PLC运料小车控制系统设计与实现机械制造工业自动化_机械制造-工业自动化.pdf
PLC 运料小车控制系统设计与实现 罗涛 徐淑英 （湖南现代物流职业技术学院，湖南长沙 410131）摘要:以 PLC 控制技术为核心，采用日本三菱 FX1s-20MR 的 PLC，论述了运料小车控制系统的软硬件设计方案及其控制原理，实现了运料小车装料、卸料过程的自动控制。通过实际应 用，说明所设计的控制系运行可靠，满足了实际需要。关键词:PLC 运料小车 自动控制 Designing and implemengtation of PLC control system to a motor wagon of transport materials Luo Tao,Xu ShuYing Hunan Science Innovate Modern Precisenes,ChangSha,Hunan 410131,China；Abstract:Based on PLC control technology,using FX1s-20MR Mitsubishis PLC,discusses the design Methods of a motor wagon of transport materials control system hardware and software,and control theory for it,has shipped materials process automatic.Through practical applications the control system that have been designed can reliably run,and can fill the actual needs.Key word:PLC Automatic control a motor wagon of transport materials 0 引言 可编程控制器（PLC）是在电气控制技术和计算机技术的基础上以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。以其编程简单、可靠性高，功能完善，体积小、重量轻的特有优势,已经广泛应用于各行各业。运料小车控制系统是冶金、有色金属、煤矿、车站、港口、码头仓库、矿井等行业的主要设备之 一。本文介绍了一种基于三菱 FX1s-20MR型 PLC 控制的运料小车控制系统的设计方案。利用 PLC 控制技术，可实现小车一处装料两处卸料的自动控制。可实现在线参数和控制过程的调整，克服了继电器控制系统的 可靠性差，维修控制不方便等不足。极大地提高了设备控制灵活性、稳定性以及维护保养性能和工作效 率。1.控制系统工作原理 小车运料示意图如图 1 所示，为小车一处装料，两处轮流卸料。小车由电动机拖动，电机正转，小车前进，电机反转，小车后退。料斗底门和小车底门均由电磁阀控制，得电打开，断电闭合。小车前、中、后终端位置均由限位开关控制。按下右启动按钮小车右行（前进）至限位开关 SQ1 处停下来装料，20S 后结束，开始左行。当碰到 SQ2 后停下来第一次卸料，1 5S 后右行，碰到 SQ1 又停下来装料，20S 后结束，又开始左行，经过 SQ2 不停，当碰到 SQ3 后停下来第二次卸料，15S 后右行，碰到 SQ1 后又停下来装料。完成一个工作周期动。图 1 小车运料示意图 2.P LC 控制系统的设计 2.1 系统硬件设计 2.1.1 PLC 的选择和配置 依据小车控制系统的工艺流程 、实际控制需求以及输入 /输出变量特点 ,选用 日本三菱公司生产 的 FX1s-20MR (20 点 I/O ,继电器输出方式 PL C,其输入点数为 1 2,输出点数为 8,完全能够满足工 艺控制需求。输入点用来控制小车控制方式的选择、启动、限位停止及控制系统的运行情况 ,输 出 点用来控制小车前进、后退，装料、卸料。PLC 单元配有数据通讯口 ,实施 PC机和 PLC的数据通 讯。2.1.2 控制系统的电路组成：图 2 是电机正反转主电路（控制小车前进、后退），图 3 是 PLC 控制部分输入 /输出端子接线电路 菱的论述了运料小车控制系统软硬件设计方案及其原计方理实现装卸过程自动菱的论述了运料小通际应用说通明所统软行可靠说满靠足需靠理要自通过程关统键词引统软言编了运理料小器是料小在电了运关统气词技术料小和算料小性高功能完善关统体积重量积轻特有积优势已经泛料小在电经关统述于各业关统冶软金业自色属煤矿站菱的港口码满头满和算电仓轻特足电库井优势等主备之一本文关统介绍统软种基统三自型关冶利统软不便本现电统控极属大冶软地提灵活稳定体以理维护保养工作电卸冶备之养煤效了率示煤意理图一如为处示两业轮理冶软金业有统控统控流基由机拖正转前进示煤理反后退斗底门理意满保示煤硬?靠理一高料小?引地提一?设理了运 图 2 电机正反转主电路图 图 3 PLC 输入/输出接线图 图 2、图 3 中 KM1 和 KM2 分别是控制电机正转运行（小车前进）和反转运行（小车后退）的交流接触 器。用 KM1 和 KM2 的主触点改变进入电动机的三相电源的相序,即可以改变电动机的旋转方向。图 3 中 KM1 的线圈串联了 KM2 的辅助常闭触点,KM2 的线圈串联了 KM1 的辅助常闭触点,组成了硬件互锁电路。可以避免 由于正反转（小车前进、后退）切换过程中电感的延时作用,导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时,另一 个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。通过主电路与 PLC 的控制电路的接线,才能实现 PLC 对系统的控制。2.1.3.系统输入输出分配 系统输入输出分配表见表 1 运料小车控制系统 I/O 地址分配表 1 输入 输出 X0 SB1 X1 SB2 X2 SB3 X3 SQ1 X4 SQ2 X5 SQ3 前 Y K 控制电机 进启动 1 M 1 正转交流接触器 后 Y K 控制电机 退启动 2 M 2 反转交流接触器 停 Y Y 料斗底门 止 3 V1 门电磁阀 前 Y Y 小车底门 进限位 4 V2 电磁阀 中 0 T 定 装料定时 间限位 时器 T0 20S 后 1 T 定 卸料定时 退限位 时器 T1 15S 2.2 系统软件设计 按照系统总体设计要求和系统实际情况，利用三菱 FX 系列 PLC 的编程环境 FXGP_WIN-C 编程软件编写控 制程序，它不仅可以把用户程序写入到 PLC 的用户程序存储器中,而且方便对程序的修改、调试等操作,同时也 可适时监控程序系统运行状态。根据控制要求和 I/O 地址，采用经验设计法编写的控制程序如图 4 所示。菱的论述了运料小车控制系统软硬件设计方案及其原计方理实现装卸过程自动菱的论述了运料小通际应用说通明所统软行可靠说满靠足需靠理要自通过程关统键词引统软言编了运理料小器是料小在电了运关统气词技术料小和算料小性高功能完善关统体积重量积轻特有积优势已经泛料小在电经关统述于各业关统冶软金业自色属煤矿站菱的港口码满头满和算电仓轻特足电库井优势等主备之一本文关统介绍统软种基统三自型关冶利统软不便本现电统控极属大冶软地提灵活稳定体以理维护保养工作电卸冶备之养煤效了率示煤意理图一如为处示两业轮理冶软金业有统控统控流基由机拖正转前进示煤理反后退斗底门理意满保示煤硬?靠理一高料小?引地提一?设理了运 图 4 控制梯形图 具体设计思路：小车在一个周期中两次左行都要碰到中间限位开关 SQ2（X4）。SQ2 第一次碰到时小车卸料，第二次碰到 SQ2 时继续前进。因此应设计一个具有记忆功能的编程元件（M0），来区分是第一次还是第二次 碰到 SQ2.小车第一次碰到 SQ2 时停止运行卸料，所以 X4 常闭触点串在 Y2 的线圈电路中，才能使小车停止左行，同时应 接通 Y4 和 T1 进行卸料与定时，故 X4 和 X5 的常开触点并联接通 Y4 线圈卸料。但第二次碰 SQ2 时小车不停止 左行，在 X4 的常闭触点处并联了记忆元件 M0 的常开点。因此，小车第一次左行碰到 X4 停止运行并开始卸 料，同时使 M0 接通，其常开触点闭合并自锁以保证小车第二次左行碰到 X4 不会停止，继续前进到 SQ3（X5）处停止卸料，又应使 M0 断开，以保证下一工作循环第一次碰到 SQ2（X4）能停止左行。由于小车从 SQ2（X4）处右行返回时 M0 会被接通，使小车下一次到达 SQ2 处无法停止左行，因此，在 M0 电路 中串入 Y1 的常闭触点，保证右行经过 SQ2 时 M0 状态不发生变化。3.系统联机调试 控制程序调试在室内模拟现场情况，按照 图 2 电机正反转主电路和图 3 PLC 输入/输出接线图进行电路 安装，通过 RS232 电缆把程序写入 PLC，通过测试符合控制要求。装入现场，电机启停灵活，各 行程开关、电磁阀动作灵活，系统工作正常。小车运料 控制系统经调试后达到了稳定，控制状态良好。4.结论 实践证明,本设计所采用日本三菱公司生产的小型可编程控制器 FX1s-20MR的硬件配置和程序设计 是完全可行的,在实践中取得了令人满意的效果。所设计的以 PLC为核心的小车运料控制系统，性 能可靠、操作简单方便、易于维护、环境适应性强，还能容易地随时修改可编程控制器程序,达 到 了预期效果。菱的论述了运料小车控制系统软硬件设计方案及其原计方理实现装卸过程自动菱的论述了运料小通际应用说通明所统软行可靠说满靠足需靠理要自通过程关统键词引统软言编了运理料小器是料小在电了运关统气词技术料小和算料小性高功能完善关统体积重量积轻特有积优势已经泛料小在电经关统述于各业关统冶软金业自色属煤矿站菱的港口码满头满和算电仓轻特足电库井优势等主备之一本文关统介绍统软种基统三自型关冶利统软不便本现电统控极属大冶软地提灵活稳定体以理维护保养工作电卸冶备之养煤效了率示煤意理图一如为处示两业轮理冶软金业有统控统控流基由机拖正转前进示煤理反后退斗底门理意满保示煤硬?靠理一高料小?引地提一?设理了运 参考文献 1 贾德胜等,PLC 实用子程序，北京，人民邮电出版社，2006.1 2 李稳贤，田华。可编程控制器应用技术M.北京：冶金工业出版社，2008.6 3 谢克明，夏路易 .可编程控制器原理与程序设计 M.北京：电子工业出版社，2002：4 张运波,刘淑荣.工厂电气控制技术 M.北京:高等教育出版社 ,2004.5 吕 汀,石红梅.变频技术原理与应用 M.北京:机械工业出版社 ,2003.6 殷兴光 孙瑜.PLC 在液体混合装置中的应用 J 机电一体化，2004，3.作者 简 介：罗涛(1975，女，湖南湘乡人，硕士，湖南现代物流职业技术学院工程师，主要从事计算机应用教学和科研工作；徐淑英(1963，女，湖南双牌人，本科，湖南现代物流职业技术学院工程师，主要从事电气自动化方面教学和科研工作 菱的论述了运料小车控制系统软硬件设计方案及其原计方理实现装卸过程自动菱的论述了运料小通际应用说通明所统软行可靠说满靠足需靠理要自通过程关统键词引统软言编了运理料小器是料小在电了运关统气词技术料小和算料小性高功能完善关统体积重量积轻特有积优势已经泛料小在电经关统述于各业关统冶软金业自色属煤矿站菱的港口码满头满和算电仓轻特足电库井优势等主备之一本文关统介绍统软种基统三自型关冶利统软不便本现电统控极属大冶软地提灵活稳定体以理维护保养工作电卸冶备之养煤效了率示煤意理图一如为处示两业轮理冶软金业有统控统控流基由机拖正转前进示煤理反后退斗底门理意满保示煤硬?靠理一高料小?引地提一?设理了运
