基于PLC控制的运料车
摘要
随着当代科技的高速发展，人们的生活越来越智能化。人们为了提高劳动效力，在许多的工厂都将运料小车、机械手运用于现代化生产。
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在运料小车、机械手控制系统中的应用，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。
本课主要研究PLC控制的运料小车和机械手，实现机械手向运料小车上自动搬运物和运料小车的定点呼叫。机械手可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。
关键字：PLC；运料小车控制系统；机械手
Abstract
With the rapid development of modern science and technology, the life of people more and more intelligent. Many people in order to improve the labor force, the factory will ship the cart, the manipulator used in modern production.
Applying PLC to haul the car electric control system, which can realize automatic control of the material car, reduce the operation cost of the system. PLC application in the transport cart, manipulator control system, has practical application in the engineering, factories at home and abroad, has tremendous economic and social value, the intelligent and automation concept after the further research and promotion.
This course mainly study material handling vehicles and manipulator PLC control, to realize automatic manipulator to haul the car on the fixed-point call handling and delivery the car. Robots can replace artificial to operate at high temperatures and dangerous areas, and can according to the requirement of the change and movement of the work piece process at any time change the related parameters.
.Key words ：PLC ; control system for transporter cart ；manipulator
目录
1.绪论 .............................................................. 4
1.1控制系统在运料小车和机械手中的作用与地位 ..................... 4 1.2 控制系统的介绍 .............................................. 4
1.2.1 整体法案的选择 ........................................ 4 1.2.2可编程器PLC的特点 ..................................... 5 1.2.3运料小车在国内外研究的现状和发展前景 ................... 6 1.2.4课题的主要内容 ......................................... 6
2 PLC的简介 ........................................................ 7
2.1 PLC的由来 ................................................... 7 2.2 PLC的定义 ................................................... 7 2.3 PLC的基本组成及各部分作用 ................................... 8 2.4 PLC的工作原理 .............................................. 10 2.5 PLC的特点和应用 ............................................ 12 3 基于PLC控制的运料小车及其机械手 ................................. 15
3.1 控制对象的介绍 ............................................. 15
3.1.1机械手 ................................................ 16 3.1.2 运料小车 ............................................. 16 3.2 运作示意图及其控制要求 ..................................... 17
3.2.1机械手在运料小车中的自动控制 .......................... 17 3.2.2运料小车的自动控制 .................................... 18 3.3 控制程序设计 ............................................... 19
3.3.1 机械手在运料小车中的自动控制 ......................... 19 3.3.2 运料小车的自动控制 ................................... 23
4 设计总结 ......................................................... 31
4.1小车的优缺点分析 ............................................ 31 4.2设计的改进及推广 ............................................ 31 4.3 常见故障及排除方法 ........................................ 31 致谢 ............................................................... 33 附录 ............................................................... 34 参考文献 ........................................................... 39
1.绪论
1.1控制系统在运料小车和机械手中的作用与地位
在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。
控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人身安全事故，这样将给企业造成重大损失。
运料小车是工业运料的主要设备之一，属于机器人的一种。目前在国内外都得到了广泛的使用。应用于自动冶金、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。本系统通过定时系统对进料漏斗、进料开关以及传送电动机、车辆指示灯进行控制，从而达到自动送料装车的目的。机械手是工业机器人系统中传动任务执行机构，是机械人的关键部件之一。机械手的机械结构采用赶住丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器等电子器件组成。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等，是机电一体化的典型代表仪器之一工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化。同时，器件集成度提高。从而，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维护性。
送料小车、机械手都是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于送料小车的运行，因此，送料小车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。
1.2 控制系统的介绍
1.2.1 整体法案的选择
方案1：采用可编程逻辑PLC作为控制器。PLC可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合为大规模控制系统的控制核心。
方案2：采用51单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。单片机应用到运料小车控制系统中。单片机有优异的性能价格比、集成度高、体积小、有很高的可靠性、控制功能强、低功耗、低电压，便于生产便携式产品，
外部总线增加了I C及SPI，单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范，容易构成各种规模的应用系统。单片机编程方法复杂，不容易上手，使用于简单应用。但本设计不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度要求也不是非常高。单片机产生PWM波，控制小车速度。利用红外对管对路面黑色轨迹和铁片进行检测,并将路面检测信号反馈给单片机。单片机对采集到的信号予以分析判断,及时控制驱动直流电机以调整小车转向,从而使小车能够避开铁片沿着黑色轨迹自动行驶,实现小车自动循迹的目的。
两种方案的比较：充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的自动控制，而在这一点上，PLC就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，PLC就可以充分发挥其资源丰富、价格低廉等优点。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，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。
1.2.2可编程器PLC的特点 1）可靠性高、抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备非常关键的性能。PLC由于采用大规模集成电路技术、严格的生产工艺，内部电路采取了输入输出信号的光电隔离、滤波、电源的屏蔽、稳压和保护、故障诊断等先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性，它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温暖变化剧烈的环境下正常工作。
2）功能完善、应用领域广
到现在为止PLC已经形成各种规模、系列化的产品。可以用于各种规模的工业控制场合，并能完成决大多数的工业控制任务。PLC所具有的完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，PLC通讯能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变的非常容易。
3）编程简单，易学易用
PLC采用和继电器电路图接近的梯形图语言，只用少量的开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制提供了方便。
4）系统安装简单、体积小、价格低
PLC在存储逻辑代替接线逻辑、采用模块化的结构，大大地减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建设的周期大大缩短了。现代集成电路技术的广泛应用，功耗