第3章 运料小车的控制系统论证
3.1 运料小车的介绍与控制要求
运料小车模拟图如图2-1。
图2-1运料小车
运料小车是工业送料的主要设备之一。广泛应用于自动生产线、 冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。 图2-1是一个运料小车工作示图。系统的设计要求为：小车由电机驱动，可在A、B两地分别启动，A地启动后，小车先返回限位开关ST1处，停车20s装料；然后自动驶往B点，到达限位开关ST2处后停车，底门电磁铁动作，卸料30s，然后返回A点，停车20s装料，如此反复。
3.2 运料小车控制系统的控制内容与要求
3.2.1 运料小车的控制系统主回路
运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向左行，电机反转， 所
示。3-1小向右行。电动机正反转主回路如图
图3-1 三相异步电动机正反转电路图
在生产线上装料点A、卸料点B分别装有行程开关，以判别小车是否到达位置。另外对小车还需要一个总停按钮，两个启动按钮。
3.2.2 设备控制要求
运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下：
(1) 按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作 (2) 可在A、B两地分别启动
(3) A地启动后，小车先返回限位开关ST1处，停车20s装料 (4) 然后自动驶往B点，到达限位开关ST2处后停车，底门电磁铁动作，卸料30s (5) 然后返回A点，停车20s装料，如此反复
3.2.3 运料小车控制系统控制回路
传统运料小车大都是继电器控制。根据3.2.2设备控制的要求，以继电器为 所示。3-2主的运料小车控制系统的控制回路如图
图3-2 运料小车的继电器控制回路
3.3 方案论证
早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
后来，单片机应用到运料小车控制系统中。单片机有优异的性能价格比、集成度高、体积小、有很高的可靠性、控制功能强、低功耗、低电压，便于生产便携式产品，外部总线增加了I C及SPI，单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。单片机编程方法复杂，不容易上手，使用于简单应用。
将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。 运料小车控制流程图如图3-4所示。
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图3-4 运料小车控制流程图
运料小车控制系统的控制系统构成图如图3-3所示。
第4章 运料小车控制系统总体设计
运料小车控制系统图3-3 图
4.1 PLC的选用
根据运料小车输入输出设备的分配，在I/O方面只需要6个输入口和3个输出口，同时考虑适当的余量，选用FX2N-16MR的PLC即可。
4.2 PLC外部接线图
运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向左行，电机反转，小向右行。小车控制系统的输入，输出设备与PLC的I/O端对应的外部接线图如图4-1所示。
图4-1 运料小车PLC外部接线图
4.3 I/O分配
这个控制系统的输入有2个启动按钮开关、停止按钮开关、2个行程开关、热继电器共6输入点。这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机一个。电机有正转和反转两个状态，分别都应正转继电器和反转继电器，另外还有一个输出控制卸料电磁铁开关，所以输出点应该有3个。对应的地址分 配表如表4-1所示。表4-1 PLC I/O分配
输入信号 输出信号
代号 输出点编号 名称 输入点编号代号 名称 Y000 KM1 总停按钮 SB1 X000正转接触器
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正转启动按 SB X00反转接触 KM Y00
Y00反转启动按 KM SB X00卸料电磁 ST行程开 X00 ST行程开 X00 热继电 X00 KR
4.4 PLC状态流程
根据运料小车运动控制的要求， 按下启动按钮SB1后，运料小车系统开始工作，碰到装料点A的行程开关并开始进行装料，20S装料结束后小车自动右行。碰到卸料点B的行程开关后停车并卸料，30S后卸料完毕小车左行，碰到装料点A的行程开关时，小车停止并装料，如此反复。
4.5 运料小车控制系统梯形图
图4-3 运料小车控制系统梯形图
根据小车运动的控制要求，画出小车控制系统的梯形图如图4-3所示。
4.6 运料小车控制系统语句表
根据图4-3梯形图 写出与之相对应的语句表如下： 0 LD X001 1 OR Y000 2 OR T1 3 ANI X000 4 ANI M1 5 ANI X003 6 ANI Y001 7 OUT Y000 8 LDI X000 9 AND X003
10 OUT T0 K200 11 LD X002 12 OR Y001
13 OR T0 14 ANI X000 15 ANI M1 16 ANI X004 17 ANI Y000 18 OUT Y001 19 LDI X000 20 AND X004
21 OUT T1 K300 22 OUT Y002 23 LDI X000 24 AND X005 25 OUT M1 26 END 7 / 9
第5章 总结
早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。 本设计运用的可编程控制器实现的运料小车自动控制，避开了以往继电器接触不良、开关易损坏等缺点，可靠性和稳定性都有所提高。在检测小车是否到达装料、卸料点的时候，运用了行程开关，这样的检验系统让小车的停靠位置更加准确。与此同时，由于输入输出很明显，不需要好多额外的外接电路，让设计更简洁。这也是采用了成熟的可编程控制器带来的好处。即使在出现故障、紧急停止等环节中都能快捷操作。但设计过程中，只是基本实现了设计的要求，没有功能扩展，让系统显得比较简单。在实际的运用过程中，为了便于智能化、无人化、远程化的操作，该设计控制器还应该联网，让多台控制器组成局域网，构成一套网路系统，便于通讯和控制操作。如修改软件设计中的一些参数，能适合在不同的场合都能适合。在具体的设计中，应该还可以设计显示功能，显示运料小车到达指定的装料、卸料点时所需时间；还可以在小车底部安装一个传感器，用来检测小车中的料是否卸完。这样就可更好地控制小车的运行，更加便于人们工作。此外，该运料小车控制器可以运用于大型的养殖行业，便于送料和喂养。这样就可以节约时间，提高效率。
随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。但是，传统的继电器接触器控制在工作中已经暴露出种种弊端，因此，新的控制设计已成为社会发展的必然趋势。本设计运用的可编程控制器实现的自动运料小车控制器，避开了以往继电器接触不良、开关易损坏等缺点，可靠性和稳定性都有所提高。在检测小车是否到装料、卸料点的时候，运用了行程开关使小车的停靠位置更加准确。同时，由于输入输出很明显，不需要好多额外的外接电路，让设计更简洁。这也是采用了成熟的可编程控制器 带来的好处。即使在出现故障、紧急停止等环节中都能快捷操作。．
参考文献
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