(PLC)运料小车两地往返运行控制
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。
运料小车的往返控制plc
运料小车的往返控制
姓名： 班级： 学号： 成绩：
一、 控制要求
1.初态时，小车位于原点，按下启动按钮，小车开始加料 10S 后小车向前运动 3.到达 A 点后小车卸料 3S 后小车后退到原点并循环
SQ A
二、 流程
SQ B
初态 SB2 在A点加料 10s 前进 SQB 小车卸料 3s 后退 SQA 加料
M1
M2
M3
T0 T1 M100
初 态
加 料 前 进
卸 料 后 退
加 料
五、 表达式
六、 梯形图
七、 仿真运行过程及结果
开始调试
当前值更改 X0-ON，Y0 接通，加料
加料 10s 后，Y1 接通小车前进
小车前进到 B 点，X3-ON，Y3 接通，小车卸料
卸料 3s 后，Y3 接通，小车后退 X3-OFF
小车后退到 A 点，X2-ON，小车加料，如此循环，直到结束。 精心搜集整理，只为你的需要
1
2
3
4
5
三、 I/O 分配及连线
I
X0
SB2
X1
SB1
X2
SQ（加料）
KM1
Y1（前进）
KM2
Y2（卸料）
KM3
Y3（后退）
四个辅助继电器：M0、M1、M2、M3 记忆输入信号：M100 定时器：T0 K100、T1 K30
四、 状态表
Y0 Y1 Y2 Y3 X0 X2 X3 M0
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。
PLC控制运料小车
项目七PLC控制运料小车的运行1．项目任务本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。
系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。
按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。
接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。
此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。
整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。
图7-1 运料小车往返运动示意图2．任务流程图本项目的具体学习过程见图2-2。
图7-2 任务流程图学习所需工具、设备见表7-1。
表7-1 工具、设备清单1．功能图编程的特点功能图也叫状态图。
它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。
功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。
功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。
功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。
状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。
反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。
状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。
PLC 情景一 装卸料小车自动往返的控制
1.听取教师讲解实训室安全管理规定以及安全操作规程，请将规定及规程中，你认为最重要.最核心的5条内容记录如下
1）实训过程中，要注意加强学生遵守《安全操作规程》的教育，并严格按规程执行。
2）电路未经证明是否有电时，应视作有电处理，不得用手触摸，避免触电事故发生。
3）电气设备出现故障，应首先切断电源，确认无电后方可修理，而且在电源开关上挂上“不准合闸”的标志。
供应24V直流电源输出可连接至外部传感器，作外部传感器的电源使用
4
输出信号端子Y0、公共端子COM0
用于连接PLC与输出设备输出信号端子又称输出点，也采用八进制，共8个输出点。同组输出点不能使用不同电源，一般要查阅PLC使用手册，根据负载大小，电源等级及电源类型，合理分配，正确使用。
5
输出信号端子Y1、公共端子COM1
图1.5晶闸管输出电路
工作原理：PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
全体组员
14-3-7
11
练习诚创CAD制图软件
全体组员
14-3-17
12
绘制电气原理图
全体组员
基于PLC小车自动往返控制
项目课题：基于PLC小车自动往返控制2015年8月项目一：基于PLC 小车自动往返控制利用PLC 完成小车自动往返控制线路的安装与调试1、 按下正转启动按钮→正转接触器线圈得电吸合→电动机正向连续运转→小车右行；小车右行碰到SQ1→小车右行停止，延时1s 后小车左行。
2、 按下反转启动按钮→反转接触器线圈得电吸合→电动机反向连续运转→小车左行；小车左行碰到SQ2→小车左行停止，延时1s后小车右行。
3、按下停止按钮后，电动机停止运转。
4、SQ3、SQ4为小车运行的左右行极限位开关。
5、控制线路具有短路保护、过载保护等完善的保护措施。
6、各小组发挥团队合作精神，共同设计出PLC的I/O分配表，电气原理图、正确选择安装所需要的电器元件、规范完成线路的安装与配线、正确编制出PLC程序，并下载到PLC内，完成任务运行调试（空载与带载实验）。
一、电动机继电器控制线路二、PLC基本知识一、根据控制要求，首先确定I/O的个数，进行I/O的分配。
本案例需要8个输入点，2个输出点，如表2-1所示。
表2-1 PLC的I/O配置二、根据控制要求分析，设计并绘制PLC系统接线原理图，如下图2-1所示。
1．设计电路原理图时，应具备完善的保护功能，PLC外部硬件也具备互锁电路。
2．PLC继电器输出所驱动的负载额定电压一般不超过220V，或设置外部中间继电器。
3．绘制原理图要完整规范。
图2-1 plc系统接线原理图三、安装与接线1．材料准备：根据接线原理图，列出需要的所有材料清单，如表2-2所示。
（1）选择元件时，主要考虑元件的数量、型号及额定参数。
（2）检测元器件的质量好坏。
（3）PLC的选型要合理，在满足要求下尽量减少I/O的点数，以降低硬件的成本。
表2－2 材料清单2．安装与接线将所有元件装在一块配电板上，做到布局合理、安装牢固、符合安装工艺范。
（2）根据接线原理图配线，做到接线正确、牢固、美观（图片）。
四、程序设计1．过载保护：当电动机过载时，热继电器FR触点动作，软硬件都能使电动机停止。
(PLC)运料小车两地往返运行控制
教学反思 学生对定时器的选择和应用掌握的不够好，要多做练习。
学习活动及 学习环节及
课时
时间
学习内容
1、点名记录考勤。
教学组织流程
教师活动 1、组织教学
课堂准备 2、检查学生劳保用品是否穿戴2、强调实训中的安全及
可以独立的运行、调 10
试，排除故障
小组分工明确
10
团队合作 能够互相帮助、有协 10
助精神
评。 3、组织学生根据评分表
进行个人评价，小组 评价
4、对每个学生任务完成
的情况进行综合评
价。
评价项目
评价内容
分值 自我评 小组互 教师评
价
评
价
劳保用品齐全
5
安全规范 正确使用工具、设备 10
操作规范
10
课堂学习 态度端正、积极发言 5
状态 小组讨论积极参与 10
按照原理图正确识 10
图、接线
学习过程 能够使用正确的指令 20 编程
运行调试
根据原理图连接plc线路，检查 教师巡视指导学生进行 无误后，进行程序的运行调 接线和程序调试运行。
（40分钟） 试。
1、小组成果展示及任务总结 1、指导学生用专业的术
2、个人评价
语进行总结。
3、小组评价
2、对学生的总结进行点
教学活动4： 总结，评价 （1课时）
4、教师评价 总结，评价 （40分钟）
阅读工作任 行控制。
务单 3、设计要求：按下启动按钮
（70分钟） 时，小车左行，当小车到达 煤场后，停留5s卸货。时间
运料小车往返运行PLC控制硬件设计
停止按钮
I0.3 右行程限位
I0.4 左行程限位
I0.5 右极限限位
I0.6 左极限限位
I0.7
过载保护
行程开关：是机械开关，易磨损，可靠性低。
接近开关：又称无触点行程开关，无接触、无压力、无火花、迅速发出电气 指令，准确反应出运动机构的位置和行程。
•
常用的输出形式有：
•
NPN二线， NPN三线， NPN四线，
I0.4
左行程限 位
I0.5
右极限限 位
I0.6
左极限限 位
输出地址分配
元器件
KM1 KM2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ输出 端子
Q0.0
Q0.1
备注
正转接触器 线圈
反转接触器 线圈
输入地址分配
元器件 输入端子 备注
SB1
SB2
SB3 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 FR
I0.0
正转启动按 钮
I0.1
反转启动按 钮
I0.2
•
PNP二线， PNP三线， PNP四线，
•
DC二线，AC二线， AC五线（带继电器）等几种。
+
-
+
-
+
-
+
采用PNP开关
-+
采用NPN开 关
+
-
S7-1200直流数字量输入接口电路
电路还可优化？
感谢聆听
• 任意时刻，按下停止按钮或 发生过载小车停止。
B
SQ4 SQ2
两端限位行程开关
正反向极限保护用行程开关
SQ1 SQ3
IO分配表
输入地址分配
元器件 输入端子 备注
PLC技术及应用(FX2N系列)——运料小车两地往返运行控制
小车的往返运行，也是电动机的正反转控制， 只是在自动控制运行方面需要增加相应的行程开关 或传感器，整个运行过程具有一定的前后顺序关系。 在项目控制要求中有明确的步骤，例如设备起动后， 必须完成工作步骤（1）才能进行步骤（2）的工 作，完成（2）步骤后才能进入步骤（3），后续 步骤依次类推。在工业控制过程中会有很多具有顺 序控制过程的要求，例如多种液体的混合工艺，机 械加工工艺，机械手动作过程等等，在遇到这类问 题时要详细分析每一个工艺步骤。
图2.5.12 用定时器T0实现断电延时
FX2N系列PLC定时器的功能及应用
（三）、定时器的应用拓展
【例2.5.4】用定时器实现占空比可调的闪烁控制电路。实现方法如 图2.5.13所示。
图2.5.13 用定时器实现占空比可调的闪烁控制电路
程序说明： 在图2.5.13程序中，首先T0开始工作，1S后T0定时时间到，Y000输出并保持， 同时控制T1开始定时工作，T1在2S后定时时间到控制T0的复位和Y000停止输出， 复位后T0开始下次的定时控制。 从程序中可以看到，修改T0的定时时间可以改变Y000低电平控制时间，修改 T1定时时间可以改变Y000的高电平输出时间。
图2.5.11 累计定时器T250的使用与复位
FX2N系列PLC定时器的功能及应用
（三）、定时器的应用拓展
【例2.5.3】用定时器T0实现断电延时。要求当X0接通时，Y0输出， 当X0断开时Y0延时5S后断开。实现方法如图2.5.12所示。
程序说明： FX2N系列的定时器只有通电延时功能，没有断电延时功能，在图 2.5.12程序中，通过X001的常闭触点与控制的时序关系实现了断电延时的 控制作用。 在X000为ON时，Y000输出，此时定时器T0不工作；在X000为OFF 时，Y000保持输出，定时器T0开始工作，定时5S时间到后Y000停止输出， 从而实现了断电延时控制功能。
送料小车自动往返的PLC控制
3
输入输出接口
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内部电路
R1
I0.0
5 .6 k S1
D1
Q1
R2
1k
D2
1M
M
DC
L+
2 4v
3
输入输出接口
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❖ 3. 热电偶、热电阻扩展模块
❖ 4. PROFIBUS-DP通信模块
5.5 S7-200 PLC内部器件
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31
PLC数据类型
2
编址方式
3
寻址方式
4
元件功能及地址分配
31
PLC数据类型
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❖ 最基本的存储单位是位(bit)，8位二进制数组成1个 字节(Byte)，其中的第0位为最低位(LSB)，第7位为 最高位(MSB)。两个字节（16位）组成1个字(Word)， 两个字（32位）组成1个双字（Double word）。把位、 字节、字和双字占用的连续位数称为长度。
2
PLC基本组成
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❖ 可编程控制器主要由CPU、存储器、基本I/O接口电路、 外设接口、编程装置、电源等组成
输入 信号
输
输
入
出
接
CPU
接
口
存储器
口
电
单元
电
路
路
编程装置
输出 设备
2
PLC基本组成
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1、能通过阅读工作任务单，明确工作内容、设计要求。
2、能够应用定时器或计数器实现任务。
3、能通过小车两地运行的任务完善PLC的设计思路。
4、培养学生规范操作、安全操作的良好习惯，并培养学生的团队意识，合作的精神。
学习内容
1、明确工作任务
2、分析工作任务
3、任务实施
4、总结
5、项目评估
学习重点难点
学生对定时器的选择和应用掌握的不够好，要多做练习。
教学组织流程
学习活动及课时
学习环节及时间
学习内容
教师活动
学生活动
教学方法
教学活动1：
明确工作任务
（2课时）
课堂准备
（10分钟）
1、点名记录考勤。
2、检查学生劳保用品是否穿戴齐全。
3、进行课堂纪律及安全教育。
4、复习上次课的学习内容。
5、指导分组
1、组织教学
讲解法
示范法
举例法
主电路设计
（80分钟）
1、根据设计任务明确主电路采用的电气元件的种类和数量。
2、明确各电气元件的工作原理和作用。
3、画出主电路原理图。
1、指导学生如何根据设计任务的要求选择合适的电气元件。
2、分析讲解各元器件的特点。
1、在教师的讲解下小组讨论根据电气元件的特点选出完成本次任务所需的元器件。
讲解法
示范指导法
程序设计
（160分钟）
1、利用基本编程方法设计：
（1）注意编程的格式。
（2）定时器的应用注意事项。
1、引导学生设计本次任务的编程思路
2、和学生分析利用基本编程方法设计的设计重点和注意事项
1、在教师的指导下各小组讲解自己的设计思路。
讲解法
演示法
示范操作法
运行调试
（40分钟）
根据原理图连接plc线路，检查无误后，进行程序的运行调试。
2、强调实训中的安全及注意事项。
3、引导学生回忆上次课的内容。
1、自查实训设备是否完好。
2、通过教师的提问复习回顾上次课的内容。
提问启发法
阅读工作任务单
（70分钟）
1、通过阅读工作任务单明确本次任务的内容、设计要求等相关信息。
2、设计任务：小车两地往返运行控制。
3、设计要求：按下启动按钮时，小车左行，当小车到达煤场后，停留5s卸货。时间到后，小车左行回到煤场准备下一次的运煤过程。按下停止按钮，小车停止运行。
提问启发法
案例教学法
讲解法
小组讨论法
教学活动3：
任务实施
（10课时）
基本指令学习
（80分钟）
1、定时器的学习。
2、基本指令编程时的设计思路。
1、讲解相关的理论知识。
2、在plc软件中示范基本逻辑指令的使用方法和运行结果。
3、用实例讲解编程时的注意事项。
1、在教师讲授之后练习基本逻辑指令的使用方法。
2、在教师的指导下改正错误的编程方式。
判断学生是否明确工作任务，能够准确的说出任务的设计要求。
1、阅读工作任务单
2、明确需要完成的任务及要求。
提问法
示范法
教学活动2：
分析工作任务
（2课时）
分析任务要求
（80分钟）
1、怎样实现小车的左行、右行。（电动机正反转的复习）
2、怎样实现小车的停留？（定时器的应用）
引导学生分析怎样实现任务要求。
分析、学习、讨论学习任务。
态度端正、积极发言
5
小组讨论积极参与
10
学习过程
按照原理图正确识图、接线
10
能够使用正确的指令编程
20
可以独立的运行、调试，排除故障
10
团队合作
小组分工明确
10
能够互相帮助、有协助精神
10
教师巡视指导学生进行接线和程序调试运行。
在教师的指导下小组分工明确的完成设计任务，运行调试。
现场指导法
教学活动4：
总结，评价
（1课时）
总结，评价
（40分钟）
1、小组成果展示及任务总结
2、个人评价
3、小组评价
4、教师评价
1、指导学生用专业的术语进行总结。
2、对学生的总结进行点评。
3、组织学生根据评分表进行个人评价，小组评价
2、小组/O点数及外部接线
（40分钟）
1、根据设计任务确定I/O总点数。
2、完成控制接线图。
1、指导学生如何根据设计任务的要求确定I/O总点数。
2、示范讲解如何画出外部接线图。
3、指导学生进行外部接线。
1、在老师指导下各小组完成I/O地址分配表的设计。
2、在老师的讲解后小组讨论完成控制回路的接线图并进行外部接线。
重点：学会运用定时器和计数器。
难点：定时器在程序中的应用。
资源准备
学材，PLC设备
学习评价
附：评价表
1、是否能安全生产。
2、是否能理解工作任务，在课堂上表现是否积极。
3、能否能准确的完成外部接线、主回路图、程序编写、运行、调试、排故障的任务过程。
4、是否能与小组很好的沟通、合作、有团队精神。
教学反思
4、对每个学生任务完成的情况进行综合评价。
1、学生总结基本指令的使用方法
2、以小组形式展示本组完成任务的成果
3、以小组的形式总结本组在这次任务中遇到的问题和解决方法
4、自评，互评
指导法
评分表评价
评价项目
评价内容
分值
自我评价
小组互评
教师评价
安全规范
劳保用品齐全
5
正确使用工具、设备
10
操作规范
10
课堂学习状态
山西冶金高级技工学校教案（一体化课程）
一体化
课程
Plc应用
学习任务
运料小车两地往返运行控制
学时数
15
教学班级
电动29班
教学时间
11月11、13、14、15日
学习任务描述
在自动化生产线中，要求小车在两地之间自动往返运行的情况很多。这是典型的顺序控制，利用定时器或计数器可实现控制要求。我们的任务就是完成小车在煤场和煤仓两地间自动往返运煤的控制设计。