台车的呼车控制课程设计----大学毕业设计论文.doc

中北大学朔州校区
课 程 设 计 说 明 书

专 业:
电气工程及其自动化
题 目:
台车的呼车控制
指导教师:
牛慧芳
组长姓名：
秦潞斌
学号
1227034223
组员姓名：
周全
学号
1227034252
组员姓名：
王子璇
学号
1227034204

2015 年 7月 17 日

目 录

1 引言 1
2 系统总体方案设计 2
2.1 系统硬件配置及组成原理 2
2.2 系统变量定义及分配表 3
2.2.1 系统变量定义 3
2.2.2 I/O分配 4
2.3系统接线图设计 4
3 控制系统设计 6
3.1 控制程序流程图设计 6
3.2 控制程序时序图设计 8
3.3 控制程序设计思路 8
3.4 主电路图 9
4 系统调试及结果分析 10
5 结束语 12
6 参考文献 13
7 附录 14

1引言
随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。
台车呼叫控制系统是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于台车的运行，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机
之间的通信可以及时地汇总信息。因此，台车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。
它实现了全自动作业后，满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术组建成为仓库自动化技术的核心，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。本产品PLC实现自动化开支，解决了劳动强度大、经济效益差的问题。一部电动运输车供8个加工点使用。
工艺过程与控制要求：
一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下：
PLC上电后，车停在某个工位，若无用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用，其他工位不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，台车不会自行启动。
PLC硬件安排及软件规划：
为了区别，工位依1～8编号并各设一个限位开关。为了呼车，每个工位设一呼车按钮，系统设启动及停机按钮各1个，台车设正反转接触器各1个。每工位设呼车指示灯各1个，但并联接于各个输出口上。系统布置图如图所示。

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2 系统总体方案设计
2.1 系统硬件配置及组成原理
为了区别，工位依1～8编号并各设一个限位开关。为了呼车，每个工位设一呼车按钮，系统设启动及停机按钮各1个，台车设正反转接触器各1个。每工位设呼车指示灯各1个，但并联接于各个输出口上。系统布置图如图2-1所示。

图2-1系统布置图

整个系统由电源控制电路、按键呼叫控制电路、工作指示灯显示电路、台车控制电路、可编程控制器PLC五部分组成。由电源控制电路提供整个系统的能源，由可编程控制器PLC来读取按键的状态，再经过处理来控制工作指示灯和台车的运行状态。如图2-2所示。

图2-2 系统组成图
2.2 系统变量定义及分配表
2.2.1 系统变量定义
X为输入继电器，输入继电器位于PLC的输入过程映像寄存器区其外部有一对物理的输入端子与之对应，该触电用于接受并存储外部输入的开关信号（在此程序中限位开关、按钮），当外部的开关信号闭合，则输入继电器的线圈得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。常开和常闭触点可以在编程中仍以使用，次数不收限制。
Y为输出继电器，输出继电器位于PLC的输出过程映像寄存器区其外部有一对物理的输出端子与之对应。它的作用是具有一常开触点用于向外部负责发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和常闭触点用于编程。在此程序中小车电动机的正转、反转和可呼车指示灯均由输出继电器控制。
M为通用继电器（或中间继电器），它位于PLC存储器的位存储区，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算 及赋予特殊功能的一类编程元件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，它在PLC中没有外部的输入端子或输出端子与之对应，因此不收外部信号的直接控制其触点也不能直接驱动外部负载。绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。
T为定时器，定时器是可编程控制器中的重要的编程软件，是累计时间增量的内部器件。使用时要提前输入时间设定值，当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值按一定的时间单位从0开始增加，当定时器的当前值达到设定值则触点动作。利用定时器的触点就可以完成所需要的定时控制任务。在课程设计中用到了T0定时器。
2.2.2 I/O分配
根据控制要求，系统的输入信号有：启动信号、停止信号，1号位-8号位的限位开关ST1-ST8，1号位-8号位的呼叫开关SB1-SB8；系统的输出信号有：前进控制电机接触器驱动信号、后退控制电机接触器驱动信号，可呼叫指示灯信号。共需实际输入点数18个，输出点数4个。系统的I/O分配表如表2-1所示：
表2-1 系统I/O分配表
序号
元件
设备名
作用
1
X000
K1
启动按钮开关
2
X001
K2
停止按钮开关
3
X020
SB1
1号站呼叫按钮开关
4
X021
SB2
2号站呼叫按钮开关
5
X022
SB3
3号站呼叫按钮开关
6
X023
SB4
4号站呼叫按钮开关
7
X024
SB5
5号站呼叫按钮开关
8
X025
SB6
6号站呼叫按钮开关
9
X026
SB7
7号站呼叫按钮开关
10
X027
SB8
8号站呼叫按钮开关
11
X010
ST1
1号站限位开关
12
X011
ST2
2号站限位开关
13
X012
ST3
3号站限位开关
14
X013
ST4
4号站限位开关
15
X014
ST5
5号站限位开关
16
X015
ST6
6号站限位开关
17
X016
ST7
7号站限位开关
18
X017
ST8
8号站限位开关
19
Y000
KM1
电动机正传继电器
20
Y001
KM2
电动机反转继电器
21
Y002
KM3
可呼车指示
22
Y003
KM4
指示灯

2.3系统接线图设计
选择PLC基本单元1台组成系统。系统接线图如图2-3所示：
X001
电动机正转
电动机反转
可呼车指示
一号站指示灯
二号站指示灯
三号站指示灯
四号站指示灯
五号站指示灯
六号站指示灯
七号站指示灯
八号站指示灯

Y000
Y001
Y002
Y003
起动
停止
一号站限位开关
二号站限位开关
三号站限位开关
四号站限位开关
五号站限位开关
六号站限位开关
七号站限位开关
八号站限位开关

一号站呼车按钮
二号站呼车按钮
三号站呼车按钮
四号站呼车按钮
五号站呼车按钮
六号站呼车按钮
七号站呼车按钮
八号站呼车按钮

图2-3 系统接线图

3 控制系统设计
3.1 控制程序流程图设计
流程图主要由过程动作、有向连线、转换条件组成。过程与动作：顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期分为若干个相连的阶段，这些阶段称为过程。过程是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一个过程之内，各输出量的ON/OFF状态不变。但是相邻两过程输出量的状态是不同的。过程的这种划分使代表各过程的编程元件的状态与各输出量之间的逻辑关系极为简单。当系统正处于某一过程所在的阶段时，该过程处于活动状态，称该过程为“活动”过程。程序流程图如图3-1所示：

开始
8个工作指示灯亮，可呼车
是否站点呼车
8指示灯灭，其他呼车无效
是否停车位呼车
开始计时
是否定时到30S
是否结束
结束
台车不动
呼车工位号大于停车位
台车前进
台车后退

图3-1 程序流程图

3.2控制程序时序图设计

图3-2 程序时序图
如图3-2所示，假设3号站按下呼叫按钮，此时灯和可呼叫按钮失电，其他按钮呼叫无效，电机得电向三号站行驶，当到达3号站时限位开关ST3得电，小车停止，此时其他按钮仍呼叫无效，定时器得电开始计时，停止30S后其他按钮可以进行呼叫，灯和可呼叫按钮变为高电平。其他执行程序与此类似。
3.3 控制程序设计思路
如果小车先在高位（ST8）时，小车一次停止在ST8-ST1位置，梯形图中并联各低位开关X010-X016,当低位呼车时，由于各位置线圈对应的常开触点自锁，各低位呼车无效，再串联各呼车位的常闭线圈，使其他位呼车无效，各低位的开关依次减少（越到低位呼车位依次减少），如果小车先在低位（ST1)时，也是按上述接梯形图。按下SB1时台车在ST1处，按下X000，系统启动。M0起自锁作用，M0得电，按下呼车按钮SB8，小车向ST8驶去，同时X010到X016这7个限位开关互锁，其他呼车按钮失效，M0也起互锁作用，（下面的原理都是相同的。）电动机正转，定时器开始计时，时间为30s，定时时间到T0断开，其他呼车按钮恢复作用，小车开始等待响应下一个呼车信号。同理，电动机反转时，停车时间为30s，定时间时间到T0断开，其他呼车按钮恢复作用。电动机既不正转也不反转，并且没用工位使用台车，那么Y030可呼车指示灯亮。

3.4 主电路图
三相交流电源引入线采用L1、L2、L3标号，电源开关之后的三相交流电源主电路分别标U、V、W。下图为本设计的主电路原理图，如图2所示。该电路图有KM1和KM2两个接触器，通过分别PLC接通KM1和KM2来控制小车的正反转。假设接通KM1为正转，接通KM2为反转。如图所示3-4所示。

图3-4主电路图

4 系统调试及结果分析
1.按下起动按钮XOOO，M0得电自锁，小车可以起动。

2.假设小车在第3个站点，当7号站点按下呼叫按钮时，M2得电。

3.此时由于M2得电，M2常闭接点断开，其他站点呼叫无效。

4.M2得电，M2常开接点闭合，Y000得电，小车正转。

5.当小车到达7号站点时，7号站点的限位开关X016得电变成常开接点，M2失电。

6.M2失电，Y000失电。

7.当Y000下降沿到来时，M17和T0得电自锁，定时器开始计时。此时其他工位依旧呼叫无效。

8.当定时器定时时间到之后，Y002和Y003得电，此时其他工位可以呼叫，且可呼叫指示灯亮。

5结束语
这次课程设计，我们利用所学《现代电气控制及PLC应用技术》的基本知识，认真查阅相关资料，并在同学们的帮助下，完成了“台车呼叫控制”的课程设计，下面我们将从六方面阐述我们在本次课程设计中的心得体会。
（1）将理论教学与实习实践相结合，对于PLC在实际设计中的应用有了较深刻的认识；
（2）对PLC应用系统设计的方法有了初步的了解；
（3）提高自己对设计课题的分析能力、编程能力及解决实际问题的综合能力与调试能力；
（4）通过学习这一次实践，增强了我们的动手能力，提高和巩固了PLC方面的知识。让我认识到把理论应用到实践中去是多么重要。
（5）通过本次课程设计实践，增强了下阶段的学习信心，为毕业设计奠定了基础。
（6）但是在设计过程中，仍存在许多问题与不足：诸如对于基础知识掌握的不牢固，所学到的知识还远远不够。
6 参考文献
【1】王永华 现代电气控制及PLC应用，北京航空航天大学出版社，2007.6；
【2】张万钟、刘明芹 电气与PLC控制技术，化学工业出版社，2009.6；
【3】程 周 可编程控制器原理与应用，高等教育出版社，2006.4；
【4】吴中俊、黄永红 可编程控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8
【5】王阿根 电气可编程控制及原理应用，第三版，清华大学出版社；

7 附录
带功能注释的源程序：