基于PLC的裝卸料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于PLC的裝卸料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和微電子技術(shù)的迅速開(kāi)展，可編程序控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，可編程序控制器〔PLC〕以其高可靠性和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，已經(jīng)形成了一種工業(yè)趨勢(shì)。該系統(tǒng)在各種環(huán)境下都能夠工作，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)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。文中詳細(xì)介紹了運(yùn)料小車(chē)的各硬件組成并完成了PLC外部接線圖。在PLC梯形圖的編寫(xiě)時(shí)，文中采用了三菱PLC梯形圖專(zhuān)用編譯軟件GX來(lái)進(jìn)行編寫(xiě)?，F(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中大量運(yùn)用PLC控制運(yùn)料小車(chē)，并結(jié)合組態(tài)王軟件完成數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)管理、數(shù)據(jù)處理，使生產(chǎn)自動(dòng)化，智能化，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)本錢(qián)。關(guān)鍵詞：PLC，運(yùn)料小車(chē)，控制系統(tǒng)前言4第1章概述6可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介6第2章PLC系統(tǒng)選擇72.1選型分析72.2系統(tǒng)的安裝82.3輸入/輸出模塊的選擇82.4抗干擾措施92.5PLC的選型102.6運(yùn)料小車(chē)控制開(kāi)展的歷程122.7運(yùn)料小車(chē)系統(tǒng)方案確實(shí)定12第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)143.1運(yùn)料小車(chē)的運(yùn)動(dòng)流程143.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)173.3主要參數(shù)計(jì)算183.4I/O地址分配19數(shù)字量輸入局部19數(shù)字量輸出局部20內(nèi)部繼電器局部203.5I/O接線圖21第4章PLC程序設(shè)計(jì)224.1梯形圖的概述224.2語(yǔ)句表的概述224.3小車(chē)運(yùn)行條件234.4梯形圖24行程開(kāi)關(guān)24小車(chē)啟停輔助繼電器25呼叫按鈕25比擬28向左運(yùn)動(dòng)29向右運(yùn)動(dòng)30第5章控制系統(tǒng)的調(diào)試345.1編程軟件345.2程序的下載、安裝和調(diào)試34總結(jié)37致謝39前言隨著社會(huì)迅速的開(kāi)展，各機(jī)械產(chǎn)品層出不窮。控制系統(tǒng)的開(kāi)展已經(jīng)很成熟，應(yīng)用范圍涉及各個(gè)領(lǐng)域，例如：機(jī)械、汽車(chē)制造、化工、交通、軍事、民用等。PLC專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)，其顯著的特點(diǎn)之一就是可靠性高，抗干擾能力器。PLC的應(yīng)用不但大大地提高了電氣控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，而且大大地簡(jiǎn)化和減少了維修維護(hù)的工作量。它的接口容易，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(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便的實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、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)控制翻開(kāi)了方便之門(mén)，使它很受工程技術(shù)人員的歡送。PLC以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便、控制程序可變、體積小、質(zhì)量輕、功能強(qiáng)和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械制造、冶金等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。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)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采用了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間那么更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電氣系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)以減少到數(shù)百甚至千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)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子診斷程序，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)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。本課題研究的主要內(nèi)容是通過(guò)PLC控制運(yùn)料小車(chē)在工作臺(tái)上各呼叫站間運(yùn)動(dòng)，以到達(dá)生產(chǎn)實(shí)際之用。分析被控對(duì)象和明確系統(tǒng)控制要求；確定系統(tǒng)的I/O設(shè)備的數(shù)量及種類(lèi)；控制流程設(shè)計(jì)；控制程序設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)該P(yáng)LC送料小車(chē)設(shè)計(jì)程序的同時(shí)總結(jié)了以往ＰＬＣ送料小車(chē)設(shè)計(jì)程序的一般方法、步驟，并且把以前學(xué)過(guò)的根底課程融匯到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中來(lái)，更加深入的了解了更多的ＰＬＣ知識(shí)。第1章概述可編程邏輯控制器簡(jiǎn)介可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,簡(jiǎn)稱(chēng)PLC)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在1987年的可編程控制器國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)第三稿中，對(duì)其作了如下定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原那么設(shè)計(jì)。〞可編程控制器作為目前工業(yè)自動(dòng)化的重要根底設(shè)備，被稱(chēng)為“工業(yè)自動(dòng)化三大支柱性產(chǎn)業(yè)之一〞，在各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)揮著愈來(lái)愈大的作用。第2章PLC系統(tǒng)選擇2.1選型分析在工程中主要根據(jù)工藝要求、控制對(duì)象、用戶需要等方面選擇適宜的PLC，以獲得最正確的性能價(jià)格比，就一個(gè)控制系統(tǒng)而言，PLC的選型那么和考慮因素如下：PLC一般用于開(kāi)關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合與動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，將會(huì)最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。是否與計(jì)算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求，是否需要中斷輸入、雙機(jī)設(shè)備、位置控制、高速計(jì)數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量，I/O點(diǎn)數(shù)直接關(guān)系到PLC輸入/輸出模塊的選擇，I/O點(diǎn)數(shù)一般要考慮1-2G的余量，特別是開(kāi)關(guān)量輸入更應(yīng)考慮多些余量；適合的電壓等級(jí)可提高PLC的抗干擾能力；主機(jī)用戶內(nèi)存容量的大小對(duì)設(shè)備費(fèi)用的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。其他考慮因素選擇PLC還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)效勞、應(yīng)用業(yè)績(jī)等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比擬，然后才能確定理想的PLC產(chǎn)品。2.2系統(tǒng)的安裝2.3輸入/輸出模塊的選擇模塊電源：在選擇交流I/O模塊時(shí)，應(yīng)采用隔離變壓器為其供電，這樣可防止外部電路故障沖擊模塊。電源線采用雙絞線，絞距1-2cm。隔離變壓器的容量按PLC電源組件容量的1.5-2倍選擇，直接模塊的外接電源，其波紋值應(yīng)滿足模塊要求；假設(shè)是模塊量直流模塊，尚需用穩(wěn)壓電源。電壓等級(jí)：在選擇1角模塊時(shí)，電壓等級(jí)是一個(gè)比擬重要的參數(shù)，它要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離來(lái)選。當(dāng)外部線路較長(zhǎng)時(shí)，可選用AC220V模塊；當(dāng)外線短且控制相對(duì)集中時(shí)可選擇24v模塊。輸出電路：PLC的模塊輸出方式一般有3種：晶體管輸出、繼電器輸出、雙向可控硅輸出。確定負(fù)載類(lèi)型根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或晶體管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行很重要，每個(gè)輸出點(diǎn)、每個(gè)輸出模塊的負(fù)載電源不得超過(guò)額定電流，其中繼電器輸出模塊的負(fù)載電流以不能太接進(jìn)額定電流，當(dāng)接近額定電流時(shí)，最好先帶動(dòng)一個(gè)小型中間繼電器，在通過(guò)中間繼電器擴(kuò)展輸出模塊的輸出容量，采用雙向可控硅輸出模塊，其負(fù)載電流必須大于雙向可控硅的維持電流，否那么應(yīng)在負(fù)載上并聯(lián)電阻。對(duì)于動(dòng)作頻繁、電感性或功率因素低的負(fù)載，不宜選用繼電器輸出模塊，而應(yīng)該采用晶體管輸出模塊，如果PLC輸出帶感性負(fù)載，負(fù)載接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。當(dāng)頻率為10次/min一下時(shí)，即可采用繼電器輸出方式，也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器〔SSR〕在驅(qū)動(dòng)負(fù)載；對(duì)于兩個(gè)重要輸出量不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC外部也進(jìn)行進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強(qiáng)PLC系統(tǒng)運(yùn)行的平安性、可靠性。輸出電路：PLC輸出電路電源一般應(yīng)采用DC24v，這對(duì)系統(tǒng)供電平安和PLC平安至關(guān)重要，同時(shí)其帶負(fù)載〔接近開(kāi)關(guān)等〕時(shí)要注意容量，同時(shí)做好防短路措施〔因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響PLC的運(yùn)行〕，建議該電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜熔絲，防止短路，以直流輸入模版例。2.4抗干擾措施由于產(chǎn)生干擾的因素是復(fù)雜而多樣的，因此采取的抗干擾措施要根據(jù)情況而定。PLC供電電源一般為AC85-240v，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化原件〔如電源濾波器、1:1隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，及變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減少上下頻脈沖干擾。設(shè)置一個(gè)PLC信號(hào)專(zhuān)用接地裝置。該裝置不能和防雷接地裝置、電氣設(shè)備接地裝置有金屬連接，接地電阻可參見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)，一般小于100歐姆即可，接地線進(jìn)入PLC控制柜中的信號(hào)接地端子排。當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)將PLC地接線端子與信號(hào)接地端子排。2.5PLC的選型輸入輸出〔I/O〕點(diǎn)數(shù)的估算應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入18點(diǎn)，輸出12點(diǎn)。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)〔16位為一個(gè)字〕，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間?？刂乒δ艿倪x擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇，根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)控制的需要，PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供效勞，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)本錢(qián)，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式本錢(qián)較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間，因此PLC的選擇對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)十分重要。2.6運(yùn)料小車(chē)控制開(kāi)展的歷程由于PLC的不斷開(kāi)展和革新，使得生產(chǎn)線的運(yùn)輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，運(yùn)料小車(chē)控制經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：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)采來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)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)方式來(lái)控制機(jī)器，而且早期運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)多為繼電器與接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、本錢(qián)高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作。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(guò)機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了PLC載運(yùn)料小車(chē)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PLC的技術(shù)向高性能、高速度、大容量方向開(kāi)展,大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)。將PLC運(yùn)用到運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)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(chē)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)。2.7運(yùn)料小車(chē)系統(tǒng)方案確實(shí)定實(shí)現(xiàn)小車(chē)運(yùn)料系統(tǒng)控制有很多方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以用單片機(jī)、可編程控制器PLC等器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在單片機(jī)控制系統(tǒng)電路中需要參加A/D,D/A轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷地址。而且單片機(jī)控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時(shí)也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而從上述一節(jié)對(duì)PLC的特點(diǎn)了解可知，PLC具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此我們歸納出：可編程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；安裝，操作和維護(hù)也較容易；編程簡(jiǎn)單，PLC的根本指令不多，編程器使用比擬方便，程序設(shè)計(jì)和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，此外PLC內(nèi)部定時(shí)、技術(shù)資源豐富，可以方便的對(duì)送料小車(chē)的控制。因此，最終我選擇了用可編程控制器PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)系統(tǒng)的控制，完本錢(qián)次的設(shè)計(jì)。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1運(yùn)料小車(chē)的運(yùn)動(dòng)流程隨著社會(huì)迅速的開(kāi)展，控制系統(tǒng)的開(kāi)展已經(jīng)很成熟，在現(xiàn)代化得工廠中普遍存在。尤其是在一些自動(dòng)化生產(chǎn)線上，通過(guò)PLC控制運(yùn)料小車(chē)在工作臺(tái)上各呼叫站間運(yùn)動(dòng)，以到達(dá)生產(chǎn)實(shí)際之用。如圖3-1中所示的卸料小車(chē)，可根據(jù)要求在五個(gè)位置卸料，因此，它有三個(gè)工作狀態(tài)：左行〔電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)〕、右行〔電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)〕、及停車(chē)。SQ1~SQ5為五個(gè)停車(chē)位置的行程開(kāi)關(guān)，小車(chē)壓上時(shí)為ON,SB1~SB5為選擇小車(chē)停車(chē)位置的按鈕。圖3-1裝卸料小車(chē)運(yùn)行的模擬本系統(tǒng)包括帶導(dǎo)軌的運(yùn)行工作臺(tái)，電機(jī)，行程開(kāi)關(guān)，啟停按鈕，可編程控制器，繼電器，直流電源等。每個(gè)工作臺(tái)設(shè)有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)〔SQ〕和一個(gè)小車(chē)停車(chē)位置按鈕〔SB〕?？刂埔螅?.如果所按選擇小車(chē)停車(chē)位置的按鈕號(hào)與小車(chē)所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)相等時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB，小車(chē)仍停車(chē)。2.如果所按選擇小車(chē)停車(chē)位置的按鈕號(hào)大于小車(chē)所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB，小車(chē)右行，直到兩者相等時(shí)停車(chē)。3.如果所按選擇小車(chē)停車(chē)位置的按鈕號(hào)小于小車(chē)所壓下的行程開(kāi)關(guān)號(hào)時(shí)，按下起動(dòng)按鈕SB，小車(chē)左行，直到兩者相等時(shí)停車(chē)。根據(jù)系統(tǒng)的控制要求分析出如圖3-2所示系統(tǒng)的控制流程圖。否是否是否是否是小車(chē)裝料按下呼叫按鈕小車(chē)右行到達(dá)呼叫?？奎c(diǎn)小車(chē)停止卸料小車(chē)左行到達(dá)裝料停靠點(diǎn)小車(chē)停止按下停止按鈕結(jié)束開(kāi)始按下啟動(dòng)按鈕圖3-2系統(tǒng)的流程圖PLC框架配置圖運(yùn)料小車(chē)控制采用三菱的FX2N系列整體式PLC。PLC框架配置如圖所示。啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕5個(gè)呼叫按鈕5個(gè)行程開(kāi)關(guān)停止按鈕三菱PLCCPU三動(dòng)3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件接線圖如圖3-3所示主電路是有組合開(kāi)關(guān)、熔斷器、接觸器、主觸頭、熱繼電器的熱元件和電動(dòng)機(jī)組成。控制電機(jī)正傳運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器分別是KM1和KM2，用KM1和KM2的主觸點(diǎn)改變進(jìn)入電動(dòng)機(jī)的三相電源的相序，既可以改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。由于正反轉(zhuǎn)切換過(guò)程中電感的延時(shí)作用，容易造成原來(lái)接通的接觸器的主觸點(diǎn)還未斷弧時(shí)，另一個(gè)接觸器的主觸點(diǎn)已經(jīng)合上而造成交流電源瞬間短路的故障。因此為了防止該故障的產(chǎn)生，圖中KM1的線圈串聯(lián)了KM2的輔助常閉觸點(diǎn)，KM2的線圈串聯(lián)了KM1的輔助常閉觸點(diǎn)，組成了硬件互鎖電路。圖3-3主電路3.3主要參數(shù)計(jì)算1)斷路器QF脫扣電流。斷路器過(guò)電流脫扣值按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的1.7倍整定。IQF＝1.7IN=1.7×6A＝10.2A≈10A，選用IQF＝10A的斷路器。2)熔斷器FU熔體額定電流IFU。以曝氣風(fēng)機(jī)為例，IFU≥2IN3)熱繼電器的選擇請(qǐng)參考有關(guān)技術(shù)手冊(cè)，自行計(jì)算參數(shù)4)電動(dòng)機(jī)M1：Y系列，AC380V，1.5kW，6極3.4I/O地址分配由于CPU模塊有14點(diǎn)數(shù)字量輸入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入/輸出模塊。采用I/O自動(dòng)分配方式，模塊上的輸入端子對(duì)應(yīng)的輸入地址是X000—X013，輸出端子對(duì)應(yīng)的輸出地址是Y000—Y001.數(shù)字量輸入局部這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)、停止按鈕開(kāi)關(guān)、5個(gè)呼叫按鈕開(kāi)關(guān)、5個(gè)行程開(kāi)關(guān)共12點(diǎn)輸入。具體的輸入分配如表所示。表輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備X000啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)X001停止按鈕開(kāi)關(guān)X0021號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)X0032號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)X0043號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)X0054號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)X0065號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)X0071號(hào)站行程開(kāi)關(guān)X0102號(hào)站行程開(kāi)關(guān)X0113號(hào)站行程開(kāi)關(guān)X0124號(hào)站行程開(kāi)關(guān)X0135號(hào)站行程開(kāi)關(guān)數(shù)字量輸出局部這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)。但是電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)有2個(gè)。具體的輸出分配表如表所示。表輸出地址分配輸出地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備Y000電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Y001電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器內(nèi)部繼電器局部 內(nèi)部繼電氣地址分配如表所示。表內(nèi)部繼電氣地址分配內(nèi)部繼電器地址功能說(shuō)明M0小車(chē)運(yùn)行停止M11號(hào)站呼叫M22號(hào)站呼叫M33號(hào)站呼叫M44號(hào)站呼叫M55號(hào)站呼叫M6小車(chē)所在站編號(hào)>呼叫編號(hào)M7小車(chē)所在站編號(hào)<呼叫編號(hào)M8小車(chē)所在站編號(hào)=呼叫編號(hào)3.5I/O接線圖圖3-4PLC外部接線圖第4章PLC程序設(shè)計(jì)4.1梯形圖的概述梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱(chēng)為為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電氣控制的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開(kāi)關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱(chēng)為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱(chēng)為編程。PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱(chēng)，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元，〔軟繼電器〕，每一個(gè)軟繼電器與PLC存儲(chǔ)器中映像存放器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元為“1〞狀態(tài)。那么表示梯形圖中對(duì)應(yīng)軟繼電器線圈“通電〞，通常開(kāi)觸點(diǎn)接通，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，稱(chēng)這種狀態(tài)時(shí)軟繼電器的“1〞或“ON〞狀態(tài)。如果該存儲(chǔ)單元為“0〞狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述相反，稱(chēng)該軟繼電器為“0〞或“OFF〞狀態(tài)，使用中也常將這些“軟繼電器〞稱(chēng)為編程元件。梯形圖兩側(cè)的公共線稱(chēng)為母線〔Busbar〕，在分析梯形圖的邏輯關(guān)系時(shí)，為了借用繼電器電路圖的分析方法，可以想象左右兩側(cè)母線(左母線和右母線)之間有一個(gè)左正右負(fù)的直流電源電壓，母線之間有“能流〞，從左向右流動(dòng)。右母線可以不畫(huà)出。4.2語(yǔ)句表的概述結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用結(jié)構(gòu)化的描述語(yǔ)句來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它是一種類(lèi)似于高級(jí)語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用計(jì)算機(jī)的描述語(yǔ)句來(lái)描述系統(tǒng)中各種變量之間的運(yùn)算關(guān)系，完成所需的功能或操作。大多數(shù)制造廠商采用的語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與BASIC語(yǔ)言、PASCAL語(yǔ)言或C語(yǔ)言等高級(jí)語(yǔ)言相類(lèi)似，但為了應(yīng)用方便，在語(yǔ)句的表達(dá)方法及語(yǔ)句的種類(lèi)等方面都進(jìn)行了簡(jiǎn)化。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言具有以下特點(diǎn)：1.采用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程，可以完成較復(fù)雜的控制運(yùn)算。2.需要有一定的計(jì)算機(jī)高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的知識(shí)和編程技巧，對(duì)編程人員的技能要求較高，普通電氣人員難以完成。3.直觀性和易操作性較差。4.常被用于采用功能模塊等其他語(yǔ)言較難實(shí)現(xiàn)的一些控制功能的實(shí)施。局部PLC的制造廠商為用戶提供了簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它與助記符程序語(yǔ)言相似，對(duì)程序的步數(shù)有一定的限制。同時(shí)，提供了與PLC間的接口或通信連接程序的編制方式，為用戶的應(yīng)用程序提供了擴(kuò)展余地。4.3小車(chē)運(yùn)行條件運(yùn)料小車(chē)右行條件：當(dāng)5號(hào)站呼叫時(shí)，而小車(chē)停在l、2、3、4號(hào)任意一站；當(dāng)4號(hào)站呼叫時(shí)，而小車(chē)停在在l、2、3號(hào)任意一站；當(dāng)3號(hào)站呼叫，小車(chē)在l號(hào)或2號(hào)站；2號(hào)站呼叫時(shí)，小車(chē)在l號(hào)站；為小車(chē)右行條件。運(yùn)料小車(chē)左行條件：當(dāng)1號(hào)站呼叫時(shí)，而小車(chē)停在5、4、3、2號(hào)任意一站；當(dāng)2號(hào)站呼叫，而小車(chē)停在5、4、3、號(hào)任意一站；3號(hào)站呼叫時(shí)，小車(chē)在5號(hào)或4號(hào)；4號(hào)站呼叫時(shí)，小車(chē)在5號(hào)站；為小車(chē)左行條件。運(yùn)料小車(chē)停止條件：呼叫站號(hào)與小車(chē)的當(dāng)前站號(hào)相同時(shí)，是小車(chē)的停止條件。運(yùn)料小車(chē)的互鎖條件：小車(chē)右行時(shí)不允許左行啟動(dòng)，同樣小車(chē)左行時(shí)也不允許右行啟動(dòng)。4.4梯形圖行程開(kāi)關(guān) 在該程序中，5個(gè)站的行程開(kāi)關(guān)分別用數(shù)字0-4來(lái)表示，當(dāng)小車(chē)在1號(hào)站時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X007得電，將數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)存放器D0；當(dāng)小車(chē)在2號(hào)站時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X010得電，將數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)存放器D0.它的助記符程序?yàn)椋篖D X007MOV K0 D0 ；小車(chē)在1號(hào)站LD X010MOV K1 D0 ；小車(chē)在2號(hào)站LD X011MOV K2 D0 ；小車(chē)在3號(hào)站LD X012MOV K3 D0 ；小車(chē)在4號(hào)站LD X013MOV K4 D0 ；小車(chē)在5號(hào)站小車(chē)啟停輔助繼電器 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，該輔助繼電器M0得電；當(dāng)按下停按鈕時(shí)，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，該輔助繼電器M0失電。它的助記符程序?yàn)椋篖D X000OR M0ANI X001OUT M0 ；小車(chē)啟停輔助繼電器呼叫按鈕 在該程序中，5個(gè)站的呼叫按鈕分別用數(shù)字0-4來(lái)表示，而且由于5個(gè)呼叫按鈕開(kāi)關(guān)HJ1—HJ5具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先，所以需5個(gè)輔助繼電器M1-M5。當(dāng)按下1號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X002得電，數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)存放器D1，同時(shí)1號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；當(dāng)按下2號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X003得電，數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)存放器D1,同時(shí)2號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；依次類(lèi)推，當(dāng)按下5號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X005得電，數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)存放器D1，同時(shí)5號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；它的助記符程序?yàn)椋篖D M2ANI M3AMI M4ANI M5ANI X007AND M0LD X002OR M1ANBMOV K0 D1 ；1號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)OUT M1 ；1號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器LD M1ANI M3ANI M4ANI M5ANI X010AND M0LD X003OR M2ANBMOV K1D1 ；2號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)OUT M2 ；2號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器LD M1ANI M2ANI M4ANI M5ANI X011AND M0LD X004OR M3ANBMOV K2D1 ；3號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)OUT M3 ；3號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器LDI M1ANI M2ANI M4ANI M5ANI X012AND M0LD X005OR M4ANBMOV K3D1 ；4號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)OUT M4 ；4號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器LD M1ANI M2ANI M3ANI M4ANI X013AND M0LD X006OR M5ANBMOV K4 D1 ；5號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)OUT M5 ；5號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器比擬 按下啟動(dòng)按鈕和呼叫按鈕后，開(kāi)始對(duì)行程開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)存放器D0和呼叫按鈕數(shù)據(jù)存放器D1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比擬。當(dāng)〔D0〕>(D1)時(shí)，即小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M6得電，小車(chē)向左運(yùn)行；當(dāng)〔D0〕=(D1)時(shí)，即小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a等于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M7得電，小車(chē)不動(dòng)；當(dāng)〔D0〕<(D1)時(shí)，即小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M8得電，小車(chē)向右運(yùn)行。它的助記符程序?yàn)椋篖D M0CMP D0 D1 M6向左運(yùn)動(dòng) 小車(chē)當(dāng)前所處停靠站的編碼大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車(chē)向左運(yùn)行，運(yùn)行到呼叫按鈕所對(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止。它的助記符程序?yàn)椋篖D M6LD M1ANI X007LD M2ANI X010ORB LD M3ANI X011ORBLD M4ANI X012ORBLD M5ANI X013ORBANBOUTY000; 小車(chē)向左運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車(chē)向右運(yùn)行，運(yùn)行到呼叫按鈕所對(duì)應(yīng)的停靠站時(shí)停止。它的助記符程序?yàn)椋篖D M8LD M1ANI X007LD M2ANI X010ORB LD M3ANI X011ORBLD M4ANI X012ORBLD M5ANI X013ORBANBOUTY001; 小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)功能指令編程的小車(chē)定點(diǎn)呼叫梯形圖第5章控制系統(tǒng)的調(diào)試5.1編程軟件 編程軟件采用三菱公司的編程軟件GX-Developer，它適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫(xiě)PLC程序功能。5.2程序的下載、安裝和調(diào)試 將各個(gè)輸入和輸出端子和實(shí)際控制中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。翻開(kāi)GX-Developer編程軟件，翻開(kāi)運(yùn)料小車(chē)程序，即可在線調(diào)試，最終調(diào)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求，如下圖圖程序調(diào)試總結(jié)本文主要介紹了運(yùn)料小車(chē)的開(kāi)展過(guò)程，PLC的選型及該P(yáng)LC所連接的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程。順帶的介紹了現(xiàn)代社會(huì)對(duì)運(yùn)料小車(chē)的功能要求，以及運(yùn)料小車(chē)以后的開(kāi)展趨勢(shì)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的開(kāi)展，工業(yè)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，運(yùn)料小車(chē)應(yīng)用前景可觀，在老師的開(kāi)導(dǎo)下以及同學(xué)的幫助下，我在本文中解決了如下問(wèn)題：了解了一些關(guān)于三菱PLC的控制系統(tǒng)知識(shí)；控制系統(tǒng)硬件電路的正確設(shè)計(jì)及連接；節(jié)約了本錢(qián)，優(yōu)化了配置；實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工作臺(tái)5個(gè)呼叫站的呼叫要求，小車(chē)能正確無(wú)誤的應(yīng)答各呼叫站的呼叫；軟件編程調(diào)試方面，通過(guò)三菱編程軟件已經(jīng)正確調(diào)試了設(shè)計(jì)程序，并在設(shè)計(jì)調(diào)試中收獲很多珍貴經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)，從三菱軟件的摸索，到認(rèn)識(shí)，當(dāng)然由