基于運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)

1.運(yùn)料小車(chē)的開(kāi)展概況工廠運(yùn)輸現(xiàn)大多采用地面運(yùn)輸，地面運(yùn)輸主要采用叉車(chē)及手推運(yùn)料小車(chē)，叉車(chē)需專人駕駛且無(wú)固定軌道，在車(chē)間內(nèi)運(yùn)行極不平安，手推運(yùn)料小車(chē)需人為動(dòng)力，勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)輸效率低。隨著經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，運(yùn)料小車(chē)不斷擴(kuò)大到工業(yè)運(yùn)輸?shù)母鱾€(gè)領(lǐng)域，從手動(dòng)到自動(dòng)，逐漸形成了機(jī)械化、自動(dòng)化。早期運(yùn)料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-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，必須有專人負(fù)責(zé)操作。后來(lái)，單片機(jī)應(yīng)用到運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)中。但是單片機(jī)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，使用難，開(kāi)發(fā)本錢(qián)高，批量本錢(qián)低，對(duì)人要求高，而且其穩(wěn)定性不夠高。由于PLC開(kāi)發(fā)周期短，使用容易，開(kāi)發(fā)本錢(qián)低，批量本錢(qián)高，對(duì)操作人員技術(shù)要求要求不高，并且穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng)，使得對(duì)基于PLC的運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究逐步加強(qiáng)。PLC(ProgrammableLogicalController)是20世紀(jì)70年代以來(lái)以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)開(kāi)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。由于它具有功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，使其在自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)的自動(dòng)化控制。降并且，控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，自動(dòng)控制，控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，安裝、維修和改造方便可以降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用等優(yōu)點(diǎn)，低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。2.可編程控制器〔PLC〕概述2.1PLC的概述PLC即可編程控制器〔ProgrammablelogicController，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)〔InternationalElectricalCommittee〕公布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其圖2-1PLC三菱FX系列內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原那么而設(shè)計(jì)。〞2.2.1PLC的特點(diǎn)〔1〕可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)〔2〕配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)〔3〕易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送〔4〕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造〔5〕體積小，重量輕，能耗低2.2PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式〔模塊式〕兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)那么組合配置。圖2-2PLC的組成框圖〔1〕CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的存放器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、存放器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元?！?〕I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出局部〔I/O〕完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開(kāi)關(guān)量輸入〔DI〕，開(kāi)關(guān)量輸出〔DO〕，模擬量輸入〔AI〕，模擬量輸出〔AO〕等模塊。常用的I/O分類如下：開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型〔4-20mA,0-20mA〕、電壓型〔0-10V,0-5V,-10-10V〕等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。〔3〕電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源〔220VAC或110VAC〕，直流電源〔常用的為24VDC〕?！?〕底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。其它設(shè)備(1)編程設(shè)備：編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)〔運(yùn)行編程軟件〕充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。(2)人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏〔或觸摸屏〕式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)〔運(yùn)行組態(tài)軟件〕充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。(3)PLC的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動(dòng)化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來(lái)越顯著，甚至有人提出"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"的觀點(diǎn)說(shuō)法。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。PLC的通信現(xiàn)在主要采用通過(guò)多點(diǎn)接口〔MPI〕的數(shù)據(jù)通訊、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。3.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1小車(chē)運(yùn)動(dòng)分析1〕按下開(kāi)始按鈕SB1，運(yùn)貨小車(chē)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，運(yùn)貨小車(chē)自動(dòng)后退，到達(dá)倉(cāng)庫(kù)A裝料，停留5秒后，運(yùn)貨小車(chē)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，運(yùn)貨小車(chē)自動(dòng)前進(jìn)，向倉(cāng)庫(kù)B運(yùn)動(dòng)，到達(dá)倉(cāng)庫(kù)B后停4秒卸料并后退，向倉(cāng)庫(kù)A運(yùn)動(dòng)，到達(dá)倉(cāng)庫(kù)A后，開(kāi)始下一輪循環(huán)工作；2〕假設(shè)按下停止按鈕SB2，運(yùn)貨小車(chē)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)貨小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)；3〕在2〕的條件下，按下手動(dòng)后退按鈕SB3,運(yùn)貨小車(chē)后退，向倉(cāng)庫(kù)A的方向運(yùn)動(dòng)；4〕在2〕的條件下，按下手動(dòng)前進(jìn)按鈕SB4，運(yùn)貨小車(chē)前進(jìn),向倉(cāng)庫(kù)B的方向運(yùn)動(dòng)。3.2流程圖基于運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的流程圖如圖〔一〕所示圖〔一〕運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的流程圖3.3輸入輸出分配表輸入地址分配表如下表〔一〕所示PLCX元件對(duì)應(yīng)外部設(shè)備X000開(kāi)始按鈕X001停止按鈕X002手動(dòng)后退按鈕X003手動(dòng)前進(jìn)按鈕輸出地址分配表如下表〔二〕所示PLCY元件對(duì)應(yīng)外部設(shè)備Y001電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)Y002電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)3.4編程邏輯框圖基于運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的編程邏輯框圖如圖〔二〕所示3.5梯形圖基于運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的梯形圖如圖〔三〕所示：圖〔四〕運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的梯形3.6指令語(yǔ)句基于運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返順序控制的PLC程序設(shè)計(jì)的編程如下所示：LDM8002；取指令開(kāi)始SETS0；置位指令STLS0；激活狀態(tài)LDX000；取小車(chē)運(yùn)行開(kāi)始指令A(yù)NIX001；串聯(lián)常閉的停止按鈕SETS20；置位S20轉(zhuǎn)移條件LDX002；取小車(chē)手動(dòng)后退指令A(yù)NIX003；串聯(lián)常閉的小車(chē)手動(dòng)前進(jìn)按鈕ANDX001；串聯(lián)常開(kāi)的停止按鈕SETS23；置位S23轉(zhuǎn)移條件LDX003；取手動(dòng)前進(jìn)指令A(yù)NIX002；串聯(lián)常閉的手動(dòng)后退按鈕ANDX001；串聯(lián)常開(kāi)的停止按鈕SETS24；置位S24轉(zhuǎn)移指令STLS20；激活S20轉(zhuǎn)移條件OUTT0K50；延時(shí)5SLDIY002；對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)取非ANIX001；對(duì)停止指令取非OUTY001；輸出電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指令LDT0；取延時(shí)5S，小車(chē)自動(dòng)后退SETS21；置位S21轉(zhuǎn)移指令STLS23；激活S23轉(zhuǎn)移指令LDX001；取停止指令A(yù)NIY002；對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)取非OUTY001；輸出電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)指令LDIX001；對(duì)停止指令取反ORX003；并聯(lián)常開(kāi)手動(dòng)前進(jìn)按鈕OUTS0；輸出S0STLS24；激活S24轉(zhuǎn)移指令LDX001；取停止指令A(yù)NIY001；對(duì)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)取非OUTY002；輸出電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)LDIX001；對(duì)小車(chē)停止指令取非ORX002；并聯(lián)常開(kāi)的手動(dòng)后退按鈕OUTS0；輸出S0STLS21；激活S21轉(zhuǎn)移指令OUTT1K40；輸出T1，延時(shí)4SLDIY001；對(duì)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)取非ANIX001；對(duì)停止指令取非OUTY002；輸出電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)LDT1；取T1SETS22；置位S22轉(zhuǎn)移條件STLS22；激活S22轉(zhuǎn)移條件LDIY002；對(duì)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)取反ANIX001；對(duì)停止指令取非OUTY001；輸出電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)LDIX001；對(duì)停止指令取反OUTS0；輸出S0RET；步進(jìn)結(jié)束END；結(jié)束指令4.控制系統(tǒng)的調(diào)試4.1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。4.2硬件調(diào)試接通電源，檢查可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。4.3軟件調(diào)試按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進(jìn)行語(yǔ)法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM，進(jìn)行下一步的調(diào)試。4.4運(yùn)行調(diào)試在硬件與軟件調(diào)試正確的根底上，翻開(kāi)可編程控制器的“RUN〞開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)試；觀察運(yùn)行的情況是否正確，以確定PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合要求。5.小車(chē)的性能分析及設(shè)計(jì)改良5.1小車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn)分析本設(shè)計(jì)運(yùn)用的可編程控制器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)控制，避開(kāi)了以往繼電器接觸不良、開(kāi)關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都有所提高。在檢測(cè)小車(chē)是否到達(dá)裝料、卸料點(diǎn)的時(shí)候，運(yùn)用了行程開(kāi)關(guān)，這樣的檢驗(yàn)系統(tǒng)讓小車(chē)的?？课恢酶訙?zhǔn)確。與此同時(shí)，由于輸入輸出很明顯，不需要好多額外的外接電路，讓設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)潔。這也是采用了成熟的可編程控制器帶來(lái)的好處。即使在出現(xiàn)故障、緊急停止等環(huán)節(jié)中都能快捷操作。但設(shè)計(jì)過(guò)程中，只是根本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求，沒(méi)有功能擴(kuò)展，讓系統(tǒng)顯得比擬簡(jiǎn)單。5.2設(shè)計(jì)的改良及推廣在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，為了便于智能化、無(wú)人化、遠(yuǎn)程化的操作，該設(shè)計(jì)控制器還應(yīng)該聯(lián)網(wǎng)，讓多臺(tái)控制器組成局域網(wǎng)，構(gòu)成一套網(wǎng)路系統(tǒng)，便于通訊和控制操作。如修改軟件設(shè)計(jì)中的一些參數(shù)，能適合在不同的場(chǎng)合都能適合。在具體的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該還可以設(shè)計(jì)顯示功能，顯示運(yùn)料小車(chē)到達(dá)指定的裝料、卸料點(diǎn)時(shí)所需時(shí)間；還可以在小車(chē)底部安裝一個(gè)傳感器，用來(lái)檢測(cè)小車(chē)中的料是否卸完。這樣就可更好地控制小車(chē)的運(yùn)行，更加便于人們工作。此外，該運(yùn)料小車(chē)控制器可以運(yùn)用于大型的養(yǎng)殖行業(yè)，便于送料和喂養(yǎng)。這樣就可以節(jié)約時(shí)間，提高效率。總結(jié)本文主要介紹了運(yùn)料小車(chē)的開(kāi)展過(guò)程及現(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。在經(jīng)過(guò)認(rèn)真學(xué)習(xí)與總結(jié)后，我在本文中解決了如下問(wèn)題：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)工作過(guò)程中，小車(chē)能正確無(wú)誤的往返循環(huán)運(yùn)輸；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)。結(jié)論本次課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)小車(chē)往返運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)一周的設(shè)計(jì)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了往返運(yùn)動(dòng)控制，其中小車(chē)往返控制，按下啟動(dòng)按鈕，小車(chē)可以啟動(dòng)并且按照相對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方式運(yùn)行。經(jīng)過(guò)本次的實(shí)踐，通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，進(jìn)一步加深我們的理論知識(shí)。要想在短暫的課程設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)，盡可能能多的學(xué)一些東西，這就需要我們跟老師有很好的溝通，加深彼此的了解。剛開(kāi)始時(shí)，老師并不了解我們的工作和學(xué)習(xí)能力，不清楚我們會(huì)做那些工作，所以跟老師進(jìn)行溝通是很必要的。通過(guò)溝通了解，老師對(duì)我們有了大體了解，便有針對(duì)性的