翟玉澎 代鎖蕾
摘 要:本文通過基于PLC的自動控制技術(shù),介紹了自動加沙小車的控制系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)的控制核心是PLC,并使用步進(jìn)電機(jī)作為小車的驅(qū)動裝置,再通過傳感器的使用,可使該系統(tǒng)實現(xiàn)較高的自動化,具備準(zhǔn)確定位、避障、無線控制、報警等功能。該系統(tǒng)已較為完善的實現(xiàn)了小車自動加沙的基本要求,對小車加沙自動化有很大意義。
關(guān)鍵詞:PLC;傳感器
1 基本原理
小車在開往加沙地時,在司機(jī)不控制的情況下,仍可以較為準(zhǔn)確且自動地停在目的地等待加沙,這是加沙小車自動化的一個關(guān)鍵部分。在這個過程中,我們要用到兩個接近開關(guān),它能檢測金屬物體,并輸出開關(guān)信號。一個接近開關(guān)用于減速,另一個接近開關(guān)用于停車。在小車軌道旁安裝帶有金屬物體的桿,在小車經(jīng)過時,接近開關(guān)工作,PLC在收到信號后降低輸出脈沖的頻率,步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降,進(jìn)而達(dá)到小車減速的目的。在加沙地安裝有另一個帶有金屬物體的桿子,減速后的小車經(jīng)過時,接近開關(guān)工作,PLC收到信號后停止輸出脈沖,步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動,小車剎車。由于小車此時的速度低,在剎車后可以快速且較為準(zhǔn)確地停在加沙地,也就實現(xiàn)了小車的準(zhǔn)確停止設(shè)計。
2 傳感器的介紹
接近開關(guān)是一種無需與運(yùn)動部件進(jìn)行機(jī)械接觸就可以進(jìn)行檢測的位置開關(guān)。當(dāng)有物體出現(xiàn)在接近開關(guān)的感應(yīng)面,并且兩者之間的距離在動作距離之內(nèi)時,那么該物體就會觸發(fā)傳感器,這也是PLC裝置的開關(guān)信號。在這個過程中,當(dāng)物體接近傳感器的感應(yīng)區(qū)域時,接近開關(guān)就能夠在無接觸、無壓力、無火花的情況下,迅速發(fā)出電氣指令,準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置和行程,以驅(qū)動繼電器或邏輯電路。相比較一般的機(jī)械式行程開關(guān)來說,接近開關(guān)具有很高的耐用性、使用時間長、可靠度高,適應(yīng)性強(qiáng)。接近開關(guān)是實現(xiàn)該功能的不二選擇,無論是從可靠性還是功能性來說,接近開關(guān)都能滿足我們的要求。在這個過程中,我們可以在特定位置安裝帶有金屬物體的桿,并置于鐵軌一旁。當(dāng)小車經(jīng)過時,車上的接近開關(guān)工作,PLC 收到信號后開始控制減速,這樣我們就可以完成小車準(zhǔn)確定位的第一步操作。而另一個接近開關(guān)在終點處放置,當(dāng)小車以低速通過時,接近開關(guān)收到信號后進(jìn)而通過PLC 控制小車剎車。由于小車的低速行駛,剎車后小車會停在該位置處,進(jìn)而完成小車準(zhǔn)確定位的第二步,從而實現(xiàn)減速到剎車的完整流程,實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。
在開始選擇選擇傳感器時,選擇的是光電傳感器,它是把測量量的改變變換為光信號的變動,之后在光電元件的作用下,光信號再變換為電信號輸出。這個傳感器也能滿足我們的需要,它的響應(yīng)時間短、監(jiān)測距離長等特性也是接近傳感器所不能比擬的。但考慮到小車的工作環(huán)境,光電傳感器無法滿足在復(fù)雜情況下的工作。而接近開關(guān)的環(huán)境適用性強(qiáng),能滿足在復(fù)雜情況下的工作,可靠穩(wěn)定,是本次研究的較好的選擇。
2 傳感器接線
采用接近開關(guān)有兩線、三線之分,對兩線制接近開關(guān)來說,我們可以將它串聯(lián)到負(fù)載上,然后再接通電源。對三線制接近開關(guān)來說,它包括NPN型和PNP型,不同的型號接線是不一樣的。對于NPN與PNP型接近開關(guān)來說,他們的兩種輸出類型是通過三極管的飽和與截止來實現(xiàn)的,是開關(guān)型傳感器的一種。此外,兩者的輸出電平不同,NPN型輸出的是高電平而PNP型輸出的是低電平。PNP型接近開關(guān)輸出的是低電平0,NPN型接近開關(guān)輸出的是高電平1。NPN型是最常用的,也就是說高電平有效比較常用,而PNP型一般很少用。他們的接線圖如下圖所示。
3 小結(jié)
本設(shè)計是自動加沙小車控制系統(tǒng)的設(shè)計,PLC是控制系統(tǒng)的核心。在實際應(yīng)用中,要求在PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試時能模擬各種運(yùn)行情況,檢驗程序設(shè)計的正確性及完備性。也就是要對編寫的程序進(jìn)行仿真操作。在本設(shè)計中,程序仿真就是用WPLSoft V2.41軟件實現(xiàn)梯形圖的運(yùn)行和監(jiān)測,檢查我們的梯形圖是否正確。通過控制相應(yīng)觸點的斷開與閉合,我們可以檢測是否能得到預(yù)期的輸出結(jié)果。這個功能極大的促進(jìn)了工作效率,保證了編程質(zhì)量,降低了成本,效果顯著。在對梯形圖程序仿真前,必需要先對其進(jìn)行編譯處理。在進(jìn)行仿真操作時,WPLSoft V2.41軟件中有仿真器按鍵,可以實現(xiàn)方便快捷的仿真。首先按下仿真器按鍵,之后依次點擊編譯、下載、監(jiān)控、運(yùn)行即可。
參考文獻(xiàn)
[1]栗克國,一種軌道式推移質(zhì)自動加沙器的設(shè)計[J],水道港口,第35卷 第5期,2014年10月
[2]丁莉,移動上砂小車在動車組列車與機(jī)車整備作業(yè)中的應(yīng)用研究[J],鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,第60卷 第3期,2016年3月
[3]韓志強(qiáng) ,劉曉婷,步進(jìn)電機(jī)PLC 控制的研究設(shè)計[J],輕工機(jī)械,第24卷 第 4期 2006年12月
[4]江華生,李 鳴,基于PLC 的步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)[J],自動化技術(shù)與應(yīng)用,2006 年第25 卷第10 期