基于PLC與傳感器的小車精準(zhǔn)定位

翟玉澎　代鎖蕾

摘 要：本文通過基于PLC的自動控制技術(shù)，介紹了自動加沙小車的控制系統(tǒng)設(shè)計。該系統(tǒng)的控制核心是PLC，并使用步進(jìn)電機(jī)作為小車的驅(qū)動裝置，再通過傳感器的使用，可使該系統(tǒng)實現(xiàn)較高的自動化，具備準(zhǔn)確定位、避障、無線控制、報警等功能。該系統(tǒng)已較為完善的實現(xiàn)了小車自動加沙的基本要求，對小車加沙自動化有很大意義。

關(guān)鍵詞：PLC；傳感器

1 基本原理

小車在開往加沙地時，在司機(jī)不控制的情況下，仍可以較為準(zhǔn)確且自動地停在目的地等待加沙，這是加沙小車自動化的一個關(guān)鍵部分。在這個過程中，我們要用到兩個接近開關(guān)，它能檢測金屬物體，并輸出開關(guān)信號。一個接近開關(guān)用于減速，另一個接近開關(guān)用于停車。在小車軌道旁安裝帶有金屬物體的桿，在小車經(jīng)過時，接近開關(guān)工作，PLC在收到信號后降低輸出脈沖的頻率，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)而達(dá)到小車減速的目的。在加沙地安裝有另一個帶有金屬物體的桿子，減速后的小車經(jīng)過時，接近開關(guān)工作，PLC收到信號后停止輸出脈沖，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，小車剎車。由于小車此時的速度低，在剎車后可以快速且較為準(zhǔn)確地停在加沙地，也就實現(xiàn)了小車的準(zhǔn)確停止設(shè)計。

2 傳感器的介紹

接近開關(guān)是一種無需與運(yùn)動部件進(jìn)行機(jī)械接觸就可以進(jìn)行檢測的位置開關(guān)。當(dāng)有物體出現(xiàn)在接近開關(guān)的感應(yīng)面，并且兩者之間的距離在動作距離之內(nèi)時，那么該物體就會觸發(fā)傳感器，這也是PLC裝置的開關(guān)信號。在這個過程中，當(dāng)物體接近傳感器的感應(yīng)區(qū)域時，接近開關(guān)就能夠在無接觸、無壓力、無火花的情況下，迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動機(jī)構(gòu)的位置和行程，以驅(qū)動繼電器或邏輯電路。相比較一般的機(jī)械式行程開關(guān)來說，接近開關(guān)具有很高的耐用性、使用時間長、可靠度高，適應(yīng)性強(qiáng)。接近開關(guān)是實現(xiàn)該功能的不二選擇，無論是從可靠性還是功能性來說，接近開關(guān)都能滿足我們的要求。在這個過程中，我們可以在特定位置安裝帶有金屬物體的桿，并置于鐵軌一旁。當(dāng)小車經(jīng)過時，車上的接近開關(guān)工作，PLC 收到信號后開始控制減速，這樣我們就可以完成小車準(zhǔn)確定位的第一步操作。而另一個接近開關(guān)在終點處放置，當(dāng)小車以低速通過時，接近開關(guān)收到信號后進(jìn)而通過PLC 控制小車剎車。由于小車的低速行駛，剎車后小車會停在該位置處，進(jìn)而完成小車準(zhǔn)確定位的第二步，從而實現(xiàn)減速到剎車的完整流程，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。

在開始選擇選擇傳感器時，選擇的是光電傳感器，它是把測量量的改變變換為光信號的變動，之后在光電元件的作用下，光信號再變換為電信號輸出。這個傳感器也能滿足我們的需要，它的響應(yīng)時間短、監(jiān)測距離長等特性也是接近傳感器所不能比擬的。但考慮到小車的工作環(huán)境，光電傳感器無法滿足在復(fù)雜情況下的工作。而接近開關(guān)的環(huán)境適用性強(qiáng)，能滿足在復(fù)雜情況下的工作，可靠穩(wěn)定，是本次研究的較好的選擇。

2 傳感器接線

采用接近開關(guān)有兩線、三線之分，對兩線制接近開關(guān)來說，我們可以將它串聯(lián)到負(fù)載上，然后再接通電源。對三線制接近開關(guān)來說，它包括NPN型和PNP型，不同的型號接線是不一樣的。對于NPN與PNP型接近開關(guān)來說，他們的兩種輸出類型是通過三極管的飽和與截止來實現(xiàn)的，是開關(guān)型傳感器的一種。此外，兩者的輸出電平不同，NPN型輸出的是高電平而PNP型輸出的是低電平。PNP型接近開關(guān)輸出的是低電平0，NPN型接近開關(guān)輸出的是高電平1。NPN型是最常用的，也就是說高電平有效比較常用，而PNP型一般很少用。他們的接線圖如下圖所示。

3 小結(jié)

本設(shè)計是自動加沙小車控制系統(tǒng)的設(shè)計，PLC是控制系統(tǒng)的核心。在實際應(yīng)用中，要求在PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試時能模擬各種運(yùn)行情況，檢驗程序設(shè)計的正確性及完備性。也就是要對編寫的程序進(jìn)行仿真操作。在本設(shè)計中，程序仿真就是用WPLSoft V2.41軟件實現(xiàn)梯形圖的運(yùn)行和監(jiān)測，檢查我們的梯形圖是否正確。通過控制相應(yīng)觸點的斷開與閉合，我們可以檢測是否能得到預(yù)期的輸出結(jié)果。這個功能極大的促進(jìn)了工作效率，保證了編程質(zhì)量，降低了成本，效果顯著。在對梯形圖程序仿真前，必需要先對其進(jìn)行編譯處理。在進(jìn)行仿真操作時，WPLSoft V2.41軟件中有仿真器按鍵，可以實現(xiàn)方便快捷的仿真。首先按下仿真器按鍵，之后依次點擊編譯、下載、監(jiān)控、運(yùn)行即可。

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