挖掘机模拟控制设计
课程设计报告
课程设计名称：电气控制技术
课程设计题目：挖掘机模拟控制设计学院名称：信息工程学院
专业：自动化班级： 080822班
学号: 08082223 姓名：刘云
同组人：江党权，彭志文，吴桂雄
评分：教师：彭登峰
20 11年 7月 5日
随着科学技术的发展，电气控制技术已发展到了一个相当的高度，传统电气控制技术的内容发生了很大的变化，可编程控制器基于继电器逻辑控制系统的原理而设计，它的出现取代了继电器接触器逻辑控制系统，它是当今电气自动化领域中不可替代的中心控制器件。可编程控制器PLC使用率高、实用性强，可以通过变更程序来控制自动化机械，目前在工业界使用的非常普遍，结合实际，本课程设计的任务是实现挖掘机的PLC控制。LED在广泛的应用于人们的生活中，如交通信号灯，数字时钟，仪器仪表的数码显示等等，而控制LED的形式也有很多，如集成电路，单片机，PLC等。我们在各种施工现场都可看到大型的挖掘机，殊不知偌大的挖掘机也可以通过小小的PLC来灵活的控制本课设主要用LED来模拟挖掘机工作的各个状态。
关键词：PLC 应用控制LED 挖掘机
一、PLC介绍 (4)
二、设计分析 (4)
2.1 设计题目分析 (4)
2.2 设计器件分析 (4)
2.3 设计实现分析 (5)
三、PLC各I/O口的使用及功能 (5)
四、硬件接线原理图 (5)
五、程序设计及具体分析 (7)
六、程序流程图 (10)
七、心得体会 (10)
八、参考资料 (11)
九、附录 (11)
一、PLC介绍
PLC （Programmable Logic Controller）可编程逻辑控制器，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。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。
PLC具有诸多特点，和广泛的应用领域，投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。PLC的控制功能如图一所示。
本课程设计使用的是FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制。
图一
二、设计分析
2.1.设计题目的分析
本实验要实现对挖掘机的模拟控制，且为模拟的自动控制，自动控制的时候使挖掘机实现启动前进→左进→右转→下挖→上扬→左转→右进→后退到原线并循环，利用各个LED灯的亮灭来模拟，比如：按下“开”按钮，挖掘机开始工作：挖掘机先向前开动，左、右轮前进（L2、L4亮）。
2.2 设计器件的分析
本实验选用的是FX1N-40MR-001型PLC实现挖掘机模拟控制，三菱PLC FX1N系列PLC具有如下特点：1.三菱PLC集成型&高性价比CPU、电源、
输入输出合为一体。通过使用显示模块和功能扩展板，可以非常简便地进行系统升级。另外，也可以扩展输入输出和特殊模块。2.三菱PLC机身小巧，高速运算基本指令：0.55-0.7μs/指令应用指令：3.7-数100μs/指令3.三菱PLC安心、宽裕的存储器规格内置8000步EEPROM存储器无需电池，维护轻松4.三菱PLC 丰富的软元件范围辅助继电器：1536点，定时器：256点，计数器：235点数据寄存器：8000点。，
2.3设计实现分析
将PLC的输出口接开关A1，A2，各个输出端接一个指示LED灯，用来显示各种状态，相应的PLC输出输入接相应的电压和地端COM.
三、PLC各I/O口的使用及功能
把本实验箱左箱上PLC的输出O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，用N1~N8分别代表L1~L8共8各LED灯来模拟各个状态，各部分的功能如下：
四、硬件接线原理图
（1）把实验箱左箱上的O/0、O/1、O/2、O/3、O/4，O/5、O/6、O/7分别与右箱挖掘机模拟控制实验上的N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7、N8接通，I/0、I/1
与M1、M2接通。
（2）把PLC 主控制器旁边24V 的COM 端接到此模拟实验的COM 端上，旁边的＋5V 端接到此模拟实验的＋5V 端，主控制器输出端所用到的COM 口相互并联后再接到5V 的地端。 如图二：
图二
（3）PlC 的控制箱的接线图，如下图，该图可实现手动和自动切换，本课程设计中只有SB9启动和停止。
N1 N2 M2
M1
N5
N6 N4 N3 +24V COM N8
N7
L2
L3
L1
+5V
L6
L7
L5
L4
L8 A2
A1
开
关
五、程序设计及具体分析
程序梯型图如下：Y000~Y0007对应于PLC各个输出端继电器KM，
定义Y000控制LED1,使用辅助继电器M20，M40,.状态器S20
定义Y001控制LED2,使用辅助继电器M21，M41,.状态器S21
分别定义Y002~Y007对应于LED3~LED8
按下启动按钮A1，x000得电吸合，M3得电，同时自锁,辅助继电器M21,M23吸合， Y1和Y3得电，L2,L4亮，表示挖掘机向前开动，同时定时器T0，
开始计时3秒
3秒后T0得电吸合，M22得电吸合，M20失电复位,Y1,Y2得电，L2,L3亮，表示为挖掘机右转弯向前，同时定时器T1开始计时2秒
2秒后T1得电吸合，M21，M22复位，M25得电，Y5得电，L6亮，表示为到达挖掘地后，挖掘机大臂向下。同时定时器T2开始工作，定时2秒
2秒后，T2得电，M25复位，M27得电，即Y7得电，L8亮，表示为挖掘机挖斗向前，同时定时器T3开始工作，定时2秒
2秒后，T3得电吸合，M27复位，M26得电，即Y6得电，L7亮，表示为挖掘机挖住物体后，挖斗向后。同时T4开始定时。
2秒后，T4得电吸合，M26复位，S24得电，即Y4得电，L5亮，表示为挖掘机挖满后大臂上升，准备将物体放到仓库，同时T20开始定时。
2秒后，状态器S24复位，S23，S20得电，即Y0,Y3得电，L1，L4亮，表示为挖掘机右转弯向后，同时T5开始定时。
2秒后，S23复位，S22得电，即Y0，Y2得电，L1，L3亮，表示为挖掘机后退，同时定时器T6开始计时。
3秒后，S20，S22,复位，M41，M42得电吸合，即Y1，Y2得电，L2，L3亮，表示为挖掘机快到仓库时，左转弯。同时T7开始定时工作。
2秒后，M41，M42复位，M44得电吸合，即Y5得电，L6亮，表示为挖掘机达到目的地是大臂向下，开始准备倒物体，同时T8开始工作。
2秒后，M47复位，M40,M43得电，即Y0，Y3得电，L1，L4亮，表示为挖掘机沿原路返回，左转弯回去，准备继续下一轮。
复位M40，M42，T0.结束。
六、程序流程图
本实验要实现对挖掘机的模拟控制，且为模拟的自动控制，自动控制的时候使挖掘机实现启动前进→左进→右转→下挖→上扬→左转→右进→后退到原线并循环，利用各个LED灯的亮灭来模拟。
图三
八、参考资料
通过这次对挖掘机控制系统的设计，让我更深刻的了解PLC程序设计过程，让我对电气可编程逻辑控制器有更深刻的了解。同时，也对于建筑工程中所需的机械有了初步的认识，对于我们今后走向工作岗位积累了相应的经验。当然坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理。本次课程设计使我加深了对PLC知识的理解，并再一次明白只有加强组内合作才能提高工作效率和速度。通过这这一周的课程设计，深刻体会到PLC的广阔强大的应用功能，相信学好用好PLC，不管是对以后从事这一专业还是工作学习，都会有很大的帮助。
七、参考资料
八、附录
完整程序