1、小車自動(dòng)定位方案設(shè)計(jì)摘要目前人們已經(jīng)意識(shí)到以工業(yè)控制機(jī)為核心的PLC控制系統(tǒng)的重要性，紛紛將或準(zhǔn)備將組態(tài)控制技術(shù)作為自己的發(fā)展方向。同時(shí)進(jìn)入了自動(dòng)化，信息化和智能化時(shí)代。在自動(dòng)化生產(chǎn)線，當(dāng)生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境惡劣時(shí)，人工不能完成的任務(wù)如物料運(yùn)輸?shù)?，可采用智能小車來替代完成?；谏a(chǎn)現(xiàn)場和日常生活的實(shí)際需要，本設(shè)計(jì)研究和開發(fā)了此類智能小車系統(tǒng)，通過對小車自動(dòng)控制過程的分析，采用德國西門子公司的S7-200系列可編程序控制器實(shí)現(xiàn)了對小車的定位自動(dòng)控制，明確了小車自動(dòng)控制過程中實(shí)現(xiàn)控制過程的工藝要求，能達(dá)到小車自動(dòng)定位、實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制的正反轉(zhuǎn)運(yùn)行等功能。 關(guān)鍵詞：S7-200 PLC 小車定位控制 目錄一、選

2、題的目的和背景3（1）設(shè)計(jì)目的3（2）設(shè)計(jì)背景.3二、設(shè)計(jì)思想及原理4（1）PLC的介紹 .5（2）CPU處理模塊.5（3）設(shè)計(jì)思想和原理.5三、軟件使用.6四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟6（1）小車運(yùn)行模擬圖7 （2）IO口列表7（3）繪制流程圖8（4）程序編寫9五、結(jié)論和總結(jié)10一、 選題的目的和背景（1） 設(shè)計(jì)目的1.了解常用電氣控制裝置的設(shè)計(jì)方法、步驟及設(shè)計(jì)原則； 2.學(xué)以致用，鞏固書本知識(shí)。通過課程設(shè)計(jì)使自己初步具有設(shè)計(jì)電氣控制裝置的能力，從而培養(yǎng)和提高我的獨(dú)立工作能力； 3.進(jìn)行一次工程技術(shù)設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，培養(yǎng)自己查閱書籍、參考資料、上網(wǎng)查詢信息的能力，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工程繪

3、圖的能力，編制技術(shù)文件的能力等，從而提高自己解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力； 4.加深對PLC原理與應(yīng)用、機(jī)電傳動(dòng)控制等課程的理解； 5.考察幾年來所學(xué)的知識(shí)綜合應(yīng)用水平； 6.提高自己的實(shí)際操作和解決實(shí)際問題的能力。 （2）設(shè)計(jì)背景可編程控制器簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，PL

4、C、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。  PLC是在繼電器控制邏輯基礎(chǔ)上，與3C(Computer、Control、Communication)技術(shù)相結(jié)合，不斷發(fā)展完善的。目前已從小規(guī)模單機(jī)順序控制，發(fā)展到包括過程控制、位置控制等場合的所有控制領(lǐng)域。  自動(dòng)化系統(tǒng)中所使用的各種類型PLC，有的是集中安裝在控制室，有的是分散安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場的各單機(jī)設(shè)備上，雖然它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，但PLC是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的控制裝置，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次抗干擾和精選元件措施，故具有較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力、

5、運(yùn)行穩(wěn)定性和較高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境使用。    由以上介紹可以看出PLC的應(yīng)用不盡為生產(chǎn)節(jié)約了人力物力，更重要的是，PLC使從事配料生產(chǎn)線的工廠和部門大大的提高了生產(chǎn)效率！ 同時(shí)隨著企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，為滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)與流通的需要，就必須采用以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為主要手段組成的智能小車技術(shù)。本設(shè)計(jì)通過對小車自動(dòng)控制過程的分析，明確了小車自動(dòng)控制過程中實(shí)現(xiàn)控制過程 的工藝要求。設(shè)計(jì)中以小車為控制對象，采用德國西門子公司的S7-200 系列可編程序 控制器實(shí)現(xiàn)了對小車的定位自動(dòng)控制。文中首先闡述

6、了詳細(xì)描述小車定位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，包括小車工作時(shí)的 PLC 接口分布，并附有PLC 程序梯形圖。二、設(shè)計(jì)思想及原理（1）PLC的介紹 可編程控制器（Programmble Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，簡稱PC。但為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。可編程控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU(中央處理單元)存儲(chǔ)器(RAM和EPROM),輸入/輸出模

7、塊(簡稱為I/O模塊)、編程器和電源五大部分組成。近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。它按照成熟而有效的繼電器控制概念和設(shè)計(jì)思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品。  PLC之所以越來越受到控制界人士的重視，是和它的優(yōu)點(diǎn)分不開的:1)功能齊全，它的適用性極強(qiáng)，幾乎所有的控制要求，它均能滿足；2)應(yīng)用靈活， 其標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)，以及模塊化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能繁復(fù)的控制要求，而且可以適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場合； 3)操作方便，維修容易，穩(wěn)定可靠。盡管PLC有各種型號，但都可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用

8、環(huán)境，耐熱、防潮、抗震等性能也很好，一般平均無故障率可達(dá)幾萬小時(shí)。（2）CPU處理模塊 中央處理單元(CPU)： CPU在PLC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù): (1) 接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)；(2) 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯(cuò)誤; (3) 用掃描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來; (4) PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作;

9、 (5) 將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。  現(xiàn)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(jià)格便宜，通用性強(qiáng)，還可以借用微機(jī)成熟的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源。 (2)單片機(jī)，如8051等。單片機(jī)由于集成度高、體積小、價(jià)格低和可擴(kuò)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(dú)立于微型機(jī)的另一分支。它主要追求運(yùn)算速度快，它以4位為一片。用幾

10、個(gè)位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器。改變微程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，可以改變計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。位片式結(jié)構(gòu)可以使用多個(gè)微處理器，將控制任務(wù)劃分為若干個(gè)可以并行處理的部分，幾個(gè)微處理器同時(shí)進(jìn)行處理。這種高運(yùn)算速度與可以適應(yīng)用戶需要的指令系統(tǒng)相結(jié)合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。（3）設(shè)計(jì)思想和原理1、四個(gè)按鈕SB1-SB4分別為小車送料的四個(gè)目的地。 2、SQ1-SQ4為接近開關(guān)，分別作為四個(gè)目的地SB1-SB4的到位檢測。 3、按下啟動(dòng)按鈕小車開始運(yùn)行，首先讓小車處于SQ1位置。 4、當(dāng)某個(gè)目的地（按鈕）發(fā)出請求后，小車運(yùn)行到該目的地。例如：當(dāng)小車在SQ1處時(shí)，按下按鈕SB4，小車向上運(yùn)行

11、，直到接近開關(guān)SQ4檢測到信號，小車停止。 三、軟件使用 SIEMENS 公司編程軟件STEP7 的簡單介紹 STEP7 是一個(gè)用于對SIEMENS S7-200系列PLC、S7-300系列PLC、以及S7-400系列 PLC建立、測試和維護(hù)程序的工具。它是一個(gè)支持PLC設(shè)備和地址信息，SIEMENS 的 PLC和這些PLC支持的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行通信的方便工具。該軟件具有如下特點(diǎn)： （1） 統(tǒng)一的Windows開發(fā)易于操作: 使用Windows環(huán)境下的各種工具可同時(shí)在不同程序之間剪切或粘貼程序語句或其 他數(shù)據(jù)。使用統(tǒng)一的Windows工具能夠毫不費(fèi)力的開始設(shè)計(jì)和開發(fā)工作。（2） 它能在以下工業(yè)領(lǐng)域

12、實(shí)現(xiàn)多種多樣的自動(dòng)化控制任務(wù)：生產(chǎn)制造工程；汽車工業(yè)；通用機(jī)械制造；專業(yè)機(jī)械制造；塑料加工；包裝工業(yè)；食品和煙草工業(yè)；過程控制工程； （3） 它的特點(diǎn)是高效率的組態(tài)和編程，從而大幅度地降低工程成本。此外，集成的高性能系統(tǒng)診斷功能可保證控制器的更高可用性，顯著提升生產(chǎn)率。為了減少停機(jī)時(shí)間，增加產(chǎn)量，提供可組態(tài)的過程診斷，以用于分析和排除過程故障。 （4） 它為節(jié)省空間的模塊化設(shè)計(jì)，可以適配您現(xiàn)有的各種機(jī)械控制任務(wù)，不需要考慮槽位規(guī)則。（5） 全集成自動(dòng)化：通過單一、全集成和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)就能完成用戶所有的自動(dòng)化任務(wù)。 （6）分布式預(yù)處理：這種機(jī)器和設(shè)備的新概念能給用戶帶來很多優(yōu)點(diǎn)，如可重復(fù)使用的

13、軟件，更快速的調(diào)試時(shí)間和更高的可用性。 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟（1）小車運(yùn)行模擬圖：位置傳感器：檢測小車是否經(jīng)過某一站。繼電器：DC24V；接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。電機(jī)：DC24V，30rpm，帶減速器直流電機(jī)；帶動(dòng)小車運(yùn)行。（2） IO口列表序號輸入輸出名 稱PLC端口名 稱PLC端口1按鈕SB1I0.0照明燈LB1Q0.02按鈕SB2I0.1照明燈LB2Q0.13按鈕SB3I0.2照明燈LB3Q0.24按鈕SB4I0.3照明燈LB4Q0.35SQ1I0.4指示燈LFQ0.46SQ2I0.5指示燈LZQ0.57SQ3I0.6電機(jī)正傳Q0.68SQ4I0.7電極反轉(zhuǎn)Q0.7(3)繪制流程圖 （4）程序編寫 五、結(jié)論和總結(jié) 在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，有些生產(chǎn)機(jī)械的工作臺(tái)需要按一定的順序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)往返運(yùn)動(dòng)，并且有的還要求在某些位置有一定的時(shí)間停留，以滿足生產(chǎn)工藝要求。此次設(shè)計(jì)用PLC程序?qū)崿F(xiàn)運(yùn)料小車自動(dòng)往返順序控制，具有程序設(shè)計(jì)簡易、方便、可靠性高。經(jīng)過我和小組的討論和修改最終形成了該程序，對我PLC的編程訓(xùn)練起到十分重要的作用。程序的編寫有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，但是我們都能仔細(xì)的研究、討論和仿真，糾正對方的錯(cuò)誤和缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，最終使課題的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)對于編程軟件的應(yīng)用也更加熟練了。從理論到實(shí)踐，在整整半個(gè)月的日子里，不