1、1.運料小車的發展概況工廠運輸現大多采用地面運輸，地面運輸主要采用叉車及手推運料小車，叉車需專人駕駛且無固定軌道，在車間內運行極不安全，手推運料小車需人為動力，勞動強度大，運輸效率低。隨著經濟的發展，運料小車不斷擴大到工業運輸的各個領域，從手動到自動，逐漸形成了機械化、自動化。早期運料小車電氣控制系統多為繼電器-接觸器組成的復雜系統，這種系統存在設計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數據處理和通信功能，必須有專人負責操作。后來，單片機應用到運料小車控制系統中。但是單片機開發周期長，使用難，開發成本高，批量成本低，對人要求高，而且其穩定性不夠高。由于PLC開發周期短，使用容易，開發成本低，批量

2、成本高，對操作人員技術要求要求不高，并且穩定性好,抗干擾能力強，使得對基于PLC的運料小車控制系統的開發研究逐步加強。PLC(ProgrammableLogicalController)是20世紀70年代以來以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術發展起來的一種新型工業自動控制裝置。由于它具有功能強、可靠性高、配置靈活、使用方便以及體積小、重量輕等優點，使其在自動化控制的各個領域中得到了廣泛的應用。將PLC應用到運料小車電氣控制系統，可實現運料小車的自動化控制。降并且，控制系統具有連線簡單，自動控制，控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，安裝、維修和改造方便可以降低系統的運行

3、費用等優點，低系統的運行費用。2.可編程控制器（PLC）概述2.1 PLC的概述PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其圖2-1 PLC三菱FX系列內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或

4、生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”2.2.1 PLC的特點（1）可靠性高，抗干擾能力強（2）配套齊全，功能完善，適用性強（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎（4）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造（5）體積小，重量輕，能耗低2.2 PLC的構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。圖2-2 PLC 的組成框

5、圖（1）CPU的構成CPU是PLC的核心，起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據，并存入規定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。（2） I/O模塊PLC與

6、電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用

7、IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數確定模塊規格及數量，I/O模塊可多可少，但其最大數受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數限制。（3） 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。（4）底板或機架大多數模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現各模塊間的聯系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。其它設備(1)編程設備：編程器是PLC開發應用、

8、監測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況，但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統的上位機。(2) 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態軟件）充當人機界面非常普及。(3) PLC的通信聯網依靠先進的工業網絡技術可以迅速有效地收集、傳送生產和管理數據。因此，網絡在自動化系統集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網絡就是控制器的觀點說法。PLC具有通信聯網的功能，它使PLC

9、與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統一的整體，實現分散集中控制。多數PLC具有RS-232接口，還有一些內置有支持各自通信協議的接口。PLC的通信現在主要采用通過多點接口（MPI）的數據通訊、PROFIBUS 或工業以太網進行聯網。 3.控制系統設計3.1 小車運動分析 1）按下開始按鈕SB1，運貨小車電動機反轉，運貨小車自動后退，到達倉庫A裝料，停留5秒后，運貨小車電動機正轉，運貨小車自動前進，向倉庫B運動，到達倉庫B后停4秒卸料并后退，向倉庫A運動，到達倉庫A后，開始下一輪循環工作；2）若按下停止按鈕SB2，運貨小車電動機停止轉動，運貨小車停止運動

10、；3）在2）的條件下，按下手動后退按鈕SB3,運貨小車后退，向倉庫A的方向運動；4）在2）的條件下，按下手動前進按鈕SB4，運貨小車前進,向倉庫B的方向運動。3.2 流程圖基于運料小車自動往返順序控制的PLC程序設計的流程圖如圖（一）所示 圖（一）運料小車自動往返順序控制的PLC程序設計的流程圖3.3 輸入輸出分配表 輸入地址分配表如下表（一）所示PLC X元件對應外部設備X000開始按鈕X001停止按鈕X002手動后退按鈕X003手動前進按鈕輸出地址分配表如下表（二）所示PLC Y元件對應外部設備Y001電動機反轉Y002電動機正轉3.4 編程邏輯框圖基于運料小車自動往返順序控制的PLC程序

11、設計的編程邏輯框圖如圖（二）所示3.5 梯形圖基于運料小車自動往返順序控制的PLC程序設計的梯形圖如圖（三）所示：圖（四）運料小車自動往返順序控制的PLC程序設計的梯形3.6 指令語句基于運料小車自動往返順序控制的PLC程序設計的編程如下所示：1. LD M8002 ；取指令開始2. SET S0 ；置位指令3. STL S0 ；激活狀態4. LD X000 ；取小車運行開始指令5. ANI X001 ；串聯常閉的停止按鈕6. SET S20 ；置位S20轉移條件7. LD X002 ；取小車手動后退指令8. ANI X003 ；串聯常閉的小車手動前進按鈕9. AND X001 ；串聯常開的停

12、止按鈕10. SET S23 ；置位S23轉移條件11. LD X003 ；取手動前進指令12. ANI X002 ；串聯常閉的手動后退按鈕13. AND X001 ；串聯常開的停止按鈕14. SET S24 ；置位S24轉移指令15. STL S20 ；激活S20轉移條件16. OUT T0 K50 ；延時5S17. LDI Y002 ；對電動機正轉取非18. ANI X001 ；對停止指令取非19. OUT Y001 ；輸出電動機反轉指令20. LD T0 ；取延時5S，小車自動后退21. SET S21 ；置位S21轉移指令22. STL S23 ；激活S23轉移指令23. LD X00

13、1 ；取停止指令24. ANI Y002 ；對電動機正轉取非25. OUT Y001 ；輸出電動機反轉指令26. LDI X001 ；對停止指令取反27. OR X003 ；并聯常開手動前進按鈕28. OUT S0 ；輸出S029. STL S24 ；激活S24轉移指令30. LD X001 ；取停止指令31. ANI Y001 ；對電動機反轉取非32. OUT Y002 ；輸出電動機正轉33. LDI X001 ；對小車停止指令取非34. OR X002 ；并聯常開的手動后退按鈕35. OUT S0 ；輸出S036. STL S21 ；激活S21轉移指令37. OUT T1 K40 ；輸出T

14、1，延時4S38. LDI Y001 ；對電動機反轉取非39. ANI X001 ；對停止指令取非40. OUT Y002 ；輸出電動機正轉41. LD T1 ；取T142. SET S22 ；置位S22轉移條件43. STL S22 ；激活S22轉移條件44. LDI Y002 ；對電動機正轉取反45. ANI X001 ；對停止指令取非46. OUT Y001 ；輸出電動機反轉47. LDI X001 ；對停止指令取反48. OUT S0 ；輸出S049. RET ；步進結束50. END ；結束指令4.控制系統的調試4.1 編程軟件編程軟件采用三菱公司的編程軟件GX-Developer,

15、它適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監控及調試，具有異地讀寫PLC程序功能。4.2硬件調試接通電源，檢查可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好，然后把其與電腦的通信口連接。4.3軟件調試按要求輸入梯形圖，轉換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設置正確的通信口，將指令讀入到指定的可編程控制器ROM，進行下一步的調試。4.4運行調試在硬件與軟件調試正確的基礎上，打開可編程控制器的“RUN”開關進行調試；觀察運行的情況是否正確，以確定PLC的控制系統設

16、計符合要求。5.小車的性能分析及設計改進5.1小車的優缺點分析 本設計運用的可編程控制器實現的運料小車自動控制，避開了以往繼電器接觸不良、開關易損壞等缺點，可靠性和穩定性都有所提高。在檢測小車是否到達裝料、卸料點的時候，運用了行程開關，這樣的檢驗系統讓小車的停靠位置更加準確。與此同時，由于輸入輸出很明顯，不需要好多額外的外接電路，讓設計更簡潔。這也是采用了成熟的可編程控制器帶來的好處。即使在出現故障、緊急停止等環節中都能快捷操作。但設計過程中，只是基本實現了設計的要求，沒有功能擴展，讓系統顯得比較簡單。5.2設計的改進及推廣在實際的運用過程中，為了便于智能化、無人化、遠程化的操作，該設計控制器

17、還應該聯網，讓多臺控制器組成局域網，構成一套網路系統，便于通訊和控制操作。如修改軟件設計中的一些參數，能適合在不同的場合都能適合。在具體的設計中，應該還可以設計顯示功能，顯示運料小車到達指定的裝料、卸料點時所需時間；還可以在小車底部安裝一個傳感器，用來檢測小車中的料是否卸完。這樣就可更好地控制小車的運行，更加便于人們工作。此外，該運料小車控制器可以運用于大型的養殖行業，便于送料和喂養。這樣就可以節約時間，提高效率。總 結本文主要介紹了運料小車的發展過程及現代社會對運料小車的功能要求，以及運料小車以后的發展趨勢。隨著現代工業的發展，工業自動化程度越來越高，運料小車應用前景可觀。在經過認真學習與總

18、結后，我在本文中解決了如下問題：控制系統硬件電路的正確設計及連接，節約了成本，優化了配置；實現了生產工作過程中，小車能正確無誤的往返循環運輸；軟件編程調試方面，通過三菱編程軟件已經正確調試了設計程序，并在設計調試中收獲很多寶貴經驗。結論本次課程設計主要任務是設計小車往返運動控制，通過一周的設計實踐，實現了往返運動控制，其中小車往返控制，按下啟動按鈕，小車可以啟動并且按照相對應的運行方式運行。經過本次的實踐，通過理論與實踐相結合，進一步加深我們的理論知識。要想在短暫的課程設計時間內，盡可能能多的學一些東西，這就需要我們跟老師有很好的溝通，加深彼此的了解。剛開始時，老師并不了解我們的工作和學習能力，不清楚我們會做那些工作，所以跟老師進行溝通是很必要的。通過溝通