【正文】 按照行程開關(guān)的順序，對小車在。利用仿真軟件，對系統(tǒng)在每一個位置的情況進行仿真模擬，從而達到提前監(jiān)測的效果。 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 [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） . [2] 郭玉萍 .PLC 在運料小車中的應(yīng)用 [J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報， 2020,6. [3] 郝敏釵，喬振民 .基于 PLC 的自動運 料小車的控制 [J].煤炭技術(shù) 2020,1,30（ 1） . [4] 劉太湖，鞏敦衛(wèi)，李明，戴冠秀 .PLC 在焦化廠運料小車自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].工況自動化， 2020,1. [5] 郭慧靜 .基于 PLC 的運料小車控制 [J].科技創(chuàng)新， 2020,8:119 120. [6] 鄭建 .PLC 仿真技術(shù)研究 [D].青島大學(xué)， 2020. 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 附錄 程序仿真清單 為了更好的了解系統(tǒng)整個運動過程中的情況。本次設(shè)計運用達到的繪圖工具是 PROTEL 99 SE 電路板接線繪制軟件。 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。 （ 2）本次的設(shè)計雖然在理論上取得了成功，也進行了大量的模擬工作。 （ 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。 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)鍵問題進行了一定的研究工作，解決了幾個實用的問題。在程序的仿真后，對程序進行了最佳的優(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。 （ 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，在充分考各元件的實用性和經(jīng)濟性指標的基礎(chǔ)上，對小車的運行控制所需要的元器件進行了合理的選型，達到了理論和實踐的最佳優(yōu)化和 平衡。為了滿足工藝流程的需要，隨后進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。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，通過編程軟件在上位機動態(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。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。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的工藝地點上實現(xiàn)自動化的物料傳送功能。此時整個卸料過程完畢，小車回位到下一個裝料的地方進行裝料，然后開始下一個的自動循環(huán)運行。 圖 48 運料小車停車加料 當小車到達卸料的地方是，按照要求應(yīng)該停下來 25S 鐘的時間，此時代表進入卸料狀態(tài)的 3 號綠燈亮起，系統(tǒng)進行卸料作業(yè)。 圖 47 運料小車低速行駛 如果小車運行在向前進的過程中，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)。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)。代表系統(tǒng)運行的綠燈亮起。此時并沒有輸入和輸出。如下圖 45 所示。 本文為了對設(shè)計的程序進行仿真校驗，結(jié)合 s7200 的編程軟件特點，選擇使用 s7200漢化的仿真軟件進行程序的仿真，其仿真效果如下。 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、靈活、高效等優(yōu)點。各個 PLC 生產(chǎn)廠家?guī)缀醵纪瞥鲎约旱?PLC 仿真軟件。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，尋求改進薄弱環(huán)節(jié)，以提高系統(tǒng)的性能和運行效率。 它具有經(jīng)濟、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)的一種強有力的工具和手段。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。卸料。時間 20s。裝料。時間 20s。裝料。當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，使得輸出端進行相應(yīng)的動作。 以上進行的是把各種輸入定義成在編程軟件里的輸入表示符號。在進行編程以前，首先要進行 I/O 口分配。具體的工作流程圖 如下 圖 所述。然后在經(jīng)過兩個彎道，小車又進入裝料地點甲處，從而又開始了一個循環(huán)。利用 電磁閥線圈的得電和失電來控制小車卸料閥門的開啟和關(guān)閉。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 41 程序流程圖 變頻器低 速 行程開關(guān) 1？ N Y 變頻器停止 啟動裝料定時器 1 裝料 綠燈亮 定時時間到？ N Y 變頻器高速 行程開關(guān) 2？ N Y 變頻器低速 行程開關(guān) 3？ N 變頻器停止 啟動裝料定時器 2 裝 料 綠燈亮 定時時間到？ N Y 變頻器高速 行程開關(guān)4？ 變頻器低速 行程開關(guān)5？ N 變頻器高速 拐彎 拐彎過程 行程開關(guān)9？ 變頻器停止 綠燈亮 卸料 定時時間到？ N Y 變頻器高速 變向拐彎 裝料，循環(huán) . N Y Y 定時器 3 啟動 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 PLC 輸入輸出 分配表 該設(shè)計采用行程開關(guān)以及按鈕作為輸入信號，控制系統(tǒng)的啟動停止以及變頻器的加速、減速，從而實現(xiàn)送料小車的裝料、卸料以及加速、減速行駛。右母線可以不畫出。如果該存儲單元為“ 0”狀態(tài)，對應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點的狀態(tài)與上述相反，稱該軟繼電器為“ 0”或“ OFF”狀態(tài)，使用中也常將這些“軟繼電器”稱為編程元件。該存儲單元為“ 1”狀態(tài)。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計稱為編程。 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（論文） 19 4 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 梯形圖概述 梯形圖是使用的最多的圖形編程語言，被稱 為 PLC 的第一編程語言。 在該設(shè)計中，用到了三個繼電器，他們分別用來控制小車的車門關(guān)閉，變頻器的高低速度控制。這樣吸合、釋放，從而達到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。只要在線圈兩端加上一定的電壓 ，線圈中就會流過一定的 電流 ，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在 電磁力 吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的 動觸點 與 靜觸點 （常開觸點）吸合。 電磁繼電器一般由 電磁鐵 、 銜鐵 、彈簧片、觸點等組成的，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。 電磁繼電器的選擇 電磁繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動控制電路中 ，它實際上是用較小的電流 、 較低的電壓去控制 較大電流 、 較高的電壓的一種 “ 自動開關(guān) ” 。 2） 微動式的行程開關(guān) 微動式的行程開關(guān)主要包括 推桿 、 彈簧 、 壓縮彈簧 、 動斷觸點 、 動合觸 .它的作用原理和滾輪式行程開關(guān)類似，只是在受到很小的撞擊以后，就會發(fā)生動作，動作反應(yīng)過程比較靈敏。 當被控機械上的撞 擊 塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，帶動凸輪轉(zhuǎn)動，頂下推桿，使微動開關(guān)中的觸點迅速動作。這種是單輪自動恢復(fù)式行程開關(guān)。 b 行程開關(guān)的結(jié) 構(gòu)種類 行程開關(guān)主要包括以下兩種結(jié)構(gòu) ： 1） 滾輪式行程開關(guān) 當運動機械的擋鐵 塊 (撞擊 塊 )壓到行程開關(guān)的滾輪上時，傳動 桿 連同轉(zhuǎn)軸一同轉(zhuǎn)動，使凸輪推動撞塊，當撞 擊 塊碰壓到一定位置時，推動 微動 快速動作。近幾年來 , 集成電路控制裝置逐漸增多 , 在這種控制系統(tǒng)中 , 由于采用集成電路 , 控制裝置本身的故障率大大下降 , 而行程開關(guān)的可靠性問題卻變得突出了。若其中任何一個發(fā)生故障或損壞 , 都會迫使生產(chǎn)機械停下來。 行程開關(guān)被廣泛應(yīng)用在各工業(yè)部門的各種生產(chǎn)機械的自動化控制系統(tǒng)中如組合機床和 自動線。 圖 32 行程開關(guān)的表示符號 在實際生產(chǎn)中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當裝 在 生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，實現(xiàn)電路的切 換。用于控制機械設(shè)備的行程及限位保護 [5]。通常，這類 開關(guān) 被用來限制機械運動的位置或行程，使運動機械按一定位置或行程自動停止、反向運動、 變速運動 或自動往返運動等。 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 。 其他電器元件的選取 除了 PLC 的選型和變頻器的選擇以外，還有一些其他元器件如行程開關(guān)、電磁繼電器等。由于摩擦等的存在，電動機等的效率最高不會超過 。 華北電力大學(xué)科 技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 在本設(shè)計中的生產(chǎn)機械是運料小車， 它的功率是由小車一次可以運載的貨物重量決定的。 η 1－ 生產(chǎn)機械本身效率 。 P=P1/η 1η （ 31） 式中 :P－電動機的功率 (KW)。 為了選擇合適的電動機，需要結(jié)合實際的工作情況，對電動機的輸出功率做一定的計算， 從而更加準確合理的選擇電動機。如果容量選擇過大，電動機的輸出機械功率不能充分利用，功率因數(shù)也不高。 在該設(shè)計中，冷卻的時候是 通過散熱風(fēng)扇實現(xiàn)的，設(shè)計成后開口的方案，這樣可以使得小車在移動的過程中，可以最大程度的實現(xiàn)散熱問題 。 因為運料小車在運行過程中需要不斷地啟動和停止，在這一過程中，會有比較大的熱量產(chǎn)生，因此在設(shè)計的時候，也要注意電動機的散熱問題，從而能夠讓小車一直以比較高效的狀態(tài)運行。在該設(shè)計方案中，由于小車有不斷的啟動和停止過程，中間還有可能會因為諸如軌跡等的問題發(fā)生過載現(xiàn)象，因此設(shè)計中充分考慮到這一點，選擇皮 帶傳輸方式，一方面工藝上容易實現(xiàn)，另一方面，可以很好的實現(xiàn)過載保護。電動機的輸出端是一個皮帶輪， 通過電動機上的皮帶輪，帶動主動軸上的帶輪旋轉(zhuǎn)，從而 推動小車向前移動。 在該設(shè)計中，小電機是通過 螺栓連接在運料小車的底部。 2） 安裝結(jié)構(gòu)及型式 Y 系列電動機的安裝結(jié)構(gòu)，分為地腳安裝、用地腳附帶凸緣端蓋安裝和用一個凸緣端蓋安裝等三種。 IP23 的含義是： IP－ 表示防護等級的標志符號，后面的兩位數(shù)字的要求如下 ： 第一位數(shù)字 ， 能防止手指接觸及機殼內(nèi)帶電或轉(zhuǎn)動部分，能防止直徑大于 12MM 的小固體異物進入 ； 第二位數(shù)字 ，與沿垂直線成 60 度或小于 60 度的淋水對電機應(yīng)無有害影響。 3） 專用系列：與一般用途不同，具有特殊使用要求和特殊防護條件系列，如 YZ、YZR 冶金及起重用異步電動機。 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，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。 小型異步電動機可分為：基本系列、派生系列和專用系列。該電機堅固耐用、安全可靠因此使用范圍越來越廣。 小型三相異步電動機，通常包括 H80315MM 的電機，其產(chǎn)量大、用途廣，在電網(wǎng)的總負荷中，它的用電量為 40%左右。 在控制上，由于小車需要載著物料不斷的自行移動，因此，在電源控制上選擇由電纜輸送的電源控制方法。 2） 電動機的機械特性、啟動、制動、調(diào)速及其它控制性能應(yīng)滿足機械特性和生產(chǎn)工藝過程的要求，電動機工作過程中對電源供電質(zhì)量的影響（如電壓波動、 諧波 干擾等），應(yīng)在容許的范圍內(nèi) ； 3） 按預(yù)定的工作制、冷卻方法基輔在情況所確定的電動機功率，電動機的溫升應(yīng)在限定的范圍內(nèi)； 4） 根據(jù)環(huán)境條件、運行條件、安裝方式、傳動方式，選定電動機的結(jié)構(gòu)、安裝、防護形式，保證電動機可靠工作； 5） 綜合考慮一次投資 以及 運行費用，整個驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)濟、節(jié)能、合理、可靠和安全。 正確選用電動