摘   要

本文主要论述了基于PLC的挖掘机控制系统的工作原理及设计过程。本次设计下位机采用的是OMRON公司生产的CP1H-NA40DR-A系列PLC，上位机仿真系统是采用了组态王6.53版本。本次设计实现了挖掘机的手动控制，步进控制和自动控制。使挖掘机能够实现预先设计好的动作程序。提高了工人的工作效率，节约了成本。最后，在组态王6.53设计的上位及监控画面中，通过监控界面上的各位控制元件，实时而清晰的现实了基于PLC的挖掘机控制系统的工作状态。

关键词：挖掘机；PLC；组态王6.53

目    录

第1章  绪论... 1

1.1  挖掘机系统概述... 1

1.2  挖掘机系统发展与前景... 1

1.2.1 挖掘机系统的发展... 1

1.2.2 挖掘机的分类... 2

1.3 PLC概述... 2

1.3.1 PLC系统的应用... 2

1.4设计要求... 3

第2章  系统总体设计... 5

2.1 挖掘机的基本结构... 5

2.1.1挖掘机的动作... 6

2.1.2 挖掘机系统控制需求... 6

2.2  基于PLC挖掘机系统的系统流程图... 6

2.2.1 挖掘机系统的总体流程图... 6

2.2.2 自动模式控制流程图... 7

2.2.3 步进模式控制流程图. 8

2.2.4 手动模式控制流程图... 9

第3章  基于PLC挖掘机控制系统的硬件设计... 10

3.1  PLC的优点及选型... 10

3.1.1  PLC控制的优点... 10

3.1.2 PLC的内部工作方式... 11

3.1.3  PLC型号的选择... 13

3.2 驱动电机介绍... 13

第4章  基于PLC挖掘机控制系统的软件设计... 15

4.1  PLC I/0分配... 15

4.2 PLC硬件连接... 16

4.2.1 主回路1连接图... 16

4.2.2 主回路2连接图... 17

4.2.3 主回路3连接图... 17

4.2.4 PLC布局图... 18

4.2.5输入通道... 18

4.2.6输出通道... 19

4.3  PLC程序分析及设计... 19

4.3.1 步进数据初始化程序... 19

4.3.2 模式切换程序... 20

4.3.3 自动模式动作顺序程序... 21

4.3.4 步进模式动作顺序程序... 23

4.3.5 手动模式动作顺序程序... 26

第5章 组态程序设计... 28

5.1  组态软件简介... 28

5.1.1组态软件的选择... 28

5.1.2组态王6.53软件简介... 28

5.1.3组态王6.53的组成... 28

5.2组态画面的具体设计... 29

5.2.1组态图形界面的设计... 29

5.2.2 组态的变量设计... 30

5.2.3  应用程序命令语言编辑... 31

5.2.4动画连接... 32

5.4组态画面的功能调试分析... 33

5.4.1 运行模式下的首画面... 34

5.4.2 点击登录系统后的画面... 34

5.4.2 登陆成功后的画面... 35

5.4.3 点击进入系统后的画面... 35

第6章  结论... 36

参  考  文  献... 37

致    谢

第2章  系统总体设计

2.1 挖掘机的基本结构

挖掘系列以挖掘机为主流。可分为机械式挖掘机和液压式挖掘机。其中，由于液压式挖掘机的运行灵活，维修简便，配备了多种工作装置，因此近年来，成了挖掘机的主流机型。

液压式挖掘机由上部回转体（发动机、驾驶室等）、下部行走体（行走部分）、工作装置组成。所谓上部回转体，即是与下部行走体呈360°旋转的机构，在机体固定状态下，利用强有力的工作装置进行作业。

如图2.1所示，为液压式挖掘机的基本结构图。液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。

2.1.2 挖掘机系统控制需求

本系统主要是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制，通过控制六个直流电机的正反转来实现挖掘机的基本动作。本系统能手动完成八个基本的机械动作，分别是前进、后退、左进、右进、左转、右转、下挖、上扬，并通过这八个基本动作组合出一套完整的自动挖掘过程动作，从而模拟出现实工业现场环境中挖掘机挖掘的整个过程。

本次设计控制系统主要分为三种模式的控制：自动模式，步进模式，手动控制。自动模式是指挖掘机在自动运行时按照前进，右进，右转，下挖，上扬，左转，左进，后退的动作流程自动运转。步进模式是指挖掘在按上述八个动作顺序，按一次步进开始，动作一个动作。需按8次步进开始按钮，才能完成整套控制。而手动控制是分别按下不同的功能的控制按钮，进行不同动作的完成。