機(jī)電傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書電動(dòng)運(yùn)輸小車的PLC控制

1、 課程設(shè)計(jì)成果 學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 班 級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化三班學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）： a1101 設(shè)計(jì)題目： 電動(dòng)運(yùn)輸小車plc控制 完成日期： 2011 年 12月16日 指導(dǎo)教師評(píng)語： _ 成績(jī)（五級(jí)記分制）： 教師簽名： 內(nèi)容摘要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電動(dòng)運(yùn)輸小車在醫(yī)藥、冶金、建材、飼料加工等行業(yè)被廣泛地應(yīng)用，不僅節(jié)省了人力和物力，而且也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化科學(xué)管理。本設(shè)計(jì)介紹的是基于可編程控制器西門子s7-200的電動(dòng)運(yùn)輸小車的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，能夠指示小車的停車位和呼車功能、是否可以呼車及小車是否到位、能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、可以緊

2、急停車等功能。本文闡述了可編程控制器西門子s7-200的功能特點(diǎn)以及操作。提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特點(diǎn)。通過該系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，生產(chǎn)效率將大幅提高，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度將大幅度降低，控制精度也將進(jìn)一步提高。關(guān)鍵詞：可編程控制器；呼車；西門子s7-200；plc目 錄第1章 引 言 （1）第2章 設(shè)計(jì)方案 （3）2.1 總體方案說明 （3）2.2 控制方式選擇 （3）2.3 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì) （3）第3章 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) （5）3.1 工藝過程 （5）3.2 主電路的設(shè)計(jì) （5）3.3 控制流程圖 （6）3.4 i/o地址分配表 （7）3.5 元器

3、件目錄表 （8）3.6 i/o接線圖 （8）3.7 控制程序編制（梯形圖） （10）3.8 語句表 （16）結(jié) 論 （20）設(shè)計(jì)總結(jié) （21）謝 辭 （22）參考文獻(xiàn) （23）第1章 引 言這次設(shè)計(jì)是畢業(yè)前最后一次課程設(shè)計(jì)，也是為做畢業(yè)設(shè)計(jì)做鋪墊吧，通過這次設(shè)計(jì)，將所學(xué)的東西融會(huì)貫通。這篇論文是以西門子s7-200為主要載體，結(jié)合他對(duì)應(yīng)的編程軟件來對(duì)運(yùn)輸小車的控制進(jìn)行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對(duì)這樣一個(gè)程序?qū)?yīng)的接口做了了解。本文主要是在對(duì)plc進(jìn)行系統(tǒng)的介紹后，進(jìn)入具體西門子，針對(duì)s7-200這個(gè)型號(hào)進(jìn)行硬件及其軟件的介紹，最后寫出運(yùn)輸小車對(duì)應(yīng)plc的接口圖及其對(duì)應(yīng)的程序。pl

4、c技術(shù)代表了當(dāng)今電氣程序控制的世界先進(jìn)水平。它與數(shù)控技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已成為機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化和cim的三大支柱。據(jù)預(yù)測(cè)，在90年代，美、日、德等發(fā)達(dá)國(guó)家的控制屏將完全由plc所占據(jù)。由于plc吸收了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新成果，發(fā)展十分迅速，使它已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出單純?nèi)〈^電器的應(yīng)用領(lǐng)域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制的范疇，在從單機(jī)自動(dòng)化到整條生產(chǎn)線自動(dòng)化，乃至整個(gè)工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化；從fms、工業(yè)機(jī)器人到大型分散型控制系統(tǒng)中都擔(dān)當(dāng)著重要角色。一、plc的由來1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（gm），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的要求，以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來

5、取代繼電器控制裝置，為此，特?cái)M定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求，即：1） 編程簡(jiǎn)單方便，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；2） 硬件維護(hù)方便，最好是插件式結(jié)構(gòu)；3） 可靠性要高于繼電器控制裝置；4） 體積小于繼電器控制裝置；5） 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計(jì)算機(jī)；6） 成本上可與繼電器柜競(jìng)爭(zhēng)；7） 輸入可以是交流115v；8） 輸出為交流115v，2a以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9） 擴(kuò)展時(shí)，原有系統(tǒng)只需做很小的改動(dòng)；10） 用戶程序存儲(chǔ)器容量至少可以擴(kuò)展到4kb。二、 plc的發(fā)展plc問世以來，其發(fā)展極為迅速。由最初的1位機(jī)發(fā)展為8位機(jī)，現(xiàn)在的大型plc已采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。目

6、前，世界上有plc生產(chǎn)廠200多家，比較著名的有美國(guó)的a-b公司、通用電氣公司，日本的三菱、松下電工、歐姆龍，德國(guó)的西門子，法國(guó)的施耐德等。生產(chǎn)的plc品種繁多，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也極快，著名的生產(chǎn)公司幾乎每12年即可推出一種新產(chǎn)品。plc的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性能價(jià)格比越來越高。展望未來，plc在規(guī)模和功能上正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。一方面，大型plc不斷向大容量、高速度、多功能的方向發(fā)展，能取代工業(yè)控制微機(jī)對(duì)大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合性的自動(dòng)控制。另一方面，小型plc向超小型、簡(jiǎn)易、廉價(jià)方向發(fā)展，能真正完全取代最小的繼電接觸器系統(tǒng)，適應(yīng)單機(jī)、數(shù)控機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人等領(lǐng)域的控制要求。另外，不斷增強(qiáng)p

7、lc的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散控制與集中控制的實(shí)現(xiàn)；大力開發(fā)智能i/o模塊，極大地增強(qiáng)plc的過程控制能力，提高它的適應(yīng)性和可靠性；不斷使plc的編程語言與編程工具向標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化方向發(fā)展三、 plc的應(yīng)用領(lǐng)域plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。目前，plc在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類:(1)開關(guān)量邏輯控制取代傳統(tǒng)的

8、繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺(tái)設(shè)備，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)工業(yè)過程控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，plc采用相應(yīng)的a/d和d/a轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。pid調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。(3)運(yùn)動(dòng)控制plc可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控

9、制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。第2章 設(shè)計(jì)方案2.1總體方案說明首先來分析下整個(gè)運(yùn)輸小車的控制系統(tǒng)。（1）按下啟動(dòng)按鈕sb八盞指示燈全亮某個(gè)行程開關(guān)stx閉合將該工位號(hào)vb0傳入系統(tǒng)（2）按下某個(gè)呼車按鈕系統(tǒng)得電并自鎖，八盞指示燈全滅將該呼車位號(hào)vb1傳入系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)vb0，vb1進(jìn)行大小比較根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行正，反轉(zhuǎn)或原位不動(dòng)輔助繼電器m4得電，其動(dòng)斷觸點(diǎn)m0.3斷開其他呼車按鈕呼車無效小車到達(dá)所呼車位時(shí)，定時(shí)器t37啟動(dòng)30s后其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開輔助繼電器m2失電，八盞指示燈全亮，其他呼車按鈕呼車有效（3）假如小車停在3位，而3號(hào)工作臺(tái)呼叫，則小車原位不動(dòng)。2.2控制方式選擇

10、我們電動(dòng)運(yùn)輸小車的任務(wù)主要由兩大部分，其中最主要的就是運(yùn)輸小車的plc梯形圖設(shè)計(jì)，也就是程序設(shè)計(jì)；其次是三相異步電機(jī)的驅(qū)動(dòng)主電路設(shè)計(jì)。為此我們采用了plc控制系統(tǒng)。因?yàn)閜lc控制系統(tǒng)具有簡(jiǎn)便的編程性。plc相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，內(nèi)部有cpu可以用來處理一些普通指令和更多的特殊功能指令。還有許多的存儲(chǔ)器可以存放數(shù)據(jù)，在作為工業(yè)控制的情況下，我們可以把plc當(dāng)成是一個(gè)集成了許多繼電器的盒子，可以單純的把plc當(dāng)成是一個(gè)開關(guān)。因?yàn)榇舜蔚男≤囁璧妮斎搿⑤敵霰容^少，所以使用了西門子的s7-200-cpu226型號(hào)的plc。這個(gè)型號(hào)的plc提供了24個(gè)輸入和16個(gè)輸出口。根據(jù)任務(wù)書要求輸入只需要18個(gè)，

11、輸出需要只10個(gè)滿足設(shè)計(jì)要求。在硬件上需要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，這利用了繼電器線圈通電常開點(diǎn)閉合、常閉點(diǎn)斷開的特點(diǎn)來改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。2.3系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)由于采用的是plc控制系統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點(diǎn)，完全滿足可靠性要求（1）所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與plc內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型plc還

12、可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。第3章 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1工藝過程電動(dòng)運(yùn)輸小車plc控制系統(tǒng)控制要求：電動(dòng)運(yùn)輸小車plc控制系統(tǒng)示意圖如下圖所示。其中電動(dòng)運(yùn)輸車供8個(gè)加工點(diǎn)使用，對(duì)車的控制要求如下：plc上電后，車停在某個(gè)加工點(diǎn)（也稱工位）。若無用車呼叫（也稱呼車）時(shí)，則各工位的批示燈全亮，表示各工位均可以呼車。（1）若某工位呼車，各工位的指示燈均滅，表示此時(shí)再呼車無效。（2）停車位呼車則小車不動(dòng)。當(dāng)呼車位號(hào)大于停車位號(hào)時(shí)，小車自動(dòng)向高位行駛，當(dāng)呼車位號(hào)小于停車位號(hào)時(shí)，小車自動(dòng)向低位行駛，當(dāng)小車到達(dá)呼車位時(shí)自動(dòng)停車。（3）小車到達(dá)某位時(shí)應(yīng)停車

13、30s供該工位使用，不應(yīng)立即被其他工位呼走。（4）臨時(shí)停電后再?gòu)?fù)電，小車不會(huì)自行啟動(dòng)。圖3.1 電動(dòng)運(yùn)輸小車呼車系統(tǒng)示意圖3.2主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)電動(dòng)運(yùn)輸小車的控制要求，應(yīng)該選用一個(gè)電動(dòng)機(jī)，并且保證電動(dòng)機(jī)能正反轉(zhuǎn).所設(shè)計(jì)的主電路圖如下： 圖3.2 主電路圖3.3 控制流程圖根據(jù)電動(dòng)運(yùn)輸小車的控制要求，設(shè)計(jì)如下流程圖：圖3.3 控制流程圖3.4 i/o地址分配表分配表如下表1所示：輸入地址輸出地址啟動(dòng)按鈕sbi0.0電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器km1q0.0停止按鈕sb0i0.1電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器km2q0.1呼車按鈕sb1i1.0工位指示燈hl1q1.0呼車按鈕sb2i1.1工位指示燈hl2q1.1呼車按鈕sb3

14、i1.2工位指示燈hl3q1.2呼車按鈕sb4i1.3工位指示燈hl4q1.3呼車按鈕sb5i1.4工位指示燈hl5q1.4呼車按鈕sb6i1.5工位指示燈hl6q1.5呼車按鈕sb7i1.6工位指示燈hl7q1.6呼車按鈕sb8i1.7工位指示燈hl8q1.7行程開關(guān)st2i2.1行程開關(guān)st3i2.2行程開關(guān)st4i2.3行程開關(guān)st5i2.4行程開關(guān)st6i2.5行程開關(guān)st7i2.6行程開關(guān)st8i2.7 表3.1 /地址分配表3.5元器件目錄表序號(hào)代號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注1sb啟動(dòng)按鈕1la19-11綠色1sb0停止按鈕1la19-11紅色1sb1-sb8呼車按鈕8np2-ba211

15、st1-st8行程開關(guān)8lxk-1311km1,km2接觸器2cjx4-d-1610線圈電壓22vac1hl1-hl8指示燈8np2-ev164紅色1fu熔斷器1rt18-32表3.2元器件目錄表3.6 i/o接線圖接線圖如圖4圖3.4 i/o接線圖3.7控制程序編制（梯形圖）梯形圖如下3.8語句表network 1ld i0.0o m0.0an i0.1= m0.0network 2ld i1.0o i1.1o i1.2o i1.3o i1.4o i1.5o i1.6o i1.7o m0.1a m0.0an t37= m0.1network 3ld m0.0an m0.1s q1.0, 8n

16、etwork 4ld m0.0a m0.1r q1.0, 8network 5ld m0.0a i2.0movb 1, vb0network 6ld m0.0a i2.1movb 2, vb0network 7ld m0.0a i2.2movb 3, vb0network 8ld m0.0a i2.3movb 4, vb0network 9ld m0.0a i2.4movb 5, vb0network 10ld m0.0a i2.5movb 6, vb0network 11ld m0.0a i2.6movb 7, vb0network 12ld m0.0a i2.7movb 8, vb0net

17、work 13ld m0.0a i1.0an m0.3movb 1, vb1network 14ld m0.0a i1.1an m0.3movb 2, vb1network 15ld m0.0a i1.2an m0.3movb 3, vb1network 16ld m0.0a i1.3an m0.3movb 4, vb1network 17ld m0.0a i1.4an m0.3movb 5, vb1network 18ld m0.0a i1.5an m0.3movb 6, vb1network 19ld m0.0a i1.6an m0.3movb 7, vb1network 20ld m0.

18、0a i1.7an m0.3movb 8, vb1network 21ld m0.0an m0.2lpsab vb0, vb1an q0.0= q0.1network 22ld m0.0ab= vb0, vb1an t37= m0.2ton t37, 300network 23ld q0.0o q0.1o m0.2o m0.3a m0.0a m0.1= m0.3結(jié) 論此次課程設(shè)計(jì)主要其實(shí)是對(duì)plc的編程過程和操作過程進(jìn)行熟悉、強(qiáng)化。相對(duì)于課程設(shè)計(jì)任務(wù)書上的要求，我所設(shè)計(jì)的程序已經(jīng)完全滿足了。雖然將課程設(shè)計(jì)要求完成了，但是還有很多方面欠缺考慮，在實(shí)際生活中的許多運(yùn)用問題，我們都忽略掉了。比如接觸

19、觸點(diǎn)的多選，這樣會(huì)給企業(yè)帶來額外的費(fèi)用，這是我們的經(jīng)驗(yàn)跟思維都不夠完善的地方。在今后的設(shè)計(jì)中我們應(yīng)該更多地去考慮一些面向現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)際使用的問題。設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識(shí)，于是圖書館internet成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。雖然自己所編的程序的相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是通過的這次的自我學(xué)習(xí)，也學(xué)到了許多的知識(shí)，至少學(xué)到很多獨(dú)立解決問題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。謝 辭首先，我感謝賈偉杰老師。本設(shè)計(jì)文是在賈老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。他平日里工作繁多，但在我做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從確定命題查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，論文寫作等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。本課題在