利用PLC对工业铲车操作进行控制

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主电路图.............................................................................................................................73.2I/O点数的估算..................................................................................................................83.3PLC的选型........................................................................................................................83.4I/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、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83.2I/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。3.3PLC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。3.4I/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。（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。（10）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90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SB1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