畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于plc的臺車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　臺車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　內(nèi)容摘要：本設(shè)計(jì)是一個(gè)基于可編程控制器（PLC）西門子S7-200的臺車呼叫控制系統(tǒng)，它能夠指示臺車的停車位和呼叫使能，是否可以呼叫及臺車是否到位，能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，可以緊急停車等功能。</p><p>　　設(shè)計(jì)闡述了可編程控制器西門子S7-200的功能特點(diǎn)以及操作，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)具有價(jià)格低廉、高

2、可靠性、高性能和智能化的特點(diǎn)。</p><p>　　通過該系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，生產(chǎn)效率將大幅度提高，工人的勞動強(qiáng)度將大幅度降低，控制精度也將進(jìn)一步提高。</p><p>　　關(guān)鍵字：可編程序控制器 臺車 電機(jī)</p><p>　　Design of the calling control system about troller</p><

3、p>　　Abstract: The design is based on programmable concallings completed (PLC) Siemens S7-200 in the troller calling control system design and implementation, to indicate troller parking spaces and the calling is enabl

4、ed, if you can call and the troller is in place, are transferred to the motor, motor reversal, can be an emergency stop and other functions. </p><p>　　Describes the design of Siemens S7-200 programmable conc

5、allings features and operation, proposed overall system design. The system has a low cost, high reliability, high performance and intelligent features. </p><p>　　The success of the system through the develop

6、ment and application of productivity will greatly increase, the labor intensity will be greatly reduced, the control accuracy will be further enhanced.</p><p>　　Key words: Programmable Logic Controller tro

7、ller motor</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1</p><p>　　1.1 方案的總體框架1</p><p>　　1.1.1 PLC硬件安排及軟件規(guī)劃1

8、</p><p>　　1.2 控制要求2</p><p>　　1.3 外圍設(shè)備和I/O地址分配2</p><p>　　2 可編程序控制器5</p><p>　　2.1 可編程序控制器概述5</p><p>　　2.2 可編程控制器的特點(diǎn)5</p><p>　　2.3 可編程

9、控制器的應(yīng)用與發(fā)展7</p><p>　　2.3.1 可編程序控制器的應(yīng)用7</p><p>　　2.3.2 可編程控制器的發(fā)展8</p><p>　　2.4 PLC型號的選擇8</p><p>　　2.5 西門子S7-200PLC簡介9</p><p>　　2.6PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路10&

10、lt;/p><p>　　3 軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 系統(tǒng)流程圖11</p><p>　　3.2 系統(tǒng)梯形圖13</p><p>　　4 設(shè)計(jì)總結(jié)20</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p>　　臺車呼叫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

11、</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備的自動化越來越多的工廠設(shè)備采用PLC，變頻器，人機(jī)界面自動化器件來控制，因此自動化程度越來越高。電器控制技術(shù)是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。</p><p>　　在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，減輕工人的勞動負(fù)擔(dān)

12、，要求整個(gè)工藝生產(chǎn)過程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)是整個(gè)生產(chǎn)線的靈魂，對整個(gè)生產(chǎn)線起著指揮的作用。一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，輕者影響生產(chǎn)線的繼續(xù)進(jìn)行，重者甚至發(fā)生人生安全事故，這樣將給企業(yè)造成重大損失。</p><p>　　臺車①呼叫控制系統(tǒng)是基于PLC控制系統(tǒng)來設(shè)計(jì)的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用于臺車的運(yùn)行，其控制重點(diǎn)轉(zhuǎn)向物資的控制和管理要求實(shí)時(shí)、協(xié)調(diào)和

13、一體化，計(jì)算機(jī)之間、數(shù)據(jù)采集點(diǎn)之間、機(jī)械設(shè)備的控制器之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間的通信可以及時(shí)地匯總信息。因此，臺車性能的好壞與控制系統(tǒng)性能的好壞有著直接的關(guān)系。臺車能否正常運(yùn)行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。它實(shí)現(xiàn)了全自動作業(yè)后，滿足了人們速度、精度、高度、重量、重復(fù)存取和搬運(yùn)等要求，使總體效益和生產(chǎn)的應(yīng)變能力大大超過各部分獨(dú)立效益的總和，自動化技術(shù)組建成為倉庫自動化技術(shù)的核心，既可以節(jié)省開支，又減少了浪費(fèi)，因此建立一個(gè)便捷、可行的

14、臺車呼叫控制系統(tǒng)是十分迫切和需要的。本產(chǎn)品PLC實(shí)現(xiàn)自動化開支，解決了勞動強(qiáng)度大、經(jīng)濟(jì)效益差的問題。</p><p><b>　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　1.1 方案的總體框架</p><p>　　1.1.1 PLC硬件安排及軟件規(guī)劃 </p><p>　　為了區(qū)別，工位依1～8編號并各設(shè)一

15、個(gè)限位開關(guān)。每個(gè)工位設(shè)一呼車按鈕，系統(tǒng)設(shè)啟動按鈕和停機(jī)按鈕各1個(gè)，臺車設(shè)正反轉(zhuǎn)接觸器各1個(gè)，每工位設(shè)呼車指示燈1個(gè)，但并聯(lián)接于各個(gè)輸出口上。系統(tǒng)布置圖如圖1.1.1-1所示[1]。</p><p>　?、?臺車又叫送料車，是一種安裝有腳輪的運(yùn)送與儲存物料的單元移動集裝設(shè)備。它具有自動行走，液壓自動定位脫模（可實(shí)現(xiàn)上，下，左，右移動）的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)它的左右移動。</p><p>　

16、　圖1.1.1-1 系統(tǒng)布置圖</p><p>　　圖1.1.1-2 系統(tǒng)方框圖</p><p>　　整個(gè)系統(tǒng)由電源控制電路、按鍵呼叫控制電路、工作指示燈顯示電路、臺車控制電路、可編程控制器PLC五部分組成。由電源控制電路提供整個(gè)系統(tǒng)的能源，由可編程控制器PLC來讀取按鍵的狀態(tài)，再經(jīng)過處理來控制工作指示燈和臺車的運(yùn)動狀態(tài)。</p><p><b>　　1

17、.2 控制要求</b></p><p>　　一部電動運(yùn)輸車供8個(gè)加工點(diǎn)使用。臺車的控制要求如下：</p><p>　　PLC上電后，車停在某個(gè)工位，若無用車呼叫(下稱呼車)時(shí)，則各工位的指示燈亮，表示各工位可以呼車。工作人員按本工位的呼車按鈕呼車時(shí)，各工位的指示燈均滅，此時(shí)別的工位呼車無效。如停車工位呼車時(shí)，臺車不動，呼車工位號大于停車位時(shí)，臺車自動向高位行駛，當(dāng)呼車位號小于

18、停車位號時(shí)，臺車自動向低位行駛，當(dāng)臺車到呼車工位時(shí)自動停車。停車時(shí)間為30s供呼車工位使用，其他工位不能呼車。從安全角度出發(fā)，停電再來電時(shí)，臺車不會自行啟動。為了區(qū)別，工位依1～8編號各設(shè)一個(gè)限位開關(guān)。</p><p>　　1.3 外圍設(shè)備和I/O地址分配</p><p>　　根據(jù)控制要求，系統(tǒng)的輸入量有：啟、停按鈕信號，1號位-8 號位的限位開關(guān)SQl—SQ8信號，1號位-8號位的呼叫

19、開關(guān)SB1～SB8信號;系統(tǒng)的輸出信號有：前進(jìn)、后退控制電機(jī)接觸器驅(qū)動信號，呼叫指示燈信號。共需實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)18個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)2個(gè)。配置表如表1.3-1所示：</p><p>　　表1.3-1 系統(tǒng)I/O資源配置表</p><p>　　臺車自動往返控制系統(tǒng)的工作示意圖如圖1.3-1所示?？刂埔笕缦拢?lt;/p><p>　　A. 按下起動按鈕SB0，電動機(jī)M正轉(zhuǎn)，臺車

20、前進(jìn)；碰到限位開關(guān)SQ1后，電動機(jī)M反轉(zhuǎn)，臺車后退。</p><p>　　B. 臺車后退碰到限位開關(guān)SQ2后，電動機(jī)M停轉(zhuǎn)，臺車停車5s后，第二次前進(jìn)，碰到限位開關(guān)SQ3，再次后退。</p><p>　　C. 當(dāng)后退再次碰到限位開關(guān)SQ2時(shí)，臺車停止。</p><p>　　圖1.3-1 臺車自動往返控制系統(tǒng)的工作示意圖</p><p>　　

21、對上述臺車自動往返控制系統(tǒng)的控制要求進(jìn)行分析可知其一個(gè)工作周期有5個(gè)工序，每個(gè)工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用以及轉(zhuǎn)換條件如表1.3-2[2]所示。</p><p>　　表1.3-2 每個(gè)工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用、轉(zhuǎn)換條件</p><p>　　根據(jù)表1.3-2可設(shè)計(jì)出順序功能圖如圖1.3-2所示。</p><p>　　圖1.3-2 臺車自動往返控制系統(tǒng)順序

22、功能圖</p><p>　　2 可編程序控制器</p><p>　　2.1 可編程序控制器概述</p><p>　　可編程序控制器(Programmable Controller)通常也可簡稱為可編程控制器,英文縮寫為PC或PLC,是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡

23、單、靈活通用、維護(hù)方便的一系列的優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工作環(huán)境的能力，更是得到了用戶的好評，因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中的到了越來越廣泛的應(yīng)用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）。</p><p>　　2.2 可編程控制器的特點(diǎn)</p><p>　　★可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)[3]</p><p>　　現(xiàn)代

24、PLC采用了集成度很高的微電子器件，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，其可靠程度是使用機(jī)械觸點(diǎn)的繼電器所無法比較的。為了保證PLC能在惡劣的工業(yè)環(huán)璄下可靠工作，在其設(shè)計(jì)和制造過程中采取了一系列硬件和軟件主面的抗干擾措施。</p><p>　　硬件主面采取的主要措施有：</p><p>　　隔離----PLC的輸入、輸出接口電路一般都采用光電耦合器來傳遞信號，這種措施使外部電路與PL

25、C內(nèi)部之間完全避免了電的聯(lián)系，有效的抑制了外部的干擾源對PLC的影響，還可防止外部強(qiáng)電竄入內(nèi)部CPU。</p><p>　　濾波----在PLC電路電源和輸入、輸出(I/O)電路中設(shè)置多種濾波電路，可有效抑制高頻干擾信號。</p><p>　　在PLC內(nèi)部對CPU供電電源采取屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，防止干擾信號通過供電電源進(jìn)入PLC內(nèi)部，另外各個(gè)輸入、輸出（I/O）接口電路的電源彼此獨(dú)立，

26、以避免電源之間的互相干擾。</p><p>　　內(nèi)部設(shè)置連鎖、環(huán)璄檢測與診斷等電路，一旦發(fā)生故障，立即報(bào)警。</p><p>　　外部采用密封、防塵、抗振的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)璄。</p><p>　　在軟件方面采取的主要措施有：</p><p>　　采用以上抗干擾措施后，一般PLC的抗電平干擾強(qiáng)度可達(dá)峰值1000V，脈寬10US

27、，其平均無故障時(shí)間可高達(dá)30-50萬小時(shí)以上。</p><p>　　★功能完善，適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　目前PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化，不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)和生產(chǎn)過程監(jiān)控等功能。它能根椐實(shí)際需要，方便靈活地組裝成大小各異、功能不一的控制系統(tǒng)：既可控制一臺單機(jī)、一條生產(chǎn)線、以可以控制一個(gè)機(jī)群、多條

28、生產(chǎn)線；既可以現(xiàn)場控制，以可以遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電流或電壓、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等，PLC都有相應(yīng)的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場控制器件和設(shè)備直接連接，用戶可以根據(jù)需要方便地進(jìn)行配置，組成實(shí)用、緊湊的控制系統(tǒng)。</p><p>　　★使用簡單，調(diào)試維修方便</p><p>　　PLC的接線極其方便，只

29、需將產(chǎn)生輸入信號的設(shè)備（按鈕、開關(guān)等）與PLC的輸入端子連接，將接收輸出信號的被控設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與的輸出端子連接，僅用螺絲刀即可完成全部接線工作。PLC的用戶程序可在實(shí)驗(yàn)室摸擬調(diào)試，輸入信號用開關(guān)來摸擬，輸出信號可以觀察PLC的發(fā)光二極管。調(diào)試后再將PLC在現(xiàn)場安裝通調(diào)。調(diào)試工作量要比繼電器控制系統(tǒng)少得多。</p><p>　　PLC的故障率很低，并且有完善的自診斷功能和運(yùn)行故障指示裝置。一旦發(fā)生故障

30、，可以通過PLC機(jī)上各種發(fā)光二極管的亮滅狀態(tài)迅速查明原因，排除故障。</p><p>　　★采用先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組合靈活方便</p><p>　　PLC的各個(gè)部件，包括CPU、電源、I/O（其中也包含特殊功能的I/O）的均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架和電纜將各模塊連接起來。系統(tǒng)的模塊和規(guī)?？筛鶕?jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，這樣便可實(shí)現(xiàn)用戶要求的合理的性能價(jià)格比。</p><

31、p>　　★對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)，可進(jìn)行柔性生產(chǎn)</p><p>　　PLC實(shí)質(zhì)上就是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制操作的功能是通過軟件變成來確定的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生改變時(shí)，不必改變PLC硬件設(shè)備，只需改變PLC中的程序。這對現(xiàn)代化的小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)特別適合。</p><p>　　2.3 可編程控制器的應(yīng)用與發(fā)展</p><p>　　2.3.1 可編程序

32、控制器的應(yīng)用</p><p>　　近年來，隨著微處理器芯片及其有關(guān)元器件的價(jià)格大幅度下降，PLC的成本也隨之下降。與此同時(shí)，PLC的性能卻在不斷完善，功能也在增多增強(qiáng)，使得PLC的應(yīng)用已由早期的開關(guān)邏輯發(fā)展到現(xiàn)在工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)PLC的特點(diǎn)，可以將其應(yīng)用形式歸納為如下幾類[4]：</p><p>　　A. 開關(guān)邏輯控制。這是PLC的最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能

33、力，可以實(shí)現(xiàn)各種簡單和復(fù)雜的邏輯控制。</p><p>　　B. 模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有許多連續(xù)變化的量都是模擬量，而PLC中所處理的是數(shù)字量，為了能接受模擬量輸入和輸出模擬量信號，PLC中配制有A/D和D/A轉(zhuǎn)化模塊，將現(xiàn)場的模擬量經(jīng)過轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字量，經(jīng)微處理器進(jìn)行處理，數(shù)字量又經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量去控制被控制對象，這樣就可實(shí)現(xiàn)PLC對模擬量的控制。</p><p><

34、b>　　C. 閉環(huán)過程控制</b></p><p>　　定時(shí)控制。PLC具有定時(shí)控制的功能，它可以為用戶提供幾十甚至上百個(gè)定時(shí)器，其定時(shí)的時(shí)間可以由用戶在編寫程序時(shí)設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場通過編程器進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)的控制。</p><p>　　計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)控制也是控制系統(tǒng)不可缺少的，PLC同樣也為用戶提供了幾十個(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，設(shè)定方式如同定時(shí)一樣。若

35、用戶需要對頻率較高的信號進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可以選擇高速技術(shù)模塊。</p><p>　　順步控制。在工業(yè)控制中，采用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以由移位寄存器和步進(jìn)指令編寫程序，也可以采用順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語言——順序功能圖SFC編寫程序，使得PLC在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出時(shí)更加容易。</p><p>　　D. 數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送，而且

36、還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和打印以及數(shù)據(jù)通信等。對于大、中型PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等。</p><p>　　2.3.2 可編程控制器的發(fā)展</p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制的。早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。</p><p>　　20世紀(jì)70

37、年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理功能，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。</p><p>　　20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期的可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模

38、、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。</p><p>　　20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。</p><p>　　我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨

39、著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中不斷擴(kuò)大了可編程控制器的應(yīng)用。目前，我國已可以生產(chǎn)中、小型可編程控制器。隨著我國四個(gè)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，可編程控制器在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。</p><p>　　2.4 PLC型號的選擇</p><p>　　綜合輸入輸出點(diǎn)的計(jì)算以及要實(shí)現(xiàn)的臺車呼叫系統(tǒng)功能，使用西門子S7-200PLC（CPU224

40、）[5]加一個(gè)擴(kuò)展模塊，這樣就能完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器（Micro PLC），可應(yīng)用于各種小型自動化控制系統(tǒng)。高集成度的設(shè)計(jì)、低廉的成本使得S7-200成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。并且，西門子S7-200PLC具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點(diǎn)運(yùn)算速度、豐富的擴(kuò)展模塊、強(qiáng)大的內(nèi)部集成功能等幾個(gè)方面的出色表現(xiàn)。</p&

41、gt;<p>　　2.5 西門子S7-200PLC簡介 </p><p>　　S7-200[6]的用戶程序中包括了位邏輯、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算以及與其它智能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達(dá)到控制目的。緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。它集成6 輸入/4 輸出共10個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)，無I/O 擴(kuò)展能力。擁有6K

42、字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個(gè)獨(dú)立的30kHz 高速計(jì)數(shù)器，2 路獨(dú)立的20kHz 高速脈沖輸出以及1個(gè)RS485 通訊/編程口，具有PPI 通訊協(xié)議、MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施

43、、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如： 沖壓機(jī)床、磨床、印刷機(jī)械、橡膠化工機(jī)械、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動系統(tǒng)等。</p><p>　　圖2.5-1 西門子S7-200PLC</p><p>　　STEP 7-Micro/WIN 32是西門子公司專門為S7-200系列PLC設(shè)計(jì)在個(gè)人計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行的編程軟件，它的功能強(qiáng)大，使用方便，簡單易學(xué)，可用梯形圖（LAD）、語句表（STL）和功

44、能塊圖三種編程語言編制程序，不同的編程語言編制的程序可以相互轉(zhuǎn)換。STEP 7-Micro/WIN 32提供兩套指令集，即SIMATIC指令集（S7-200方式）和國際標(biāo)準(zhǔn)指令集（IEC1131-3方式）。程序編制完成之后，利用PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI電纜傳送程序至PLC。</p><p>　　PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)思路</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三

45、個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段[7]。 </p><p>　　▲ 輸入采樣階段， PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和

46、數(shù)據(jù)也不會改變。</p><p>　　▲ 用戶程序執(zhí)行階段，在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)。 </p><p>　　▲ 輸出刷新階段，當(dāng)掃

47、描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以PLC作為工具對臺車呼叫控制系統(tǒng)的各種操作進(jìn)行控制。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以分為以下幾個(gè)步驟：</p><p>　　熟悉被控對象（本次設(shè)計(jì)的對象是臺車呼叫控制系統(tǒng)），制定控制方案確定I/O點(diǎn)

48、數(shù)選擇PLC機(jī)型（本次設(shè)計(jì)采用西門子S7-200PLC），選擇輸入、輸出設(shè)備，分配PLC的I/O地址程序設(shè)計(jì)（包括梯形圖的繪制），系統(tǒng)調(diào)試編制相關(guān)技術(shù)文件。</p><p>　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程如圖2.6-1所示：</p><p>　　圖2.6-1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)流程圖</p><p><b>　　3 軟件設(shè)計(jì)</b></p>

49、<p>　　3.1 系統(tǒng)流程圖</p><p>　　流程圖主要由過程動作、有向連線、轉(zhuǎn)換條件組成[8]。</p><p>　　過程與動作：順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)相連的階段，這些階段稱為過程。過程是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任何一個(gè)過程之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF狀態(tài)不變。但是相鄰兩過程輸出量的狀態(tài)是不同的。過程的這種劃分使代表各過程的

50、編程元件的狀態(tài)與各輸出量之間的邏輯關(guān)系極為簡單。當(dāng)系統(tǒng)正處于某一過程所在的階段時(shí)，該過程處于活動狀態(tài)，稱該過程為“活動”過程。當(dāng)處于活動狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的動作被執(zhí)行，處于不活動狀態(tài)時(shí)，相應(yīng)的非存儲型動作被停止執(zhí)行。</p><p>　　有向連線：在順序功能圖中，隨著時(shí)間的推移和轉(zhuǎn)換條件的實(shí)現(xiàn)，進(jìn)展按有向連線規(guī)定的路線和方向進(jìn)行，在畫順序功能圖時(shí)，將代表各過程的方框按它們成為活動過程的先后次序順序排列，并用有向連線將它

51、們連接起來。</p><p>　　轉(zhuǎn)換添加：使系統(tǒng)由當(dāng)前過程進(jìn)入下一過程的信號稱為轉(zhuǎn)換條件，順序控制設(shè)計(jì)法用轉(zhuǎn)換條件控制代表各過程的編程元件。轉(zhuǎn)換條件可以是外部的輸入信號，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等，也可以是可編程控制器內(nèi)部產(chǎn)生的信號，如定時(shí)器、常開觸點(diǎn)的接通等，轉(zhuǎn)換條件也可能是若干個(gè)信號的與、或、非邏輯組合。</p><p>　　圖3.1-1 系統(tǒng)流程圖</p>

52、;<p>　　3.2 系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　按下啟動按鈕I0.0后主程序網(wǎng)絡(luò)1 的M0.0導(dǎo)通并自鎖，呼叫指示燈亮，此時(shí)可以通過呼叫按鈕多對臺車進(jìn)行呼叫。網(wǎng)絡(luò)2和網(wǎng)絡(luò)3一直調(diào)用子程序SBR_0和SBR_1。網(wǎng)絡(luò)4和網(wǎng)絡(luò)5的主要功能是在有呼叫信號M0.1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_2，同時(shí)屏蔽呼叫允許信號，關(guān)閉呼叫指示燈。正是因?yàn)樵谟泻艚行盘朚0.1時(shí)，調(diào)用子程序SBR_2，使得停電再來電時(shí)，電

53、機(jī)不會自行啟動。M0.1時(shí)調(diào)用子程序SBR_0的主要作用是檢測小車位置；子程序SBR_1的主要作用是檢測呼叫信號；子程序SBR_2的主要作用是在有呼叫信號時(shí)，對呼叫信號做出反應(yīng)[9]。</p><p>　　主程序：一直調(diào)用子程序SBR_0和SBR_1，條件調(diào)用SBR_2，并控制呼叫指示燈。</p><p>　　圖3.2-1子程序SBR_0:臺車當(dāng)前位置數(shù)據(jù)采集，將臺車在行程開關(guān)采集的位置信

54、號傳送到指定內(nèi)存區(qū)域VB0</p><p>　　圖3.2-2子程序SBR_1:收集按鈕信號，將按下按鈕的位置號傳送到指定內(nèi)存區(qū)域，并形成呼叫控制信號M0.1</p><p>　　圖3.2-3子程序SBR_2：比較小車位置號與呼叫位置號，根據(jù)比較結(jié)果，控制小車左行右行和定時(shí)</p><p>　　圖3.2-4 VBO與VB1中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判斷小車的運(yùn)行方向及是否到達(dá)呼

55、叫位置</p><p><b>　　4 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個(gè)成功的產(chǎn)品，必須要有足夠的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而

56、且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，我才明白自己眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對

57、我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)，最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時(shí)候才是真的學(xué)會了。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了

58、許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　[1] 王永

59、華：現(xiàn)代電氣控制及PLC 應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)出版社，2007.6, P21-P30</p><p>　　[2] 張萬忠、劉明芹：電器與PLC控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社，2009.6, P31-P42</p><p>　　[3] 程 周：可編程序控制器原理與應(yīng)用，高等教育出版社，2006.4，P3-P7</p><p>　　[4] 吳中俊、黃永紅：可編程序控制器原

60、理及應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.8 , P52-P57</p><p>　　[5] 殷洪義:可編程控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2002.P24-P49</p><p>　　[6] R.T.Gratton：PLC Principles and application，Prentice-Hall Inc. 2008.5, P135-P141 </p><p&g