基于PLC与传感器的小车精准定位

翟玉澎　代锁蕾

摘 要：本文通过基于PLC的自动控制技术，介绍了自动加沙小车的控制系统设计。该系统的控制核心是PLC，并使用步进电机作为小车的驱动装置，再通过传感器的使用，可使该系统实现较高的自动化，具备准确定位、避障、无线控制、报警等功能。该系统已较为完善的实现了小车自动加沙的基本要求，对小车加沙自动化有很大意义。

关键词：PLC；传感器

1 基本原理

小车在开往加沙地时，在司机不控制的情况下，仍可以较为准确且自动地停在目的地等待加沙，这是加沙小车自动化的一个关键部分。在这个过程中，我们要用到两个接近开关，它能检测金属物体，并输出开关信号。一个接近开关用于减速，另一个接近开关用于停车。在小车轨道旁安装带有金属物体的杆，在小车经过时，接近开关工作，PLC在收到信号后降低输出脉冲的频率，步进电机转速下降，进而达到小车减速的目的。在加沙地安装有另一个带有金属物体的杆子，减速后的小车经过时，接近开关工作，PLC收到信号后停止输出脉冲，步进电机停止转动，小车刹车。由于小车此時的速度低，在刹车后可以快速且较为准确地停在加沙地，也就实现了小车的准确停止设计。

2 传感器的介绍

接近开关是一种无需与运动部件进行机械接触就可以进行检测的位置开关。当有物体出现在接近开关的感应面，并且两者之间的距离在动作距离之内时，那么该物体就会触发传感器，这也是PLC装置的开关信号。在这个过程中，当物体接近传感器的感应区域时，接近开关就能够在无接触、无压力、无火花的情况下，迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，以驱动继电器或逻辑电路。相比较一般的机械式行程开关来说，接近开关具有很高的耐用性、使用时间长、可靠度高，适应性强。接近开关是实现该功能的不二选择，无论是从可靠性还是功能性来说，接近开关都能满足我们的要求。在这个过程中，我们可以在特定位置安装带有金属物体的杆，并置于铁轨一旁。当小车经过时，车上的接近开关工作，PLC 收到信号后开始控制减速，这样我们就可以完成小车准确定位的第一步操作。而另一个接近开关在终点处放置，当小车以低速通过时，接近开关收到信号后进而通过PLC 控制小车刹车。由于小车的低速行驶，刹车后小车会停在该位置处，进而完成小车准确定位的第二步，从而实现减速到刹车的完整流程，实现准确定位。

在开始选择选择传感器时，选择的是光电传感器，它是把测量量的改变变换为光信号的变动，之后在光电元件的作用下，光信号再变换为电信号输出。这个传感器也能满足我们的需要，它的响应时间短、监测距离长等特性也是接近传感器所不能比拟的。但考虑到小车的工作环境，光电传感器无法满足在复杂情况下的工作。而接近开关的环境适用性强，能满足在复杂情况下的工作，可靠稳定，是本次研究的较好的选择。

2 传感器接线

采用接近开关有两线、三线之分，对两线制接近开关来说，我们可以将它串联到负载上，然后再接通电源。对三线制接近开关来说，它包括NPN型和PNP型，不同的型号接线是不一样的。对于NPN与PNP型接近开关来说，他们的两种输出类型是通过三极管的饱和与截止来实现的，是开关型传感器的一种。此外，两者的输出电平不同，NPN型输出的是高电平而PNP型输出的是低电平。PNP型接近开关输出的是低电平0，NPN型接近开关输出的是高电平1。NPN型是最常用的，也就是说高电平有效比较常用，而PNP型一般很少用。他们的接线图如下图所示。

3 小结

本设计是自动加沙小车控制系统的设计，PLC是控制系统的核心。在实际应用中，要求在PLC控制系统的调试时能模拟各种运行情况，检验程序设计的正确性及完备性。也就是要对编写的程序进行仿真操作。在本设计中，程序仿真就是用WPLSoft V2.41软件实现梯形图的运行和监测，检查我们的梯形图是否正确。通过控制相应触点的断开与闭合，我们可以检测是否能得到预期的输出结果。这个功能极大的促进了工作效率，保证了编程质量，降低了成本，效果显著。在对梯形图程序仿真前，必需要先对其进行编译处理。在进行仿真操作时，WPLSoft V2.41软件中有仿真器按键，可以实现方便快捷的仿真。首先按下仿真器按键，之后依次点击编译、下载、监控、运行即可。

参考文献

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