機電傳動課程設計說明書--電動運輸小車的plc控制

1、<p><b>　　課程設計成果</b></p><p>　　學院： 機械工程學院 班 級： 機械設計制造及其自動化三班</p><p>　　學生姓名 學 號： </p><p>　　設計地點（單位）： A1101 </p><p>

2、;　　設計題目： 電動運輸小車PLC控制 </p><p>　　完成日期： 2011 年 12月16日 </p><p>　　指導教師評語： </p><p>　　____________________________________

3、______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ </p><p>　　成績（五級記分制）： </p>

4、<p>　　教師簽名： </p><p><b>　　內容摘要</b></p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展，電動運輸小車在醫(yī)藥、冶金、建材、飼料加工等行業(yè)被廣泛地應用，不僅節(jié)省了人力和物力，而且也提高了產(chǎn)品的質量，提高了生產(chǎn)率，同時也可以實現(xiàn)現(xiàn)代化科學管理。　　本設計介紹的是基于可編程控制器西門子S7-2

5、00的電動運輸小車的設計與實現(xiàn)，能夠指示小車的停車位和呼車功能、是否可以呼車及小車是否到位、能夠實現(xiàn)電機正轉、電機反轉、可以緊急停車等功能。　　本文闡述了可編程控制器西門子S7-200的功能特點以及操作。提出了系統(tǒng)的總體設計方案?！　”鞠到y(tǒng)具有價格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特點?！　⊥ㄟ^該系統(tǒng)的成功研制和應用，生產(chǎn)效率將大幅提高，工人的勞動強度將大幅度降低，控制精度也將進一步提高。</p><p>　

6、　關鍵詞：可編程控制器；呼車；西門子S7-200；PLC</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第1章 引 言 ……………………………………………………………………（1）</p><p>　　第2章 設計方案 ……………………………………………………………… （3）</p><p>　　2.1

7、 總體方案說明 …………………………………………………………（3）</p><p>　　2.2 控制方式選擇 ………………………………………………………（3）</p><p>　　2.3 系統(tǒng)可靠性設計 ……………………………………………………（3）</p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)設計 …………………………………………（5）</p>&

8、lt;p>　　3.1 工藝過程 ……………………………………………………………（5）</p><p>　　3.2 主電路的設計 …………………………………………………………（5）</p><p>　　3.3 控制流程圖 ……………………………………………………………（6）</p><p>　　3.4 I/O地址分配表 ……………………………………

9、…………………（7）</p><p>　　3.5 元器件目錄表 …………………………………………………………（8）</p><p>　　3.6 I/O接線圖 …………………………………………………………（8）</p><p>　　3.7 控制程序編制（梯形圖） ……………………………………………（10）</p><p>　　3.

10、8 語句表 ………………………………………………………………… （16）</p><p>　　結 論 ……………………………………………………………………………（20）</p><p>　　設計總結 ………………………………………………………………………（21）</p><p>　　謝 辭 ……………………………………………………………………………（

11、22）</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………（23）</p><p><b>　　第1章 引 言</b></p><p>　　這次設計是畢業(yè)前最后一次課程設計，也是為做畢業(yè)設計做鋪墊吧，通過這次設計，將所學的東西融會貫通。</p><p>　　這篇論文是以西門子S7-20

12、0為主要載體，結合他對應的編程軟件來對運輸小車的控制進行編程，雖然沒有具體的見到他的硬件，但是也對這樣一個程序對應的接口做了了解。</p><p>　　本文主要是在對PLC進行系統(tǒng)的介紹后，進入具體西門子，針對S7-200這個型號進行硬件及其軟件的介紹，最后寫出運輸小車對應PLC的接口圖及其對應的程序。</p><p>　　PLC技術代表了當今電氣程序控制的世界先進水平。它與數(shù)控技術，工業(yè)

13、機器人技術已成為機械工業(yè)自動化和CIM的三大支柱。據(jù)預測，在90年代，美、日、德等發(fā)達國家的控制屏將完全由PLC所占據(jù)。由于PLC吸收了微電子技術和計算機技術的最新成果，發(fā)展十分迅速，使它已遠遠超出單純取代繼電器的應用領域，遠遠超出邏輯控制的范疇，在從單機自動化到整條生產(chǎn)線自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化；從FMS、工業(yè)機器人到大型分散型控制系統(tǒng)中都擔當著重要角色。</p><p><b>　　一、PL

14、C的由來</b></p><p>　　1968年美國最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應汽車型號不斷更新的要求，以在激烈的競爭的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來取代繼電器控制裝置，為此，特擬定了十項公開招標的技術要求，即：</p><p>　　1） 編程簡單方便，可在現(xiàn)場修改程序；</p><p>　　2） 硬件維護方

15、便，最好是插件式結構；</p><p>　　3） 可靠性要高于繼電器控制裝置；</p><p>　　4） 體積小于繼電器控制裝置；</p><p>　　5） 可將數(shù)據(jù)直接送入管理計算機；</p><p>　　6） 成本上可與繼電器柜競爭；</p><p>　　7） 輸入可以是交流115V；</p>

16、<p>　　8） 輸出為交流115V，2A以上，能直接驅動電磁閥；</p><p>　　9） 擴展時，原有系統(tǒng)只需做很小的改動；</p><p>　　10） 用戶程序存儲器容量至少可以擴展到4KB。</p><p><b>　　二、 PLC的發(fā)展</b></p><p>　　PLC問世以來，其發(fā)展極為迅

17、速。由最初的1位機發(fā)展為8位機，現(xiàn)在的大型PLC已采用了32位微處理器，可同時進行多任務操作，其技術已經(jīng)相當成熟。</p><p>　　目前，世界上有PLC生產(chǎn)廠200多家，比較著名的有美國的A-B公司、通用電氣公司，日本的三菱、松下電工、歐姆龍，德國的西門子，法國的施耐德等。生產(chǎn)的PLC品種繁多，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也極快，著名的生產(chǎn)公司幾乎每1~2年即可推出一種新產(chǎn)品。PLC的結構不斷改進，功能日益增強，性能價格比

18、越來越高。展望未來，PLC在規(guī)模和功能上正朝著兩個方向發(fā)展。一方面，大型PLC不斷向大容量、高速度、多功能的方向發(fā)展，能取代工業(yè)控制微機對大規(guī)模復雜系統(tǒng)進行綜合性的自動控制。另一方面，小型PLC向超小型、簡易、廉價方向發(fā)展，能真正完全取代最小的繼電接觸器系統(tǒng)，適應單機、數(shù)控機床和工業(yè)機器人等領域的控制要求。另外，不斷增強PLC的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散控制與集中控制的實現(xiàn)；大力開發(fā)智能I/O模塊，極大地增強PLC的過程控制能力，提高它的適

19、應性和可靠性；不斷使PLC的編程語言與編程工具向標準化和高級化方向發(fā)展</p><p>　　三、 PLC的應用領域</p><p>　　PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設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。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石

20、油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類:</p><p>　　(1)開關量邏輯控制</p><p>　　取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺設備，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><

21、;b>　　(2)工業(yè)過程控制</b></p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，PLC采用相應的A/D和D/A轉換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。</p><p><

22、;b>　　(3)運動控制</b></p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用的運動控制模塊，如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。</p><p><b>　　第2章 設計方案</b></p><p><b>　　2.1總體方案說

23、明</b></p><p>　　首先來分析下整個運輸小車的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）按下啟動按鈕SB→八盞指示燈全亮→某個行程開關STX閉合→將該工位號VB0傳入系統(tǒng)</p><p>　?。?）按下某個呼車按鈕→系統(tǒng)得電并自鎖，八盞指示燈全滅→將該呼車位號VB1傳入系統(tǒng)→系統(tǒng)對VB0，VB1進行大小比較→根據(jù)比較結果進行正，反轉或原位不動→輔

24、助繼電器M4得電，其動斷觸點M0.3斷開→其他呼車按鈕呼車無效→小車到達所呼車位時，定時器T37啟動→30s后其動斷觸點斷開→輔助繼電器M2失電，八盞指示燈全亮，其他呼車按鈕呼車有效</p><p>　?。?）假如小車停在3位，而3號工作臺呼叫，則小車原位不動。</p><p><b>　　2.2控制方式選擇</b></p><p>　　我們電

25、動運輸小車的任務主要由兩大部分，其中最主要的就是運輸小車的PLC梯形圖設計，也就是程序設計；其次是三相異步電機的驅動主電路設計。為此我們采用了PLC控制系統(tǒng)。因為PLC控制系統(tǒng)具有簡便的編程性。</p><p>　　PLC相當于一個微型計算機，內部有CPU可以用來處理一些普通指令和更多的特殊功能指令。還有許多的存儲器可以存放數(shù)據(jù)，在作為工業(yè)控制的情況下，我們可以把PLC當成是一個集成了許多繼電器的盒子，可以單純的

26、把PLC當成是一個開關。因為此次的小車所需的輸入、輸出比較少，所以使用了西門子的S7-200-CPU226型號的PLC。這個型號的PLC提供了24個輸入和16個輸出口。根據(jù)任務書要求輸入只需要18個，輸出需要只10個滿足設計要求。</p><p>　　在硬件上需要實現(xiàn)電機的正反轉，這利用了繼電器線圈通電常開點閉合、常閉點斷開的特點來改變電機的旋轉方向。</p><p>　　2.3系統(tǒng)可靠性

27、設計</p><p>　　由于采用的是PLC控制系統(tǒng)，它具有以下優(yōu)點，完全滿足可靠性要求</p><p>　?。?）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離。</p><p>　?。?）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.</p><p>　?。?）各模塊均采用屏蔽措施，

28、以防止輻射干擾。</p><p>　?。?）采用性能優(yōu)良的開關電源。</p><p>　　（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。</p><p>　　（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。</p><p>　?。?）大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng),使

29、可靠性更進一步提高。</p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　3.1工藝過程</b></p><p>　　電動運輸小車PLC控制系統(tǒng)控制要求：</p><p>　　電動運輸小車PLC控制系統(tǒng)示意圖如下圖所示。其中電動運輸車供8個加工點使用，對車的控制要求如下：</p>&

30、lt;p>　　PLC上電后，車停在某個加工點（也稱工位）。若無用車呼叫（也稱呼車）時，則各工位的批示燈全亮，表示各工位均可以呼車。</p><p>　　（1）若某工位呼車，各工位的指示燈均滅，表示此時再呼車無效。</p><p>　?。?）停車位呼車則小車不動。當呼車位號大于停車位號時，小車自動向高位行駛，當呼車位號小于停車位號時，小車自動向低位行駛，當小車到達呼車位時自動停車。&l

31、t;/p><p>　?。?）小車到達某位時應停車30S供該工位使用，不應立即被其他工位呼走。</p><p>　　（4）臨時停電后再復電，小車不會自行啟動。</p><p>　　圖3.1 電動運輸小車呼車系統(tǒng)示意圖</p><p><b>　　3.2主電路的設計</b></p><p>　　根據(jù)電動運

32、輸小車的控制要求，應該選用一個電動機，并且保證電動機能正反轉.所設計的主電路圖如下：</p><p><b>　　圖3.2 主電路圖</b></p><p><b>　　3.3 控制流程圖</b></p><p>　　根據(jù)電動運輸小車的控制要求，設計如下流程圖：</p><p>　　圖3.3 控制流

33、程圖</p><p>　　3.4 I/O地址分配表</p><p>　　分配表如下表1所示：</p><p>　　表3.1 Ｉ/Ｏ地址分配表</p><p>　　3.5元器件目錄表</p><p>　　表3.2元器件目錄表</p><p>　　3.6 I/O接線圖</p><

34、;p><b>　　接線圖如圖4</b></p><p>　　圖3.4 I/O接線圖</p><p>　　3.7控制程序編制（梯形圖）</p><p><b>　　梯形圖如下</b></p><p><b>　　3.8語句表</b></p><p>

35、<b>　　Network 1</b></p><p>　　LD I0.0</p><p>　　O M0.0</p><p>　　AN I0.1</p><p>　　= M0.0</p><p><b>　　Network 2</b><

36、;/p><p>　　LD I1.0</p><p>　　O I1.1</p><p>　　O I1.2</p><p>　　O I1.3</p><p>　　O I1.4</p><p>　　O I1.5</p><p&g

37、t;　　O I1.6</p><p>　　O I1.7</p><p>　　O M0.1</p><p>　　A M0.0</p><p>　　AN T37</p><p>　　= M0.1</p><p><b>　　Netw

38、ork 3</b></p><p>　　LD M0.0</p><p>　　AN M0.1</p><p>　　S Q1.0, 8</p><p><b>　　Network 4</b></p><p>　　LD M0.0</p><

39、;p>　　A M0.1</p><p>　　R Q1.0, 8</p><p><b>　　Network 5</b></p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.0</p><p>　　MOVB 1, VB0</p>

40、;<p><b>　　Network 6</b></p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.1</p><p>　　MOVB 2, VB0</p><p><b>　　Network 7</b></p><p>　　

41、LD M0.0</p><p>　　A I2.2</p><p>　　MOVB 3, VB0</p><p><b>　　Network 8</b></p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.3</p><p>

42、;　　MOVB 4, VB0</p><p><b>　　Network 9</b></p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.4</p><p>　　MOVB 5, VB0</p><p>　　Network 10</p><

43、p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.5</p><p>　　MOVB 6, VB0</p><p>　　Network 11</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.6</p><p>　　MOVB 7

44、, VB0</p><p>　　Network 12</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I2.7</p><p>　　MOVB 8, VB0</p><p>　　Network 13</p><p>　　LD M0.0</p>

45、<p>　　A I1.0</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 1, VB1</p><p>　　Network 14</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.1</p><p>　　AN

46、 M0.3</p><p>　　MOVB 2, VB1</p><p>　　Network 15</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.2</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 3, VB1</

47、p><p>　　Network 16</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.3</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 4, VB1</p><p>　　Network 17</p><p>

48、　　LD M0.0</p><p>　　A I1.4</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 5, VB1</p><p>　　Network 18</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.5&l

49、t;/p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 6, VB1</p><p>　　Network 19</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.6</p><p>　　AN M0.3</p><p

50、>　　MOVB 7, VB1</p><p>　　Network 20</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　A I1.7</p><p>　　AN M0.3</p><p>　　MOVB 8, VB1</p><p>　　Network

51、 21</p><p>　　LD M0.0</p><p>　　AN M0.2</p><p><b>　　LPS</b></p><p>　　AB< VB0, VB1</p><p>　　AN Q0.1</p><p>　　=

52、 Q0.0</p><p><b>　　LPP</b></p><p>　　AB> VB0, VB1</p><p>　　AN Q0.0</p><p>　　= Q0.1</p><p>　　Network 22</p><p>　　LD

53、 M0.0</p><p>　　AB= VB0, VB1</p><p>　　AN T37</p><p>　　= M0.2</p><p>　　TON T37, 300</p><p>　　Network 23</p><p>　　LD Q0.0<

54、/p><p>　　O Q0.1</p><p>　　O M0.2</p><p>　　O M0.3</p><p>　　A M0.0</p><p>　　A M0.1</p><p>　　= M0.3</p><p>

55、;<b>　　結 論</b></p><p>　　此次課程設計主要其實是對PLC的編程過程和操作過程進行熟悉、強化。相對于課程設計任務書上的要求，我所設計的程序已經(jīng)完全滿足了。雖然將課程設計要求完成了，但是還有很多方面欠缺考慮，在實際生活中的許多運用問題，我們都忽略掉了。比如接觸觸點的多選，這樣會給企業(yè)帶來額外的費用，這是我們的經(jīng)驗跟思維都不夠完善的地方。在今后的設計中我們應該更多地去考慮一

56、些面向現(xiàn)場和實際使用的問題。</p><p><b>　　設計總結</b></p><p>　　通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。</p><p>　　在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于

57、是圖書館INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。</p><p>　　在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工

58、作積累了經(jīng)驗，增強了信心。雖然自己所編的程序的相對比較簡單，但是通過的這次的自我學習，也學到了許多的知識，至少學到很多獨立解決問題的方法和培養(yǎng)了這樣的能力。</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　首先，我感謝xx老師。本設計文是在xx老師精心指導和大力支持下完成的。他平日里工作繁多，但在我做課程設計的每個階段，從確定命題查閱資料，設計草案的確

59、定和修改，中期檢查，后期詳細設計，論文寫作等整個過程中都給予了我悉心的指導。</p><p>　　本課題在研究過程中xx老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，給以終生受益無窮之道。</p><p>　　xx老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對

60、我產(chǎn)生重要影響。他淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。在他的引導下，我認識了有了設計的思路，極大的開拓了我的學術視野，也為本篇設計打下了理論基礎。</p><p>　　在這次設計中xx老師又給我提出了許多寶貴的意見。雖然我遇到了許多困難，但是我及時的和老師討論這些問題，最終問題都迎刃而解了。減少了我在這次設計中的困惑和完成時間。在論文撰寫方面更是給予了方向性的指導和建設性的意見和建議。</p

61、><p>　　在此還要感謝和我一起討論各位同學。你們讓我明白了，一個人的能力是有限的，大家的力量才是強大的，沒有大家的共同努力，不可能這么快完成這次課程設計的。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]齊占慶等.電氣控制技術.北京：機械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[2]余雷聲等

62、.電氣控制與PLC應用.北京：機械工業(yè)出版社，2001.</p><p>　　[3]廖常初.PLC編程及應用.北京：機械出版社，2002.</p><p>　　[4]高欽和.可編程序控制器應用技術與設計實例.北京：人民郵電出版社，2004.</p><p>　　[5]高鐘毓.機電控制工程（第二版）.北京：清華大學出版社，2002.</p><p&