基于PLC的自动送料小车控制设计

1、江苏城市职业学院毕业设计（论文）论文题目:基于PLC的自动送料小车控制设计所属系部：指导老师：职称：学生姓名：学号：专业：江苏城市职业学院制摘要可编程序控制器(Programmable controller )简称PLC,由于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。 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。本设计是实现手动进给和自动转换车，改变过去简单手动进给车，减少人工，提高 生产效率，实现自动化生产！关键词：PLC；送料小车；控制；程序设计前言1第一章控制系统介绍和控制过程要求11

2、.1控制系统在送料小车中的作用与地位 11. 2控制系统介绍1第二章送料小车系统方案的选择22.1可编程控制器PLC的优点22.2小车送料系统方案的选择3第三章STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能 43. 1 STEP7-Micro/WIN32 编程软件介绍43.2、基本功能43.3、其他功能5第四章 基于PLC的送料小车接线图及梯形图64. 2 PLC端子接线图74.3梯形图分段设计94.4程序运行原理说明调试与完善134.5系统总梯形图设计144. 6小车程序设计19结论22谢辞22参考文献23控制系统的发展已经很成熟，应用范闱涉及各个领域，例如：机械、汽车制造等。 PLC

3、以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、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。第一章控制系统介绍和控制过程要求1.1控制系统在送料小车中的作用与地位控制系统

4、是整个生产线的灵魂，整个生产线发挥指挥作用。一旦控制系统故障，灯光 对生产线的影响继续，在严重的情况卞甚至人身安全事故，这将给企业造成重人损失。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. 2控制系统介绍左行（QD.5）右行（Q0.4）.-M 小车1左:厅(Q1.5) 右行(Q1. 4)小车2kff (Q2.0)F行(Q2.1)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

5、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卞移动，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，其具体要求如卞：(1) 送料小车1动作要求：送料小车负贵向四个料仓送料，送料路上从左向右共有4 个料仓(位置开关SQ1, SQ2, SQ3, SQ4)分别受PLC的10.0, 10. 1, 10.2, 10. 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

6、, SB 1)发出(对应于 PLC为10.4, 10.5, 10.6, 10. 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 的 11.0, II. 1, 11.2, II. 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PL

7、C为11.4, 11.5, 11.6, 11.7)按钮发出信号其相应指示灯就亮(HL11-HL14),指示灯 受 PLC 的 QI. 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

8、不允许右行启动。第二章送料小车系统方案的选择2.1可编程控制器PLC的优点可编程控制器PLC对用户来说，是一个非接触式的装置，改变程序可以改变生产过程。 目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强人工具，已被广泛应用。可编程控制器是一种 面向用户的特殊工业控制计算机，具有很多明显的特点。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由于采用现代人规模集成电路技术，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。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

9、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。3. 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，人人减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建 造的周期人为缩短，同时维护也变得容易起来。4. 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。2. 2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。而从上述第一节对PLC的特点了解可知，PLC具有很

10、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。因此，最终我选择了用可编程控制器PLC来实现送料小车系统的控制，完成本次的设计 题目。第三章STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能3.1 STEP7-Micro/WIN32 编程软件介绍STEP7-Micro/WIN32是西门子公司专为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发 的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于

11、开发用户程序，又可实时 监控用户程序的执行状态。下面将介绍该软件的安装、基本功能以及如何应用编程软件进行 编程、调试和运行监控等内容。3.2、基本功能STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现 以卜功能。(1) 在脱机(离线)方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时,计算机与PLC断开连接，此时能完成人部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等。(2) 在联机(在线)方式卞可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如 上载、卞载用户程序和组态数据等。(3) 对用户程序进行文档管理，加密处理等。(4) 设置PLC的

12、工作方式、参数和运行监控等。3.3、其他功能(1) 运动控制S7-200提供有开环运动控制的三种方式：脉宽调制(PWM) -内置于S7-200,用于速度、位置或占空比控制。脉冲串输出(PTO)-内置于S7-200,用于速度和位置控制。EM253位控模块-用于速度和位置控制的附加模块。(2) 创建调制解调模块程序使用EM241调制解调模块可以将S7-200直接连到一个模拟电话线上，并且支持S7-200 与STEP 7-Micro/WIN的通讯。该调制解调模块还支持Modbus从站RTU协议，该模块与S7-200 之间的通讯通过扩展I/O总线实现。STEP 7-Micro/WIN提供一个调制解调扩

13、展向导，它可以帮助您设置一个远端的调制解调器, 或者设置将S7-200连向远端设备的调制解调模块。(3) USS协议库STEP 7-Micro/WIN指令库，该指令库包括预先组态好的子程序和中断程序，这些子程 序和中断程序都是专门为通过USS协议与驱动通讯而设计的。通过USS指令，您可以控制这 个物理驱动，并读/写驱动参数。(4) Modbus从站协议指令STEP 7-Micro/WIN指令库包含有专门为Modbus通讯设计的预先定义的子程序和中断服 务程序，使得与Modbus主站的通讯简单易行。使用Modbus从站协议指令，您可以将S7-200 组态作为Modbus RTU从站，与Modbu

14、s主站通讯。可以在STEP 7-Micro/WIN指令树的库文件夹中找到这些指令。通过这些新指令，可以将 S7-200 作为 Modbus 从站。（5）使用配方STEP 7-Micro/Win软件中提供了配方向导程序来帮助您组织配方和定义配方。配方存 在存储卡中，而不是PLC中。（6）使用数据归档STEP 7-Micro/Win提供数据归档向导，将过程测量数据存入存储卡中。将过程数据移 入存储卡可以节省V存储区的地址空间，否则这些数据将储存在V存储区中。（7）PID自整定和PID整定控制面板S7-200PLC已经支持PID自整定功能,STEP 7-Micro/WIN中也添加了 PID整定控制面

15、板。 这就人大增强了 S7-200PLC的功能，并且使这一功能的使用变得更加容易。第四章基于PLC的送料小车接线图及梯形图4.1送料小车PLC的I/O分配表根据控制要求，PLC控制送料小车的输入输出（10）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，SAI、SA2为上下、左右转换 开关，SA3、SA4、SA5为油缸单动联动转换开关。QO. 0-Q0. 3和QI. 0-Q1. 3控制8个要料指 示灯，QO. 4-Q0. 5 和 Q1.4-Q1. 5 控制小车 1、2 左行右行，Q0. 6-Q0. 7 和 Q1. 6-Q1. 7。如表 4T 所示

16、：4-1 I/O分配表输入点分配输出点分配输入接点输入开关名称输出接11驱动设备10. 0-10. 3小车1行程开关（SQ1-SQ4）QO. 0-Q0. 3小车1要料指示灯（HL1-HL4）10. 4-10. 7小车1控制按钮(SB1-SB4)Q0. 4-Q0. 5小车1左右行线圈11. 0-11. 3小车2行程开关(SQU-SQ14)Q0. 6-Q0. 7油缸1伸出缩回线圈11.4-1.7小车2控制按钮(SB11-SB14)QI. 0-Q1. 0小车2要料指示灯(HL11-HL14)12. 0-12. 5推车机行程开关(SQ5-SQ10)QI. 4-Q1. 5小车2左右行线圈12. 6-12

17、. 7起动，停止按钮(SB5, SB6)QI. 6-Q1. 7油缸2伸出缩回线圈13. 0-13. 1手动，连续转换开关(SA6, SA7)Q2. 0-Q2. 1推车机上下行线圈13. 2-13. 3推车机上下，左右 转换开关(SAI, SA2)13. 4-13.6油缸单动联动转换开关(SA3-SA5)4.2 PLC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24V： 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

18、出220VAC, 16点; 电源电压为 AC100240V 50/60HzoEM223的主要技术参数：输入24VDC, 8点；输出220VAC, 8点：电源电压为AC100240V 50/60Hzo如图4-1所示:HLLHL2HL3HL4KM1KM2KM5KMSHL1LHLL2 HLL3 HLL4KM3KM4KM7KM8-Q Joj二口倉今 od_i;3 4s67 looooneooooLD3EEEEEEEC22O匚 p u 226Md34s67DLi4M5s7QJ.2.3.4.5.6.7十1P666666661.1.1.1.1.21.1.1.222222221 i 4 1 i 41112J1

19、11 QQQQBBBBQQQQB sisiiiis0J34 o1C1C67 8 91C55G BBBQQQQQQBB sissssiiLX* NKM9KM10IIAC22O0 1232 2E.E.二(NLL0123456733333333T H HH 6712345 A A A A A A A sssssssllDC24V 图4-1端子接线图4. 3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卞，

20、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13.0接通，其常闭触点 断开，执行手动程序，并由于13.1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、卞行，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

21、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：）Q2.0顶车机上行冲66项车杆伸出顶出小车1QO.G口 L,6IE41 HI I 11.35Q1.6顶车杆伸出顶出小车2）ME.2小牟2进入轨道IBS）Q07项车杆1缩回Q0.7 |_1 HI I 12.412.4Q1.712.5兀!1,7顶车杆2缩回归“顶车机下行Q2.1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，町按照一般继电器控制系统的逻辑设计

22、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：O12.1L12.H()QEO顶车机上行H()Q2i顶车机下行(

23、)M2.0两推杆同时动作()00.6顶车杆1伸出()M2.1小车1谡入轨道()01.6顶车杆2伸出()M2.e小车2进入轨道()Q07顶车杆1缩回()01.7顶车杆2缩回图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送到指定位置后，四个仓位就可以向小车要 料了，MO. 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10. 0-10.3,运料小车1的右行，左行，停止控制由QOM、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

24、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:106| MO.O” 材0.彳 M03p|I07 | | MO.O” MO.l” MOQpj10.0 I I MO.OS)QO.O dO.l S)Q0.1 S)M0.2 X)Q0.2 S)M0.3 S)Q0.3 Q00 r)ho.omo.7工0：1M.SIS斗I03 | | MO：3| |_号）QCI4力、车2右行工0.3QO.Js）Q0.S J、车 1 左行io.aI05milow | ”ICl.D | | 10戶 |MS | |10.7M2.1图4-5小车1左右自动送料运行程序图就可以向小车要料了，Ml. 0-M1. 3分别代

25、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II. 0-11. 3,运料小车2的右行,左行,停止（5）小车2自动送料运行程序，把小车2送到指定位置后，四个仓位控制由Ql4、Q1.5o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：丁 14耳叵| | Mr0H11.7Ml.Os)M1.0S)Q1.011.L S)QL.l.11.2S)Q1.211.33SQ1.3Hl.l | | MJLl | |_|、车2右行图4-6小车2左右自动送料运行程序图4. 4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

26、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,这时按卞起动按钮SB5,油缸 推动小车左行，按卞停止按钮SB6,油缸缩回。选择自动SA7时，按卞起动按钮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

27、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、卜行常闭触点的联锁，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。4. 5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控制程序、送料小车2控制程序。如下图4-7所示:手动控制图4-7送料小车梯形图(b)自动控制mo證1044MO.200.1M0.110.6IM0.1M

28、0.200.2TAMEM0.3Q0.310送料小车1TA10101010TO10TO2小车1右行1010110.411I11111MP.116510.31Q0.3小车 1左行图4-7送料小车梯形图（c）ll.aM1.2IL511.6Ml.lT1/7Ml.lM1.2（关11.31111.0 1料nTL.l 111山|小车1ILQ |11.1 |Il.OlIL.FILl |小车2右行11.3Q1.511.7小车2左行图4一7送料小车梯形图（d）4.6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3-2所示:表4-2送料小车程序指令表LDN13. 0A13.3JMP0A12.6LD1

29、3.2AN12.4LPSQI. 6A12.6LD12.4AN12.00M2. 2二Q2. 0AN11.3LPPM2. 2A12. 7LD13. 1AN12. 10M2. 0二Q2. 1A13.3LD13. 5A12.7二M2. 0AN12.2LD13.4Q0. 70M2. 0LD13.6A13. 30M2. 0A13. 3A13.3A12.6A12.7AN12. 5AN12.3二Q0. 6QI. 7LD12. 5LBL00M2. 1LDN13. 1AN10. 3JMP1二M2. 1LD12.6LD13.60Q2. 00M2. 0AN12.0ANQ2. 10QI. 7AN12. 7AN12.3二

30、Q2. 0ANQI. 6LD12.0AN12.70Q0. 6QI. 7AN12. 5LD12.5ANQ0. 7AN12.4AN12. 70Q2. 1二Q0. 6ANQ2. 0LD12. 5AN12. 10M2. 1AN12.7AN10. 3Q2. 1二M2.1LBL1LD12.0LDIO. 40Ql.6ANMO. 1AN12.4ANMO. 2ANQl.7ANMO. 3AN12.7SMO. 01二Ql.6SQO. 01LD12.4LDIO. 50M2.2ANMO. 0ANII.3ANMO. 2二M2.2ANMO. 3LD12.5SMO. 110QO.7SQO. 11AN12.2LD10.6ANQ

31、O.6ANMO. 0AN12.7ANMO. 1二QO.7ANMO. 3LD12.4SMO. 21SQO.21AIO. 5LD10.7OLDANMO.0ANQO. 5ANMO.1SQO. 4ANMO.2LD10.3SMO.31010.2SQO.310IO. 1LDIO.00M2. 1AMO.0AIO. 4LDIO.1LDIO. 3AMO.1010.2OLD0M2. 1LDIO.2AIO. 5AMO.2OLDOLDLD10.3LDIO.30M2. 1AMO.3A10.6OLDOLDEULDM2. 1RQO.06A10.7RMO.04OLDLDIO.0ANQO. 40IO.1SQO. 510IO.2

32、LD11.4AI.7ANMl. 1LD10. 0ANMl. 2010. 1ANMl. 3A10.6SM1.01OLDSQ1.01LD10. 0LD11.5ANM1.0LD11.0ANMl. 20II. 1ANMl. 3011.2SMl. 11AII. 7SQl. 11LD11.0LD11.60II. 1ANM1.0A11.6ANMl. 1OLDANMl. 3LD11.0SMl. 21A11.5SQ1.21OLDLDII. 7ANQ1.5ANM1.0SQ1.41ANMl. 1LD11.3ANMl. 2011.2SMl. 310II. 1SQl. 310M2. 2LD11.0A11.4AM1.0L

33、D11.3LDII. 1011.2AMl. 10M2. 2OLDA11.5LD11.2OLDAMl. 2LD11.3OLD0M2. 2LDII. 3A11.6AMl. 3OLDEULDM2. 2RQ1.06A11.7RM1.04OLDANQ1.4SQl. 51在做这个设计的时候，我学到了很多以前没有学过的知识，也巩固了很多以前没有学过 的知识，使我的专业理论知识更加扎实，软件操作更加熟练。完成这个设计后，我得出以 下几点结论：一、送料小车在硬件设计中，加入了扩展模块，可以在触点不够的情况下方便地实现该 小车的系统控制；然后软件设计中，运用了上微分指令，简化了程序，还运用了互锁和联锁, 确保了系统的正常运行，减少了系统的故障点。在送料小车的系统中加入了手动操作程序， 便于设备的维修，方便操作人员操作。二、该小车系统在实施的情况下，其成本价格比较高。三、该小车控