裝卸料小車多方式運(yùn)行地PLC控制

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上裝卸料小車多方式運(yùn)行的PLC控制學(xué)生學(xué)號： 學(xué)生姓名： 李榮慧 專業(yè)班級： 自動1202 指導(dǎo)教師： 朱建軍 職 稱： 副教授 吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology專心-專注-專業(yè)專業(yè)綜合設(shè)計任務(wù)書一 設(shè)計題目：裝卸料小車多方式運(yùn)行的PLC控制二設(shè)計目的1學(xué)生使用實(shí)驗室提供的設(shè)備，完成一個完整的自動控制系統(tǒng)的PLC綜合設(shè)計，掌握可編程邏輯器件的基本原理及運(yùn)用SIMATIC Manager進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計的方法；2學(xué)會運(yùn)用S_PEXT定時器、MOVE移動指令、比較指令以及基本的位指令在實(shí)際中的應(yīng)用；3熟練掌握可編

2、程邏輯器PLC的邏輯框圖及梯形圖，并利用 S7-PICSIM進(jìn)行軟件仿真、監(jiān)視及對可編程邏輯器件進(jìn)行硬件下載的方法；4學(xué)會PLC輸入/輸出點(diǎn)的分配、接線、編程、仿真等，對PLC有系統(tǒng)的了解。三設(shè)計任務(wù)及要求假設(shè)小車的初始位置是停在m（m15）號工作臺，此時SQm為ON。假設(shè)n（n=15）號工作臺呼叫，如果：m>n，小車左行到呼叫工作臺停車。 m<n，小車右行到呼叫工作臺停車。m=n，小車不動。 小車的停車位置應(yīng)有指示燈指示。小車到位后，至少應(yīng)停5s。四設(shè)計時間及進(jìn)度安排設(shè)計時間共四次,具體安排如下表：安排設(shè) 計 內(nèi) 容課時第一次開始了解并學(xué)習(xí)S7-300，學(xué)習(xí)使用各種指令及S7-P

3、ICSIM2第二次練習(xí)并且熟悉指令的應(yīng)用，學(xué)會用梯形圖編寫且下載運(yùn)行程序4第三次小組人員一起討論根據(jù)任務(wù)要求，確定I/O、完成器件選型、并且編制程序與調(diào)試，實(shí)現(xiàn)仿真4第四次自己開始編寫說明書、搜索文獻(xiàn)、繪制系統(tǒng)流程圖與接線圖，修改并完成設(shè)計說明書，總結(jié)經(jīng)驗得出體會。2五指導(dǎo)教師評語及學(xué)生成績指導(dǎo)教師評語:年 月 日成績指導(dǎo)教師(簽字):目 錄第1章 PLC實(shí)訓(xùn)的設(shè)計目的1學(xué)生使用實(shí)驗室提供的設(shè)備，完成一個完整的自動控制系統(tǒng)的PLC綜合設(shè)計，掌握可編程邏輯器件的基本原理及運(yùn)用SIMATIC Manager進(jìn)行可編程邏輯器件設(shè)計的方法；2學(xué)會運(yùn)用S_PEXT定時器、MOVE移動指令、比較指令以及基

4、本的位指令在實(shí)際中的應(yīng)用；3熟練掌握可編程邏輯器PLC的邏輯框圖及梯形圖，并利用 S7-PICSIM進(jìn)行軟件仿真、監(jiān)視及對可編程邏輯器件進(jìn)行硬件下載的方法；4學(xué)會PLC輸入/輸出點(diǎn)的分配、接線、編程、仿真等，對PLC有系統(tǒng)的了解。第2章 系統(tǒng)方案的確定2.1 裝卸料小車的發(fā)展與應(yīng)用自動送料小車系統(tǒng)是用于物料輸送的流水線設(shè)備，主要用于煤粉、細(xì)砂等材料的運(yùn)輸。這類系統(tǒng)的控制需要動作穩(wěn)定，具備連續(xù)可靠的工作能力。運(yùn)料小車早期電氣控制系統(tǒng)多為繼電器和接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，但這種系統(tǒng)周期長、成本高、無數(shù)據(jù)處理和通信功能等缺陷，必須有專人負(fù)責(zé)操作，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)料小車不斷擴(kuò)大到各個領(lǐng)域，從手動到自動，

5、逐漸形成機(jī)械化、自動化。將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)中，其具有連線簡單、控制速度快、可靠性和可維護(hù)性好，易于安裝、維修和改造等優(yōu)點(diǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕了工人的勞動負(fù)擔(dān)。所以用PLC實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車的多方式控制已經(jīng)在國內(nèi)外工程、工廠中得到實(shí)際應(yīng)用，在應(yīng)用方面更加完美。本課題主要包括：分析被控對象和明確系統(tǒng)的控制要求、PLC選型、確定系統(tǒng)的I/O設(shè)備的數(shù)量及種類、控制流程設(shè)計、控制程序設(shè)計、實(shí)驗仿真等。2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC按結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另

6、外還有獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，I/O單元式連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。PLC基本結(jié)構(gòu)如下圖2-1所示。 圖2-1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖2.3 設(shè)計要求在生產(chǎn)現(xiàn)場，尤其在一些自動化生產(chǎn)線，經(jīng)常會遇到一臺送料小車在生產(chǎn)線上，根據(jù)請求多地點(diǎn)隨機(jī)卸料，或者是裝料車多地點(diǎn)隨機(jī)收集成（品）。在數(shù)控加工中心取刀機(jī)構(gòu)的取刀控制，也是如此。某車間有5個工作臺，裝卸料小車往返于各工作臺之間，根據(jù)請求在某個工作臺卸料。每個工作臺有1個位置開關(guān)（分別為SQ1SQ5，小車壓上時為ON）和一個呼叫按鈕（分別為SB1SB5）。

7、裝卸料小車有3種運(yùn)行狀態(tài)，左行（電動機(jī)正轉(zhuǎn)）、右行（電動機(jī)反轉(zhuǎn)）和停車。裝卸料小車示意圖如圖2-2所示。 圖2-2 裝卸料小車工作過程示意圖控制任務(wù)和要求假設(shè)小車的初始位置是停在m（m15）號工作臺，此時SQm為ON。假設(shè)n（n=15）號工作臺呼叫，如果：m>n，小車左行到呼叫工作臺停車。 m<n，小車右行到呼叫工作臺停車。m=n，小車不動。 小車的停車位置應(yīng)有指示燈指示。小車到位后，至少應(yīng)停5s。2.4控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計思路：采取將呼叫信號和位置開關(guān)信號用移動指令賦予數(shù)字值的方式。保證只有1個呼叫按鈕信號和一個位置開關(guān)信號被數(shù)字賦值，待比較大小后，完成一次任務(wù)后，方能再次響應(yīng)其他

8、信號。該方法容易實(shí)現(xiàn)，且該算法有較好的移植性能快速一直到工臺數(shù)量較多的系統(tǒng)上。而且運(yùn)用了判斷與比較指令方便易操作。如下圖2-3所示。圖2-3 程序流程圖第3章 控制點(diǎn)的確定及設(shè)備選型3.1 系統(tǒng)的I/O點(diǎn)表根據(jù)控制要求，分配并編制PLC控制運(yùn)輸小車的輸入/輸出地址分配表如表3-1所示。 表3-1 編程元件I/O地址分配表序號符號地址數(shù)據(jù)類型注釋 1位置開關(guān)SQ1I0.1BOOL位于1號工作臺2位置開關(guān)SQ2I0.2BOOL位于2號工作臺3位置開關(guān)SQ3I0.3BOOL位于3號工作臺4位置開關(guān)SQ4I0.4BOOL位于4號工作臺5位置開關(guān)SQ5I0.5BOOL位于5號工作臺6呼叫按鈕SB1I1.

9、1BOOL1號呼叫7呼叫按鈕SB2I1.2BOOL2號呼叫8呼叫按鈕SB3I1.3BOOL3號呼叫9呼叫按鈕SB4I1.4BOOL4號呼叫10呼叫按鈕SB5I1.5BOOL5號呼叫11指示燈1Q4.1BOOL1號工作臺指示燈12指示燈2Q4.2BOOL2號工作臺指示燈13指示燈3Q4.3BOOL3號工作臺指示燈14指示燈4Q4.4BOOL4號工作臺指示燈15指示燈5Q4.5BOOL5號工作臺指示燈16啟動I0.6BOOL17停止I0.7BOOL18電機(jī)反轉(zhuǎn)Q4.6BOOL向右行駛19電機(jī)正轉(zhuǎn)Q4.7BOOL向左行駛3.2 設(shè)備選型3.2.1 S7-300各模塊的介紹S7-300的電源模塊是構(gòu)成

10、PLC的重要組成部分，主要將市電壓（AC120/230V）轉(zhuǎn)換為DC24V，為CPU何24V直流負(fù)載電路提供直流電源。輸出電流有2A、5A、10A三種。針對不同系列的CPU，西門子有匹配的電源模塊與之對應(yīng)，用于對PLC內(nèi)部電路和外部負(fù)載供電，比如PS305、PS307電源模塊。數(shù)字量輸入模塊（DI）有直流輸入方式和交流輸入方式，有直流16點(diǎn)輸入、直流32點(diǎn)輸入、交流16點(diǎn)輸入、交流8點(diǎn)輸入模塊四種型號模塊可供選擇。模塊的每個輸入點(diǎn)有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸入狀態(tài)，輸入開關(guān)閉合即有電壓輸入，二極管點(diǎn)亮。數(shù)字量輸出模塊SM322將S7-300內(nèi)部信號電平轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場所需要的外部信號電平，可直接用于驅(qū)

11、動電磁閥、接觸器、小型電動機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器等。數(shù)字量輸出模塊SM322有多種型號輸出模塊可供選擇，常用的有8點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)晶體管輸出、32點(diǎn)晶體管輸出、8點(diǎn)可控硅輸出、16點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)繼電器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出。模塊的每個輸出點(diǎn)有一個綠色發(fā)光二極管顯示輸出狀態(tài)，輸出邏輯“1”時，二極管點(diǎn)亮。3.2.2 設(shè)備選型表根據(jù)設(shè)計方案所確定的設(shè)備選型元件及型號如表3-2所示。表3-2 設(shè)備選型表插槽模塊訂貨號MPI地址輸入地址輸出地址1PS 307 5A6ES7 307-1EA00-0AA02CPU 315-2DPDP6ES7 315-2AG10-0AB0V2.02047*34DI16

12、*DC24V6ES7 321-1BH02-0AA0015DO16*DC24V/0.5A6ES7 322-8BH01-0AB0453.3 畫出PLC的外部接線圖 PLC的外部接線圖如圖3-1所示，選用的是西門子S7-300系列。 圖3-1 PLC外部接線圖第4章 控制程序的設(shè)計與仿真4.1 創(chuàng)建項目與硬件組態(tài)4.1.1 創(chuàng)建項目使用STEP7新建300裝卸料小車項目如圖4-1所示。圖4-1 裝卸料小車項目的建立4.1.2 硬件組態(tài)裝卸料小車硬件組態(tài)如圖4-2所示。圖4-2 硬件組態(tài)4.2 梯形圖設(shè)計根據(jù)流程圖編寫梯形圖下圖所示。如圖4-3 程序圖 如圖4-3所示剛開始按下啟動按鈕，電機(jī)被復(fù)位，既

13、不正傳也不反轉(zhuǎn)，電機(jī)停在原地。圖4-4 程序圖如圖4-4示當(dāng)按下位置開關(guān)時，會將整數(shù)1賦值給MW0，即每一個位置都用整數(shù)代替，并且寄存在MW0中；同理，下面可將呼叫按鈕按下時整數(shù)賦值給MW10，每一個呼叫按鈕被整數(shù)代替。 圖4-5 程序圖如圖4-5所示，如果呼叫按鈕的任意一個MW10大于位置開關(guān)的任意一個MW0則電機(jī)反轉(zhuǎn)右行；反之如若呼叫按鈕的任意一個MW10小于位置開關(guān)的任意一個MW0時則電機(jī)正轉(zhuǎn)左行。圖4-6 程序圖如圖4-6所示，任意一個指示燈亮都會將呼叫按鈕的值賦給位置開關(guān)，使位置開關(guān)與呼叫按鈕相等，小車此刻停在呼叫的位置，等待下一次呼叫下一次循環(huán)。4.3 程序仿真調(diào)試及注意事項4.3

14、.1 仿真器介紹S7PLCSIM集成在STEP7中，用于模擬PLC的CPU中用戶程序的執(zhí)行過程，可以在開發(fā)階段發(fā)現(xiàn)和排除錯誤，提高用戶程序的質(zhì)量和降低試車的費(fèi)用。用戶程序的調(diào)試時通過試圖對象（View Objects）來進(jìn)行得。S7 PLCSIM提供了多種視圖對象，用它可以實(shí)現(xiàn)對仿真PLC內(nèi)的各種變量、計數(shù)器和定時器的監(jiān)視與修改。下面是PLCSIM調(diào)試程序的步驟：在打開STEP7編程軟件中生成項目，編寫用戶程序。1.打開S7 PLCSIM窗口，在SIMAITIC MANAGER（管理器）的工具欄點(diǎn)擊仿真器圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單“Options”中的“Simulate Modules”命令，自動建立S

15、TEP7與仿真CPU的連接。仿真PLC的電源處于接通狀態(tài)，CPU處于STOP模式，掃描方式為連續(xù)掃描。2.在管理器中打開要仿真的項目，選中“SIMATIC 300(1)”站，將所有的塊下載到仿真PLC中。3.生成視圖對象，點(diǎn)擊S7 PLCSIM窗口中的工具圖標(biāo)生成的視圖對象。4.使S7 PLCSIM處于運(yùn)行狀態(tài)，用視圖對象來模擬實(shí)際PLC的輸入/輸出信號，并且對程序進(jìn)行監(jiān)控，檢查下載的用戶程序是否正確。出視圖軟件時將會詢問是否保存LAY文件或PLC文件，一般選擇不保存。LAY文件用于保存仿真時各視圖對象的信息；PLC文件用于保存上次仿真運(yùn)行時設(shè)置的數(shù)據(jù)和動作等。4.3.2 仿真過程與系統(tǒng)調(diào)試

16、使用PLC仿真軟件調(diào)試程序，首先打開仿真程序，然后將編制好的梯形圖程序下載到仿真PLC中，之后再仿真環(huán)境下運(yùn)行程序，觀察分析實(shí)驗結(jié)果，并進(jìn)行調(diào)試。實(shí)際操作操作不易描述，先用模擬仿真軟件進(jìn)行說明，具體如下：1.打開STEP7，下載工程后，打開仿真器。仿真器如圖4-7所示。圖4-7 仿真器2.啟動仿真器和工程，當(dāng)限位開關(guān)位置開關(guān)停在SQ2處（將SQ2挑開在挑滅），燈亮5S后，呼叫按鈕在5處呼叫（將SB5連續(xù)挑兩下），因為SQ5>SB2，所以電機(jī)右行反轉(zhuǎn)。仿真界面如圖4-8所示。圖4-8 電機(jī)右行仿真界面3.到達(dá)限位5時（將SQ5連續(xù)挑兩下），指示燈5亮5S熄滅，MW0=MW10。仿真界面如圖

17、4-9所示。圖4-9 指示燈5亮仿真界面反方向同理，當(dāng)呼叫按鈕SB>位置開關(guān)SQ時，電機(jī)左行正轉(zhuǎn)，到點(diǎn)呼叫的限位SB時，電機(jī)停轉(zhuǎn)，位置數(shù)字的量等于呼叫開關(guān)的量，所在限位指示燈亮5S后熄滅。4.3.3 注意事項在模擬過程中，要根據(jù)實(shí)際輸入/輸出個數(shù)選擇正確的PLC型號；調(diào)試過程中，應(yīng)防止因為錯誤的示范而導(dǎo)致錯誤的結(jié)果顯示，減少資源的浪費(fèi)；同時應(yīng)該注意，小車在前進(jìn)過程中是依次逐個的經(jīng)過各個工作臺，因此在操作時，要按照要求進(jìn)行重新操作。在寫梯形圖時，要輸入正確，防止編譯時出錯。由于PLC模擬仿真系統(tǒng)有時會出現(xiàn)錯誤顯示，即系統(tǒng)本身的問題，此時因重復(fù)試驗。結(jié)論裝卸料小車多方式運(yùn)行的PLC控制是一個

18、貼近實(shí)際生活的設(shè)計問題，本論文針對裝卸料小車的多方式運(yùn)行的要求，設(shè)計了一套由PLC、計算機(jī)、通信模塊、仿真軟件等主要設(shè)備構(gòu)成的小車多方式運(yùn)行系統(tǒng)?？朔诉\(yùn)料小車傳統(tǒng)繼電器的復(fù)雜系統(tǒng)，使效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺陷得以改善。滿足了設(shè)計要求，實(shí)現(xiàn)了較短時間較短行程完成工作臺呼叫響應(yīng)任務(wù)。同時由于對小車位置引入了編碼指令，減小了指令爆炸現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時增強(qiáng)了算法的可移植性。但也仍存在一些不足，如不能將多個呼叫信號加以記憶，每次只能一個呼叫到達(dá)限位完成指示燈亮后再用下一個呼叫，不能更完美的滿足工業(yè)生產(chǎn)的高效性需求。本系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)：1.采用了可靠性高、使用簡單、編程靈活的工控設(shè)備PLC調(diào)

19、節(jié)；2.系統(tǒng)易于安裝、維修和改造等優(yōu)點(diǎn)，提高了勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕了工人的勞動負(fù)擔(dān)， 現(xiàn)了計算機(jī)和PLC的有效結(jié)合；3.算法簡單，程序簡單易懂，仿真易操作，簡便快捷。心得體會在和團(tuán)隊一起完成實(shí)現(xiàn)一個項目到寫實(shí)訓(xùn)報告說明書的這段時間里，讓我感觸頗深，并且收獲了不少。主要發(fā)現(xiàn)自己對專業(yè)知識的某些認(rèn)識還僅僅停留在表面層次，發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面，考慮東西不太周全。這次項目說明書讓我明白自己原來的知識還是比較欠缺，自己要學(xué)的東西還太多，以前老是覺得自己還行，有點(diǎn)眼高手低，自己應(yīng)該再加強(qiáng)知識的積累，增強(qiáng)自己的操作能力。但通過這次獨(dú)立完成說明書，整合了平時所寫的PLC的知識，系統(tǒng)的鞏固了PLC的內(nèi)容，同時