1、精選優質文檔-傾情為你奉上裝卸料小車多方式運行的PLC控制學生學號： 學生姓名： 李榮慧 專業班級： 自動1202 指導教師： 朱建軍 職 稱： 副教授 吉林化工學院Jilin Institute of Chemical Technology專心-專注-專業專業綜合設計任務書一 設計題目：裝卸料小車多方式運行的PLC控制二設計目的1學生使用實驗室提供的設備，完成一個完整的自動控制系統的PLC綜合設計，掌握可編程邏輯器件的基本原理及運用SIMATIC Manager進行可編程邏輯器件設計的方法；2學會運用S_PEXT定時器、MOVE移動指令、比較指令以及基本的位指令在實際中的應用；3熟練掌握可編

2、程邏輯器PLC的邏輯框圖及梯形圖，并利用 S7-PICSIM進行軟件仿真、監視及對可編程邏輯器件進行硬件下載的方法；4學會PLC輸入/輸出點的分配、接線、編程、仿真等，對PLC有系統的了解。三設計任務及要求假設小車的初始位置是停在m（m15）號工作臺，此時SQm為ON。假設n（n=15）號工作臺呼叫，如果：m>n，小車左行到呼叫工作臺停車。 m<n，小車右行到呼叫工作臺停車。m=n，小車不動。 小車的停車位置應有指示燈指示。小車到位后，至少應停5s。四設計時間及進度安排設計時間共四次,具體安排如下表：安排設 計 內 容課時第一次開始了解并學習S7-300，學習使用各種指令及S7-P

3、ICSIM2第二次練習并且熟悉指令的應用，學會用梯形圖編寫且下載運行程序4第三次小組人員一起討論根據任務要求，確定I/O、完成器件選型、并且編制程序與調試，實現仿真4第四次自己開始編寫說明書、搜索文獻、繪制系統流程圖與接線圖，修改并完成設計說明書，總結經驗得出體會。2五指導教師評語及學生成績指導教師評語:年 月 日成績指導教師(簽字):目 錄第1章 PLC實訓的設計目的1學生使用實驗室提供的設備，完成一個完整的自動控制系統的PLC綜合設計，掌握可編程邏輯器件的基本原理及運用SIMATIC Manager進行可編程邏輯器件設計的方法；2學會運用S_PEXT定時器、MOVE移動指令、比較指令以及基

4、本的位指令在實際中的應用；3熟練掌握可編程邏輯器PLC的邏輯框圖及梯形圖，并利用 S7-PICSIM進行軟件仿真、監視及對可編程邏輯器件進行硬件下載的方法；4學會PLC輸入/輸出點的分配、接線、編程、仿真等，對PLC有系統的了解。第2章 系統方案的確定2.1 裝卸料小車的發展與應用自動送料小車系統是用于物料輸送的流水線設備，主要用于煤粉、細砂等材料的運輸。這類系統的控制需要動作穩定，具備連續可靠的工作能力。運料小車早期電氣控制系統多為繼電器和接觸器組成的復雜系統，但這種系統周期長、成本高、無數據處理和通信功能等缺陷，必須有專人負責操作，隨著經濟的發展，運料小車不斷擴大到各個領域，從手動到自動，

5、逐漸形成機械化、自動化。將PLC應用到運料小車電氣控制系統中，其具有連線簡單、控制速度快、可靠性和可維護性好，易于安裝、維修和改造等優點，提高了勞動生產率，降低成本，減輕了工人的勞動負擔。所以用PLC實現運料小車的多方式控制已經在國內外工程、工廠中得到實際應用，在應用方面更加完美。本課題主要包括：分析被控對象和明確系統的控制要求、PLC選型、確定系統的I/O設備的數量及種類、控制流程設計、控制程序設計、實驗仿真等。2.2 PLC的基本結構PLC按結構形式的不同，可分為整體式和模塊式兩類。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

6、外還有獨立的I/O擴展單元與主機配合使用。主機中，CPU是PLC的核心，I/O單元式連接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。PLC基本結構如下圖2-1所示。 圖2-1 PLC基本結構圖2.3 設計要求在生產現場，尤其在一些自動化生產線，經常會遇到一臺送料小車在生產線上，根據請求多地點隨機卸料，或者是裝料車多地點隨機收集成（品）。在數控加工中心取刀機構的取刀控制，也是如此。某車間有5個工作臺，裝卸料小車往返于各工作臺之間，根據請求在某個工作臺卸料。每個工作臺有1個位置開關（分別為SQ1SQ5，小車壓上時為ON）和一個呼叫按鈕（分別為SB1SB5）。

7、裝卸料小車有3種運行狀態，左行（電動機正轉）、右行（電動機反轉）和停車。裝卸料小車示意圖如圖2-2所示。 圖2-2 裝卸料小車工作過程示意圖控制任務和要求假設小車的初始位置是停在m（m15）號工作臺，此時SQm為ON。假設n（n=15）號工作臺呼叫，如果：m>n，小車左行到呼叫工作臺停車。 m<n，小車右行到呼叫工作臺停車。m=n，小車不動。 小車的停車位置應有指示燈指示。小車到位后，至少應停5s。2.4控制系統流程圖設計思路：采取將呼叫信號和位置開關信號用移動指令賦予數字值的方式。保證只有1個呼叫按鈕信號和一個位置開關信號被數字賦值，待比較大小后，完成一次任務后，方能再次響應其他

8、信號。該方法容易實現，且該算法有較好的移植性能快速一直到工臺數量較多的系統上。而且運用了判斷與比較指令方便易操作。如下圖2-3所示。圖2-3 程序流程圖第3章 控制點的確定及設備選型3.1 系統的I/O點表根據控制要求，分配并編制PLC控制運輸小車的輸入/輸出地址分配表如表3-1所示。 表3-1 編程元件I/O地址分配表序號符號地址數據類型注釋 1位置開關SQ1I0.1BOOL位于1號工作臺2位置開關SQ2I0.2BOOL位于2號工作臺3位置開關SQ3I0.3BOOL位于3號工作臺4位置開關SQ4I0.4BOOL位于4號工作臺5位置開關SQ5I0.5BOOL位于5號工作臺6呼叫按鈕SB1I1.

9、1BOOL1號呼叫7呼叫按鈕SB2I1.2BOOL2號呼叫8呼叫按鈕SB3I1.3BOOL3號呼叫9呼叫按鈕SB4I1.4BOOL4號呼叫10呼叫按鈕SB5I1.5BOOL5號呼叫11指示燈1Q4.1BOOL1號工作臺指示燈12指示燈2Q4.2BOOL2號工作臺指示燈13指示燈3Q4.3BOOL3號工作臺指示燈14指示燈4Q4.4BOOL4號工作臺指示燈15指示燈5Q4.5BOOL5號工作臺指示燈16啟動I0.6BOOL17停止I0.7BOOL18電機反轉Q4.6BOOL向右行駛19電機正轉Q4.7BOOL向左行駛3.2 設備選型3.2.1 S7-300各模塊的介紹S7-300的電源模塊是構成

10、PLC的重要組成部分，主要將市電壓（AC120/230V）轉換為DC24V，為CPU何24V直流負載電路提供直流電源。輸出電流有2A、5A、10A三種。針對不同系列的CPU，西門子有匹配的電源模塊與之對應，用于對PLC內部電路和外部負載供電，比如PS305、PS307電源模塊。數字量輸入模塊（DI）有直流輸入方式和交流輸入方式，有直流16點輸入、直流32點輸入、交流16點輸入、交流8點輸入模塊四種型號模塊可供選擇。模塊的每個輸入點有一個綠色發光二極管顯示輸入狀態，輸入開關閉合即有電壓輸入，二極管點亮。數字量輸出模塊SM322將S7-300內部信號電平轉換成現場所需要的外部信號電平，可直接用于驅

11、動電磁閥、接觸器、小型電動機、燈和電動機啟動器等。數字量輸出模塊SM322有多種型號輸出模塊可供選擇，常用的有8點晶體管輸出、16點晶體管輸出、32點晶體管輸出、8點可控硅輸出、16點可控硅輸出、8點繼電器輸出和16點繼電器輸出。模塊的每個輸出點有一個綠色發光二極管顯示輸出狀態，輸出邏輯“1”時，二極管點亮。3.2.2 設備選型表根據設計方案所確定的設備選型元件及型號如表3-2所示。表3-2 設備選型表插槽模塊訂貨號MPI地址輸入地址輸出地址1PS 307 5A6ES7 307-1EA00-0AA02CPU 315-2DPDP6ES7 315-2AG10-0AB0V2.02047*34DI16

12、*DC24V6ES7 321-1BH02-0AA0015DO16*DC24V/0.5A6ES7 322-8BH01-0AB0453.3 畫出PLC的外部接線圖 PLC的外部接線圖如圖3-1所示，選用的是西門子S7-300系列。 圖3-1 PLC外部接線圖第4章 控制程序的設計與仿真4.1 創建項目與硬件組態4.1.1 創建項目使用STEP7新建300裝卸料小車項目如圖4-1所示。圖4-1 裝卸料小車項目的建立4.1.2 硬件組態裝卸料小車硬件組態如圖4-2所示。圖4-2 硬件組態4.2 梯形圖設計根據流程圖編寫梯形圖下圖所示。如圖4-3 程序圖 如圖4-3所示剛開始按下啟動按鈕，電機被復位，既

13、不正傳也不反轉，電機停在原地。圖4-4 程序圖如圖4-4示當按下位置開關時，會將整數1賦值給MW0，即每一個位置都用整數代替，并且寄存在MW0中；同理，下面可將呼叫按鈕按下時整數賦值給MW10，每一個呼叫按鈕被整數代替。 圖4-5 程序圖如圖4-5所示，如果呼叫按鈕的任意一個MW10大于位置開關的任意一個MW0則電機反轉右行；反之如若呼叫按鈕的任意一個MW10小于位置開關的任意一個MW0時則電機正轉左行。圖4-6 程序圖如圖4-6所示，任意一個指示燈亮都會將呼叫按鈕的值賦給位置開關，使位置開關與呼叫按鈕相等，小車此刻停在呼叫的位置，等待下一次呼叫下一次循環。4.3 程序仿真調試及注意事項4.3

14、.1 仿真器介紹S7PLCSIM集成在STEP7中，用于模擬PLC的CPU中用戶程序的執行過程，可以在開發階段發現和排除錯誤，提高用戶程序的質量和降低試車的費用。用戶程序的調試時通過試圖對象（View Objects）來進行得。S7 PLCSIM提供了多種視圖對象，用它可以實現對仿真PLC內的各種變量、計數器和定時器的監視與修改。下面是PLCSIM調試程序的步驟：在打開STEP7編程軟件中生成項目，編寫用戶程序。1.打開S7 PLCSIM窗口，在SIMAITIC MANAGER（管理器）的工具欄點擊仿真器圖標，或執行菜單“Options”中的“Simulate Modules”命令，自動建立S

15、TEP7與仿真CPU的連接。仿真PLC的電源處于接通狀態，CPU處于STOP模式，掃描方式為連續掃描。2.在管理器中打開要仿真的項目，選中“SIMATIC 300(1)”站，將所有的塊下載到仿真PLC中。3.生成視圖對象，點擊S7 PLCSIM窗口中的工具圖標生成的視圖對象。4.使S7 PLCSIM處于運行狀態，用視圖對象來模擬實際PLC的輸入/輸出信號，并且對程序進行監控，檢查下載的用戶程序是否正確。出視圖軟件時將會詢問是否保存LAY文件或PLC文件，一般選擇不保存。LAY文件用于保存仿真時各視圖對象的信息；PLC文件用于保存上次仿真運行時設置的數據和動作等。4.3.2 仿真過程與系統調試

16、使用PLC仿真軟件調試程序，首先打開仿真程序，然后將編制好的梯形圖程序下載到仿真PLC中，之后再仿真環境下運行程序，觀察分析實驗結果，并進行調試。實際操作操作不易描述，先用模擬仿真軟件進行說明，具體如下：1.打開STEP7，下載工程后，打開仿真器。仿真器如圖4-7所示。圖4-7 仿真器2.啟動仿真器和工程，當限位開關位置開關停在SQ2處（將SQ2挑開在挑滅），燈亮5S后，呼叫按鈕在5處呼叫（將SB5連續挑兩下），因為SQ5>SB2，所以電機右行反轉。仿真界面如圖4-8所示。圖4-8 電機右行仿真界面3.到達限位5時（將SQ5連續挑兩下），指示燈5亮5S熄滅，MW0=MW10。仿真界面如圖

17、4-9所示。圖4-9 指示燈5亮仿真界面反方向同理，當呼叫按鈕SB>位置開關SQ時，電機左行正轉，到點呼叫的限位SB時，電機停轉，位置數字的量等于呼叫開關的量，所在限位指示燈亮5S后熄滅。4.3.3 注意事項在模擬過程中，要根據實際輸入/輸出個數選擇正確的PLC型號；調試過程中，應防止因為錯誤的示范而導致錯誤的結果顯示，減少資源的浪費；同時應該注意，小車在前進過程中是依次逐個的經過各個工作臺，因此在操作時，要按照要求進行重新操作。在寫梯形圖時，要輸入正確，防止編譯時出錯。由于PLC模擬仿真系統有時會出現錯誤顯示，即系統本身的問題，此時因重復試驗。結論裝卸料小車多方式運行的PLC控制是一個

18、貼近實際生活的設計問題，本論文針對裝卸料小車的多方式運行的要求，設計了一套由PLC、計算機、通信模塊、仿真軟件等主要設備構成的小車多方式運行系統。克服了運料小車傳統繼電器的復雜系統，使效率低、可靠性差、自動化程度不高等缺陷得以改善。滿足了設計要求，實現了較短時間較短行程完成工作臺呼叫響應任務。同時由于對小車位置引入了編碼指令，減小了指令爆炸現象的產生，同時增強了算法的可移植性。但也仍存在一些不足，如不能將多個呼叫信號加以記憶，每次只能一個呼叫到達限位完成指示燈亮后再用下一個呼叫，不能更完美的滿足工業生產的高效性需求。本系統具有以下的特點：1.采用了可靠性高、使用簡單、編程靈活的工控設備PLC調

19、節；2.系統易于安裝、維修和改造等優點，提高了勞動生產率，降低成本，減輕了工人的勞動負擔， 現了計算機和PLC的有效結合；3.算法簡單，程序簡單易懂，仿真易操作，簡便快捷。心得體會在和團隊一起完成實現一個項目到寫實訓報告說明書的這段時間里，讓我感觸頗深，并且收獲了不少。主要發現自己對專業知識的某些認識還僅僅停留在表面層次，發現自己的看法太片面，考慮東西不太周全。這次項目說明書讓我明白自己原來的知識還是比較欠缺，自己要學的東西還太多，以前老是覺得自己還行，有點眼高手低，自己應該再加強知識的積累，增強自己的操作能力。但通過這次獨立完成說明書，整合了平時所寫的PLC的知識，系統的鞏固了PLC的內容，同時