【導(dǎo)讀】但是由于一些生產(chǎn)車間的環(huán)境惡劣，或者是有些物料本身需要自動化的生產(chǎn)。設(shè)備進(jìn)行運送，運料小車在這種情況下應(yīng)運而生。PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。因而可以說PLC是近乎理想的工業(yè)控制計算機(jī)。的安全性和效率。型號，并畫出了PLC的硬件接線原理圖。制了硬件電路接線圖。程序語句，在計算機(jī)上進(jìn)行了仿真模擬，取得了良好的設(shè)計效果。

　　

【正文】 行程開關(guān) 6 SQ6（ ） 行程開關(guān) 7 SQ7（ ） 行程開關(guān) 8 SQ8（ ） 行程開關(guān) 9 SQ9（ ） 行程開關(guān) 10 SQ10（ ） 行程開關(guān) 11 SQ11（ ） 行程開關(guān) 12 SQ12（ ） 行程開關(guān) 13 SQ13（ ） 行程開關(guān) 14 SQ14（ ） 運料小車工作流程圖 本設(shè)計的小車行 程如上圖 所示，小車在裝料地點甲和裝料地點乙處分別裝載不同的物料，然后沿著既定的軌道走到對面就，在卸料點 9 處進(jìn)行卸料作業(yè)。然后在經(jīng)過兩個彎道，小車又進(jìn)入裝料地點甲處，從而又開始了一個循環(huán)。整個過程是在 PLC 的自動控制下完成的，小車在正常的情況下進(jìn)行的是一種自動運行方式下的循環(huán)作業(yè)方式。具體的工作流程圖 如下 圖 所述。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 行程開關(guān) 1 行程開關(guān) 2 行程開關(guān) 3 行程開關(guān) 4 行程開關(guān) 5 行程開關(guān) 6 行程開關(guān) 7 行程開關(guān) 8 行程開關(guān) 9 行程開關(guān) 10 行程開關(guān) 11 行程開關(guān) 12 行程開關(guān) 13 行程開關(guān) 14 準(zhǔn)備進(jìn)行下一循環(huán) 圖 42 運料小車工作流程圖 本文的軟件設(shè)計是在西門子 S7200 的編程軟件上進(jìn)行的。在進(jìn)行編程以前，首先要進(jìn)行 I/O 口分配。在上 表 41 所示 ，根據(jù)輸入輸出的對應(yīng)關(guān)系，首先進(jìn)行各變量的對應(yīng)和定義。 以上進(jìn)行的是把各種輸入定義成在編程軟件里的輸入表示符號。這樣的話，每個輸入在編程軟件中就都由相應(yīng)的虛擬存儲地址對應(yīng)。當(dāng)輸入從低電平到高電平發(fā)生轉(zhuǎn)變時，通過程序段的控制，使得輸出端進(jìn)行相應(yīng)的動作。 圖 程序設(shè)計中的 I/O 分配表 減速 停止。裝料。燈 1 亮。時間 20s。 隨后自啟動，加速行駛 減速 停止。裝料。燈 2 亮。時間 20s。 隨后自啟動，加速行駛 減速 加速 加速 減速 加速 減速 停止。卸料。燈 3 亮，車門打開，時間 25s。隨后自動關(guān)門，加速自啟動 隨后自啟動，加速行駛 減速 加速 減速 加速 減速 初始化 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 下面是根據(jù)控制要 求，利用編程軟件 S7200，得到的梯形圖 LAD。 圖 運料小車的 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（論文） 24 程序語句： 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（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 計算機(jī)仿真技術(shù)是利用計算機(jī)軟件模擬實際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實驗的技術(shù)。 它具有經(jīng)濟(jì)、實用、安全、靈活、可多次重復(fù)使用的優(yōu)點，目前已被廣泛地應(yīng) 用于幾乎所有的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，成為分析、綜合各種復(fù)雜系統(tǒng)的一種強(qiáng)有力的工具和手段。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試、改造都大量應(yīng)用仿真技術(shù) [6]。例如，在設(shè)計開始階段，利用仿真技術(shù)論證方案，優(yōu)選合理方案；在設(shè)計階段，仿 真技術(shù)可幫助設(shè)計人員優(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)；對已經(jīng)運行的系統(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)的性能和運行效率。 目前，在可編程序控制器 (PLC)控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試中，越來越多地使用計算機(jī)仿華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 真技術(shù)。各個 PLC 生產(chǎn)廠家?guī)缀醵纪瞥鲎约旱?PLC 仿真軟件。 其基本思想是利用計算機(jī)來構(gòu)造一個虛擬的 PLC， 使得幾乎所有在實際 PLC 上做的事情，在虛擬 PLC 上都可以實現(xiàn)。 PLC 仿真技術(shù)的 研究能夠使控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計脫離 PLC 硬件本身， 能夠給系統(tǒng)的開發(fā)提供了一種有效的輔助手段，具有經(jīng)濟(jì)、靈活、高效等優(yōu)點。同時， 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 PLC 控制系統(tǒng)提供了完美的虛擬環(huán)境。 本文為了對設(shè)計的程序進(jìn)行仿真校驗，結(jié)合 s7200 的編程軟件特點，選擇使用 s7200漢化的仿真軟件進(jìn)行程序的仿真，其仿真效果如下。 在系統(tǒng)上電以前，整個程序是不工作的。如下圖 45 所示。表示停止?fàn)顟B(tài)的紅燈亮。此時并沒有輸入和輸出。 圖 45 系統(tǒng)初始化 當(dāng)上電以后 ，此時的系統(tǒng)已經(jīng)為工作做好了準(zhǔn)備，但是此時也還沒有輸入和輸出的變化，只是整個系統(tǒng)處于上電啟動狀態(tài)。代表系統(tǒng)運行的綠燈亮起。 圖 46 系統(tǒng)啟動狀態(tài) 當(dāng)按下啟動按鈕 SB1，電機(jī)開始在低轉(zhuǎn)速下向前運轉(zhuǎn)。此時按鈕 SB1 由前面的輸入輸華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 出分配表可知， SB1 代表的是仿真圖中的 ，而代表輸出的則是 ，還是由前述的分配表可知，它是代表變頻器低速狀態(tài)。在這種情況下，變頻器低速運行，控制著電機(jī)低速運行。 圖 47 運料小車低速行駛 如果小車運行在向前進(jìn)的過程中，遇 到了限位開關(guān)，比如碰到裝料地點甲處的行程開關(guān)時 SQ1，按照要求，小車是要停下來，然后綠燈 1 亮起，顯示在裝料狀態(tài)。這種狀態(tài)維持 20S，在定時器的控制下，當(dāng)時間超過了預(yù)置的時間時，自動啟動加速的線圈，也就是，此時對應(yīng)的是變頻器的加速調(diào)節(jié)檔位。 圖 48 運料小車停車加料 當(dāng)小車到達(dá)卸料的地方是，按照要求應(yīng)該停下來 25S 鐘的時間，此時代表進(jìn)入卸料狀態(tài)的 3 號綠燈亮起，系統(tǒng)進(jìn)行卸料作業(yè)。當(dāng)定時器的時間超過了給定值以后，綠燈滅，然華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 后小車車門關(guān)閉，隨后接通控制變頻器高速的線圈 。此時整個卸料過程完畢，小車回位到下一個裝料的地方進(jìn)行裝料，然后開始下一個的自動循環(huán)運行。 圖 運料小車停車卸料 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 5 總結(jié)與展望 設(shè)計總結(jié) 本文 主要進(jìn)行了基于 PLC 控制的運料小車的運動控制的設(shè)計。運料小車一般是用在焦化廠等工業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備，它的突出特點就是要求能在兩個相距不太遠(yuǎn)的工藝地點上實現(xiàn)自動化的物料傳送功能。但是，所謂運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)計成漏斗狀的盒子或者小的平臺，只要在它的下面安裝一個負(fù)責(zé)控制的 PLC單元和 一個帶動行走部件的電機(jī)，即可統(tǒng)稱為運料小車。小車的行走距離一般比較短，從幾米到幾十米不等，這個根據(jù)物料的生產(chǎn)工藝確定。 整個運料周期可根據(jù)產(chǎn)量進(jìn)行調(diào)整，載料小車的運行模式通過主令控制器和 PLC 來實現(xiàn)，速度變化通過改變變頻器的頻率來實現(xiàn)。同時，智 能主令控制器還將檢測到的料車位置以模擬信號形 式送給 PLC， PLC 再將這些信號送給上位機(jī)，通過編程軟件在上位機(jī)動態(tài)畫面上顯示出料車的位置和狀態(tài)，從而實現(xiàn)對運料過程的監(jiān)視和在線控制。 本文在運料小車的控制設(shè)計方面，圍繞著以下幾個方面做了比較詳細(xì)的分析設(shè)計研究： （ 1）首先通 過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，在掌握目前工廠里運料小車的實際工作情況的前提下，規(guī)劃了整個系統(tǒng)的工藝流程。為了滿足工藝流程的需要，隨后進(jìn)行了小車運動軌跡的設(shè)計，小車運動方式的設(shè)定等工作。在三維建模軟件 solid works2020 的幫助下，實現(xiàn)了小車運行軌跡設(shè)計的模型可視化，最大程度的滿足了小車工藝流程的需要。 （ 2）在 PLC 等的電子元器件的選型方面，緊緊圍繞運料小車的運動要求，通過參閱大量的中外文獻(xiàn)，在充分考各元件的實用性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對小車的運行控制所需要的元器件進(jìn)行了合理的選型，達(dá)到了理論和實踐的最佳優(yōu)化和 平衡。 （ 3） 通過運用 S7200 的編程軟件，對運料小車的運行控制進(jìn)行了軟件編程，并利用仿真軟件對程序進(jìn)行仿真。在程序的仿真后，對程序進(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)。在此基礎(chǔ)上，給出了詳細(xì)的仿真過程，為后續(xù)的實踐應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。 后續(xù)工作展望 本文對基于 PLC 控制的運料小車的 運動控制涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了一定的研究工作，解決了幾個實用的問題。由于本人的水平有限，加上現(xiàn)實條件的限制，本次的設(shè)計對運料小車的設(shè)計進(jìn)行了有限的探索，如果條件允許，今后還需要在以下幾個方面展 開工作。 （ 1） 根據(jù)實際情況的小車運行分析可知，最合理的設(shè)計方式就是在小車運行的整個過程中，實現(xiàn)全面的控制和監(jiān)測。那么如果要能夠?qū)崿F(xiàn)這種目的的話， 在這個設(shè)計上，還華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 要考慮對小車的整個運動過程進(jìn)行在線的監(jiān)測，對小車在運行過程中出現(xiàn)的故障等問題，進(jìn)行及時的反饋和處理。 （ 2）本次的設(shè)計雖然在理論上取得了成功，也進(jìn)行了大量的模擬工作。如果以后條件允許的話，應(yīng)該在實踐中把整個系統(tǒng)的實物平臺搭建起來，通過實踐的檢驗，不斷地進(jìn)行設(shè)計的優(yōu)化。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 設(shè)計圖紙說明 本設(shè)計中的圖紙主要是一些電路接線原理圖和示意圖。 根據(jù)運料小車的 運動控制要求，在選取適當(dāng)?shù)碾姎庠幕A(chǔ)上，畫出主要的接線原理示意圖。本次設(shè)計運用達(dá)到的繪圖工具是 PROTEL 99 SE 電路板接線繪制軟件。利用這款軟件，可以把設(shè)計中用到的各種電氣元件，按照它們各自的工作原理，很好的展現(xiàn)出硬件的接線原理，為后續(xù)的實踐操作提供良好的技術(shù)資料。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 參考文獻(xiàn) [1] 羅濤，徐淑英 .PLC 運料小車控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn) [J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)， 2020,7（ 28） . 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