基于可编程控制器PLC西门子S7200的台车呼叫控制系统.docx
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基于可编程控制器PLC西门子S7200的台车呼叫控制系统.docx
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基于可编程控制器PLC西门子S7200的台车呼叫控制系统
摘要
本设计是一个基于可编程控制器(PLC)西门子S7-200的台车呼叫控制系统,它能够指示台车的停车位和呼叫使能,是否可以呼叫及台车是否到位,能够实现电机正转,电机反转,可以紧急停车等功能。
设计阐述了可编程控制器西门子S7-200的功能特点以及操作,提出了系统的总体设计方案。
本系统具有价格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特点。
通过该系统的成功研制和应用,生产效率将大幅度提高,工人的劳动强度将大幅度降低,控制精度也将进一步提高。
关键字:
可编程序控制器台车电机
第一章绪论
电子技术和微型计算机的迅速发展,促进可编程控制器(简称PLC)控制技术的迅速发展和广泛应用,PLC的可用领域已经渗透到国民经济的各个部门,它起到了越来越重要的作用。
PLC是一种在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则设计。
它已经成为工业控制领域发展所不可或缺的因素,利用PLC控制的台车呼叫控制系统提高了系统的稳定性,并且操作简单,保证了台车呼叫控制系统能够长期稳定的运行。
通常情况下,建立一个应用工程大致可分为以下几个步骤:
1、创建新工程;2、定义硬件设备并添加工程变量;3、制作图形画面并定义动画连接;4、编写命令语言;5、进行运行系统的配置;6、保存工程并运行。
§1.1设计的目的和意义
综合运用本课程及前期课程的相关知识和技能,相对独立地设计和调试一个小型PLC应用系统,使学生获得控制技术工程的基本训练,提高工程意识和实践技能。
同时提高学生对文献资料的检索和信息。
§1.1.1设计任务
熟悉工艺流程及生产设备的工作原理;根据控制要求,画出硬件电路图、PLC接线图及控制梯形图;利用编程软件编制程序,可先在计算机上进行仿真,然后在实验室完成调试;完成课程设计说明书。
§1.1.2控制器模块
控制器主要用于各模块对显示等因素的控制。
控制器的选择有以下两种方案。
方案一:
采用可编程序控制器(PLC)。
它可以实现各种复杂的逻辑功能,规模大,密度高,它将所有器件集成在一个模块上。
减小了体积,提高了稳定性,并且可以应用软件仿真调试,易于进行功能扩展。
它采用串行、并行的输入输出方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模实时系统的控制核心。
方案二:
采用AT89S51作为系统控制器的CPU方案,单片机算术运算功能强,软件编程灵活、自由度大,可以用软件编程实现各种算法和逻辑控制,但是其易受到外界的干扰,故并不适用于工业场合。
基于以上分析拟定方案一。
第二章总体设计思路
§2.1总体设计方案
台车呼叫控制系统的基本功能就是一部电动运输车供8个加工点使用,然后根据具体要求做出相应的移动,来完成货物的装卸和加工。
本次课程设计的要求是PLC上电后,车停在某个工位,若无用车呼叫(下称呼车)时,则各工位的指示灯亮,表示各工位可以呼车,某工作人员按本工位的呼车按钮呼车时,台车不动,呼车工位号大于停车位时,台车自动向高位行驶,当呼车位号小于停车号时,台车自动向低位行驶,当台车到呼车工位时自动停车。
停车时间为30秒供呼车工位使用,其他工位不能呼车,从安全角度出发,停车再来电时,台车不会自行启动。
8个工位的呼车按钮用基本输入输出模块上的8个开关模拟,每个工位的限位开关用另8个开关模拟,系统启动按钮和系统停止工作按钮用2个开关模拟,因此需要18个输入点。
可呼车指示,电动机正转接触器,电动机反转接触器用3个小灯模拟,是3个输出点。
§2.2硬件设计
台车呼叫控制系统基本功能是保证台车被八个加工点呼叫时达到此加工工位完成卸货和加工,因此为了区别,工位依1~8编号并各设一个限位开关;为了呼车,每个工位设一呼车按钮,系统设启动及停车按钮各一个;小车正转反转接触器各一个。
每个工位设呼车指示灯各一个,且并连接于某一输出口上。
每个工位应设置一个限位开关和一个呼车按钮,系统要配置用于启动和停车按钮,这些是PLC的输入元件;小车要用一台电动机拖动,电动机正转小车行驶向高位,反转时小车行驶向低位,电动机正转和反转各需要一个接触器,是PLC的执行元件。
另外各工位还要有指示灯作为呼车显示。
电动机和指示灯是PLC的控制对象。
§2.3I/O地址分配
本次课程设计的主要I/O分配如下:
表一I/O地址分配
限位开关(停车号)
呼车按钮(呼车号)
启动.停止
输出
SQ1
I2.0
SB1
I0.0
启动SB9
I1.0
可呼车指示
Q0.0
SQ2
I2.1
SB2
I0.1
停止SB10
I1.1
正转接触器
Q0.1
SQ3
I2.2
SB3
I0.2
反转接触器
Q0.2
SQ4
I2.3
SB4
I0.3
SQ5
I2.4
SB5
I0.4
SQ6
I2.5
SB6
I0.5
SQ7
I2.6
SB7
I0.6
SQ8
I2.7
SB8
I0.7
§2.4顺序工作功能流程
图2顺序功能图
§2.5硬件接线图
图3硬件接线图
§2.6电路工作过程
系统启动:
按下启动按钮SB1,输入继电器I1.0得电。
【I1.0
(1)闭合,执行MOVB指令
(1),将“0”送入VB100,停车工位号寄存器清零。
执行执行MOVB指令
(1),将“0”送入VB110,呼车工位号寄存器清零。
M10.2
(2)闭合,完成初始化】
右行工作过程:
设送料小车暂停于2#工作台SQ2闭合I2.1得点I2.1(4)闭合执行MOVB指令,将“2”送入VB100,停车工位寄存器为“2”。
由于#M10.1(11)闭合Q0.0得电指示灯亮,指示可以进行呼车,这时4#工作台呼叫SB4闭合闭合I0.3得电。
【I0.3得电,I0.3(15)闭合,执行MOVB指令,将“4”送入VB110,呼车工位号寄存器为“4”。
I0.3(20)闭合,M10.1(20)得电,有工位呼车,#M10.1(11)断开,Q0.0失电,指示灯灭指示已有工位呼车其他工位不可进行呼车,执行比较指令(21)到(23)将VB100和VB110相比较,由于VB100
(2)小于VB110(4),因此Q0.2(22)得电,KM1得电吸合,电动机反转,小车由位置2开始右行。
#Q0.2(21)断开,使Q0.1(21)不能得电,小车不能左行,互锁。
小车右行经过位置3,SQ3闭合,I2.2得电,I2.2(5)闭合,执行MOVB指令,将“3”送VB100,停车工位号寄存器为“3”,由于VB100(3) #Q0.2(21)断开,使Q0.1(21)不能得电,小车不能左行,互锁。 小车右行到达位置4,SQ4闭合,I2.3得电,I2.3(6)闭合,执行MOVB指令,将“4”送VB100,停车工位号寄存器为“4”。 由于VB100(4)=VB110(4),VB100(3)小于VB110(4)不成立,因此Q0.2(22)失电,KM1失电,电动机停转。 T37(23)得电,开始30S延时,延时时间到,#T37(20)断开,M10.1(20)失电,#M10.1(11)复位闭合,Q0.0(11)得电,指示灯亮,指示可进行呼车。 】 左行工作过程: 设送料小车现暂停于4号工作台,SQ4闭合,I2.3得电,I2.3(6)闭合,执行MOVB指令(6),将“4”送入VB100,停车工位号寄存器为“4”。 由于#M10.1(11)闭合,Q0.0(11)得电,指示灯亮,指示可进行呼车。 这时2号工作台呼叫,SB2闭合,I0.1得电。 【I0.1得电,I0.1(13)闭合,执行MOVB指令,将“2”送入VB110,呼车工位号寄存器为“2”。 I0.1(20)闭合,MI0.1(20)得电,有工位呼车,#M10.1(11)断开,Q0.0(11)失电,指示灯灭,指示灯已有工位呼车,其他工位不可进行呼车。 执行比较指令(21)到(23),将VB100与VB110相比较,由于VB100(4)大于VB110 (2),因此Q0.1(21)得电,KM2得电吸合,电动机正转,小车由位置4开始左行。 #Q0.1(22)断开,使Q0.2(22)不能得电,小车不能右行,互锁。 小车左行经过位置3,SQ3闭合,I2.2得电,I2.2(5)闭合,执行MOVB指令,将“3”送入VB100,停车工位号寄存器为“3”,由于VB100(3)大于VB110 (2),因此Q0.0(21)得电,KM2得电吸合,电动机正转,小车由位置3继续左行。 #Q0.1(22)断开,使Q0.2(22)不能得电,小车不能右行,互锁,小车左行到达位置2,SQ2闭合,I2.1得电,I2.1(4)闭合。 执行MOVB指令,将“2”送入VB100,停车工位号寄存器为“2”。 由于VB100 (2)=VB110 (2),VB100(3)>VB110 (2)不成立,因此Q0.1(21)失电,KM2失电,电动机停转。 T37(23)得电,开始30S延时,延时时间到,#T37断开。 M10.1(20)失电,#M10.1(11)复位闭合,Q0.0(11)得电指示灯亮,指示可进行呼车。 原位不动: 若小车停在3位,而3号工作台呼叫,则小车原位不动。 由于小车停在3位SQ3受压,I2.2得电,I2.2(5)闭合,执行MOVB指令(5),将“3”送入VB100,停车工位号寄存器为“3”。 通过比较两个寄存器变量值的大小,从而做出正确的正反转操作。 第三章软件实现具体设计 本次课程设计用到PLC软件编程是STEP7和西门子S7-200仿真软件。 §3.1PLC软件梯形图 本课题的控制程序通过梯形图实现,而PLC本身又有多种程序设计语言,如指令语句表语言、功能表语言等。 其中梯形图语言沿袭传统的电气符号控制图,但是简化了符号,编程容易且直观。 第四章程序调试 在整个程序的调试过程中,我遇到了一些问题,比如刚开始时,我不太熟悉S7-200仿真软件,导致就是无法达到实验的效果,却无踪可寻。 我分析原因,大致有几种,一是接的线很有可能接触不良,导致显示灯无法发亮。 二是疏忽大意没有用线接PLC的输入输出串口。 而程序无法下载则可能是因为程序本身有错而无法编译,还有就是PLC的分配地址不对导致下载失败。 不然也将是无法通讯的。 了解了这些以后,做实验就相对轻松不少。 在PLC编程上进入了误区,后来研究程序,用了经典编程方法,才完成了程序方面的问题。 第五章设计结论与体会 通过这次PLC课程设计,让我更加深刻理解了课本的知识,并使我熟悉和掌握了PLC基本指令的使用,掌握了PLC的I/O分配、程序调试等。 最终完成了台车呼叫控制系统的模拟。 本次2周的课设使我收益很多,我们先进行了PLC的相关课程的学习,然后互相交流了彼此的看法。 尽管,每个人的文物均不相同,但是我们还是能够彼此学到很多书本上的东西。 实现结果的时候发现,查到的一些举例程序,不是完全正确,需要我们自己去修改调试,在此过程当中,遇到一些梯形图编程问题,在老师的细心讲解下终于完成了实验要求的效果。 其后练习使用组态王软件,完成上位机监控画面的开发。 在使用的过程中,基本的操作方法可以掌握,但是遇到有一些动画连接、命令语言的时候还需要查阅相关资料。 最后就是独立完成相关课题,通过前两周的练习,我最终很好完成了课设任务。 §5.1课设体会 这次设计,提高了我的动手和动脑能力,更让我们体会到了理论与实践相结合的重要性,使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。 使我在PLC的基本原理以及编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步,为日后的工作和学习都有很大的帮助,还使我了解到了学习的乐趣。 这次设计由于种种原因做的不够完美,有很多不足之处,所以在以后的工作和学习中,我会更加努力,严格要求,追求完美。 参考文献 [1]赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社,2002,7 [2]钟肇新.范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社,2003 [3]陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术.北京电子工业出版社,1995 [4]陈在平.赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京机械出版社,2002 [5]廖常初主编.PLC编程及应用.北京机械工业出版社,2002 [6]何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京化学工业出版社,2000
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