基于PLC的裝卸料小車控制系統(tǒng)設(shè)計

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于PLC的裝卸料小車控制系統(tǒng)設(shè)計 班 級 機電1403 姓 名 指導(dǎo)教師 張XX摘 要早期裝卸料小車電氣控制系統(tǒng)多為繼電器-接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，運料小車不斷擴大到各個領(lǐng)域，從手動到自動，逐漸形成了機械化、自動化。將PLC應(yīng)用到裝卸料小車電氣控制系統(tǒng)以其可靠性高、邏輯性能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通訊聯(lián)網(wǎng)功能、易于與計算機接口、能對模擬量進行控制、具備高速計數(shù)與控制等高性能模塊等的優(yōu)異性能，正在日益取代大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳

2、統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)，在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC應(yīng)用的深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進水平的重要標志之一，只要經(jīng)過精心的布置安排，PLC能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎所有目前實際生產(chǎn)中的動作。本課題要求兩臺正反轉(zhuǎn)電動機分別控制小車的加料、卸料的動作。自動裝卸線通過PLC控制能夠按規(guī)定順序自動完成所要求的所有動作。本設(shè)計課題僅較淺層次的討論了PLC控制自動裝卸線的動作控制過程。關(guān)鍵詞：PLC，控制系統(tǒng)，組態(tài) 目錄前言1第1章 緒 論31.1 課題背景31.2 運料小車控制發(fā)展的歷程41.3 PLC的循環(huán)掃描工作4第2章 設(shè)計要求52.1 控制系統(tǒng)工作

3、原理52.2 控制要求62.3 設(shè)計步驟6第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計73.1 主電路圖73.2 主要硬件設(shè)備83. 2.1 PLC的選型83. 2.1 電動機的選擇83.3 I/O接線圖103.4 I/O地址分配11第4章 PLC程序設(shè)計124.1 程序設(shè)計124.1.1 程序梯形圖134.1.2 程序指令語句15第5章 系統(tǒng)調(diào)試及組態(tài)設(shè)計185.1 PLC程序功能調(diào)試185.1.1 PLC與計算機通信設(shè)置185.1.2 計算機與PLC在線連接的建立185.1.3 下載程序195.1.4 運行和調(diào)試程序195.2 組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計195.2.1安裝組態(tài)王軟件195.2.2 使用組態(tài)王205.2.3

4、組態(tài)畫面23結(jié)論27謝 辭28參考文獻.29前言隨著我國社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民物質(zhì)文化生活水平日益提高，隨著工業(yè)自動化的普及和發(fā)展，控制器的需求量逐年增大，為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài)，緩解日趨緊張的供求關(guān)系，我們研究了多功能小車。新中國成立特別是改革開放以來，我國社會主義現(xiàn)代建設(shè)取得了舉世矚目的偉大成就，同時，必須清醒地看到，我國處于并將長期處于社會主義初級階段，全面建設(shè)小康社會，既面臨難得的歷史機遇，又面臨一系列嚴峻的挑戰(zhàn)，經(jīng)濟增長過度依賴能源、資源消耗，環(huán)境污染嚴重；經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，高科技產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)發(fā)展滯后；自主創(chuàng)新能力較弱，企業(yè)核心競爭力不強，經(jīng)濟效益有待提高。在擴大勞動

5、就業(yè)、理順分配關(guān)系、提供健康保障和確保國家安全等方面，有諸多困難和問題亟待解決。從國際上看，我國也將長期面臨發(fā)達國家在經(jīng)濟、科技等方面占有優(yōu)勢的巨大壓力。為了抓住機遇、迎接挑戰(zhàn)，我們需要進行多方面努力，包括統(tǒng)籌全局發(fā)展，深化體系改革，健全民主法制，加強社會管理等。與此同時，我們比以往任何時候都更加需要緊緊依靠科技進步和創(chuàng)新，帶動生產(chǎn)力質(zhì)的飛躍，推動經(jīng)濟社會的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展?？萍脊ぷ鞯闹笇?dǎo)方針是：自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來，自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收而創(chuàng)新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)越、關(guān)系國計民生

6、和國家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支撐經(jīng)濟社會的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會的發(fā)展。這一方針是我國半個多世紀科技發(fā)展實踐經(jīng)驗的概括總結(jié)，是面向未來、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要抉擇。要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。在對為開放條件下推進社會主義現(xiàn)代化建設(shè)，必須認真學(xué)習(xí)和這充分借鑒人類一切優(yōu)秀文明成果。改革開放30多年來，我國引進了大量技術(shù)和裝備，對提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、促進經(jīng)濟發(fā)展起到了重要作用。但是，必須清醒地看

7、到，只引進而不注重技術(shù)的消化和再創(chuàng)新，勢必削弱自主研究開發(fā)的能力，拉大與世界先進水平的差距?？傊?，必須把提高自主創(chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個發(fā)面，貫徹到各個產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和地區(qū)，大幅度提高國家競爭力。我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總體目標是:自主創(chuàng)新能力顯著增強，科技促進經(jīng)濟社會發(fā)展和保障國家安全的能力顯著增強，為全面建設(shè)小康社會提供強有力的支撐；基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實力顯著增強，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進入創(chuàng)新型國家行列，為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎(chǔ)，形成比較完善的中國特設(shè)國家創(chuàng)新體系。企業(yè)現(xiàn)代化規(guī)模的不斷擴大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個

8、重要環(huán)節(jié)，運料小車自動控制正是用來實現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，隨著PLC的發(fā)展，國外生產(chǎn)線上的運輸控制系統(tǒng)非常廣泛的采用該控制系統(tǒng)，而且有些制造廠還開發(fā)研制出了專用的邏輯處理控制芯片，我國的大部分工控企業(yè)的運料小車自動控制系統(tǒng)都是從國外引進的，成本高，為了滿足現(xiàn)代生產(chǎn)流通的需要，讓PLC技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合，充分的利用到我國的工控企業(yè)生產(chǎn)線上，讓該系統(tǒng)在各種環(huán)境下都能夠工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。 第1章 緒 論1.1 課題背景隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器(Programmable Controller P

9、C簡稱PLC)。而可編程控制器是以微處理器為核心，綜合了計算機控制、自動化、通訊網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的一種通用的工業(yè)控制裝置。它采用可以編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。在生產(chǎn)現(xiàn)場中，尤其是在一些自動化生產(chǎn)線上，經(jīng)常會遇到一臺送料車在生產(chǎn)線上根據(jù)要求，多地點隨機卸料；或是

10、裝料車多地點搜集成品。實現(xiàn)小車裝卸料系統(tǒng)控制有很多方法來實現(xiàn)，可以用單片機、可編程控制器PLC等器件來實現(xiàn)。但在單片機控制系統(tǒng)電路中需要加入A/D,D/A轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷地址。而且單片機控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機來實現(xiàn)。所以我們采用可編程器PLC對裝卸料小車進行控制，而PLC具有很多優(yōu)點，因此我們歸納出：可編程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；安裝，操作和維護也較容易；編程簡單，PLC的基本指令不多，編程器使用比較方

11、便，程序設(shè)計和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟效益，此外PLC內(nèi)部定時、技術(shù)資源豐富，可以方便的對裝卸料小車的控制。1.2 運料小車控制發(fā)展的歷程由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，運料小車控制經(jīng)歷了以下幾個階段：1. 手動控制：在20世紀60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采來實現(xiàn)運料小車的控制，但是由于當時的技術(shù)還不夠成熟，只能夠用手動方式來控制機器，而且早期運料小車控制系統(tǒng)多為繼電器與接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負責(zé)操作。2. 自動控制：在20世紀80年代，由于

12、計算機的價格下降，這時的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計算機相結(jié)合，通過機器人技術(shù)，自動化設(shè)備終于實現(xiàn)了PLC載運料小車控制系統(tǒng)在自動方面的應(yīng)用。3. 全自動控制：現(xiàn)階段，由于PLC的技術(shù)向高性能、高速度、大容量方向發(fā)展,大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)。將PLC運用到運料小車控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)運料小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC運料小車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單，控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，維修和改造方便等優(yōu)1.3 PLC的循環(huán)掃描工作對每個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇

13、到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。1. 輸入刷新階段在輸入刷新階段，PLC逐個掃描每個輸入端口，將所有輸入設(shè)置當前狀態(tài)保存到相應(yīng)的存儲區(qū)，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。2. 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。當用戶程序被完全掃描一遍后，所有的輸出映像都被依次刷新，系統(tǒng)進入下一輸出刷新階段。3. 輸出刷新階段當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相

14、應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實際輸出。顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個掃描周期只進行一次I/O刷新，即每一個掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的I/O刷新期間輸出才會發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會造成不利影響，反而可以增強系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因為輸入采樣僅在輸入刷新階段

15、進行，PLC在一個工作周期的大部分時間里實際上是外設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往往要幾個掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時間要求較嚴格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。第2章 設(shè)計要求2.1 控制系統(tǒng)工作原理在生產(chǎn)現(xiàn)場中，尤其是在一些自動化生產(chǎn)線上，經(jīng)常會遇到一臺送料車在生產(chǎn)線上根據(jù)要求，多地點隨機卸料；或是裝料車多地點搜集成品。在如圖2-1所示的卸料小車，可根據(jù)要求在五個位置卸料，因此，它有三個狀

16、態(tài)：左行（電動機正轉(zhuǎn)）、右行（電動機反轉(zhuǎn)）、及停車。SQ1SQ5為五個停車位置的行程開關(guān)，小車壓上時為ON,SB1SB5為選擇小車停車位置的按鈕。圖2-1 運料小車示意圖2.2 控制要求1. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號與小車所壓下的行程開關(guān)號相等時，按下起動按鈕SB，小車仍停車。2. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號大于小車所壓下的行程開關(guān)號時，按下起動按鈕SB，小車右行，直到兩者相等時停車。3. 如果所按選擇小車停車位置的按鈕號小于小車所壓下的行程開關(guān)號時，按下起動按鈕SB，小車左行，直到兩者相等時停車。2.3 設(shè)計步驟1. 詳細分析被控對象并提出控制要求。詳細分析被控制對象的工藝過程

17、及工作特點，鏈接被控對象機，點，液等等之間的配合，提出被控對象對PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定方案。2. 確定輸入及輸出設(shè)備。根據(jù)控制要求，確定系統(tǒng)所需的各種輸入和輸出的設(shè)備，從而進一步確定設(shè)備，和I/O點數(shù)。3. 分配I/O點并設(shè)計外圍硬件線路。應(yīng)選合理的選用PLC的I/O點的數(shù)量以免浪費，但也必須留有余量。分析硬件線路圖以保證設(shè)計的合理化。4. 程序設(shè)計。根據(jù)程序需要，采用合理的程序，完成制定功能。5. 整理技術(shù)文件。技術(shù)文件包括設(shè)計說明書、各種功能安裝圖、電氣原件明細表等。第3章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 主電路圖主電路：是電氣控制線路中大電流通過的部分，包括從電源到電機之間相連的電器元件

18、；一般由組合開關(guān)、主熔斷器、接觸器主觸點、熱繼電器的熱元件和電動機等組成，其電路標號由文字標號和數(shù)字組成。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標號，下圖為本設(shè)計的主電路原理圖，如圖所示3-1. 該電路圖有KM1和KM2兩個開關(guān)，通過分別接通KM1和KM2來控制小車的正反轉(zhuǎn)。假設(shè)接通KM1為正轉(zhuǎn)，接通KM2為反轉(zhuǎn)。 圖3-1 主電路圖3.2 主要硬件設(shè)備 3. 2.1 PLC的選型在此次的運料小車的設(shè)計中主要根據(jù)工藝要求、控制對象、設(shè)備控制要求等方面選擇合適的PLC，以獲得最佳的性能價格比，就一個控制系統(tǒng)而言，PLC的選型原則和考慮因素如下：1. PLC一般用于開關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系

19、統(tǒng)，尤其適合與動作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，將會最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟效果。2. 是否與計算機連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對遠程站的設(shè)置要求，是否需要中斷輸入、雙機設(shè)備、位置控制、高速計數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。3. 開關(guān)量I/O點數(shù)、模擬量I/O點數(shù)、電壓等級及輸出功率、內(nèi)存容量,I/O點數(shù)直接關(guān)系到PLC輸入/輸出模塊的選擇，I/O點數(shù)一般要考慮12G的余量，特別是開關(guān)量輸入更應(yīng)考慮多些余量；適合的電壓等級可提高PLC的抗干擾能力；主機用戶內(nèi)存容量的大小對設(shè)備費用的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。4. 其他考慮因素選擇PLC還要對其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成

20、、設(shè)置條件、價格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績等多項指標綜合分析比較，然后才能確定理想的PLC產(chǎn)品。5. 綜合以上的參考和計算需要，最終選擇西門子S7-200系列的PLC，此PLC在各方面都能達到要求而且性價比比較高。3. 2.1 電動機的選擇電動機按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式分類：三相籠型異步電動機和三相繞線型異步電動機。電動機型號根據(jù)以下幾個方面選擇：1. 功率的選擇要為某一生產(chǎn)機械選配一臺電動機，首先考慮電動機的功率需要選擇多大，合理選擇電動機的功率具有重大的經(jīng)濟意義。在本次設(shè)計中運料小車裝滿料重500kg，小車的車輪半徑0.2m，小車與軌道之間的摩擦系數(shù)=0.1，假設(shè)在啟動階段加速時的加速度為0.3m/s，則

21、勻速行駛的滾動摩擦力矩T=500kg9.80.1/100=441Nm2. 電動機結(jié)構(gòu)的選擇因為用的是三相交流電源，在交流電動機中，三相籠型異步電動機結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、維護方便、工作可靠、價格低廉；主要的弊端是調(diào)速困難，功率因數(shù)比較低，啟動性能比較差，由于送料小車要求的機械特性比較硬而且沒有特殊的調(diào)速要求，所以可以采用籠型電動機。3. 結(jié)構(gòu)形式的選擇生產(chǎn)機械的種類繁多，它們的工作環(huán)境也不盡相同。因此，有必要要保證在不同環(huán)境中能安全的可靠運行。電動機常有下列幾種結(jié)構(gòu)型式：（1）開啟式 在構(gòu)造上無特殊防護裝置，運用于干燥、無塵場所。通風(fēng)好。（2）防護式 在機殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止雜物掉進去。

22、（3）封閉式 封閉式電動機外殼嚴密封閉，電動機靠風(fēng)扇冷卻，并且在外殼帶有散熱片。使用在灰塵多、潮濕、鹽堿、腐蝕性強的場所。（4）防暴式 整個電機嚴密的封閉，多用于礦井中。綜上所述，運料小車所處的環(huán)境而選擇封閉式的電動機。4. 電動機電壓的選擇Y系列的電動機的額定電壓只有380V一個等級。5. 電動機轉(zhuǎn)速的選擇電動機的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械的要求而選定的。通常情況下轉(zhuǎn)速不低于500r/min，異步電動機通常采用4個極的，則同步轉(zhuǎn)速n =1500r/min的。見表2-1所示。表2-1運料小車電動機的參數(shù)符號名稱型號規(guī)格臺數(shù)M三相異步電動機Y160M1-2功率 7.5 kw額定電流21.8 A轉(zhuǎn)速

23、2930r/min重量 68 kg13.3 I/O接線圖S7-200PLC系列CPU提供一定數(shù)量的主機數(shù)量I/O點，當主機點不夠或者處理的信息是模擬時，就必須使用寬展的接口塊。S7-200PLC的接口模塊有數(shù)量模塊、模擬量模塊和智能模塊等。CPU模塊采用整體式結(jié)構(gòu)，它的體積小、價格低，CPU模 塊、I/O模塊和電源裝在一個箱形機殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開關(guān)、模擬量電位器和擴展模塊連接器。I/O模塊中輸入8點，輸出10點，可實現(xiàn)高速輸入輸出響應(yīng)，內(nèi)部具有高速計數(shù)和中斷處理功能。PLC的輸入輸出端子均接到相應(yīng)的接線端子排，輸入輸出信號通過這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與

24、PLC的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實際位置一一對應(yīng)。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。PLC外部硬件接線圖如圖3-2所示。 圖3-2 I/O接線圖3.4 I/O地址分配數(shù)字量輸入模塊的每一個輸入點可接一個來自用戶設(shè)備的離散信號（ON/OFF），典型的輸入設(shè)備有：按鈕、限位開關(guān)、選擇開關(guān)、繼電器接觸點等。每個輸入點與一個且僅一個輸入相連，通過輸入接口電路現(xiàn)場開關(guān)信號變成CPU能接受的標準信號。數(shù)字量輸出模塊的每一個輸出點能控制一個用戶的離散（ON/OFF）負載。典型的負載包括：繼電器線圈、接觸器線圈、電磁閥線圈、指示燈等。每一個輸出點與一個且僅與一個輸出電路相連，通過輸出

25、電路把CPU運算處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換成驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的各種大功率開關(guān)信號。輸入和輸出設(shè)備I/O點設(shè)計見表3-2所示。表3-2 PLC的I/0分配表輸入信號輸出信號啟動按鈕SB6I0.0接觸器線圈KM1Q0.0停止按鈕SB7I0.11號站呼叫按鈕SB1I0.5接觸器線圈KM2Q0.12號站呼叫按鈕SB2I0.63號站呼叫按鈕SB3I0.74號站呼叫按鈕SB4I1.05號站呼叫按鈕SB5I1.1行程開關(guān)SQ1I1.2行程開關(guān)SQ2I1.3行程開關(guān)SQ3I1.4行程開關(guān)SQ4I1.5行程開關(guān)SQ5I1.6第4章 PLC程序設(shè)計4.1 程序設(shè)計PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好的實現(xiàn)工藝

26、提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：1. 根據(jù)工藝流程進行設(shè)計，力求設(shè)計出來的控制系統(tǒng)能最大限度滿足控制要求。2. 在滿足控制要求的前提下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費用。3. 考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮到PLC的可擴展性。3. 控制系統(tǒng)使用和維護方便、安全可靠。4.1.1 程序梯形圖梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人

27、員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言。在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負極”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如果沒有能流，則線圈未被激勵，“能流”在任何時刻都不會通過接點自右向左流。本次設(shè)計的梯形圖如圖4-1所示。圖4-1 程序梯形圖4.1.2 程序指令語句LD SM0.0LPSA I0.0S M0.0, 1LPPA I0.1R M0.0, 1R M10.0, 5R Q0.0, 2LD M0.0LP

28、SA I0.5AN M10.1AN M10.2AN M10.3AN M10.4S M10.0, 1LRDA I0.6AN M10.0AN M10.2AN M10.3AN M10.4S M10.1, 1LRDA I0.7AN M10.0AN M10.1AN M10.3AN M10.4S M10.2, 1LRDA I1.0AN M10.0AN M10.1AN M10.2AN M10.4S M10.3, 1LPPA I1.1AN M10.0AN M10.1AN M10.2AN M10.3S M10.4, 1LD M0.0LD M10.0A I1.2LD M10.1A I1.3OLDLD M10.2A

29、 I1.4OLDLD M10.3A I1.5OLDLD M10.4A I1.6OLDALDR M10.0, 5R Q0.0, 2LD M0.0LD M10.0LD I1.3O I1.4O I1.5O I1.6ALDLD M10.1LD I1.4O I1.5O I1.6ALDOLDLD M10.2LD I1.5O I1.6ALDOLDLD M10.3A I1.6OLDALDAN Q0.1S Q0.0, 1LD M0.0LD M10.1A I1.2LD M10.2LD I1.2O I1.3ALDOLDLD M10.3LD I1.2O I1.3O I1.4ALDOLDLD M10.4LD I1.2O

30、 I1.3O I1.4O I1.5ALDOLDALDAN Q0.0S Q0.1, 1第5章 系統(tǒng)調(diào)試及組態(tài)設(shè)計5.1 PLC程序功能調(diào)試雙擊桌面上的STEP 7-Micro/WIN圖標，打開編程軟件，在程序區(qū)編輯4.1.1節(jié)的梯形圖。5.1.1 PLC與計算機通信設(shè)置雙擊指令樹的“通信”文件夾中的“設(shè)置PG/PC接口”圖標，進入“設(shè)置PG/PC接口”對話框設(shè)置編程計算機的通信參數(shù)，具體如下：1. 選擇通信硬件打開“設(shè)置PG/PC接口”對話框后，在“已使用的接口參數(shù)分配”列表框中，選擇通信協(xié)議，本設(shè)計使用PPI多主站電纜，選擇“PC/PPI cable (PPI)”,在“應(yīng)用程序訪問點”列表框中

31、，將出現(xiàn)“Micro/WIN-PC/PPI cable (PPI)”。2. 設(shè)置PC/PPI電纜的PPI參數(shù)在“設(shè)置PG/PC接口”對話框中單擊“屬性”按鈕，將會出現(xiàn)“屬性- PC/PPI cable (PPI)”對話框，對“站參數(shù)”設(shè)置：地址（A）設(shè)為0；超時（T）設(shè)為1S；對“網(wǎng)絡(luò)參數(shù)”設(shè)置：傳輸率設(shè)為9.6kbps；最高站地址設(shè)為31。單擊“本地連接”選項卡，選擇連接PC/PPI電纜的計算機的RS-223C通信接口（COM口）。設(shè)置完成后點擊“確定”按鈕。3. 設(shè)置S7-200的波特率和站地址雙擊指令樹中“系統(tǒng)塊”文件下的“通信端口”圖標，將打開設(shè)置S7-200的通信參數(shù)的選項卡。5.1

32、.2 計算機與PLC在線連接的建立在STEP 7-Micro/WIN中雙擊指令樹中的“通訊”，將出現(xiàn)“通訊”對話框。雙擊對話框中“雙擊刷新”旁邊的藍色箭頭組成的圖標，編程軟件將自動搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的S7-200地址，本設(shè)計中該地址為：2。點擊“確定”完成連接。5.1.3 下載程序計算機與PLC建立起通信連接后，可以將程序下載到PLC中去。執(zhí)行菜單命令“文件”中的“下載”，將會出現(xiàn)下載對話框，在確定遠程地址為：2時，點擊“下載”按鈕，開始下載數(shù)據(jù)。注意：下載應(yīng)在STOP模式進行，下載時可以將CPU自動切換到STOP模式，下載結(jié)束后可以自動切換帶RUN模式。5.1.4 運行和調(diào)試程序下載程序后，將

33、PLC的工作模式開關(guān)撥到RUN位置，“RUN”LED亮，此刻將啟動開關(guān)撥到開啟狀態(tài)，程序開始運行，按照程序設(shè)定要求進行運行。5.2 組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計5.2.1安裝組態(tài)王軟件1. 進入安裝組態(tài)王程序單擊按鈕安裝組態(tài)王程序。2. 安裝請單擊“下一個”按鈕，如同一般軟件安裝。3. 后彈出“用戶信息”對話框，確認用戶注冊信息后，彈出“選擇目標位置”對話框，選擇安裝路徑。4. 對話框確認“ 組態(tài)王” 軟件的安裝目錄。默認目錄為c:ProgramFilesKingView，若希望安裝到其它目錄，請單擊“瀏覽”按鈕。安裝程序會按用戶的要求創(chuàng)建目標文件夾。5. 選擇安裝類型。單擊“下一個”按鈕。此對話框確定安裝方

34、式。6. 創(chuàng)建程序組。7. 開始安裝。安裝程序?qū)⒐獗P上的壓縮文件解壓縮并拷貝到默認或指定目錄下，解壓縮過程中有顯示進度提示。安裝中可能出現(xiàn)需要組態(tài)王驅(qū)動程序，選中安裝驅(qū)動項，點擊結(jié)束系統(tǒng)會自動按照組態(tài)王的安裝路徑安裝組態(tài)王的I/O 設(shè)備驅(qū)動程序。8. 安裝結(jié)束。5.2.2 使用組態(tài)王1. 雙擊圖標，啟動“組態(tài)王”工程管理器，選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，繪制一個矩形對象和一個文本對象。如圖5-1所示。圖5-1 新畫面對話框2. 定義設(shè)備選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設(shè)備COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設(shè)備配置向?qū)А薄?如圖5-2所示。圖5-2 配置向?qū)?/p>

35、話框為設(shè)備選擇并連接串口，假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，填寫設(shè)備地址，假設(shè)為1， 單擊完成。如圖5-3所示。 圖5-3通信協(xié)議的設(shè)置設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)“PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把I/O變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。3. 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（定義變量）在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫時，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框在“變量名”處輸入變量名。如圖5-4所示。圖5-4 變量定義結(jié)構(gòu)框如：a；在“變量類型”處選擇變量類型如：內(nèi)存實數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”

36、即可。如圖5-5所示。 圖5-5 定義變量定義框4. 運行和調(diào)試(須與實驗平臺連接）在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件切換到 View”菜單命令，進入組態(tài)王運行系統(tǒng)。5.2.3 組態(tài)畫面動畫連接的引入是設(shè)計人機接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來，為工程人員提供了標準的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語言連接來增強圖形界面的功能。 “組態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。圖形對象可以按動畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分數(shù)等，一個圖形對象又可以同時定義多個連接。把這些動畫連接組合起來，應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形

37、動畫效果。用運算符連接變量或常量就可以組成較簡單的命令語言語句，如賦值、比較、數(shù)學(xué)運算等。命令語言中可使用的運算符以及算符優(yōu)先級與連接表達式相同。運算符有以下幾種見表5-1所示。表5-1 運算指令取補碼，將整型變量變成2的補碼。*乘法/除法%模運算+加法-減法（雙目）&整型量按位與|整型量按位或整型量異或&邏輯與|邏輯或大于=大于或等于= =等于（判斷）!=不等于=等于（賦值）建立動畫連接的具體步驟如下：繼續(xù)上面的工程。雙擊圖形某對象，可彈出“動畫連接”對話框，用鼠標單擊“填充”按鈕，彈出對話框。單擊“確定”，再單擊“確定”返回組態(tài)王6.5開發(fā)系統(tǒng)。為了讓圖形動起來，我們必須對該圖形變量進行相

38、應(yīng)的語言編輯，在編輯之前我們先了解一下我們可能用到的命令語言，命令語言程序的語法與一般C程序的語法沒有大的區(qū)別，每一程序語句的末尾應(yīng)該用分號“；”結(jié)束，在使用ifelse、while（）等語句時，其程序要用花括號“ ”括起來。編程語言示如圖5-6所示。同時需要注意的是我們在編輯的過程中，會出現(xiàn)符號錯誤，我們應(yīng)該仔細查找，在編輯完成后，點擊“確定”進入調(diào)試畫面，如何才能判斷我們的語言是不是達到應(yīng)有的要求，我們需要對軟件進行調(diào)試，這樣才能保證系統(tǒng)按要求運行。圖5-6 命令語言編輯圖當我們進入組態(tài)王主畫面后，首先確定把我們修改的畫面是否保存。點“文件”在其中找到“全部存”選項，然后在“文件”菜單中找

39、到“切換到View”選項，這時系統(tǒng)會彈出來一個提示對話框，這個是讓我們對系統(tǒng)加密的，由于我門是在演示的模式下進行對系統(tǒng)的編程，我們不用管這一項，這不是系統(tǒng)的編程錯誤，我們直接點“忽略”進入運行畫面。本設(shè)計的組態(tài)仿真圖如圖5-7所示。圖5-7 組態(tài)仿真圖 結(jié)論本文主要介紹了運料小車的發(fā)展過程，PLC的選型及該PLC所連接的控制系統(tǒng)的設(shè)計過程。順帶的介紹了現(xiàn)代社會對運料小車的功能要求，以及運料小車以后的發(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動化程度越來越高，運料小車應(yīng)用前景可觀，在老師的開導(dǎo)下以及同學(xué)的幫助下，我在本文中解決了如下問題：了解了一些關(guān)于西門子PLC的控制系統(tǒng)知識；控制系統(tǒng)硬件電路的正確設(shè)計及連接；節(jié)約了成本，優(yōu)化了配置；實現(xiàn)了生產(chǎn)工作臺5個呼叫站的呼叫要求，小車能正確無誤的應(yīng)答各呼叫站的呼叫；軟件編程調(diào)試方面，通過西門子編程