基于PLC的臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)學(xué)生：竇慧卿 指導(dǎo)教師：內(nèi)容摘要：本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于可編程控制器（PLC）西門(mén)子S7-200的臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)，它能夠指示臺(tái)車的停車位和呼叫使能，是否可以呼叫及臺(tái)車是否到位，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，可以緊急停車等功能。設(shè)計(jì)闡述了可編程控制器西門(mén)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(guò)該系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，生產(chǎn)效率將大幅度提高，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)鍵字：可編程序控制器 臺(tái)車 電機(jī)目 錄前言11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案11.1 方案的總體框架11.1.1 PLC硬件安排及軟

2、件規(guī)劃11.2 控制要求21.3 外圍設(shè)備和I/O地址分配22 可編程序控制器52.1 可編程序控制器概述52.2 可編程控制器的特點(diǎn)52.3 可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展72.3.1 可編程序控制器的應(yīng)用72.3.2 可編程控制器的發(fā)展82.4 PLC型號(hào)的選擇82.5 西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)介92.6PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路103 軟件設(shè)計(jì)113.1 系統(tǒng)流程圖113.2 系統(tǒng)梯形圖134 設(shè)計(jì)總結(jié)20參考文獻(xiàn)22臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)前言隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化越來(lái)越多的工廠設(shè)備采用PLC，變頻器，人機(jī)界面自動(dòng)化器件來(lái)控制，因此自動(dòng)化程度越來(lái)越高。電器控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，

3、生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過(guò)程全盤(pán)自動(dòng)化，這就離不開(kāi)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的靈魂，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進(jìn)行，重者甚至發(fā)生人生安全事故，這樣將給企業(yè)造成重大損失。臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)是基于PLC控制系統(tǒng)來(lái)設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動(dòng)作都直接作用于臺(tái)車的運(yùn)行，其控制重點(diǎn)轉(zhuǎn)向物資的控制和管理要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和一體化，計(jì)算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間、機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息。因此，臺(tái)車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有

4、著直接的關(guān)系。臺(tái)車能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。它實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)作業(yè)后，滿足了人們速度、精度、高度、重量、重復(fù)存取和搬運(yùn)等要求，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過(guò)各部分獨(dú)立效益的總和，自動(dòng)化技術(shù)組建成為倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化技術(shù)的核心，既可以節(jié)省開(kāi)支，又減少了浪費(fèi)，因此建立一個(gè)便捷、可行的臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)是十分迫切和需要的。本產(chǎn)品PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開(kāi)支，解決了勞動(dòng)強(qiáng)度大、經(jīng)濟(jì)效益差的問(wèn)題。 1.1 方案的總體框架1.1.1 PLC硬件安排及軟件規(guī)劃 為了區(qū)別，工位依18編號(hào)并各設(shè)一個(gè)限位開(kāi)關(guān)。每個(gè)工位設(shè)一呼車按鈕，系統(tǒng)設(shè)啟動(dòng)按鈕和停機(jī)按鈕各1個(gè)，臺(tái)車設(shè)正反轉(zhuǎn)接觸器各1個(gè)，每工位設(shè)呼車指示燈

5、1個(gè)，但并聯(lián)接于各個(gè)輸出口上。系統(tǒng)布置圖如圖1.1.1-1所示1。 臺(tái)車又叫送料車，是一種安裝有腳輪的運(yùn)送與儲(chǔ)存物料的單元移動(dòng)集裝設(shè)備。它具有自動(dòng)行走，液壓自動(dòng)定位脫模（可實(shí)現(xiàn)上，下，左，右移動(dòng)）的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)它的左右移動(dòng)。 圖1.1.1-1 系統(tǒng)布置圖 PLC按鍵呼叫控制電路電源控制電路工作指示燈顯示電路臺(tái)車控制電路圖1.1.1-2 系統(tǒng)方框圖整個(gè)系統(tǒng)由電源控制電路、按鍵呼叫控制電路、工作指示燈顯示電路、臺(tái)車控制電路、可編程控制器PLC五部分組成。由電源控制電路提供整個(gè)系統(tǒng)的能源，由可編程控制器PLC來(lái)讀取按鍵的狀態(tài)，再經(jīng)過(guò)處理來(lái)控制工作指示燈和臺(tái)車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 1.2 控制要求

6、一部電動(dòng)運(yùn)輸車供8個(gè)加工點(diǎn)使用。臺(tái)車的控制要求如下：PLC上電后，車停在某個(gè)工位，若無(wú)用車呼叫(下稱呼車)時(shí)，則各工位的指示燈亮，表示各工位可以呼車。工作人員按本工位的呼車按鈕呼車時(shí)，各工位的指示燈均滅，此時(shí)別的工位呼車無(wú)效。如停車工位呼車時(shí)，臺(tái)車不動(dòng)，呼車工位號(hào)大于停車位時(shí)，臺(tái)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)，臺(tái)車自動(dòng)向低位行駛，當(dāng)臺(tái)車到呼車工位時(shí)自動(dòng)停車。停車時(shí)間為30s供呼車工位使用，其他工位不能呼車。從安全角度出發(fā)，停電再來(lái)電時(shí)，臺(tái)車不會(huì)自行啟動(dòng)。為了區(qū)別，工位依18編號(hào)各設(shè)一個(gè)限位開(kāi)關(guān)。 1.3 外圍設(shè)備和I/O地址分配根據(jù)控制要求，系統(tǒng)的輸入量有：?jiǎn)?、停按鈕信號(hào)，1號(hào)位-

7、8 號(hào)位的限位開(kāi)關(guān)SQlSQ8信號(hào)，1號(hào)位-8號(hào)位的呼叫開(kāi)關(guān)SB1SB8信號(hào);系統(tǒng)的輸出信號(hào)有：前進(jìn)、后退控制電機(jī)接觸器驅(qū)動(dòng)信號(hào)，呼叫指示燈信號(hào)。共需實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)18個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)2個(gè)。配置表如表1.3-1所示： 表1.3-1 系統(tǒng)I/O資源配置表序號(hào)元件名設(shè)備名作用1I0.0K1啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)2I0.1K2停止按鈕開(kāi)關(guān)3I2.0SB11號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)4I2.1SB22號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)5I2.2SB33號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)6I2.3SB44號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)7I2.4SB55號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)8I2.5SB66號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)9I2.6SB77號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)10I2.7SB88號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)11I1

8、.0ST11號(hào)站限位開(kāi)關(guān)12I1.1ST22號(hào)站限位開(kāi)關(guān)13I1.2ST33號(hào)站限位開(kāi)關(guān)14I1.3ST44號(hào)站限位開(kāi)關(guān)15I1.4ST55號(hào)站限位開(kāi)關(guān)16I1.5ST66號(hào)站限位開(kāi)關(guān)17I1.6ST77號(hào)站限位開(kāi)關(guān)18I1.7ST88號(hào)站限位開(kāi)關(guān)19Q1.0Q1.0電機(jī)正傳繼電器20Q1.1Q1.1電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器臺(tái)車自動(dòng)往返控制系統(tǒng)的工作示意圖如圖1.3-1所示?？刂埔笕缦拢篈. 按下起動(dòng)按鈕SB0，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)，臺(tái)車前進(jìn)；碰到限位開(kāi)關(guān)SQ1后，電動(dòng)機(jī)M反轉(zhuǎn)，臺(tái)車后退。B. 臺(tái)車后退碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2后，電動(dòng)機(jī)M停轉(zhuǎn)，臺(tái)車停車5s后，第二次前進(jìn)，碰到限位開(kāi)關(guān)SQ3，再次后退。C. 當(dāng)后退再

9、次碰到限位開(kāi)關(guān)SQ2時(shí)，臺(tái)車停止。SQ2SQ3SB0：X000起動(dòng)按鈕小車SQ1前進(jìn)：Y001后退：Y002X002X001X003 圖1.3-1 臺(tái)車自動(dòng)往返控制系統(tǒng)的工作示意圖對(duì)上述臺(tái)車自動(dòng)往返控制系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行分析可知其一個(gè)工作周期有5個(gè)工序，每個(gè)工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用以及轉(zhuǎn)換條件如表1.3-22所示。表1.3-2 每個(gè)工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用、轉(zhuǎn)換條件工序分配的狀態(tài)繼電器功能與作用轉(zhuǎn)換條件0初始狀態(tài)S0PLC上電做好準(zhǔn)備M80021第一次前進(jìn)S20驅(qū)動(dòng)輸出線圈Y001，M正轉(zhuǎn)X000（SB0）2第一次后退S21驅(qū)動(dòng)輸出線圈Y002，M反轉(zhuǎn)X001（SQ1）3暫停5

10、sS22驅(qū)動(dòng)定時(shí)器T0延時(shí)5sX002（SQ2）4第二次前進(jìn)S23驅(qū)動(dòng)輸出線圈Y001，M正轉(zhuǎn)T05第二次后退S24驅(qū)動(dòng)輸出線圈Y002，M反轉(zhuǎn)X003（SQ3）根據(jù)表1.3-2可設(shè)計(jì)出順序功能圖如圖1.3-2所示。S20S21Y001X001X002S0S22S23T0K50M8002X000前進(jìn)起動(dòng)T0暫停Y002Y002后退Y001Y001前進(jìn)Y002S24Y002后退Y001X001X002 圖1.3-2 臺(tái)車自動(dòng)往返控制系統(tǒng)順序功能圖 2.1 可編程序控制器概述可編程序控制器(Programmable Controller)通常也可簡(jiǎn)稱為可編程控制器,英文縮寫(xiě)為PC或PLC,是以微處

11、理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便的一系列的優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力，更是得到了用戶的好評(píng)，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中的到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）。 2.2 可編程控制器的特點(diǎn) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)3現(xiàn)代PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無(wú)法比較的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)璄下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制

12、造過(guò)程中采取了一系列硬件和軟件主面的抗干擾措施。硬件主面采取的主要措施有：隔離-PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來(lái)傳遞信號(hào)，這種措施使外部電路與PLC內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效的抑制了外部的干擾源對(duì)PLC的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部CPU。濾波-在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號(hào)。在PLC內(nèi)部對(duì)CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號(hào)通過(guò)供電電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入、輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的互相干擾。 內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)璄檢測(cè)與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報(bào)警。外部采用

13、密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)璄。 在軟件方面采取的主要措施有：設(shè)置故障檢測(cè)與診斷程序，每次掃描都對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)璄和故障進(jìn)行檢測(cè)與診斷，發(fā)現(xiàn)出錯(cuò)后，立即自動(dòng)做出相應(yīng)的處理，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)璄。對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備,以保障停電后有相關(guān)狀態(tài)及信息人不會(huì)因此而丟失。采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強(qiáng)度可達(dá)峰值1000V，脈寬10US，其平均無(wú)故障時(shí)間可高達(dá)30-50萬(wàn)小時(shí)以上。 功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生

14、產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等功能。它能根椐實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線、以可以控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場(chǎng)控制，以可以遠(yuǎn)程控制。針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如交流或直流、開(kāi)關(guān)量或模擬量、電流或電壓、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等，PLC都有相應(yīng)的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制器件和設(shè)備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便地進(jìn)行配置，組成實(shí)用、緊湊的控制系統(tǒng)。 使用簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便 采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便 對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)PLC實(shí)質(zhì)上就是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制操作的功能是通過(guò)軟件變成來(lái)確定的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生改變時(shí)，不必改變

15、PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)特別適合。 2.3 可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展 2.3.1 可編程序控制器的應(yīng)用近年來(lái)，隨著微處理器芯片及其有關(guān)元器件的價(jià)格大幅度下降，PLC的成本也隨之下降。與此同時(shí)，PLC的性能卻在不斷完善，功能也在增多增強(qiáng)，使得PLC的應(yīng)用已由早期的開(kāi)關(guān)邏輯發(fā)展到現(xiàn)在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)PLC的特點(diǎn)，可以將其應(yīng)用形式歸納為如下幾類4：A. 開(kāi)關(guān)邏輯控制。這是PLC的最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯控制。B. 模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量都是模擬量，而PLC中

16、所處理的是數(shù)字量，為了能接受模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)，PLC中配制有A/D和D/A轉(zhuǎn)化模塊，將現(xiàn)場(chǎng)的模擬量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字量，經(jīng)微處理器進(jìn)行處理，數(shù)字量又經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量去控制被控制對(duì)象，這樣就可實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)模擬量的控制。C. 閉環(huán)過(guò)程控制定時(shí)控制。PLC具有定時(shí)控制的功能，它可以為用戶提供幾十甚至上百個(gè)定時(shí)器，其定時(shí)的時(shí)間可以由用戶在編寫(xiě)程序時(shí)設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)編程器進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)的控制。計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)控制也是控制系統(tǒng)不可缺少的，PLC同樣也為用戶提供了幾十個(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，設(shè)定方式如同定時(shí)一樣。若用戶需要對(duì)頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可以選擇高速技術(shù)模塊

17、。順步控制。在工業(yè)控制中，采用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以由移位寄存器和步進(jìn)指令編寫(xiě)程序，也可以采用順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言順序功能圖SFC編寫(xiě)程序，使得PLC在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出時(shí)更加容易。D. 數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和打印以及數(shù)據(jù)通信等。對(duì)于大、中型PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等。E. 通信和聯(lián)網(wǎng)。PLC的控制已從早期的單機(jī)控制發(fā)展到了多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化。這是由現(xiàn)代的PLC一般通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而可

18、以方便可靠的搭成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。由此可見(jiàn)PLC是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。 2.3.2 可編程控制器的發(fā)展世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制的。早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理功能，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得了廣泛的

19、應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期的可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中不斷擴(kuò)大了可編程控制器的應(yīng)用。目前，我國(guó)已可以生產(chǎn)中、小型可編程控制器。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，可編程控制器在我

20、國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。 2.4 PLC型號(hào)的選擇綜合輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算以及要實(shí)現(xiàn)的臺(tái)車呼叫系統(tǒng)功能，使用西門(mén)子S7-200PLC（CPU224）5加一個(gè)擴(kuò)展模塊，這樣就能完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器（Micro PLC），可應(yīng)用于各種小型自動(dòng)化控制系統(tǒng)。高集成度的設(shè)計(jì)、低廉的成本使得S7-200成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。并且，西門(mén)子S7-200PLC具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點(diǎn)運(yùn)算速度、豐富的擴(kuò)展模塊、強(qiáng)大的內(nèi)部集成功能等幾個(gè)方面的出色表現(xiàn)。 2.5 西門(mén)子S7-200PLC簡(jiǎn)

21、介 S7-2006的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成6 輸入/4 輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)，無(wú)I/O 擴(kuò)展能力。擁有6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，4個(gè)獨(dú)立的30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出以及1個(gè)RS485 通訊/編程口，具有PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用

22、范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如： 沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等。圖2.5-1 西門(mén)子S7-200PLCSTEP 7-Micro/WIN 32是西門(mén)子公司專門(mén)為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡(jiǎn)單易學(xué)，可用梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）和功能塊圖三種編程語(yǔ)言編制程序，不同的編程語(yǔ)言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP 7-Micro/

23、WIN 32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。2.6 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段7。 輸入采樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入

24、狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。 用戶程序執(zhí)行階段，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)。 輸出刷新階段，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。本設(shè)計(jì)以PLC作為工具對(duì)臺(tái)車呼叫控制

25、系統(tǒng)的各種操作進(jìn)行控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)步驟：熟悉被控對(duì)象（本次設(shè)計(jì)的對(duì)象是臺(tái)車呼叫控制系統(tǒng)），制定控制方案確定I/O點(diǎn)數(shù)選擇PLC機(jī)型（本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-200PLC），選擇輸入、輸出設(shè)備，分配PLC的I/O地址程序設(shè)計(jì)（包括梯形圖的繪制），系統(tǒng)調(diào)試編制相關(guān)技術(shù)文件。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程如圖2.6-1所示：總體設(shè)計(jì)分析計(jì)算I/O點(diǎn)數(shù)PLC選型I/O地址分配，輸入輸出設(shè)備選擇梯形圖設(shè)計(jì)模擬調(diào)試修改程序編制相關(guān)技術(shù)文件符合要求？YN圖2.6-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖 3.1 系統(tǒng)流程圖流程圖主要由過(guò)程動(dòng)作、有向連線、轉(zhuǎn)換條件組成8。過(guò)程與動(dòng)作：順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)

26、的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)相連的階段，這些階段稱為過(guò)程。過(guò)程是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來(lái)劃分的，在任何一個(gè)過(guò)程之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變。但是相鄰兩過(guò)程輸出量的狀態(tài)是不同的。過(guò)程的這種劃分使代表各過(guò)程的編程元件的狀態(tài)與各輸出量之間的邏輯關(guān)系極為簡(jiǎn)單。當(dāng)系統(tǒng)正處于某一過(guò)程所在的階段時(shí)，該過(guò)程處于活動(dòng)狀態(tài)，稱該過(guò)程為“活動(dòng)”過(guò)程。當(dāng)處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動(dòng)作被執(zhí)行，處于不活動(dòng)狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非存儲(chǔ)型動(dòng)作被停止執(zhí)行。有向連線：在順序功能圖中，隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行，在畫(huà)順序功能圖時(shí)，將代表各過(guò)程的方框按它們成為活動(dòng)過(guò)程的先后次序順序排列，并用有向連線將

27、它們連接起來(lái)。轉(zhuǎn)換添加：使系統(tǒng)由當(dāng)前過(guò)程進(jìn)入下一過(guò)程的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件，順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各過(guò)程的編程元件。轉(zhuǎn)換條件可以是外部的輸入信號(hào)，如按鈕、指令開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)的接通/斷開(kāi)等，也可以是可編程控制器內(nèi)部產(chǎn)生的信號(hào)，如定時(shí)器、常開(kāi)觸點(diǎn)的接通等，轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。開(kāi)始8個(gè)工作指示燈亮，可以呼車是否有人呼車8個(gè)工作指示燈滅，其他呼車無(wú)效呼車位是否在高位電機(jī)正傳，臺(tái)車向高位運(yùn)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，臺(tái)車向低位運(yùn)動(dòng)是否運(yùn)動(dòng)到呼車位開(kāi)始定時(shí)是否定時(shí)30s圖3.1-1 系統(tǒng)流程圖 3.2 系統(tǒng)梯形圖按下啟動(dòng)按鈕I0.0后主程序網(wǎng)絡(luò)1 的M0.0導(dǎo)通并自鎖，呼叫指示燈亮，此時(shí)

28、可以通過(guò)呼叫按鈕多對(duì)臺(tái)車進(jìn)行呼叫。網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3一直調(diào)用子程序SBR_0和SBR_1。網(wǎng)絡(luò)4和網(wǎng)絡(luò)5的主要功能是在有呼叫信號(hào)M0.1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_2，同時(shí)屏蔽呼叫允許信號(hào)，關(guān)閉呼叫指示燈。正是因?yàn)樵谟泻艚行盘?hào)M0.1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_2，使得停電再來(lái)電時(shí)，電機(jī)不會(huì)自行啟動(dòng)。M0.1時(shí)調(diào)用子程序SBR_0的主要作用是檢測(cè)小車位置；子程序SBR_1的主要作用是檢測(cè)呼叫信號(hào)；子程序SBR_2的主要作用是在有呼叫信號(hào)時(shí)，對(duì)呼叫信號(hào)做出反應(yīng)9。主程序：一直調(diào)用子程序SBR_0和SBR_1，條件調(diào)用SBR_2，并控制呼叫指示燈。I0.0M0.0M0.0主程序注釋：臺(tái)車呼叫控制網(wǎng)絡(luò)1 PLC上電

29、PLC通斷電網(wǎng)絡(luò)2調(diào)用子程序SBR_0:SBR_0ENSM0.0網(wǎng)絡(luò)3調(diào)用子程序SBR_1SBR_1ENSM0.0I0.1網(wǎng)絡(luò)4調(diào)用子程序SBR_2SBR_2ENM0.1子程序SBR_0:臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)采集，將臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)采集的位置信號(hào)傳送到指定內(nèi)存區(qū)域VB0子程序注釋：臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)1若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST1處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUT1Q0.2VB0Q0.2網(wǎng)絡(luò)2若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST2處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：I1.0Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTVB0Q0.2I1.1Q0.22Q0.2網(wǎng)絡(luò)3若臺(tái)車在行

30、程開(kāi)關(guān)ST3處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUTVB0Q0.2I1.2Q0.23Q0.2網(wǎng)絡(luò)4若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST4處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUTVB0Q0.2I1.3Q0.24Q0.2網(wǎng)絡(luò)5若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST5處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUTI1.4Q0.25Q0.2VB0Q0.2網(wǎng)絡(luò)6若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST6處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUTVB0Q0.2I1.5Q0.26Q0.2網(wǎng)絡(luò)7若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST7處時(shí)采集臺(tái)車

31、當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUT7Q0.2VB0Q0.2I1.6Q0.2網(wǎng)絡(luò)8若臺(tái)車在行程開(kāi)關(guān)ST8處時(shí)采集臺(tái)車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)并傳遞到VB0中：M0V_BEN EN0IN OUT8Q0.2VB0Q0.2I1.7Q0.2圖3.2-2子程序SBR_1:收集按鈕信號(hào)，將按下按鈕的位置號(hào)傳送到指定內(nèi)存區(qū)域，并形成呼叫控制信號(hào)M0.1子程序注釋：臺(tái)車呼叫位置數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)1若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB1則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞M0V_BEN EN0IN OUTI2.0Q0.2M0.1Q0.22Q0.2VB1Q0.2網(wǎng)絡(luò)2若主

32、程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB2則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞M0V_BEN EN0IN OUTI2.1Q0.2M0.1Q0.2VB1Q0.21Q0.2網(wǎng)絡(luò)3若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB3則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞3Q0.2VB1Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTI2.2Q0.2M0.1Q0.2網(wǎng)絡(luò)4若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB4則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞4Q0.2VB1Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTI2.3Q0.2M0.1Q0.2網(wǎng)絡(luò)

33、5若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB5則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞5Q0.2VB1Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTI2.4Q0.2M0.1Q0.2網(wǎng)絡(luò)6若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB6則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞6Q0.2VB1Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTI2.5Q0.2M0.1Q0.2網(wǎng)絡(luò)7若主程序指示燈顯示可以進(jìn)行呼叫時(shí)，按下SB7則將當(dāng)前呼叫位置數(shù)據(jù)傳遞到VB1中；不滿足時(shí)則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞7Q0.2VB1Q0.2M0V_BEN EN0IN OUTI2.6Q0.2M0.1Q0.2網(wǎng)絡(luò)8若主程序指示燈顯