课程设计西门子台车呼叫程序.wps

哈尔滨华德学院课程设计 目录 第 1 章 绪 论.1 1.1 选题目的.1 1.2 设计要求.2 1.2.1设计题目和设计指标2 1.2.2 设计功能.2 1.3设计方案2 第 2 章 电路的构成及工作原理4 2.1 电路方框图.4 2.2 设备选择.4 2.2.1 plc选型4 2.2.2 西门子s7-200简介.5 2.2.3 plc的工作方式5 2.2.4 plc的工作原理5 2.2.5 plc的工作过程6 2.5控制系统设计9 第 3 章软件设计12 3.1软件流程图.12 3.2梯形图程序.13 3.3程序调试.21 总 结.22 收获和体会.23 致谢.24 参考文献.25 1 哈尔滨华德学院课程设计 第 1章 绪 论 1.1 选题目的 随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用 plc， 变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越 高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提 出新的要求而得到迅速发展。 在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本， 减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这 就离不开控制系统。控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产 线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的 继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重 大损失。 台车呼叫控制系统是基于 plc控制系统来设计的，控制系统 的每一步动作都直接作用于台车的运行，其控制重点转向物资 的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集 点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可 以及时地汇总信息。因此，台车性能的好坏与控制系统性能的好 坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工作效率的高低都与控 制系统密不可分。它实现了全自动作业后，满足了人们速度、精 度、 高度、 重量、 重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应 变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术组建成为 仓库自动化技术的核心，既可以节省开支，又减少了浪费，因 此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。 本产品 plc实现自动化开支，解决了劳动强度大、经济效益差的 2 哈尔滨华德学院课程设计 问题。 1.2 1.2 设计要求 1.2.1 设计题目和设计指标 台车呼叫控制系统设计 1.2.2 设计功能 一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下： plc 上电后，车停在某个工位，若无用车呼叫时，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，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车 位呼车时，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位号时，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 30s 供呼车工位使用， 其他工位不能呼车。从安全角度出发，这电再来电时，台车不会 自行启动。 1.3 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。 3 哈尔滨华德学院课程设计 第第 2 2 章 电路的构成及工作原理章 电路的构成及工作原理 2.1 电路方框图 2.2 设备选择 plc 工作指示灯显示电 路 台车控制电路 按键控制电路 电源控制电 路 4 哈尔滨华德学院课程设计 2.2.1 plc选型 综合输入输出点的计算以及要实现的台车呼叫系统功能，使 用西门子 s7-200plc（cpu224）加一个扩展模块，这样就能完全 能够满足设计要求。s7-200plc 是一种小型可编程逻辑控制器 （micro plc），可应用于各种小型自动化控制系统。高集成度 的设计、 低廉的成本使得s7-200成为各种小型控制任务理想的解 决方案，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自 动化。 并且，西门子 s7-200plc具有：极高的可靠性、 丰富的指令 集、 极快的浮点运算速度、 丰富的扩展模块、 强大的内部集成功能 等几个方面的出色表现。 2.2.2 西门子s7-200 简介 s7-200的用户程序中包括了位逻辑、 计数器、 定时器、 复杂数 学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监 视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活 的配置和强大的指令集使 s7-200 成为各种控制应用的理想解决 方案。它集成 6 输入/4 输出共 10 个数字量 i/o 点，无 i/o 扩 展能力。拥有 6k 字节程序和数据存储空间，4 个独立的 30khz 高速计数器，2 路独立的 20khz 高速脉冲输出以及 1 个 rs485 通讯/编程口，具有 ppi 通讯协议、mpi 通讯协议和自由方式通 讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。 2.2.3 plc的工作方式 plc 对用户程序的执行采用循环扫描的工作方式。当 plc 投入运 行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、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，plc 的 cpu 以一定的扫描速度重复执行上述三 个阶段。 2.2.4 plc的工作原理 plc 采用循环扫描的工作方式，这是有别于微型计 算机、 继电接触器控制的重要特点。 微机一般采用等 待命令的工作方式。 plc 采用循环扫描的工作方式， 5 哈尔滨华德学院课程设计 在工作过程中，如果某个软继电器的线圈接通，该 线圈的所有常开和常闭触点并不一定会立即动作， 只有 cpu 扫描到该接点时才会动作：其常闭触点断 开，常开触点闭合。 也就是说，plc 在任一时刻只能 执行一条指令，是以“串行”方式工作，这样便避 免了继电接触器控制的触点竞争和时序失配问题。 2.2.5 plc的工作过程 1plc 整个工作过程包含五个阶段：自诊断、与编 程器等进行通信、 输入采样、 执行用户程序、 输出刷 新。 plc 的工作过程框图 2.3 i/o 分配表 自诊断 与计算机 通信 读入现场信 号 执行用户 程序 输出结果 6 哈尔滨华德学院课程设计 外围设备和 i/o 地址分配本设计以 plc 作为工 具对台车呼叫控制系统的各种操作进行控制。制定 控制方案确定 i/o 点数选择 plc 机型（本次设计采 用西门子 s7-200plc），选择输入、 输出设备，分配 plc 的 i/o 地址程序设计（包括梯形图的绘制）， 系统调试编制相关技术文件。 台车呼叫控制系统总体流程图 总体设计 计算 i/o 点数 plc 选型 i/o 地址分配，输入输出设备选择 梯形图设计 模拟调试 符合要 求？ 修改程序 7 哈尔滨华德学院课程设计 n y 根据控制要求，系统的输入量有：启、停按钮 信号，1 号位-8 号位的限位开关 sq1sq8 信号，1 号位-8 号位的呼叫开关 sb1sb8 信号;系统的输出 信号有：前进、后退控制电机接触器驱动信号，呼 叫指示灯信号。共需实际输入点数18 个，输出点数 2 个。配置表如表所示： 序号元件名设备名作用 1i0.0k1启动按钮开关 2i0.1k2停止按钮开关 3i2.0sb11号站呼叫按钮开关 4i2.1sb22号站呼叫按钮开关 5i2.2sb33号站呼叫按钮开关 6i2.3sb44号站呼叫按钮开关 7i2.4sb55号站呼叫按钮开关 8i2.5sb66号站呼叫按钮开关 9i2.6sb77号站呼叫按钮开关 10i2.7sb88号站呼叫按钮开关 11i1.0sq11号站限位开关 12i1.1sq22号站限位开关 13i1.2sq33号站限位开关 14i1.3sq44号站限位开关 15i1.4sq55号站限位开关 16i1.5sq66号站限位开关 编制相关技术文件 8 哈尔滨华德学院课程设计 17i1.6sq77号站限位开关 18i1.7sq88号站限位开关 19q0.0q0.0电机正转继电器 20q0.1q0.1电机反转继电器 2.4 系统接线图设计 2.5 控制系统设计 9 哈尔滨华德学院课程设计 台车自动往返控制系统的工作示意图如图所示。控制要求如 下： a. 按下起动按钮 sb0，电动机 m 正转，台车前进；碰到限 位开关 sq1后，电动机 m反转，台车后退。 b. 台车后退碰到限位 开关 sq2 后，电动机 m 停转，台车停车 5s 后，第二次前进，碰 到限位开关sq3，再次后退。c. 当后退再次碰到限位开关sq2时， 台车停止。 前进：y001 sb:x000起动 后退：y002 x002x001x003 对上述台车自动往返控制系统的控制要求进行分析可知其一个 工作周期有 5 个工序，每个工序状态继电器的分配、功能与作用 以及转换条件如表所示。 工序分配状态继电器功能与作用 0 初始状态i0.0plc 上电做好准备 1 第一次前进i1.0驱 动 输 出 线 圈 y001，m 正转 2 第一次后退i1.0驱 动 输 出 线 圈 y002，m 反转 3 暂停5st37驱动定时器 t37，延 时 30s 4 第二次前进i1.1驱 动 输 出 线 圈 q0.0，m 正转 5 第二次后退i1.1驱 动 输 出 线 圈 q0.0，m 反转 小车 sq2 sq1sq3 10 哈尔滨华德学院课程设计 按下启动按钮 i0.0 后主程序网络 1 的 m0.0 导通并自锁， 呼叫指示灯亮，此时可以通过呼叫按钮多对台车进行呼叫。网络 2 和网络 3 一直调用子程序 sbr_0 和 sbr_。网络 4 和网络 5 的主 要功能是在有呼叫信号 m0.1 时，调用子程序 sbr_2，同时屏蔽 呼叫允许信号，关闭呼叫指示灯。 正是因为在有呼叫信号m0.1时， 调用子程序 sbr_2，使得停电再来电时，电机不会自行启动 m0.1 时调用子程序sbr_0的主要作用是检测小车位置；子程序 sbr_1 的主要作用是检测呼叫信号；子程序 sbr_2 的主要作用是 在有呼叫信号时，对呼叫信号做出反应。 11 哈尔滨华德学院课程设计 第第 3 3章软件设计章软件设计 3.1 软件流程图 n y n y yn 开始 8 个工作指示灯亮， 可以呼叫车 有人呼 车？ 8 个工作指示灯灭，他 车呼叫无效 电机正转，台车向高位运动电机反转，台车向低位运动 是否运动到呼 车 位？ 开始定时 是否有 30s ？ 呼车位是否在高位？ 12 哈尔滨华德学院课程设计 yn 3.2 梯形图程序 13 哈尔滨华德学院课程设计 14 哈尔滨华德学院课程设计 15 哈尔滨华德学院课程设计 16 哈尔滨华德学院课程设计 17 哈尔滨华德学院课程设计 18 哈尔滨华德学院课程设计 3.3 程序调试 19 哈尔滨华德学院课程设计 总 结总 结 通过这次课程设计，我明白学习是一个探索和积累的过程， 在以后的工作和学习中应该不断地学习，努力提高自己的知识 和综合素质。在这次课程设计中也使我们同学之间关系更加近了 一步，同学们之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量， 听听不同的看法有助于更好的理解知识。 在设计过程中，我们通过查阅大量有关资料，与同学交流 经验和自学，并向老是请教等方式，是自己学到了不少知识， 也经历了够艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多 东西，也培养了我独立工作的能力，树立了自己对工作能力 的信心，相信会对以后的学习生活有非常重要的影响。而且大大 提高了动手能力，使我充分体会到了在创作过程中探索的艰难 和成功时的喜悦。为做毕业设计积累了大量经验，终身受益。 20 哈尔滨华德学院课程设计 收获和体会收获和体会 这次设计，提高了我的动手能力和动脑能力，更让我们体会到 了理论与实践结合的重要性，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帮助，还使我了解到了学习的乐趣。在以 后的工作和学习中，我会更加努力，严格要求，追求完美。 21 哈尔滨华德学院课程设计 致谢致谢 历时将近3个星期课程设计即将结束，在此过程中遇到了无 数的困难和障碍，都在同学和老师的帮助下度过了。尤其要强烈 感谢我的课程设计指导老师计京鸿老师，她对我进行了无 私的指导和帮