一、  任務描述

運料小車的運動過程

某自動生產(chan) 線上運料小車的運動如下圖1-1所示,運料小車由一台三相異步電動機拖動，電機正轉，小車向右行，電機反轉，小車向左行。在生產(chan) 線上有5個(ge) 編碼為(wei) 1—5的站點供小車停靠，在每一個(ge) 停靠站安裝一個(ge) 行程開關(guan) 以監測小車是否到達該站點。對小車的控製除了啟動按鈕和停止按鈕之外，還設有5個(ge) 呼叫按鈕開關(guan) （HJ1—HJ5）分別與(yu) 5個(ge) 停靠站點相對應。

運料小車

 

自動化生產(chan) 線

1號站          2號站          3號站             4號站           5號站

圖 1-1 運料小車示意圖

二、設計內(nei) 容

1、設計任務

根據設計要求設計PLC控製程序使得運料小車將1號站的物料自動運到5號站，卸料後自動返回1號站裝料；如此往複。

2、設計要求

（1）、按下啟動按鈕,係統開始工作，按下停止按鈕，係統停止工作；

（2）、當小車當前所處停靠站的編碼小於(yu) 呼叫按鈕HJ的編碼時，小車向右運行，運行到呼叫按鈕HJ所對應的停靠站時停止；

（3）、當小車當前所處停靠站的編碼大於(yu) 呼叫按鈕HJ的編碼時，小車向左行，運行到呼叫按鈕HJ所對應的停靠站時停止；

（4）、當小車當前所處停靠站的編碼等於(yu) 呼叫按鈕HJ的編碼時，小車保持不動；

（5）、呼叫按鈕開關(guan) HJ1-HJ5應具有互鎖功能，先按下者優(you) 先。

（6）、設計PLC硬件電器連接圖。

（7）、畫出運料小車操作流程圖，設計PLC控製程序，包括繪出程序框圖、設計梯形或者狀態轉移圖以及寫(xie) 出指令程序，另外程序必須加以注釋說明其作用。

三、整體(ti) 方案論證

1、控製係統圖如圖3-1所示

     

圖3-1 運料小車控製係統圖

2、控製係統流程圖如圖3-2所示

 

圖3-2 控製係統流程圖

3、程序的構成

開始運行程序，PLC將運行已經設置好的程序和參數，按下啟動按鈕和呼叫按鈕後，小車到達呼叫的那個(ge) 站點。

四、運料小車運動控製PLC I/O地址分配

1、PLC框架配置圖

運料小車控製采用三菱的FX2N係列整體(ti) 式PLC，它控製著整個(ge) 係統按照控製要求有條不紊地運行。   

PLC框架配置圖如圖4-1所示：

 

圖4-1 PLC框架配置圖

2、I/O地址分配

由於(yu) CPU模塊有14點數字量輸入，10點數字量輸出，所以不再需要輸入/輸出模塊。采用I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應的輸入地址是X000—X015，輸入端子對應的輸出地址是Y000—Y011。

2.1、數字量輸出部分

這個(ge) 控製係統需要控製的外部設備隻有控製小車運動的三相電動機一個(ge) 。但是電機正轉和反轉兩(liang) 個(ge) 狀態，分別都應正轉和反轉繼電器，所以輸出點應該有2個(ge) 。具體(ti) 的輸出分配如表4-1 所示：

表4-1                            輸出地址分配

輸出地址	對應的外部設備
Y000	電機反轉繼電器KM1
Y001	電機正轉繼電器KM2

2.2、數字量輸入部分

這個(ge) 控製係統的輸入有啟動按鈕開關(guan) 、停止按鈕開關(guan) 、5個(ge) 呼叫按鈕開關(guan) 、5個(ge) 行程開關(guan) 共12輸入點。具體(ti) 的輸入分配如表4-2 所示：

表4-2                            輸入地址分配

輸入地址	對應的外部設備
X000	啟動按鈕開關(guan) SB1
X001	停止按鈕開關(guan) SB2
X002	1號站呼叫按鈕開關(guan) HJ1
X003	2號站呼叫按鈕開關(guan) HJ2
X004	3號站呼叫按鈕開關(guan) HJ3
X005	4號站呼叫按鈕開關(guan) HJ4
X006	5號站呼叫按鈕開關(guan) HJ5
X007	1號站行程開關(guan) LS1
X010	2號站行程開關(guan) LS2
X011	3號站行程開關(guan) LS3
X012	4號站行程開關(guan) LS4
X013	5號站行程開關(guan) LS5

2.3、內(nei) 部繼電器部分

內(nei) 部繼電器地址分配如表4-3 所示：

表4-3                         內(nei) 部繼電器地址分配

內(nei) 部繼電器地址	功能說明
M0	小車運行停止
M1	1號站呼叫
M2	2號站呼叫
M3	3號站呼叫
M4	4號站呼叫
M5	5號站呼叫
M6	小車所在站編號 > 呼叫編號
M7	小車所在站編號 = 呼叫編號
M8	小車所在站編號 < 呼叫編號

五、硬件連線圖

PLC外部接線圖

根據運料小車隨機運動控製的要求，可將5個(ge) 行程開關(guan) 賦予不同的值；同時，將5個(ge) 按鈕也對應賦值。當小車碰到某個(ge) 行程開關(guan) 時，就將該行程開關(guan) 的值送到內(nei) 部輔助繼電器通道。當操作者壓了某個(ge) 按鈕時，就將該按鈕的值送到內(nei) 部輔助繼電器通道。然後將這兩(liang) 個(ge) 通道的值進行比較，根據比較的結果使小車作相應的運動，直到兩(liang) 個(ge) 通道的值相等時小車才停止。由此可得到如圖5-1 所示的運料小車隨機運動控製PLC外部接線圖：

 

圖5-1 PLC外部接線圖

六、軟件設計

1、行程開關(guan)

在該程序中，5個(ge) 站的行程開關(guan) 分別用數字0-4 來表示，當小車在1號站時，行程開關(guan) X007得電，將數字0傳(chuan) 送到數據寄存器D0；當小車在2號站時，行程開關(guan) X010得電，將數字1傳(chuan) 送到數據寄存器D0。依次類推，當小車在5號站時，行程開關(guan) X007得電，將數字4傳(chuan) 送到數據寄存器D0。它所對應的梯形圖如圖6-1所示：

 

圖6-1 行程開關(guan) 梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LD      X007

MOV     K0      D0                     ；小車在1號站

LD      X010

MOV     K1      D0                     ；小車在2號站

LD      X011

MOV     K2      D0                     ；小車在3號站

LD      X012

MOV     K3      D0                     ；小車在4號站

LD      X013

MOV     K4      D0                     ；小車在5號站

2、小車啟停輔助繼電器

當按下啟動按鈕時，小車開始運動，該輔助繼電器M0得電；當按下停止按鈕時，小車停止運動，該輔助繼電器M0失電。它所對應的梯形圖如圖6-2所示：

 

圖6-2 小車啟停輔助繼電器梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LD      X000

OR      M0

ANI     X001

OUT     M0                             ；小車啟停輔助繼電器

3、呼叫按鈕

在該程序中，5個(ge) 站的呼叫按鈕分別用數字0-4 來表示，而且由於(yu) 5個(ge) 呼叫按鈕開關(guan) HJ1—HJ5具有互鎖功能，先按下者優(you) 先，所以需要5個(ge) 輔助繼電器M1—M5。當按下1號站呼叫按鈕開關(guan) 時，行程開關(guan) X002得電，數字0傳(chuan) 送到數據寄存器D1，同時1號按鈕開關(guan) 輔助繼電器得電；當按下2號站呼叫按鈕開關(guan) 時，行程開關(guan) X003得電，數字1傳(chuan) 送到數據寄存器D1，同時2號按鈕開關(guan) 輔助繼電器得電。依次類推，當按下5號站呼叫按鈕開關(guan) 時，行程開關(guan) X006得電，數字4傳(chuan) 送到數據寄存器D1，同時5號按鈕開關(guan) 輔助繼電器得電。它所對應的梯形圖如圖6-3所示：

 

圖6-3 呼叫按鈕梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LDI     M2

ANI     M3

ANI     M4

ANI     M5

ANI     X007

AND     M0

LD      X002

OR      M1

ANB

MOV     K0     D1

；1號站呼叫按鈕開關(guan)

OUT     M1

；1號站呼叫按鈕開關(guan) 輔助繼電器        

LDI     M1

ANI     M3

ANI     M4

ANI     M5

ANI     X010

AND     M0

LD      X003

OR      M2

ANB

MOV     K1     D1

；2號站呼叫按鈕開關(guan)  

OUT     M2

 ；2號站呼叫按鈕開關(guan) 輔助繼電器       

LDI     M1

ANI     M2

ANI     M4

ANI     M5

ANI     X011

AND     M0

LD      X004

OR      M3

ANB

MOV     K2     D1

；3號站呼叫按鈕開關(guan)   

OUT     M3

；3號站呼叫按鈕開關(guan) 輔助繼電器       

LDI     M1

ANI     M2

ANI     M3

ANI     M5

ANI     X012

AND     M0

LD      X005

OR      M4

ANB

MOV     K3     D1

；4號站呼叫按鈕開關(guan)   

OUT     M4

；4號站呼叫按鈕開關(guan) 輔助繼電器       

LDI     M1

ANI     M2

ANI     M3

ANI     M4

ANI     X013

AND     M0

LD      X006

OR      M5

ANB

MOV     K4     D1

；5號站呼叫按鈕開關(guan)  

OUT     M5

；5號站呼叫按鈕開關(guan) 輔助繼電器        

4、比較

按下啟動按鈕和呼叫按鈕後，開始對行程開關(guan) 數據寄存器D0和呼叫按鈕數據寄存器D1中的數據進行比較。當（D0）>（D1）時，即小車當前所處停靠站的編碼大於(yu) 呼叫按鈕的編碼時，M6得電，小車向左運行；當（D0）=（D1）時，即小車當前所處停靠站的編碼等於(yu) 呼叫按鈕的編碼時，M7得電，小車停止不動；當（D0）<（D1）時，即小車當前所處停靠站的編碼小於(yu) 呼叫按鈕的編碼時，M8得電，小車向右運行。它所對應的梯形圖如圖6-4所示：

 

圖6-4 比較梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LD      M0

CMP     D0     D1     M6

5、向左運動

小車當前所處停靠站的編碼大於(yu) 呼叫按鈕的編碼時，小車向左運行，運行到呼叫按鈕所對應的停靠站時停止。它所對應的梯形圖如圖6-5所示：

    

圖6-5 向左運動梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LD      M6

LD      M1

ANI     X007

LD      M2

ANI     X010

ORB

LD      M3

ANI     X011

ORB

LD      M4

ANI     X012

ORB

LD      M5

ANI     X013

ORB

ANB

OUT     Y000

6、向右運動

小車當前所處停靠站的編碼小於(yu) 呼叫按鈕的編碼時，小車向右運行，運行到呼叫按鈕所對應的停靠站時停止。它所對應的梯形圖如圖6-6所示：

   

圖6-6 向右運動梯形圖

所對應的助記符程序為(wei) ：

LD      M8

LD      M1

ANI     X007

LD      M2

ANI     X010

ORB

LD      M3

ANI     X011

ORB

LD      M4

ANI     X012

ORB

LD      M5

ANI     X013

ORB

ANB

OUT     Y001

七、控製麵板設計

設備的操作麵板設計

設備的操作方式大致分為(wei) 手動方式和自動方式，圖7-1所示的操作麵板就是據此考慮的：

 

圖7-1 操作麵板

八、元件明細表

PLC設備元件明細表如下表8-1所示：

表8-1                             元件明細表

序號	標號	名稱	規格型號	數量
1	SB1	啟動按鈕開關(guan)		1
2	SB2	停止按鈕開關(guan)		1
3	HJ1—HJ5	呼叫按鈕開關(guan)		5
4	LS1—LS5	行 程 開 關(guan)		5
5	KM1	電機反轉繼電器		1
6	KM2	電機正轉繼電器		1

參 考 文 獻

[1]何家才等.工業(ye) 控製工程實踐技術.化學工業(ye) 出版社,2003

[2]鍾肇新等.可編程控製器原理及應用.華南理工大學出版社,2003

[3]張萬(wan) 鍾等.電器與(yu) PLC控製技術.化學工業(ye) 出版社,2003

[4]程周.電氣控製與(yu) PLC應用.電子工業(ye) 出版社,2003

[5]求是科技.PLC應用開發技術與(yu) 工程實踐.人民郵電出版社,2004