基于基于 PLC 的装卸料小车控制系统设计的装卸料小车控制系统设计摘摘 要要近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅速发展，可编程近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅速发展，可编程序控制技术已广泛应用于自动化控制领域，可编程序控制器（序控制技术已广泛应用于自动化控制领域，可编程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点，已经形成了一种工业趋势。以其高可靠性和操作简便等特点，已经形成了一种工业趋势。该系统在各种环境下都能够工作，该系统在各种环境下都能够工作，PLC 用存储逻辑代替接线逻用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。过改变程序而改变生产过程成为可能。文中详细介绍了运料小车的各文中详细介绍了运料小车的各硬件组成并完成了硬件组成并完成了 PLC 外部接线图。在外部接线图。在 PLC 梯形图的编写时，文中梯形图的编写时，文中采用了三菱采用了三菱 PLC 梯形图专用编译软件梯形图专用编译软件 GX 来进行编写。来进行编写。现代工业生现代工业生产中大量运用产中大量运用 PLC 控制运料小车，并结合组态王软件完成数据通信、控制运料小车，并结合组态王软件完成数据通信、网络管理、数据处理，使生产自动化，智能化，大大提高了生产效率，网络管理、数据处理，使生产自动化，智能化，大大提高了生产效率，降低了劳动成本。降低了劳动成本。关键词：关键词：PLC，运料小车运料小车，控制系统控制系统前 言.4 第 1 章 概述.6可编程逻辑控制器简介 6 第 2 章 PLC 系统选择 7 2.1 选型分析 7 2.2 系统的安装 8 2.3 输入/输出模块的选择 .8 2.4 抗干扰措施 9 2.5 PLC 的选型.10 2.6 运料小车控制发展的历程12 2.7 运料小车系统方案的确定.12 第 3 章 系统硬件设计.14 3.1 运料小车的运动流程 14 3.2 系统的硬件设计 17 3.3 主要参数计算 .18 3.4 I/O 地址分配.19 数字量输入部分.19 数字量输出部分.20 内部继电器部分.20 3.5 I/O 接线图.21 第 4 章 PLC 程序设计 22 4.1 梯形图的概述 22 4.2 语句表的概述 22 4.3 小车运行条件 23 4.4 梯形图 24 行程开关.24 小车启停辅助继电器.25 呼叫按钮.25 比较.28 向左运动.29 向右运动.30 第 5 章控制系统的调试34 5.1 编程软件 .345.2 程序的下载、安装和调试 .34 总 结 37 致 谢 39前前 言言随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。交通、军事、民用等。PLC 专为工业环境应用而设计，其显著的特点专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力器。之一就是可靠性高，抗干扰能力器。PLC 的应用不但大大地提高了电的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。它的接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯护的工作量。它的接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功的少量开关量逻辑控制指令就可以方便的实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门，使它很受工程技术人员的欢迎。从事工业控制打开了方便之门，使它很受工程技术人员的欢迎。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。域得到了广泛的应用。高可靠性是电气控制设备的关键性能。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采用了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余 CPU 的的 PLC 的平均的平均无故障工作时间则更长。从无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用的机外电路来说，使用 PLC 构成控构成控制系统，和同等规模的继电气系统相比，电气接线及开关接点以减少制系统，和同等规模的继电气系统相比，电气接线及开关接点以减少到数百甚至千分之一，故障也就大大降低。此外，到数百甚至千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障带有硬件故障检测功能，出现故障时可及时发现警报信息。在应用软件中，应用者检测功能，出现故障时可及时发现警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障子诊断程序，使系统中除还可以编入外围器件的故障子诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。也就不奇怪了。本课题研究的主要内容是通过本课题研究的主要内容是通过 PLC 控制运料小车在工作台上各控制运料小车在工作台上各呼叫站间运动，以达到生产实际之用。分析被控对象和明确系统控制呼叫站间运动，以达到生产实际之用。分析被控对象和明确系统控制要求；确定系统的要求；确定系统的 I/O 设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。设计。在设计该在设计该 PLC 送料小车设计程序的同时总结了以往送料送料小车设计程序的同时总结了以往送料小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到小车设计程序的一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融汇到本次设计当中来，更加深入的了解了更多的知识本次设计当中来，更加深入的了解了更多的知识。第第 1 章章 概述概述可编程逻辑控制器简介可编程逻辑控制器简介可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称简称 PLC) 根据国际电工委员会根据国际电工委员会(IEC)在在 1987 年的可编程控制器国际标准第三稿年的可编程控制器国际标准第三稿中，对其作了如下定义：中，对其作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 ”可编程控可编程控制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为制器作为目前工业自动化的重要基础设备，被称为“工业自动化三大工业自动化三大支柱性产业之一支柱性产业之一” ，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。，在各工业生产领域发挥着愈来愈大的作用。第第 2 章章 PLC 系统选择系统选择2.1 选型分析选型分析在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的合适的 PLC，以获得最佳的性能价格比，就一个控制系统而言，以获得最佳的性能价格比，就一个控制系统而言，PLC 的选型则和考虑因素如下：的选型则和考虑因素如下：1.PLC 一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。系统，将会最大限度发挥技术经济效果。2.是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。计数器等特殊模块和智能模块。3.开关量开关量 I/O 点数、模拟量点数、模拟量 I/O 点数、电压等级及输出功率、内点数、电压等级及输出功率、内存容量，存容量，I/O 点数直接关系到点数直接关系到 PLC 输入输入/输出模块的选择，输出模块的选择，I/O 点数点数一般要考虑一般要考虑 1-2G 的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适合的电压等级可提高合的电压等级可提高 PLC 的抗干扰能力；主机用户内存容量的大小的抗干扰能力；主机用户内存容量的大小对设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。对设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。4.其他考虑因素选择其他考虑因素选择 PLC 还要对其外型、结构、系统组成、设还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的后才能确定理想的 PLC 产品。产品。2.2 系统的安装系统的安装2.3 输入输入/输出模块的选择输出模块的选择模块电源：在选择交流模块电源：在选择交流 I/O 模块时，应采用隔离变压器为其供模块时，应采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距电，这样可防止外部电路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距1-2cm。隔离变压器的容量按。隔离变压器的容量按 PLC 电源组件容量的电源组件容量的 1.5-2 倍选择，倍选择，直接模块的外接电源，其波纹值应满足模块要求；若是模块量直流直接模块的外接电源，其波纹值应满足模块要求；若是模块量直流模块，尚需用稳压电源。模块，尚需用稳压电源。电压等级：在选择电压等级：在选择 1 角模块时，电压等级是一个比较重要的参角模块时，电压等级是一个比较重要的参数，它要根据现场设备与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，数，它要根据现场设备与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，可选用可选用 AC220V 模块；当外线短且控制相对集中时可选择模块；当外线短且控制相对集中时可选择 24v 模块。模块。输出电路：输出电路：PLC 的模块输出方式一般有的模块输出方式一般有 3 种：晶体管输出、继种：晶体管输出、继电器输出、双向可控硅输出。电器输出、双向可控硅输出。确定负载类型根据确定负载类型根据 PLC 输出端所带的负载是直流型还是交流型，输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小是大电流还是小 电流，以及电流，以及 PLC 输出点动作的频率等，从而确定输出点动作的频率等，从而确定输出端采用