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會員注冊一、 任務(wù)描述
運料小車的運動過程
某自動生產(chǎn)線上運料小車的運動如下圖1-1所示,運料小車由一臺三相異步電動機拖動，電機正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機反轉(zhuǎn)，小車向左行。在生產(chǎn)線上有5個編碼為1—5的站點供小車停靠，在每一個停靠站安裝一個行程開關(guān)以監(jiān)測小車是否到達該站點。對小車的控制除了啟動按鈕和停止按鈕之外，還設(shè)有5個呼叫按鈕開關(guān)（HJ1—HJ5）分別與5個停靠站點相對應(yīng)。
運料小車
自動化生產(chǎn)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(shè)計內(nèi)容
1、設(shè)計任務(wù)
根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計PLC控制程序使得運料小車將1號站的物料自動運到5號站，卸料后自動返回1號站裝料；如此往復。
2、設(shè)計要求
（1）、按下啟動按鈕,系統(tǒng)開始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作；
（2）、當小車當前所處停靠站的編碼小于呼叫按鈕HJ的編碼時，小車向右運行，運行到呼叫按鈕HJ所對應(yīng)的停靠站時停止；
（3）、當小車當前所處停靠站的編碼大于呼叫按鈕HJ的編碼時，小車向左行，運行到呼叫按鈕HJ所對應(yīng)的停靠站時停止；
（4）、當小車當前所處停靠站的編碼等于呼叫按鈕HJ的編碼時，小車保持不動；
（5）、呼叫按鈕開關(guān)HJ1-HJ5應(yīng)具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先。
（6）、設(shè)計PLC硬件電器連接圖。
（7）、畫出運料小車操作流程圖，設(shè)計PLC控制程序，包括繪出程序框圖、設(shè)計梯形或者狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖以及寫出指令程序，另外程序必須加以注釋說明其作用。
三、整體方案論證
1、控制系統(tǒng)圖如圖3-1所示
圖3-1 運料小車控制系統(tǒng)圖
2、控制系統(tǒng)流程圖如圖3-2所示
圖3-2 控制系統(tǒng)流程圖
3、程序的構(gòu)成
開始運行程序，PLC將運行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)，按下啟動按鈕和呼叫按鈕后，小車到達呼叫的那個站點。
四、運料小車運動控制PLC I/O地址分配
1、PLC框架配置圖
運料小車控制采用三菱的FX2N系列整體式PLC，它控制著整個系統(tǒng)按照控制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
由于CPU模塊有14點數(shù)字量輸入，10點數(shù)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(yīng)的輸入地址是X000—X015，輸入端子對應(yīng)的輸出地址是Y000—Y011。
2.1、數(shù)字量輸出部分
這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有控制小車運動的三相電動機一個。但是電機正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個狀態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點應(yīng)該有2個。具體的輸出分配如表4-1 所示：
表4-1 輸出地址分配
|
輸出地址 |
對應(yīng)的外部設(shè)備 |
|
Y000 |
電機反轉(zhuǎn)繼電器KM1 |
|
Y001 |
電機正轉(zhuǎn)繼電器KM2 |
2.2、數(shù)字量輸入部分
這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)、5個呼叫按鈕開關(guān)、5個行程開關(guān)共12輸入點。具體的輸入分配如表4-2 所示：
表4-2 輸入地址分配
|
輸入地址 |
對應(yīng)的外部設(shè)備 |
|
X000 |
啟動按鈕開關(guān)SB1 |
|
X001 |
停止按鈕開關(guān)SB2 |
|
X002 |
1號站呼叫按鈕開關(guān)HJ1 |
|
X003 |
2號站呼叫按鈕開關(guān)HJ2 |
|
X004 |
3號站呼叫按鈕開關(guān)HJ3 |
|
X005 |
4號站呼叫按鈕開關(guān)HJ4 |
|
X006 |
5號站呼叫按鈕開關(guān)HJ5 |
|
X007 |
1號站行程開關(guān)LS1 |
|
X010 |
2號站行程開關(guān)LS2 |
|
X011 |
3號站行程開關(guān)LS3 |
|
X012 |
4號站行程開關(guān)LS4 |
|
X013 |
5號站行程開關(guān)LS5 |
2.3、內(nèi)部繼電器部分
內(nèi)部繼電器地址分配如表4-3 所示：
表4-3 內(nèi)部繼電器地址分配
|
內(nèi)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(jù)運料小車隨機運動控制的要求，可將5個行程開關(guān)賦予不同的值；同時，將5個按鈕也對應(yīng)賦值。當小車碰到某個行程開關(guān)時，就將該行程開關(guān)的值送到內(nèi)部輔助繼電器通道。當操作者壓了某個按鈕時，就將該按鈕的值送到內(nèi)部輔助繼電器通道。然后將這兩個通道的值進行比較，根據(jù)比較的結(jié)果使小車作相應(yīng)的運動，直到兩個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制PLC外部接線圖：
圖5-1 PLC外部接線圖
六、軟件設(shè)計
1、行程開關(guān)
在該程序中，5個站的行程開關(guān)分別用數(shù)字0-4 來表示，當小車在1號站時，行程開關(guān)X007得電，將數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0；當小車在2號站時，行程開關(guān)X010得電，將數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0。依次類推，當小車在5號站時，行程開關(guān)X007得電，將數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0。它所對應(yīng)的梯形圖如圖6-1所示：
圖6-1 行程開關(guān)梯形圖
所對應(yīng)的助記符程序為：
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(yīng)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(yīng)的助記符程序為：
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個站的呼叫按鈕分別用數(shù)字0-4 來表示，而且由于5個呼叫按鈕開關(guān)HJ1—HJ5具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先，所以需要5個輔助繼電器M1—M5。當按下1號站呼叫按鈕開關(guān)時，行程開關(guān)X002得電，數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時1號按鈕開關(guān)輔助繼電器得電；當按下2號站呼叫按鈕開關(guān)時，行程開關(guān)X003得電，數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時2號按鈕開關(guān)輔助繼電器得電。依次類推，當按下5號站呼叫按鈕開關(guān)時，行程開關(guān)X006得電，數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時5號按鈕開關(guān)輔助繼電器得電。它所對應(yīng)的梯形圖如圖6-3所示：
圖6-3 呼叫按鈕梯形圖
所對應(yīng)的助記符程序為：
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(guān)
OUT M1
；1號站呼叫按鈕開關(guān)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(guān)
OUT M2
；2號站呼叫按鈕開關(guān)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(guān)
OUT M3
；3號站呼叫按鈕開關(guān)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(guān)
OUT M4
；4號站呼叫按鈕開關(guān)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(guān)
OUT M5
；5號站呼叫按鈕開關(guān)輔助繼電器
4、比較
按下啟動按鈕和呼叫按鈕后，開始對行程開關(guān)數(shù)據(jù)寄存器D0和呼叫按鈕數(shù)據(jù)寄存器D1中的數(shù)據(jù)進行比較。當（D0）>（D1）時，即小車當前所處停靠站的編碼大于呼叫按鈕的編碼時，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于呼叫按鈕的編碼時，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于呼叫按鈕的編碼時，M8得電，小車向右運行。它所對應(yīng)的梯形圖如圖6-4所示：
圖6-4 比較梯形圖
所對應(yīng)的助記符程序為：
LD M0
CMP D0 D1 M6
5、向左運動
小車當前所處停靠站的編碼大于呼叫按鈕的編碼時，小車向左運行，運行到呼叫按鈕所對應(yīng)的停靠站時停止。它所對應(yīng)的梯形圖如圖6-5所示：
圖6-5 向左運動梯形圖
所對應(yīng)的助記符程序為：
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于呼叫按鈕的編碼時，小車向右運行，運行到呼叫按鈕所對應(yīng)的停靠站時停止。它所對應(yīng)的梯形圖如圖6-6所示：
圖6-6 向右運動梯形圖
所對應(yīng)的助記符程序為：
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、控制面板設(shè)計
設(shè)備的操作面板設(shè)計
設(shè)備的操作方式大致分為手動方式和自動方式，圖7-1所示的操作面板就是據(jù)此考慮的：
圖7-1 操作面板
八、元件明細表
PLC設(shè)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(guī)格型號 |
數(shù)量 |
|
1 |
SB1 |
啟動按鈕開關(guān) |
1 | |
|
2 |
SB2 |
停止按鈕開關(guān) |
1 | |
|
3 |
HJ1—HJ5 |
呼叫按鈕開關(guān) |
5 | |
|
4 |
LS1—LS5 |
行 程 開 關(guān) |
5 | |
|
5 |
KM1 |
電機反轉(zhuǎn)繼電器 |
1 | |
|
6 |
KM2 |
電機正轉(zhuǎn)繼電器 |
1 |
[1]何家才等.工業(yè)控制工程實踐技術(shù).化學工業(yè)出版社,2003
[2]鐘肇新等.可編程控制器原理及應(yīng)用.華南理工大學出版社,2003
[3]張萬鐘等.電器與PLC控制技術(shù).化學工業(yè)出版社,2003
[4]程周.電氣控制與PLC應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2003
[5]求是科技.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐.人民郵電出版社,2004
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