挖掘机plc控制系统pdf
摘要：随着我国经济的高速发展，城镇化建设的快速推进，这就需要大量的土木工程,
而挖掘机作为土木工程施工机械的一种,就显得越来越重要。本系统就是通过PLC控制
来实现挖掘机模拟运行。本文在介绍挖掘机的工作原理的基础上，采用PLC对下位机进
行控制，包括硬件和软件的设计，实现了挖掘机的自动和手动控制，使挖掘机能够完成
预先设计好的动作。在PLC设计的基础上，本文又采用了组态王6.53对挖掘机控制系
统进行上位端设计，使操作人员对挖掘机运行进行远程实时监控，增加了生产安全性。
挖掘机这一工具，在如今高速发展的中国被广泛应用于建筑行业、道路施工等多个方
面，为我们的生产生活带来了诸多方便。但有时会因操作不当或是突发状况而发生事故，
甚至造成人员伤亡，对驾驶员的生命造成威胁。所以，发展挖掘机的自动化就显得尤为重
要，一个好的控制系统不仅仅可以提高工作的效率，而且还可以减少事故伤害和经济损失，
挖掘机应用面广，使用量大，在工程机械市场占有很重要的地位，目前已成为工程机
械第一主力机,挖掘机模仿人体构造，有大臂小臂和手腕，能扭腰旋转和行走，具有较长的
臂和杆，可做空间六自由度动作，配装上各种工作装置能进行立体作业这种带有类似人类
基因的挖掘机已成为人类工程建设中的主要伙伴之一，也被称为土建机械手，是建设机器
人的代表正因为挖掘机通用性强，作业范围广，所以被认为是多功能的工程机械挖掘机和
液压传动紧密地联系在一起，挖掘机作业动作多，运动复杂多样，所需功率大，而液压传
动的特点是功率密度大，布置简单灵活，操纵容易方便，很适合挖掘机多处需要动力驱动
各种工作装置的要求，是挖掘机理想的传动装置，是挖掘机基础,同时，挖掘机对液压技
术也提出了各种各样更高层次的性能要求，推动了液压技术的发展，促进了液压元件高压
化多样化小型化发展从某些方面而言，挖掘机引领着液压技术发展的潮流此外，挖掘机作
业过程中要求高效快速，因为作业动作的复杂性和操纵控制的困难性，只有采用先进的电
子控制才能解决，所以挖掘机又成为工程机械中采用电子技术的代表，对发动机液压泵阀
和马达都要控制，从个别控制发展到全面综合控制，从人工选择控制发展到智能自动控
制许多的IT（信息）技术光测和光控技术以及远距离通讯（CT通信）技术等都已用于
挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两
种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。
挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。
挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械
挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖
本系统主要是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制，通过控制四个直流电机的正
反转来实现挖掘机的基本动作。本系统能自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
PLC是以微处理机为基础，综合了计算器与自动化技术而开发的工业控制装置，这种
控制器按照IEC国际标准的定义是可程序逻辑控制器又称为PC或PLC。这种装置，内
部储存预先编写相应的程序，待输入输出连接完成之后，PLC运行这个程序，便可自动
完成预定的操作，属于一种程序记忆型的电子控制装置，亦可视为一般的继电器或定时器、
计数器等集合体。PLC控制系统的设计基本原则是最大限度的满足被控对象的控制要求。
PLC软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊
断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。系统软件由
PLC厂家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干预。用户程序是用户根据现场控
制要求，用PLC的程序语言编制的应用程序（也就是逻辑控制）用来实现各种控制。STEP7
是用于SIMATIC可编程逻辑控制器组态和编程的标准软件包，也就是用户程序，我们就
是使用STEP7来进行硬件组态和逻辑程序编制，以及逻辑程序执行结果的在线监视。可编
程控制器的梯形图语言和布尔助记符语言是基本程序设计语言，它通常由一系列指令组
成，用这些指令可以完成大多数简单的控制功能，例如，代替计数器、继电器、计时器完
成顺序控制和逻辑控制等，通过扩展或增强指令集，它们也能执行其它的基本操作。功能
表图语言和语句描述语言是高级的程序设计语言，它可根据需要去执行更有效的操作，例
如数据的操纵，模拟量的控制，报表的报印和其他基本程序设计语言无法完成的功能。功
能模块图语言采用功能模块图的形式，通过软连接的方式完成所要求的控制功能，它不仅
在可编程序控制器中得到了广泛的应用，在集散控制系统的编程和组态时也常常被采用，
由于它具有操作简单、连接方便、易于掌握等特点，为广大工程设计和应用人员所喜爱。
中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统
程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以
及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时，
首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从
用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算
的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映
象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停
止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，对大型可编程逻辑控制器还采用双
CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个
本系统需要12个输入点和8个输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信
号包括启动按钮、单控开关、单\循环转换开关等等。输出信号包括LED小灯。其I/O分
按照I\O分配表，PLC输入点与按钮和开关相连接；PLC输出点与LED小灯连接，用
STEP7编程软件用于西门子系列工控产品包括SIMATICS7、M7、C7和基于PC的
WinAC的编程、监控和参数设置，是SIMATIC工业软件的重要组成部分。STEP7具有以
下功能：硬件配置和参数设置、通讯组态、编程、测试、启动和维护、文件建档、运行和
诊断功能等。STEP7的所有功能均有大量的在线帮助，用鼠标打开或选中某一对象，按
F1可以得到该对象的相关帮助。在STEP7中，用项目来管理一个自动化系统的硬件和软
件。STEP7用SIMATIC管理器对项目进行集中管理，它可以方便地浏览SIMATICS7、
本系统自动控制部分设计了一套完整的机械动作，这一套完整的动作由八个基本的机
械动作组成：前进、后退、左进、右进、左转、右转、下挖、上扬。本系统分为两个部分：
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