PLC装卸料小车工作控制设计

关键词:PLC；手动控制；单周期运行；自动循环控制

一、装卸料小车工作控制设计要求

小车在A、B两点之间运行，在A、B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在A点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下B点，碰到前限位开关停止，装料后再返回A地将料卸下[6]。小车要求有3种控制方式：

（1）手动控制方式

（2）单周期运行控制方式，

（3）自动循环运行控制方式。

1，手动控制方式

在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车的向前、向后运行，以及卸料时车门的打开和装料时斗门的打开。

小车的运行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制，当电磁铁得电时，料斗门或车门打开，失电时关闭。

手动控制要求：

①小车向前运行：小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停下来。

②小车向后运行：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制，料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后限位开关应停下来。

③料斗门打开控制：小车必须在B点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒种后电磁铁失电斗门关闭。

④车门打开控制：小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时5秒种后电磁铁失电，车门关闭。

2，单周期运行控制要求

小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运行到B地点停下来，然后料斗门打开装料10秒钟，之后小车自动向后行到A地点停止，车门打开卸料5秒钟后，车门关闭。

3，自动循环控制方式要求

小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。

在手动控制方式下不能运行单周期和自动运行方式；反之，在单周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。

本控制采用FX2N型可编程控制器，其输入输出端子分配如下：

X0：运行开关                X1：B点限位开关

X2：A点限位开关            X3：手动方式

X4：自动方式                X5：单循环方式

X6：自动循环方式            X7：向前运行按钮

X10：向后运行按钮           X11：车门打开按钮

X12：斗门打开按钮           X13：复原初始状态按钮

Y1：向前运行                Y2：向后运行               

Y5：斗门电磁铁              Y6：车门电磁铁

图1  装卸料小车工作原理图

二  系统硬件设计

该装卸料小车工作控制PLC的选型为FX2N系列，选型原则是：该小型控制系统的控制规模较小，I/O 点数较少，FX2N 系列采用梯形图等直观的编程方式，对于熟悉电气控制原理的工程师和技术人员来说，容易理解和掌握[7]。即使是没有太多编程经验的人员，也能在较短时间内学会使用该系列 PLC 进行编程和调试，降低了开发和维护的难度，缩短了项目的开发周期。FX2N 系列支持多种通信接口，如 RS-232、RS-485 等，便于与其他设备进行通信和联网。在装卸料小车的应用中，可以通过通信接口与上位机监控系统进行数据传输，实现对小车运行状态的远程监控和管理；也可以与其他生产设备进行通信，实现整个生产流程的自动化协调运行。在一些简单的单机设备控制中，只需控制几个开关量输入输出信号，就能满足需求，因此其具有体积小、成本低、易于使用等特点，适用于小型仓库的装卸料小车控制。

2.1 I/O分配表

如下表1所示是装卸料小车控制的I/O分配表，类型包括输入和输出，其中输入共12个软元件地址，输出共4个软元件地址。

表1 装卸料小车I/O分配

类型		元件名称	软元件地址	类型	元件名称	软元件地址
输入	限位开关	后限位开关	X001	输出	前进	Y001
		前限位开关	X002		后退	Y002
	操作方式	手动	X003		斗门	Y005
		自动	X004		车门	Y006
		自动单循环	X005
		自动循环	X006
	手动控制按钮	前进按钮	X007
		后退按钮	X010
		车门按钮	X011
		斗门按钮	X012
	自动控制按钮	总电源按钮	X000
		回初始状态按钮	X013

2.2 系统接线设计

如下图2所示是装卸料小车系统接线图，其中输入一共12个按钮，输出为2个电机驱动，输出电磁铁为2个。按钮SB1控制系统的启动，按钮SB4为选择手动控制，按钮SB5为选择自动控制。两个电机对应按钮SB8和SB9，分别控制的电机前进、电机后退，两个电磁铁对应按钮SB10和SB11，分别控制斗门打开和车门打开。

图2 系统接线

2.3 操作面板设计

如下图3所示是装卸料小车系统的操作面板图， 对面板的相关设计是根据装卸料小车工作示意图所设计，面板包括了小车的前进、后退，以及对程序选择手动控制或自动控制的控制方式。

图3 系统操作面板

三  系统软件设计

如图4所示，该程序是装卸料小车手动控制小车前进与后退的互锁程序，互锁在程序中起着十分重要的作用，防止小车出现两种状态同时存在的情况，保证小车的前进和后退能够正常运行。

图4 装卸料小车手动控制互锁程序

如图5所示，按一下A点限位开关X2，继电器M11得电并且自锁，小车就从A点运行到B点停下来。继电器M11的常开开关闭合，继电器M15得电，然后料斗门打开装料10秒钟。

图5 装卸料小车自动装料程序

三、程序总体设计

如图6所示设计的是装卸料小车如何进行自动和手动运行转态的切换程序，通过输入X3和输入X4切换自动和手动运行状态的切换程序，在自动运行状态中输入X5为单循环方式，输入X6为双循环方式。

图6 转换按钮程序

3.1自动控制程序设计

在运行状态下，按下X4和X6时为自动方式控制装卸料小车，小车在A地点时，按一下向前运行X2按钮，线圈M21得电，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。

3.2手动控制程序设计

为了满足手动控制小车装卸料的要求。如图6所示是本次装卸料小车的手动控制程序步进梯形图。

在运行状态下，按下X3时为手动方式控制装卸料小车，按下X7时继电器M1得电，小车向前运行。按下X13和X1时，料斗门打开，并开始计时10s，当计时结束后，料斗门关闭。按下X10时继电器M2得电，小车向后运行。按下X2小车到A点并且按下X11，车门打开并开始计时10s，小车开始卸料，当计时结束后车门关闭，卸料结束。

图7 手动控制程序