電動(dòng)運(yùn)輸小車的PLC控制

z. 目錄之中。 機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:電動(dòng)運(yùn)輸小車的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生**：**：20094805專業(yè)班級：機(jī)制F09指導(dǎo)教師：2012年12月-z.內(nèi)容摘要隨著經(jīng)濟(jì)的開展，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-z.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〕3.4I/O地址分配表………〔7〕3.5元器件目錄表…………〔8〕3.6I/O接線圖…………〔8〕3.7控制程序編制〔梯形圖〕……………〔10〕3.8語句表…………………〔16〕3.9程序調(diào)試…………………〔20〕結(jié)論……………〔23〕設(shè)計(jì)總結(jié)………………………〔24〕謝辭……………〔25〕參考文獻(xiàn)………………………〔26〕-z.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)貫穿。 這篇論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合他對應(yīng)的編程軟件來對運(yùn)輸小車的控制進(jìn)展編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個(gè)程序?qū)?yīng)的接口做了了解。 本文主要是在對PLC進(jìn)展系統(tǒng)的介紹后，進(jìn)入具體西門子，針對S7-200這個(gè)型號進(jìn)展硬件及其軟件的介紹，最后寫出運(yùn)輸小車對應(yīng)PLC的接口圖及其對應(yīng)的程序。PLC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，在90年代，美、日、德等興旺國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，開展十分迅速，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*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年美國最大的汽車制造商通用汽車公司〔GM〕，為了適應(yīng)汽車型號不斷更新的要求，以在劇烈的競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來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〕編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；〔2〕硬件維護(hù)方便，最好是插件式構(gòu)造；〔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〕本錢上可與繼電器柜競爭；〔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的開展PLC問世以來，其開展極為迅速。由最初的1位機(jī)開展為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)展多任務(wù)操作，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。目前，世界上有PLC生產(chǎn)廠200多家，比擬著名的有美國的A-B公司、通用電氣公司，日本的三菱、松下電工、歐姆龍，德國的西門子，法國的施耐德等。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1~2年即可推出一種新產(chǎn)品。PLC的構(gòu)造不斷改良，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)方向開展。一方面，大型PLC不斷向大容量、高速度、多功能的方向開展，能取代工業(yè)控制微機(jī)對大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)展綜合性的自動(dòng)控制。另一方面，小型PLC向超小型、簡易、廉價(jià)方向開展，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)PLC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)化和高級化方向開展。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)場合。目前，PLC在國內(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制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。-z.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)?！?〕按下啟動(dòng)按鈕SB→八盞指示燈全亮→*個(gè)行程開關(guān)ST*閉合→將該工位號VB0傳入系統(tǒng)?！?〕按下*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VB1傳入系統(tǒng)→系統(tǒng)對VB0，VB1進(jìn)展大小比擬→根據(jù)比擬結(jié)果進(jìn)展正，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〕假設(shè)小車停在3位，而3號工作臺(tái)呼叫，則小車原位不動(dòng)。2.2控制方式選擇我們電動(dòng)運(yùn)輸小車的任務(wù)主要由兩大局部，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)镻LC控制系統(tǒng)具有簡便的編程性。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?、輸出比擬少，所以使用了西門子的S7-200-CPU226型號的PLC。這個(gè)型號的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)，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10-20ms.〔3〕各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾?！?〕采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源?！?〕對采用的器件進(jìn)展嚴(yán)格的篩選?！?〕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?！?〕大型PLC還可以采用由雙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)示意圖如下列圖所示。其中電動(dòng)運(yùn)輸車供8個(gè)加工點(diǎn)使用，對車的控制要求如下：PLC上電后，車停在*個(gè)加工點(diǎn)〔也稱工位〕。假設(shè)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?！?〕假設(shè)*工位呼車，各工位的指示燈均滅，表示此時(shí)再呼車無效?！?〕停車位呼車則小車不動(dòng)。當(dāng)呼車位號大于停車位號時(shí)，小車自動(dòng)向高位行駛，當(dāng)呼車位號小于停車位號時(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)*位時(shí)應(yīng)停車30S供該工位使用，不應(yīng)立即被其他工位呼走?！?〕臨時(shí)停電后再復(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3.4I/O地址分配表分配表如下表1所示：表3-1Ｉ/Ｏ地址分配表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停頓按鈕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SB3I1.2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)ST8I2.73.5元器件目錄表表3-2元器件目錄表序號代號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注1SB啟動(dòng)按鈕1LA19-11綠色1SB0停頓按鈕1LA19-11紅色1SB1-SB8呼車按鈕8NP2-BA211ST1-ST8行程開關(guān)8L*K-1311KM1,KM2接觸器2CJ*4-d-1610線圈電壓22VAC1HL1-HL8指示燈8NP2-EV164紅色1FU熔斷器1RT18-323.6I/O接線圖接線圖如圖3-4。圖3-4I/O接線圖3.7控制程序編制〔梯形圖〕梯形圖如下：eq\o\ac(○,A)eq\o\ac(○,A)eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,B)eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,C)eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,D)eq\o\ac(○,E)eq\o\ac(○,E)eq\o\ac(○,F)eq\o\ac(○,F)3.8語句表Network1LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0Network2LDI1.0OI1.1OI1.2OI1.3OI1.4OI1.5OI1.6OI1.7OM0.1AM0.0ANT37=M0.1Network3LDM0.0ANM0.1SQ1.0,8Network4LDM0.0AM0.1RQ1.0,8Network5LDM0.0AI2.0MOVB1,VB0Network6LDM0.0AI2.1MOVB2,VB0Network7LDM0.0AI2.2MOVB3,VB0Network8LDM0.0AI2.3MOVB4,VB0Network9LDM0.0AI2.4MOVB5,VB0Network10LDM0.0AI2.5MOVB6,VB0Network11LDM0.0AI2.6MOVB7,VB0Network12LDM0.0AI2.7MOVB8,VB0Network13LDM0.0AI1.0ANM0.3MOVB1,VB1Network14LDM0.0AI1.1ANM0.3MOVB2,VB1Network15LDM0.0AI1.2ANM0.3MOVB3,VB1Network16LDM0.0AI1.3ANM0.3MOVB4,VB1Network17LDM0.0AI1.4ANM0.3MOVB5,VB1Network18LDM0.0AI1.5ANM0.3MOVB6,VB1Network19LDM0.0AI1.6ANM0.3MOVB7,VB1Network20LDM0.0AI1.7ANM0.3MOVB8,VB1Network21LDM0.0ANM0.2LPSAB<VB0,VB1ANQ0.1=Q0.0LPPAB>VB0,VB1ANQ0.0=Q0.1Network22LDM0.0AB=VB0,VB1ANT37=M0.2TONT37,300Network23LDQ0.0OQ0.1OM0.2OM0.3AM0.0AM0.1=M0.3-z.3.9程序調(diào)試程序調(diào)試有模擬器調(diào)試和現(xiàn)場調(diào)試等方法，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求并結(jié)合實(shí)際情況使用了STEP7-Micro/WIN32模擬器進(jìn)展了本程序的調(diào)試。西門子S7－200的仿真軟件Simulation1.2版是從西班牙原版1.2直接漢化過來的，支持TD200仿真界面和增減計(jì)數(shù)器等多種指令。調(diào)試方法如下：1.將在STEP7-Micro/WIN32中編譯正確的程序在文件菜單中導(dǎo)出為AWL文件；2.翻開仿真軟件，點(diǎn)“配置〞-“CPU

型號〞，然后選擇CPU226；3.點(diǎn)“程序〞-“載入程序〞；4.選擇STEP7-Micro/WIN32的版本；5.將先前導(dǎo)出的AWL文件翻開；6.點(diǎn)“PLC〞-“運(yùn)行〞，開場調(diào)試程序。手動(dòng)運(yùn)行工作臺(tái)調(diào)試程序，局部運(yùn)行情況如下：按下啟動(dòng)按鈕開關(guān)SB1(I0.0)，無呼車，各工位指示燈亮。如圖3-5圖3-5程序調(diào)試a按下呼車按鈕SB3,各位指示燈滅。如圖3-6-z.圖3-6程序調(diào)試b3.按下呼車按鈕SB3，小車駛向該工位。如圖3-7圖3-7程序調(diào)試c4，按下呼車按鈕SB4，小車駛向高位。如圖3-8圖3-8程序調(diào)試d-z.結(jié)論此次課程設(shè)計(jì)主要其實(shí)是對PLC的編程過程和操作過程進(jìn)展熟悉、強(qiáng)化。相對于課程設(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。比方接觸觸點(diǎn)的多項(xiàng)選擇，這樣會(huì)給企業(yè)帶來額外的費(fèi)用，這是我們的經(jīng)歷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)場和實(shí)際使用的問題。設(shè)計(jì)總結(jié)通過本次設(shè)計(jì)，我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體工程、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