电动运输小车的PLC控制系统设计河南工业大学文档格式.docx
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小车后退.
此次设计的重点在于PLC控制设计的编程部分.要实现按下呼车工位后,小车自行运动并在到达呼车工位后小车自动停止的控制要求，需要将每个工位处的呼车工位与停车工位（由各工位的行程开关控制）分别从1开始依次编号,并存于CPU的寄存器中，通过呼车工位号与停车工位号的比较，控制小车的前进和后退.在此基础上,确定输入输出的点数,选择适当的CPU型号,在软件上编程调试，实现控制要求。
第2章系统总体方案设计
2。
1总体方案选择说明
1．主电路实现电动机的正反转，每路中均安装断路器和热继电器，以保护电动机的正常运行.
2．在8个工位处均安置一个行程开关，以便PLC控制小车的前进，后退及停止。
3．安装一个启动和停止按钮，用以总体控制小车的启动与停止.
4．控制要求由PLC编程实现。
2控制方式选择
由于继电器—接触器控制系统电路复杂、接线繁琐，且不易实现控制要求,所以本次设计选择PLC控制系统。
第３章PLC控制系统设计
3.1控制要求分析,设计主电路
本此设计是运输小车的控制设计，如图3-1所示,一辆运输小车为这8个加工点运送东西。
控制要求如下.
1．PLC上电后，车停在某加工点，若没有用车呼叫时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。
2．若某工位呼车时，工位的指示灯均灭,表示此后再呼车无效。
3．停车位呼车则小车不动。
当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶.当小车到达呼车位时自动停车。
4．小车到达某工位时应停留30s供该工位使用,不应立即被其他工位呼走.
5．临时停电后再复电，小车不会自动启动。
根据控制要求可以对其设计。
通过分析可知,本此设计的主电路只需实现小车的正反转即可。
主电路图如图3-2所示.
3。
2 确定I/O信号数量,选择PLC类型
本此设计共有19个输入信号。
每个工位处有一个呼叫开关,当需要呼车时按下相应的呼叫开关,小车开始向呼叫位行驶.每个呼叫位应有一个行程开关，使得当小车到达呼叫位时,自动停止。
另外，还有一个启动开关和停止开关，用以控制整个电路的启闭。
若临时停电后再复电,小车也不会自动启动.还有一个热继电器，保护主电路.
共有3个输出信号。
其中控制电动机的正反转需要2个信号，还有一个控制指示灯的亮灭。
PLC相当于一个微型计算机，内部有CPU可以用来处理一些普通指令和更多的特殊功能指令。
还有许多的存储器可以存放数据，在作为工业控制的情况下,我们可以把PLC当成是一个集成了许多继电器的盒子,可以单纯的把PLC当成是一个开关.因为此次的小车所需的输入、输出比较少,所以使用了西门子的S7-200—CPU226型号的PLC。
这个型号的PLC提供了24个输入和16个输出口。
根据任务书要求输入只需要18个,输出需要只3个满足设计要求。
3 I/O点的分配与编号
本设计中输入信号需要1个启动开关和1个停止开关，分别对应CPU226输入端口的I0。
0和I0。
1端口；
小车运行中共有8个工位,每个工位对应1个呼叫开关，共8个呼叫开关，分别对应CPU226输入端口的的I1.2，I1.3，I1.4，I1.5，I1。
6，I1。
7，I2。
0，I2。
1；
每个工位处还有一个行程开关，用于控制小车到达呼叫工位时自动停止，这8个行程开关分别对应输入端口的I0。
2，I0.3，I0。
4，I0。
5，I0。
6，I0.7，I1。
0，I1.1；
还有1个保护电路的热继电器，对应I2。
输出信号中，控制电源的正反转信号需要2个输出信号，分别是Q0。
0和Q0。
1;
1个控制8个指示灯亮灭的信号，对应Q0。
根据PLC控制系统所需控制信号及CPU226的输入/输出端口，本此设计的I/O地址分配表如表3—1所示。
表3-1I/O地址分配表
控制信号
信号名称
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
启动信号
启动按钮开关
SB1
I0。
停止信号
停止按钮开关
SB2
I0.1
工位1限位信号
行程开关
ST1
I0.2
工位2限位信号
ST2
3
工位3限位信号
ST3
4
工位4限位信号
ST4
I0.5
工位5限位信号
ST5
I0.6
工位6限位信号
ST6
I0.7
工位7限位信号
ST7
I1。
工位8限位信号
ST8
1
工位1呼叫信号
呼叫开关
SB3
2
工位2呼叫信号
SB4
工位3呼叫信号
SB5
I1.4
工位4呼叫信号
SB6
I1.5
工位5呼叫信号
SB7
I1.6
工位6呼叫信号
SB8
7
工位7呼叫信号
SB9
I2。
工位8呼叫信号
SB10
I2.1
热继电器信号
热继电器
FR
输出信号
前进信号
电动机正转控制接触器
KM1
Q0。
后退信号
电动机反转控制接触器
KM2
指示灯信号
指示灯
L
Q0.2
4 制作PLC应用系统电气图
根据以上I/O分配表和CPU226的输入输出端口分布,可以进行系统接线图设计，如图3—3所示。
5绘制控制流程图
根据控制要求及电气控制图，可以绘出以下控制流程图。
如图3—4所示。
图3-3I/O接线图
3.6控制程序编制
1。
程序设计关键点
1）运输小车的前进和后退
小车经过某工位时,碰触该工位的行程开关,从而将该工位号，即停车位号存于CPU寄存器VB110中。
按下呼车按钮，将该工位的工位号放入CPU另一寄存器VB100中.两寄存器进行比较，若呼车工位号大于停车位号，小车前进；
若呼车工位号小于停车位号,小车后退；
若呼车工位号等于停车位号,小车自动停止.
2）保护电路
主电路中，需要串入热继电器BB作为保护电路，热继电器BB的一个常闭触点作为输入信号，当主电路电流过大，热继电器控制信号发出信号,使热继电器常闭触点断开,使电动机停止工作.
编写梯形图
根据控制要求及I/O分配表，在STEP7Micro/WIN中作出梯形图，如下所示（梯形图为STEP7-Micro/WIN编程软件中的截图）.
7程序调试
程序调试有模拟器调试和现场调试等方法,根据课程设计要求并结合实际情况使用了STEP
7-Micro/WIN模拟器进行了本程序的调试.西门子S7－200的仿真软件Simulation1.2版是从西班牙原版1.2直接汉化过来的，支持TD200仿真界面和增减计数器等多种指令。
调试方法如下
：
1.将在Step
7
MicroWin中编译正确的程序在文件菜单中导出为AWL文件;
打开仿真软件，点“配置”—“CPU
型号”，然后选择CPU226；
3.点“程序”-“载入程序"
；
4.选择Step
MicroWin的版本；
5。
将先前导出的AWL文件打开；
6.点“PLC”—“运行”，开始调试程序；
7.程序正常运行.
结论
PLC控制运输各工位运动是本次设计的主要内容。
通过对控制要求的分析，系统控制方案的确定，最后编程调试,最终实现了运输小车的控制要求.
本次设计中，行程开关的运用是一大特色.用各工位的行程开关记录当前小车所在的工位号，与呼车工位号相比较，从而控制小车的前进、后退和自动停止。
若没有行程开关需要手动控制小车的运动及手支停车，难以实现控制要求.另一优点是在PLC编程中运用中间继电器进行逻辑控制，使程序更加清晰、简洁，并且实现了多种控制要求.比如启动、停止按钮和呼车信号指示灯都是通过中间继电器控制,以此达到控制要求。
再者，安全保护措施也符合电气控制的一般要求。
过载保护，停电再复电后小车不运动，均在本次设计中有所体现。
本次设计也存在许多不足之处。
第一，PLC控制运输小车的输入点有19个,而输出点只有3个,所选226CPU虽然能够满足控制要求,但价格较高,且未能充分利用.若改选224CPU，另扩展一个有8位输入的模块，也可满足设计需要，并且成本较低.第二,突然停电后再复电呼车时，不能保证小车当前停车的位置恰好在某一工位处。
若小车处于两工位之间的某一位置，按下任何一个呼车按钮,小车均会先前进一段距离，直至行至一工位处时，才开始或前进或后退的向该呼车工位移动。
当然，运输小车的PLC控制系统还有许多有待改进之处.本次设计仅有8个加工工位,但使用的CPU输入输出点数却达到了22个之多.在实际生产中，加工工位远远多于8个,若还用这种控制方法显然不太可能.但在此基础上加以改进就可满足多工位的控制要求。
根据排列组合的原理,多个输入共同控制输出，可以得到多种结果.比如,本次设计，用3个输入就可得到8种不同组合的输出，从而控制8个工位的呼车信号,这样可以大大减少CPU输入输出的点数,提高CPU利用率，降低成本,提高效率。
设计总结
本次课程设计系统地运用了《机电传动与控制》中的知识,特别是PLC控制方面的知识。
通过本次课程设计，加深了我对PLC控制的理解和掌握。
刚开始学习PLC时，我仅仅认为PLC只是一个控制系统的硬件,但是，现在，我已经非常清楚地知道了PLC原理及功能。
PLC技术与数控技术和工业机器人已成为工业自动化的三大支柱。
要实现工业自动化，绝对离不开PLC技术的支持。
课程设计之初，我心中并没有一个系统完整的认识，但是当我查阅相关资料，以及请教老师同学之后，完全明白了设计方法及步骤。
随后在不断的演算推导与纠正错误中不断前进，最终完成本次课程设计。
当然，在设计中我还有许多的不足之处，比如，对于简单的PLC控制及编程,我还可以看懂，但是稍微复杂一点的程序就不知所云了。
还有就是，对于PLC的工作原理我并没有理解，只有一个懵懂的概念。
这些都是还需我深入学习的内容。
总体而言，我的收获还是很大的。
课程设计结束之后，我已经会编写简单的PLC控制程序,会运用STEP7-Micro/WiN编程软件等。
本次课程设计对我将来的工作也有非常重要的作用,同时也可使我进一步深层次的学习，最后达到熟悉掌握PLC的水平.
谢辞
首先,我感谢王宗才老师。
本设计文是在王老师精心指导和大力支持下完成的.他平日里工作繁多，但在我做课程设计过程中还是给予了我悉心的指导。
本课题在研究过程中王宗才老师老师一丝不苟的作风,严谨求实的态度,踏踏实实的精神，给以终生受益无穷之道。
王宗才老师以其严谨求实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神对我产生重要影响.他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪.在他的引导下,我认识了有了设计的思路,极大的开拓了我的学术视野,也为本篇设计打下了理论基础。
在这次设计中王宗才老师又给我提出了许多宝贵的意见。
虽然我遇到了许多困难，但是我及时的和老师讨论这些问题，最终问题都迎刃而解了。
减少了我在这次设计中的困惑和完成时间。
在论文撰写方面更是给予了方向性的指导和建设性的意见和建议.
在此还要感谢和我一起讨论各位同学。
你们让我明白了，一个人的能力是有限的,大家的力量才是强大的，没有大家的共同努力,不可能这么快完成这次课程设计的。
附录源程序代码
ORGANIZATION_BLOCK主程序:
OB1
TITLE=程序注释
BEGIN
Network1//网络标题
//启动，停止,赋初值
LDI0。
OM0。
ANI0。
LPS
=M0。
ANM0。
MOVB9,VB100
LPP
MOVB0,VB110
Network2
//停车工位1号送VB110
LDM0。
AI0.2
MOVB1，VB110
Network3
//停车工位2号送VB110
LDM0.0
AI0.3
MOVB2，VB110
Network4
//停车工位3号送VB110
AI0.4
MOVB3，VB110
Network5
//停车工位4号送VB110
AI0.5
MOVB4,VB110
Network6
//停车工位5号送VB110
AI0.6
MOVB5,VB110
Network7
//停车工位6号送VB110
AI0.7
MOVB6,VB110
Network8
//停车工位7号送VB110
AI1.0
MOVB7,VB110
Network9
//停车工位8号送VB110
AI1.1
MOVB8,VB110
Network10
//可呼车标志
ANM0.1
AI2.2
=Q0.2
Network11
//呼车工位1号送VB100
LDI1.2
AM0。
MOVB1，VB100
Network12
//呼车工位2号送VB100
LDI1。
AM0.0
MOVB2,VB100
Network13
//呼车工位3号送VB100
MOVB3，VB100
Network14
//呼车工位4号送VB100
LDI1.5
MOVB4，VB100
Network15
//呼车工位5号送VB100
6
MOVB5,VB100
Network16
//呼车工位6号送VB100
MOVB6,VB100
Network17
//呼车工位7号送VB100
LDI2.0
MOVB7,VB100
Network18
//呼车工位8号送VB100
LDI2.1
MOVB8,VB100
Network19
//呼车号与停车号可比较标志
OI1.3
OI1.4
OI1.5
OI1.6
OI1.7
OI2.0
OI2.1
=M0.2
Network20
//呼车位大于停车位电动机正转
LDM0.2
OQ0.0
AB>
VB100,VB110
ANQ0.1
=Q0.0
Network21
//呼车位小于停车位电动机反转
OQ0。
AB〈VB100,VB110
ANQ0。
AI2。
=Q0.1
Network22
//停车计时30s后，可再次呼车
LDB=VB100，VB110
TONT37，300
Network23
OI1。
OI2。
ANT37
END_ORGANIZATION_BLOCK
SUBROUTINE_BLOCKSBR_0：
SBR0
TITLE=子程序注释
//网络注释
END_SUBROUTINE_BLOCK
INTERRUPT_BLOCKINT_0:
INT0
TITLE=中断程序注释
END_INTERRUPT_BLOCK
参考文献
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