多方式运行小车毕业论文(浙江工贸版).doc

多方式运行小车的设计与制作

应建凯

浙江工贸职业技术学院电子工程系，班级：机电0901

摘要：目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器控制、微机控制和可编程控制器（PLC）控制三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统及微机系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点。而继电器控制系统因技术性能差，功能单一，在机械控制系统中已很少使用。微机控制系统因抗干扰能力较差，都工作环境要求较高，设计研制周期较PLC控制系统长，因此，在自动控制领域的应用呈逐年下降的趋势。

关键词：站点呼叫小车；可编程控制器；控制系统

在基于PLC的站点呼叫控制系统设计中，设计了基于PLC的站点呼叫小车控制系统总体方案，给出了软、硬设计与实现方案。在电动机电器控制线路的设计部分，阐述了电动机主电路以及辅助电路的设计过程，给出了这些电路的电器元件选择结果。在PLC控制的设计部分中，阐述了PLC I/O接线图的设计过程，给车PLC及其输入/输出元件的选择结果，详细地阐述了PLC用户程序的设计过程，其中包括对手动程序、自动程序、型号显示的设计过程的阐述。

一、小车的功能分析

（一）控制要求

小车自带正反转电机，然后为小车制造一条运行轨道，使小车可以沿着轨道运行，在轨道上设置4个工作位，在每个工作位的相应轨道上装一个限位开关，使小车运行到该位能自动停车。按下呼车按钮，小车可及时到达，用PLC实现对送料小车的硬件制作与软件设计，并能进行软、硬件的综合调试。

具体的控制要求：

1

多方试运行小车的设计与制作

 小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON。  假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：

 x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；  x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；  x=y，小车停止。

 小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞。  小车路过每个站台要有指示灯显示；但LB1和LB4灯要闪3次。 （二）系统功能流程

系统启动、有无呼车、何处呼车等系统功能的流程如图1所示。

图1 系统功能流程图

二、软件设计

2

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）

（一）I/O地址分配

I/O地址分配由11个输入和6个输出组成，如表1所示。

表1 I/O地址分配表

输入 呼车按钮SB1 呼车按钮SB2 呼车按钮SB3 呼车按钮SB4 手动正转按钮 手动反转按钮 系统启动按钮 限位开关ST1 限位开关ST2 限位开关ST3 限位开关ST4 00001 00002 00003 00004 00005 00006 00000 00007 00008 00009 00010 站点灯1 站点灯2 站点灯3 站点灯4 电机正转线圈 电机反转线圈 输出 01000 01001 01002 01003 01004 01005 （二）梯形图

本程序使用MOV指令把呼车信号存入通道HR00，小车所在位置存入通道HR01，使用CMP指令把通道HR00的内容与HR01进行比较以判断小车正转、反转还是不动。

按下站点1呼叫按钮00001，00001闭合，虚拟线圈20000得电，虚拟线圈常开触头闭合，从而达到自锁，站点1的灯01000亮，定时器TIM得电计时25秒，秒脉冲使灯在期间闪烁3次，MOV指令得电并把数据1存到HR00通道，以便和小车的位置数据存储通道HR01进行比较，用以判断小车前进、后退还是停止，如图2所示。

图2 小车正反转梯形图

3

多方试运行小车的设计与制作

按下站点2呼叫按钮00002，00002闭合，虚拟线圈20001得电，虚拟线圈常开触头闭合，从而达到了自锁，站点2的灯01001亮，MOV指令得电并把数据2存到HR00通道，如图3所示。

图3 小车正反转梯形图

按下站点3呼叫按钮00003，00003闭合，虚拟线圈20002得电，虚拟线圈常开触头闭合，从而达到了自锁，站点3的灯01002亮，MOV指令得电并把数据3存到HR00通道，如图4所示。

图4 小车正反转梯形图

按下站点4呼叫按钮00004，00004闭合，虚拟线圈20003得电，虚拟线圈常开触头闭合，从而达到自锁，站点4的灯01003亮，定时器TIM得电计时25秒，秒脉冲使灯在期间闪烁3次，MOV指令得电并把数据4存到HR00通道，如图5所示。

4

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）

图5 小车正反转梯形图

按钮00007、00008、00009、00010是判断小车位置的4个站点限位开关，当小车接触到某站点的限位开关，该限位开关就会把该站点的位置数据通过MOV指令存到HR01通道，如图6所示。

图6 小车正反转梯形图

当虚拟线圈20008得电的时候，比较指令CMP就会启动，它会把把通道HR00里的站点呼叫数据和HR01里的小车位置数据进行比较，若前者大于后者，小车向右行使；若前者等于后者，小车停止运作；若前者小于后者，小车向左行使，如图7所示。

5

多方试运行小车的设计与制作

图7 小车正反转梯形图

当系统启动按钮00000得电时，虚拟线圈20008得电，虚拟线圈常开触头闭合，MOV指令得电并把数据0分别传到了通道HR00和通道HR01里，相当于把通道HR00和通道HR01里的数据清零，如图8所示。

图8 小车正反转梯形图

（三）相关理论知识 1.MOV指令的介绍 MOV(21)

S

D 其中：

操作数S为源通道，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。

6

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）

操作数D为控制字，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、DM、*DM。

功能：当执行条件为ON时，将源数据S传送到通道中。 2．CMP指令的介绍 CMP(20)

C1 C2

其中：

C1为比较数1，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。 C2为比较数2，它可以是IR、SR、AR、LR、HR、TC、DM、*DM。

功能：当执行条件为ON时将C1和C2进行比较，并将比较结果送到各标志位： 当C1>C2，大于标志位25505为ON； 当C1=C2，等于标志位25506为ON； 当C1（一）元件说明

在这次的站点呼叫小车的设计中，我们用到了按钮、玩具小车、普通塑料板板、端子板、胶布、导线、螺丝钉和欧姆龙PLC等器件。

器件的主要用途：

 按钮：主要是用来呼叫小车，起到开关启动作用。  玩具小车一辆：用的是3V直流电动机的驱动小车。

 普通塑料板：是用来使小车能在平滑的塑料轨道行使，起到模拟公路的作用。  胶布：用来固定按钮，电路板等物品。

 端子板：是为了按钮与PLC输入端、输出端和公共端的连接。  螺丝钉：是为了物品的固定作用。  发光二极管：相当于站点指示灯。 （二）布局设计

限位开关有4个、呼车按钮有4个，如图9所示。

7

多方试运行小车的设计与制作

图9 各工位的限位开关和呼车按钮图

第一步，我们找了一块长宽都约为40CM的塑料板。

第二步，在使用限位开关时，使用导线来代替限位开关，裸导线横拉在木板宽面两端，以此类推横拉四条，两条之前10CM距离，然后通过把裸导线的一端接到端子板上，导线穿过小车中间连接限位开关的另一个公共端，通过小车的上的导线与裸导线的接触使限位开关闭合，达到小车的停止。

第三步，使用呼车按钮，按钮分别固定在木板的限位开关旁边，四个呼车按钮的一端接通过导线连在一起，当做公共端接到PLC的输入COM公共端作为呼叫按钮的公共端，把按钮的另外4端分别接到端子板的一端，然后另一端接到PLC的输入按钮00001-00005。

第四步，使用小车，把两辆小车头朝两头串接在一起，两辆小车的电源负极通过电线连在一起接到端子板上连到15V电源负极上，两辆小车的电源正极分别接到端子板上。

第五步，使用呼车灯，由一个3K的电阻串上LED发光两极管，两端接到端子板上； 第六步，使用15V电源时，两端接到端子板上。 第七步，对木板进行精美处理。 （三）I/O接线

系统采用了欧姆龙CPM2A，主要有输入、输出组成,如图10所示。

8

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）

KM 2 KM 1 KM 2 L1 L2 L3 L4 KM 1 FU 01000 01001 01002 01003 01004 01005 PLC COM COM 00003 00002 00001 00000 00007 00006 00005 00004 00008 00009 00010 SY 4 SY 3 SY 2 SY 1 SB 1 SB 2 SB 3 SB 4 SB 5 SB 6 SB 7

图10 I/O接线图

四、调试过程

（一）程序的理解

由于题目要求要用四个限位开关和呼车按钮，而且要考虑优先呼车原则，虽然通过找书本资料找到一些程序，基本符合题目要求，但都存在不同的缺陷，后来通过老师的推荐，找到了完全符合题目要求的程序，但问题是用了很多特殊指令，平时几乎不接触，

需要花大量时间找资料了解程序，因为程序是基础。

（二）器件的采购

由于这个毕业设计需要很多元器件，在选择器件的同时，要考虑经费问题、实际操作问题、安全问题、采购问题等因素，让我们最头疼是小车的选择，因为一开始总想着用两个电机来拉动小车来回跑，所以一直朝三相交流异步电动机、单相交流异步电动机、直流电动机，到处购买，但几天跑下来发现都存在的价格太昂贵，一台需要200多元，速度太快，容易冲出跑道，硬件配合复杂。想先考虑放弃这一部分，考虑用什么代替实际的小车时，发现了用玩具小车，也让我们发现了玩具小车就具备小的直流电机，而且玩具小车价格便宜，速度慢，容易控制，一下子豁然开阔。其次头疼是限位开关，在市场上卖的限位开关无任是红外线、微动、接近开关都存在价格太贵，最便宜的也要20多元的一只，可我们需要几十只，难以经费承受，但我们清楚限位开关的原理，正因为了解原理，用这个原理的特点就用裸导线代替限位开关。还有头疼的是指示灯，因为我

9

多方试运行小车的设计与制作

们本想用220V的灯泡来用，但又考虑到欧姆龙输出的特点局限了用220V，也考虑用变压器、整流、稳压后出来低电压来控制发光两极管，但又太麻烦，后来利用欧姆龙输出具有12V的特点。

（三）系统的调试

软件调试好了，可把硬件和软件弄在一起时，发现小车开起来会开偏，所以木板两边加固定的板，效果也不是很灵光；让我头疼是小车的限位开关的公共线及三根电源线，由于小车需要来回跑，可是这四根线始终要伴随着，不但会阻拦小车前进的速度也会改变小车行进的方向及影响美观，我也想过在木板上方搭桥象以前公交车上线一样，可是实际操作起来十分麻烦，而且效果比想象中不理想，也想过在木板上做线槽，可是还会改变小车行进的方向。

五、结论

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆网络资料成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益匪浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

参考文献

[1] 宋伯生，陈东旭.PLC应用及实验教程[M].机械工业出版社，2003.

[2] 张运刚，宋小春.郭武强.高新技术技能系列丛书[M].人民邮电出版社，2005. [3] 廖常初.可编程控制器的编程方法与工程应用[M].重庆大学出版社，2004.

[4] 宫淑贞，王冬青,徐世许.可编程控制器原理及应用[M].人民邮电出版社，2002. [5] 廖常初.PLC基础及应用[M].机械工业出版社，2001. [6] 严盈富.PLC入门[M].机械工业出版社，2005.

[7] 胡汉文，丁如春.电气控制与PLC应用[M].人民邮电出版社，2009. [8] 李天真，姚晴洲.PLC与电气控制[M].科学出版社，2009.

[9] 刘小春.电气控制与PLC电气应用[M].电子工业出版社，2009.

10

浙江工贸职业技术学院毕业设计（论文）

[10] 黄中玉.PLC应用技术[M].人民邮电出版社，2009.

致谢

在本次毕业设计中，我首先要感谢我的指导老师——潘康俊老师，潘老师认真严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风使我受益匪浅。潘老师深厚扎实的理论知识和实践知识，给与我很大的帮助。从课题的选择和主要资料提供，直至现在的设计完成，期间的直接辅导和提供的资料，我的指导老师为我们花了很多时间和精力。我在此要谢谢他的帮助和鼓励，使我顺利的完成了这个课题设计内容。其次要感谢和我一起做毕业设计的同组同学叶星，他们在本次设计中努力工作，克服了许多困难来完成此次毕业设计，并承担了一定的工作量。如果没有他的努力工作，此次设计的完成将变得非常困难。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下机电专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。

11