基于PLC的運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：運(yùn)料小車(chē)作為工控企業(yè)生產(chǎn)線上物料輸運(yùn)的主要設(shè)備，其能否正常運(yùn)行，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響很大。傳統(tǒng)運(yùn)料小車(chē)運(yùn)行時(shí)需要人員現(xiàn)場(chǎng)操控，但隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的提高，將PLC應(yīng)用于運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的自動(dòng)控制，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用?，F(xiàn)基于西門(mén)子PLC，設(shè)計(jì)了一種運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)，并通過(guò)亞龍實(shí)訓(xùn)模塊對(duì)程序設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，提高了系統(tǒng)可靠性和工作效率。

關(guān)鍵詞：PLC;運(yùn)料小車(chē);控制系統(tǒng)

0 引言

運(yùn)料小車(chē)作為工業(yè)生產(chǎn)線上物料輸運(yùn)的主要設(shè)備，在煤礦、有色金屬、冶金、碼頭、港口等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。傳統(tǒng)的工業(yè)運(yùn)料小車(chē)在工作時(shí)需要人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控操作，由于小車(chē)的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，所以運(yùn)營(yíng)成本較高[2]。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，PLC作為一種為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制器，由于編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易于維護(hù)且工作可靠性高，被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)中[3-4]。將PLC應(yīng)用于運(yùn)料小車(chē)的控制系統(tǒng)中，以控制運(yùn)料小車(chē)的位置到達(dá)情況、自動(dòng)裝料和卸料，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)料過(guò)程的自動(dòng)化控制，減少人員操作，降低運(yùn)營(yíng)成本，提高生產(chǎn)效率。本文采用西門(mén)子S7-200 CPU 226CN型PLC，設(shè)計(jì)了一種運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)，可以滿足小車(chē)控制要求。

1 控制要求

運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返控制系統(tǒng)原理如圖1所示，具體控制要求如下：按下啟動(dòng)按鈕，運(yùn)料小車(chē)在A地（SQ1位置）停留5 s進(jìn)行裝料，由A地運(yùn)料到B地（SQ2位置）后，在B地停留3 s進(jìn)行料斗卸料，然后從B地運(yùn)料到C地（SQ3位置）后停留2 s進(jìn)行料斗卸料，之后空車(chē)返回A地，回到系統(tǒng)初始狀態(tài)。

2 PLC的I/O地址分配及外部接線

根據(jù)小車(chē)控制要求，采用西門(mén)子S7-200 CPU 226CN型PLC，完成對(duì)輸入、輸出點(diǎn)的控制。通過(guò)分析控制過(guò)程，確定輸入元件有啟動(dòng)按鈕SB1、行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2、SQ3以及停止按鈕SB2，輸出元件有前進(jìn)、后退、裝料、卸料。根據(jù)輸入輸出，編制I/O地址分配表，如表1所示。根據(jù)I/O地址分配表，PLC外部接線圖如圖2所示。

3 順序功能圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)

根據(jù)運(yùn)料小車(chē)往返控制流程可知，控制過(guò)程具有明顯的先后順序，包括初始步，我們可以將整個(gè)過(guò)程劃分為7步，分別用M0.0～M0.6代表各步;確定轉(zhuǎn)換條件依次為I0.0、T37、I0.2、T38、I0.3、T39、I0.1;最后明確每一步對(duì)應(yīng)的動(dòng)作有Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3。利用開(kāi)機(jī)接通一個(gè)掃描周期的SM0.1的常開(kāi)觸點(diǎn)作為轉(zhuǎn)換條件，將初始步預(yù)置為活動(dòng)步。根據(jù)以上分析，繪制順序功能圖，如圖3所示。根據(jù)順序功能圖，利用置位/復(fù)位指令的方法[5]編寫(xiě)該控制的梯形圖程序，如圖4所示。在步的控制電路梯形圖程序設(shè)計(jì)中，用前級(jí)步對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位的常開(kāi)觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換條件對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)串聯(lián)，作為后續(xù)步置位的條件，用后續(xù)步所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器位的常開(kāi)觸點(diǎn)作為前級(jí)步復(fù)位的條件，然后編寫(xiě)輸出電路的梯形圖程序。在輸出電路中，我們看到動(dòng)作Q0.0、Q0.3均在多步內(nèi)為ON，可以用代表各步的存儲(chǔ)器位的并聯(lián)電路來(lái)控制輸出位的線圈。

4 程序調(diào)試

該控制過(guò)程的軟件設(shè)計(jì)以及硬件連接完成后，應(yīng)用亞龍運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)往返實(shí)訓(xùn)模塊進(jìn)行程序的調(diào)試。調(diào)試結(jié)果證明，編寫(xiě)的梯形圖程序正確，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，能夠滿足控制要求。

5 結(jié)語(yǔ)

采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)往返的自動(dòng)控制，可以避免傳統(tǒng)繼電器控制存在的接觸不良、電氣元件容易損壞等問(wèn)題，控制過(guò)程的可靠性和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性都得到了提高。該設(shè)計(jì)可應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，能夠提高運(yùn)料小車(chē)的工作效率。另外，編寫(xiě)程序用到的程序設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單且易掌握，為更復(fù)雜的PLC控制程序的編寫(xiě)提供了思路。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 余貴.PLC在工業(yè)運(yùn)料小車(chē)控制中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（12）：43-44.

[2] 趙瑞豐，趙穎.基于PLC和MCGS的運(yùn)料小車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（9）：98-99.

[3] 趙曉初.PLC變頻控制的多液體混合系統(tǒng)[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015（3）：53-55.

[4] 李娟霞，李紅艷，朱婷，等.基于PLC的自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2013（3）：89-91.

[5] 廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2020.

收稿日期：2020-05-27

作者簡(jiǎn)介：錢(qián)?。?987—），男，河南人，研究生，助教，研究方向：機(jī)電一體化技術(shù)。