利用PLC对工业铲车操作进行控制.pdf

1、机 电 工 程 学 院 机 电 传 动 课 程 设 计 说 明 书课 题 名 称 ： 机 电 传 动 与 控 制学 生 姓 名 ： 学 号 ：专 业 ： 机 械 电 子 工 程 班 级 ：成 绩 ： 指 导 教 师 签 字 ：2015 年 1 月 1 日徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书1目 录 机 电 传 动 课 程 设 计 .1摘 要 .2一 设 计 题 目 及 其 要 求 .3二 总 体 设 计 方 案 .42.1 信 号 流 程 图 .42.2 工 业 铲 车 工 作 流 程 图 42.3 程 序 流 程 图 5三 设 计 .73.1 主 电 路

2、 图 .73.2 I/O 点 数 的 估 算 83.3 PLC 的 选 型 83.4 I/O 分 配 表 83.5 外 部 接 线 图 .93.6 主 程 序 设 计 和 程 序 设 计 10四 总 结 .14参 考 文 献 .15徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书2摘 要工 业 铲 车 自 动 化 智 能 低 ， 铲 车 又 叫 装 载 机 ， 是 在 动 力 机 械 的 基 础 上 ， 采 用 液压 控 制 铲 车 升 降 和 翻 转 ， 从 而 实 现 对 沙 石 、 水 、 泥 、 粮 食 、 土 、 煤 炭 等 散 装 物 料的 铲 运 及 装

3、 卸 。 本 课 程 设 计 提 出 了 对 其 自 动 化 设 计 路 线 和 思 想 ， 应 用 了 PLC进 行自 动 化 控 制 的 方 案 ； 对 工 业 铲 车 控 制 部 分 进 行 路 线 控 制 ， 可 以 很 容 易 的 实 现 完 成逻 辑 ， 定 时 ， 计 数 ， 数 字 运 算 ， 数 据 处 理 等 功 能 ， 通 过 输 入 输 出 接 口 建 立 与 工 业铲 车 数 字 量 和 模 拟 量 的 联 系 ， 实 现 生 产 过 程 的 自 动 化 控 制 ， 提 高 了 生 产 效 率 ， 对其 他 的 生 产 机 械 有 一 定 的 借 鉴 意 义 。关 键

4、 词 ： PLC； 铲 车 ； 设 计徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书3一 设 计 题 目 及 其 要 求利 用 PLC对 工 业 铲 车 操 作 进 行 控 制 ， 设 铲 车 可 将 货 物 铲 起 或 放 下 ， 并 能 作 前进 、 后 退 、 左 转 、 右 转 的 操 作 ， 要 求 动 作 过 程 如 下 ： 铲 起 ： 向 前 0.5米 左转 90 度 后 ， 向 前 0.5 米 右 转 90 度 后 ， 向 前 0.5 米 右 转 90 度 后 ， 后 退0.5米 放 下 。徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设

5、计 说 明 书4二 总 体 设 计 方 案2.1 信 号 流 程 图本 系 统 的 操 作 过 程 如 下 ： 启 动 铲 车 后 ， 铲 车 铲 起 物 品 ， 铲 车 按 规 定 路 线 运 行 ，碰 到 限 位 开 关 ， 限 位 开 关 将 信 号 传 递 到 PLC， PLC再 将 处 理 过 的 信 号 传 递 到2.2 工 业 铲 车 工 作 流 程 图本 系 统 要 求 铲 车 动 作 过 程 ： 铲 起 向 前 0.5米 左 转 90 度 后 ， 向 前 0.5米 右 转 90 度 后 ， 向 前 0.5 米 右 转 90度 后 ， 后 退 0.5 米 放 下 。工 业 铲

6、车 操 作 控 制 系 统 图 如 下 ：徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书52.3 程 序 流 程 图经 过 对 控 制 过 程 和 要 求 的 详 细 分 析 ， 明 确 了 具 体 的 控 制 任 务 就 是 铲 起 、 放 下 、行 走 、 左 转 和 右 转 等 主 要 任 务 。 确 定 了 铲 车 这 些 必 须 完 成 的 动 作 后 ， 再 确 定 动 作的 顺 序 ： 纵 向 电 机 正 转 ， 电 磁 铁 由 上 向 下 移 动 ， 铲 爪 抓 物 体 ， 纵 向 电 机 反 转 ， 由下 向 上 移 动 ， 左 右 轮 电 机 同

7、 时 正 转 ， 实 现 向 前 ， 左 轮 电 机 停 止 右 轮 电 机 正 转 ， 实现 向 左 转 ， 左 轮 电 机 正 转 右 轮 电 机 停 止 ， 实 现 向 右 转 ， 左 右 轮 电 机 同 时 反 转 ， 实现 后 退 。 其 工 艺 流 程 图 如 下徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书6徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书7三 设 计3.1 主 电 路 图如 图 3-1所 示 为 电 控 系 统 主 电 路 。 三 台 电 机 分 别 为 M1、 M2、 M3。 接 触 器 KM1、KM3、

8、KM5分 别 控 制 M1、 M2、 M3的 正 转 运 行 ； 接 触 器 KM2、 KM4、 KM6分 别 控 制 M1、M2、 M3的 反 转 转 运 行 。 FR1 、 FR2、 FR3分 别 为 三 台 电 机 的 热 继 电 器 ； FU为 主 电路 的 熔 断 器 ， QS为 电 路 主 开 关 。图 3-1徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书83.2 I/O 点 数 的 估 算输 入 端 口 的 估 算 ： 按 下 开 始 按 钮 SB0开 启 系 统 后 ， 小 车 应 停 于 初 始 位 置 ， SQ1压 合 。 然 后 按 照 规 定

9、 完 成 动 作 （ 铲 起 向 前 0.5米 左 转 90度 后 ， 向 前 0.5米 右 转 90度 后 ， 向 前 0.5米 右 转 90度 后 ， 后 退 0.5米 放 下 ） 。 最 后返 回 初 始 位 置 。 系 统 设 定 限 位 开 关 压 合 则 做 相 应 的 90度 旋 转 ， 旋 转 时 间 为 五 秒 。预 停 按 钮 的 设 计 ， 可 在 按 下 预 停 按 钮 SB1后 ， 是 小 车 完 成 一 个 循 环 后 ， 不 再 进 入下 一 次 循 环 。 由 以 上 可 知 需 要 一 个 开 始 按 钮 、 预 停 按 钮 和 七 个 行 程 开 关 ， 则

10、 共 需要 九 个 输 入 继 电 器 。输 出 端 口 的 估 算 ： 工 业 铲 车 的 主 要 动 作 是 铲 起 、 放 下 ， 并 能 作 前 进 、 后 退 、左 转 、 右 转 的 操 作 。 铲 起 和 放 下 属 于 纵 向 移 动 ， 行 走 和 左 右 转 属 于 横 向 移 动 ， 所以 应 使 用 纵 向 和 横 向 两 种 电 动 机 。 本 设 计 共 需 要 3台 电 动 机 。 其 中 货 物 的 铲 起 或放 下 可 由 纵 向 电 动 机 的 正 反 转 实 现 ， 左 轮 的 前 进 和 后 退 由 一 台 电 动 机 正 反 转 实现 ， 右 轮 的

11、前 进 和 后 退 由 另 一 台 电 动 机 的 正 反 转 实 现 ， 当 要 实 现 左 转 的 时 候 ， 可让 左 轮 的 电 动 机 不 动 ， 右 轮 的 电 动 机 正 转 前 进 ， 反 之 ， 则 右 转 也 是 同 样 的 原 理 。由 以 上 可 知 共 需 要 六 个 输 出 继 电 器 。3.3 PLC 的 选 型本 设 计 采 用 三 棱 FX2N 32MT DPLC 实 现 工 业 铲 车 自 动 控 制 由 上 面 分 析 可 以知 道 ， 系 统 共 有 开 关 量 输 入 点 10 个 、 开 关 输 出 点 6个 ， 通 常 I/O点 数 按 实 际 需

12、要 的 10% 15%考 虑 备 用 量 。 该 控 制 系 统 选 用 日 本 三 菱 公 司 （ MITSUBISHI） FX2N系 列 的 PLC。 它 体 积 小 ， 重 量 轻 ， 使 用 寿 命 长 ， 编 程 和 维 护 方 便 ， 故 障 率 低 ， 通过 扩 展 模 块 的 连 接 ， 所 以 采 用 三 菱 32个 端 口 的 对 工 业 铲 车 进 行 自 动 控 制 。3.4 I/O 分 配 表输 入 /输 出 分 配 表 工 业 铲 车 控 制 系 统 的 I/O分 配 表 如 下徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书93.5 外

13、部 接 线 图徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书10图 3-63.6 主 程 序 设 计 和 程 序 设 计经 过 以 上 对 PLC工 业 铲 车 控 制 系 统 硬 件 和 软 件 部 分 的 仔 细 考 虑 和 分 析 ， 结 合三 菱 FX2N编 程 器 件 的 知 识 ， 以 及 对 三 菱 WINDOWS的 SW3D5-GPPW-E软 件 的 学 习 ，我 编 写 出 以 下 的 以 梯 形 图 表 示 的 PLC程 序 。（1） 铲 车 在 初 始 位 置 限 位 开 关 SQ1被 压 合 ， 按 下 开 始 按 钮 SB0按 下 铲 车

14、开 始 工作 ， 按 下 预 停 按 钮 SB1铲 车 完 成 一 个 循 环 动 作 停 止 。徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书11（ 2） 铲 车 开 始 铲 起 物 品 ， 10秒 后 铲 物 品 结 束 。（ 3） 铲 车 前 进 0.5米 ， 限 位 开 关 SQ2被 压 合 停 止 前 进 。（ 4） 限 位 开 关 SQ2被 压 合 停 止 前 进 ， 开 始 左 转 ， 5秒 后 旋 转 90度 停 止 旋 转 。（ 5） 左 转 90度 后 开 始 前 进 ， 前 进 0.5米 后 限 位 开 关 SQ3被 压 合 ， 停 止 前 进

15、 。（ 6） 限 位 开 关 SQ3被 压 合 停 止 前 进 ， 开 始 右 转 ， 5秒 后 旋 转 90度 停 止 旋 转 。徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书12（ 7） 右 转 90度 后 开 始 前 进 ， 前 进 0.5米 后 限 位 开 关 SQ4被 压 合 ， 停 止 前 进 。（ 8） 限 位 开 关 SQ4被 压 合 停 止 前 进 ， 开 始 右 转 ， 5秒 后 旋 转 90度 停 止 旋 转 。（ 9） 右 转 90度 后 开 始 后 退 ， 后 退 0.5米 后 限 位 开 关 SQ5被 压 合 ， 停 止 后 退 。（ 1

16、0） 限 位 开 关 SQ5 被 压 合 停 止 后 退 ， 铲 车 开 始 放 下 物 品 ， 10 秒 后 放 下 物品 结 束 。（ 11） 放 下 物 品 后 ， 铲 车 开 始 返 回 初 始 位 置 ， 开 始 向 左 转 动 90 度 ， 5 秒 后徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书13旋 转 结 束 。（ 12） 左 转 90度 后 开 始 前 进 ， 前 进 1.5 米 后 限 位 开 关 SQ6被 压 合 ， 停 止 前进 。（ 13） 限 位 开 关 SQ6 被 压 合 停 止 前 进 ， 开 始 左 转 ， 5 秒 后 旋 转 9

17、0 度 停 止 旋转 。（ 14） 左 转 90度 后 开 始 前 进 ， 前 进 1米 后 限 位 开 关 SQ7被 压 合 ， 停 止 前 进 。（ 15） 限 位 开 关 SQ7被 压 合 停 止 前 进 ， 开 始 左 转 ， 5秒 后 旋 转 90度 停 止 旋 转 。徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书14（ 16） 限 位 开 关 SQ1被 压 合 停 止 前 进 ， 前 进 1米 后 限 位 开 关 SQ7 被 压 合 ， 停 止前 进 。 铲 车 回 到 初 始 位 置 ， 然 后 一 直 循 环 ， 知 道 按 下 预 停 开 关 SB

18、1完 成 一 个 循 环后 停 止 。（ 17） 各 个 辅 助 继 电 器 控 制 铲 车 的 前 进 。四 总 结通 过 本 次 课 程 设 计 我 对 PLC有 了 进 一 步 的 了 解 ， 并 对 学 过 的 PLC知 识 进行 了 巩 固 ， 在 大 学 阶 段 学 习 的 过 程 中 ， 毕 业 设 计 是 一 个 重 要 的 环 节 ， 是 我 们徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书15步 入 社 会 参 与 实 际 工 程 建 设 的 一 次 极 好 的 演 示 ， 这 次 毕 业 设 计 让 我 更 加 熟 悉了 从 理 论 到 实 践

19、 的 跨 越 。 从 开 始 的 查 阅 图 书 ， 网 上 搜 索 ， 询 问 同 学 ， 到 现 在的 完 成 整 个 设 计 ， 这 中 间 有 很 多 值 得 回 味 的 地 方 ， 从 中 学 会 了 示 意 图 和 流 程图 的 绘 制 ， 并 加 深 了 对 梯 形 图 的 理 解 和 设 计 能 力 。 本 设 计 涉 及 到 可 编 程 控制 技 器 应 用 技 术 、 数 字 电 子 技 术 等 学 科 。 感 谢 老 师 给 我 们 进 一 步 学 习 PLC控 制 技 术 的 机 会 ， 通 过 本 次 课 设 的 学 习 ， 发 现 自 己 还 有 许 多 地 方 需

20、 要 进 一 步加 强 学 习 。 我 相 信 ， 只 要 肯 钻 研 ， 只 要 挤 时 间 ， 一 切 自 己 想 要 的 知 识 都 可 以掌 握 。参 考 文 献1.金 宝 森 ， 卢 智 先 .材 料 力 学 实 验 M.北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2003.2.吴 何 畏 .材 料 试 验 机 升 级 改 造 的 方 法 与 实 例 J.机 床 与 液 压 ,2007,14（ 2） ： 57-603.华 中 文 .自 制 仪 器 在 实 验 室 建 设 中 的 作 用 J.实 验 室 研 究 与 探 索 ,2002,21： 91-92.4.黄 惟 公 ， 曾 盛 绰

21、 .机 械 工 程 测 试 技 术 与 信 号 分 析 M.重 庆 ： 重 庆 大 学 出 版 社 .2002.5.周 明 德 ， 微 机 计 算 机 系 统 原 理 及 应 用 （ 第 四 版 ） M.北 京 ： 清 华 大 学 出 版 社 ， 2002.徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书166.成 晓 明 ， 何 端 阳 .普 通 液 压 材 料 试 验 机 测 控 系 统 的 研 究 与 改 造 J.计 算 技 术 与 自 动 化 ，1995， 14（ 2） ： 57-60.徐 州 工 程 学 院 机 电 工 程 学 院 课 程 设 计 说 明 书17