plc在钢卷运输小车控制的应用设计-电气工程与自动化.doc

攀枝花学院本科毕业设计（论文）

PLC在钢卷运输小车控制的应用设计

学生姓名： 黄 良 梅
学生学号： 200610502302
院（系）： 电气信息工程学院
年级专业： 电气工程与自动化
指导教师： 陶 文 英 副教授
助理指导教师：

二〇一〇年六

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要

摘 要

钢铁工业是一个资金技术密集型基础原料产业。随着科学技术的发展，自动化程度要求越来越高，原有的运输装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。然而PLC是集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活、组态方便。
本论文是利用Controllogix系统的PLC来控制钢卷运输小车的运卷，利用传感器来检测位置合小车的高度对中，以及上卷的检测，并结合图形来叙述，简单易懂，而且检测装置也很方便，上卷也很方便，从而保证了钢卷能够准确的送到开卷机上，从而提高了生产效率，也取得了很好的经济效益。

关键词 Controllogix PLC，钢卷小车，高度对中

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攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT

ABSTRACT

Iron and steel industry is a base material between capital-and-technology-intensive industries. With the development of science and technology, automation degree, the original transportation device can't satisfy the needs of highly automated. Reduce labor intensity, guarantee the reliability and safety production, reduce production cost, reduce the pollution of the environment, improve product quality and economic benefit is to be faced with serious problems. However PLC is integrated automatic control technique, measurement technique, and new sensor technology and computer management techniques in an electromechanical products, Make full use of computer technology in production process monitoring and control management and centralized control, Fully absorb the distributed control system and control system of the advantages of using standardized, systematic, modular and flexible, convenient and configuration.
This thesis is to use PLC to control the Controllogix system of steel coils transport dolly, use sensors to detect the location of the height of car, and the detection, and roll, easy to figure, but detection device is very convenient, roll very convenient also, so as to ensure the coil winding machine can accurately, thus to improve the production efficiency, also achieved good economic benefits.

Keywords Controllogix PLC, steel rolling cart, height centering

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II

1 绪论 1
1.1 序言 1
1.2 自动控制运输小车的分类 1
1.3 钢卷运输小车的发展 2
2 钢卷运输小车的工艺流程 3
2.1 钢卷运输小车的流程简介 3
2.2 钢卷运输小车 4
2.2.1钢卷运输小车的功能 4
2.2.2钢卷运输小车的高度对中和钢卷卷径测量 4
2.2.3手动运行 6
2.2.4 自动运行 6
3 钢卷运输小车运输系统PLC的选型 6
3.1 PLC的选型 6
3.2 ControlLogix PLC的特点 6
3.3 PLC的基本组成 7
3.4 ControlLogix PLC选型 7
3.4.1检测元件的选择 9
3.4.2 PLC输入/输出模块及设备的选择 12
4 小车自动运输系统PLC的程序设计 14
4.1 Rslogix5000软件简介 14
4.1.1 Rslogix5000软件的主要功能 14
4.1.2 Rslogix5000的基本指令 15
4.2系统设计的原则 15
4.3系统的控制要求 16
4.4 I/O地址分配 16
4.4.1 分配原则 16
4.4.2 I/O地址常见分配方法 16
4.4.3 控制系统流程图 18
4.4.4 程序的调试 19
结论 20
参考文献 21
附录A：I/O地址分配 22
附录B：控制系统程序 24
致 谢 39

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论

1 绪论

1.1 序言
随着科学技术的发展，自动化控制的程度要求越来越高，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必须面临的重大问题。我们为各个装料生产领域所生产的可编程控制器装料系统。它集成自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术和PLC可编程序控制器对生产过程进行集中监视、控制管理。PLC用于包括逻辑运算、数值运算、数据传送、过程控制、位置控制、高速计数、中断控制、人机对话、网络通信等功能的控制领域。
PLC具有高可靠性，编程方便，易于使用，环境要求低，与其他装置的配置连接方便，鉴于PLC有上述优点，本课题在自动化运输小车中用的很多，大大减少了人力资源，更是节约了经济开支，目前也能用PLC来控制运输小车的全过程，这也方便了整个控制过程，只需要工作人员在控制台就能控制整个工艺流程。在钢卷运输中利用PLC对钢卷运输小车进行自动化控制，减少了人力资源，降低了生产成本，提高了工厂装备的技术水平，保证生产安全可靠，提高了生产效率及产品的质量。
Controllogix PLC即是由罗克韦尔公司自主研发的可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。罗克韦尔PLC因为有其广泛的兼容性，在工业控制领域中已经得到了广泛应用，由于PLC在顺序控制中有着其自身的优点，同时加快了实现工业生产中自动化控制的进程。

1.2 自动控制运输小车的分类
自动运输小车分为有轨和无轨两种。所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高，多采用直线或环线双向运行：高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高。有轨小车采用导轨或埋在地下的导线引导小车运行，速度快，机动性能好，停靠准确与加工设备的接合也比较容易有利于把人和输送装置的活动范围分开安全性好但承载力小。
无轨小车即自动导引车(AGV），是一种由计算机控制，能按照一定的程序沿规定的引导路径行驶，将货物送到规定的地方自动完成运输任务的运输工具，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。由于其控制性能好，系统很容易按其需要改变作业计划，灵活地调度小车的运行；由于没有机械轨道可方便地重新布置或扩大预定运行路径和运行范围以及增减运行的车辆数量，有极好的柔性，在现代物流运送中得到了广泛应用。

1.3 钢卷运输小车的发展
在现实生产过程中， 钢卷自动运输小车使用十分广泛，它的改进主要体现在以下几个方面：
①由以前的人工操作转变成用PLC控制系统来操作；
②在钢卷对中方面，由以前的手工对中变成了现在的用光栅对中；
③在运输过程中，用各种检测元件来检测小车的具体位置，控制小车的正确运行。
从以上这些方面都能体现出钢卷运输小车的自动化和智能化，在运输过程中，更加的精确，也避免了以前在上卷过程中，经常翻卷的现象，保证了生产安全。也大力减少了人力资源。

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 钢卷运输小车的工艺流程

2 钢卷运输小车的工艺流程

2.1 钢卷运输小车的流程简介
本设计系统是利用PLC来控制钢卷运输小车的运输过程，其工作原理是，运输小车初始在1号位，当所有的液压阀打开以后，当所有准备条件都准备好时，小车接卷；小车接到钢卷后，电磁阀打开，跟着比例阀也打开，小车快速向2号位行驶，行程开关检测到后，也就是说到达2号预停位后，在慢速行向2号停止位。到达2号位的停止位后小车以比例阀设定值的速度上升，到高度对中位后停止。在进行高度对中完成后，小车快速速向前运行到3号预停位，随后慢速运行到3号停止位，等待所有条件准备好时，将钢卷送到开卷机上等待。当开卷机处所有条件全部满足后，当检测到钢卷上到开卷机后，开卷机接卷，小车下降到最低位，返回1号位停止。这样周而复始的运行。具体小车运输工艺流程图(见图2.1)

图2.1 小车运输工艺流程图

在小车的动作轨迹中，水平和垂直各有五个需要定位的位置，水平方向是卷取机位置、出卷取机位置、小车下降位置、步进梁位置、检查台位，垂直方向是卷取机芯轴位、等待位、检查台芯轴位、行走位、最低位。当小车不运送钢卷时，停在1号位，当接到接卷指令时，小车首先上升到等待位，等待接卷。待卷取机芯轴完全停止后，继续上升接触到钢卷，随后保持这一高度。当卷取机芯轴完全收缩后，小车承托钢卷以保持的高度沿水平方向运动到水平出卷机位置，此位置不再影响到卷取机和套筒小车的动作。接下来，有卷小车沿水平和垂直两个方向同时运动到小车下降位里。如果该钢卷需运送到步进梁，则小车沿水平方向运动到步进梁位卸卷，否则沿水平水平方向运动到检查台芯轴下，再上升到检查台芯轴位卸卷。最后空载小车分别从步进梁位置或检查台位置下降到最低位，沿水平方向回到卷取机芯轴下方。

2.2 钢卷运输小车
2.2.1钢卷运输小车的功能
钢卷运输小车的任务是将在取料处准备好的钢卷运往开卷机。在其运输过程中，利用光电开关及光电编码器来实现带钢的高度对中和测量钢卷外径，动作过程为：
①钢卷小车1#位接受钢卷；
②钢卷小车鞍座上升托住钢卷并上升到上极限位置；
③钢卷小车下降，进行外径测量及高度对中；
④对中完毕，钢卷小车前进，将钢卷装入开卷机卷筒；
⑤上卷完毕，钢卷小车鞍座下降到下极限位置；
⑥钢卷小车返回1#位。
2.2.2钢卷运输小车的高度对中和钢卷卷径测量
高度对中过程：钢卷中心与开卷机卷筒轴线的高度对中在钢卷小车的原始位置（对中站）进行，当钢卷小车从取料处运载钢卷行驶到这个位置时，通过一个光电开关和小车升降方向上的一个位移传感器进行高度自动对中。其小车高度对中过程（见图2.2）。

图2.2 小车高度对中过程
高度对中的步骤为：
小车先下降使高度对中光栅接通，小车记下这一高度值，通过计算与比较得出小车应该上升的距离，小车上升该距离值，并进行判断对中是否完成，如果h>h1,小车将慢速下降，直到h=h1为止，如果h<h1,小车将会慢速上升，直到h=h1。对中完成后将钢卷送到开卷机。

R=ZCOS Z=H1-R-X1
R=(H1-X1)COS/COS(1+COS)
P1=H1-R
P0=1330
P1-P0=>0，COILCAR DOWN；
X2=X1-ABS()
P1-P0=<0，COILCAR UP；
X2=X1+ABS()
P1-P0==0，COILCAR STOP。

钢卷卷径的计算（见图2.3）。

图2.3 钢卷卷径的计算

X1：从钢卷前面边缘到光栅的距离；
X2：从钢卷末尾边缘到光栅的距离；
Y： 钢卷小车对中运动中当钢卷在线中心。
X0=420
Y0=455
S1=X1-X0
S2=X2-X0
CW=S2-S1=X2-X1

a=L-(CW/2+S1)=L-[(X2-X1)/2+(X1-X0)]=L+X0-(X1+X2)/2
or
a=-[ L-(CW/2+S1)]=-[ L+X0-(X1+X2)/2]

Y0=Y0+a

从工艺流程图可以看出钢卷运输系统，作为钢卷生产中接收和运输钢卷的重要环节，操作水平和机械电气安装、定位精度直接影响钢卷运输安全和生产效率。在投产以来，由于操作和设备电气等原因，已多次发生因系统运输偏差过大而导致钢卷脱落，致使钢卷及机械电气设备的损坏；同时，由于故障的严重性，也给操作人员的操作形成心理压力；这在一定程度上也影响了生产的顺利进行。造成这些问题的主要原因是钢卷的对中，往往就是钢卷在对中上不够精确，造成了钢卷的脱落，从而也就影响了后面的生产。这也就是本设计需要解决的问题。
2.2.3手动运行
入口钢卷小车的手动运行无联锁条件 。
2.2.4 自动运行
钢卷小车的自动运行分2段进行：
① 自动过程1
自动过程1的起动联锁条件为：
1) 钢卷小车在初始位置；
2) 1#步进梁运输机处于下极限和后极限；
3) 取料处有钢卷；
4) 准备站地辊停止；
5) 准备站压卷辊、伸缩导板在其待命位置
自动执行过程中，当钢卷高度对中完成后，若开卷机仍未处于可受卷状态，则小车暂停运行，等待开卷机就绪，直至：
1) 开卷机支撑轴承在原始位置；
2) 开卷机卷筒处于后极限；
3) 开卷机卷筒收缩；
4) 压紧辊在上极限；
5) 深弯辊抬升到上极限位置；
6) 开头器已复位。
②自动过程2
自动过程1完成时，其自动过程2的起动联锁条件为：
1) 开卷机支撑轴承在工作位置；
2) 开卷机卷筒在中心线位置；
3) 开卷机卷筒扩张；
4) 压紧辊离开上极限。
经过自动过程1和自动过程2小车开始自动运行。

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 钢卷运输小车运输系统PLC的选型

3 钢卷运输小车运输系统PLC的选型

3.1 PLC的选型
PLC选择的基本原则应是在功能满足要求的前提下， PLC控制系统是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好的实现工艺提出的控制要求。保证可靠、维护使用方便以及最佳的性能价格比。
自动运输小车控制系统的核心是PLC，哪些信号需要输入至PLC，PLC需要驱动哪些负载,以及采用何种编程方式，都是需要认真考虑的问题，都会影响到其内部I/O点数的分配。因此，I/O点数的确定,是设计自动运输小车控制系统首先需要解决的问题,决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编写的前提。由于工艺流程比较固定、环境条件比较好，所以选用模块式的PLC机型，即 ControlLogix PLC。

3.2 ControlLogix PLC的特点
ControlLogix控制系统看起来像一个可编程序控制器，但它不只限于此。ControlLogix结构体系是一个技术先进的控制平台，它集成了多个控制功能：顺序控制、运动控制、传动及过程控制等。与传统可编程控制器不同的是，ControlLogix系统在任意尺寸上都是模块化的。可以根据具体应用来选择合适的内存量、控制器个数和网络类型，这种柔性结构允许在同一机架内使用多个控制器、网络及I/O模块。与此同时，ControlLogix系统具有优良的性能品质，主要特点如下：
① 无缝连接　
易于和其他网络上的程序控制器透明地收发信息，兼容性好。
② 快速　
ControlLogix结构在背板上提供了高速数据传输总线，Logix5550控制器提供了高速传输的控制平台。
③ 可组态　
可根据工业生产的需要增减控制器和通信模板的个数，可在一个机架内使用多个控制器。
④ 工业化　
ControlLogix提供了高强度平台，可耐受振动、高温及各种工业环境下的电气干扰。
⑤ 集成化
建立了一个集中多个技术的平台，包括顺序控制、运动控制、传动和过程应用控制。
⑥ 结构紧凑
适用于控制高度分散而配电盘空间有限的应用场合。
除此之外，可无需控制器而在网络间实现桥接；多个控制器、I/O模板及通信模扳可任意组合。此外，可带电拔插一个模块而无需断开系统的其他模块，并提供可拆卸接线端子排，使用方便，易于维护。ControlLogix系统采用RSLogix5000编程软件，它能运行于Windows NT32 b的操作系统下，其性能优越，并提供了可靠的通信功能及诊断特性，具有通用的用户界面和特性设置，配有灵活、易操作的编辑器，可点击进行I/O组态。该系统采用RSView32中文监控软件，中文显示，修改方便，易于操作。

3.3 PLC的基本组成
PLC实质上是一种工业控制型计算机，PLC与计算机的组成十分相似。只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的接口，以及更直接的适应于控制要求的编程语言。所以PLC与计算机控制系统十分相识。从硬件结构看，它由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、电源等组成，可编程控制器的基本组成如图3.1所示。

图3.1 可编程控制器的基本组成

3.4 ControlLogix PLC选型
① CPU选型，根据系统控制要求，本系统选用Logix5550控制器。
ControlLogix系统的核心是Logix5550控制器，其处理速度为0.08 ms/K指令，标准内存配置为160kB，可选增加扩展内存512KB、1MB、 2MB，一个Logix5550控制器支持12800个离散的或4000个模拟的I/O点，符合IEC1131-1的操作系统提供多任务环境，最多可支持32个任务，其中31个时间片可由用户设定，支持长文件、变量名。Logix5550以微处理器为核心，采用了先进的过程控制技术、通讯技术、计算机技术，负责对生产过程进行检测和控制，是数据采集、过程控制部分。通过组态和编程，具有丰富的运动控制功能、顺序控制功能、传动及过程控制功能、运算功能，可直接采集来自现场的各类工艺过程数据，经处理、运算后，将检测信号送至操作站进行监视，将控制信号送至现场。具有可靠性高，扫描处理速率高等特点，并具有自诊断功能。其特行见表3.1
表3.1 控制器1756-L1的特性
用户存储器
160K字节
背板电流
+5Vdc 0.65A
+24Vdc 0.02A
电力耗散
10.2BUT/小时
热耗散
3.0W
工作温度
~C
存储温度
-40~85C
相对湿度
5%~95%
电池
1756-BA1 0.59g锂电池
② 电源模块选型，根据系统控制要求，根据工艺要求设计选用了型号为1756-PA72电源模块。
PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24VDC的工作电源。该电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），，其额定输入电压为120AC或220AC。其特性见表3.2
表3.2电源1756-PA72的特性
正常输入电压
120ac或220ac
输入电压范围
85-132ac或170-265ac
最大输入功率
95W
最大视在功率
240VA
最大输出功率
A系列电源 70W@40 55W@60C
B系列电源75W@60C
最大背板输出电流
1.5A@1.2Vdc 4A@3.3Vdc
10A@5Vdc 2.8A@24Vdc
③ 机架的选型，结合实际因素，本系统选用的机架型号为1756-A7 7槽的Controllogix机架。
本设计模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。罗克韦尔公司Controllogix系统的PLC，它适合整个工艺的具体要求，并有配套的编程软件，具体其它机型无法替代的优势。其结构具体型号如下：
控制器型号： 1756-L1 Controllogix 5000 Cotroller；
控制器的机架型号： 1756-A7 7槽的Controllogix机架；
电源模块： 1756-PA72；
Controllogix PLC的系统配置图：

计算机处理器
LOGIX5000处理器
通讯接口模块插入装有LOGIX5000处理器的I/O框架中

1756I/O模块插入装有LOGIX5000处理器的I/O框架中
1756I/O模块及其它设备
Controllogix背板
ControlnetI/O链路

图3.2 CONTROLLOGIX PLC的配置图
PLC控制系统的设计原则：在最大限度地满足被控对象控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、安全可靠：并考虑到今后生产的发展和工艺的改进，在选择PLC机型时，应适当留有裕量。
3.4.1检测元件的选择
在PLC工程设计中，我们要实现控制要求，我们往往要选择许多具有特殊功能的检测元件。在当今工业相当发达的情况下，随着PLC的大量使用，针对PLC控制系统的检测元件也越来越多。在现代可以发达的情况下，为我们完成各种控制系统提供了一个十分便利的条件。在本设计中涉及到的检测元件在市面上十分普通，而且运用也很方便。因为在这之前检测元件的选型很少，对不同的产品价格，性能及各种指标都不是很了解，而且本设计对精确的控制要求不是很重要，所以不能准确定出设计中所选品种的型号，因此我只有通过参阅资料和网络的指标来进行选型。
设计中所需检测元件如下：
①驱动设备元件的选型
1)电磁阀
电磁阀是通过线圈驱动来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。工作原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。
2)电动调节阀主要由伺服DFC、电动操作器DFD、位置发送器WF、伺服电动机SM、减速器J等组成。其工作过程是：来自调节器的输出信号送到伺服放大器，与位置发送器的反馈信号相比较，其差值（正或负）经放大后去控制伺服电动机正转或反转，经过减速器后使输出轴产生位移。输出轴的位移又经位置发送器转换成4-20mA信号，作为位置指示和反馈信号。反馈信号送到伺服放大器的输入端。若反馈信号和和输入信号相等，电动机停止转动。此时，输出就稳定在与输入信号成比例的位置上。
3)变频器
变频器选择的原则是：首先要根据机械对转速(最高、最低)和转矩(起动、连续及过载)的要求，确定机械要求的最大输入功率(即电机的额定功率最小值)。有经验公式
P=nT/9950(kW) 式(3.1)
式中：P——机械要求的输入功率(kW)；n——机械转速(r/min)；T——机械的最大转矩(N·m)。
然后，选择电机的极数和额定功率。电机的极数决定了同步转速，要求电机的同步转速尽可能地覆盖整个调速范围，使连续负载容量高一些。为了充分利用设备潜能，避免浪费，可允许电机短时超出同步转速，但必须小于电机允许的最大转速。转矩取设备在起动、连续运行、过载或最高转速等状态下的最大转矩。最后，根据变频器输出功率和额定电流稍大于电机的功率和额定电流的原则来确定变频器的参数与型号。需要注意的是，变频器的额定容量及参数是针对一定的海拔高度和环境温度而标出的，一般指海拔1000m以下，温度在40℃或25℃以下。若使用环境超出该规定，则在确定变频器参数、型号时要考虑到环境造成的降容因素。
变频器的另一重要功效就是可与PLC(专为工业环境应用而设计的一种可编程控制器)、上位机(控制台)等进行配合，达到精确控制、改善产品品质、提高生产效率、降低维护费用、提高生产自动化水平的目的。
②现场检测元件的选型
1)接近开关
接近开关属于一种有开关量输出的位置传感器，电感式接近开关它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电路的参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是金属物体，检测距离由0.8mm至150mm。可根据客户需要制作成耐高温型接近开关，最高温度150℃。
接近开关在实际操作中，除了能起到基本的行程控制和限位保护的作用以外，还能起到非接触式的检测功能，例如检测工件的尺寸或移动速度等。接近开关还可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等
2)光栅传感器
光栅是由很多相等节距的透光和不透光的刻线相间排列构成的测量位移的传感器。光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为 10～100线／毫米。由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。因此称之为光栅尺和光栅角位移编码器，它是采用计量光栅产生的莫尔条纹来测量位移量。传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成。标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。传感器的光路形式有两种：一种是透射式光栅，它的栅线刻在透明材料（如工业用白玻璃、光学玻璃等）上；另一种是反射式光栅，它的栅线刻在具有强反射的金属（不锈钢）或玻璃镀金属膜（铝膜）上。这种传感器的优点是量程大和精度高。光栅式传感器应用在程控、数控机床和三坐标测量机构中，可测量静、动态的直线位移和整圆角位移。在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。
3)位移传感器
位移传感器的功能是把机械运动转换成可以计量，记录或传送的电信号。操作上，位移传感器安装在固定位置上，拉绳缚在移动物体上。拉绳直线运动和移动物体运动轴线对准。运动发生时，拉绳伸展和收缩。一个内部弹簧保证拉绳的张紧度不变。带螺纹的轮毂带动精密旋转感应器旋转，输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号。测量输出信号可以得出运动物体的位移、方向或速率。
综上所述，在本次设计中所选择的检测元件名称及作用见表3.3

表3.3检测元件的选择
检测元件名称
检测元件作用
变频器
控制小车上升或下降的速度
接近开关
使用接近开关来控制小车的平移位置极限检测和升降位置极限检测
电磁阀
控制小车运动的速度的快慢
光栅传感器
在高度对中中来检测小车的高度
位移传感器
检测小车的升降位移测量
托辊电机
用电机的正反转来使钢卷能够准确无误的送到开卷机上
编码器
在高度对中中来检测小车的位置
3.4.2 PLC输入/输出模块及设备的选择
① 输入/输出模块原理介绍
由于ControlLogix不仅是顺序控制、逻辑控制领域中的佼佼者，而且在运动控制、过程控制领域也占有重要的地位，因此Control Logix既可以非常出色的完成常规的继电逻辑控制，又可以实现多种特殊的控制功能，入模拟量控制、温度控制、位置控制和速度控制等。
输入/输出模块分为数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块两大类。
数字量输入/输出模块用来接受和采集现场设备的输入信号，包括按钮、选择开关、行程开关、继电器触点、接近开关、光电开关、数字拨码开关等数字量输入信号，以及用来对各执行机构进行控制的输出信号，包括向接触器、电磁阀、指示灯和开关等输出地数字量输出信号。模拟量输入/输出模块能直接接收和输出模拟量（110V或220V）信号、直流电压（24V、12V或5V TTL电平）信号。
输入/输出模块通常采用滤波器、光耦合器或隔离脉冲变压器将来自现场的输入信号或驱动现场设备的输出信号与CPU隔离，以防止外来干扰引起的误动作或故障。
② ControlLogix PLC输入/输出模块的选择
ControlLogix系统中，I/O的更新与逻辑执行不同步。这样用户的应用系统就可以随时接收到更新的数据。如果用户的应用系统需要同步的I/O更新，可以在每次扫描开始时，使用同步拷贝(CPS)指令来缓冲I/O数据。
ControlLogix系统中的每个I/O模块必须归属于某个ControlLogix控制器。宿主控制器储存着它所拥有的每个I/O模块的组态数据，根据I/O模块的安装位置，模块既可是本地的，也可以是远程的。宿主控制器发送I/O组态数据以规定I/O模块的工作行为，并在控制系统内启动I/O模块的动作。每个ControlLogix I/O模块必须与它的宿主控制器保持连续通信以便正常工作。典型情况下，每个I/O模块只有一个宿主，因为当与宿主控制器的通讯停止时，只听(listen-only)控制器就会失去与模块的连接，用户可以为一个输入模块定义多个宿主。如果多个控制器拥有同一个输入模块，则每个控制器都必须保持该输入模块的相同组态。而输出模块只允许有一个宿主。本设计结合实际选用的模块有：数字输入模块（1756-IB32）,模拟输入模块（1756-IF16），模拟输出模块（1756-OF8），数字输出模块（1756-OB16D）。
所选输入/输出模块型号总汇如下：
数字输入接口模块： 1756-IB32；
数字输出接口模块： 1756-OB16D；
模拟输入模块： 1756-IF16；
模拟输出模块： 1756-OF8；
① 数字输入接口模块1756-IB32/A的具体参数如下：
输入点数：32（每组16点，两组）；
电压类型：24V源流负载；
工作电压“10～31.2V直流；
背板负载电流：150mA@5V 2mA@24V 0.81W。
② 数字输出接口模块：1756-OB16D的具体参数如下：
输出点数：16（每组8点，两组）；
电压类型：24V源流负载；
工作电压“19.2～30V直流；
背板负载电流：250mA@5V 140mA@24V 4.64W。
③ 模拟输入模块：1756-IF16的具体参数如下：
输入点数：16单端、8路差分或4路高速差分；
电压范围：用户可调±10.25V 0～5.25V 0～10.25V；
电流范围：0～20.5mA；
背板负载电流：150mA@5V 65mA@24V 2.33W。
④ 模拟输出模块：1756-OF8的具体参数如下：
输出点数： 8路电压或电流输出；
电压范围：用户可调±10.4 V；
电流范围：0～21mA；
背板负载电流：150mA@5V 210mA@24V 5.8W。

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 小车自动运输系统PLC程序设计

4 小车自动运输系统PLC的程序设计

在自动运输控制小车的设计中，只有PLC硬件设计还不够，必须得有与之相应的软件设计。这就要根据PLC系统硬件设计和生产工艺要求以及软件规格说明书，使用相应的编程语言指令，编制要实现Controllogix系统PLC实际应用程序形成程序说明书的过程，而这个过程就是程序设计。

4.1 Rslogix5000软件简介
为了达到生产工艺的要求，方便和快捷地实现系统的功能，本次设计选用了与Controllogix系统PLC相应的Rslogix5000编程软件。Rslogix5000是功能十分强大的编程软件，不仅仅用来对控制器进行常规的编程，更多的用于组态和监控，所有对外交换的信息，不管是I/O刷新信息，还是对外设备的通信信息，统统要经过编程软件的组态或编程，更重要的是它面对系统的监视功能和诊断功能，所有它属下模块的工作状态全在它的监视之下，其诊断结果将明了告知问题所在。Rslogix5000为梯形逻辑编程提供了灵活性、可靠性，并提高生产率，其运行环境是Microsoft Windows 98和Windows NT。
4.1.1 Rslogix5000软件的主要功能
① 在线文档信息丰富，提供在线帮助，包括概述信息、编程信息、屏幕信息和参考信息；提供在线参考书，包括电子版的相关参考手册和用户手册；
② 指令大集合，包括梯形图、功能块、语句结构以及用户自定义指令集，通过帮助文件、，对指令参数的输入有详细讲解；
③ 拖放编辑和导航功能，使用户能够在数据文件之间快速移动数据表元素，在子程序或工程之间快速移动梯级，或者在一个工程内部的梯级与梯级之间快速移动指令；
④ 查询和替换功能，能够快速改变特定地址或符号的值；
⑤ 工程目录为点击式界面，用户可访问包含在工程目录内的所有文件夹和文件；
⑥ 用