1、摘 要近年來，隨著科學技術的進步和微電子技術的迅速發展，可編程序控制技術已廣泛應用于自動化控制領域，可編程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作簡便等特點，已經形成了一種工業趨勢。 可編程控制器是一種新型的通用控制裝置，它將傳統的繼電器-接觸器控制技術、計算機技術和通訊技術融為一體，專門為工業控制而設計，這一新型的通用自動控制裝置以其高可靠性、較強的工作環境適應性和極為方便的使用性能，深受自動化領域技術人員的普遍歡迎。運料小車在現代化的工廠中普遍存在。傳統的工廠依靠人力推車運料，這樣浪費了大量的人力物力，降低了生產效率。而現代工業生產中大量運用PLC控制運料小車，并結合組態王軟件完成數據通信、網

2、絡管理、人機界面(HMI)和數據處理，使生產自動化，智能化，大大提高了生產效率，降低了勞動成本。關鍵詞：可編程控制器（PLC） 組態王 自動化 控制ABSTRACTIn recent years, with the scientific and technological progress and rapid development of microelectronic technology, programmable control technology has been widely used in automation and control, programmable logic co

3、ntroller (PLC) for its high reliability and simple operation, has been formation of an industry trend. Programmable controller is a new type of universal control devices, it will traditional relay - contactor control technology, computer technology and communication technology integration, designed

4、specifically for industrial control, this new automatic control device to the general its high reliability, strong work environment is very easy adaptability and performance, by the automation of technical staff in general. The car used for transport materials is common in modern factories. Plants r

5、ely on traditional human carts haul, so that waste a lot of manpower and resources, reduce production efficiency. The extensive use of modern industrial production car transport materials PLC control, combined with Configuration software for data communications, network management, human-machine int

6、erface (HMI) and data processing, the production automation, intelligence, greatly improving production efficiency and reduce labor costs. Keywords: Programmable logic controller (PLC) Kingview Automation Control 前 言大學生涯就要以這篇畢業論文作為結局，將所學的東西融會貫通。恰好所做的畢業設計是課程開過的PLC，盡管不是同一個類型的，所編的程序也是不相同的，但是對應畢業設計的上手還是

7、可以比較快的了。這論文的時候，自己還是寫作前期還是一葉蔽目，毫無頭緒。但是在查閱了相關的資料后也是對S7-200的硬件及其軟件有了比較好的認識。這篇論文是以S7-200系列PLC為主要載體，結合他對應的來對運料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。本文主要是在對PLC進行系統的介紹后，進入具體是S7-200的PLC，針對S7-224這個型號進行硬件及其軟件的介紹，最后寫出運料小車對應PLC的接口圖及其對應的程序。由于個人或時間等因素，還不能將這篇論文寫的完美，所以有錯誤的地方還請各位老師同學不吝指教。第一章可編程控制器（PLC）概況1.1PLC

8、的定義國際電工委員會(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版對PLC作了如下的定義: PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計算和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器實際上是一種工業控制計算機，它的硬件結構與一般微機控制系統相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU(中央處理單元)存儲器(RAM和EPROM),輸入/輸出模塊(簡稱為I/O模塊)、編程器和電源五大部分組

9、成。近年來發展極為迅速、應用面極廣的工業控制裝置。它按照成熟而有效的繼電器控制概念和設計思想，利用不斷發展的新技術、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產品。1.2PLC的發展1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開招標提出十項標準:(1)編程方便，現場可修改程序；(2)維修方便，采用模塊化結構；(3)可靠性高于繼電器控制裝置；(4)體積小于繼電器控制裝置；(5)數據可直接送入管理計算機；(6)成本可與繼電器控制裝置競爭；(7)輸入可以是交流115V；(8)輸出為交流115V, 2A以上，能直接驅動電磁閥，接觸器等；(9)在擴展時，原系統只要很小變更；(10)

10、用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K。1969年，美國數字公司(DEC)研制出了第一臺可編程序控制器，滿足了GM公司裝配線的要求。這種新型的工業控制裝置簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長，很快在美國其它工業領域推廣使用。隨著集成電路技術和計算機技術的發展，現在已有了第五代PLC產品。1.3PLC的特點PLC之所以越來越受到控制界人士的重視，是和它的優點分不開的:1)功能齊全，它的適用性極強，幾乎所有的控制要求，它均能滿足；2)應用靈活， 其標準的積木式硬件結構，以及模塊化的軟件設計，使得它不僅可以適應大小不同、功能繁復的控制要求，而且可以適應各種工藝流程變更較多的場合；3

11、)操作方便，維修容易，穩定可靠。盡管PLC有各種型號，但都可以適應惡劣的工業應用環境，耐熱、防潮、抗震等性能也很好，一般平均無故障率可達幾萬小時。1.4 PLC的基本組成及各部分作用PLC是一種通用的工業控制裝置，其組成與一般的微機系統基本相同。按結構形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構成主機。另外還有獨立的1/0擴展單元與主機配合使用。主機中，CPU是PLC的核心，1/0單元是連接CPU與現場設備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設備的連接。組合式PLC將CPU單元

12、、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10m.無論哪種結構類型的PLC，都可以根據需要進行配置與組合。1、中央處理單元(CPU)：CPU在PLC中的作用類似于人體的神經中樞，它是PLC的運算、控制中心。它按照系統程序所賦予的功能，完成以下任務:(1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數據；(2) 診斷電源、PLC內部電路的工作狀態和編程的語法錯誤;(3) 用掃描的方式接收輸入信號，送入PLC的數據寄

13、存器保存起來;(4) PLC進入運行狀態后，根據存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執行，完成用戶程序中規定的各種操作;(5) 將用戶程序的執行結果送至輸出端。現代PLC使用的CPU主要有以下幾種:(1) 通用微處理器，如8080, 8088, Z80A, 8085等。通用微處理器的價格便宜，通用性強，還可以借用微機成熟的實時操作系統、豐富的軟硬件資源。(2) 單片機，如8051等。單片機由于集成度高、體積小、價格低和可擴充性好，很適合在小型PLC上使用，也廣泛地用于PLC的智能UO模塊。(3) 位片式微處理器，如AMD2900系列等。位片式微處理器是獨立于微型機的另一分支。它主要追求運

14、算速度快，它以4位為一片。用幾個位片級聯，可以組成任意字長的微處理器。改變微程序存儲器的內容，可以改變計算機的指令系統。位片式結構可以使用多個微處理器，將控制任務劃分為若干個可以并行處理的部分，幾個微處理器同時進行處理。這種高運算速度與可以適應用戶需要的指令系統相結合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。2、存儲器根據存儲器在系統中的作用，可以把它們分為以下3種:(1) 系統程序存儲器:和各種計算機一樣，PLC也有其固定的監控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統程序，系統程序存儲器就是用來存放這部分程序的。系統程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM或EPRO

15、M.(2) 用戶程序存儲器:用戶根據控制功能要求而編制的應用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。由于用戶程序需要經常改動、調試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。由于RAM掉電會丟失數據，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC，都有后備電池(鏗電池)保護RAM，以免電源掉電時，丟失用戶程序。當用戶程序調試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序寫入EPROM.目前較先進的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時數據不會丟失，不需用后備電池保護。(3)工作數據存儲器:工作數據是經常變化、經常存取的一些數據。這部分

16、數據存儲在RAM中，以適應隨機存取的要求。在PLC的工作數據存儲區，開辟有元件映象寄存器和數據表。元件映象寄存器用來存儲PLC的開關量輸入/輸出和定時器、計數器、輔助繼電器等內部繼電器的ON/OFF狀態。數據表用來存放各種數據，它的標準格式是每一個數據占一個字。它存儲用戶程(3) 序執行時的某些可變參數值，如定時器和計數器的當前值和設定值。它還用來存放A/0轉換得到的數字和數學運算的結果等。根據需要，部分數據在停電時用后備電池維持其當前值，在停電時可保持數據的存儲器區域稱為數據保持區。3、 1/0單元I/0單元也稱為I/0模塊。PLC通過I/0單元與工業生產過程現場相聯系。輸入單元接收用戶設備

17、的各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其他一些傳感器的信號。通過接口電路將這些信號轉換成中央處理器能夠識別和處理的信號，并存到輸入映像寄存器。運行時CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進行處理，將處理結果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點對應的觸發器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號轉換成現場需要的強電信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器、指示燈被控設備的執行元件.4、電源部分PLC一般使用220V的交流電源，內部的開關電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V, +12V, +24V的直流電源，使PLC能正常工作。電源部件的位置形式可有多種，對于整體式結構的CP

18、U，通常電源封裝到機殼內部;對于模塊式PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。5、擴展接口擴展接口用于將擴展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿足不同控制系統的需要。6通信接口為了實現“人一機”或“機一機”之間的對話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監視器、打印機和其他的PLC或計算機相連。當PLC與打印機相連時，可將過程信息、系統參數等輸出打印;當與監視器相連時.可將過程圖像顯示出來;當與其他PLC相連時，可以組成多機系統或連成網路，實現更大規模的控制;當與計算機相連時，可以組成多級控制系統，實現控制與管理相結合的綜合性控制

19、。7、編程器編程器的作用是提供用戶進行程序的編制、編輯、調試和監視。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發光二級管或其他顯示管件組成。智能型的編程器又稱為圖形編程器，它可以聯機編程，也可以脫機編程，具有LCD或CRL圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話。還可以利用PC作為編程器，PLC生產廠家配有相應的編程軟件，使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實現不同編程語言的互相轉換。程序被下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打

20、印，通過網絡，還可以實現遠程編程和傳送。現在很多PLC已不再提供編程器，而是提供微機編程軟件了，并且配有相應的通信連接電纜。1.5PLC的應用領域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過改變程序而改變生產過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產場合。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況主要分為如下幾類:(1)開關量邏輯控制取代傳統的繼電器控制電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺設備，

21、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、包裝生產線、電鍍流水線等。(2)工業過程控制在工業生產過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續變化的量(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，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的一種調節方法。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。(3)運動控制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。(4)數據

22、處理PLC具有數學運算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。數據處理一般用于如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。(5)通信及聯網PLC通信包括PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著工廠自動化網絡的發展，現在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。但是，可編程控制器產品并不針對某一具體工業應用，在實際應用時，其硬件需根據實際需要進行選用配置，其軟件需根據控制要求進行設計編制。1.3 簡介組態王 組態王的功能 組態王6.5完全基于網絡的概念，支持用戶-服務器模式Internet/Internet瀏覽器技術

23、，并且是一種可伸縮的柔性結構，根據網絡規模大小，可將不同站點設計成I/O服務器、報警服務器、數據服務器、登錄服務器、校時服務器、客戶機等，在系統擴展和變化通道冗余、雙設備冗余、雙網冗余、雙機冗余及雙系統冗余。組態王6.5設計成一個完全意義上的軟件平臺，允許用戶進行功能擴展和發揮，它是一個ActiveX容器，無需編程即可將第三方控件直接連入組態王；組態王6.5不僅是OPC客戶端，還是OPC服務器，可向任意支持OPC客戶的軟件提供數據；組態王6.5中的報警信息可以直接輸出到帶ODBC接口數據庫中，像Access、SQL、Server等；提供了一套動態鏈接庫，允許用戶用VB、VC直接訪問組態王的數據

24、庫，構筑功能更加強大的工控系統；組態王6.5還可以和KingPLC 1.0完全集起來，可以做到KingPLC 1.0在后臺控制，組態王在前臺進行人機界面顯示。 組態王的結構 組態王6.5是運行于Microsoft Windows 98/200/NT中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、COM組件等新技術，實現了實時多任務。 組態王6.5軟件包由工程瀏覽器(TouchExplorer)、工程管理器(Projmanager)和畫面運行系統(TouchVew)三部分組成。在在工程瀏覽器中可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數據庫的構造、定義外部設備等工作；工程管理器內嵌畫面管理器系統，用

25、于新工程的創建和已有工程的管理。畫面的開發和運行是由于工程管理器調用畫面制作系統(Touchmak)和工程運行系統(TouchVew)來完成的。 Touchmak體先進完善的圖形生產功能。用戶需要在這個環境中完成畫面設計、動畫連接等工作。數據庫提供數據類型，能合理的提取控制對象的特性，對變量報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。 Projmanager是應用程序的管理系統。Projmanager具有很強的管理功能，可用于新建工程的創建和刪除，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復，實現數據詞典的導入和導出。 TouchVew是組態王6.5軟件的實時運行環境，在應用工程

26、的開發環境中建立的圖形畫面只有在TouchVew中才能運行。TouchVew從控制設備中采集數據，并存于實時數據庫中。它還負責把數據的變化以動畫的形式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監視功能，并按實際需求記錄在歷史數據庫中。1.4 設計課題的設定與要求根據社會上對PLC 的需求，現按需要模擬一小車運輸的生產線作設計課題。 控制系統概況本系統為一小車運輸自動生產線流程系統，該小車生產線共有4個工位（S1,S3,S5,S7）以及3個定位燈（S2,S4,S6）。當小車停在原始位置，裝有各個工位所需的零部件。依次從左往右的次序運行，逐一供給改工位所需要的零部件，當小車到達最右

27、端后，能夠自動的返回，并且實現該工位的物料轉移。按次序執行貯存信號的工序，并要求在每一次循環運行中有次序顯示信號。監控畫面如圖1-1所示：對監控畫面的注釋：SD上方對應的圓圈是系統開關開啟狀態下的顯示信號；M1上方對應的圓圈是電動機進行正轉的顯示信號；M2上方對應的圓圈是電動機進行正轉的顯示信號；S1、S3、S5、S7上方對應的綠色圓圈為小車在以上各個工位的控制顯示燈；S2上方對應的紅色圓圈為小車正向運行在工位S1和小車反向運行在工位S3處的定位顯示燈；S4上方對應的紅色圓圈為小車正向運行在工位S3和小車反向運行在工位S5處的定位顯示燈；S6上方對應的紅色圓圈為小車正向運行在工位S5和小車反向

28、運行在工位S7處的定位顯示燈；四個深綠色方塊為分別為S1、S3、S5、S7工位處的檢測元件發光二極管和光敏三極管的組合單元，其中兩紅色方塊和小車方塊上的一紅色條意為他們之間進行交換的光束；在長方形塊中，中間藍色橫條為帶動小車運行的皮帶，皮帶上灰色的方塊為運行的小車。 系統要求1、根據控制要求選擇PLC 的型號，并分配I/O 端口。2、設計I/O 電路，選擇電氣元件。3、設計并繪制梯形圖，編寫程序4、進行模擬調試，利用組態王軟件對系統進行監控5、設計并繪制整系統的接線圖。6、編寫設計原理，使用說明書，設計小結。 控制要求1、小車的前進后退是通過電動機的正反轉來控制。2、小車的停止位置由各個工位上

29、的控制電路進行控制。3、小車能夠按照設計順序進行運行，供給各工位物料。4、小車的前進，后退中到達各個工位時，要求有指示燈指示。5、該系統的一切運行情況應該通過組太軟件建立監控顯示系統，能夠實時顯示運行工位情況。第 2 章 方案論證2.1 方案論證在設計時，我曾用到四個方案，由于數據輸入、比較輸出、小車運行及顯示方面的程序在調試時可以通過，因此，這四個方案都是基于數據移位來選擇的。方案一：開始時，考慮的是一般較為習慣的繼電器控制電機和利用限位開關等實物控制系統，系統可以實現我所需要的功能。當時，考慮到經濟性和系統更變較為不便。因此，我放棄了該方案。方案二：拋棄了方案1 后，我開始尋求一種軟件更改

30、方便的方法。利用電子線路實現電機正、反轉以及定位等。此種方法的設計程序較為難點，結果把所用到的功能指令都接于主母線上，但在調試時，則出現了第三，第四個輸入信號錯位的現象。方案三：把該部分的程序改以步進方式執行，并使該步進不斷循環執行。但到了調試運行時，當輸入一個數據時，便會使該數據連續執行次，在苦思不通后終于決定放棄該方案，而且也由于該方案的步數較多，所用語句也十分多，所以該方案就算能通過也不是最佳選擇。方案四：接著，我嘗試使用計數器來移位數據，而不使用數據寄存器，但用計數器則存在不能同時輸入兩個相同信號的問題，最后，由于想到這不能符合課題要求，所以，也放棄了該方案。方案五：最后，我綜合上述方

31、案的經驗，使用類似于步進的方法，在主母線上分步執行。并使用定時器制作脈沖，不斷使移位程序重復執行，并設置互鎖，使輸入按鈕按一次只能輸入一個信號，必須放開按鈕后，再按才可再次輸入。改動后，經調試，證明該方案可行，所以我選擇了該方案。2.2 設計思想設計本課題時，我計劃采用如下思路：首先，在設計功能這方面全部采用電子設備，通過H型驅動電路和軟件實現電機的正反轉，取代以往的繼電器，同時在定位和控制燈方面也采用電子設備和軟件配合方法實現。其次，各工位的輸入和各個工位的指示都由軟件實現，接著是數據的移位，以此來實現輸入數據的優先級別。跟著便是數據的比較輸出，接下來便是各個工位的小車工序。最后，便是顯示程

32、序和手動及自動復位程序，以及組態王軟件的監控顯示系統完善，以提高整個系統的可視性和操作性能。 功率驅動電路 電機的正反轉是同過軟件部分輸出的不同要求時實現，當輸出（Q0.0=1）時，即M1為低電平，電機正轉（運動小車實現從左往右的運動）；當輸出（Q0.1=1）時，即M2為低電平，電機獲反向電壓而反轉（運動小車實現從右往左的運動）。具體功率驅動電路電氣原理圖，詳見圖2-1：圖2-1 驅動電路該電氣原理圖的具體工作原理如以下介紹： 采用24V直流電壓，通過LM317T進行電壓調節后其輸出電壓大致在7V，當軟件輸出（Q0.0=1）即M1為低電平時，芯片CD4011（四2輸入與非門應用電路）的1、2腳

33、都為低電平，其與非門輸出為高電平并輸出到芯片的9腳和H型功率驅動電路的三極管1和三極管4的基極，此刻M2沒有電平輸出即2號與非門輸出電平也是低電平，這樣3號與非門輸出為高電平驅動三極管9013，H型功率驅動電路獲得電壓，電機獲電正傳；當軟件輸出（Q0.1=1）即M2為低電平時，芯片CD4011（四2輸入與非門應用電路）的5、6腳都為低電平，其與非門輸出為高電平并輸出到芯片的8腳和H型功率驅動電路的三極管2和三極管3的基極，此刻M1沒有電平輸出即1號與非門輸出電平也是低電平，這樣3號與非門輸出為高電平驅動三極管9013，H型功率驅動電路獲得電壓，電機獲電反傳。 電子控制顯示電路 通過該電路和軟件

34、實現了對運動小車的位置控制和位置指示燈控制，具體電路詳見圖2-2 具體工作原理如以下介紹： 在該電路中發光二極管D1,D2,D3,D4都一直處于發光狀態。現在以小車運動到S1處為列。當小車運動到S1處時，由于小車車身上攜帶有反光面板反射發光二極管的光束到光敏三極管上，致使光敏三極管導通。這樣24V電壓經270K歐姆和100歐姆的電阻分壓供給三極管T1基極，三極管T1導通。此刻發光二極管D11發光，S1獲得低電平信號給軟件部分，軟件運行控制定位燈的發光時間。圖2-2 控制電路 工位輸入工位的輸入不再是通過限位開關來實現，而是利用運料小車自身攜帶的反光面板進行光束反射后使光敏三極管通斷來實現。4個

35、工位S1,S2,S3,S4分別通過輸入過程映像寄存器的0字節1、2、3、4位（即I0.1,I0.2,I0.3,I0.4）來進行檢測輸入信號。數據的移位數據移位是利用移位寄存器SHRB進行移位，當進行第一次掃描后便移入一個高電平，并且通過Q0.0來實現小車在哪個循環階段以及哪個工位進行正傳和反轉。 小車的運行這一步是把小車的程序分為3個部分，分別對應每一種運行狀態（正傳、反轉和中途方向改變），當比較輸出時得出與哪個數字相等，則有選擇性地執行某個小車程序。 控制面板的顯示與復位該步是利用發光二極管通電狀態來進行控制，以PLC的輸入過程映像寄存器的0字節1、2、3、4位（即I0.1,I0.2,I0.

36、3,I0.4）對4個工位S1,S2,S3,S4位置分別進行檢測輸入信號，還利用輸出過程映像寄存器的0字節2、3、4位對定位控制的發光二極管進行控制顯示。通過軟件對電機正、反轉和復位進行控制。 組態王的監控 運行組態王的工程瀏覽器系統仿真中建立畫面：小車仿真。仿真畫面如圖1-1。通過設置各個圖框的運行條件來實現運行監控。第 三 章 PLC程序設計3.1 小車的運行狀態設置小車的運行狀態是根據課題要求布置各工位的位置以及小車的開始位置，并使各控制開關對應于PLC 的輸入和輸出端口，以方便接線（見表31）如下。小車的運行狀態圖1-1：表3-1 輸入/輸出列表輸入SDS1S3S5S7I0.0I0.1I

37、0.2I0.3I0.4輸出M1M2S2S4S6Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4 其中SD為系統的總開關;M1為電機正轉的顯示信號；M2為電機的反轉的顯示信號。3.2 PLC 類型的選擇在選擇PLC機型，主要考慮以下幾個方面：（1） 功能的選擇。I/O點數的確定，統計被控系統的開關量、模擬量的I/O點數，并考慮以后的擴充（一般加上10%-20%的備用量），從而選擇PLC的I/O點數和輸出規格。（2） 內存的估算：存儲容量=開關量輸入點x10+開關量輸出點x8+模擬通道數x100+定時器/計數器數量x2+通信接口數x300+備用量 在本次設計中，所用到的I/O點數分別都為5個;內存的存儲容

38、量=5x10+5x8+0x100+16x2+1x300+2000=2412 B在對上述系統功能進行綜合分析后，考慮輸入輸出端子決定采用西門子S7-200并且采用CPU 224 CN便能滿足要求。 CPU 224 CN的大致技術規范如下： 本機數字量I/O：14入/10出；擴展模塊數量：7；用戶程序區/KB: 8;數據存儲區：8；用戶數據存儲區/B：8192；數據存儲區/B：8192；RS-485通信口個數/個：1，等等這些規范都達到了本次設計的要求。 3.3 程序原理 本程序設計的原理是利用PLC 的功能指令，使程序按照：數據輸入數據移位小車執行工序工序完成后復位的步驟進行，而顯示部分程序則是

39、與輸入程序一樣必須不斷循環執行，以達到要求的標準。 數據輸入 該步的原理是使用I0.1、I0.2、I0.3、I0.4作為數據的輸入端口，當小車到達S1工位時，則把數字0 輸入到I0.0 中;當小車到達S3工位時，則把數字2 輸入到I0.2 中;當小車到達S5工位時，則把數字3 輸入到I0.3中;當小車到達S7工位時，則把數字4 輸入到I0.4 中。并在各工位輸入按鈕中設置互鎖，使最先按下按鈕的工位數據優先輸入，在未放開按鈕時，其它工位的按鈕輸入無效。 數據移位該步的原理是通過對一個移位寄存器來實現對小車在循環運行中能夠在不同的工位進行正反轉，這樣通過軟件實現功能起來方便快捷，穩定性高.具體工作

40、步驟如下：當該系統進入第一次掃描時，在SM0.1下降沿（由高電平變為低電平）將位存儲器M30.0的高電平移位給位存儲器M23.0，這樣后就保持該高電平直到小車第二次正向運行。當小車進入第二次正向運行時，在位存儲器Q0.0的上升沿（由低電平變為高電平）進行一次移位，將位存儲器M23.0的高電平移位給位存儲器M23.1，這樣后就保持該高電平直到小車第三次正向運行。當小車進入第三次正向運行時，在位存儲器Q0.0的上升沿（由低電平變為高電平）再次進行一次移位，將位存儲器M23.1的高電平移位給位存儲器M23.2，這樣后就保持該高電平直到小車第四次正向運行。當小車進入第四次正向運行時，在位存儲器Q0.0

41、的上升沿（由低電平變為高電平）再次進行一次移位，將位存儲器M23.2的高電平移位給位存儲器M23.3，此時，將以M23.0為起始位的連續4個位的位存儲器復位，循環運行結束。 控制燈與定位燈顯示該步是顯示程序以及驅動電路對LE元件的共同作用下產生的。顯示程序是對LE元件顯示時間的設定，可以通過更改程序中延時定時器設定時間的更改來改變LE的發光時間，即在實際生產中可以改變小車在每一個工位的停留時間，滿足不同工位的生產需要。驅動電路是控制燈與定位燈的輸入來源，決定著小車的運行地點。3.4 具體運行舉例當要運行系統時，將開工撥到開啟狀態即I0.0為高電平，此時功率驅動電路與電子控制顯示電路都獲電，LE

42、放光二極管都發光并且電動機正轉，小車進入正向運行。當小車正向運行到S1工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S1處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S1處的信號輸入端子I0.1獲得高電平輸入到程序。在網絡2中，I0.1獲得低電平時就會讓位存儲器M20.0置位，此時，延時定時器T37、T38獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T38延時600ms后置位，位存儲器Q0.2置位，定位燈（發光二極管）熄滅。在T3

43、7延時1.2s后置位，給位存儲器M21.0置位，這樣位存儲器M20.0復位，Q0.2也復位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續正向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.1獲得高電平。當小車正向運行到S3工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S3處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S3處的信號輸入端子I0.2獲得高

44、電平輸入到程序。在網絡6中，I0.2獲得低電平時就會讓位存儲器M20.1置位，此時，延時定時器T39、T40獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T40延時600ms后置位，位存儲器Q0.3置位，定位燈（發光二極管）熄滅。在T39延時1.2s后置位，給位存儲器M21.1置位，這樣位存儲器M20.1復位，Q0.3也復位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續正向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.2獲得高電平。當小車正向運行到S5工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進

45、行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S5處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S5處的信號輸入端子I0.3獲得高電平輸入到程序。在網絡10中，I0.3獲得低電平時就會讓位存儲器M20.2置位，此時，延時定時器T41、T42獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T42延時600ms后置位，位存儲器Q0.4置位，定位燈S6（發光二極管）熄滅。在T41延時1.2s后置位，給位存儲器M21.2置位，這樣位存儲器M20.2復位，Q0.4也復位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器

46、的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續正向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.3獲得高電平。當小車正向運行到S7工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S7處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S7處的信號輸入端子I0.4獲得高電平輸入到程序。在網絡14中，I0.4獲得低電平時就會讓位存儲器M20.3置位，此時，延時定時器T43、T44獲得觸發信號

47、，分別經過設定的延時時間后置位。在T44延時600ms后置位，給位存儲器M22.0進行置位，這樣就對正轉位存儲器Q0.0進行復位，結束正向運行。在T43延時1.2s后置位，給位存儲器M21.3置位，而且現在電動機已經處于停止狀態，這樣就對反轉位存儲器Q0.1進行置位并對位存儲器M20.3復位，小車進入反向運行狀態并對位存儲器M22.0復位。但是此刻小車仍然處在S7工位，位存儲器I0.4依然的低電平。在網絡21中，I0.4獲得低電平時就會讓位存儲器M20.4置位，此時，延時定時器T45、T46獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T46延時600ms后置位，位存儲器Q0.4置位，定位燈S

48、6（發光二極管）熄滅。在T45延時1.2s后置位，給位存儲器M21.4置位，這樣位存儲器M20.4復位，Q0.4也復位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續反向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.4獲得高電平。當小車反向運行到S5工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S5處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S5處

49、的信號輸入端子I0.3獲得高電平輸入到程序。在網絡24中，I0.3獲得低電平時就會讓位存儲器M20.5置位，此時，延時定時器T47、T48獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T48延時600ms后置位，位存儲器Q0.3置位，定位燈S4（發光二極管）熄滅。在T47延時1.2s后置位，給位存儲器M21.5置位，這樣位存儲器M20.5復位，Q0.3也復位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續正向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.3獲得高電平。當小車反向運行到S3工位時，通過小車自身攜帶

50、的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S3處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S3處的信號輸入端子I0.2獲得高電平輸入到程序。在網絡27中，I0.2獲得低電平時就會讓位存儲器M20.6置位，此時，延時定時器T49、T50獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T50延時600ms后置位，位存儲器Q0.2置位，定位燈S2（發光二極管）熄滅。在T49延時1.2s后置位，給位存儲器M21.6置位，這樣位存儲器M20.6復位，Q0.2也復

51、位，定位燈亮，這樣在兩個延時定時器的作用下可以設定定位燈的熄滅時間。當小車繼續正向運行，當小車自身攜帶的反光面板離開發光二極管區域時，三極管2N5551截止，控制燈的二極管熄滅，I0.2獲得高電平。當小車反向運行到S1工位時，通過小車自身攜帶的反光面板對發光二極管所發出的光進行反射，反射到光敏三極管上致使導通，這樣V+電壓基本全部加到30K電阻，此電壓在經過100歐姆和270K電阻分壓后施加給三極管2N5551的基極，致使其導通，S1處的發光二極管（控制燈）正向導通發光并且S1處的信號輸入端子I0.1獲得高電平輸入到程序。在網絡30中，I0.1獲得低電平時就會讓位存儲器M20.7置位，此時，延

52、時定時器T51、T52獲得觸發信號，分別經過設定的延時時間后置位。在T52延時600ms后置位，對位存儲器Q0.1復位，小車結束反向運行。在T51延時1.2s后置位，給位存儲器M21.7置位，而且現在電動機已經處于停止狀態并且位存儲器M22.0處于復位狀態，這樣就對正轉位存儲器Q0.1進行置位并對位存儲器M20.7復位，小車進入再一次進入正向運行狀態。但是在小車的循環運行當中，通過一個移位寄存器的移位變化來實現小車在不同工位的實現正/反轉。例如在本次設計中的應用：當PLC程序進入首次掃描時，在特殊存儲器SM0.1的下降沿將位存儲器M30.0的高電平移位到位存儲器M23.0并且一直保持到小車進入

53、下一次正向運行時才進行第二次運行。小車循環進入第二次運行時，在位存儲器Q0.0的上升沿將位存儲器M23.0的高電平移位到位存儲器M23.1并且一直保持，當運行到S5工位時，就對位存儲器M22.0進行置位，結束電動機的正轉和對Q0.1就行置位，使電動機反轉。而到達S3工位時，就對位存儲器Q0.1進行復位，此刻位存儲器M22.0處于復位狀態，電動機再次進入正向運行即Q0.0置位。在它的上升沿時也將位存儲器M23.1的高電平移位給位存儲器M23.2。在這第三次循環運行中，一直運行到S7工位后才反向運行，但是僅僅反向運行到S5工位就再一次進入正轉運行。進入第四次正向循環運行時，就將位存儲器M23.2的

54、高電平移位給位存儲器M23.3，這樣就會將M23.0復位，結束整個循環運行。3.5 系統梯形圖 網絡1當系統開關處于開起狀態并且小車未到達S7工位時，電動機正轉，通過Q0.1非實現互鎖功能，提高未定性 網絡2 在電動機正轉的情況下，小車到達S1工位，位存儲器M20.0置位并自保持網絡3位存儲器M20.0置位后，延時定時器T37延時1.2S導通，延時定時器T37延時600ms導通網絡4電動機正轉過程中，通過T38延時600ms，電動機反轉過程中，通過T50延時600ms，并且自保持實現定位燈熄滅600ms網絡5在延時定時器T37延時1.2s后，給位存儲器M21.0置位，結束小車在S1工位的所有工

55、作，繼續運行網絡6在電動機正轉的情況下，小車到達S3工位，位存儲器M20.1置位并自保持網絡7位存儲器M20.1置位后，延時定時器T39延時1.2S導通，延時定時器T40延時600ms導通網絡8電動機正轉過程中，通過T40延時600ms，并且自保持實現定位燈熄滅600ms網絡9在延時定時器T39延時1.2s后，給位存儲器M21.1置位，結束小車在S3工位的所有工作，繼續運行網絡10在電動機正轉的情況下，小車到達S5工位，位存儲器M20.2置位并自保持網絡11位存儲器M20.2置位后，延時定時器T41延時1.2S導通，延時定時器T42延時600ms導通網絡12電動機正轉過程中，通過T42延時60

56、0ms，電動機反轉過程中，通過T46延時600ms，并且自保持實現定位燈熄滅600ms網絡13位存儲器M20.3置位后，延時定時器T43延時1.2S導通，延時定時器T44延時600ms導通網絡14在電動機正轉的情況下，小車到達S7工位，位存儲器M20.3置位并自保持網絡15位存儲器M20.3置位后，延時定時器T43延時1.2S導通，延時定時器T44延時600ms導通網絡16在延時定時器T43延時1.2s后，給位存儲器M21.3置位，結束小車在S7工位的所有工作網絡17在延時定時器T43延時1.2s后，給位存儲器M21.3置位，結束小車在S7工位的所有工作網絡18在電動機一進入反轉運行時，就對位

57、存儲器M22.0復位網絡19當小車運行到達S7工位或者在循環運行中第二次正向運行到S5工位就對Q0.1置位并自保持網絡20當小車運行到達S1工位或者在循環運行中的第二次反向運行到S3工位以及第三次反向運行到S5工位就給電動機反轉信號Q0.1復位網絡21小車在S7工位時，電動機進入反轉狀態，使為存儲器M20.4置位并自保持網絡22位存儲器M20.4置位后，延時定時器T45延時1.2S導通，延時定時器T46延時600ms導通網絡23在延時定時器T45延時1.2s后，給位存儲器M21.4置位，結束小車在S7工位的所有工作，繼續反向運行網絡24在電動機反轉的情況下，小車到達S5工位，位存儲器M20.5置位并自保持網絡25位存儲器M20.5置位后，延時定時器T47延時1.2S導通，延時定時器T48延時600ms導通網絡26在延時定時器T47延時1.2s后，給位存儲器M21.5置位，結束小車在S5工位的所有工作.，繼續反向運行網絡27在電動機反轉的情況下，小車到達S3工位，位存儲器M20.6置位并自保持網絡28位存儲器M20.6置位后，延時定時器T49延時1.2S導通，延時定時器T50延時600ms導通網絡29