基于PLC的小車自動往返運動控制系統(tǒng)

摘要可編程限制器(PLC)是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采納可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、依次限制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，限制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

本設(shè)計是基于PLC編程的生產(chǎn)流水線小車循環(huán)運動限制設(shè)計。論述了小車限制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方案及其限制原理。采納的是步進指令，因而比較簡潔。關(guān)鍵詞：PLC步進指令循環(huán)限制書目摘要...........................................................................................I第一章概述.............................................................................11.1設(shè)計背景及意義..........................................................1其次章硬件設(shè)計.....................................................................32.1主電路圖.......................................................................32.2I/O地址安排.................................................................42.3I/O接線圖.....................................................................42.4元件列表......................................................................5第三章軟件設(shè)計.....................................................................63.1程序流程圖..................................................................63.2梯形圖...........................................................................73.3STL指令........................................................................113.4程序分析.......................................................................12第四章程序調(diào)試.....................................................................144.1程序流程圖..................................................................14設(shè)計感想...................................................................................16參考文獻...................................................................................17第一章概述1.1設(shè)計背景及意義傳統(tǒng)的運料小車大都是繼電器限制，而繼電器限制有著接線繁多、故障率高且修理不易等缺點，PLC作為目前國內(nèi)市場的主流限制器，在技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用。利用PLC限制代替繼電器限制已經(jīng)是大勢所趨。由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運輸限制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，小車自動限制系統(tǒng)經(jīng)驗了以下幾個階段：（1）手動限制：但是由于當時的技術(shù)還不夠成熟，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎多數(shù)據(jù)處理和通信功能，必需有專人負責(zé)操作。（2）自動限制：通過機器人技術(shù)，自動化設(shè)備最終實現(xiàn)了PLC在小車自動限制系統(tǒng)在自動方面的應(yīng)用。（3）全自動限制：PLC大多采納多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展?，F(xiàn)代企業(yè)為提高生產(chǎn)車間物流自動化水平,實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)間的運輸自動化,使廠房內(nèi)的物料搬運全自動化,很多企業(yè)在生產(chǎn)車間廣泛運用無人小車,小車在車間工作臺或生產(chǎn)線之間自動來回裝料卸料。由于小車自動來回的實際意義,隨著不同企業(yè)不同的要求,限制的難度可以不同。本文介紹了一種基于西門子PLC限制的生產(chǎn)流水線自動限制小車系統(tǒng)設(shè)計方案。將PLC運用到小車自動限制系統(tǒng)，可實現(xiàn)小車的全自動限制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC小車自動限制系統(tǒng)具有連線簡潔限制速度快，精度高，牢靠性和可維護性好，修理和改造便利等優(yōu)點。利用PLC限制技術(shù)，可實現(xiàn)小車相關(guān)運動，小車在一個周期內(nèi)的運動由4段組成。設(shè)小車最初在左端，當按下啟動按鈕，則小車自動循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。其運動路途示意圖如下圖1-1所示。如圖1-1小車運動路途示意圖其次章硬件設(shè)計2.1主電路圖如圖2-1為小車循環(huán)限制的主電路原理圖。該電路圖利用兩個接觸器的主觸點KM1、KM2分別接至電機的三相電源進線中，其中相對電源的隨意兩相對調(diào)，即可實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，也可達到小車左右運行的目的。假設(shè)接通KM1為正轉(zhuǎn)（小車右行），則接通KM2為反轉(zhuǎn)（小車左行）。圖2-1小車循環(huán)限制的主電路原理2.2I/O地址安排如表2-1為小車循環(huán)運動PLC限制的I/O安排表。在運行過程中，這些I/O口分別起到了限制各階段的輸入和輸出的作用，并且也使小車的限制過程更清楚明白，動作與結(jié)果顯示更加便利干脆。表2-1輸入輸出I0.0行程開關(guān)SQ1Q0.0右行I0.1行程開關(guān)SQ2Q0.1左行I0.2行程開關(guān)SQ3I0.3行程開關(guān)SQ4I0.4過載FRI0.5啟動SB1I0.6停止SB22.3I/O接線圖如圖2-2為小車循環(huán)運動PLC限制的I/O接線圖。在進行調(diào)試過程時，在PLC模塊上，當I0.0有輸入信號，即按下SQ1；當I0.1有輸入信號，也即按下SQ2，以此類推，I/O接線圖就是把實際的開關(guān)信號變成調(diào)試時的輸入信號。同理，輸出信號也是利用PLC模塊把小車的實際運動用Q0.0、Q0.1的狀態(tài)表現(xiàn)出來。圖2-2小車循環(huán)運動PLC限制的I/O接線圖2.4元件列表如表2-2為小車循環(huán)運動PLC限制的元件列表。在本次設(shè)計中就是利用這些元件，用若干導(dǎo)線連接起來組成了我們須要的原理圖、I/O接線圖。表2-2序號代號名稱型號數(shù)量1M三相異步電機J02-22-4,1.5kw1410轉(zhuǎn)/分，380V，3.49安12QS空氣開關(guān)DZ47-3P33FR熱繼電器JR36-2014CPUPLC處理器CPU22215KM溝通接觸器CJX2-0926SB按鈕ＬＡＹ８27SQ行程開關(guān)ＬＸＫ２48FU熔斷器RT16-2049L導(dǎo)線若干第三章軟件設(shè)計3.1程序流程圖如圖3-1為小車循環(huán)運動PLC限制的程序流程圖。小車在一個周期內(nèi)的運動由4段組成。設(shè)小車最初在左端，當按下啟動按鈕，則小車自動循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。首先小車位于初始位置，按下SB1啟動后，小車向右行駛；當遇到行程開關(guān)SQ4，小車轉(zhuǎn)向，向左行駛；遇到行程開關(guān)SQ2，小車再一次轉(zhuǎn)向，向右行駛；遇到行程開關(guān)SQ3，小車又向左行駛，直到再次遇到SQ1，然后起先依次循環(huán)以上過程。若不按下停止按鈕SB2則小車始終進行循環(huán)運動，若此時按下停止按鈕SB2，小車又遇到行程開關(guān)SQ1，則小車回到初始位置。圖3-1小車循環(huán)運動PLC限制的程序流程圖3.2梯形圖如圖3-2為小車循環(huán)運動PLC限制的梯形圖，此設(shè)計根據(jù)以下程序運行，以實現(xiàn)在生產(chǎn)流水線上的一輛自動限制小車的運動。其中，小車在一個周期內(nèi)的運動有4段組成。設(shè)小車最初在左端，當按下啟動按鈕，則小車自動循環(huán)的工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停在初始位置。圖3-2小車循環(huán)運動PLC限制梯形圖3.3STL指令如下為圖3-2梯形圖對應(yīng)的指令程序：Network1//啟動LDI0.5OM0.0ANM1.0ANI0.4=M0.0Network2//左行LDI0.0OM0.1OM0.3ANI0.3ANM0.5=M0.1Network3//右行LDI0.3OM0.2OM0.5ANM0.3ANI0.0=M0.2Network4//循環(huán)LDM0.0LPSANQ0.1ANM0.2AM0.1=Q0.0LPPANQ0.0AM0.2ANM0.1=Q0.1Network5LDI0.1AM0.4=M0.3Network6LDI0.3OM0.4ANM0.3=M0.4Network7LDI0.2AM0.6=M0.5Network8LDI0.3OM0.6ANI0.0=M0.6

Network9LDI0.6OM0.7ANM1.0=M0.7Network10LDM0.7AI0.0=M1.03.4程序分析運行過程：首先按下按下I0.5（即啟動按鈕SB1閉合），啟動程序，中間繼電器M0.0接通，常開觸點閉合且實現(xiàn)自鎖；接著按下I0.0(即小車遇到行程開關(guān)SQ1)，則網(wǎng)絡(luò)2中，中間繼電器M0.1接通，常開觸點閉合且實現(xiàn)自鎖，此時運行網(wǎng)絡(luò)4（循環(huán)），則此時Q0.0有輸出，狀態(tài)指示燈亮，即小車向右行駛，由于網(wǎng)絡(luò)4設(shè)置了互鎖，此時向左行駛的線路斷開；接著按下I0.3(即小車遇到行程開關(guān)SQ4)，則網(wǎng)絡(luò)3中，中間繼電器M0.2接通，常開觸點閉合且實現(xiàn)自鎖，同時在網(wǎng)絡(luò)6里中間繼電器M0.4和網(wǎng)絡(luò)8里中間繼電器M0.6也得電，且都實現(xiàn)自鎖。此時運行網(wǎng)絡(luò)4（循環(huán)），則此時Q0.1有輸出，狀態(tài)指示燈亮，即小車向左行駛，由于網(wǎng)絡(luò)4設(shè)置了互鎖，此時向右行駛的線路斷開；這時按下I0.1（即小車遇到行程開關(guān)SQ2），中間繼電器M0.4的常開觸點已閉合，此時中間繼電器M0.3線圈帶電，常開觸點閉合，在網(wǎng)絡(luò)2中，使中間繼電器M0.1線圈再次得電且自鎖，再次運行至網(wǎng)絡(luò)4，則此時Q0.0有輸出（狀態(tài)燈亮），小車向右行駛；當按下I0.2（即小車遇到行程開關(guān)SQ3），中間繼電器M0.6常開觸點已閉合，則此時中間繼電器M0.5線圈帶電，常開觸點閉合，則程序運行至網(wǎng)絡(luò)3，可再次實現(xiàn)中間繼電器M0.2線圈帶電且自鎖，則程序再次運行至循環(huán)網(wǎng)絡(luò)4，使Q0.1有輸出，實現(xiàn)小車左行。依次進行如上循環(huán)，實現(xiàn)小車的自動循環(huán)工作過程。若電機過載則熱繼電器的常閉觸點斷開，即I0.4斷開，此時程序中斷，電機馬上停止。停止過程：當按下I0.6,即按下停止按鈕SB2，程序運行至網(wǎng)絡(luò)9，此時中間繼電器M0.7線圈得電，并實現(xiàn)自鎖，程序接著運行至網(wǎng)絡(luò)10，若此時不按下I0.0（即小車不遇到行程開關(guān)SQ1），則小車并不停止運動，且接著之前的路途，只有按下I0.0（即小車遇到行程開關(guān)SQ1），才能實現(xiàn)本程序停止，即小車停止在初始位置。也即實現(xiàn)了本設(shè)計所要實現(xiàn)的功能，當按下停止按鈕，小車完成本次循環(huán)工作后，停止在初始位置。第四章程序調(diào)試4.1程序調(diào)試先將系統(tǒng)梯形圖導(dǎo)入西門子仿真軟件進行仿真。首先將PLC主機的電源開關(guān)撥到關(guān)狀態(tài)，嚴格按圖2-2所示接線，留意12V和24V電源的正負不要短接，電路不要短路，否則會損壞PLC觸點。將電源線插進PLC主機表面的電源孔中，再將另一端插到220V電源插板。將PLC主機上的電源開關(guān)撥到開狀態(tài)，并且必需將PLC串口置于STOP狀態(tài)，然后通過計算機或編程器將程序下載到PLC中，下載完后，再將PLC串口置于RUN狀態(tài)。此時可以起先進行程序的調(diào)試。在調(diào)試過程中我遇到了以下問題，但通過老師的指導(dǎo)，再經(jīng)過自己的反復(fù)思索和修改后，最終使程序更加完善、完整，并且能夠順當運行和顯示。起初，我把編寫好的程序已經(jīng)導(dǎo)入PLC，并且按以上過程都已連接并打算好，但是當加上啟動信號后，運行的結(jié)果并不像設(shè)計本身那樣，結(jié)果紊亂，后來經(jīng)過自己又重新檢查梯形圖，發(fā)覺原來是因為自己馬虎，把幾個中間繼電器的序號編寫錯了，造成了剛才的程序紊亂。然后當我再次進行調(diào)試時，發(fā)覺在小車向右正常運行后，再向左運行時，Q0.0和Q0.1均有輸出，這次我自己檢查了，卻不知道究竟是哪里錯了，結(jié)果就讓同學(xué)幫我檢查程序。原來，在循環(huán)程序段里我沒有設(shè)計輸出的互鎖，結(jié)果造成了同時輸出的錯誤。還有就是在停止時，當我按了停止鍵之后，小車馬上就停止了。沒有像設(shè)計要求的那樣：若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止初始位置。我認為這應(yīng)當是我的程序設(shè)計的不夠完整，然后我就起先重新探討程序，細致思索，發(fā)覺在停止程序段里，假如再加一個I0.0的常開開關(guān)或許就可以實現(xiàn)設(shè)計要求了。所以，在修改完再次運行之后，我又重新按步驟調(diào)試、運行之后，結(jié)果就正確顯示了。到此，整個程序能夠正常運行，且結(jié)果正確。設(shè)計總結(jié)通過本次歷時二個星期的小車循環(huán)運動PLC限制的