基于plc控制的运料小车控制系统

基于plc控制的运料小车控制系统内容摘要：

用传统的车运料，这样浪费了大量的人力物力，降低了生产效率。 而如今随着科学技术的发展，运料小车从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。 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，降低系统的运行费用，降低了劳动力，提高了生产效率。 控制要求设计控制要求：设计一个运料小车的PLC控制装置，电机功率M为3KW，运料小车的功能及控制要求如下： 小车可在A、B两地分别启动； 小车在A、B两地的停留等待装料、卸料时间均为2分钟； 小车在A地启动时停车等待装料； 装料完毕自动驶向B地，到达B地后停车等待装料； 卸料完毕后自动驶向A地，如此循环；第三章 运料小车PLC控制系统设计 输入输出点分配运料小车PLC输入输出点分配表见下表31 分类 输入信号输出信号步序继电器其它信 号 名 称 起动按钮停止按钮左限位开关右限位开关右行接触器左行接触器装料电磁铁卸料电磁铁预备状态一工步二工步三工步四工步激活初始步装料卸料时间现场信号 SB1 SB2SQ1SQ2KM1KM2YV1YV2Q0Q1Q2Q3Q4Lt0t1PLC地址 X0 X3X1X2Y0Y1Y2Y3M0M1M2M3M4M8002T0T1 表31 根据控制要求绘制功能图 首先把工作循环分成预备、装料、右行、卸料和左行共5步，它们的转换条件分别为SB（X0）、T0、SQ2（X2）、T1和SQ1（X1）。 画出了功能图，并且填写了各步对应的动作及执行电器的工作情况。 模拟图根据设计要求，画出运料小车运行模拟图 图31 状态示意图分析其运料控制过程，可得出以下状态 图32 顺序功能图 图33 用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以循环，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。 在设计较为复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆、联锁和互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该考虑的问题。 修改某一局部电路时，可能对系统的其他部分产生意想不到的影响，因此梯形图的修改也很麻烦，花了很长的时间还得不到一个满意的结果。 用经验法设计出的梯形图往往很难阅读，给系统的修改和改进带来了很大的困难。 所谓顺序控制，就是按照生产预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有序地进行操作。 使用顺序控制设计法时首先根据系统的工艺过程，画出顺序功能图，然后根据顺序功能图画出梯形图。 有的PLC编程软件为用户提供了顺序功能图（S FC）语言，在编程软件中生成顺序功能图后便完成了编程工作。 顺序控制设计法是一种先进的设计方法，很容易被初学者接受，对于有经验的设计者也会提高设计的效率，程序的阅读和测试修改也很方便。 某厂有经验的电气工程师用经验设计法设计某控制系统的梯形图，花了两周的时间，同一系统改用顺序控制设计法，只用了不到半天的时间，就完成了梯形图的设计和模拟调试，现场试车一次成功。 顺序控制设计法用转换条件控制代表各步的编程元件，让他们的状态按一定的顺序变化，然后用代表各步的编程元件去控制PLC的各输出继电器。 转换条件为当前步进入下一步的信号，可以是外部的输入信号，如按扭、指令开关、限位开关的接通和断开等，也可以是PLC内部产生的信号，如定时器、记数器常开触点的接通等，还可能是若干个信号的与、或、非逻辑组合。 顺序功能图（Sequential function chart,简称为SFC）是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，也是设计PLC的顺序控制程序的有力工具。 顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，它是一种通用的技术语言，可以供进一步设计和不同专业的人员之间进行技术交流之用。 步与动作 步顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段，这些阶段称为步（Step），可以用编程元件（例如内部辅助继电器M和状态继电器S）来代表各步。 步是根据输出量的状态变化来划分的。 在任何一步之内，各输出量的ON/OFF状态不变，但是相邻两步输出量总的状态是不同的，步的这种划分方法使代表各步的编程元件的状态与各输出量的状态之间有着极为简单的逻辑关系。 送料小车开始停在左侧限位开关X1处（见图31），按下起动按扭X0，Y2变为ON，打开贮料斗的闸门，开始装料，同时用定时器T0定时，2分钟后关闭贮料斗的闸门，Y0变为ON，开始右行，碰到限位开关X2后停下来卸料（Y3为ON），同时用定时器T1定时；2分钟后Y1变为ON，开始左行，碰到限位开关X1后返回初始状态，停止运行。 根据Y0~Y3的ON/OFF状态的变化。 显然一个周期可以分为装料、右行、卸料和左行这4步，另外还应设置等待起动的初始步，分别用M0~M4来代表这5步。 图31）是运料小车运行的空间示意图，图32）是描述该系统的顺序功能图，图中用矩形方框表示步，方框中可以用数字表示该步的编号，一般用代表该步的编程元件的元件号作为步的编号，如M0等，这样在根据顺序图设计梯形图时较为方便。 初始步与系统的初始状态相对应的步称为初始步，初始状态一般是系统等待起动命令的相对静止的状态。 初始步用双线方框表示，每一个顺序功能图至少应该有一个初始步。 活动步当系统正处于某一步所在的阶段时，该步处于活动状态，称该步为“活动步”。 步处于活动状态时，相应的动作被执行；处于不活动状态时，相应的非存储型动作被停止执行。 与步对应的动作或命令可以将一个控制系统划分为被控系统和施控系统，例如在数控车床系统中，数控装置是施控系统，而车床是被控系统。 对于被控系统，在某一步中要完成某些“动作”（action）；对于施控系统，在某一步中则要向被控系统发出某些“命令”(mand)。 为了叙述方便，下面将命令或动作统称为动作，并用矩形框中的文字或符号表示，该矩形框应与相应的步的符号相连。 如果某一步有几个动作，可以用图34中的两种画法来表示，但是并不隐含这些动a）b）图34 多个动作的表示方法作之间的任何顺序。 说明命令的语句应清楚的表明该命令是存储型的还是非存储型的。 例如某步的存储型命令“打开1号阀并保持”，是指该步为活动步时1号阀打开，该步为不活动步时继续打开；非存储型命令“打开1号阀”，是指该步为活动步时打开，为不活动步时关闭。 除了以上的基本结构之外，使用动作的修饰词（见表32）可以在一步中完成不同的动作。 修饰词允许在不增加逻辑的情况下控制动作。 例如，可以使用修饰词L来限制配料阀打开的时间。 表32 动作的修饰词N非存储型当步变为不活动步时动作终止S置位（存储）当步变为不活动步时动作继续，直到动作被复位R复位被修饰词S，SD，SL或DS起动的动作被终止L时间限制步变为活动步时动作被起动，直到步变为不活动步或设定时间到D时间延迟步变为活动步时延迟定时器被起动，如果延迟之后步仍然是活动的，动作被起动和继续，直到步变为不活动步P脉冲当步变为活动步，动作被起动并且只执行一次SD存储与时间延迟在时间延迟之后动作被起动，一直到动作被复位DS延迟与存储在延迟之后如果步仍然是活动的，动作被起动直到被复位SL存储与时间限制步变为活动步时动作被起动一直到设定的时间到或动作被复位在图33中定时器T0的线圈应在M1为活动步时“通电”，M1为不活动步时断电，从这个意义上来说，T0的线圈相当于步M1的一个动作，所以将T0作为步M1的动作来处理。 步M1下面的转换条件T0由在指定时时间到时闭和的T0的常开触点提供。 因此动作框中的T0对应的是T0的线圈，转换条件T0对应的是T0的常开触点。 使用起保停电路的方法编程根据顺序功能图设计梯形图时，可用内部辅助继电器M（特殊辅助继电器除外）来代表各步。 某一步为活动步时，对应的辅助继电器为ON，某一转换实现时，该转换的后续步变为活动步，前级步变为不活动步。 很多转换条件都是短信号，即它存在的时间比它的后续步激活为活动步的时间短，因此应使用有记忆（或称保持）功能的电路来控制代表步的辅助继电器。 如常用的有起、保、停电路和置位、复位指令组成的电路。 起保停电路仅仅使用与触点和线圈有关的通用逻辑指令，各种型号PLC都有这一类指令，所以这种编程方法，适用于任何型号PLC。 图35用起保停电路控制步a）b）如图35所示，采用了起保停电路进行顺序控制梯形图编程。 图中MM3和M4是顺序功能图中顺序相连的3步，X2是步M3之前的转换条件。 设计起保停电路的关键是找出它的起动条件和停止条件。 根据转换实现的基本规则，转换实现的条件是它的前级步为活动步，并且满足相应的。