小車多方式運行的PLC控制——PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、東北石油大學(xué)課程設(shè)計課 程PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計題 目小車多方式運行的 PLC控制院 系電氣信息工程學(xué)院專業(yè)班級自動化級班學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 東北石油大學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程 PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計題目 小車多方式運行的PLC控制專業(yè)自動化姓名學(xué)號主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等主要內(nèi)容：1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等，系統(tǒng)有啟動、停止功能；2. 運用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序；3. 用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件，設(shè)計出上位監(jiān)控系統(tǒng)；4. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)小車多方式運行的控制要求?；疽螅?. 小車起始位置停在x （x=14）號站臺，SYx

2、傳感器為ON;2假如y（y=14）號站臺呼叫，如果：x >y,小車左行到呼叫站臺停車；x< y,小車右行到呼叫站臺停車；x=y，小車停止；3. 小車在SY1和SY4處要有可靠的保護(hù)功能，自動往返或準(zhǔn)確停車，不能向外撞；4. 小車路過每個站臺要有指示燈顯示；但 LB1和LB4燈要閃3次；主要參考資料：1 陳宏鈞.可編程控制器課程設(shè)計指導(dǎo)書M.天津：天津大學(xué)出版社，2001.2 鄧星鐘.機電傳動控制M.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001.3 譚維瑜.電機與電氣控制M.北京：機械工業(yè)出版社，1999.完成期限指導(dǎo)教師專業(yè)負(fù)責(zé)人年 月曰目錄第 1 章控制工藝流程分析 01.1 小車多方式運

3、行控制過程描述 01.2 小車多方式運行控制工藝分析 1第 2 章控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 22.1 系統(tǒng)硬件組成 22.2 控制方法分析 22.3 I/O 分配 22.4 系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計 3第 3 章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計 43.1 控制程序流程圖設(shè)計 43.2 控制程序梯形圖設(shè)計 53.3 控制程序設(shè)計思路 5第 4 章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 64.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊 64.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計 64.3 實現(xiàn)的效果 7第 5 章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 85.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 85.2 結(jié)果分析 8課程設(shè)計心得 9參考文獻(xiàn) 10附 錄 11第1章控制工藝流程分析1.1 小車多方式運行

4、控制過程描述小車系統(tǒng)由直流電機、繼電器、小車和4個站臺組成，每個站臺有檢測傳感 器（行程開關(guān)）、指示燈和按鈕。小車由直流電機拖動，電動機正轉(zhuǎn)，小車右行， 電動機反轉(zhuǎn)，小車左行，在生產(chǎn)線上有 4個編碼為1-4個站點供小車?？浚诿?個?？空景惭b一個行程開關(guān)以檢測小車是否到達(dá)該站，如果小車到站，該站的指示燈會亮，另外還設(shè)有4個呼叫按鈕（SB1 SB4）分別與4個?？空军c對應(yīng)。 采用S7-200 PLC進(jìn)行控制，小車控制系統(tǒng)的控制要求如下：1.小車起始位置停在x （x=14）號站臺，SYx傳感器為ON;2. 假如y（y=14）號站臺呼叫，如果： x> y，小車左行到呼叫站臺停車； x<

5、y，小車右行到呼叫站臺停車； x=y，小車停止；3. 小車在SY1和SY4處要有可靠的保護(hù)功能，自動往返或準(zhǔn)確停車，不 能向外撞；4. 小車路過每個站臺要有指示燈顯示；但 LB1和LB4燈要閃3次；左律 351 IL61SB2 LG20 00 00W LB$54 LB1 占打000 0 01.2 小車多方式運行控制工藝分析本課程設(shè)計主要是設(shè)計兩個模塊：小車對站臺呼叫的反應(yīng)電路以及小車路過 站臺時指示燈的顯示。出于簡化設(shè)計方案的考慮，本文在設(shè)計之前做出這樣的假 設(shè)：小車停止前僅有一個呼叫的站臺起作用。 比如當(dāng)小車從2號站臺向3號前進(jìn) 的過程中，1、2、4三個站臺不會呼叫，除非小車到達(dá) 3號站臺停

6、止。在這種假設(shè)的基礎(chǔ)下，采用模塊化的設(shè)計思想，對兩個模塊的電路分別設(shè)計， 最后將兩者整合到一起，即可。第2章控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 系統(tǒng)硬件組成小車系統(tǒng)由直流電機、繼電器、小車和4個站臺等組成，每個站臺有檢測傳感器、指示燈和按鈕,采用S7-200 PLC進(jìn)行控制。2.2 控制方法分析本課程設(shè)計主要是設(shè)計兩個模塊：小車對站臺呼叫的反應(yīng)電路以及小車路過 站臺時指示燈的顯示。出于簡化設(shè)計方案的考慮，本文在設(shè)計之前做出這樣的假 設(shè)：小車停止前僅有一個呼叫的站臺起作用。 比如當(dāng)小車從2號站臺向3號前進(jìn) 的過程中，1、2、4三個站臺不會呼叫，除非小車到達(dá) 3號站臺停止。在這種假設(shè)的基礎(chǔ)下，采用模塊化的

7、設(shè)計思想，對兩個模塊的電路分別設(shè)計， 最后將兩者整合到一起，即可。2.3 I/O分配經(jīng)過對控制過程和要求的詳細(xì)分析，明確了具體的控制過程。1. 小車起始位置停在x （x=14）號站臺，SYx傳感器為ON;2假如y（y=14）號站臺呼叫，如果： x> y，小車左行到呼叫站臺停車； x< y，小車右行到呼叫站臺停車； x=y，小車停止；3. 小車在SY1和SY4處要有可靠的保護(hù)功能，自動往返或準(zhǔn)確停車，不 能向外撞；4. 小車路過每個站臺要有指示燈顯示；但LB1和LB4燈要閃3次；如上所述，由此可以得出所需 PLC的輸入點9個，輸出點6個。本設(shè)計使用9個輸入繼電器，6個輸出繼電器，6個

8、輔助繼電器（各輔助繼 電器的功能在程序程序?qū)?yīng)部分會有說明）。輸入輸出繼電器的選擇與對應(yīng)關(guān)系 如表2-1 :表2-1 I/O 分配表輸入功能說明輸出功能說明SBOX0啟動/停止KM1Y1左行SB1X1呼叫站臺1KM2Y2右行SB2X2呼叫站臺2R1Y10第一個站臺的指示燈SB3X3呼叫站臺3R2Y20第二個站臺的指示燈SB4X4呼叫站臺4R3Y30第三個站臺的指示燈SQ1X11限位1R4Y40第四個站臺的指示燈SQ2X12限位2SQ3X13限位3SQ4X14限位42.4 系統(tǒng)結(jié)線圖設(shè)計根據(jù)下節(jié)軟件的設(shè)計，選擇適合的輸入、輸出，即可得到系統(tǒng)接線圖，如圖2-1 :第3章控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計3.1

9、 控制程序流程圖設(shè)計3.2 控制程序梯形圖設(shè)計根據(jù)程序流程圖可以設(shè)計出系統(tǒng)梯形圖程序，程序見附錄。3.3 控制程序設(shè)計思路1、小車對站臺呼叫的反應(yīng)電路取兩個寄存器，分別存放呼叫的站臺以及小車停靠的站臺 （本文的設(shè)計中這 兩個寄存器分別為DO和D1）,顯然，我們可以通過cmp指令進(jìn)行x, y的大小 判斷，當(dāng)x>y時，執(zhí)行左行命令（即本文設(shè)計程序中的SET 丫1指令）；當(dāng)x<y時, 執(zhí)行右行命令（即本文設(shè)計程序中的SET Y2指令）；當(dāng)x=y時，執(zhí)行左行命令（即 本文設(shè)計程序中的RST 丫1和RST Y2指令）。在這樣的思路下，我們不可避免的將遇到三個問題：如何在 DO中存放所呼 叫的

10、站臺？如何準(zhǔn)確獲取并在 D1中存放小車?？康奈恢茫繄?zhí)行左行或右行命令 后，如何使得小車在指定站臺停止，并同時記錄下新的?？课恢?，即更新D1寄存器的內(nèi)容？對于第一個問題，直接運用mov指令即可。方法是設(shè)置四個輸入繼電器x1,x2,x3,x4分別表示第i個站臺呼叫，當(dāng)xi接通時，執(zhí)行mov Ki DO, （i取1、2、3，4）。對于第二個問題，解決方法是當(dāng)小車停止時，即相應(yīng)的到位開關(guān)SQ1 SQ2SQ3或 SQ4接通時，執(zhí)行 mov Ki D1，（i 取 1、2、3，4）。第三個問題，判斷小車停止的條件是使用到位開關(guān)SQ,本文的程序里使用四個繼電器x11,x12,x13,x14來表示。2、小車路過

11、站臺時指示燈的顯示本文的程序里用丫10,丫20,丫30,丫40分別表示第1、2、3、4站臺的指示燈。根據(jù)題目要求，當(dāng)小車路過站臺時，對應(yīng)的站臺的指示燈要亮，對于第2,3站臺指示燈，這個效果直接用指令 LD X12,0UT 丫20;LD X13,0UT Y30即可控制。但 是對于第1、4號站臺，要求指示燈閃爍三次，則像上面這樣簡單的指令是不能 滿足要求的，需要引入定時器（用以控制“閃爍”的間隔時間）和計數(shù)器（用以 控制閃爍“ 3次”）。詳細(xì)控制圖和程序見后文。另外，考慮到這兩個站臺指示燈 的功能相同，因此程序里可以使用子程序，以減少定時器、計數(shù)器和繼電器的個 數(shù)，同時亦能提高程序運行的效率和可靠

12、性。第4章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊本次設(shè)計上位監(jiān)控軟件采用國產(chǎn)組態(tài)王軟件。組態(tài)王軟件是一款功能強大, 又易于上手的上位機監(jiān)控界面組態(tài)軟件。S7-200 PLC與上位機通過主機串口 COM1采用RS232方式進(jìn)行通訊，詳細(xì) 設(shè)置如下圖所示：4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計4.3 實現(xiàn)的效果組態(tài)王支持C語言的狀態(tài)命令語言對組態(tài)王界面進(jìn)行編程，從而實現(xiàn)一定的動畫效果。在組態(tài)王內(nèi)建立一個內(nèi)存整數(shù)的變量來表示小車的運動位置，然后將此變量作為小車動畫連接變量并利用頁面命令語言每500毫秒就對該變量根據(jù)PLC傳給組態(tài)王信號來確定該變量的加減，就可以實現(xiàn)小車運動及運動方向 的模擬。當(dāng)該變量增加

13、到一定值時，就對組態(tài)王定義的對應(yīng)PLC的X5X11的10變量置1來模仿小車碰觸到限位開關(guān)（注：由于組態(tài)王賦值與 PLC的輸入輸 出會相互干擾，故該高電平信號只能短暫維持，與實際情況有所出入，但由于程 序部分只需要短時間高電平信號即可， 故不對其進(jìn)行另外處理）由此即可實現(xiàn)利 用組態(tài)王模擬小車多方式運行工作過程的仿真。即當(dāng)按下某個位置開關(guān)對應(yīng)的呼叫按鈕，指示燈亮，小車即運行到該位置。小車組態(tài)王部分程序及設(shè)置如下所示。本站點右行）本站點 小車位置=小車位置+5；本站點左行）本站點 小車位置=小車位置-5 ；本站點小車位置=0）sq1=1;本站點小車位置:=25)sq2=1;本站點小車位置:=50)s

14、q3=1;本站點小車位置:=75)sq4=1;本站點小車位置:=100)sq5=1;if（小車位置100）小車位置=100；if （小車位置0）小車位置=0;第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題在梯形圖程序設(shè)計好之后，按要求將梯形圖程序通過計算機輸入PLC中，檢查并編譯。本次設(shè)計實驗里，正確輸入梯形圖，編譯成功。同時通過在線工作 后把程序?qū)懭肟删幊绦蚩刂破鞯某绦虼鎯^(qū)，然后進(jìn)行運行調(diào)試，在前面正確操作和正常進(jìn)行的基礎(chǔ)上，使 PLC進(jìn)入運行狀態(tài)，觀察運行情況，結(jié)果是本PLC設(shè)計運行正常，沒有未知錯誤，對于多組不同站臺呼叫的檢測數(shù)據(jù)， 小車均能夠 以預(yù)想的行動路線運動，即能夠?qū)崿F(xiàn)

15、循環(huán)工作。5.2 結(jié)果分析根據(jù)以上調(diào)試情況，該小車多方式運行的PLC控制設(shè)計較好的滿足了設(shè)計要求，實現(xiàn)了用較短時間較短行程完成工作臺呼叫響應(yīng)任務(wù)，但由于時間關(guān)系， 仍存在一些不足，沒能進(jìn)一步加以完善。課程設(shè)計心得通過此次課程設(shè)計，讓我對 PLC梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的 了解，也讓我了解了關(guān)于 PLC設(shè)計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際，從中找 出最適合的設(shè)計方法。課堂上學(xué)習(xí)的 PLC都是極理論的東西，所做過的幾個實 驗也都是在已知程序圖的情況下學(xué)習(xí)使用編程器，這并不能提高PLC的設(shè)計水平，而這次的課程設(shè)計是從根本上讓我們理論聯(lián)系實際， 在這種根據(jù)實際狀況進(jìn) 行系統(tǒng)設(shè)計的情況下能夠讓我

16、們對 PLC有更深刻的認(rèn)識。此次課程設(shè)計，讓我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計相結(jié)合， 鍛煉了綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識的能力， 提高了查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊的 能力，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，使得能 力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，毅力及耐力也都得到了不同 程度的提升。當(dāng)然，本文的設(shè)計具有局限性，設(shè)計程序里不能將所有的邊緣問題 都考慮的周到，這是需要我再以后的學(xué)習(xí)中認(rèn)識并改正的。 這次的課程設(shè)計使我 對于專業(yè)課的學(xué)習(xí)有了更加深刻的認(rèn)識，以為現(xiàn)在學(xué)的知識用不上就加以怠慢， 等到想用的時候卻發(fā)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)原來是那么的不扎實。以后努力學(xué)好每門專

17、業(yè) 課，為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。參考文獻(xiàn)1 陳宏鈞可編程控制器課程設(shè)計指導(dǎo)書M.天津：天津大學(xué)出版社,2001.2 鐘肇新,王灝.可編程控制器入門教程M.廣州：華南理工大學(xué)出版社, 1999.3 鄧星鐘.機電傳動控制M.武漢：華中科技大學(xué)出版社,2001.4 譚維瑜.電機與電氣控制M.北京：機械工業(yè)出版社,1999.姜培剛,蓋玉先.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計M.北京：機械工業(yè)出版社,2004.小車多方式運行程序的指令表如下LDX0MCN0M100LDX1MOVK1D0LDX1ORM101MPSANIX11SETM101MPPANDX11MOVK1D1LDX2MOVK2D0LDX2ORM10

18、2MPSANIX12SETM102MPPANDX12MOVK2D1LDX3MOVK3D0LDX3ORM103MPSANIX13SETM103MPPANDX13MOVK3D1LDX4MOVK4D0LDX4ORM104MPSANIX14SETM104MPPANDX14MOVK4D1LDM101ORM102ORM103ORM104MPSCMPD0D1M0MRDANDM0SETY1MRDANDM1RSTY1RSTY2MPPANDM2RSTY2LDX12OUTY20LDX13OUTY30LDX11OUTM105ANDM106OUTY10LDX14OUTM105ANDM106OUTY40LDM105CALLP0FENDP0LDM105RSTC1OUTT1K5LDT1ANIT3ORC1OUTT2K5LDT2OUTT3K5LDT3OUTC1K3SRETMCRN0END小車多方式