小推车PLC自动控制设计

1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目：题目： 小推车小推车 PLCPLC 自动控制设计自动控制设计 姓姓 名：名： 李明翀李明翀 专专 业：业： 自动糊自动糊 学学 院：院： 继继 续续 教教 育育 学学 院院 学习形式：学习形式： 自考专升本自考专升本 助学单位：助学单位： 辽宁石化职业技术学院辽宁石化职业技术学院 指导教师：指导教师： 曹雅静曹雅静 20112011 年年 8 8 月月 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 说说 明明 书书 题目 小推车 PLC 自动控制设计 院 别： 辽宁石化职业技术学院辽宁石化职业技术学院 专 业： 自动化自动化 班 级： 自动化自动化 091

2、 设 计 人： 李明翀李明翀 指导教师： 曹雅静曹雅静 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 一、题目： 小推车 PLC 自动控制设计 二、基础数据 S7200 的 CPU226 的主要的技术参数：输入 24VDC，24 点； 输出 220VAC，16 点；电源电压为 AC100240V 50/60Hz。 EM223 的主要技术参数：输入 24VDC，8 点；输出 220VAC，8 点；电源电压为 AC100240V 50/60Hz。 三、内容要求： 1. 说明部分： 1 控制系统介绍和控制过程要求 2 PLC 产品的介绍 3 送料小车系统方案的选择 4 基于 PLC 的送料小车接线图

3、及梯形图 5 可编程控制器 PLC 的优点 2. 计算部分： 1 自动程序设计 2 手动程序的设计 3 小车 1 自动送料运行程序 4 小车 2 自动送料运行程序 3. 绘图部分： 送料小车图 端子接线图 总系统结构图 自动操作程序图 手动操作程序图 小车 1 左右自动送料运行程序图 小车 2 左右自动送料运行程序图 送料小车梯形图（a） 送料小车梯形图（d） 四、发 给 日 期： 年 月 日 五、要 求 完 成 日 期： 年 月 日 指导教师： 系 主 任： 年 月 日 小推车 PLC 自动控制设计 摘摘 要要 可编程序控制器（Programmable controller）简称 PLC，由

4、于 PLC 的可靠性高、环境适 应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以 PLC 的应用领域在迅速扩大。对早期的 PLC， 凡是有继电器的地方，都可采用。而对当今的 PLC 几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就 需要 PLC。尤其是近几年来，PLC 的成本下降，功能又不段增强，所以，目前 PLC 在国内外已 被广泛应用于各个行业。 本设计是为了实现送料小车的手动和自动化的转化，改变以往小车的单纯手动送料，减少 了劳动力，提高了生产效率，实现了自动化生产！而且本送料小车的设计是由于工作环境恶劣， 不允许人进入工作环境的情况下孕育而成的。 本文从第一章送料小车的系统方案的确定为切入点，介绍了为

5、什么选用 PLC 控制小车；第 二章介绍了送料小车的应达到的控制要求；第三章根据控制要求进行了小车系统的具体设计， 包括端子接线图、梯形图(分段设计说明和系统总梯形图)和程序指令设计；最后得出结论。 关键词关键词：PLC，送料小车，控制，程序设计 A small cart PLC automatic control design ABSTRACT Programmable logic controller referred to PLC ，because of the high reliability PLC adaptability，flexibility，environment，use c

6、onvenient，simple maintenance，so the application of PLC in the rapidly expanding. In early PLC ，always have relays place，can use. But in todays PLC to control system that almost say there is need of place of PLC. Especially in recent years， the cost of PLC ， function and not increase， so，at the momen

7、t，PLC at home and abroad，has been widely used in various industries. In order to achieve the design of the car feed the transformation of manual and automated，simple to change the past，car manual feed，a reduction of the workforce， increased productivity，automated production! Feeding and the car is d

8、esigned to be as a result of bad working conditions are not allowed to enter the working environment of the circumstances formed. This article from the first chapter of the feed system of the car identified as an entry point to introduce a car Why choose PLC control; Chapter II introduced the car fe

9、ed the control requirements to be met; Chapter III under the control of the car system to carry out the specific design，including the terminal wiring diagram，ladder diagram (Sub-total system design descriptions and ladder) and procedures for instruction design; the final conclusion. KEY WORDS： PLC ，

10、Feeding car，Control，Program design 目目 录录 摘 要.I ABSTRACT.II 绪论 .1 1 控制系统介绍和控制过程要求 .2 1.1 控制系统在送料小车中的作用与地位 .2 1.2 控制系统介绍 .2 2 PLC 产品的介绍 .4 2.1 PLC 的主要流派 .4 2.2 PLC 型号的介绍 .7 3 送料小车系统方案的选择 .9 3.1 可编程控制器 PLC 的优点.9 3.2 小车送料系统方案的选择 .10 4 基于 PLC 的送料小车接线图及梯形图 .11 4.1 送料小车 PLC 的 I/O 分配表.11 4.2 PLC 端子接线图 .12 4

11、.3 梯形图分段设计 .13 4.4 程序运行原理说明调试与完善 .19 4.5 系统总梯形图设计 .20 4.6 小车程序设计 .25 结 论 .30 参考文献 .31 谢 辞 .32 附录 .33 绪论绪论 随着社会迅速的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟， 应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。 PLC 专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高，抗干扰能力强。 PLC 的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简 化和减少了维修维护的工作量。PLC 以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使 用方便、控制程

12、序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点 ，在机械制 造、冶金等领域得到了广泛的应用。 送料小车控制系统采用了 PLC 控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系 统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计 具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样 就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方 式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故 障查找工作大为简化。 在设计该 PLC 送料小车设计程序的同时总结了以往 PLC 送料小车设计程序的 一般方法、步骤，并且把以前学过的基础课程融

13、汇到本次设计当中来，更加深入 的了解了更多的 PLC 知识。 1 1 控制系统介绍和控制过程要求控制系统介绍和控制过程要求 1.11.1 控制系统在送料小车中的作用与地位控制系统在送料小车中的作用与地位 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，重者甚至发生人身安全事故，这样将 给企业造成重大损失。 送料小车是基于 PLC 控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用 于送料小车的运行，因此，送料小车性

14、能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接 的关系。送料小车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。 1.21.2 控制系统介绍控制系统介绍 图 1-1 送料小车 本控制系统只要是用于控制送料小车的自动送料。它既能减轻人的劳动强度 又能自动准确到达人不能达到或很难到达的预定位置。如图 1-1，推车机可以沿轨 道上下移动，到达预定位置。推车机上是一个小型泵站，通过控制电磁阀换向， 使两油缸伸出、缩回，顶出送料小车，再由各个仓位控制要料。 用 PLC 对送料小车实现控制，其具体要求如下： (1) 送料小车 1 动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向 右共有 4 个料仓（位置开关

15、SQ1，SQ2，SQ3，SQ4）分别受 PLC 的 I0.0，I0.1，I0.2，I0.3 检测，当信号状态为 1 是，说明运料小车到达该位置。 小车行走受两个信号的驱动，Q0.4 驱动小车左行，Q0.5 驱动小车右行。料仓要料 由 4 个手动按钮（SB1，SB2，SB3，SB4）发出(对应于 PLC 为 I0.4，I0.5，I0.6，I0.7)按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL1-HL4） ，指示灯受 PLC 的 Q0.0-Q0.3 控制。 送料小车 2 动作要求：送料小车负责向四个料仓送料，送料路上从左向右共 有 4 个料仓（位置开关 SQ11，SQ12，SQ13，SQ14）分别受 PLC

16、 的 I1.0，I1.1，I1.2，I1.3 检测，当信号状态为 1 是，说明运料小车到达该位置。 小车行走受两个信号的驱动，Q1.5 驱动小车左行，Q1.4 驱动小车右行。料仓要料 由 4 个手动按钮（SB11，SB12，SB13，SB14）发出(对应于 PLC 为 I1.4，I1.5，I1.6，I1.7)按钮发出信号其相应指示灯就亮（HL11-HL14） ，指示灯 受 PLC 的 Q1.0-Q1.3 控制。 (2)运料小车行走条件： 运料小车右行条件：小车在 1，2，3 号仓位，4 号仓要料；小车在 1，2 号仓 位，3 号仓要料；小车在 1 号仓位，2 号仓要料。 运料小车左行条件：小车

17、在 4，3，2，0 号仓位，1 号仓要料；小车在 4，3，0 号仓位，2 号仓要料；小车在 4，0 号仓位，3 号仓要料；小车在 0 位，4 号仓位要料。 运料小车停止条件：要料仓位与小车的车位相同时，应该是小车的停止条件。 运料小车的互锁条件：小车右行时不允许左行启动，同样小车左行时也不允 许右行启动。 2 2 PLCPLC 产品的介绍产品的介绍 2.12.1 PLCPLC 的主要流派的主要流派 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是 欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况下 独 立研究开发的，因此美国和欧洲的 PLC 产品

18、有明显的差异性。而日本的 PLC 技术 是由美国引进的，对美国的 PLC 产品有一定的继承性，但日本的主推产品定 位在 小型 PLC 上。美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名，而日本则以小型 PLC 著称。 美国美国 PLCPLC 产品产品 美国是 PLC 生产大国，有 100 多家 PLC 厂商，著名的有 A-B 公司、通用电气 （GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州仪器（TI）公司、西屋公司等。其中 A-B 公司是美国最大的 PLC 制造商，其产品约占美国 PLC 市场的一半。 A- B 公司产品规格齐全、种类丰富，其主推的大、中型 PLC 产品是 PLC-5 系 列。该系列为模块

19、式结构，CPU 模块为 PLC-5/10、PLC-5/12、 PLC-5/15、PLC- 5/25 时，属于中型 PLC，I/O 点配置范围为 2561024 点；当 CPU 模块为 PLC- 5/11、PLC-5/20、 PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L 时， 属于大型 PLC，I/O 点最多可配置到 3072 点。 该系列中 PLC-5/250 功能最强，最 多可配置到 4096 个 I/O 点，具有强大的控制和信息管理功能。大型机 PLC-3 最多 可配置到 8096 个 I/O 点。A-B 公司的小型 PLC 产品有 SLC5

20、00 系列等。 GE 公司的代表产品是：小型机 GE-1、GE- 1/J、GE-1/P 等，除 GE-1/J 外，均 采用模块结构。GEl 用于开关量控制系统，最多可配置到 112 个 I/O 点。GE-1/J 是更小型化的产 品，其 I/O 点最多可配置到 96 点。GE-1/P 是 GE-1 的增强型产品， 增加了部分功能指令（数据操作指令）、功能模块（A/D、D/A 等）、远程 I /O 功 能等，其 I/O 点最多可配置到 168 点。中型机 GE-，它比 GE-1/P 增加了中断、 故障诊断等功能，最多可配置到 400 个 I/O 点。大型机 GE-，它比 GE-增加了 部分数据处理

21、、表格处理、子程序控制等功能，并具有较强的通信功能，最多可 配置到 2048 个 I/O 点。GE-/P 最多可配 置到 4000 个 I/O 点。 德州仪器（TI）公司的小型 PLC 新产品有 510、520 和 TI100 等，中型 PLC 新 产品有 TI300、5TI 等，大型 PLC 产品有 PM550、530、560、565 等系列。除 TI100 和 TI300 无联网功能外，其它 PLC 都可实现通信，构成分布式控制系统。 莫迪康（MODICON）公司有 M84 系列 PLC。其中 M84 是小型机，具有模拟量控 制、与上位机通信功能，最多 I/O 点为 112 点。M484

22、是中型机， 其运算功能较强， 可与上位机通信，也可与多台联网，最多可扩展 I/O 点为 512 点。M584 是大型机， 其容量大、数据处理和网络能力强，最多可扩展 I/O 点为 8192。M884 增强型中型 机，它具有小型机的结构、大型机的控制功能，主机模块配置 2 个 RS-232C 接口， 可方便地进行组网通信。 欧州的欧州的 PLCPLC 产品产品 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是 欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况下独 立研 究开发的，因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性。而日本的 PLC 技术

23、是由美国引进的，对美国的 PLC 产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在 小 型 PLC 上。美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名，而日本则以小型 PLC 著称。 德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG 公司、法国的 TE 公司是欧洲著名的 PLC 制造商。德国的西门子的电子产品以性能精良而久负盛名。在中、大型 PLC 产品 领域与美国的 A-B 公司齐名。 西 门子 PLC 主要产品是 S5、S7 系列。在 S5 系列中，S5-90U、S-95U 属于微 型整体式 PLC；S5-100U 是小型模块式 PLC，最多可配置到 256 个 I/O 点；S5- 115U 是中型 PLC，最多

24、可配置到 1024 个 I/O 点；S5-115UH 是中型机，它是由两台 SS115U 组成的双机冗余系 统； S5-155U 为大型机，最多可配置到 4096 个 I/O 点，模拟量可达 300 多路；SS155H 是大型机，它是由两台 S5-155U 组成的双机 冗余系 统。而 S7 系列是西门子公司在 S5 系列 PLC 基础上近年推出的新产品，其 性能价格比高，其中 S7-200 系列属于微型 PLC、S7-300 系列属于于中小 型 PLC、S7-400 系列属于于中高性能的大型 PLC。 日本的日本的 PLCPLC 产品产品 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美

25、国产品，一个流派是 欧洲产品，一个流派是日本产品。美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况下独 立研究 开发的，因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性。而日本的 PLC 技术 是由美国引进的，对美国的 PLC 产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在 小型 PLC 上。美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名，而日本则以小型 PLC 著称。 日本的小型 PLC 最具特色，在小型机 领域中颇具盛名，某些用欧美的中型机 或大型机才能实现的控制，日本的小型机就可以解决。在开发较复杂的控制系统 方面明显优于欧美的小型机，所以格外受用户 欢迎。日本有许多 PLC 制造商，如 三菱、欧姆龙、松下、富士

26、、日立、东芝等，在世界小型 PLC 市场上，日本产品 约占有 70的份额。 三菱公司的 PLC 是较早进入中国市场的产品。其小型机 F1/F2 系列是 F 系列 的升级产品，早期在我国的销量也不小。F1/F2 系列加强了指令系统，增加了 特 殊功能单元和通信功能，比 F 系列有了更强的控制能力。继 F1/F2 系列之后，20 世纪 80 年代末三菱公司又推出 FX 系列，在容量、速度、特殊功能、网络 功能等 方面都有了全面的加强。FX2 系列是在 90 年代开发的整体式高功能小型机，它配 有各种通信适配器和特殊功能单元。FX2N 几年推出的高功能整体式小 型机，它是 FX2 的换代产品，各种功

27、能都有了全面的提升。近年来还不断推出满足不同要求的 微型 PLC，如 FXOS、FX1S、FX0N、FX1N 及 系列 等产品。 三菱公司的大中型机有 A 系列、QnA 系列、Q 系列，具有丰富的网络功能， I/O 点数可达 8192 点。其中 Q 系列具有超小的体积、丰富的机型、灵活的安装方 式、双 CPU 协同处理、多存储器、远程口令等特点，是三菱公司现有 PLC 中最高 性能的 PLC。 欧 姆龙（OMRON）公司的 PLC 产品，大、中、小、微型规格齐全。微型机以 SP 系列为代表，其体积极小，速度极快。小型机有 P 型、H 型、CPM1A 系列、 CPM2A 系列、CPM2C、CQM

28、1 等。P 型机现已被性价比更高的 CPM1A 系列所取代， CPM2A/2C、 CQM1 系列内置 RS-232C 接口和实时时钟，并具有软 PID 功能，CQM1H 是 CQM1 的升级产品。中型机有 C200H、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE、CS1 系列。C200H 是前些年畅销的高性能中型 机，配置齐全的 I/O 模块和高功能模块， 具有较强的通信和网络功能。C200HS 是 C200H 的升级产品，指令系统更丰富、网 络功能更强。C200HX /HG/HE 是 C200HS 的升级产品，有 1148 个 I/O 点，其容量是 C200HS 的 2 倍，速度是

29、 C200HS 的 375 倍，有品种齐全的通信模块，是适应信息 化的 PLC 产品。CS1 系列具有中型机的规模、大型机的功能，是 一种极具推广价 值的新机型。大型机有 C1000H、C2000H、CV（CV500CV1000CV2000CVM1） 等。 C1000H、C2000H 可单机或双机热备运行，安装带电插拔模块，C2000H 可在 线更换 I/O 模块；CV 系列中除 CVM1 外，均可采用结构化编程， 易读、易调试， 并具有更强大的通信功能。 松下公司的 PLC 产品中，FPO 为微型机，FP1 为整体式小型机，FP3 为中型机， FP5/FP10、FP10S（FP10 的改进型

30、）、FP20 为大型 机，其中 FP20 是最新产品。 松下公司近几年 PLC 产品的主要特点是：指令系统功能强；有的机型还提供可以 用 FP-BASIC 语言编程的 CPU 及多种智能 模块，为复杂系统的开发提供了软件手 段；FP 系列各种 PLC 都配置通信机制，由于它们使用的应用层通信协议具有一致 性，这给构成多级 PLC 网络和开发 PLC 网络应用程序带来方便 西门子 S7 系列 PLC 体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强， 可靠性更高。S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC（如 S7-200），小规模性能要求的 PLC（如 S7-300）和中、高性能要求的 PL

31、C（如 S7-400）等。 2.22.2 PLCPLC 型号的介绍型号的介绍 1 1SIMATICSIMATIC S7-200S7-200 PLCPLC S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、 监测及控制等。S7-200 PLC 的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现 复杂的控制功能。 S7-200PLC 可提供 4 个不同的基本型号与 8 种 CPU 可供选择使用。 2 2SIMATICSIMATIC S7-300S7-300 PLCPLC S7-300 是模块化小型 PLC 系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模 块之间可进行广泛

32、组合构成不同要求的系统。与 S7-200 PLC 比较，S7-300 PLC 采 用模块化结构，具备高速（0.60.1s）的指令运算速度；用浮点数运算比较有 效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所 有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在 S7-300 操作系统内，人机 对话的编程要求大大减少。SIMATIC 人机界面（HMI）从 S7-300 中取得数据，S7- 300 按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300 操作系统自动地处理数据的传 送；CPU 的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统 事件（例如：超时，模块更换，等

33、等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地 保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC 设有操作方式选择开 关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方 式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC 可通过编程软件 Step 7 的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简 单。S7-300 PLC 具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接 AS-I 总 线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多 点接口（MPI）集成在 CPU 中，用于同时连接编程器、PC 机、人机界面

34、系统及其他 SIMATIC S7/M7/C7 等自动化控制系统。 3 3 SIMATICSIMATIC S7-400S7-400 PLCPLC S7-400 PLC 是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。 S7-400 PLC 采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别 （功能逐步升级）的 CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合 成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板， 便能使系统升级和充分满足需要。 3 3 送料小车系统方案的选择送料小车系统方案的选择 3.13.1 可编程控制器可编程控制器 PLCPLC 的优点的优点 可编程控制

35、器 PLC 对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产 工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广 应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 1. 可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术， 采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠 性。例如西门子公司生产的 S7 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使 用冗余 CPU 的 PLC 的平均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继

36、电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到 数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测功能， 出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的 故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这 样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2. 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各 种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据 运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控

37、制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强 及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编 程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电 路图相当接近，只用 PLC 的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电 路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事 工业控制打开了方便之门。 4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备

38、外部的接线，使控制系统 设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备 经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5. 体积小，重量轻，能耗低 以超小型 PLC 为例，新近出产的品种底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控 制设备。 3.23.2 小车送料系统方案的选择小车送料系统方案的选择 实现小车送料系统控制有很多方法来实现，可以用单片机、可编程控制器 PLC 等元器件来实现。 但在单片机控制系统电路中需要加入 A/D，D/A 转换器，线路复杂，还要分配 大量的

39、中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰，也具有不稳定性。 另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出，在维修时也需要高技术的 人员才能修复，所以在此也不易用单片机来实现。 而从上述第一节对 PLC 的特点了解可知，PLC 具有很多优点，因此我们归纳出： 可编程控制器 PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； 安装，操作和维护也较容易；编程简单，PLC 的基本指令不多，编程器使用比较方 便，程序设计和产品调试周期短，具有很好的经济效益。此外 PLC 内部定时、计 数资源丰富，可以方便地实现对送料小车的控制。 因此，最终我选择了用可编程控制器 PLC 来

40、实现送料小车系统的控制，完成 本次的设计题目。 4 4 基于基于 PLCPLC 的送料小车接线图及梯形图的送料小车接线图及梯形图 4.14.1 送料小车送料小车 PLCPLC 的的 I/OI/O 分配表分配表 表 4-1 I/O 分配表 根据控制要求，PLC 控制送料小车的输入输出(I0)地址编排如下表所示，其 中 SB5 为启动开关，为 SB6 停止开关，SA6、SA7 为手动连续选择开关，SA1、SA2 为上下、左右转换开关，SA3、SA4、SA5 为油缸单动联动转换开关。Q0.0-Q0.3 和 Q1.0-Q1.3 控制 8 个要料指示灯，Q0.4-Q0.5 和 Q1.4-Q1.5 控制小

41、车 1、2 左行右 输入点分配输出点分配 输入接点输入开关名称输出接口驱动设备 I0.0-I0.3 小车 1 行程开关 (SQ1-SQ4) Q0.0-Q0.3 小车 1 要料指示灯 (HL1-HL4) I0.4-I0.7 小车 1 控制按钮 (SB1-SB4) Q0.4-Q0.5小车 1 左右行线圈 I1.0-I1.3 小车 2 行程开关 (SQ11-SQ14) Q0.6-Q0.7 油缸 1 伸出缩回 线圈 I1.4-1.7 小车 2 控制按钮 (SB11-SB14) Q1.0-Q1.0 小车 2 要料指示灯 (HL11-HL14) I2.0-I2.5 推车机行程开关 (SQ5-SQ10) Q

42、1.4-Q1.5小车 2 左右行线圈 I2.6-I2.7 起动，停止按钮 (SB5，SB6) Q1.6-Q1.7 油缸 2 伸出缩回 线圈 I3.0-I3.1 手动，连续 转换开关(SA6，SA7) Q2.0-Q2.1推车机上下行线圈 I3.2-I3.3 推车机上下，左右 转换开关 (SA1，SA2) I3.4-I3.6 油缸单动联动 转换开关(SA3-SA5) 行，Q0.6-Q0.7 和 Q1.6-Q1.7。如表 3-1 所示： 4.24.2 PLCPLC 端子接线图端子接线图 PLC 型号的选择：由于该系统是在原来 CPU226 的基础上改进的设备，而现在 共用了 31 个输入，用直流 2

43、4V；18 个输出，用交流电 220V，所以我选择用 S7- 200 系列 CPU226，加一个 EM223 的扩展模块。CPU226 的主要的技术参数：输入 24VDC，24 点；输出 220VAC，16 点；电源电压为 AC100240V 50/60Hz。 EM223 的主要技术参数：输入 24VDC，8 点；输出 220VAC，8 点；电源电压为 AC100240V 50/60Hz。如图 4-1 所示： 图 4-1 端子接线图 4.34.3 梯形图分段设计梯形图分段设计 本次设计的自动送料小车梯形图，是分开来画的。由总程序结构图、自动操 作程序图、手动操作程序图、小车 1 左右自动送料运

44、行程序图、小车 2 左右自动 送料运行程序图组成。 图 4-2 总系统结构图 （1）程序的总结构图如图 4-2 所示：因为在手动操作方式下，各种动作都是 用按钮控制来实现的，其程序可独立于自动操作程序而另行设计。因此，总程序 可分为两段独立的部分：手动操作程序和自动操作程序。当选择手动操作时，则 输入点 I3.0 接通，其常闭触点断开，执行手动程序，并由于 I3.1 的常闭触点为 闭合，则跳过自动程序。若选择自动操作方式，将跳过手动程序段而执行自动程 序。 （2）自动程序设计，自动操作控制主要是由行程开关来控制推车机的上行、 下行，两缸的伸出、缩回。通过行程开关的上限、下限、左限、右限准确的控

45、制 推车机到达预定位置。自动程序时，手动自动转换开关拨到连续档 SA7，按下启动 按钮 SB6，推车机上行，碰到上位行车开关 SQ6，上行停止；同时两个油缸动作， 推动两小车向左移动，小车 1、2 碰到左位行程开关 SQ10、SQ5，说明两小车到位， 这时各个仓位可向小车要料；而且两油缸缩回，碰到行程右位开关 SQ8、SQ9 停止 收缩，推车机下行到行程开关位 SQ7 时停止。如图 4-3 所示： 图 4-3 自动操作程序图 （3）手动操作程序的设计，手动操作控制简单，可按照一般继电器控制系统 的逻辑设计法来设计。手动程序时，手动自动转换开关拨到手动档 SA6，上下、左 右转换开关拨到上/下行

46、档时，按启动按钮 SB5 推车机上行，按停止按钮 SB6 推车 机下行；上下、左右转换开关拨到左/右档时，拨动单动联动转换开关 SA3（缸 1 动作） ，按启动按钮 SB5，缸 1 伸出推动小车 1 左行；按停止按钮 SB6，缸 1 缩回； 拨动转换开关到 SA5（缸 2 动作） ，按启动按钮 SB5，缸 2 伸出推动小车 2 左行， 按停止按钮 SB6，缸 2 缩回；拨动单动联动转换开关到 SA4（两缸同时动作）按启 动按钮 SB5，两缸伸出推动两小车左行；按停止按钮 SB6，两缸缩回。如图 4-4 所 示： 图 4-4 手动操作程序图 （4）小车 1 自动送料运行程序，把小车 1 送到指定

47、位置后，四个仓位就可以 向小车要料了，M0.0-M0.3 分别代表小车 1 的 1 号料仓到 4 号料仓的要料状态，运 料小车 1 当前所处位置由 I0.0-I0.3，运料小车 1 的右行，左行，停止控制由 Q0.4、Q0.5。小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小 车停车。 （上微分操作的注意事项，上微分脉冲只存在在一个扫描周期，接受这一 脉冲控制的元件应写在这一脉冲出现的语句之后） 。小车 1 自动送料图如下图 4-5 所示： 图 4-5 小车 1 左右自动送料运行程序图 （5）小车 2 自动送料运行程序，把小车 2 送到指定位置后，四个仓位就可以 向小车要料了，M1

48、.0-M1.3 分别代表小车 2 的 1 号料仓到 4 号料仓的要料状态。运 料小车 2 当前所处位置由 I1.0-I1.3，运料小车 2 的右行，左行，停止控制由 Q1.4、Q1.5。小车到位后，用上微分操作（P）来清除料仓要料状态信号及控制小 车停车。 小车 2 自动送料图 4-6 所示： 图 4-6 小车 2 左右自动送料运行程序图 4.44.4 程序运行原理说明调试与完善程序运行原理说明调试与完善 本程序是用梯形图所写的。在运行前，先选择工作方式，手动/自动。选择手 动 SA6 时，把上/下、左/右转换开关旋转到上/下档 SA1，按下 SB5 起动点动按钮， 推车机上行，按下 SB6

49、停止点动按钮，推车机下行；把上/下、左/右转换开关旋 转到左/右档 SA2，再选择小车的单动、联动控制，小车 1 单动时把单动/联动转换 开关旋转到单动档 SA3，两小车联动时旋转到联动档 SA4，小车 2 单动时旋转到单 动档 SA5，这时按下起动按钮 SB5，油缸推动小车左行，按下停止按钮 SB6，油缸 缩回。选择自动 SA7 时，按下起动按钮 SB5，推车机开始上行，碰到上限行程开关 SQ6 时停车，两缸自动推出小车，小车碰到左限行程开关 SQ5、SQ10 时，说明小车 到位，各个仓位可以向小车要料，这时两缸自动缩回，碰到右限行程开关 SQ8、SQ9 时，推车机自动下行，下行到位后（碰到

50、 SQ7）停车。只有再次按下起 动按钮 SB5，才能再次运行。 手动程序中设置了联锁和保护电路。如推车机的上行、下行常闭触点的联锁， 推车机上下行行程有行程开关 SQ6、SQ7 控制保护。自动程序是根据推车机的位置、 油缸的位置来控制电路执行下一条指令的。 油缸把小车推到位后，小车处于准备送料的初始位置，这时 1-4 号仓位都可 以向小车要料。本设计中要料时刻不同时，先要料者优先，但是要料时刻相同时， 却不知道小车向哪个仓位送料，需要改进。 4.54.5 系统总梯形图设计系统总梯形图设计 由以上，我们画出送料小车系统的总梯形图，其中包括推车机的手动控制程 序、自动控制程序、送料小车 1 控制程

51、序、送料小车 2 控制程序。 如下图 4-7 所示： 图 4-7 送料小车梯形图（a） 图 4-7 送料小车梯形图（b） 图 4-7 送料小车梯形图（c） 图 4-7 送料小车梯形图（d） 4.64.6 小车程序设计小车程序设计 由系统总梯形图，我们写出送料小车的程序指令，如下表 4-2 所示： 表 4-2 送料小车程序指令表 LDNI3.0AI3.3 JMP0AI2.6 LDI3.2ANI2.4 LPS=Q1.6 AI2.6LDI2.4 ANI2.0OM2.2 =Q2.0ANI1.3 LPP=M2.2 AI2.7LDI3.4 ANI2.1OM2.0 =Q2.1AI3.3 LDI3.5AI2.

52、7 =M2.0ANI2.2 LDI3.4=Q0.7 OM2.0LDI3.6 AI3.3OM2.0 AI3.3AI3.3 AI2.6AI2.7 ANI2.5ANI2.3 =Q0.6=Q1.7 LDI2.5LBL0 OM2.1LDNI3.1 ANI0.3JMP1 =M2.1LDI2.6 LDI3.6OQ2.0 OM2.0ANI2.0 ANQ2.1OQ1.7 ANI2.7ANI2.3 =Q2.0ANQ1.6 LDI2.0ANI2.7 OQ0.6=Q1.7 ANI2.5LDI2.5 ANQ0.7ANI2.4 ANI2.7OQ2.1 =Q0.6ANQ2.0 LDI2.5ANI2.1 OM2.1ANI2.

53、7 ANI0.3=Q2.1 =M2.1LBL1 LDI2.0LDI0.4 OQ1.6ANM0.1 ANI2.4ANM0.2 ANQ1.7ANM0.3 ANI2.7SM0.0 =Q1.6SQ0.0 LDI2.4LDI0.5 OM2.2ANM0.0 ANI1.3ANM0.2 =M2.2ANM0.3 LDI2.5SM0.1 OQ0.7SQ0.1 ANI2.2LDI0.6 ANQ0.6ANM0.0 ANI2.7ANM0.1 =Q0.7ANM0.3 LDI2.4SM0.2 SQ0.2AI0.5 LDI0.7OLD ANM0.0ANQ0.5 ANM0.1SQ0.4 ANM0.2LDI0.3 SM0.3OI

54、0.2 SQ0.3OI0.1 LDI0.0OM2.1 AM0.0AI0.4 LDI0.1LDI0.3 AM0.1OI0.2 OLDOM2.1 LDI0.2AI0.5 AM0.2OLD OLDLDI0.3 LDI0.3OM2.1 AM0.3AI0.6 OLDOLD EULDM2.1 RQ0.0AI0.7 RM0.0OLD LDI0.0ANQ0.4 OI0.1SQ0.5 OI0.2LDI1.4 AI.7ANM1.1 LDI0.0ANM1.2 OI0.1ANM1.3 AI0.6SM1.0 OLDSQ1.0 LDI0.0LDI1.5 ANM1.0LDI1.0 ANM1.2OI1.1 ANM1.3OI1

55、.2 SM1.1AI1.7 SQ1.1LDI1.0 LDI1.6OI1.1 ANM1.0AI1.6 ANM1.1OLD ANM1.3LDI1.0 SM1.2AI1.5 SQ1.2OLD LDI1.7ANQ1.5 ANM1.0SQ1.4 ANM1.1LDI1.3 ANM1.2OI1.2 SM1.3OI1.1 SQ1.3OM2.2 LDI1.0AI1.4 AM1.0LDI1.3 LDI1.1OI1.2 AM1.1OM2.2 OLDAI1.5 LDI1.2OLD AM1.2LDI1.3 OLDOM2.2 LDI1.3AI1.6 AM1.3OLD EULDM2.2 RQ1.0AI1.7 RM1.0OLD ANQ1.4 SQ1.5 结结 论论 在做这个设计中，我学会了很多以前没学过的知识，也巩固了很多以前没学 好的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练