小车多方运行（PLC）课程设计.doc

目 录 第 1 章 小车多方式运行控制工艺分析1 1.1 plc 的概述1 1.2 plc 的特点1 1.3 控制要求.2 1.4 设计任务.3 1.5 设计报告.3 第 2 章 小车多方式运行 plc 控制系统设计.4 2.1 传送和比较指令.4 2.2 程序设计中的数据.5 2.3 plc 硬件的实现6 第 3 章 小车多方式运行的 plc 监控系统设计.7 3.1 系统程序图7 结论与体会8 参考文献9 附录10 plc 控制系统课程设计 1 第 1 章 小车多方式运行控制工艺分析 1.1 plc 的概述 可编程控制器（programmable controller，简称 pc） 。与个人计算机的 pc 相区别，用 plc 表示。plc 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、 计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的 是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控 系统。 国际电工委员会（iec）颁布了对 plc 的规定：可编程控制器是一种数字运 算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器， 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的 指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易 于扩充其功能的原则设计。 1.2 plc 的特点 （1）编程方法简单易学 梯形图是使用的最多的 plc 编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电 路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技 术人员只需花集天地的时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，plc 在执行梯形图程序时， 将它“翻译”成汇编语言后在执行。 （2）功能强，性能价格比较强 一台小型 plc 内有成百上千个可供用户使用的编程软件，可以实现非常复 杂的控制功能与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。plc 还 可以通过通信联网实现分散控制。 （3）硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强 plc 产品已经标准化、系列化、模块化，配备有平准齐全的各种硬件装置 供用户选择，用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系 统。plc 的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。plc 由较强的带 负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和中小型交流接触器。硬件配置确定后， 通过修改用户程序，就可以方便、快速的适应工艺条件的变化。 （4）可靠性高、抗干扰能力强 传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触 plc 控制系统课程设计 2 点接触不良，容易出现故障。plc 用软件代替中间继电器和时间继电器，仅剩 下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可以减少到继电器控制系统的十分 之一甚至百分之一。 plc 使用了一系列的硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平 均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于由强烈干扰的工业生产现场， 已被公认为做可靠的工业控制设备之一。 （5）系统的设计、安装、调试工作量少 plc 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、 计数器等器件，是控制柜的设计、安装、接线工作量大大减小。 （6）维修工作量小、维修方便 plc 的故障率很低，具有完善的自诊断功能。 （7）体积小、能耗低 对于复杂的控制系统，使用 plc 后，可以减少大量的中间继电器和时间继 电器，小型 plc 的体积仅相当于几个继电器的大小，因此可以将开关柜的体积 缩小到原来的 1/2 甚至 1/10。 1.3 控制要求 小车系统由直流电机、继电器、小车和 4 个站台等组成，控制要求如下： 1.小车起始位置停在 x（x=14）号站台，syx 传感器为 on; 2.假如 y(y=14)号站台呼叫，如果： xy，小车左行到呼叫站台停车； xy，小车右行到呼叫站台停车； x=y，小车停止； 3.小车在 sy1 和 sy4 处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向 外撞； 图 1-1 送料小车运行过程简图 plc 控制系统课程设计 3 1.4 设计任务 学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学 的理论知识，进行小车多方式运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统 设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解 决问题的能力。主要内容包括： 1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等； 2. 系统有启动、停止功能； 3. 运用功能指令进行 plc 控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能自行创新设计； 5. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统； 6. 进行系统调试，实现小车多方式运行的控制要求。 1.5 设计报告 课程设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整。 plc 控制系统课程设计 4 第 2 章 小车多方式运行 plc 控制系统设计 2.1 传送和比较指令 1、传送指令 该指令的助记符、指令代码、操作数范围、程序步如下表所示。 表 2-1 传送指令的要素表 操作数范围 程序步 指令名称 助记符指令代码位 数 s(.) d(.) n 传送 mov mov(p) fnc12 (16/32) k 、 h knx 、 kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z mov 、 movp 步 dmov 、 dmovp 步 传送指令 mov 指令是将源操作数内的数据传送到指定的目标操作数内，即 sd。 图 2-1 传送指令程序图 传送指令 mov 的说明如图。当 x0=on 时，源操作数 s 中的常数 k100 传送到目标操作元件 d10 中 。当指令执行时，常数 k100 自动转换成二进制 数。 当 x0 断开时，指令不执行，数据保持不变。 2、比较指令 比较指令用于操作数的比较，该指令的助记符、指令代码、操作数范围、 程序步如下表所示。 表 2-2 比较指令的要素表 操作数范围指令名称 助记符指令代码位 数s1(.)s2(.)d(.) 程序步 比较cmp cmp(p) fnc10 (16/32) k 、h knx 、 kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z y 、m 、scmp 、 cmpp7 步 dcmp 、 dcmpp13 步 plc 控制系统课程设计 5 i100 c20 mo fnc10 cmp i100c20 当前值，m0=on i100=c20 当前值，m1=on i100c20 当前值，m2=on m0 m1 m2 x0 比较指令 cmp 是将源操作数 s1 和 s2 的数据进行比较，结果送到目 标操作数d中。 图 2-2 传送指令程序图 数据比较是进行代数值大小比较（即带符号比较） 。所有的源数据均按二进 制处理。当比较指令的操作数不完整（若只指定一个或两个操作数） ，或者指定 的操作数不符合要求（例如把 x 、d、t、c 指定为目标操作数） ，或者指定的操 作数的元件号超出了允许范围等情况，用比较指令就会出错。 2.2 程序设计中的数据 1、用以获得程序的初始工作数据 一个控制程序总是需要初始数据。这些数据可以从输入端口上连接的外部 器件获得，需要使用传送指令读取这些器件上的数据并送到内部单元；初始数 据也可以用程序设置，即向内部单元传送立即数；另外，某些运算数据存储在 机内的某个地方，等程序开始运行时通过初始化程序送到工作单元。 2、机内数据的存取管理 在数据运算过程中，机内的数据传送是不可缺少的。运算可能要涉及不同 的工作单元，数据需在他们之间传送；运算可能会产生一些中间数据，这需要 传送到适当的地方暂时存放；有时机内的数据需要备份保存，这要找地方把这 些数据存储妥当。总之，对一个涉及数据运算的程序，数据管理是很重要的。 此外，二进制和 bcd 码的转换在数据管理中也是很重要的。 3、运算处理结果向输出端口传送 运算处理结果总是要通过输出实现对执行器件的控制，或者输出数据用于 显示，或者作为其他设备的工作数据。对于输出口连接的离散执行器件，可成 组处理后看作是整体的数据单元，按各口的目标状态送入一定的数据，可实现 对这些器件的控制。 4、比较指令用于建立控制点 控制现场常有将某个物理量的量值或变化区间作为控制点的情况。如温度 低于多少度就打开电热器，速度高于或低于一个区间就报警等。作为一个控制 plc 控制系统课程设计 6 “阀门” ，比较指令常出现在工业控制程序中。 2.3 plc 硬件的实现 1、i/o 的分配 表 2-3 i/o 分配表 输入功能说明输出功能说明 sb0 x0 启动 km1 y0 右行 sb1 x1 呼叫 1 km2 y1 左行 sb2 x2 呼叫 2 sb3 x3 呼叫 3 sb4 x4 呼叫 4 sq1 x11 限位 1 sq2 x12 限位 2 sq3 x13 限位 3 sq4 x14 限位 4 2、i/o 的外部接线 图 2-3 外部接线图 plc 控制系统课程设计 7 第 3 章 小车多方式运行的 plc 监控系统设计 3.1 系统程序图 用功能指令实现送料车控制的梯形图如附录所示。 将送料车当前位置送到数据寄存器 d0 中，将呼叫工作台号送到数据寄存器 d1 中，然后通过 d0 与 d1 中数据的比较，决定送料车的运行方向和到达的目标 位置。 plc 控制系统课程设计 8 结论与体会 经过两周的课程设计，我亲身体会到做 plc 程序设计的艰辛和努力。早设 计过程中，我遇到不少难题，但我坚持并努力的客服了，在寻求答案的过程中， 我学习到了很多知识，这些都是在这次课程设计中学习到的宝贵经验，相信在 以后的学习生活中，我会继续运用好这种精神，让学习和工作变的更加有乐趣， 也更加积极向上的学习新知识。 设计的过程本身就是收集知识找寻答案的过程，这个过程中可能有时一筹 莫展，有时无从下手，但是一旦找到灵感，找到了方法，其实事情本来就很简 单，只是以前从来没有想到而已，所以，在今后的学习和工作中，试着尝试换 一种方式思考，用崭新的思想重新考虑一下，或许就有了更大的收获。 最后，衷心的感谢老师在百忙之中辅导我的课程设计，没有老师的指导我 是无法完成的，衷心