小车多方式运行的PLC控制课程设计说明书Word文档格式.docx
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四、PLC控制程序的编制6
五、元器件的选择13
六、操作说明书13
七、心得体会14
八、参考文献14
小车多方式运行的PLC控制设计
一、小车运行的控制要求
小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。
采用S7-200PLC进行控制，控制要求如下：
1.小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON;
2.假如y（y=1～4）号站台呼叫，如果：
1x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；
2x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；
3x=y，小车停止；
3.小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，防止向外撞；
4.小车路过每个站台要有指示灯显示；
但LB1和LB4灯要闪3次；
图1小车控制示意图
二、设计思路及有关说明
1.总体设计思路
将传感器SYx的输出信号、行程开关、呼叫按是SB1-SB4等分别接西门子S7-200PLC相应的输入口作为输入信号，输出口接电动机及各指示灯用以控制电动机和指示灯有序的运行，控制过程由PLC应用程序完成。
当一号工作台呼叫时，SB1=1，若此时小车正位于一号工作台，则一号工作台指示灯LB1亮，指示小车位置，但是电机不动作，小车保持停止状态；
若此时小车在其他位置，则向左运动到一号工作位，每路过一个站台均有指示灯闪烁提示。
当二号站台呼叫时，SB2=1，若此时小车正位于二号工作台，则二号工作台指示灯LB2亮，但是电机不动作，小车保持停止状态；
若此时小车在其他位置，则通过传感器SYx输出的信号判断小车的停靠位置，确定向左或向右移动，直到移动到一号工作位停靠，每路过一个站台均有指示灯闪烁提示。
其他站台呼叫依此类推。
其中，出于小车的安全考虑，指示灯提示LB1、LB4闪三次，而LB2、LB3只需闪一次。
2.小车运行控制的流程图
根据总体思路，大致做出小车运行的控制流程图如下：
图2小车运行流程图
3.小车运行的主电路
小车的运行采用直流电动机，电动机的正/反转即可带动小车的左右运动，电动机运行的主电路如下图所示。
图3主电路图
三、基于PLC的电气控制系统电路图
1.I/O口的分配方案
本设计共需要9个输入信号，其中开始/结束按钮占用两个输入接口，用以控制整个电路的启动和停止；
每个站台处的呼叫开关SB1~SB4共占用4输入个接口，有小车的呼叫需要时只需按下相应的开关即可；
每个站台处的传感器SY1~SY4共占用4个输入口，用来发出小车的位置信号和到达相应站台时自动停止的信号。
系统输出信号共有6个。
其中控制电动机的正反转（即小车的左右移动）需要2个输出信号，另外4个用于控制指示灯LB1~LB4的亮灭。
据此可选择的西门子S7-200系列PLC的CPU类型可为CPU224。
CUP224共有14个输入端口和10个输出端口，可以满足本次设计需求，且有适量冗余。
根据输入输出信号的个数和种类分配I/O口如表1所示。
表1I/O地址分配表
控制信号
信号名称I/O地址分配表
元件名称
元件符号
地址编码
输入信号
开始信号
启动按钮
SF1
I1.5
停止信号
停止按钮
SF2
I1.6
1号站台呼叫信号
呼叫开关
SB1
I0.1
2号站台呼叫信号
SB2
I0.2
3号站台呼叫信号
SB3
I0.3
4号站台呼叫信号
SB4
I0.4
1号站台位置信号
传感器
SY1
I1.1
2号站台位置信号
SY2
I1.2
3号站台位置信号
SY3
I1.3
4号站台位置信号
SY4
I1.4
输出信号
左行信号
电动机正转控制接触器
QA1
Q1.0
右行信号
电动机反转控制接触器
QA2
Q1.1
指示灯1信号
指示灯
LB1
Q0.1
指示灯2信号
LB2
Q0.2
指示灯3信号
LB3
Q0.3
指示灯4信号
LB4
Q0.4
2.PLC硬件连接电路图
根据以上I/O分配表和CPU224的输入输出端口分布可进行系统接线图设计，如下图所示。
图4PLC控制系统接线图
4、PLC控制程序的编制
根据小车的控制要求及PLC的接口设置，设计出PLC控制程序的梯形图如下：
PLC程序的语句表为：
Network1
LDI1.5
OM0.7
ANI1.6
=M0.7
Network2
LDM0.0
OM0.1
OM0.3
AM0.7
=Q1.0
Network3
LDM0.2
OM0.4
OM0.5
=Q1.1
Network4
LDI0.1
OM0.0
ANI1.1
=M0.0
Network5
LDI0.2
AB>
QB0,IB0
ANI1.2
=M0.1
Network6
IB0,QB0
=M0.2
Network7
LDI0.3
ANI1.3
=M0.3
Network8
=M0.4
Network9
LDI0.4
ANI1.4
=M0.5
Network10
LDI1.1
OQ0.1
OT33
ANM1.1
ANT34
ANC0
=Q0.1
Network11
LDT34
OM1.1
ANM1.0
=M1.1
TONT33,50
Network12
LDT33
=M1.0
TONT34,50
Network13
OT98
LDM1.6
CTUC0,3
Network14
LDC0
=M1.6
Network15
LDI1.2
OM1.2
ANT35
=M1.2
TONT35,50
Network16
LDM1.2
=Q0.2
Network17
LDI1.3
OM1.3
ANT36
=M1.3
TONT36,50
Network18
LDM1.3
=Q0.3
Network19
LDI1.4
OQ0.4
ANM1.4
ANT97
=Q0.4
Network20
LDT97
OM1.4
ANM1.5
=M1.4
TONT98,50
Network21
LDT98
=M1.5
TONT97,50
5、元器件的选择
根据设计中小车的运行要求及主电路和控制电路对元器件的性能要求，选择电气元器如下：
PLC主机选择集成14输入10输出的CPU224；
直流电动机选择中小型的Z4-100-1电动机作为小车动力；
控制按钮选择比较常用的LAI9系列控制按钮中的LA9-11D型；
选用尺寸为12mm感应距离为200mm的漫反射式光电传感器FM-T02N-P31P2；
小车位置指示灯选择WDM-JD125-1型LED指示灯，选色为黄色；
主电路接触器选择额定工作电压为220V的交流接触器CJX2-09-10。
选取原件清单如表2所示。
表2元器件选择清单
元器件名称
数量
型号
CPU
1
CPU224
直流电动机
Z4
控制按钮
6
LAI9-11D
光电传感器
4
FM-T02N-P31P2
LED指示灯
WDM-JD125-1（黄）
接触器
2
CJX2-09-10
6、操作说明书
小车多方式运行的PLC控制系统操作方法如下：
①运行PLC，使控制系统上电；
②开始/停止按钮分别用于主电路的接通和断开；
③当某站台有呼叫需要时，按动相应控制按钮即可呼叫小车到相应位置自动停止；
④小车每路过一个站台均有指示灯提示，其中1号台和4号台指示灯闪烁3次，提示小车到达边界；
⑤关闭整个系统时先按停止按钮关闭主电路，之后再关闭PLC，使控制系统断电；
⑥PLC控制系统的CPU存在一定I/O口冗余，且支持扩展模块，可进行适当的功能扩展。
7、心得体会
小车多方式运行的PLC控制是一个贴近实际生活的设计问题，通过对这一问题的研究，激发学习兴趣，培养了创新思维和解决实际工程问题的能力，从课程设计中取得了比较大的收获。
这次课程设计加深了我对PLC控制的理解和掌握，对PLC控制系统有了一个更深理解，整合了平时所学的PLC知识，系统的巩固了课程中所学的PLC内容，同时也加强了自己的动手和动脑的能力，同时了解了一些PLC在实际生活中的应用。
设计过程中学习了西门子S7-200系列PLC的编程软件SETP7-Micro/WIN的基本操作，这也是比较大的一个收获。
更重要的是在设计中我还发现了许多自身的不足之，比如，对于简单的PLC控制及编程还可以掌握，但复杂一些的程序就很难驾驭了。
还有就是，对于PLC的工作原理我并没有太深的理解，只有一个大致的概念，这些都是我今后还要深入学习的内容。
总体而言，这次课程设计对我的帮助很大。
课程设计结束之后，我已经会编写简单的PLC控制程序，学会了运用SETP7-Micro/WIN软件进行编程，更加认识了自己的不足。
本次课程设计让我对PLC有了进一步深层次的学习，这是普通课堂学习中无法实现的。
8、参考文献
[1]《现代电气控制及PLC应用技术》主编：
王永华北京航空航天大学出版社
[2]《PLC编程及应用》主编：
廖常除编著机械工程出版社
[3]《PLC编程实用指南》主编：
宋伯生机械工业出版社
[4]《电气控制与PLC课程设计指导书》江南大学
[5]《单片机与可编程序控制器》主编：
朱家建北京高等教育出版社，1998
[6]《PLC分析及设计应用》主编：
周淑珍电子工业出版社，2004
[7]《电气控制及PLC应用技术》主编：
王玉中河南科学技术出版社，2006
[8]《电器控制及可编程控制器》主编：
林明星机械工业出版社，2004
[9]《STEP7开发基础及应用指南》主编：
任双燕机械工程出版社
[9]《可编程序控制器教程》主编：
郭晓波北京航空航天大学出版社
[10]《电气控制与可编程序控制器》主编：
黄净机械工业出版社
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