基于PLC與傳感器的小車精準定位

翟玉澎　代鎖蕾

摘 要：本文通過基于PLC的自動控制技術，介紹了自動加沙小車的控制系統設計。該系統的控制核心是PLC，并使用步進電機作為小車的驅動裝置，再通過傳感器的使用，可使該系統實現較高的自動化，具備準確定位、避障、無線控制、報警等功能。該系統已較為完善的實現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。

關鍵詞：PLC；傳感器

1 基本原理

小車在開往加沙地時，在司機不控制的情況下，仍可以較為準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鍵部分。在這個過程中，我們要用到兩個接近開關，它能檢測金屬物體，并輸出開關信號。一個接近開關用于減速，另一個接近開關用于停車。在小車軌道旁安裝帶有金屬物體的桿，在小車經過時，接近開關工作，PLC在收到信號后降低輸出脈沖的頻率，步進電機轉速下降，進而達到小車減速的目的。在加沙地安裝有另一個帶有金屬物體的桿子，減速后的小車經過時，接近開關工作，PLC收到信號后停止輸出脈沖，步進電機停止轉動，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確地停在加沙地，也就實現了小車的準確停止設計。

2 傳感器的介紹

接近開關是一種無需與運動部件進行機械接觸就可以進行檢測的位置開關。當有物體出現在接近開關的感應面，并且兩者之間的距離在動作距離之內時，那么該物體就會觸發傳感器，這也是PLC裝置的開關信號。在這個過程中，當物體接近傳感器的感應區域時，接近開關就能夠在無接觸、無壓力、無火花的情況下，迅速發出電氣指令，準確反應出運動機構的位置和行程，以驅動繼電器或邏輯電路。相比較一般的機械式行程開關來說，接近開關具有很高的耐用性、使用時間長、可靠度高，適應性強。接近開關是實現該功能的不二選擇，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。當小車經過時，車上的接近開關工作，PLC 收到信號后開始控制減速，這樣我們就可以完成小車準確定位的第一步操作。而另一個接近開關在終點處放置，當小車以低速通過時，接近開關收到信號后進而通過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，進而完成小車準確定位的第二步，從而實現減速到剎車的完整流程，實現準確定位。

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，它的響應時間短、監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境，光電傳感器無法滿足在復雜情況下的工作。而接近開關的環境適用性強，能滿足在復雜情況下的工作，可靠穩定，是本次研究的較好的選擇。

2 傳感器接線

采用接近開關有兩線、三線之分，對兩線制接近開關來說，我們可以將它串聯到負載上，然后再接通電源。對三線制接近開關來說，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的，是開關型傳感器的一種。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型接近開關輸出的是低電平0，NPN型接近開關輸出的是高電平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

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

參考文獻

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