現(xiàn)代電氣控制及plc應用技術課程設計--臺車呼叫控制系統(tǒng)

1、<p><b>　　1、引言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代工業(yè)設備的自動化越來越多的工廠設備采用PLC，變頻器，人機界面自動化器件來控制，因此自動化程度越來越高。電器控制技術是隨著科學技術的不斷發(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，減輕工人的勞動負擔，要求整個工藝生產(chǎn)過

2、程全盤自動化，這就離不開控制系統(tǒng)。</p><p>　　控制系統(tǒng)是整個生產(chǎn)線的靈魂，對整個生產(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>　　臺車呼叫控制系統(tǒng)是基于PLC控制系統(tǒng)來設計的，控制系統(tǒng)的每一步動作都直接作用于臺車的運行，其控制重點轉(zhuǎn)向物資的控制和管理要求實時、協(xié)調(diào)和一體化，計算機之間、數(shù)

3、據(jù)采集點之間、機械設備的控制器之間以及它們與計算機之間的通信可以及時地匯總信息。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系。臺車能否正常運行、工作效率的高低都與控制系統(tǒng)密不可分。它實現(xiàn)了全自動作業(yè)后，滿足了人們速度、精度、高度、重量、重復存取和搬運等要求，使總體效益和生產(chǎn)的應變能力大大超過各部分獨立效益的總和，自動化技術組建成為倉庫自動化技術的核心，既可以節(jié)省開支，又減少了浪費，因此建立一個便捷、可行的臺車呼叫控制系統(tǒng)是十分

4、迫切和需要的。本產(chǎn)品PLC實現(xiàn)自動化開支，解決了勞動強度大、經(jīng)濟效益差的問題。</p><p>　　一部電動運輸車供8個加工點使用。臺車的控制要求如下：PLC上電后，車停在某個工位，若無用車呼叫(下稱呼車)時，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，各工位的指示燈均滅，此時別的工位呼車無效。如停車工位呼車時，臺車不動，呼車工位號大于停車位時，臺車自動向高位行駛，當呼車位號小于停車

5、位號時，臺車自動向低位行駛，當臺車到呼車工位時自動停車。停車時間為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，臺車不會自行啟動。為了區(qū)別，工位依1～8編號各設一個限位開關</p><p>　　2、系統(tǒng)總體方案設計</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理</p><p>　　2.1.1 可編程序控制器概述</p>&

6、lt;p>　　可編程控制器簡稱PC（英文全稱：Programmable Controller）， </p><p>　　它經(jīng)歷了可編程序矩陣控制器PMC、可編程序順序控制器PSC、可編程序邏輯控制器PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，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，

7、控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領域中的到了越來越廣泛的應用，成為了現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）。</p><p>　　2.1.2可編程控制器的特點</p><p>　　★可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　

8、★功能完善，適應性強</p><p>　　★使用簡單，調(diào)試維修方便</p><p>　　★采用先進的模塊化結構，系統(tǒng)組合靈活方便</p><p>　　★對生產(chǎn)工藝改變適應性強，可進行柔性生產(chǎn)</p><p>　　2.1.3 PLC型號的選擇</p><p>　　綜合輸入輸出點的計算以及要實現(xiàn)的臺車呼叫系統(tǒng)功能，使用西

9、門子S7-200PLC（CPU224）加一個擴展模塊，這樣就能完全能夠滿足設計要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器（Micro PLC），可應用于各種小型自動化控制系統(tǒng)。高集成度的設計、低廉的成本使得S7-200成為各種小型控制任務理想的解決方案，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、極快的浮點運算速度、豐富的擴展模塊、強大的內(nèi)部集成功能等幾個

10、方面的出色表現(xiàn)。</p><p>　　2.1.5 西門子S7-200PLC簡介 </p><p>　　S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復雜數(shù)學運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)以達到控制目的。緊湊的結構、靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應用的理想解決方案。它集成6 輸入/4 輸出共10個數(shù)字量I/O 點，無

11、I/O 擴展能力。擁有6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，4個獨立的30kHz 高速計數(shù)器，2 路獨立的20kHz 高速脈沖輸出以及1個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。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。</p><p>　　西門子S7-200PLC</p><p>　　一、PLC的工作方式</p><p>　　PLC對用

12、戶程序的執(zhí)行采用循環(huán)掃描的工作方式。當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。 </p><p>　　二、PLC的工作原理</p><p>　　PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，這是有別于微型計算機、繼電接觸器控制的重要特點。</p>

13、;<p>　　微機一般采用等待命令的工作方式。繼電接觸器控制系統(tǒng)采用硬邏輯“并行”運行的方式。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，在工作過程中，如果某個軟繼電器的線圈接通，該線圈的所有常開和常閉觸點并不一定會立即動作，只有CPU掃描到該接點時才會動作：其常閉觸點斷開，常開觸點閉合。也就是說，PLC在任一時刻只能執(zhí)行一條指令，是以“串行”方式工作，這樣便避免了繼電接觸器控制的觸點競爭和時序失配問題。</p><

14、p>　　三、PLC的工作過程</p><p>　　1． PLC整個工作過程包含五個階段：自診斷、與編程器等進行通信、輸入采樣、執(zhí)行用戶程序、輸出刷新。PLC的工作過程框圖</p><p>　　2. 輸入和輸出映像寄存器</p><p>　　輸入和輸出映像寄存器是在PLC的RAM工作區(qū)中將一特定區(qū)域的存儲單元作為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器的存儲區(qū)。輸入映像

15、寄存器中存儲著對應位輸入“繼電器”的通/斷狀態(tài)。高電平“1”為通，低電平“0”為斷。此處“繼電器”是指由系統(tǒng)軟件程序賊予的具有繼電器功能的“軟繼電器”。每位輸入映像寄存器也對應著PLC每個實際輸入端的通/斷狀態(tài)。輸入映像寄存器的內(nèi)容只能被PLC中的CPU讀出，而不能被改寫。 輸出映像寄存器單元存儲著對應位輸出寄存器的狀態(tài)。在執(zhí)行用戶程序時，輸出映像寄存器既可被PLC的CPU讀出，又可被CPU改寫。 </p><p&g

16、t;　　2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表 </p><p>　　為了區(qū)別，工位依1～8編號并各設一個限位開關。每個工位設一呼車按鈕，系統(tǒng)設啟動按鈕和停機按鈕各1個，臺車設正反轉(zhuǎn)接觸器各1個，每工位設呼車指示燈1個，但并聯(lián)接于各個輸出口上。系統(tǒng)布置圖如圖</p><p><b>　　系統(tǒng)布置圖</b></p><p><b>　　系統(tǒng)方

17、框圖</b></p><p>　　外圍設備和I/O地址分配</p><p>　　本設計以PLC作為工具對臺車呼叫控制系統(tǒng)的各種操作進行控制。，制定控制方案確定I/O點數(shù)選擇PLC機型（本次設計采用西門子S7-200PLC），選擇輸入、輸出設備，分配PLC的I/O地址程序設計（包括梯形圖的繪制），系統(tǒng)調(diào)試編制相關技術文件。</p><p>　　臺車呼叫控制

18、系統(tǒng)的總體流程圖</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SQl—SQ8信號，1號位-8號位的呼叫開關SB1～SB8信號;系統(tǒng)的輸出信號有：前進、后退控制電機接觸器驅(qū)動信號，呼叫指示燈信號。共需實際輸入點數(shù)18個，輸出點數(shù)2個。配置表如表所示：</p><p>　　表1.3-1 系統(tǒng)I/O資源配置表</p><p&g

19、t;　　2.3 系統(tǒng)接線圖設計</p><p><b>　　系統(tǒng)接線圖</b></p><p><b>　　3、控制系統(tǒng)設計</b></p><p>　　臺車自動往返控制系統(tǒng)的工作示意圖如圖所示?？刂埔笕缦拢?lt;/p><p>　　A. 按下起動按鈕SB0，電動機M正轉(zhuǎn)，臺車前進；碰到限位開關SQ

20、1后，電動機M反轉(zhuǎn)，臺車后退。</p><p>　　B. 臺車后退碰到限位開關SQ2后，電動機M停轉(zhuǎn)，臺車停車5s后，第二次前進，碰到限位開關SQ3，再次后退。</p><p>　　C. 當后退再次碰到限位開關SQ2時，臺車停止。</p><p>　　臺車自動往返控制系統(tǒng)的工作示意圖</p><p>　　對上述臺車自動往返控制系統(tǒng)的控制要求進

21、行分析可知其一個工作周期有5個工序，每個工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用以及轉(zhuǎn)換條件如表所示。</p><p>　　每個工序狀態(tài)繼電器的分配、功能與作用、轉(zhuǎn)換條件</p><p>　　按下啟動按鈕I0.0后主程序網(wǎng)絡1 的M0.0導通并自鎖，呼叫指示燈亮，此時可以通過呼叫按鈕多對臺車進行呼叫。網(wǎng)絡2和網(wǎng)絡3一直調(diào)用子程序SBR_0和SBR_1。網(wǎng)絡4和網(wǎng)絡5的主要功能是在有呼叫信號M0.1

22、時，調(diào)用子程序SBR_2，同時屏蔽呼叫允許信號，關閉呼叫指示燈。正是因為在有呼叫信號M0.1時，調(diào)用子程序SBR_2，使得停電再來電時，電機不會自行啟動。M0.1時調(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，對呼叫信號做出反應[</p><p>　　由此得出系統(tǒng)的控制程序流程圖。</p><p>　　臺

23、車呼叫控制程序流程圖</p><p><b>　　控制程序設計思路</b></p><p><b>　　4、程序設計、調(diào)試</b></p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　為期五天的“現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術課程設計”即將結束，五天來，我利用所學《現(xiàn)

24、代電氣控制及PLC應用技術》的基本知識，認真查閱相關資料，并在同學們的幫助下，完成了“臺車呼叫控制”的課程設計，下面我將從六方面闡述我在本次課程設計中的心得體會。</p><p>　　（1）將理論教學與實習實踐相結合，對于PLC在實際設計中的應用有了較深刻的認識；</p><p>　?。?）對PLC應用系統(tǒng)設計的方法有了初步的了解；</p><p>　?。?）提高自

25、己對設計課題的分析能力、編程能力及解決實際問題的綜合能力與調(diào)試能力；</p><p>　?。?）通過學習這一次實踐，增強了我們的動手能力，提高和鞏固了PLC方面的知識。讓我認識到把理論應用到實踐中去是多么重要。</p><p>　　（5）通過本次課程設計實踐，增強了下階段的學習信心，為畢業(yè)設計奠定了基礎。</p><p>　?。?）但是在設計過程中，仍存在許多問題與

26、不足：諸如對于基礎知識掌握的不牢固，所學到的知識還遠遠不夠,以至于還有一些功能不能被動完成。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王永華，現(xiàn)代電氣控制及PLC 應用，北京航空航天大學出版社，2007.6, </p><p>　　[2] 張萬忠，劉明芹：電器與PLC控制技術，化學工業(yè)出版社，2009.6, &

27、lt;/p><p>　　[3] 程 周，可編程序控制器原理與應用，高等教育出版社，2006.4，</p><p>　　[4] 吳中俊，黃永紅：可編程序控制器原理及應用，機械工業(yè)出版社，2008.8 , </p><p>　　[5] 殷洪義，可編程控制器選擇設計與維護，機械工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　[6] 王兆義，實時服務可編程