基于PLC的運(yùn)料小車控制

（江西工程學(xué)院）

摘 要： 本文介紹了以PLC（可編程控制器）為控制核心的運(yùn)料小車運(yùn)行機(jī)理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。該系統(tǒng)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件編程，可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、工位呼叫、小車前進(jìn)、后退等操作。通過實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行表明運(yùn)料小車控制系統(tǒng)可靠、實(shí)用。并且？用PLC為核心的小車控制系統(tǒng)具有編程簡單、維修方便、體積小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域中。

關(guān)鍵詞： PLC；運(yùn)料小車；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

近年來，隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，組態(tài)技術(shù)在工控領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位，工業(yè)過程自動(dòng)化目前普遍采用上位組態(tài)軟件采集數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，PLC進(jìn)行控制的方式實(shí)現(xiàn)分散控制和集中管理。通常用組態(tài)軟件將運(yùn)行中的開關(guān)狀態(tài)、數(shù)據(jù)和報(bào)警、信息顯示、運(yùn)行時(shí)間以及數(shù)量、溫度、壓力等參數(shù)值用監(jiān)控畫面來顯示，也可根據(jù)預(yù)先編制的程序驅(qū)動(dòng)各種連接裝置，以取代機(jī)械式的控制面板。該文簡要介紹了選用日本三菱公司生產(chǎn)的PLC控制的運(yùn)料小車運(yùn)行。

一、概述

運(yùn)料小車廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程中，包括冶金、礦業(yè)、港口、加工生產(chǎn)線等。由于小車運(yùn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高，所以可以應(yīng)用生產(chǎn)中的多個(gè)環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車控制可以采用多種方案，例如采用單片機(jī)為控制核心，配以外圍接口和小車驅(qū)動(dòng)模塊；另外，可以采用繼電器作為控制主要器件，設(shè)計(jì)繼電器小車控制系統(tǒng)；當(dāng)然，還可以利用PLC作為控制核心，實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的控制。這三種常用小車控制方案中，早期運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)多為“繼電器―接觸器”組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作，并且一旦系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)完成，硬件電路很難更改。單片機(jī)控制系統(tǒng)雖然可以通過修改軟件程序，提高系統(tǒng)應(yīng)用的通用性，但是維護(hù)困難，軟件硬件設(shè)計(jì)要求比較高。因此，目前的小車控制方案主要采用小型PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)小車控制。

PLC是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和繼電器控制技術(shù)相融合的一種新型控制器。PLC已經(jīng)是一個(gè)完整單片機(jī)系統(tǒng)，具有完善的控制功能和系統(tǒng)保護(hù)功能，可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量等多種信息的邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、通信等多種功能。因此，采用PLC為核心的小車控制系統(tǒng)具有編程簡單、維修方便、體積小、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)領(lǐng)域中[1]。

二、運(yùn)料小車系統(tǒng)工作過程

目前，運(yùn)料小車有多種用途，本文設(shè)計(jì)的小車用于生產(chǎn)線上運(yùn)料[2]。一般在生產(chǎn)線上設(shè)有生產(chǎn)的工作臺(tái)，送料小車可以在工作臺(tái)之間運(yùn)送加工的工件。每個(gè)工作臺(tái)安裝一個(gè)行程開關(guān)SQ和一個(gè)工作臺(tái)呼叫按扭SB。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，送料小車可能停留在任何一個(gè)工作臺(tái)旁。

這樣，運(yùn)料小車可以觸碰到行程開關(guān)。例如，送料小車現(xiàn)假設(shè)停留在m 號(hào)工作臺(tái)，則行程開關(guān)SQ m 為ON，如果此時(shí)n號(hào)工作臺(tái)呼叫按鈕按下，則需要進(jìn)行判斷小車所停位置m和呼叫按鈕編號(hào)的關(guān)系，從而決定小車的行走方向。比較的結(jié)果分別是：（1）m>n，則送料小車需要向左行駛，直至工作臺(tái)n，觸碰到行程開關(guān) SQ n ，使之動(dòng)作停車。

三、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要選擇PLC的類型以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。由于本系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)為6個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)料工作，因而本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選用了日本三菱公司生產(chǎn)的小型PLC，型號(hào)為FX2N-32MR。該型號(hào)PLC 配有輸入輸出點(diǎn)32個(gè)，其中輸入16點(diǎn)，輸出16點(diǎn)。輸入點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)、工作臺(tái)呼叫和行程開關(guān)的連接；輸出觸點(diǎn)主要控制電動(dòng)機(jī)的正向和反向運(yùn)行。該型號(hào)PLC可以配置通信接口模塊，可以實(shí)現(xiàn)與其它設(shè)備通信。因此，該型號(hào)可以滿足系統(tǒng)控制要求。系統(tǒng)采用三相異步電動(dòng)機(jī)作為小車的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)小車向左和向右運(yùn)行，需要控制電機(jī)正向和反向運(yùn)行。因此，采用兩個(gè)交流接觸器分別控制交流電機(jī)的正反運(yùn)行。系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配包括輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)。其中輸入點(diǎn)的x0-x7分配為啟動(dòng)和6個(gè)工作臺(tái)的呼叫；x11-x16設(shè)定為6個(gè)工位的行程限位開關(guān)；輸出點(diǎn)控制左行和右行。

（二）控制系統(tǒng)軟件編程。三菱公司的FX系列PLC的編程工具軟件一共兩種，一種是FXGP_WIN-C；另一種是GX Developer。這兩種軟件都可以開發(fā)FX系列PLC程序。前一種是比較早的軟件，最新版為1997年的V3.3，是一種專門用于FX系列PLC軟件開發(fā)，現(xiàn)在已經(jīng)很少使用[3]。后一種是一種集成開發(fā)軟件，可以開發(fā)大部分的三菱公司的PLC產(chǎn)品的軟件，是現(xiàn)在主要的開發(fā)軟件。本文采用GX Developer完成軟件開發(fā)。當(dāng)小車到工作臺(tái)后，觸碰行程開關(guān)，即可使x11-x16其中一個(gè)限位開關(guān)閉合，執(zhí)行MOV賦值指令，從而實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)編號(hào)的存儲(chǔ)。當(dāng)有工作臺(tái)呼叫時(shí)，x1-x6的中一個(gè)開關(guān)閉合，將呼叫按鈕編號(hào)記錄。最后采用比較指令CMP將呼叫按鈕編號(hào)和小車停留工作臺(tái)編號(hào)進(jìn)行比較，從而實(shí)現(xiàn)小車正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或不動(dòng)三種情況的控制。在硬件和軟件設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行了實(shí)際的系統(tǒng)調(diào)試。運(yùn)行結(jié)果表明小車執(zhí)行運(yùn)料準(zhǔn)確，系統(tǒng)安全可靠。

四、結(jié)論

基于PLC的運(yùn)料小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、控制可靠，因此，運(yùn)料小車已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)過程中比較常用設(shè)備。本文提出的設(shè)計(jì)方案采用了日本三菱公司生產(chǎn)的小型可編程控制器FX2N-32MR作為控制核心，并設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)和程序，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行，結(jié)果表明基于PLC的小車控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、系統(tǒng)維護(hù)和軟件升級(jí)方便，完全可以滿足控制需求。同時(shí)，該系統(tǒng)也可以作為PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)時(shí)的參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]羅濤，徐淑英.PLC運(yùn)料小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009（7）.

[2]余貴.PLC在工業(yè)運(yùn)料小車控制中的應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2012（12）.

[3]張方慶，肖功明.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

作者簡介：李麗艷，女，江西新余，出生年月1978年8月，江西工程學(xué)院講師，碩士。