿真調(diào)試后實(shí)現(xiàn)了送料小車的點(diǎn)動(dòng)及系統(tǒng)要求的小車自動(dòng)運(yùn)行及截?cái)嗟裙δ堋?關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC）；梯形圖設(shè)計(jì)；自動(dòng)送料小車；電氣控制目 錄1 緒論11.1 小車多方式運(yùn)行控制的現(xiàn)狀和背景意義11.2 電氣控制與可編程控制器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)22 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 工作原理及控制要求32.2 I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC選型32.2.1

7、 輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)32.2.2 輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)42.2.3 PLC選型42.2.4 元器件選擇52.3 I/O分配及PLC外部接線圖設(shè)計(jì)52.3.1 I/O分配表52.3.2 內(nèi)部輔助繼電器62.3.2 PLC外部接線圖設(shè)計(jì)63 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)73.1 控制程序設(shè)計(jì)思路73.2 控制程序流程圖73.3 控制程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖84 仿真調(diào)試104.1 可編程控制器軟件介紹104.2 控制程序梯形圖104.3 控制程序仿真圖12結(jié)束語(yǔ)14參考文獻(xiàn)15致 謝16附 錄17附錄A 梯形圖171 緒論1.1 小車多方式運(yùn)行控制的現(xiàn)狀和背景意義 由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運(yùn)輸控制

8、也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，運(yùn)料小車控制經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： （1）手動(dòng)控制：在20世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采用PLC來實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的控制，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，只能夠用手動(dòng)的方式來控制機(jī)器，而且早期運(yùn)料小車控制系統(tǒng)多為繼電器一接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。（2）自動(dòng)控制：在20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格下降，這時(shí)的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了PLC在運(yùn)料小車控制系統(tǒng)在自動(dòng)方面的應(yīng)用。 （3）全自動(dòng)控制：現(xiàn)階段，由于PL

9、C技術(shù)的向高性能 高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。將PLC運(yùn)用到運(yùn)料小車控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的全自動(dòng)控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。 20世紀(jì)60年代以前，汽車流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都采用傳統(tǒng)的繼電器控制。在60年代初，美國(guó)汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，而汽車的每一次更新的周期越來越短，這樣對(duì)汽車流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)更新就越來越頻繁，原來的繼電器控制就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，從而延緩了汽車的更新間。所以人們就想能有一種通用性和靈活性較強(qiáng)的控制

10、系統(tǒng)來替代原有的繼電器控制系統(tǒng)。1968年，美國(guó)通用汽車公司首先提出可編程控制器的概念。在1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）終于研制出世界上第一臺(tái)PLC。這是由一種新的控制系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng)，它要求盡可能地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時(shí)間，其核心采用編程方式代替繼電器方式來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的控制。這種控制系統(tǒng)首先在美國(guó)通用汽車的生產(chǎn)線上使用，并獲得了令人滿意的效果。 PLC在制造和冶金等其他工業(yè)部門相繼得到了應(yīng)用。1971年，日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，并開始生產(chǎn)自己的PLC。1973年，歐洲一些國(guó)家也研制出了自己的PLC。1974年，我國(guó)也開始仿照美國(guó)的PLC技術(shù)研制自己的PLC，終于在1977年研

11、制出第一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的PLC。大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)使得PLC在問世后的發(fā)展極為迅速?，F(xiàn)在，PLC不僅能實(shí)現(xiàn)繼電器的邏輯控制功能，同時(shí)還具有數(shù)字量和模擬量的采集和控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)網(wǎng)、故障自診斷及DCS生產(chǎn)監(jiān)控等功能。毫無疑問，PLC將在今后的工業(yè)生產(chǎn)中起到非常重要的作用。在20世紀(jì)80年代，美國(guó)的工業(yè)市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告和1989年美國(guó)的一份分散控制系統(tǒng)（DCS）的調(diào)研報(bào)告中，都能看出PLC在工業(yè)控制中的重要作用。1.2 電氣控制與可編程控制器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn) （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)  高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格

12、的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。  （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)  PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、

13、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎  PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉

14、電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。  （4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造  PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。  （5）體積小，重量輕，能耗低  以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。2 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系

15、統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 工作原理及控制要求自動(dòng)送料小車電氣控制系統(tǒng)的主電路圖如圖1所示。其中FU為熔斷器和QS空氣隔離開關(guān)，當(dāng)電路中電流過大時(shí)自動(dòng)斷開以保護(hù)電路。FR為熱繼電器起到防止電機(jī)過載產(chǎn)生高溫從而保護(hù)電機(jī)的作用。M1，M2分別為小車左右行電機(jī)、自動(dòng)裝卸料電機(jī)。KM1為系統(tǒng)的小車左行交流接觸器。KM2為小車右行交流接觸器。KM3為裝卸料電機(jī)裝料交流接觸器。KM4為裝卸料電機(jī)卸料交流接觸器。由于所使用的電機(jī)功率都較小分別為0.75KW和1.1KW，所以電機(jī)均采用Y連接。圖1 自動(dòng)送料小車電氣控制系統(tǒng)主電路圖2.2 I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC選型2.2.1 輸入點(diǎn)統(tǒng)計(jì)小車多方式運(yùn)行PLC控制系統(tǒng)共需要9

16、個(gè)輸入信號(hào)，其中啟動(dòng)/停止按鈕占用1個(gè)輸入接口，用以控制整個(gè)電路的開始和結(jié)束；每個(gè)站臺(tái)處的呼叫開關(guān)SB1SB4共占用4輸入個(gè)接口，有小車的呼叫需要時(shí)只需按下相應(yīng)的開關(guān)即可；每個(gè)站臺(tái)處的傳感器SY1SY4共占用4個(gè)輸入接口，用來發(fā)出小車的位置信號(hào)和到達(dá)相應(yīng)站臺(tái)時(shí)自動(dòng)停止的信號(hào)。表1 輸入統(tǒng)計(jì)序號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)量1啟動(dòng)/停止開關(guān)22呼叫站臺(tái)1開關(guān)13呼叫站臺(tái)2開關(guān)14呼叫站臺(tái)3開關(guān)15呼叫站臺(tái)4開關(guān)16限位1行程開關(guān)17限位2行程開關(guān)18限位3行程開關(guān)19限位4行程開關(guān)1共計(jì)102.2.2 輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 控制系統(tǒng)輸出信號(hào)共有6個(gè)。其中控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)（即小車的左右移動(dòng)）需要2個(gè)輸出信號(hào)，另外4個(gè)用于控制

17、指示燈LB1LB4的亮滅。表2 輸出統(tǒng)計(jì)序號(hào)輸出點(diǎn)數(shù)量1左行12右行13第一個(gè)站臺(tái)的指示燈14第二個(gè)站臺(tái)的指示燈15第三個(gè)站臺(tái)的指示燈16第四個(gè)站臺(tái)的指示燈1共計(jì)62.2.3 PLC選型 現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的PLC有三菱、西門子、歐姆龍、松下等等。三菱PLC結(jié)構(gòu)靈活、傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定、范圍廣、成本低、適用面廣但是數(shù)據(jù)處理比西門子弱。 西門子PLC性能強(qiáng)大、可操作性強(qiáng)、有相配套的伺服系統(tǒng)和組態(tài)軟件但是價(jià)錢太高。 歐姆龍PLC歐姆龍編程軟件對(duì)符號(hào)地址的格式有要求，東歐的老機(jī)床器件符號(hào)輸進(jìn)去好多都不認(rèn)，按它的標(biāo)準(zhǔn)老圖的標(biāo)示都要變很不方便。 松下PLC超小型尺寸，輕松擴(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到

18、控制單元上、不需任何電纜。從I/O10點(diǎn)到最大I/O128點(diǎn)的選擇空間。2.2.4 元器件選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)中小車的運(yùn)行要求及主電路和控制電路對(duì)元器件的性能要求，選取原件清單如表3所示。表3 元器件選擇清單序號(hào)符號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1KM1-KM2接觸器CJ20-1022FU1-FU2熔斷器XRNP1-1023QF1-QF2自動(dòng)空氣開關(guān)HUM18-63C32/124M直流電機(jī)Z4-100-115SB5啟動(dòng)/停止按鈕ZB2-BE101C16SB1-SB4呼叫站臺(tái)按鈕ZB2-BE101C47SY1-SY4傳感器FM-T02N-P31P248LB1-LB4指示燈WDM-JD125-142.3 I/O分配及PL

19、C外部接線圖設(shè)計(jì)2.3.1 I/O分配表 （1）小車起始位置停在 x（x=14）號(hào)站臺(tái)，SYx 傳感器為 ON; （2）假如 y(y=14)號(hào)站臺(tái)呼叫，如果： xy，小車左行到呼叫站臺(tái)停車； xy，小車右行到呼叫站臺(tái)停車； x=y，小車停止； （3）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； （4）小車路過每個(gè)站臺(tái)要有指示燈顯示；但 LB1 和 LB4 燈要閃 3 次；表4 I/O分配表序號(hào)名稱輸入接口功能說明序號(hào)名稱輸出接口功能說明1SB1X001呼叫站臺(tái)11KM1Y000左行2SB2X002呼叫站臺(tái)22KM2Y001右行3SB3X003呼叫站臺(tái)33LB1Y0

20、03第一個(gè)站臺(tái)的指示燈4SB4X004呼叫站臺(tái)44LB2Y004第二個(gè)站臺(tái)的指示燈5SB5X005啟動(dòng)5LB3Y005第三個(gè)站臺(tái)的指示燈6SY1X011限位16LB4Y006第四個(gè)站臺(tái)的指示燈7SY2X012限位28SY3X013限位39SY4X014限位410SB0X006停止2.3.2 內(nèi)部輔助繼電器本設(shè)計(jì)使用9個(gè)輸入繼電器，6個(gè)輸出繼電器，8個(gè)輔助繼電器。內(nèi)部繼電器功能如表5所示。表5 功能說明表序號(hào)內(nèi)部繼電器地址名稱功能說明1M0小車運(yùn)行停止2M11號(hào)站臺(tái)呼叫3M22號(hào)站臺(tái)呼叫4M33號(hào)站臺(tái)呼叫5M44號(hào)站臺(tái)呼叫6M5小車所在站臺(tái)編號(hào)>呼叫站臺(tái)編號(hào)7M6小車所在站臺(tái)編號(hào)=呼叫站臺(tái)

21、編號(hào)8M7小車所在站臺(tái)編號(hào)<呼叫站臺(tái)編號(hào)2.3.2 PLC外部接線圖設(shè)計(jì) 圖2 控制系統(tǒng)的外部接線圖3 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 控制程序設(shè)計(jì)思路程序控制算法實(shí)現(xiàn)主要可歸納為以下三種方案。方案一:采取按鈕呼叫信號(hào)互鎖的方式。保證只有1個(gè)按鈕呼叫信號(hào)被記憶，只有待系統(tǒng)記憶信號(hào)被處理后，方能再次響應(yīng)其他信號(hào)。該方法優(yōu)點(diǎn)是程序簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，且該算法有較好的移植性能快速移植到工臺(tái)數(shù)量較多的系統(tǒng)上，不足是該算法靈活性差，效率低下，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的高效性需求，例如在極短時(shí)間間隔內(nèi)，先最左邊工臺(tái)呼叫，其次最右邊工臺(tái)呼叫，緊接著左邊第二個(gè)工臺(tái)呼叫，則小車要先從右往左響應(yīng)第一個(gè)呼

22、叫，又從最左邊運(yùn)行到最右邊響應(yīng)第二次呼叫，最后又要運(yùn)行至最左邊第二個(gè)工臺(tái)響應(yīng)第三次呼叫，走的路程極長(zhǎng)，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，故不采用該算法。方案二：采取信號(hào)記錄排序方式。即首先對(duì)工臺(tái)發(fā)出的信號(hào)按照位置順序進(jìn)行編碼，在數(shù)據(jù)寄存器區(qū)開辟一片區(qū)域按時(shí)間順序存儲(chǔ)呼叫信號(hào)，小車先從數(shù)據(jù)寄存器獲取一個(gè)信號(hào)信息往一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，并在每次接觸到位置開關(guān)時(shí)，刪除一個(gè)呼叫信號(hào)，并根據(jù)小車位置信號(hào)與呼叫位置信號(hào)比較，看該方向呼叫信號(hào)是否都被響應(yīng)，如果仍存在未被響應(yīng)信號(hào)則繼續(xù)保持運(yùn)動(dòng)方向不變，若無該方向信號(hào)，則檢測(cè)是否有反方向信號(hào)，有則反向運(yùn)行，沒有則停止。該算法有較高的效率，能滿足工業(yè)生產(chǎn)的高效性需求。但該算法比較復(fù)雜，需要P

23、LC有較快的運(yùn)算速度和較大的內(nèi)存存儲(chǔ)空間，在工臺(tái)較多且工臺(tái)呼叫頻繁的場(chǎng)合可能會(huì)因?yàn)槌龃鎯?chǔ)區(qū)而產(chǎn)生信號(hào)遺失。故不采用該算法。方案三：采取小車位置編碼及呼叫信號(hào)保持的方法。由于小車每次只能在接觸到一個(gè)位置開關(guān)時(shí)，使一個(gè)位置開關(guān)變?yōu)楦唠娖?，故可以在每次小車接觸到位置開關(guān)時(shí)進(jìn)行執(zhí)行一次編碼指令，將位置開關(guān)高電平信號(hào)進(jìn)行編碼從而確定小車的位置信號(hào)；用指示燈輸出來保持每次呼叫信號(hào)，通過判斷輸出給指示燈信號(hào)來判斷對(duì)應(yīng)位置是否有呼叫信號(hào)輸出，并根據(jù)小車位置來判斷小車的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)做一互鎖，小車一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，若仍有比較信號(hào)為高電平則小車運(yùn)動(dòng)方向被保持。直至響應(yīng)完此方向信號(hào)為止，這種方案算法代碼量與方案一相

24、差不多，而實(shí)現(xiàn)效果又能實(shí)現(xiàn)方案二的最優(yōu)路徑效果，故采用此方案。故控制程序大體方案按方案三思路。即保證小車先響應(yīng)完一個(gè)方向上所有需要響應(yīng)信號(hào)后再響應(yīng)反方向信號(hào)。這樣能使小車效率達(dá)到最高，運(yùn)行路徑最短。3.2 控制程序流程圖 小車多方式運(yùn)行設(shè)計(jì)主要用了跳轉(zhuǎn)指令完成循環(huán)的過程，用定時(shí)器定時(shí)實(shí)現(xiàn)小車多方式運(yùn)行，通過互鎖實(shí)現(xiàn)單獨(dú)的方向運(yùn)行不會(huì)出現(xiàn)短路故障情況。通電后，進(jìn)入工作狀態(tài)。如按下啟動(dòng)按鈕，小車開始進(jìn)入準(zhǔn)備工作狀態(tài)，若不按，則回到初始狀態(tài)。如按下啟動(dòng)開關(guān)，小車按照設(shè)定的程序開始運(yùn)行。如果按下停止按鈕，系統(tǒng)則停止運(yùn)行，如果不按停止按鈕，系統(tǒng)則按照選擇的方式繼續(xù)運(yùn)行下去直到按下停止按鈕。流程圖如圖3所

25、示。圖3 流程圖3.3 控制程序狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 如圖所示小車一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路線由4段組成，它們分別對(duì)應(yīng)于S31S34所代表的4步，S0代表初始步。假設(shè)小車位于原點(diǎn)（最左端），系統(tǒng)處于初始步，S0為“1”狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕X5，系統(tǒng)由初始步S0轉(zhuǎn)換到步S31。S31的STL觸點(diǎn)接通，Y0的線圈“通電”，小車右行，行至最右端時(shí)，限位開關(guān)X14接通，使S32置位，S31被系統(tǒng)程序自動(dòng)置為“0”狀態(tài)，小車變?yōu)樽笮?，小車將這樣一步一步地順序工作下去，最后返回起始點(diǎn)，并停留在初始步。 圖4 小車控制系統(tǒng)功能表圖與梯形圖 4 仿真調(diào)試4.1 三菱可編程控制器軟件介紹GX Developer是三菱PL

26、C的編程軟件。其具有軟件的共通化、程序的標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，能夠利用Windows的優(yōu)越性，使操作性能更加優(yōu)越。其操作方法簡(jiǎn)便，易學(xué)易懂，能夠讓操作人員在復(fù)雜的系統(tǒng)情況下也能夠通過簡(jiǎn)單的設(shè)定與可編程控制器CPU連接，通過調(diào)試功能實(shí)現(xiàn)程序的仿真，從而達(dá)到相應(yīng)的目的。 本設(shè)計(jì)采用的編程軟件GX Developer為編程軟件，具體的操作方法如下：雙擊軟件打開GX Developer，然后點(diǎn)擊工程選擇新建工程，依次選擇FX CPU、FX2N（C）和梯形圖，顯示頁(yè)面如圖5所示，最后點(diǎn)擊確定后就可以開始編程梯形圖。編程完后進(jìn)行程序轉(zhuǎn)換。然后利用GX Simulator進(jìn)行程序的仿真。圖5 創(chuàng)建新工程頁(yè)面4.2

27、控制程序梯形圖 （1）圖6梯形圖為小車啟停輔助繼電器的程序，按下啟動(dòng)按鈕小車運(yùn)動(dòng)，M0得電并且保持，按下停止按鈕，M0失電。圖6 啟停梯形圖 （2）呼叫位置的確定可通過指示燈的亮滅來加以判斷。即采用自鎖電路，當(dāng)總開關(guān)X5按下，且呼叫按鈕Xn按下時(shí)，輸出繼電器Ym線圈高電平并保持，只有當(dāng)小車離開該工作臺(tái)并觸碰到其他工作臺(tái)的限位開關(guān)時(shí)，指示燈熄滅，即呼叫位置轉(zhuǎn)移。程序如下圖所示：   圖7 呼叫按鈕梯形圖（3）圖8梯形圖為四個(gè)行程開關(guān)程序，采用圖示指令，當(dāng)總開關(guān)X5按下，系統(tǒng)會(huì)通過行程開關(guān)的設(shè)置自動(dòng)判斷小車的位置。例如，當(dāng)小車處于1號(hào)工作臺(tái)時(shí)，此時(shí)行程開關(guān)X11會(huì)被置以高電平，

28、同時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)將K1寫入D0，即記錄小車此時(shí)的位置。如下圖所示：圖8 小車位置確定梯形圖（4）小車的運(yùn)動(dòng)方向控制可以通過觸點(diǎn)比較指令來實(shí)現(xiàn)，即通過比較小車所在位置與呼叫站臺(tái)的位置大小從而決定小車的運(yùn)動(dòng)方向，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)互鎖，即當(dāng)小車往一個(gè)方向運(yùn)行時(shí)，另外一個(gè)不得導(dǎo)通，保證不發(fā)生程序干涉。當(dāng)小車所處位置大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M5得電，小于時(shí)M7得電，等于時(shí)M6得電。當(dāng)M5得電時(shí)，小車向左行，當(dāng)M7得電時(shí)，小車向右行。圖9 小車運(yùn)動(dòng)方向控制梯形圖4.3 控制程序仿真圖按要求輸入梯形圖，檢查并編譯。本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)里，正確輸入梯形圖，編譯成功。同時(shí)通過在線工作后把程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯?chǔ)區(qū)

29、，然后進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，在前面正確操作和正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，使PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，觀察運(yùn)行情況，結(jié)果是本PLC設(shè)計(jì)運(yùn)行正常，沒有未知錯(cuò)誤，對(duì)于多組不同站臺(tái)呼叫的檢測(cè)數(shù)據(jù)，小車均能夠以預(yù)想的行動(dòng)路線運(yùn)動(dòng)，即能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)工作。根據(jù)以上調(diào)試情況，該小車多方式運(yùn)行的PLC控制設(shè)計(jì)符合要求。仿真結(jié)果如下圖所示。圖10 仿真圖結(jié)束語(yǔ)本次課程設(shè)計(jì)中，小車多方式運(yùn)行的plc控制系統(tǒng)，它的控制過程屬于雙向控制，小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車向左行，在每一個(gè)?？奎c(diǎn)安裝一個(gè)檢測(cè)傳感器以監(jiān)視小車是否到達(dá)該站點(diǎn)。該課程的小車控制系統(tǒng)利用三菱公司生產(chǎn)的FX系列20點(diǎn)的可編程序控制器運(yùn)行主要的

30、控制裝置，編寫軟件指令來實(shí)現(xiàn)其具體的控制要求，在設(shè)計(jì)程序部分利用了PLC的輔助繼電器來實(shí)現(xiàn)控制具有互鎖的功能，在工作臺(tái)上的工人通過請(qǐng)示按鈕達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制小車的運(yùn)行方向。 該控制系統(tǒng)用于柔性制造系統(tǒng)中物料小車的自動(dòng)控制、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)中物件存取小車的自動(dòng)控制等，該控制系統(tǒng)價(jià)格低廉，體積小，能夠安全可靠的進(jìn)行生產(chǎn)，而且效率高，靈活性強(qiáng)，能夠很好的適應(yīng)變化和糾正錯(cuò)誤，運(yùn)行速度快，易管理。 通過此次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計(jì)原理。有很多設(shè)計(jì)理念來源于實(shí)際，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。 PLC課程都是極理論的東西，所做過的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)也都是在已知程序圖的情況下