电瓶叉车的举升和行走系统PLC自动控制.docx

电瓶叉车的举升和行叉车举升和行走系统PLC_自动控制PLC自第一章 可编程控制器1.1可编程控制器的介绍1.1.1定义PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称 Programmable Logic Controller , 中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为 在工业环境应用而设计的它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程 序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并 通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程1.1.2 PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种固定式PLC包括 CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸 的整体模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机 架，这些模块可以按照一定规则组合配置1.1.3 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按 PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由 现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源 和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。

进入运行后，从用 户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控 制信号，去指挥有关的控制电路CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及 状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路内存主要用 于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机 制还是应有足够的理解CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指 令及执行指令但工作节奏由震荡信号控制运算器用于进行数字或逻辑运 算，在控制器指挥下工作寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也 是在控制器指挥下工作CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着 PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模1.1.4 I/O 模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的I/O模块 集成了 PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出 锁存器状态输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相 反I/O分为开关量输入（DI）,开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模 拟量输出（AO）等模块。

开关量是指只有开和关（或1和0 ）两种状态的信号，模拟量是指连续变 化的量常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有 继电器隔离和晶体管隔离模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型 （0—10V,0—5V,—10—10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等除了上述通用IO外，还有特殊IO模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模 块按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能 管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制1.1.5电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源同时，有的还为输 入电路提供24V的工作电源电源输入类型有：交流电源（220VAC或11OVAC）, 直流电源（常用的为24VAC）1.1.6底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间 的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接， 使各模块构成一个整体1.1.7 PLC系统的其它设备1、 编程设备：编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的 器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作 状况，但它不直接参与现场控制运行。

小编程器PLC 一般有手持型编程器， 目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器2、 人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸 屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充 当人机界面非常普及3、 输入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如EPROM、EEPROM写入 器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机1.1.8 PLC的通信联网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据 因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网 络就是控制器"的观点说法PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他 智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制PLC的通信，还未实现互操作性，IEC规定了多种现场总线标准，对于一个 自动化工程（特别是中大规模控制系统）来讲，选择网络非常重要的首先， 网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，电瓶叉车举升和行走系统PLC自动控制针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了 解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次综合考虑系统成本、设备兼 容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。

第二章 课题说明2.1 基本介绍2.1.1 普通叉车基本介绍 叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输、重物搬运作业的各 种轮式搬运车辆国际标准化组织 ISO/TC110 称为工业车辆属于物料搬运机械， 广泛应用于车站、港口、机场、工厂、仓库等国民经济各部电动叉车是指以电 来进行作业的叉车，大多数都是为蓄电池工作而蓄电池是电池中的一种，它的 作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用它的工作原理就是把化学 能转化为电能帆轍 叉车结构中一般由四个轮组成 车架倾斜碰到挡块时成为 成有： ■'⑴发动机它是叉车的动力装置 生的动力由曲轴输出 ,|⑵传动装置包括离合器m 装置的作用是将发动机输出的动力 倾斜和行驶支点,〔承大多数采用水平铰联车架当 内燃叉车的主要组PCWFRmSIEM换为机械能的机械发动机产—物歩轨、差速器、半轴等部分传动 给液压泵和驱动车轮，实现叉车的升降，，四支点叉车横向稳定性好传FR.AKF SYSTEMCQHTKOL SYSTEM(3) 操纵装置包括转向机构和制动系统两部分基本作用是改变叉车的行使 方向，降低运行速度或迅速停车，以保证装卸作业的安全需要4) 工作装置包括内外门架、叉架、货叉、提升链条、滚轮、滑轮等部分。

其作用是用来叉取、升降或堆码货物5) 液压系统包括油箱、液压泵、分配器、提升液压缸、倾斜液压缸用以 实现货物的升降、倾斜等动作6) 电气系统包括电源部分和用电部分主要有蓄电池、发电机、起动电动 机、点火装置、照明装置和喇叭等2.1.2电瓶叉车基本介绍nwMAU链圭CHAIN硼飾LFFT CYLINDER tilTcyundek BACKRF^T赏灵FOEK可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC),它采用一类 可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数 与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的护JWHEAD GUARD删SEAT配业铁EALAN匚E轴册ENGINE变潼箱TRAmnSSlON轮船TYRE机械或生产过程可编程控制器(PLC)因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、 简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用最广泛的通用工业控制装置,成为 当代工业自动化的主要支柱之一随着我国经济的高速发展,微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到 了迅速发展,电瓶叉车也已成为人类现代生产中广泛使用的短距离多用途的室内 运输工具。

随着人们对电瓶叉车运行的安全性、操作便捷性等要求的提高,电瓶 叉车得到了快速发展，其控制技术也由PLC代替原来的继电器控制电动叉车通常包括包括：四向叉车、手推电升堆垛车、三支点平衡重叉车、 四支点平衡重叉车、前移叉车、三支点迷你叉车、手推电升堆垛车、弹药平衡重 叉车、冷库专用电动叉车、电动防爆叉车、步行平衡重叉车、电动油桶堆高车、 三支点插腿堆垛车、工位吊车、四支点插腿堆垛车、四支点宽腿堆垛车、叉筐拣 选车、四支点双层堆垛车、手动油桶装卸车、拣选车等2.2课题说明本次课题选用日常应用最为广泛的平衡重式电动叉车，该叉车是使用最为广 泛的叉车, 货叉在前轮中心线以外为了克服货物产生的倾覆力矩, 在叉车的尾 部装有平衡重这种叉车适用于在露天货场作业,一般采用充气轮胎, 运行速度 比较快, 而且有较好的爬坡能力取货和卸货时, 门架可以前移, 便于货叉插入, 取货后门架后倾以便在运行中保持货物的稳定承载能力1.0〜4.8吨，作业通 道宽度一般为3.5〜5. 0米没有污染、噪音小2.3行走系统：电动叉车电瓶叉车是以蓄电池为源动力，驱动行驶电机和油压系统电机，从 而实现行驶与装卸作业，其驱动系统按可分为直流驱动与交流驱动直流电机定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实 现直流电能和机械能互相转换的电机。

当它作电动机运行时是直流电动机，将电 能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能交流电机是用于实现机械能和交流电能相互转换的机械由于交流电力系统 的巨大发展，交流电机已成为最常用的电机交流电机与直流电机相比，由于没 有换向器（见直流电机的换向），因此结构简单，制造方便，比较牢固，容易做 成高转速、高电压、大电流、大容量的电机交流电机功率的覆盖范围很大，从 几瓦到几十万千瓦、甚至上百万千瓦20世纪80年代初，最大的汽轮发电机已 达150万千瓦交流驱动的优势：1） 采用交流驱动系统的电动叉车，整体性能显著提高，故障及元件更 换率明显降低，可靠性大大增强 ;叉车单位时间的生产率更高，操作及维护 成本更低，将给用户带来非常显著的效益因此，交流驱动系统一经推出， 不仅得到了叉车生产企业的信赖，也越来越受到用户的青睐，成为近年来电 动叉车技术发展的趋势与方向其优势主要体现在以下方面：运行与维护成 本低交流电机终生免维护 交流电机无需换向接触器（前进、后退换向）， 节省了部件更为重要的是，交流电机无碳刷和换向器，不仅电机的体积更 加轻便小巧，运转速度提高了，而且彻底摆脱了定期检测和更换碳刷的麻烦。

由此带来的最大好处是：叉车电机几乎终生不需要维护，极大地增强了叉车 的可靠性与稳定性；同时，在叉车设计时不用考虑预留电机维修空间，甚至 可以将电机密封起来，使叉车结构设计更加紧凑2） 减少磨损再生制动是一种非接触性制动，比传统的制动系统大大简 化不论驾驶者通过踩刹车踏板刹车，还是转换行驶方向刹车，电动机均会 处于发电机状态,其电磁转矩将成为制动性质的转矩这意味着刹车片的磨 损降至最低而机械磨损大大下降，也就减少了叉车维护费用，使运行成本 更低同时，交流电动机在行驶与制动上的效率都更高刹车或换向时，会 有再生能量产生刹车越强烈，再生的能量越多交流驱动系统的蓄能装置电瓶叉车举升和行走系统PLC自动控制 则会在刹车或换向时自动启动， 将能量回送给蓄电池， 使电池工作时间延长， 寿命也更长虽然某些直流驱动叉车上也有再生制动，但必须在强烈的刹车 时才能启用，这也意味着再生的部分能量在刹车时转化成了热量而几乎在 所有的情况下，交流电机均会产生能量再生，并且持续作。