小车自动往返.docx

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小车自动往返

摘要

我们本次实验室针对现实生活中现代自动配货、自动运料运输等工业生产

和商业运营的社会需要。

在当今社会单片机已经完全满足不了需要所以我们应用了更加高端的PLC从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。

所以本次实验应用PLC的S7-200来设计的两个关于小车的自动控制系统。

第一个是小车直线自动往返控制。

它实现的事小车在始末站之间的自动往返运动，并且在控制过程中能及时的停止装置。

第二个的小车定位系统。

它实现的是小车在规定的站点之间和规定的次数进行往返运动，并且在完成规定动作后能回到指定的站点。

文中给出了具体的系统结构图，指出了系统的具体构成及所选的元件，列出参数的定义及1\0

口地址分配表，还有详细的梯形图及每个网络所实现的作用。

完成了对小车的自动控制。

1选题背景及意义1

2系统简介2

2.1小车直线运动模型图及其介绍2

2.2系统中主要元件型号2

2.3电机主接线图2

3PLC简介4

3.1PLC工作原理4

3.2PLC的应用4

3.3西门子S7-200CPU226CNDC\DC\D的主要技术指标5

4直线自动往返控制8

4.110地址分配表8

4.2PLC接线图8

4.3带注释的程序9

5定位控制11

5.1I0地址分配表11

5.2PLC接线图11

5.3带注释的程序12

结论16

参考文献17

1选题背景及意义

传统的运料小车大都是继电器控制，而继电器控制有着接线繁多，故障率高的特点，且维护不易等缺点，作为目前国内控制市场上的哦主流控制器，PLC在市场，技术，行业影响等方面有着重要的作用，利用PLC控制来代替继电器控制已是大势所趋。

在国际上PLC迅速发展的形式下，我国多数PLCT家还没有拥有自主知识产权，能够参与竞争的PLC，产品，其中之一就是研发能力不都。

虽然资金注入，生产和质量管理等因素也占有很大的比例，但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入，研究成果产品以及生产工艺等。

而技术则是贯穿着其中每一个环节，PLC核心技术的开发，产品的后续开发，生产工艺的技术水品是决定产品质量的前提，如何在技术上进一步增强实力，僵尸国产品牌取得市场竞争的优势关键

在现代工业车间生产中企业为提高生产车间物流自动化水平在许多场合中需要自动控制小车在指定位置道路上行驶，为了实现生产环节间的运输自动化,常会使用无人小车在工作台或生产线之间自动往返装料卸载，以及在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并

且有的还要求在某些位置有一定的时间停，以满足生产工艺要求，由于PLC空

制系统有着别的控制系用无法比拟的优越性，例如接线简单，维护容易，成本低等。

因此在设计中越来越得人们的认可。

目前，PL（在国内外已广泛应用于

钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

同时PLC勺可靠性高、环境适应性强、灵活运用、使用方便、抗干扰性强、编程简单、维护简单控制程序可变、体积小、质量轻、功能强、适用范围较广、成本价格越来越低，还有PLC程序实现小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握。

因此在我们的设计小车循环运动控制系统中都采用PLC

设计。

2系统简介

2.1小车直线运动模型图及其介绍

小车直线运动模型如图2-1所示。

MZ是电机右行继电器、MF是电机左行继电器、SY1到SY4分别是四站的电磁传感器、LB1到LB4分别是四站的指示灯、SB1到SB4分别是四站按钮、LZ是右行指示灯、LF是左行指示灯

图2-1小车直线运动系统图

2.2系统中主要元件型号

小车主要元件型号如表2-2所示

表2-2系统中主要元件型号

PLC

S7-200CPU226CNDC\DC\DC

位置传感器

OMCHKJN5002A

继电器

JZX-18FF24VDC

电机

ZGA37F104iDC24V30rpm

2.3电机主接线图

小车直流电机主接线图如图2-3所示

图2-3小车直流电机主接线图

3PLC简介

3.1PLC工作原理

当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样，用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段

（一）输入采样阶段

在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。

输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，1/0映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM

存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

（三）输出刷新阶段

当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。

在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。

3.2PLC的应用

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：

1.开关量的逻辑控制

2.模拟量控制

3.运动控制

4.过程控制

5.数据处理

6.通信及联网

3.3西门子S7-200CPU226CNDC\DC\的主要技术指标

本设计所用PLC的主要性能指标如表3-1所示。

表3-1西门子S7-200的主要技术指标

物理特性

尺寸（宽冷高刈深）

196X80X62mm

功耗

11W

存储器特性

程序存储器

基本24KB，可扩展至72K

数据存储器

基本10KB，可扩展至110KB

超级电容

约112小时（典型值）

夕卜接电池（可

选）

约200天

常规特性

定时器总数

256

1ms

10ms

100ms

236

计数器总数

256（由超级电容备份）

内存存贮器位

256（由超级电容备份）

内存存贮器位掉电保持

112（存储在EEPROM））

时间中断

2X1ms分辨率

边沿中断

4个上升沿和/或4个下降沿

模拟电位器

2个8位分辨率

布尔量运算执行时间

0.15gs

浮点运算执行时间

8gs

时钟

内置

电源供应

+5V

660mA

24V

280mA

集成的通信功能

通讯接口

（216-2AD型）3个通讯口，PORT0:

PPI口，标准RS485电平，PORT1:

PPI口，RS232和RS485两种电平，FPORT:

自由通讯口，RS485电平/（21

6-2AF型）3个通讯口，PORT0:

PPI口，RS232和RS485两种电平，FPOR

T0:

自由通讯口，RS485电平，FPORT1:

自由通讯口，RS485电平

PPI波特率

9.6,19.2和187.5k

自由口波特率

1.2kbaud至115.2k

母段最大电缆长度

使用隔离中继器

未使用隔离中

继器

波特率为187.5时1000米，38.4k时1200米

50米

最大站点数

每段32个站，每个网络126个站

最大主站数

点到点（PPI主站模式）

是（NETR/NETW），共8个，2个保留

I/O特性

本机数字量输入点数

输入类型

漏型/源型

本机数字量输岀点数

输岀类型

固态——MOSFET

数字I/O映象区

256（128输入/128输出）

模拟I/O映象区

64（32输入/32输出）

允许最大扩展I/O模块数

最大数字量I/O配置

248DI/DO

最大模拟量I/O配置

56AI/28AO

脉冲捕捉输入

脉冲输岀

2X20KHZ

高速计数器

总数

单相计数器

两相计数器

6X30KHZ

4X20KHZ

数字量输入特性

本机集成数字量输入点数

输入类型

漏型/源型（IEC类型1/漏型）

额定电压

24VDC

最大持续允许电压

30VDC

逻辑1信号（最小）

逻辑0信号（最大）

18VDC，2.5mA

5VDC，1mA

隔离（现场与逻辑）光电隔离隔离组

有

500VAC，1分钟

见接线图

同时接通的输入

最大电缆长度屏蔽

非屏蔽

500米（标准输入）

50米（高速计数器输入）

300米（标准输入）

数字量输岀特性

本机集成数字量输岀点数

输岀类型

固态-MOSFET（源型）

额定电压

24VDC

输出电压范围

20.4至28.8VDC

逻辑1信号（最小）逻辑0信号（最大）

20VDC，最大电流

0.1VDC,10KW负载

每点额定电流（最大）每个公共端的额定电流

（最大）漏电流（最大）浪涌电流（最大）

0.75A

3.75A

10gA

8A,100ms

灯负载（最大）

接通电阻（接点）

典型值0.3欧姆，最大值0.6欧姆

隔离（现场与逻辑）光电隔离隔离组

有

500VAC,1分钟

见接线图

延时（最大）断开到接通接通到断开

2ms（Q0.0,Q0.1）,15us（其它）

10ms（Q0.0,Q0.1）,130us（其它）

脉冲频率（最大）

20KHz（Q0.0和Q0.1）

同时接通的输出

两个输岀并联

是，仅输岀同组时

最大电缆长度屏蔽非屏蔽

500米（标准输出）

150米（标准输出）

4直线自动往返控制

4.110地址分配表

由于本设计是采用西门子S7-200系列PLC编程语言来设计的，所以在设计过程中要对I/O口进行地址分配，进而顺利的完成程序设计。

I0地址分配表如表4-1所示。

表4-1I0地址分配表

输入信号

输出信号

信号兀件及作用

PLC输入口地址

信号兀件及作用

PLC输出口地址

第一站按钮SB1

I0.0

第一站指示灯

LB1

Q0.0

第二站按钮SB2

I0.1

第二站指示灯

LB2

Q0.1

第四站按钮SB4

I0.3

第三站指示灯

LB3

Q0.2

第四站指示灯

LB4

Q0.3

电磁传感器SY1

I0.4

左行指示灯LF

Q0.4

电磁传感器SY2

I0.5

右行指示灯LZ

Q0.5

电磁传感器SY3

I0.6

电机右行继电器

Q0.6

电磁传感器SY4

I0.7

电机左行继电器

Q0.7

接OVDC

接24VDC

1L、2L

4.2PLC接线图

在设计小车自动往返运动控制系统中采用了西门子S7-200系列，所以对

于I/O端口的连线是非常重要的，是控制小车循环运动的关键环节。

在本设计中采用PLC处理器型号为CPU226有输入和输出显示端口，把开关信号转换成控制信号处，也是人们为什么选择利用PLC来设计的主要原因，因此做好

I/O

4.3带注释的程序

小车直线往返运动的梯形图利用西门子S7-200进行编程，编写的程序图

如图4-3到图4-8所示

罔絡1网路标题

100）,魁浮开关01攪按丁，兀$悌四站QD3,視5TFIBES站銅534冲车右行，右行JS示灯匚

I0.0

Q0.5

I0L1QD.3103Q05

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图4-3小车直线往返运动的梯形图

（一）

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Q0.3

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Q0.4

图4-4

小车直线往返运动的梯形图（—

■）

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—<）

图4-5

小车直线往返运动的梯形图（二

：

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逼过壁厘丿曙示ITLB探

105QO.I

图4-6小车直线往返运动的梯形图（四）

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—II——C）

图4-7小车直线往返运动的梯形图（五）

网精G

疑寸第四站.指矛打LB傥一

IQ7Q0.3

—IIC）

图4-8小车直线往返运动的梯形图（六）

5定位控制

5.110地址分配表

由于本设计是采用西门子S7-200系列PLC编程语言来设计的，所以在设计过程中要对I/O口进行地址分配，进而顺利的完成程序设计。

I/O地址分配如表5-1所示。

表5-1I0地址分配表

输入信号

输出信号

信号元件及作用

PLC输入口地址

信号元件及作用

PLC输出口地址

第一站按钮

SB1

I0.0

第一站指示灯

LB1

Q0.0

第四站按钮

SB4

I0.3

第一站指示灯

LB2

Q0.1

第三站指示灯

LB3

Q0.2

电磁传感器

SY1

I0.4

第四站指示灯

LB4

Q0.3

电磁传感器

SY2

I0.5

电机右行继电

器MZ

Q0.6

电磁传感器

SY3

I0.6

电机左行继电

器MF

Q0.7

电磁传感器

SY4

I0.7

接24VDC

1L、2L

接0VDC

5.2PLC接线图

PLC的I/O接线图如图5-2所示

5.3带注释的程序

小车定位控制梯形图利用西门子S7-200进行编程，编写的程序图如图

5-3到图5-9所示。

「荷或血巨商二亍1原kr免川丽褊违手而rTls按下i丽描曲莎门話唧le；議祗7:

汪石贰Qos昱自込—I启动按钮SEILODC20停止15fflSB4:

IO.3第三站揩杀・：

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电机右厅醴FDE

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电机右行堂电曙MZ

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启

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停止再耳昭4

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图5-3小车定位控制梯形图

（一）

料踣2

［揩示灯L£ELB3ft何一亍鸯・魅援计數觀毋「1次.程序停让

奇号

地址

注释

第二站菇示灯LE2

第三站揩示灯LM

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图5-4小车定位控制梯形图

（二）

网路3

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Q0.7S锁网络j呆捋小车左行状虑；IO.7^5Y4,岀发小车左行；UOi■十数五次后,出損屮车左行：

IU5为5¥2・中断小车左行；04为少车到达£丫1时停止；IO3^SB4,中断屮车左行＜■

图5-5小车定位控制梯形图（三）

同格4

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图5-6

小车定位控制梯形图（四）

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图5-7小车定位控制梯形图（五）

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图5-8小车定位控制梯形图（六）

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1注释1

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图5-9

小车定位控制梯形图（七）

结论

在本次设计中，我们运用书本上的PLC知识解决了实际的问题，使我了解了PLC的应用之广泛。

通过设计小车的直线往返和小车定位控制。

应用了PLCSK可编程控制系统实验装置、计算机、小车直线定位模型。

经过PLC的S7-200

模型图以及为参数的定义设计，描绘了主线路图，PLC接线图，梯形图等。

实

现了小车自动配货、自动运料运输。

在设计中得出了小车的自动控制的精髓。

得出了小车的我也通过具体的参与加深了课上所学知识的认识和理解，提高了

动手能力和团队协作能力，同时在具体的操作中我也遇到了许多困难尤其是发现了一些以前在课上没有注意到的学习的漏洞，通过这次实践对以前所学知识的不足之处加以了弥补。

本次设计能顺利之完成多得益于本组同学精诚合作以及老师的大力相助对此表示感谢

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