【正文】 在沒有進(jìn)行硬件組裝的時(shí)候。那么如果要能夠?qū)崿F(xiàn)這種目的的話， 在這個(gè)設(shè)計(jì)上，還華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 要考慮對(duì)小車的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行在線的監(jiān)測(cè)，對(duì)小車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障等問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)的反饋和處理。在三維建模軟件 solid works2020 的幫助下，實(shí)現(xiàn)了小車運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)的模型可視化，最大程度的滿足了小車工藝流程的需要。 圖 運(yùn)料小車停車卸料 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 5 總結(jié)與展望 設(shè)計(jì)總結(jié) 本文 主要進(jìn)行了基于 PLC 控制的運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)。 圖 46 系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕 SB1，電機(jī)開始在低轉(zhuǎn)速下向前運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)， PLC 仿真為 PLC 程序的調(diào)試提供強(qiáng)有力的手段和工具，為校驗(yàn) PLC 控制系統(tǒng)提供了完美的虛擬環(huán)境。 圖 運(yùn)料小車的 PLC 控制程序梯形圖 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 程序語(yǔ)句： LDN LPS LD O O O O O O O O ALD AN AN AN AN AN AN AN AN AN = LRD LD O O O O O O T37 ALD AN AN 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 AN AN AN AN AN AN AN = LRD A = TON T37, 200 LRD A = TON T37, 200 LPP A = = TON T37, 250 END_ORGNIZATION _BLOCK 程序仿真 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)。 隨后自啟動(dòng)，加速行駛 減速 停止。在上 表 41 所示 ，根據(jù)輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，首先進(jìn)行各變量的對(duì)應(yīng)和定義。其輸入輸出地址分配如表 1 所示，輸入輸出接口電路如圖 2 所示。 PLC 梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實(shí)的物理繼電器，而是一些存儲(chǔ)單元，（軟繼電器），每一個(gè)軟繼電器與 PLC 存儲(chǔ)器中映像寄存器的一個(gè)存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨 之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的 反作用力 返回原來(lái)的位置 ，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)械返回時(shí)，在復(fù)位彈簧 的作用下，各部分動(dòng)作部件復(fù)位。所以 , 行程開關(guān)的運(yùn)行好壞 , 直接影響到生產(chǎn)機(jī)械的開動(dòng)率和產(chǎn)品質(zhì)量。 在 電氣控制系統(tǒng) 中，位置開關(guān)的作用是實(shí)現(xiàn)順序控制、定位控制和位置狀態(tài)的檢測(cè)。在該設(shè)計(jì)中，假定小車每次可以運(yùn)送的貨物重量每次不超過(guò) 100 公斤，那么 小車 的功率最大不超過(guò) 。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率是隨著負(fù)載變化的。 關(guān)于皮帶輪的選取，現(xiàn)在已經(jīng)有很多型號(hào)的皮帶輪可供選擇， 可以根據(jù)具體的工程需要，選擇合適的皮帶。 a 基本系列技術(shù)參數(shù) 1） 外殼防護(hù)結(jié)構(gòu)型式 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 Y 系列小型三相異步電動(dòng)機(jī)基本系列 有 IP2 IP44 兩種外殼防護(hù)等級(jí)。六十年代初流行的為 JO2 系列電動(dòng)機(jī)，該系列電機(jī)的功率等級(jí)、安裝尺寸與國(guó)際市場(chǎng)上的通用標(biāo)準(zhǔn)不同，另外該電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低和缺乏噪聲控制指標(biāo)，因此現(xiàn)在我國(guó)現(xiàn)在使用的電機(jī)為 Y 系列電機(jī)。由于在小車的自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，小車要經(jīng)過(guò)多次的加減速問(wèn)題，因此在選擇電動(dòng)機(jī)的時(shí)候，要注意對(duì)啟停性能方面的側(cè)重要求 。 本設(shè)計(jì)中所采用的電機(jī)較小， 控制精度要求不高，所以可采用 V/F 控制的容量較小的變頻器。 變頻器容量選定過(guò)程 ， 實(shí)際上是一個(gè)變頻器與電機(jī)的最佳匹配過(guò)程 ，最常見、也較安全的是使變頻器的容量大于或等于電機(jī)的額定功率 ， 但實(shí)際匹配中要考慮電機(jī)的實(shí)際功率與額定功率相差多少 ， 通常都是設(shè)備所選能力偏大 ， 而實(shí)際需要的能力小 ，因此按電機(jī)的實(shí)際功率選擇變頻器是合理的 ， 避免選用的變頻器過(guò)大 ， 使投資增大。一般當(dāng)電機(jī)與變頻器距離超過(guò) 50m 時(shí) ,應(yīng)在它們中間串入電抗器、濾波器或采用屏蔽防護(hù)電纜。 PLC 的接線圖 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 考慮到以上的 PLC 的選型，為了便于后續(xù)的程序編制和仿真，需要設(shè)計(jì)出明 圖 31 PLC的接線圖 確的接線圖，本設(shè)計(jì)的接線圖如圖 所示。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。 如果電源的干 擾特別嚴(yán)重，可以選擇安裝一個(gè)變比為 1:1 的隔離變壓器來(lái)減少干擾。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 I/O 模塊有開關(guān)量、模擬量，還有特殊功能輸入 /輸出模塊，如定位、高速計(jì)數(shù)器輸入，脈沖捕捉等功能。 a 機(jī)型的選擇 選擇機(jī)型主要以滿足系統(tǒng)功能要求為宗旨，不要盲目的貪大 求全而造成不必要的投資以及設(shè)備資源的浪費(fèi)。小車的四周做成一定的拔模斜度，便于物料的順利卸載。當(dāng)按下急停按鈕時(shí)，小車立即停止，紅燈亮，報(bào)警鈴報(bào)警。 由上面的模型圖，我們可以清晰的看到運(yùn)料小車的運(yùn)行軌跡。在加料完畢后，小車沿著既定的運(yùn)動(dòng)軌跡到達(dá)卸料的地方，進(jìn)行自動(dòng)卸 料作業(yè)。 在該設(shè)計(jì)中，變頻器不是一個(gè)特別重要的部分，因此它的重點(diǎn) 就放在選型上。同時(shí)，智 能主令控制器還將檢測(cè)到的料車位置以模擬信號(hào)形 式送給 PLC， PLC 再將這些信號(hào)送給上位機(jī)，通過(guò)編程軟件在上位機(jī)動(dòng)態(tài)畫面上顯示出料車的位置和狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)料過(guò)程的監(jiān)視和在線控制。 設(shè)計(jì)要求及主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車在 A、 B 兩個(gè)裝料點(diǎn)裝料之后在 C 點(diǎn)卸料。 PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)， PLC 及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 （ 2） 通過(guò)查閱 PLC 的相關(guān)資料，考慮到該設(shè)計(jì)中運(yùn)料小車的要求，選擇了合適的 PLC型號(hào)，并畫出了 PLC 的硬件接線原理圖。 PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)， PLC 及其有關(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為 “ 繼電器一接觸器 ” 組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷 ， 幾 乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能 ， 必須有專人負(fù)責(zé)操作。隨著 PLC 技術(shù)的成熟、性價(jià)比的不斷提高，其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在工業(yè)自動(dòng)化中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，所謂運(yùn)料小車并不一定就是小車的形狀，它可以根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品的種類，設(shè)計(jì)成漏斗狀的盒子或者小的平臺(tái)，只要在它的下面安裝一個(gè)負(fù)責(zé)控制的 PLC 單元和一個(gè)帶動(dòng)行走部件的電機(jī)，即可統(tǒng)稱為運(yùn)料小車 ，本設(shè)計(jì)中采用漏斗形式小車，小車的結(jié)構(gòu)會(huì)有詳細(xì)介紹 。 2). 變頻器的使用。 運(yùn)料小車的工藝 流程 運(yùn)料小車的工藝流程主要分為兩次的加料和一次的卸料。這里就在每個(gè)拐彎的地方用到了行程開關(guān)，通過(guò) PLC 的控制，達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的，使得小車能夠平穩(wěn)的拐彎，而且還能達(dá)到高效的目的。到達(dá) 6 處減速拐彎， 7 處加速。 如前所述，焦化廠車間中，由于有的車間特別不適合工作人員進(jìn)行工作，因此就需要用自動(dòng)控制的小車進(jìn)行物料的傳送，在焦化廠中，反應(yīng)池和地面的加料設(shè)備往往有一定的高度距離，因此，在小車的設(shè)計(jì)中還要考慮到坡度的變化帶給小車設(shè)計(jì)的影響。 PLC 的 結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方法及價(jià)格等各不相同，使用場(chǎng)合也各有側(cè)重。 b 硬件選擇與配置 1） 輸入 /輸出的選擇與配置 確定 I/O 點(diǎn)數(shù)，即確定 PLC 的控制規(guī)模?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型 PLC 的掃描時(shí)間不大于 ；大中型 PLC 的掃描時(shí)間不大于 。其中 CPU226 型有 24 路輸入點(diǎn)， 16 路輸出點(diǎn)， 2 個(gè)擴(kuò)展模塊， 248 路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)， 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 變頻器的選型 變頻器的選擇主要需要考慮一下幾個(gè)方面： 1） 變頻器及被控制的電機(jī) [4]。 封閉型 適于一般用途 ,可有少量粉塵或少許溫度、濕度的場(chǎng)合。矢量控制是閉環(huán)控制，因此，控制精度較高，而 V/F 控制屬于開環(huán)控制，其控制精度相對(duì)于矢量控制來(lái)講，要低一些。 10℃） 設(shè)定解析度 數(shù)字式： ；模擬式：最大操作頻率的 1‰ 輸出解析度 鍵盤設(shè)定方式 可直接以← ∧∨ 設(shè)定 模擬設(shè)定方式 外部電壓 05V， 010V， 4— 20mA， 0— 20mA。 在控制上，由于小車需要載著物料不斷的自行移動(dòng)，因此，在電源控制上選擇由電纜輸送的電源控制方法。 2） 派生系列：按照不同的使用要求，在基本系列的基礎(chǔ)上做了部分改動(dòng)，另部件與基本系列有較高的通用性和一定程度的統(tǒng)一性。 在該設(shè)計(jì)中，小電機(jī)是通過(guò) 螺栓連接在運(yùn)料小車的底部。 在該設(shè)計(jì)中，冷卻的時(shí)候是 通過(guò)散熱風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)成后開口的方案，這樣可以使得小車在移動(dòng)的過(guò)程中，可以最大程度的實(shí)現(xiàn)散熱問(wèn)題 。 η 1－ 生產(chǎn)機(jī)械本身效率 。 行程開關(guān)的選型 a 行程開關(guān)概述 行程開關(guān)， 是位置開關(guān) （又稱限位開關(guān)）的一種，是一種常用的小電流 主令電器 。 行程開關(guān)被廣泛應(yīng)用在各工業(yè)部門的各種生產(chǎn)機(jī)械的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中如組合機(jī)床和 自動(dòng)線。這種是單輪自動(dòng)恢復(fù)式行程開關(guān)。 電磁繼電器一般由 電磁鐵 、 銜鐵 、彈簧片、觸點(diǎn)等組成的，其工作 電路 由低壓控制電路和 高壓 工作電路兩部分構(gòu)成。 圖 34 硬件電路接線圖 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 梯形圖概述 梯形圖是使用的最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱 為 PLC 的第一編程語(yǔ)言。右母線可以不畫出。具體的工作流程圖 如下 圖 所述。裝料。卸料。各個(gè) PLC 生產(chǎn)廠家?guī)缀醵纪瞥鲎约旱?PLC 仿真軟件。此時(shí)并沒有輸入和輸出。 圖 48 運(yùn)料小車停車加料 當(dāng)小車到達(dá)卸料的地方是，按照要求應(yīng)該停下來(lái) 25S 鐘的時(shí)間，此時(shí)代表進(jìn)入卸料狀態(tài)的 3 號(hào)綠燈亮起，系統(tǒng)進(jìn)行卸料作業(yè)。同時(shí)，智 能主令控制器還將檢測(cè)到的料車位置以模擬信號(hào)形 式送給 PLC， PLC 再將這些信號(hào)送給上位機(jī)，通過(guò)編程軟件在上位機(jī)動(dòng)態(tài)畫面上顯示出料車的位置和狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)料過(guò)程的監(jiān)視和在線控制。 后續(xù)工作展望 本文對(duì)基于 PLC 控制的運(yùn)料小車的 運(yùn)動(dòng)控制涉及的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了一定的研究工作，解決了幾個(gè)實(shí)用的問(wèn)題。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用達(dá)到的繪圖工具是 PROTEL 99 SE 電路板接線繪制軟件。按照行程開關(guān)的順序，對(duì)小車在。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 設(shè)計(jì)圖紙說(shuō)明 本設(shè)計(jì)中的圖紙主要是一些電路接線原理圖和示意圖。在程序的仿真后，對(duì)程序進(jìn)行了最佳的優(yōu)化處理，使得程序的可讀性和應(yīng)用性得到了很大的加強(qiáng)。小車的行走距離一般比較短，從幾米到幾十米不等，這個(gè)根據(jù)物料的生產(chǎn)工藝確定。 圖 47 運(yùn)料小車低速行駛 如果小車運(yùn)行在向前進(jìn)的過(guò)程中，遇 到了限位開關(guān)，比如碰到裝料地點(diǎn)甲處的行程開關(guān)時(shí) SQ1，按照要求，小車是要停下來(lái)，然后綠燈 1 亮起，顯示在裝料狀態(tài)。如下圖 45 所示。例如，在設(shè)計(jì)開始階段，利用仿真技術(shù)論證方案，優(yōu)選合理方案；在設(shè)計(jì)階段，仿 真技術(shù)可幫助設(shè)計(jì)人員優(yōu)選系統(tǒng)合理結(jié)構(gòu)，優(yōu)化系統(tǒng)參 數(shù)，以期獲得系統(tǒng)最優(yōu)品質(zhì)和性能；在調(diào)試階段，利用仿真技術(shù)分析系統(tǒng)響應(yīng)與參數(shù)關(guān)系，指導(dǎo)調(diào)試工作 ，可以迅速完成調(diào)試任務(wù)；對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的系統(tǒng)，利用仿真技術(shù)可以在不影響生產(chǎn)的條件下分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)，預(yù)防事故發(fā)生，尋求改進(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)的性能和運(yùn)行效率。時(shí)間