PLC控制系统毕业设计.docx

PLC控制系统毕业设计.docx

《PLC控制系统毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC控制系统毕业设计.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

PLC控制系统毕业设计

目录

引言……………………………………………………………………………………3

可编程控制器概述……………………………………………………………………5

PCL的基本结构和工作原理…………………………………………………………6

一、工艺过程……………………………………………………………………8

二、系统控制方案………………………………………………………………9

三、PLC系统选择………………………………………………………………9

四、I/O地址分配………………………………………………………………9

五、程序设计……………………………………………………………………11

感谢信………………………………………………………………………………12

小结………………………………………………………………………………13

参考文献…………………………………………………………………………14

电动运输车呼车PLC控制系统设计

况月荣

摘要：

随着经济的发展，台车呼车控制系统在医药、冶金、建材、饲料加工等行业被广泛地用于物料的自动配置。

实现物料的自动配置控制，不仅节省了人力和物力，而且也提高了产品的质量，提高了生产率，同时也可以实现现代化科学管理。

本设计介绍的是基于可编程控制器西门子S7-200的台车呼车控制系统的设计与实现，能够指示台车的停车位和呼车使能、是否可以呼车及台车是否到位、能够实现电机正转、电机反转、可以紧急停车等功能。

本文阐述了可编程控制器西门子S7-200的功能特点以及操作。

提出了系统的总体设计方案。

本系统具有价格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特点。

通过该系统的成功研制和应用，生产效率将大幅提高，工人的劳动强度将大幅度降低，控制精度也将进一步提高。

Witheconomicdevelopment,thecontrolsystemofcarcallinmedicine,metallurgy,buildingmaterials,feedprocessingindustriesarewidelyusedintheautomaticconfigurationofmaterials.Automaticconfigurationtoachievecontrolofmaterials,notonlysavesmanpowerandmaterialresources,butalsoimprovedproductquality,increaseproductivity,butalsocanachievemodernizationandscientificmanagement.

PaperspresentedisbasedonSiemensS7-200programmablecontrollerofthecarcallcontrolsystemforvehicledesignandimplementation,toindicatecarparkingspacesandcarcallenabled,cancallcarsandcarisinplace,canbeachievedthemotoristransferred,themotorreversal,canbeanemergencystopandotherfunctions.

Inthispaper,SiemensS7-200programmablecontroller'sfeaturesandoperation.Proposedoverallsystemdesign.

Thesystemhasalowcost,highreliability,highperformanceandintelligentfeatures.

Successofthesystemthroughthedevelopmentandapplicationofproductivitywillincreasedramatically,thelaborintensitywillbegreatlyreduced,thecontrolaccuracywillbefurtherenhanced.

关键词：

可编程控制器；呼车；西门子S7-200

引言

PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。

它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。

据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。

由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。

PLC的由来

1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：

1）编程简单方便，可在现场修改程序；

2）硬件维护方便，最好是插件式结构；

3）可靠性要高于继电器控制装置；

4）体积小于继电器控制装置；

5）可将数据直接送入管理计算机；

6）成本上可与继电器柜竞争；

7）输入可以是交流115V；

8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；

9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；

10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。

根据招标要求，1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界上第一台PLC（PDP—14型），并在通用汽车公司自动装配线上试用，获得了成功，从而开创了工业控制新时期。

PLC的发展

PLC问世以来，其发展极为迅速。

由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟。

目前，世界上有PLC生产厂200多家，比较著名的有美国的A-B公司、通用电气公司，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等。

生产的PLC品种繁多，产品的更新换代也极快，著名的生产公司几乎每1~2年即可推出一种新产品。

PLC的结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。

展望未来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展。

一方面，大型PLC不断向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制。

另一方面，小型PLC向超小型、简易、廉价方向发展，能真正完全取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。

另外，不断增强PLC的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现；大力开发智能I/O模块，极大地增强PLC的过程控制能力，提高它的适应性和可靠性；不断使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展

可编程控制器概述

（1）可编程控制器是当今工业控制领域占主导地位的一种新型自动控制装置，微电子技术和计算机技术的发展是PLC出现的技术基础和物质基础，GM10是促使其问世的直接原因。

目前，PLC正向着标准化、小型化、大容量、高速度、多功能等方面发展。

（2）PLC专为工业环境而设计，具有抗干扰能力强、可靠性高、通用性好、功能强、编程简单、使用维护方便等特点，主要应用于开关量控制、模拟量控制、数字控制及通信联网等到领域。

（3）PLC按结构形式分为整体式和模块式两类；按功能和I/O点数可分为低档机（小型、超小型）、中档机（中型）、高档机（大型、超大型）三类。

衡量PLC性能的指标主要有：

I/O总点数、用户程序存储容量、指令总数、扫描速度、内部寄存器配置及特殊功能模块等。

（4）PLC常用的编程语言有梯形图、语句表、流程图及高级语言等，其中梯形图、语句表最常用。

（5）PLC主要由CPU、存储器、I/O模块、电源模块、I/O扩展模块、外设接口及编程器等部分组成；软件部分包括系统软件和用户软件两大部分。

（6）PLC的工作方式是采用循环扫描工作方式，每一循环包含了自诊断、与编程器等的通信、输入采样、执行用户程序、输出刷新五个阶段。

小型PLC使用集中输入、集中输出工作方式，这大大提高了PLC工作的可靠性和抗干扰能力。

（7）扫描周期的大小与扫描速度、用户程序长短、I/O点数及其刷新速度、连接外设的多少等因素有关。

（8）继电接触器控制采用硬逻辑“并行”运行的方式，而可编程序控制器采用循环扫描的工作方式，其逻辑关系是用程序实现而不是实际电路。

PCL的基本结构和工作原理

一、PLC的工作方式

PLC对用户程序的执行采用循环扫描的工作方式。

PLC开始运行时，CPU对用户程序作周期性循环扫描，在无跳转指令或中断的情况下，CPU从第一条指令开始顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束，然后又返回第一条指令开始新的一轮扫描，并周而复始地重复。

在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作。

二、PLC的工作原理

PLC采用循环扫描的工作方式，这是有别于微型计算机、继电接触器控制的重要特点。

微机一般采用等待命令的工作方式。

继电接触器控制系统采用硬逻辑“并行”运行的方式。

PLC采用循环扫描的工作方式，在工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该线圈的所有常开和常闭触点并不一定会立即动作，只有CPU扫描到该接点时才会动作：

其常闭触点断开，常开触点闭合。

也就是说，PLC在任一时刻只能执行一条指令，是以“串行”方式工作，这样便避免了继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。

三、PLC的工作过程

1．PLC的工作过程

PLC整个工作过程包含五个阶段：

自诊断、与编程器等进行通信、输入采样、执行用户程序、输出刷新。

PLC的工作过程框图

2.输入和输出映像寄存器

输入和输出映像寄存器是在PLC的RAM工作区中将一特定区域的存储单元作为输入映像寄存器和输出映像寄存器的存储区。

输入映像寄存器中存储着对应位输入“继电器”的通/断状态。

高电平“1”为通，低电平“0”为断。

此处“继电器”是指由系统软件程序贼予的具有继电器功能的“软继电器”。

每位输入映像寄存器也对应着PLC每个实际输入端的通/断状态。

输入映像寄存器的内容只能被PLC中的CPU读出，而不能被改写。

输出映像寄存器单元存储着对应位输出寄存器的状态。

在执行用户程序时，输出映像寄存器既可被PLC的CPU读出，又可被CPU改写。

3．PLC对I/O的处理规则

（1）输入映像寄存器的状态取决于各输入端子在上一个刷新期间的状态；

（2）程序执行阶段所需的输入、输出状态，由输入映像寄存器和输出映像寄存器读出；

（3）输出映像寄存器的内容由程序中输出指令的执行结果决定；

（4）输出锁存器中的内容由上一次输出刷新时输出映像寄存器的状态决定；

（5）各输出端子的通断状态由输出锁存器的内容来决定。

<正文>

一、工艺过程

电动运输车呼车PLC控制系统控制要求：

电动运输车呼车PLC控制系统示意图如下图所示。

其中电动运输车供8个加工点使用，对车的控制要求如下：

电动运输车呼车系统未上电时，车停在某个加工点（也称工位）。

电动运输车呼车系统上电后，若无用车呼叫（也称呼车）时，则各工位的批示灯全亮，表示各工位均可以呼车。

当工作人员按下某工位的呼车按钮进行呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效，当呼车工位号大于停车工位号时，小车自动向高位行驶，当呼车工位号小于停车工位号时，小车自动向低位行驶，当小车到达呼车工位时自动停车。

停车时间为30S，供用车工位使用，此时，其它工位不能呼车。

停车工位呼车时，小车不动。

从安全角度出发，停电后再来电时，小车不能自行启动。

电动运输车呼车系统示意图

二．系统控制方案

.

三．PLC系统选择

选择S7-200CPU224基本单元（14入/10出）1台及EM221扩展单元（8入）1台组成系统。

四．I/O地址分配

下表为呼车系统输入/输出端口安排

输入

输出

限位开关ST1

I0.0

呼车按钮SB1

I2.0

电机正转接触器

Q0.0

限位开关ST2

I0.1

呼车按钮SB2

I2.1

电机反转接触器

Q0.1

限位开关ST3

I0.2

呼车按钮SB3

I2.2

可呼车指示

Q0.2

限位开关ST4

I0.3

呼车按钮SB4

I2.3

限位开关ST5

I0.4

呼车按钮SB5

I2.4

限位开关ST6

I0.5

呼车按钮SB6

I2.5

限位开关ST7

I0.6

呼车按钮SB7

I2.6

限位开关ST8

I0.7

呼车按钮SB8

I2.7

系统启动按钮

I1.0

系统停止按钮

I1.1

五．程序设计

主程序

段子程序

致谢

首先，我感谢祝老师。

本设计文是在祝老师精心指导和大力支持下完成的。

她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从确定命题查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，论文写作等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我对祝老师的感激之情是无法用言语表达的。

本课题在选题及研究过程中祝老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。

祝老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，给以终生受益无穷之道。

祝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。

她渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。

在她的引导下，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。

在这次设计中祝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，但是我及时的和祝老师讨论这些问题，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。

最后感谢在大学三年期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们，没有他们的帮助就没有我今天的骄人成绩。

经过三个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，毕竟这次设计是我第一次进行全面和系统的设计，疏漏和不足之处在所难免，可能存在许多细节未做到及时处理，请教员指正，以帮助我不断提高，不断进步。

我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好。

总结

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。

有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。

自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。

为以后的工作积累了经验，增强了信心。

由于设计水平有限和时间的仓促，本文中难免有错误和不妥之处，请给予批评指正。

参考文献

《可编程控制器应用技术》祝红芳主编

《可编程控制器应用技术》何献忠主编