基于PLC的小车自动往返运动控制系统.docx
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基于PLC的小车自动往返运动控制系统
摘要
可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
本设计是基于PLC编程的生产流水线小车循环运动控制设计。
论述了小车控制系统的软、硬件设计方案及其控制原理。
采用的是步进指令，因而比较简洁。
关键词：
PLC步进指令循环控制
摘要...........................................................................................I
第一章概述.............................................................................1
设计背景及意义..........................................................1
第二章硬件设计.....................................................................3
主电路图.......................................................................3
I/O地址分配.................................................................4
I/O接线图.....................................................................4
元件列表......................................................................5
第三章软件设计.....................................................................6
程序流程图..................................................................6
梯形图...........................................................................7
STL指令........................................................................11
程序分析.......................................................................12
第四章程序调试.....................................................................14
程序流程图..................................................................14
设计感想...................................................................................16
参考文献...................................................................................17
第一章概述
设计背景及意义
传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多、故障率高且维修不易等缺点，PLC作为目前国内市场的主流控制器，在技术、行业影响等方面有重要作用。
利用PLC控制代替继电器控制已经是大势所趋。
由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，小车自动控制系统经历了以下几个阶段：
（1）手动控制：
但是由于当时的技术还不够成熟，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
（2）自动控制：
通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在小车自动控制系统在自动方面的应用。
（3）全自动控制：
PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。
现代企业为提高生产车间物流自动化水平,实现生产环节间的运输自动化,使厂房内的物料搬运全自动化,许多企业在生产车间广泛使用无人小车,小车在车间工作台或生产线之间自动往返装料卸料。
由于小车自动往返的实际意义,随着不同企业不同的要求,控制的难度可以不同。
本文介绍了一种基于西门子PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。
将PLC运用到小车自动控制系统，可实现小车的全自动控制，降低系统的运行费用。
PLC小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。
利用PLC控制技术，可实现小车相关运动，小车在一个周期内的运动由4段组成。
设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。
其运动路线示意图如下图1-1所示。
如图1-1小车运动路线示意图
第二章硬件设计
主电路图
如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。
该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。
假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。
图2-1小车循环控制的主电路原理
I/O地址分配
如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。
在运行过程中，这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。
表2-1
输入
输出
行程开关SQ1
右行
行程开关SQ2
左行
行程开关SQ3
行程开关SQ4
过载FR
启动SB1
停止SB2
I/O接线图
如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。
在进行调试过程时，在PLC模块上，当有输入信号，即按下SQ1；当有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。
同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用、的状态表现出来。
图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图
元件列表
如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。
在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。
表2-2
序号
代号
名称
型号
数量
1
M
三相异步电机
J02-22-4,1410转/分，380V，安
1
2
QS
空气开关
DZ47-3P
3
3
FR
热继电器
JR36-20
1
4
CPU
PLC处理器
CPU222
1
5
KM
交流接触器
CJX2-09
2
6
SB
按钮
ＬＡＹ８
2
7
SQ
行程开关
ＬＸＫ２
4
8
FU
熔断器
RT16-20
4
9
L
导线
若干
第三章软件设计
程序流程图
如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。
小车在一个周期内的运动由4段组成。
设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。
首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。
若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。
图3-1小车循环运动PLC控制的程序流程图
梯形图
如图3-2为小车循环运动PLC控制的梯形图，此设计按照以下程序运行，以实现在生产流水线上的一辆自动控制小车的运动。
其中，小车在一个周期内的运动有4段组成。
设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环的工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停在初始位置。
图3-2小车循环运动PLC控制梯形图
STL指令
如下为图3-2梯形图对应的指令程序：
Network1
【1】<电气控制与PLC应用>>.北京：
电子工业出版社，2006
【2】谢克明，夏路易.<<可编程控制器原理与程序设计>>.北京：
电子工业出版社，2002
【3】常晓玲.<<电气控制系统与可编程控制器>>.北京：
机械工业出版社，2004
【4】马镜澄.低压电器【M】.北京:
机械工业出版社，1993
【5】西门子STEP7语句表参考手册.西门子（中国）公司，1996
【6】西门子STEP7梯形逻辑参考手册.西门子（中国）公司，1996
【7】西门子STEP7程序设计编程手册.西门子（中国）公司，1996
【8】西门子STEP7用户手册.西门子（中国）公司，1996
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