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1、. 目錄之中。 機電工程學院 課程設計說明書 設計題目: 電動運輸小車的PLC控制系統(tǒng)設計 學生姓名： 學 號： 20094805 專業(yè)班級： 機制F09 指導教師： 20

2、12 年 12 月 14 日 精品 . 精品 . 內(nèi)容摘要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電動運輸小車在醫(yī)藥、冶金、建材、飼料加工等行業(yè)被廣泛地應用，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，同時也可以實現(xiàn)現(xiàn)代化科學管理。 　　本設計介紹的是基于可編程控制器西門子S7-200的電動運輸小車的設計與實現(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)電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(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的功能特點以及操作。提出了系統(tǒng)的總體設計方案。 　　本系統(tǒng)具有價格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特

3、點。 　　通過該系統(tǒng)的成功研制和應用，生產(chǎn)效率將大幅提高，工人的勞動強度將大幅度降低，控制精度也將進一步提高。 關鍵詞：可編程控制器；呼車；西門子S7-200；PLC 精品 . 目 錄 第1章 引 言 ……………………………………………………………………（1） 第2章 設計方案 ……………………………………………………………… （3） 2.1 總體方案說明 …………………………………………………………（3） 2.2 控制方式選擇 ………………………………………………………（

4、3） 2.3 系統(tǒng)可靠性設計 ……………………………………………………（3） 第3章 PLC控制系統(tǒng)設計 …………………………………………（5） 3.1 工藝過程 ……………………………………………………………（5） 3.2 主電路的設計 …………………………………………………………（5） 3.3 控制流程圖 ……………………………………………………………（6） 3.4 I/O地址分配表 ………………………………………………………（7） 3.5 元器件目錄表 …………………………………………………………（8） 3.6 I/O接線圖 ………………………

5、…………………………………（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） 設計總結(jié) ………………………………………………………………………（24） 謝 辭 ……………………………………………………………………………（25） 參考文獻 ………………………………………………………………………（26）

6、 精品 . 第1章 引 言 這次設計是畢業(yè)前最后一次課程設計，也是為做畢業(yè)設計做鋪墊吧，通過這次設計，將所學的東西融會貫通。 這篇論文是以西門子S7-200為主要載體，結(jié)合他對應的編程軟件來對運輸小車的控制進行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個程序?qū)慕涌谧隽肆私狻? 本文主要是在對PLC進行系統(tǒng)的介紹后，進入具體西門子，針對S7-200這個型號進行硬件及其軟件的介紹，最后寫出運輸小車對應PLC的接口圖及其對應的程序。 PLC技術代表了當今電氣程序控制的世界先進水平。它與數(shù)控技術，工業(yè)機器人技術已成為機械工業(yè)自動化和CIM的三大支柱。據(jù)預測，在90年代

7、，美、日、德等發(fā)達國家的控制屏將完全由PLC所占據(jù)。由于PLC吸收了微電子技術和計算機技術的最新成果，發(fā)展十分迅速，使它已遠遠超出單純?nèi)〈^電器的應用領域，遠遠超出邏輯控制的范疇，在從單機自動化到整條生產(chǎn)線自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化；從FMS、工業(yè)機器人到大型分散型控制系統(tǒng)中都擔當著重要角色。 一、PLC的由來 1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號不斷更新的要求，以在激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，特擬定了十項公開招標的技術要求，即： （1） 編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序； （2）

8、硬件維護方便，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)直接送入管理計算機； （6） 成本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)動電磁閥； （9） 擴展時，原有系統(tǒng)只需做很小的改動； （10） 用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB。 二、 PLC的發(fā)展 精品 . PLC問世以來，其發(fā)展極為迅速。由最初的1位機發(fā)展為8位機，現(xiàn)在的大型PLC已采用了32位微處理器，可同時進行多任務操作，其技術已經(jīng)相當成熟。 目前，世界上有PLC

9、生產(chǎn)廠200多家，比較著名的有美國的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的結(jié)構(gòu)不斷改進，功能日益增強，性能價格比越來越高。展望未來，PLC在規(guī)模和功能上正朝著兩個方向發(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)控制微機對大規(guī)模復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。另一方面，小型PLC向超小型、簡易、廉價方向發(fā)展，能真正完全取代最小的繼電接觸器系統(tǒng)，適應單機、數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求。另外，不斷增強PLC的聯(lián)網(wǎng)通信功

10、能，便于分散控制與集中控制的實現(xiàn)；大力開發(fā)智能I/O模塊，極大地增強PLC的過程控制能力，提高它的適應性和可靠性；不斷使PLC的編程語言與編程工具向標準化和高級化方向發(fā)展。 三、 PLC的應用領域 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設備經(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)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類: (1)開關量邏輯控制 取代傳統(tǒng)

11、的繼電器控制電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺設備，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、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用。 (3)運動控制 PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅(qū)動步進電機或伺服電機

12、的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 精品 . 精品 . 第2章 設計方案 2.1總體方案說明 首先來分析下整個運輸小車的控制系統(tǒng)。 （1）按下啟動按鈕SB→八盞指示燈全亮→某個行程開關STX閉合→將該工位號VB0傳入系統(tǒng)。 （2）按下某個呼車按鈕→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進行大小比較→根據(jù)比較結(jié)果進行正，反轉(zhuǎn)或原位不動→輔助繼電器M4得電，其動斷觸點M0.3斷開→其他呼車按鈕呼車無效→小車到達所呼車位時，定時器T37啟動→30s后其動斷觸點斷開→輔助繼電器M2失電，八盞指示

13、燈全亮，其他呼車按鈕呼車有效。 （3）假如小車停在3位，而3號工作臺呼叫，則小車原位不動。 2.2控制方式選擇 我們電動運輸小車的任務主要由兩大部分，其中最主要的就是運輸小車的PLC梯形圖設計，也就是程序設計；其次是三相異步電機的驅(qū)動主電路設計。為此我們采用了PLC控制系統(tǒng)。因為PLC控制系統(tǒng)具有簡便的編程性。 PLC相當于一個微型計算機，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當成是一個集成了許多繼電器的盒子，可以單純的把PLC當成是一個開關。因為此次的小車所需的輸入、輸出比較少，所以使用了西門子

14、的S7-200-CPU226型號的PLC。這個型號的PLC提供了24個輸入和16個輸出口。根據(jù)任務書要求輸入只需要18個，輸出需要只10個滿足設計要求。 在硬件上需要實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)，這利用了繼電器線圈通電常開點閉合、常閉點斷開的特點來改變電機的旋轉(zhuǎn)方向。 2.3系統(tǒng)可靠性設計 由于采用的是PLC控制系統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點，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。 （4）采用性能優(yōu)良的開關電源。

15、 （5）對采用的器件進行嚴格的篩選。 精品 . （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，以防止故障擴大。 （7）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),使可靠性更進一步提高。 精品 . 第3章 PLC控制系統(tǒng)設計 3.1工藝過程 電動運輸小車PLC控制系統(tǒng)控制要求： 電動運輸小車PLC控制系統(tǒng)示意圖如下圖所示。其中電動運輸車供8個加工點使用，對車的控制要求如下： PLC上電后，車停在某個加工點（也稱工位）。若無用車呼叫（

16、也稱呼車）時，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，表示此時再呼車無效。 （2）停車位呼車則小車不動。當呼車位號大于停車位號時，小車自動向高位行駛，當呼車位號小于停車位號時，小車自動向低位行駛，當小車到達呼車位時自動停車。 （3）小車到達某位時應停車30S供該工位使用，不應立即被其他工位呼走。 （4）臨時停電后再復電，小車不會自行啟動。 圖3-1 電動運輸小車呼車系統(tǒng)示意圖 3.2主電路的設計 根據(jù)電動運輸小車的控制要求，應該選用一個電動機，并且保證電動機能正反轉(zhuǎn).所設計的主電路圖如下： 精品 .

17、 圖3-2 主電路圖 3.3 控制流程圖 根據(jù)電動運輸小車的控制要求，設計如下流程圖： 精品 . 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： 精品 . 表3-1 Ｉ/Ｏ地址分配表 輸入 地址 輸出 地址 啟動按鈕SB I0.0 電機正轉(zhuǎn)接觸器KM1 Q0.0 停止按鈕SB0 I0.1 電機反轉(zhuǎn)接觸器KM2 Q0.1 呼車按鈕SB1 I1.0 工位指示燈HL1 Q1.0 呼車按鈕SB2 I1.1 工位指示燈HL2 Q1.1 呼車按鈕SB3 I1.2 工位指

18、示燈HL3 Q1.2 呼車按鈕SB4 I1.3 工位指示燈HL4 Q1.3 呼車按鈕SB5 I1.4 工位指示燈HL5 Q1.4 呼車按鈕SB6 I1.5 工位指示燈HL6 Q1.5 呼車按鈕SB7 I1.6 工位指示燈HL7 Q1.6 呼車按鈕SB8 I1.7 工位指示燈HL8 Q1.7 行程開關ST2 I2.1 行程開關ST3 I2.2 行程開關ST4 I2.3 行程開關ST5 I2.4 行程開關ST6 I2.5 行程開關ST7 I2.6 行程開關ST8 I2.7

19、 3.5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 1 SB 啟動按鈕 1 LA19-11 綠色 1 SB0 停止按鈕 1 LA19-11 紅色 1 SB1-SB8 呼車按鈕 8 NP2-BA21 1 ST1-ST8 行程開關 8 LXK-131 1 KM1,KM2 接觸器 2 CJX4-d-1610 線圈電壓22VAC 1 HL1-HL8 指示燈 8 NP2-EV164 紅色

20、 1 FU 熔斷器 1 RT18-32 3.6 I/O接線圖 接線圖如圖3-4。 精品 . 圖3-4 I/O接線圖 精品 . 3.7控制程序編制（梯形圖） 梯形圖如下： 精品 . 精品 . 精品 . 精品 . 精品

21、 . 精品 . 3.8語句表 Network 1 LD I0.0 O M0.0 AN I0.1 = M0.0 Network 2 LD I1.0 O I1.1 O I1.2 O I1.3 O I1.4 O I1.5 O I1.6 O I1.7 O M0.1 A M0.0 AN T37 = M0.1 Network 3 LD

22、 M0.0 精品 . AN M0.1 S Q1.0, 8 Network 4 LD M0.0 A M0.1 R Q1.0, 8 Network 5 LD M0.0 A I2.0 MOVB 1, VB0 Network 6 LD M0.0 A I2.1 MOVB 2, VB0 Network 7 LD M0.0 A I2.2 MOVB 3, VB0 Network 8 LD M0.0 A I2.3 MOVB 4,

23、VB0 Network 9 LD M0.0 A I2.4 MOVB 5, VB0 Network 10 LD M0.0 A I2.5 MOVB 6, VB0 Network 11 LD M0.0 A I2.6 MOVB 7, VB0 精品 . Network 12 LD M0.0 A I2.7 MOVB 8, VB0 Network 13 LD M0.0 A I1.0 AN M0.3 MOVB 1, VB1 Network 14

24、 LD M0.0 A I1.1 AN M0.3 MOVB 2, VB1 Network 15 LD M0.0 A I1.2 AN M0.3 MOVB 3, VB1 Network 16 LD M0.0 A I1.3 AN M0.3 MOVB 4, VB1 Network 17 LD M0.0 A I1.4 AN M0.3 MOVB 5, VB1 Network 18 LD M0.0 A I1.5 AN M0

25、.3 MOVB 6, VB1 精品 . Network 19 LD M0.0 A I1.6 AN M0.3 MOVB 7, VB1 Network 20 LD M0.0 A I1.7 AN M0.3 MOVB 8, VB1 Network 21 LD M0.0 AN M0.2 LPS AB< VB0, VB1 AN Q0.1 = Q0.0 LPP AB> VB0, VB1 AN Q0.0 = Q0.1 Network

26、22 LD M0.0 AB= VB0, VB1 AN T37 = M0.2 TON T37, 300 Network 23 LD Q0.0 O Q0.1 O M0.2 O M0.3 A M0.0 A M0.1 精品 . = M0.3 精品 . 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)課程設計要求并結(jié)合實際情況使用了STEP7-Micro/WIN32模擬器進行了本程序的調(diào)試。西門子S7－200的仿真軟件Simulation1.2版是從

27、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出為AWL文件； 2.打開仿真軟件，點“配置”-“CPU型號”，然后選擇CPU 226； 3.點“程序”-“載入程序”； 4.選擇STEP7-Micro/WIN32的版本； 5.將先前導出的AWL文件打開； 6.點“PLC”-“運行”，開始調(diào)試程序。 手動運行工作臺調(diào)試程序，部分運行情況如下： 1. 按下啟動按鈕開關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 2

28、. 按下呼車按鈕SB3,各位指示燈滅。如圖3-6 精品 . 圖3-6 程序調(diào)試b 3.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c 精品 . 4，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 精品 . 結(jié)論 此次課程設計主要其實是對PLC的編程過程和操作過程進行熟悉、強化。相對于課程設計任務書上的要求，我所設計的程序已經(jīng)完全滿足了。雖然將課程設計要求完成了，但是還有很多方面欠缺考慮，在實際生活中的許多運用問題，我們都

29、忽略掉了。比如接觸觸點的多選，這樣會給企業(yè)帶來額外的費用，這是我們的經(jīng)驗跟思維都不夠完善的地方。在今后的設計中我們應該更多地去考慮一些面向現(xiàn)場和實際使用的問題。 精品 . 設計總結(jié) 通過本次設計，我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，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、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很

30、好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。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，增強了信心。雖然自己所編的程序的相對比較簡單，但是通過的這次的自我學習，也學到了許多的知識，至少學到很多獨立解決問題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。 精品 . 謝辭 首先，我感謝王宗才老師。本設計是在王老師精心指導和大力支持下完成的。他平日里工作繁多

31、，但在我做課程設計的每個階段，從查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，論文寫作等整個過程中都給予了我悉心的指導。 本課題在研究過程中王老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，給以終生受益無窮之道。 王宗才老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在他的引導下，我認識了設計的思路，極大的開拓了我的學術視野，也為本篇設計打下了理論基礎。 在這次設計中王老師又給我提出

32、了許多寶貴的意見。雖然我遇到了許多困難，但是我及時的和老師討論這些問題，最終問題都迎刃而解了。減少了我在這次設計中的困惑和完成時間。在論文撰寫方面更是給予了方向性的指導和建設性的意見和建議。 在此還要感謝和我一起討論各位同學。你們讓我明白了，一個人的能力是有限的，大家的力量才是強大的，沒有大家的共同努力，不可能這么快完成這次課程設計的。 精品 . 參考文獻 [1] 王宗才.機電傳動與控制.北京：電子工業(yè)出版社，2011.6 [2] 鄧星鐘.機電傳動控制.武漢：華中科技大學出版社，2007 [3] 周宏甫.機電傳動控制.北京：化學工業(yè)出版社，2006 [4] 羅宇航.流行PLC實用程序及設計.西安：電子科技大學出版社，2006.12 [5] 柴瑞娟，陳海霞.西門子編程技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2006.8 [6] 陳建明.電氣控制與PLC應用.北京：電子工業(yè)出版社，2010 [7] 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術.北京：航空航天大學出版社，2008 如有侵權請聯(lián)系告知刪除，感謝你們的配合！ 精品