小车多方式运行的PLC控制系统设计(4)

2 小车多方式运行的PLC控制系统硬件设计

2.1 工作原理及控制要求

自动送料小车电气控制系统的主电路图如图1所示。其中FU为熔断器和QS空气隔离开关，当电路中电流过大时自动断开以保护电路。FR为热继电器起到防止电机过载产生高温从而保护电机的作用。M1，M2分别为小车左右行电机、自动装卸料电机。KM1为系统的小车左行交流接触器。KM2为小车右行交流接触器。KM3为装卸料电机装料交流接触器。KM4为装卸料电机卸料交流接触器。由于所使用的电机功率都较小分别为0.75KW和1.1KW，所以电机均采用Y连接。

图1 自动送料小车电气控制系统主电路图

2.2 I/O点统计及PLC选型

2.2.1 输入点统计

小车多方式运行PLC控制系统共需要9个输入信号，其中启动/停止按钮占用1个输入接口，用以控制整个电路的开始和结束；每个站台处的呼叫开关SB1~SB4共占用4输入个接口，有小车的呼叫需要时只需按下相应的开关即可；每个站台处的传感器SY1~SY4共占用4个输入接口，用来发出小车的位置信号和到达相应站台时自动停止的信号。

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表1 输入统计

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 共计

输入点 启动/停止开关 呼叫站台1开关 呼叫站台2开关 呼叫站台3开关 呼叫站台4开关 限位1行程开关 限位2行程开关 限位3行程开关 限位4行程开关

数量 2 1 1 1 1 1 1 1 1 10

2.2.2 输出点统计

控制系统输出信号共有6个。其中控制电动机的正反转（即小车的左右移动）需要2个输出信号，另外4个用于控制指示灯LB1~LB4的亮灭。

表2 输出统计

序号 1 2 3 4 5 6 共计

输出点 左行 右行

第一个站台的指示灯 第二个站台的指示灯 第三个站台的指示灯 第四个站台的指示灯

数量 1 1 1 1 1 1 6

2.2.3 PLC选型

现在应用最广泛的PLC有三菱、西门子、欧姆龙、松下等等。

三菱PLC结构灵活、传输质量高、速度快、带宽稳定、范围广、成本低、适用面广但是数据处理比西门子弱。

西门子PLC性能强大、可操作性强、有相配套的伺服系统和组态软件但是价钱太高。 欧姆龙PLC欧姆龙编程软件对符号地址的格式有要求，东欧的老机床器件符号输进去好多都不认，按它的标准老图的标示都要变很不方便。

松下PLC超小型尺寸，轻松扩展，扩展单元可直接连接到控制单元上、不需任何电缆。从I/O10点到最大I/O128点的选择空间。

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2.2.4 元器件选择

根据设计中小车的运行要求及主电路和控制电路对元器件的性能要求，选取原件清单 如表3所示。

表3 元器件选择清单 序号 1 2 3 4 5 6 7 8

符号 KM1-KM2 FU1-FU2 QF1-QF2 M SB5 SB1-SB4 SY1-SY4 LB1-LB4

名称 接触器 熔断器 自动空气开关 直流电机 启动/停止按钮 呼叫站台按钮 传感器 指示灯

型号 CJ20-10 XRNP1-10 HUM18-63C32/1 Z4-100-1 ZB2-BE101C ZB2-BE101C FM-T02N-P31P2 WDM-JD125-1

数量 2 2 2 1 1 4 4 4

2.3 I/O分配及PLC外部接线图设计

2.3.1 I/O分配表

（1）小车起始位置停在 x（x=1～4）号站台，SYx 传感器为 ON; （2）假如 y(y=1～4)号站台呼叫，如果：

① x﹥y，小车左行到呼叫站台停车； ② x﹤y，小车右行到呼叫站台停车； ③ x=y，小车停止；

（3）小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞； （4）小车路过每个站台要有指示灯显示；但 LB1 和 LB4 灯要闪 3 次；

表4 I/O分配表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

名称 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SY1 SY2 SY3 SY4 SB0

输入接口 X001 X002 X003 X004 X005 X011 X012 X013 X014 X006

功能说明 呼叫站台1 呼叫站台2 呼叫站台3 呼叫站台4 启动 限位1 限位2 限位3 限位4 停止

序号 1 2 3 4 5 6

名称

输出接口 Y000 Y001 Y003 Y004 Y005 Y006

功能说明 左行 右行

第一个站台的指示灯 第二个站台的指示灯 第三个站台的指示灯 第四个站台的指示灯

KM1 KM2 LB1 LB2 LB3 LB4

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2.3.2 内部辅助继电器

本设计使用9个输入继电器，6个输出继电器，8个辅助继电器。内部继电器功能如表5所示。

表5 功能说明表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 内部继电器地址 名称M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 功能说明 小车运行停止 1号站台呼叫 2号站台呼叫 3号站台呼叫 4号站台呼叫 小车所在站台编号>呼叫站台编号 小车所在站台编号=呼叫站台编号 小车所在站台编号<呼叫站台编号 2.3.2 PLC外部接线图设计

图2 控制系统的外部接线图

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3 小车多方式运行的PLC控制系统的软件设计

3.1 控制程序设计思路

程序控制算法实现主要可归纳为以下三种方案。

方案一:采取按钮呼叫信号互锁的方式。保证只有1个按钮呼叫信号被记忆，只有待系统记忆信号被处理后，方能再次响应其他信号。该方法优点是程序简单，容易实现，且该算法有较好的移植性能快速移植到工台数量较多的系统上，不足是该算法灵活性差，效率低下，不能满足工业生产的高效性需求，例如在极短时间间隔内，先最左边工台呼叫，其次最右边工台呼叫，紧接着左边第二个工台呼叫，则小车要先从右往左响应第一个呼叫，又从最左边运行到最右边响应第二次呼叫，最后又要运行至最左边第二个工台响应第三次呼叫，走的路程极长，响应时间长，故不采用该算法。

方案二：采取信号记录排序方式。即首先对工台发出的信号按照位置顺序进行编码，在数据寄存器区开辟一片区域按时间顺序存储呼叫信号，小车先从数据寄存器获取一个信号信息往一个方向运动，并在每次接触到位置开关时，删除一个呼叫信号，并根据小车位置信号与呼叫位置信号比较，看该方向呼叫信号是否都被响应，如果仍存在未被响应信号则继续保持运动方向不变，若无该方向信号，则检测是否有反方向信号，有则反向运行，没有则停止。该算法有较高的效率，能满足工业生产的高效性需求。但该算法比较复杂，需要PLC有较快的运算速度和较大的内存存储空间，在工台较多且工台呼叫频繁的场合可能会因为超出存储区而产生信号遗失。故不采用该算法。

方案三：采取小车位置编码及呼叫信号保持的方法。由于小车每次只能在接触到一个位置开关时，使一个位置开关变为高电平，故可以在每次小车接触到位置开关时进行执行一次编码指令，将位置开关高电平信号进行编码从而确定小车的位置信号；用指示灯输出来保持每次呼叫信号，通过判断输出给指示灯信号来判断对应位置是否有呼叫信号输出，并根据小车位置来判断小车的运动方向，同时做一互锁，小车一个方向运动时，若仍有比较信号为高电平则小车运动方向被保持。直至响应完此方向信号为止，这种方案算法代码量与方案一相差不多，而实现效果又能实现方案二的最优路径效果，故采用此方案。

故控制程序大体方案按方案三思路。即保证小车先响应完一个方向上所有需要响应信号后再响应反方向信号 …… 此处隐藏：1552字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……