基于PLC的小车自动往返运动控制系统

可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

   本设计是基于PLC编程的生产流水线小车循环运动控制设计。论述了小车控制系统的软、硬件设计方案及其控制原理。采用的是步进指令，因而比较简洁。

关键词：PLC  步进指令  循环控制

摘要...........................................................................................I

第一章 概述.............................................................................1

设计背景及意义..........................................................1

第二章 硬件设计.....................................................................3

   主电路图.......................................................................3

    I/O地址分配.................................................................4

    I/O接线图.....................................................................4

    元件列表......................................................................5

第三章 软件设计.....................................................................6

    程序流程图..................................................................6

    梯形图...........................................................................7

     STL指令........................................................................11

 程序分析.......................................................................12

 第四章 程序调试.....................................................................14

 程序流程图..................................................................14

  设计感想...................................................................................16

  参考文献...................................................................................17

第一章   概述

 设计背景及意义

传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多、故障率高且维修不易等缺点，PLC作为目前国内市场的主流控制器，在技术、行业影响等方面有重要作用。利用PLC控制代替继电器控制已经是大势所趋。

由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，小车自动控制系统经历了以下几个阶段：（1）手动控制：但是由于当时的技术还不够成熟，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。（2）自动控制：通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在小车自动控制系统在自动方面的应用。（3）全自动控制：PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。

现代企业为提高生产车间物流自动化水平,实现生产环节间的运输自动化,使厂房内的物料搬运全自动化,许多企业在生产车间广泛使用无人小车,小车在车间工作台或生产线之间自动往返装料卸料。由于小车自动往返的实际意义,随着不同企业不同的要求,控制的难度可以不同。

本文介绍了一种基于西门子PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。将PLC运用到小车自动控制系统，可实现小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。利用PLC 控制技术，可实现小车相关运动，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。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

 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

  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

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，当有输入信号，即按下SQ1；当有输入信号，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、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

  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

 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

 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

 STL指令

如下为图3-2梯形图对应的指令程序：

Network 1 

【1】<电气控制与PLC应用>>.北京：电子工业出版社，2006

【2】谢克明，夏路易.<<可编程控制器原理与程序设计>>.北京：电子工业出版社，2002

【3】常晓玲.<<电气控制系统与可编程控制器>>.北京：机械工业出版社，2004

【4】马镜澄.低压电器【M】.北京: 机械工业出版社，1993

【5】西门子STEP7语句表参考手册.西门子（中国）公司，1996

【6】西门子STEP7梯形逻辑参考手册. 西门子（中国）公司，1996

【7】西门子STEP7程序设计编程手册. 西门子（中国）公司，1996 

【8】西门子STEP7用户手册. 西门子（中国）公司，1996