基于PLC的小车自动往返运动控制系统2
基于PLC运料小车自动往返顺序控制的程序设题目...
1 引言在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。
用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。
本文以松下电工FP0系列PLC为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制的五种PLC程序设计方法。
2 系统控制要求[1>运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1所示，小车在启动前位于原位A处，一个工作周期的流程控制要求如下：1）按下启动按钮SB1，小车从原位A装料，10秒后小车前进驶向1号位，到达1号位后停8秒卸料并后退；2）小车后退到原位A继续装料，10秒后小车第二次前进驶向2号位，到达2号位后停8秒卸料并再次后退返回原位A，然后开始下一轮循环工作；3）若按下停止按钮SB2，需完成一个工作周期后才停止工作。
图3运料小车自动往返顺序控制系统顺序功能图4．1 经验设计法[3>经验设计法是根据生产机械的工艺要求和生产过程，在典型单元程序的基础上，做一定的修改和完善。
使用经验设计法设计的梯形图程序，如图4所示。
根据系统控制要求小车在原位A（X2）处装料，在1号位（X3）和2号位（X4）两处轮流卸料。
小车在一个工作循环中有两次前进都要碰到X3，第一次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时要继续前进，因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器R1，区分是第一次还是第二次碰到X3。
小车在第一次碰到X3和碰到X4时都应停止前进，所以将它们的常闭触点与Y2的线圈串联，同时，X3的常闭触点并联了内部继电器R1的常开触点，使X3停止前进的作用受到R1的约束，R1的作用是记忆X3是第几次被碰到，它只在小车第二次前进经过X3时起作用。
它的起动条件和停止条件分别是小车碰到X3和X4，当小车第一次前进经过X3时，R1的线圈接通，使R1的常开触点将Y2控制电路中X3的常闭触点短接，因此小车第二次经过X3时不会停止前进，直至到达X4时，R1才复位。
基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计
基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序设计基于运料小车自动往返顺序控制系统6.22.20151.运料小车的发展概况工厂运输现大多采用地面运输，地面运输主要采用叉车及手推运料小车，叉车需专人驾驶且无固定轨道，在车间内运行极不安全，手推运料小车需人为动力，劳动强度大，运输效率低。
随着经济的发展，运料小车不断扩大到工业运输的各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。
早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，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。
后来，单片机应用到运料小车控制系统中。
但是单片机开发周期长，使用难，开发成本高，批量成本低，对人要求高，而且其稳定性不够高。
由于PLC 开发周期短，使用容易，开发成本低，批量成本高，对操作人员技术要求要求不高，并且稳定性好,抗干扰能力强，使得对基于PLC的运料小车控制系统的开发研究逐步加强。
PLC(Programmable Logical Controller)是20世纪70年代以来以微处理器为核心，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。
由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，使其在自动化控制的各个领域中得到了广泛的应用。
将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制。
降并且，控制系统具有连线简单，自动控制，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便可以降低系统的运行费用等优点，低系统的运行费用。
- 1 -基于运料小车自动往返顺序控制系统6.22.20152.可编程控制器(PLC)概述2.1 PLC的概述PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
2020基于PLC控制的小车自动往返系统设计-毕业设计任务书
（5）在电脑上进行观看程序是否运转正常，小车自动往返实物工作过程是否达标；
（6）观察动作过程和实验结果进行记录分析，对方案进行完善。
三、实施步骤和方法
（1）根据任务书的任务要求，分析完成任务的所需的知识、技能，查阅相关文献资料，整理思路，为编写毕业设计方案做准备。
（2）根据掌握的专业技能和新技术、新材料等知识撰写毕业设计方案：整理设计思路，构思技术路线，列出完成毕业设计的相关工具、设备，列出相关的技术规范和重要的参考文献。
（3）查阅文献，归纳整理，对比各种方案的优缺点后确定系统的方案。
（4）根据液位检测需求设计各模块并分析其工作原理。
（5）针对继电器、传感器等关键问题和技术采用实训系统进行模拟验证，以修改设计方案及参数、元器件定型。
1、了解PLC对于实物的控制，深入了解PLC的实用性。
2、以继电控制，PLC控制，传感器原理，电力电子，模拟电子等专业课程为基础。
二、设计任务
（1）对PLC小车自动往返设计组成及基本原理进行阐述；
（2）购买接触器、传感器、小型继电器、电线，电机等相关元件（选购期间进行元器件选型）进行实物组装：
（3）设计PLC小车自动往返-200PLC控制台上观看完善程度并修改
毕业设计第7-8周
7
毕业设计交由指导老师评阅，确保准确无误
毕业设计第9周
8
毕业答辩
毕业设计答辩周
五、毕业设计成果表现形式
毕业设计作品为方案设计，包括文件资料和实物。文件以图文形式呈现，字数在1万字以上（程序、电路图、电器接线图以图纸形式展现，实物以图片形式展现）；设计作品的实物部分在毕业设计答辩时需要进行现场演示或音视频播放。
模块二 小车往返运动控制解析
模块二小车往返运动控制知识点：◎基本逻辑指令的功能、格式、使用注意事项◎基本逻辑指令的编程方法◎常用的输入、输出元件和连接方法◎编程软件的使用技能点：◎控制系统设计的步骤和方法◎PLC外部连接的方法◎编程软件的使用一、任务引入在生产机械中，经常在不同场合用到电动机正反转控制线路，如工厂中行车的移动、铣床工作台的水平移动、Z3050型摇臂钻床立柱的松紧控制等等。
小车自动往返控制线路的核心也是电动机正反转控制，下面介绍用FX可编程序控制器实现上述控制要求。
二、任务分析如图1所示为小车在两点间自动往返运动示意图，继电控制系统电气控制原理图如图2所示。
图1图21．元器件功能表元器件功能表见表三、相关知识1.准备知识PLC控制系统由硬件和软件两个部分组成。
硬件部分：将输入元件通过输入点与PLC 连接，将输出元件通过输出点与PLC连接，构成PLC控制系统的硬件系统。
软件部分；控制过程，由PLC程序实现，在编程前我们要先学习下面的基本逻辑指令。
基本逻辑指令表2．控制系统的程序设计(1)I/O分配表见表小车自动往返控制系统地址表(2)梯形图设计对照小车自动往返控制电气原理图画出小车自动往返控制系统梯形图。
(3)指令表编程若要将梯形图语言转换为语句表语言，则需掌握复杂逻辑指令。
(4)PLC控制系统电气原理图QS四、任务实施【实习操作】1.安装和程序设计根据小车自动往返PLC控制系统电气原理图，进行安装元件和布线并进行程序设计。
2.系统调试如果出现故障，应首先检查PLC输入输出线路，硬件检修完成后在修改梯形图，完毕后重新调试，直至系统正常工作。
3.工艺要求熟悉所有电器元件的作用和控制线路的工作原理。
列出I\O分配表，配齐所有电器元件，并检查质量。
绘制元件布置图，经检查合格后，在控制板上安装电器元件。
电器元件安装应牢固，并符合工艺要求。
线路安装应遵循由内向外、横平竖直的原则；尽量做到合理布线、就近走线；编码正确、齐全；接线可靠、不松动、不压皮、不反圈、不损伤线芯。
基于西门子S7—200PLC的小车自动往返运动系统分析
基于西门子S7—200PLC的小车自动往返运动系统分析在日常生活中的生产车间由于工作台的面积有限，这就要求有一运料的小车能及时的将成品运到指定的成品車间，由于操作工人对工作的熟练程度不同等原因，将会使工作台上的成品数量不同，这就要求操作工根据自己的需要及时呼来装料小车将成品运走。
小车需要将每个工作台上的成品都及时运走，这就要求小车在每个工作台的限时限量的装货。
但由于每个工作台的呼叫都是随机的，因此，小车运行及停靠应该是根据工作台的呼叫而决定的，而不是按预先设定的顺序依次运行，这样就提高了小车的效率。
实现了一定的车间智能化，提高了系统的可靠性，节约了一定的人力资源。
标签：自动往返限时限量控制程序一、控制任务及要求1.每个工作台都有一个呼叫按扭。
当需要小车过来装袋时，按一下按扭，系统接到呼叫信号就登记下来，同时通过点亮记忆灯来表示呼叫信号已接到。
智能运料小车就会通过程序判断自己的闲忙程度来确定到来的具体时间。
原则是谁先登记先接谁，不能截车。
2.封装打包时有以下基本要求。
每次最多装20袋，每次最多停留10秒，如果不到10秒种就把20袋都装完了，这时如果有其他工作呼叫，我们就控制小车运行。
如用尽10秒时间到小车仍然装不到20袋。
此时如果出现或者早已有呼叫信号，小车也会立即运行离开。
3.如果20袋货物已经装完了，等待10秒钟的时间也到了，此时如果没有其他的工作台呼叫小车，本个工作台可以继续装运货物，注意一旦有其他的工作台呼叫小车，小车立运行到达呼叫的工作台。
4.本系统增加数码指示，可以实时监测用数码管显示小车的停止位置。
5.呼叫信号要遵从先呼先去原则。
不能顺向截车，只要车上的货物达到60袋，小车此时直接到达卸料区，不再响应其他工作台的呼叫，但是小车要存储他们的呼叫顺序直到小车卸完料后再按顺序工作装料。
6.本系统设有一个启动按钮，一个停止按钮。
7.工作台和工作台之间的距离通过旋转编码器测量小车运行距离。
设定每4个工作台加一个成品装卸库。
基于PLC的小车运动控制系统设计
长沙学院CHANGSHA UNIVERSITY 专业综合设计报告系部：专业年级班级：学生姓名：学号：成绩评定：（指导教师填写）2014年1 月2010届电气专业综合设计任务书系（部）：电子与通信工程系专业：电气工程及其自动化学生姓名指导教师课题名称基于PLC的小车运动控制系统设计内容及任务一、设计内容小车以慢速左行（右行）5s后稳定，稳定后速度变为快速。
其中，当小车到达左限位（右限位）时，小车向相反的方向运行，如此往返运行。
而且，在稳定后能实现小车高低速、左右行的自由切换。
同时，当按下停止按钮，电机不管出于任何运动状态，都必须立即停止。
二、设计任务1、确定PLC的输入设备（包括按钮、行程开关等）、输出设备（包括接触器线圈、指示等），选择电器元件型号，列出明细表。
2、对PLC的输入输出通道进行分配，列出I/O通道分配表（包括I/O编号、设备代号、设备名称及功能），画出I/O接线图。
根据工艺要求，将所需的定时器、计数器、辅助继电器等也进行分配。
3、画出功能表图；4、进行PLC控制系统的软件设计，画出梯形图。
对编制的梯形图进行调试，直到满足要求为止。
长沙学院课程设计鉴定表企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成为生产物流系统中的一个重要环节。
运料小车自动控制正是用来实现输送生产物的控制系统，随着PLC的发展，国外生产线上的运输控制系统非常广泛的采用该控制系统，而且有些制造厂还开发研制了出了专用的逻辑处理控制芯片，我国的大部分工控企业的小车自动控制系统都是从外引进的，成本高，为了满足现代化生产流通的需要，让PLC技术与自动化技术相结合，充分的利用到我国的工控企业生产线上，让该系统在各种环境下都能够工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。
本设计在分析小车自动控制系统的结构和工作基本过程的基础上，介绍了基于PLC的小车自动控制系统的设计过程，详细阐述了系统的硬件和软件设计。
给出了控制系统主电路接线图、PLC硬件接线图、指令表、梯形图等。
基于PLC的小车自动往返运动控制系统2
第一章概述1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如图1-1小车运动路线示意图2.1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）。
左行右行SO21-1所示。
第二章硬件设计图2-1小车循环控制的主电路原理2.2 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 各阶段的输入和输岀的作用，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。
KM 32.3I/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I0.0有输入信号，即按下SQ1;当I0.1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Q0.0、Q0.1的状态表现岀来。
图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图2.4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。
3.1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。
基于PLC的自动往返送料小车控制系统设计
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数控 技 术
现场调试 。需要多次进行 现场 测试及优化 ，但一 台设备调 试完毕后 ７结语
将 可以拷贝到其余机组从而节省后续多 台的调试周期。同时在 系统
１运 料 小车 自动往 返 控制 系 统概 述
ＳＱ１、ＳＱ２、ＳＱ３来完成 ，三个接近开关分别安装在这三个工位 ，接近
开关是一种非接触式开关型传感器 ，它在本设计 中的作用是当小车
系统结构示意图如图１所示 。
到达某一工位，与装在该工位的接近开关距离非常接 近时，该开关
自动往返送料小 车分别在工位一 、工位二、工位三这三个地 方 迅速发 出电信 号。原点和右限位点 的输入 分别 由行程开 关ＳＱ４和
方便现场 的维护 人员对故 障判断 ，提高维修 速度 减少维修周期 。 掌握产 品生产过程 的工艺数据并根据生产产品质量调整工艺数据 ，
６中央 监控 实现
为提高产品质量 打下坚实基础 同时为后续的产品质量溯 源提供 重
目前世 面上有 很多 上位机 监控 系统软 件 ，如国外 西 门子 的 要的佐证依据。
西门子ｓ７—２００系列在集散 自动化系统 中充分发挥其强大功能。
工
工
３２
位
一
位 二
垃 三
图１系统结构 示意图
秘 ＆隈点
辅入
功能
元件
启动
ＳＢ１
停 止
ＳＢ２
急 停
ＳＢ３
手／自§专换 ＳＭ
工 位 １
∞ １
工垃 ２
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第一章概述
1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
2.1 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
2.2 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
I0.0 行程开关SQ1 Q0.0 右行
I0.1行程开关SQ2 Q0.1 左行
I0.2行程开关SQ3
I0.3行程开关SQ4
I0.4过载FR
I0.5启动SB1
I0.6停止SB2
2.3 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I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1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Q0.0、Q0.1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
2.4 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
1 M 三相异步电机J02-22-4,1.5kw 1410转/分，
380V，3.49安
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
第三章软件设计
3.1 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
3.2 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
3.3 STL指令
如下为图3-2梯形图对应的指令程序：
Network 1
// 启动
LD I0.5
O M0.0
AN M1.0
AN I0.4
= M0.0
Network 2
// 左行
LD I0.0
O M0.1
O M0.3
AN I0.3
AN M0.5
= M0.1
Network 3
// 右行
LD I0.3
O M0.2
O M0.5
AN M0.3
AN I0.0
= M0.2
Network 4
// 循环
LD M0.0
LPS
AN Q0.1 AN M0.2 A M0.1 = Q0.0 LPP
AN Q0.0 A M0.2 AN M0.1 = Q0.1 Network 5 LD I0.1 A M0.4 = M0.3 Network 6 LD I0.3 O M0.4 AN M0.3 = M0.4 Network 7 LD I0.2 A M0.6 = M0.5 Network 8 LD I0.3 O M0.6 AN I0.0 = M0.6 Network 9 LD I0.6 O M0.7 AN M1.0 = M0.7 Network 10 LD M0.7 A I0.0 = M1.0
3.4 程序分析
运行过程：首先按下按下I0.5（即启动按钮SB1闭合），启动程序，中间继电器M0.0接通，常开触点闭合且实现自锁；接着按下I0.0(即小车碰到行程开关SQ1)，则网络2中，中间继电器M0.1接通，常开触点闭合且实现自锁，此时运行网络4（循环），则此时Q0.0有输出，状态指示灯亮，即小车向右行驶，由于网络4设置了互锁，此时向左行驶的线路断开；接着按下I0.3(即小车碰到行程开关SQ4)，则网络3中，中间继电器M0.2接通，常开触点闭合且实现自锁，同时在网络6里中间继电器M0.4和网络8里中间继电器M0.6也得电，且都实现自锁。
此时运行网络4（循环），则此时Q0.1有输出，状态指示灯亮，即小车向左行驶，由于网络4设置了互锁，此时向右行驶的线路断开；这时按下I0.1（即小车碰到行程开关SQ2），中间继电器M0.4的常开触点已闭合，此时中间继电器M0.3线圈带电，常开触点闭合，在网络2中，使中间继电器M0.1线圈再次得电且自锁，再次运行至网络4，则此时Q0.0有输出（状态灯亮），小车向右行驶；当按下I0.2（即小车碰到行程开关SQ3），中间继电器M0.6常开触点已闭合，则此时中间继电器M0.5线圈带电，常开触点闭合，则程序运行至网络3，可再次实现中间继电器M0.2线圈带电且自锁，则程序再次运行至循环网络4，使Q0.1有输出，实现小车左行。
依次进行如上循环，实现小车的自动循环工作过程。
若电机过载则热继电器的常闭触点断开，即I0.4断开，此时程序中断，电机立即停止。
停止过程：当按下I0.6,即按下停止按钮SB2，程序运行至网络9，此时中间继电器M0.7线圈得电，并实现自锁，程序接着运行至网络10，若此时不按下I0.0（即小车不碰到行程开关SQ1），则小车并不停止运动，且继续之前的路线，只有按下I0.0（即小车碰到行程开关SQ1），才能实现本程序停止，即小车停止在初始位置。
也即实现了本设计所要实现的功能，当按下停止按钮，小车完成本次循环工作后，停止在初始位置。