小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘   要   隨著科技的發(fā)展，技術(shù)的不斷更新，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器，簡稱PLC，是一種工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。它的編程方便、操作簡單尤其是高通用性等優(yōu)點(diǎn)，使它在工業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。在中國，小車半自動(dòng)化控制前景美好，在許多公司的裝配車間得到廣泛的運(yùn)用。使得工業(yè)生產(chǎn)趨向于半自動(dòng)化、自動(dòng)化、無人工廠的方向發(fā)展，其中PLC技術(shù)的運(yùn)用成為自動(dòng)化技術(shù)的主流之一。 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先分析了小車多方式運(yùn)行的工作原理、控制要求，根據(jù)工藝要求，統(tǒng)計(jì)了小車多方式運(yùn)行所需要的輸入和輸出端子，其中輸入點(diǎn)為9個(gè)，輸出點(diǎn)為6個(gè)，共計(jì)

2、15個(gè)輸入輸出點(diǎn)。根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量選型原則，選擇了三菱FX2N-32MR繼電器型PLC作為小車多方式運(yùn)行的控制器，同時(shí)選擇了其它電器元件，設(shè)計(jì)了PLC的外部接線圖。然后利用SFC（Sequential Function Chart，順序功能圖）圖法設(shè)計(jì)了自動(dòng)噴泉的程序梯形圖。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，運(yùn)用三菱GX Developer仿真軟件進(jìn)行程序仿真。仿真結(jié)果證明，設(shè)計(jì)能夠有效的保證小車多方式運(yùn)行的準(zhǔn)確性、快速性、安全性，滿足工藝要求，具有一定的應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：多方式；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)；PLC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

3、程控制器技術(shù)的發(fā)展史11.3 主要的內(nèi)容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 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 三菱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1

4、2結(jié)束語14參考文獻(xiàn)15致 謝16附 錄17附錄A 梯形圖1717 1 緒論1.1 小車多方式運(yùn)行控制的現(xiàn)狀和背景意義 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，美國汽車制造業(yè)競爭越發(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)的控制系統(tǒng)來替代原有的繼電器控制系統(tǒng)。1968年，美國通用汽車公司首先提出可編程控制器的概念。在1969年，美國數(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

5、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，歐洲一些國家也研制出了自己的PLC。1974年，我國也開始仿照美國的PLC技術(shù)研制自己的PLC，終于在1977年研制出第一臺(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

6、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，美國的工業(yè)市場調(diào)查報(bào)告和1989年美國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。 在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)小車自動(dòng)往返順序控制，不僅具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、可靠性高等特點(diǎn)，而且程序設(shè)計(jì)方法多樣，便于不同層次設(shè)計(jì)人員的理解和掌握。1.2 電氣控制與可編程控制器技術(shù)的發(fā)展史1968年美國G

7、M（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開招標(biāo)提出十項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn):(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序；(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；(3)可靠性高于繼電器控制裝置；(4)體積小于繼電器控制裝置；(5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；(6)成本可與繼電器控制裝置競爭；(7)輸入可以是交流115V；(8)輸出為交流115V, 2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；(9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；(10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。1969年，美國數(shù)字公司(DEC)研制出了第一臺(tái)可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。這種新型的工業(yè)控制裝置簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小

8、、使用壽命長，很快在美國其它工業(yè)領(lǐng)域推廣使用。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有了第五代PLC產(chǎn)品。隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能不斷增強(qiáng)，可編程程序控制器還可以進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，模擬量控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等，并通過數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機(jī)械生產(chǎn)過程。 長期以來，PLC及其網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)始終戰(zhàn)斗在工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)的主戰(zhàn)場，其提供的安全和完善的解決方案，為各種各樣的自動(dòng)化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，在電力、冶金、化工、機(jī)械等行業(yè)發(fā)揮了重大作用，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱之一。 近20年來計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價(jià)格，使PLC、通信聯(lián)網(wǎng)

9、技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足進(jìn)步，也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。從1968年開始至今，PLC已經(jīng)經(jīng)歷了四次更新?lián)Q代,現(xiàn)階段的PLC產(chǎn)品不但全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能片位式微處理器，RISC(ReduCedInstruCtionSetComputer)精簡指令系統(tǒng)CPU等高級(jí)CPU，而且，在一臺(tái)PLC中配置多個(gè)微處理器，進(jìn)行多道處理。同時(shí)，生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模板，使得最新的PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的名副其實(shí)的多功能處理器。 隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的增加，單一的邏輯控制功能顯然不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求，而PLC新

10、增加的這些功能正好適應(yīng)了生產(chǎn)發(fā)展的需求。相信在未來的自動(dòng)化生產(chǎn)控制中，PLC及其網(wǎng)絡(luò)必將得到更加廣泛的應(yīng)用。 1.3 主要的內(nèi)容設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括了小車多方式運(yùn)行的發(fā)展情況及PLC現(xiàn)狀；小車多方式運(yùn)行控制系統(tǒng)的組成；I/O點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)；小車多方式運(yùn)行的軟件設(shè)計(jì)；仿真與調(diào)式等。設(shè)計(jì)說明書共分4章。 第1章 緒論，主要介紹了小車多方式運(yùn)行控制的現(xiàn)狀和背景意義。 第2章 小車多方式運(yùn)行的硬件設(shè)計(jì)，主要介紹了小車多方式運(yùn)行控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要寫了小車多方式運(yùn)行的工作原理、I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC選型、I/O口分配和PLC的外部接線圖設(shè)計(jì)。 第3章 小車多方式運(yùn)行的軟件設(shè)計(jì)，主要介紹了小車多方式運(yùn)行的流程圖

11、、單獨(dú)的花樣設(shè)計(jì)。 第4章 仿真與調(diào)式，主要介紹了仿真軟件的使用方法與仿真結(jié)果。2 小車多方式運(yùn)行的PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 工作原理及控制要求小車系統(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)有檢測傳感器、指示燈和按鈕。小車由直流電機(jī)拖動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，小車右行，電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)，小車左行，在生產(chǎn)線上有4個(gè)編碼為1-4個(gè)站點(diǎn)供小車?？浚诿總€(gè)?？空景惭b一個(gè)行程開關(guān)以檢測小車是否到達(dá)該站，如果小車到站，該站的指示燈會(huì)亮，另外還設(shè)有4個(gè)呼叫按鈕（SB1SB4）分別與4個(gè)?？空军c(diǎn)對(duì)應(yīng)。電路圖如下所示： 圖1 主電路圖圖1中KM1和KM2分別是控制電機(jī)正轉(zhuǎn)運(yùn)行和反轉(zhuǎn)運(yùn)行的交流接觸器。用KM1

12、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。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?？梢员苊庥捎谡崔D(zhuǎn)（小車右行、左行）切換過程中電感的延時(shí)作用，導(dǎo)致原來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)合上而造成電源瞬間短路的故障。通過主電路與PLC的控制電路接線，才能實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)系統(tǒng)的控制。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

13、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)12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)92.2.2 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1

14、5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。根據(jù)其輸入輸出點(diǎn)數(shù)，綜合考慮選擇三菱FX2

15、N系列的FX2N-32MR型的PLC。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PLC外部接線圖設(shè)計(jì)2.3.1 I/O

16、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)11KM1Y001左行2SB2X002呼叫站臺(tái)22KM2Y002右行3SB3X003呼叫站臺(tái)33LB1Y003第一個(gè)站臺(tái)的指示燈4SB4X0

17、04呼叫站臺(tái)44LB2Y004第二個(gè)站臺(tái)的指示燈5SB5X005啟動(dòng)/停止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42.3.2 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)編號(hào)8M7小車所在站臺(tái)編號(hào)<呼叫站臺(tái)編號(hào)2.

18、3.2 PLC外部接線圖設(shè)計(jì) 圖2 系統(tǒng)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

19、邊第二個(gè)工臺(tái)響應(yīng)第三次呼叫，走的路程極長，響應(yīng)時(shí)間長，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PLC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

20、叫頻繁的場合可能會(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

21、。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)

22、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)樽笮校≤噷⑦@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PLC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

23、用Windows的優(yōu)越性，使操作性能更加優(yōu)越。其操作方法簡便，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)建新工程頁面4.2 控制程序梯形圖 （1）圖6梯形圖為小車啟停輔助繼電

24、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，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

25、：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)，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PL

26、C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

27、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)化倉庫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學(xué)習(xí)使用編程器，這并不能提高PLC的設(shè)計(jì)水平，而這次的課程設(shè)計(jì)是從根本上讓我們理論聯(lián)系實(shí)際，在這種根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的情況下能夠讓我們對(duì)PLC有更深刻的認(rèn)識(shí)。不積跬步何以至千里，課