小車往復(fù)運動PLC自動控制說明書

摘要可編程控制器是一種為工業(yè)機械控制所設(shè)計的專用計算機，在各種自動控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，它是在繼電器控制和計算機控制基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)，通信技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動控制裝置。早期的可編程控制器在功能上只能進行邏輯控制，因而稱為可編程程序邏輯控制器(ProgrammableLogicController)簡稱PLC。隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能不斷增強，可編程程序控制器還可以進行算術(shù)運算，模擬量控制、順序控制、定時、計數(shù)等，并通過數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機械生產(chǎn)過程。長期以來，PLC及其網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)始終戰(zhàn)斗在工業(yè)自動化控制行業(yè)的主戰(zhàn)場,其提供的安全和完善的解決方案，為各種各樣的自動化設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用，在電力、冶金、化工、機械等行業(yè)發(fā)揮了重大作用，被公認(rèn)為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一。PLC廣泛用于自動化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機械工作臺需要按一定順序?qū)崿F(xiàn)自動往返運動,有還要求某些位置有一定時間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。用PLC程序?qū)崿F(xiàn)運料小車自動往返順序控制，具有程序設(shè)計簡易、方便、可靠性高等特點，程序設(shè)計方法多樣，便于不同層次設(shè)計人員理解和掌握。此次的課程設(shè)計我們設(shè)計的是小車往復(fù)運動PLC自動控制。用型號為西門子公司S7系列的S7-300的PLC實現(xiàn)小車在運輸過程中裝料、卸料的往復(fù)運動過程。通過I/O地址的分配，實現(xiàn)PLC與控制路線的接口連接。關(guān)鍵詞：可編程控制器(PLC)小車往復(fù)運動 S7系列S7-300目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章方案概述 3\o"CurrentDocument"1.1小車往復(fù)運動PLC自動控制設(shè)計 3\o"CurrentDocument"1.2往復(fù)運動的實現(xiàn)要求 3\o"CurrentDocument"1.3設(shè)計系統(tǒng)要求 3\o"CurrentDocument"第二章原理控制線路圖 5\o"CurrentDocument"2.2PLCI/O接線原理圖 6\o"CurrentDocument"2.3順序功能圖 7\o"CurrentDocument"2.4控制程序梯形圖 8\o"CurrentDocument"第三章系統(tǒng)仿真與運行 12\o"CurrentDocument"3.1組態(tài) 12\o"CurrentDocument"3.2調(diào)用函數(shù) 13\o"CurrentDocument"3.3完成仿真 13\o"CurrentDocument"結(jié)束語 14\o"CurrentDocument"參考文獻 15\o"CurrentDocument"附錄 16第一章 方案概述該方案的目的是實現(xiàn)運料小車的往復(fù)運動，在運送過程中，根據(jù)站點的不同進行往復(fù),是按照順序進行運送的設(shè)計，并通過對電機的控制實現(xiàn)一定的循環(huán)。熱繼電器（FR）用于電動機的過載保護，斷相及電流不平衡運行保護。（FU）熔斷器起電機主回路短路保護作用，而自鎖起零壓保護作用。1.1小車往復(fù)運動PLC自動控制設(shè)計SE31SB2啟動停止該設(shè)計主要實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線上自動送料小車往復(fù)運動，它的整個過程如圖1-1所示:SE31SB2啟動停止-啟退不車選1號隹9-15Q1圖1-1運料小車自動往返順序控制系統(tǒng)示意圖1.2往復(fù)運動的實現(xiàn)要求1） 、按下啟動按鈕SB1，小車從原位A開始裝料，10秒后小車前進駛向1號位，到達1號位后停8秒卸料并后退；2） 、小車后退到原位A繼續(xù)裝料，10秒后小車第二次前進駛向2號位，到達2號位后停8秒卸料并再次后退返回原位A,然后開始下一輪循環(huán)工作；3） 、若按下停止按鈕SB2，需完成一個工作周期后才停止工作。裝料電機的控制線圈為YV1，卸料電機的控制線圈為YV2，小車前進電機的控制線圈為YM1，后退電機的控制線圈為YM2。1.3設(shè)計系統(tǒng)要求1） 、PLC型號：西門子公司S7系列，S7-3002） 、編程環(huán)境：SIMATICManager/Step7V5.4或更高版本3） 、根據(jù)控制要求分配PLCI/O地址，畫出PLC與控制對象的接線圖，設(shè)計控制流程,按照模塊化的方式設(shè)計程序，既可以采用LAD編程，也可以采用STL編程，還可以采用組合方式編程。4） 、編寫的需要輸入PLC，調(diào)試通過。第二章原理控制線路圖2.1電機主線路控制原理圖根據(jù)要求畫出的主控制線路圖如圖2-1所示，其中FR熱繼電器用于電動機的過載保護，斷相及電流不平衡運行保護。FU熔斷器起電機主回路短路保護作用。

2.2PLCI/O接線原理圖接線原理圖如圖2-2所示;4PL〔控制糸鋼遛O線圖圖2-2控制系統(tǒng)PLC的I/O接線圖該圖采用西門子S7-300的PLC來實現(xiàn)控制,各個接口根據(jù)其不同的功能，有的已進行標(biāo)識。接入FR熱繼電器用于電動機的過載保護，斷相及電流不平衡運行保護。以此來保護裝料、卸料、前進和后退的電機。對于線路圖中各個接口功能的詳細說明如表3-1所示:表2-1I/O口分配表列表輸入SB1SB2SQ1SQ2SQ3I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4輸出YV1YV2YM1YM2Q4.0Q4.1Q4.2Q4.32.3順序功能圖如圖3-3所示的順序功能圖，其中I0.0是一個啟動信號，當(dāng)給予PLC—個I0.0的信號時，PLC就啟動，沿著順序一直往下執(zhí)行。4：GQ:帥I0.1W102原統(tǒng)晞開關(guān)IO.4：2WWa4.o；MC14.2：ttQ4.3；^TH定旳h麟|Tf；定時EH團M：中瞇鮒圖2-3PLC控制的順序功能圖

2.4控制程序梯形圖Networks的主要作用是完成整個過程的裝料驅(qū)動，并在裝料的同時實現(xiàn)延時10s。]'O.2]'O.2MO.OM0?1Q4.0MO.OM0?1Q4.04C5ODTQ0S5TO10S-IVB1—RBCDTO圖2-4梯形圖Network:1Network:2的作用是在裝料完成，定時時間到之后，向前移動。Network:2TO 10.3 10.4 Q4.2Q4?2 MO.1圖2-5梯形圖Network:2Network:3的作用是到達1號位或是2號位壓下行程開關(guān)之后，前進停止，開始卸料，并對卸料時

S_CiFFDTSQS5T#KS‘rvBL—RBCD間進行限時定時。Network;310.3間進行限時定時。Network;310.3G4.2 Q4,3 Q4.IL-1 l/l I)10.4TJ圖2-6梯形圖Network:3Network:4的作用是定時時間到后，實現(xiàn)倒退，回到原位（A）處。Network:5的作用是實現(xiàn)周期性循環(huán)，并在按下停止按鈕SB2之后仍然繼續(xù)完成該周期的運行再停回原位（A）處。10.010.110.010.1Mt).UMO.0圖2-8梯形圖Network:5圖2-8梯形圖Network:5Network:6的作用是驅(qū)動區(qū)分小車是第一次還是第二次經(jīng)過10.3的內(nèi)部繼電器的驅(qū)動。Network:6如上所述。根據(jù)系統(tǒng)控制要求小車在原位A(10.2)處卸料，在1號位,10.3和2號位(10.4)兩處輪流卸料。小車在第一個工作循環(huán)中有兩次前進都要經(jīng)過I0.3,第一次碰到它時停下卸料，第二次碰到它時要繼續(xù)前進，因此應(yīng)設(shè)置一個具有記憶功能的內(nèi)部繼電器M0.1，區(qū)分是第一次還是第二次碰到10.3。小車在第一次碰到10.3和I0.4都要停止前進，所以將他們的常閉觸點與Q4.2的線圈串聯(lián)，同時，(I0.3)的常閉觸點并聯(lián)了內(nèi)部繼電器M0.1的約束，M0.1的作用是記憶10.3第幾次被碰到，它只在小車第二次前進經(jīng)過10.3時起作用。它的啟動條件和停止條件分別是小車碰到10.3和10.4,當(dāng)小車第一次前進經(jīng)過I0.3時，M0.1的常開觸點將Q4.2控制在電路中I0.3的常閉觸點短接，因此小車第二次經(jīng)過I0.3時不會停止，會繼續(xù)前進至I0.4,M0.1才復(fù)位。此外，將M0.1的另一對常開觸點與I0.0并聯(lián)，為第二次驅(qū)動Q4.0裝料做準(zhǔn)備。為了實現(xiàn)兩處卸料，將I0.3和10.4的觸點并聯(lián)后驅(qū)動Q4.1和T1,為避免小車往返經(jīng)過I0.3時，出現(xiàn)短暫的卸料動作，將Q4.2和Q4.3的常閉觸點與Q4.1的線圈串聯(lián)。小車從10.4開始后退,防止經(jīng)過I0.3時M0.1再次被置位，導(dǎo)致小車下一個工作周期第一次前進到達I0.3時無法停止的現(xiàn)象，因此在M0.1的起動電路中串入Q4.3的常閉觸點。為了實現(xiàn)周期性工作，程序中設(shè)置了內(nèi)部繼電器M0.0，其常開觸點與10.0并聯(lián)后驅(qū)動Q4.0。I0.0接通，M0.0置位，為開始下一輪循環(huán)工作做準(zhǔn)備。當(dāng)按下停止按鈕SB2時，I0.1分?jǐn)?，M0.0復(fù)位，系統(tǒng)完成本周起工作后停止工作。完整的梯形圖見附錄。第三章系統(tǒng)仿真與運行在對系統(tǒng)的仿真中，根據(jù)實際條件，進行組態(tài)，選擇合適的電源和CPU。完成配置，并進行梯形圖的輸入，最后仿真，檢驗結(jié)果是否正確。3.1組態(tài)根據(jù)PLC選擇對應(yīng)的地址和相應(yīng)的電源、CPU、輸入、輸出等的型號，配置如下圖3-1：圖3-1系統(tǒng)的組態(tài)

3.2調(diào)用函數(shù)對輸入的梯形圖進行調(diào)用，在OB1模塊中調(diào)用FC1,下載程序，并進行仿真圖3-2函數(shù)調(diào)用圖3.3完成仿真根據(jù)實際條件，對相應(yīng)的輸入進行控制，觀察輸出是否正確。并進行調(diào)試和修改。S7-PJCSTWSiewl圖3-2函數(shù)調(diào)用圖3.3完成仿真根據(jù)實際條件，對相應(yīng)的輸入進行控制，觀察輸出是否正確。并進行調(diào)試和修改。S7-PJCSTWSiewlFileEditWiewInsertFLlZExecuteToolsWimlowHelp□H晶電宣|皀圉-w|T11他隹］■洼］也回圍自曰匡］國■J昶|1=0CPUXiZBE.金云_區(qū)I皆HE□H晶電宣|皀圉-w|T11他隹］■洼］也回圍自曰匡］國■J昶|1=0CPUXiZBE.金云_區(qū)I皆HE… 國rNF匚uDDRRUN-PRUN5TOPMR|丁1010ms勺丁詡|QBEJEJiz；嚴(yán)654 -3'210\rrrrrr^rf.IB0IElik■+■■7-654 -3^10rrrrr^rr.IR1 IElM7-1654 -3^10廠廠廠廠廠廠廠殛nirr二2IUunis仃圖3-3系統(tǒng)仿真運行結(jié)果顯示結(jié)束語兩周的課程設(shè)計，是對如電工學(xué)、PLC電力拖動等相關(guān)課程的綜合復(fù)習(xí)。用學(xué)過的知識構(gòu)建一個全新的網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合實際中的例子一一小車往復(fù)運動PLC控制設(shè)計的實例，形成知識的整合。自此課程設(shè)計是和組員一起完成的，針對我們兩人的擅長項目不同，明確分工的明細，相互配合較好。在設(shè)計過程中也遇到了很多的困難，例如在開始的時候有的地方很不理解，經(jīng)過討論依然沒有得出結(jié)論，最后求助老師，在老師的幫助下，對于設(shè)計的內(nèi)容形成了系統(tǒng)化的理解。構(gòu)建一個基本網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)這些網(wǎng)絡(luò)要求，寫出基本的設(shè)計步驟，遵照步驟一步一步執(zhí)行下來，慢慢的實現(xiàn)了設(shè)計要求。還有就是一些資料收集得不夠齊全，致使對設(shè)計的理解上造成了一定的誤差。還好在后來的不懈努力下，解決了這些問題。此次設(shè)計又一次的學(xué)習(xí)了一些軟件，而且也重新學(xué)了一下PLC的內(nèi)容，從最基礎(chǔ)的知識開始學(xué)習(xí)，重新理解和記憶一些與PLC有關(guān)的東西。例如對于梯形圖中的命令的理解，如何根據(jù)梯形圖寫出語句表，又怎樣根據(jù)語句表畫出梯形圖。只有對這些知識有一定的了解，才可能編出PLC程序。另一個同學(xué)負(fù)責(zé)的是主控制線圖和PLCI/O接口的控制線路以及順序功能圖的繪制。為此也付出了很多，也從他的一些講解中，了解到圖形的繪制規(guī)則，以及一些必須注意的細節(jié)問題。相互間的合作使得此次課程設(shè)計更順利了，對于時間的安排也合理得當(dāng)。完成這次設(shè)計的最大感觸是把不同的知識間進行融合的快樂以及和同學(xué)間的相互合作完成此次設(shè)計的可貴。困難在所難免，但是解決困難時的愉悅心情把遇到困難時的壞心情全部抹掉了，這些離不開各自的努力，也離不開老師的辛勤解惑。為以后的學(xué)習(xí)積累了經(jīng)驗。參考文獻李嵐，梅麗鳳.電力拖動與控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.王永華?現(xiàn)代電器控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007陳立定，等.電氣控制