基于PLC的運料小車自動往返控制系統設計

摘要：運料小車作為工控企業生產線上物料輸運的主要設備，其能否正常運行，對工業生產的影響很大。傳統運料小車運行時需要人員現場操控，但隨著工業自動化水平的提高，將PLC應用于運料小車控制系統，可實現對小車的自動控制，降低運營費用。現基于西門子PLC，設計了一種運料小車自動往返控制系統，并通過亞龍實訓模塊對程序設計進行了驗證，該設計可應用于實際生產，提高了系統可靠性和工作效率。

關鍵詞：PLC;運料小車;控制系統

0 引言

運料小車作為工業生產線上物料輸運的主要設備，在煤礦、有色金屬、冶金、碼頭、港口等領域得到了廣泛應用[1]。傳統的工業運料小車在工作時需要人員現場監控操作，由于小車的運行環境比較惡劣，所以運營成本較高[2]。隨著工業自動化程度的提高，PLC作為一種為工業環境下應用而設計的控制器，由于編程語言簡單、易于維護且工作可靠性高，被廣泛應用于各種工業控制系統中[3-4]。將PLC應用于運料小車的控制系統中，以控制運料小車的位置到達情況、自動裝料和卸料，可實現整個運料過程的自動化控制，減少人員操作，降低運營成本，提高生產效率。本文采用西門子S7-200 CPU 226CN型PLC，設計了一種運料小車自動往返控制系統，可以滿足小車控制要求。

1 控制要求

運料小車自動往返控制系統原理如圖1所示，具體控制要求如下：按下啟動按鈕，運料小車在A地（SQ1位置）停留5 s進行裝料，由A地運料到B地（SQ2位置）后，在B地停留3 s進行料斗卸料，然后從B地運料到C地（SQ3位置）后停留2 s進行料斗卸料，之后空車返回A地，回到系統初始狀態。

2 PLC的I/O地址分配及外部接線

根據小車控制要求，采用西門子S7-200 CPU 226CN型PLC，完成對輸入、輸出點的控制。通過分析控制過程，確定輸入元件有啟動按鈕SB1、行程開關SQ1、SQ2、SQ3以及停止按鈕SB2，輸出元件有前進、后退、裝料、卸料。根據輸入輸出，編制I/O地址分配表，如表1所示。根據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計

根據運料小車往返控制流程可知，控制過程具有明顯的先后順序，包括初始步，我們可以將整個過程劃分為7步，分別用M0.0～M0.6代表各步;確定轉換條件依次為I0.0、T37、I0.2、T38、I0.3、T39、I0.1;最后明確每一步對應的動作有Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3。利用開機接通一個掃描周期的SM0.1的常開觸點作為轉換條件，將初始步預置為活動步。根據以上分析，繪制順序功能圖，如圖3所示。根據順序功能圖，利用置位/復位指令的方法[5]編寫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計中，用前級步對應的存儲器位的常開觸點與轉換條件對應的觸點串聯，作為后續步置位的條件，用后續步所對應的存儲器位的常開觸點作為前級步復位的條件，然后編寫輸出電路的梯形圖程序。在輸出電路中，我們看到動作Q0.0、Q0.3均在多步內為ON，可以用代表各步的存儲器位的并聯電路來控制輸出位的線圈。

4 程序調試

該控制過程的軟件設計以及硬件連接完成后，應用亞龍運料小車自動往返實訓模塊進行程序的調試。調試結果證明，編寫的梯形圖程序正確，運行平穩可靠，能夠滿足控制要求。

5 結語

采用PLC來實現運料小車往返的自動控制，可以避免傳統繼電器控制存在的接觸不良、電氣元件容易損壞等問題，控制過程的可靠性和系統運行的穩定性都得到了提高。該設計可應用于實際生產，能夠提高運料小車的工作效率。另外，編寫程序用到的程序設計方法簡單且易掌握，為更復雜的PLC控制程序的編寫提供了思路。

[參考文獻]

[1] 余貴.PLC在工業運料小車控制中的應用[J].裝備制造技術，2012（12）：43-44.

[2] 趙瑞豐，趙穎.基于PLC和MCGS的運料小車監控系統[J].科學技術創新，2017（9）：98-99.

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

[4] 李娟霞，李紅艷，朱婷，等.基于PLC的自動運料小車控制系統設計[J].工業儀表與自動化裝置，2013（3）：89-91.

[5] 廖常初.S7-200 PLC編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2020.

收稿日期：2020-05-27

作者簡介：錢巍（1987—），男，河南人，研究生，助教，研究方向：機電一體化技術。