小车直线往返运动定位控制plc程序设计Word文件下载.docx
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2.1.1PLC的由来
在60年代,汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。
当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。
随着生产的发展,汽车型号更新的周期愈来愈短,这样,继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装,十分费时,费工,费料,甚至阻碍了更新周期的缩短。
为了改变这一现状,美国通用汽车公司在1969年公开招标,要求用新的控制装置取代继电器控制装置,并提出了十项招标指标,即:
(1)编程方便,现场可修改程序;
(2)维修方便,釆用模块化结构;
(3)可黑性高于继电器控制装置;
(4)体积小于继电器控制装置;
(5)数据可直接送入管理计算机;
(6)成本可与继电器控制装置竞争;
(7)输入可以是交流115V;
(8)输岀为交流115V,2A以上,能直接驱动电磁阀,接触器等;
(9)在扩展时,原系统只要很小变更;
(10)用户程序存储器容量至少能扩展到4K。
1969年,美国数字设备公司(DEC)研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用,获得了成功。
这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,很快地在美国其他工业领域推广应用。
到1971年,已经成功地应用于食品,饮料,冶金,造纸等工业。
这一新型工业控制装置的出现,也受到了世界其他国家的高度重视。
1971日本从美国引进了这项新技术,很快研制出了日本第一台PLCo1973年,西欧国家也研制出它们的第一台PLCo我国从1974年开始研制。
于
1977年开始工业应用。
2.1.2PLC的工作原理
当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,可编程逻辑控制器即输入釆样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
输入采样阶段
在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。
输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。
在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。
因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。
用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按宙上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
在扫描每一条梯形图时,乂总是先扫描梯形图左边的山各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对山触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;
或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;
或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即,在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;
相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。
即使用I/O指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从I/O模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区另|J。
一输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。
在此期间,CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。
这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。
2.2西门子S7-200
2.2.1西门子S7-200简介
西门子公司生产的S7-200小型PLC在我国工业控制方面有着广泛的应用,并受到广大电气工程人员的青睐,随着可编程控制器在各行各业的广泛应用,各种有关可编程控制器的书籍大量涌现,但是不少人在看了很多书之后,在真正进行编程的时候往往还是束手无策,不知从何下手,其原因是什么呢?
那就是缺少一定数量的练习。
如果只靠自己苦思冥想,则结果往往收效棋微,而学习和借鉴别人的编程方法不乏是一条学习的捷径。
笔者编写这本书的□的就是,在读者已经掌握可编程控制器基础知识的前提条件下,为读者提供一个快速掌握PLC编程方法的学习捷径,达到抛砖引玉的目的。
2.2.2西门子S7-200的主要技术指标
西门子S7-200的主要技术指标如表2-1所示
表2-1西门子S7-200的主要技术指标
技术规范
CPU224CPU
224XP
集成的数字量输入/输出
14A/10出
可连接的扩展模块数量(最大)
7
最大可扩展的数字量输入/输岀范用
168
最大可扩展的模拟虽:
输入/输岀范弗1
35
用户程序区
8KB
12KB
数据存储区
10KB
数据后备时间(电容)
100小时
后备电池(选件)
200天
编程软件
Step7-Micro/WIN
布尔量运算执行时间
0.22us
0.22us
标志寄存器/计数器/左时器
256/256/256
高速计数器
6个30KHz
6个100KHz
髙速脉冲输出
2个20KHz
2个100KHz
通讯接口
1个RS-485
2个RS-485
外部硬件中断
4
模拟电位器
2个8位分辨率
实时时钟
内置时钟
外形尺寸(长X宽X髙,mm)
120.5x80x62
120.5x80x62
3小车自动往返运动
3.1主要任务
当按下第一站按钮时,小车开始运行,所经过指示灯亮,当按下第四站按钮,小车反向运行。
当小车经过第一和第四个传感器时,小车也要反向运行。
当按下第二站按钮时,小车停止运行。
在没按停止按钮时,小车自动往返运行。
3.2设计内容
3.2.1小车运行模拟图
小车运行模拟图如图3-1所示
MF
O
左行
SBlLBI
OO
SB2LB2
O0
SB3LB3
SB4LB4
右行
图3-1
小车运行模拟图
位置传感器:
CMCHKJN5002A;
功能:
检测小车是否经过某一站。
继电器:
JZX-18FF,DC24V;
根据输入信号,来接通或断开小电流控制电路,实现控制和保护的自动控制系统。
电札ZGA37F104i,DC24V,30rpm,带减速器直流电机;
功能:
带动小车运行。
3.2.2主电路图
设计主电路图如图3-2所示
3.2.3PLC引脚接线表格
引脚接线表格如表3-1所示
表3-1引脚接线表格
输入信号
输岀信号
信号元件及作用
PLC输入口地址
PLC输出口地址
第一站按钮SB1
10.0
第一站指示灯LB1
Q0.0
第二站按钮SB2
10」
第二站指示灯LB2
Q0.1
第三站按钮SB3
10.2
第三站指示灯LB3
Q0.2
第四站按钮SB4
10.3
第四站指示灯LB4
Q0.3
电磁传感器SY1
10.4
左行指示灯LF
Q0.4
电磁传感器SY2
10.5
右行指示灯LZ
Q0.5
电磁传感器SY3
10.6
电机右行继电器MZ
Q0.6
电磁传感器SY4
10.7
电机左行继电器MF
Q0.7
接0VDC
1M
接24VDC
IL.2L
3.2.4PLC接线图
设计所用PLC接线图如图3-3所示
图3-3PLC接线图
3.2.5设计梯形图
设计梯形图如图3-4至图3-9所示
誇觀*奎器需:
酸靈离膘畿呀勰翟圭左仃"
灯犯伽'
按下第四站按辺Z小车左丁
图3-5小车直线往返运动网络2
冋路3
到达第一站心•删■指示灯qO・C^一
10.6Q02
I()
图3-8小车直线往返运动网络5
到达第四站iO•耐指示灯qO.痣
10.7Q0.3
4小车定位控制
4.1主要任务
按下第一站按钮,小车开始运行,同时在第二站和第三站之间做往返运动,计数器计数五次后,小车运行至第一站处。
当小车在第二站和第三站运行时,按下第四站按钮,小车停止在其中任何位置。
4.2设计内容
4.2.1PLC接线图
设计所用PLC接线图如图4-1所示
图4-1PLC接线图
4.2.2设计梯形图
设计梯形图如图4-2至图4-5所示
小车经过第三站O时计时品计一次数。
第一站按钮心瞳位计数器并侵它开始计数。
冋络2
I到达第四站id•耐第四站指示灯葩喬
图4-3小车泄位控制网络2
冋络4
到达笫三站g測或c1计数畝时或臥达笫四站q0.測小车左行。
到达笫一姑qO.Bj小车停止左行。
<
)
图4-4小车泄位控制网络3
网络5
蟄达第一站讥弼第一站指示灯qO.曉7
10.4000
网培6
到达劳二^心刘弟二站指示灯而£
10.5Q01
冋络7
|更达第三站iC涮驚三站指示灯q0.凝.
I0.6Q02
—II——C)
小车自动往返运动的这个设计是结合生活中常用的实例而来进行的。
他的研究和设计不仅和生活息息相关,也是对我们掌握的知识的一个汇总,其中涉及PLC控制、西门子S7-200的应用以及网络编程等各方面知识。
小车自动往返的设计主要是通过网络程序来控制小车完成自动循环往返运动,其中继电器是反应数据的根本依据。
设计说明了小车可以在指定程序下完成自动直线循环往返运动,并且可以手动急停。
小车制动控制的程序设计是通过计数器讣数,使小车在完成指定任务后回到某一指定位置。
该设计说明了小车在一定的程序下可以通过时间控制使其完成某一任务后按要求精确地回到指定位置,同时也可以手动急停。
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参考文献
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机械工业出版社,2000.
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王永华•现代电气控制及PLC应用技术[M]・北京:
北京航空航天大学出版社,2008.何友华.可编程控制器及常用控制电路[M]•天津:
冶金工业出版社,2008.
戴一平.可编程控制器技术及应用[M]・北京:
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