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基于PLC的运料小车设计

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作者简介:韩刚(1987-)，男，山东省潍坊市，大学本科，助理工程师，从事火电厂热控保护，仪表检测及自动化控制工作；崔婷(1991-)，女，山东省青岛市，大学本科，助理工程师，设备维护部热控专业，从事火电厂热控保护，

仪表检测及自动化控制工作。基于PLC的运料小车设计

TheDesignofMaterialTransportCarBasedonPLC

韩刚1,崔婷2(1.国家能源蓬莱发电有限公司设备维护部热控班,山东烟台265600;2.国家能源蓬莱发电有限公司,山东蓬莱265600)HanGang1,CuiTing2(1.thermalcontrolteamofequipmentmaintenancedepartmentofnationalenergyPenglaiPowerGenerationCo.,Ltd.,ShandongYantai265600;2.stateenergyPenglaiPowerGenerationCo.,Ltd.,ShandongPenglai265600)

摘要：该论文以西门子公司的S7-300系列PLC为例，简单设计自动运料小车控制系统。设计中通过各行程开关的通断情况判断小车当前位置，实现运料小车的前进、后退、卸料、装料等内容，达到了对运料小车自动控制的设计要求。在编程方面，该设计采用SETP7工控编程软件，通过硬件配置、参数设置、测试、诊断等一系列功能，构筑运料小车的运行界面，并通过PLCSIMSimulatingModules仿真软件，模拟SETP7的运行情况，将运料小车的一系列动作展示出来。关键词：自动运料系统；PLC；S7-300；工控组态软件WinCC中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1003-0107(2020)06-0053-07Abstract:ThispapertakesS7-300seriesPLCofSiemenscompanyasanexampletosimplydesignthecontrolsystemoftheautomaticmaterialtransportcar.Inthedesign,thecurrentpositionofthetrolleyisjudgedbytheon-offconditionofeachtravelswitch,soastorealizetheforward,backward,unloading,loadingandothercontentsofthetrolley,soastomeetthedesignrequirementsfortheautomaticcontrolofthetrolley.Intheaspectofpro-gramming,setp7industrialcontrolprogrammingsoftwareisusedinthisdesign.Throughaseriesoffunctionssuchashardwareconfiguration,parametersetting,testing,diagnosis,etc.,theoperationinterfaceofthematerialtransportingtrolleyisconstructed.Throughplcsimsimulatingmodulessimulationsoftware,theoperationofsetp7issimulated,andaseriesofactionsofthematerialtransportingtrolleyaredisplayed.Keywords:automaticconveyingsystem;PLC;S7-300;industrialcontrolconfigurationsoftwareWinCCCLCnumber:TP273Documentcode:AArticleID：1003-0107(2020)06-0053-07

0引言

实际工业生产中，部分设备的控制使用了大量的中

间继电器和时间继电器，长时间运行后触点易接触不良

且搭设的硬接线回路较为复杂，出现的故障不易发现排

除。针对运行时间较长且控制回路故障率较高的设备，

可以选择以PLC为基础进行控制回路的升级改造。1运料小车系统分析

1.1运料小车系统分析

本文以西门子公司的S7-300系列PLC为例，简单

设计现场工业运输中运料小车控制系统。本次课程设计

中通过各行程开关的通断情况判断小车当前位置，

以便

53电子质量2020年第06期(总第399期)

了解小车当前位置的相对情况，从而控制电动机的正转、

反转和停止，达到了对运料小车自动控制的设计要求，

运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车

前进，电机反转，小车后退。

运料小车PLC控制系统的由可编程逻辑控制器(

PLC)、启动按钮、停止按钮、行程开关、三相异步电动机

及状态显示组成，其总体结构如图1所示。

图1方案流程本设计的核心思想是：通过PLC控制电机的正反

转，实现小车的正反转，并在一定条件下停止运行。实现

了物料运输车的自动控制，满足了工业生产的要求。

1.2系统的整体框图及方案确定

本次设计选用西门子公司的S7-300系列PLC，

SIMATICS7-300系列PLC适用于各行各业，各种场合

中的检测、监测及控制的自动化。S7-300系列的功能强

大，可实现复杂控制功能。S7-300系列具有极高的性价

比，可靠性，指令集丰富，易于掌握，操作便捷，内置集成

功能丰富，具有实时特性，通讯能力强，扩展模块，其中

启动按钮SB1用来开启运料小车，停止按钮SB2用来

手动停止运料小车[1]。按SB1小车从原点起动，KM1接

触器吸合使小车向前运行直到碰SQ2开关停，KM2接

触器吸合使甲料斗装料5秒，然后小车继续向前运行直

到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料

3秒，随后KM4接触器吸合小车返回原点直到碰SQ1

开关停止，KM5接触器吸合使小车卸料5秒后完成一

次循环。其中按动启动按钮后小车连续作3次循环后自

动停止，中途按停止按钮SB2则小车完成一次循环后才

能停止[2]。

2系统的硬件设计

2.1PLC的原理介绍

图2所示为SETP7组成结构。图2SETP7组成结构(1)CPU中央处理单元，起"心脏"作用。

纵：当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器

中，然后CPU根据系统所赋予的功能(系统程序存储器

的解释编译程序)，把用户程序翻译成PLC内部所认可

的用户编译程序。

横：输入状态和输入信息从输入接口输进，CPU将

之存入工作数据存储器中或输入映象寄存器。然后由

CPU把数据和程序有机地结合在一起。把结果存入输出

映象寄存器或工作数据存储器中，然后输出到输出接口、

控制外部驱动器。

组成：CPU由控制器、运算器和寄存器组成[3]。这些

电路集成在一个芯片上。CPU通过地址总线、数据总线

与I/O接口电路相连接[4]。

(2)存储器

具有存储功能的半导体电路分为系统程序存储器

和用户存储器。

系统程序存储器用于存储系统程序，包括用于编译

用户程序的管理程序、监视程序和解释编译器。它由只

读存储器和只读存储器组成，由制造商使用，内容不可

更改，电源不消失。

用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储

区。它由随机存取存储器(RAM)组成。由用户使用。关机

内容消失。锂电池常用作备用电源，使用寿命3-5年。

(3)输入/输出电路

输入电路：光电耦合器由两个发光二极度管和光电

三极管组成。发光二级管：在光电耦合器的输入端加上

变化的信号，发光二极管就产生与输入信号变化规律相

同的光信号。光电三级管：在光信号的照射下导通，导通

程度与光信号的强弱有关[5]。在光电耦合器的线性工作

区内，输出信号与输入信号有线性关系。

输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，

然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。

当开关断开，二极管不发光，三极管不导通。向内部电路

输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号

转化成PLC

内部所能接受的数字信号。

54

输出电路：PLC的继电器输出接口电路

工作过程：当内部电路输出数字信号1时，有电流

流过继电器线圈，然后闭合常开触点，提供负载传导的

电流和电压。当内部电路输出数字信号0时，没有电流

流过继电器线圈，然后常开触点断开以断开负载的电流

或电压。换言之，通过输出接口电路，将内部数字电路转

换成信号，使负载动作或不动作。

还有特别用来输入/输出模拟电流信号和高速脉

冲信号的特殊结构，例如：模数/数模转换模块、高速计

数模块等。

(4)编程器有两种程序员。一种是手持式编程，方便。我们实验

室使用的是手持程序员。另一种是通过PLC的RS232

接口与计算机连接，然后轻触键盘，通过nstp-gr软件(或

Windows下的软件)将程序输入PLC。

2.2分配I/O地址表

输入输出信号规定如表1所示。

根据输入输出信号规定，在SymbolEditor中编辑符

号变量在块Blocks中完成程序的设计，根据要求在CF1

完成梯形图的设计。图3所示为梯形图窗口。

表1输入输出信号规定符号 地址 数据类 注释

B1 I2.0 BOOL 小车在原始位置

B2 I2.1 BOOL 小车在1#进料位置

B3 I2.2 BOOL 小车在1#进料位置

K1 Q4.5 BOOL 小车前进

K2

Q4.6 BOOL 小车后退

S1 I0.0 BOOL 启动按钮

S1.H1 Q4.3 BOOL 启动按钮灯

S2 I0.1 BOOL 停止按钮

S2.H1 Q4.4 BOOL 停止按钮

S3 I0.4 BOOL 灯测试

Y1 Q4.0 BOOL 1#进料阀

Y2 Q4.1 BOOL 2#进料阀

Y3 Q4.2 BOOL 小车卸料阀

2.3PLC外部接线图

运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，

小车向右行，电机反转，小向左行。小车控制系统的输入，

输出设备与PLC的I/O端对应的外部接线图如4所示。3运料小车软件设计

3.1运料小车流程

运料小车流程图如图5所示。图3梯形图窗口

55

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基于PLC的运料小车自动往返控制系统设计

基于PLC的运料小车自动往返控制系统设计

基于PLC的运料小车自动往返控制系统设计

作者：钱巍

来源：《机电信息》2020年第17期

摘要：运料小车作为工控企业生产线上物料输运的主要设备，其能否正常运行，对工业生产的影响很大。传统运料小车运行时需要人员现场操控，但随着工业自动化水平的提高，将PLC应用于运料小车控制系统，可实现对小车的自动控制，降低运营费用。现基于西门子PLC，设计了一种运料小车自动往返控制系统，并通过亚龙实训模块对程序设计进行了验证，该设计可应用于实际生产，提高了系统可靠性和工作效率。

关键词：PLC;运料小车;控制系统

0 引言

运料小车作为工业生产线上物料输运的主要设备，在煤矿、有色金属、冶金、码头、港口等领域得到了广泛应用[1]。传统的工业运料小车在工作时需要人员现场监控操作，由于小车的运行环境比较恶劣，所以运营成本较高[2]。随着工业自动化程度的提高，PLC作为一种为工业环境下应用而设计的控制器，由于编程语言简单、易于维护且工作可靠性高，被广泛应用于各种工业控制系统中[3-4]。将PLC应用于运料小车的控制系统中，以控制运料小车的位置到达情况、自动装料和卸料，可实现整个运料过程的自动化控制，减少人员操作，降低运营成本，提高生产效率。本文采用西门子S7-200 CPU 226CN型PLC，设计了一种运料小车自动往返控制系统，可以满足小车控制要求。

1 控制要求

运料小车自动往返控制系统原理如图1所示，具体控制要求如下：按下启动按钮，运料小车在A地（SQ1位置）停留5 s进行装料，由A地运料到B地（SQ2位置）后，在B地停留3

s进行料斗卸料，然后从B地运料到C地（SQ3位置）后停留2 s进行料斗卸料，之后空车返回A地，回到系统初始状态。

2 PLC的I/O地址分配及外部接线

根据小车控制要求，采用西门子S7-200 CPU 226CN型PLC，完成对输入、输出点的控制。通过分析控制过程，确定输入元件有启动按钮SB1、行程开关SQ1、SQ2、SQ3以及停止按钮SB2，输出元件有前进、后退、装料、卸料。根据输入输出，编制I/O地址分配表，如表1所示。根据I/O地址分配表，PLC外部接线图如图2所示。

毕业设计装卸料小车多方式运行的PLC控制系统设计

毕业设计装卸料小车多方式运行的PLC控制系统设计

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-- 装卸料小车多方式运行的PLC控制系统设计

【摘要】

早期运料小车电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用，PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点.随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。

将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。通信和数据连接功能选项使得PLC在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统控制要求、PLC选型、确定系统的I/O设备的数量及种类、控制流程设计、控制程序设计。

PLC在运料小车控制系统中的应用,已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值,其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。

关键词： PLC 运料小车 控制系统 I/O点

Abstract：

Early electric car control system of the transporter over the relay

— contactor complex system composed of The system design cycle,there

is a long,bulky,high cost,defects,no data processing and communications

functions,must be hand operated,will be applied to transport materials

car PLC electrical control system and can realize automatic control

基于PLC的自动送料小车的控制系统设计

基于PLC的自动送料小车的控制系统设计

基于PLC的自动送料小车的控制系统设计

自动送料小车是一种常见的物流设备，可以用于在仓库中实现自动化的物料搬运和送料任务。该系统的核心是PLC（可编程逻辑控制器），通过编程控制小车的运动和各种操作。

设计一个基于PLC的自动送料小车控制系统时，需要考虑以下几个方面：

1.系统结构设计：

首先，需要设计系统的硬件结构，包括小车的运动系统、送料装置、传感器和PLC控制器等。根据实际需求，选择适当的电机和传动装置，确保小车能够平稳、高效地运动。同时，安装传感器来检测货物位置、安全障碍等信息，并将其与PLC连接起来，实现数据的传输和交互。

2.控制逻辑设计：

在PLC控制器中，需要编写程序实现小车的控制逻辑。根据实际应用场景，编写适当的算法，控制小车的启动、停止、加速、减速以及转弯等动作。同时，根据传感器的反馈信息，判断货物的位置，确保小车能准确地将货物送到目的地。此外，还可以添加一些安全措施，如碰撞检测、急停装置等，保障人员和设备的安全。

3.用户界面设计：

为了便于操作和监控，可以设计一个人机界面（HMI），通过触摸屏或键盘等设备，与PLC进行交互。在界面上，显示小车的状态、当前任务、货物数量等信息，同时还可以设置一些操作按钮，如启动、停止、重置等，方便用户进行操作。 4.网络通信设计：

为了进一步提高系统的自动化程度，可以将PLC与上位机或其他设备进行网络通信。通过网络通信，可以实现远程监控、数据传输、故障诊断等功能，提高系统的可靠性和效率。

最后，为了保证系统的可靠性和稳定性，需要进行充分的测试和调试。对小车的运动、控制逻辑、传感器等进行全面测试，并进行相应的优化和调整，直到系统能够正常工作。

总之，基于PLC的自动送料小车控制系统设计，需要考虑系统结构、控制逻辑、用户界面和网络通信等方面，确保系统能够稳定、高效地运行，提高物流作业的自动化水平。

运料小车的PLC控制系统设计

运料小车的PLC控制系统设计

2013届毕业生

毕业设计说明书

题 目: 运料小车的PLC控制系统设计

学院名称： 电气工程学院 班 级： 自动F0904

2013年 5 月 20 日

II 目 次

1 绪论 ............................................................... 1

1.1 课题选题背景及意义 ............................................ 1

1.2 运料小车的控制概况 ............................................ 1

1.3 运料小车的发展现状 ............................................ 2

1.4 课题研究的主要内容 ............................................ 2

2 总体方案论述 ....................................................... 4

2.1 系统控制方案设计 .............................................. 4

2.2 PLC选型 ...................................................... 5

2.3 电动机选型 .................................................... 7

2.4 接触器选型 .................................................... 8

2.5 热继电器选型 .................................................. 9