小车直线往返运动定位控制plc程序设计概要

1、大学专业课程实践训练本实验运用PLC技术通过西门子S7-200仪器来实现的。具体是由四个传 感器、四个控制开关通过网络程序完成的。 实验包括了 PLC编程、西门子运用 及现场操作等各方面知识。本设计是针对现代自动配货、配料运输等工业生产 和商业运营的社会需求，设计一种小车直线定位控制系统。关键词：PLC技术西门子PLC可编程控制程序网络梯形图选题背景及意义1.1 选题背景随着智能机器人技术、汽车工业的迅速发展，关于智能小车的研究也就越 来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的 题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。智能小车, 也成轮式机器人，是

2、一种以电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、 电子电气、计算机、机械等多学科的科技创新性设计。一般主要由路径识别、 速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。本设计就是在这样的背景下提出 来的，设计的小车自动往返运动应该能够实时循环运动和制动等功能。1.2 选题意义为了使设计更为贴近生活，里面囊括了两个方面：一个是小车直线自动往 返运行，这个设计在生活中一般被用在现代自动配货、 配料运输等工业生产和 善业运营中，目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计。 我们正在逐渐 的完善它使其效率更高。另一个设计是小车制动控制，这个课题本身也是与生 活息息相关的，对工业生产和商业运营来说是非常重要

3、的因素。 在这里我们研 究的只是简单地控制，是为我们以后的学习做个垫脚石。只有我们学好的基础， 以后工作中才可以不断的改进和研发。 基于这些因素，这次设计课题是非常有 意义的。2PLC简介2.1 PLC概述可编程控制器（Programmable Controller ）是计算机家族中的一员， 是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑 控制器（Programmable Logic Controller ），简称 PLC,它主要用来代替 继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过 了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PCo但是为了避免

4、与个人计算机（Personal Com pu ter ）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLCo2.1.1 PLC的由来编程方便，现场可修改程序；维修方便，采用模块化结构；可靠性高于继电器控制装置；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制装置竞争；输入可以是交流 115V;输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；在扩展时，原系统只要很小变更；在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控 制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重 新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样， 继电器控制装置

5、就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料， 甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在 1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了 十项招标指标，即：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）4K。（9）（10）用户程序存储器容量至少能扩展到1969年，美国数字设备公司（DEC研制出第一台 PLC,在美国通用 汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简 单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系 列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。

6、很快研制出了日本第一台PLG 1973PLC。我国从1974年开始研制。于这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术， 年，西欧国家也研制出它们的第一台 1977年开始工业应用。2.1.2PLC的工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段， 可编程逻辑控制器即输入采样、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，可编程逻辑控制 器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输 入状态和数据，并将它们存入I/O映象

7、区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输 入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改 变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫 描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依 次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯 形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序 对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷 新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输

8、出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的 特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯 形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形 图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数 据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取 I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接 从I/O模块取值，输出

9、过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有 些区别。输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。 在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存 电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的 真正输出。2.2西门子S7-2002.2.1 西门子S7-200简介西门子公司生产的 S7-200小型PLC在我国工业控制方面有着广泛的 应用，并受到广大电气工程人员的青睐，随着可编程控制器在各行各业 的广泛应用，各种有关可编程控制器的书籍大量涌现，但是不少人在看 了很多书之后，在真正进行编程的时候往往还是束手无策，不知从何下手，其原因是什

10、么呢？那就是缺少一定数量的练习。如果只靠自己苦思 冥想，则结果往往收效甚微，而学习和借鉴别人的编程方法不乏是一条 学习的捷径。笔者编写这本书的目的就是，在读者已经掌握可编程控制 器基础知识的前提条件下，为读者提供一个快速掌握PLC编程方法的学西门子S7-200的主要技术指标 西门子S7-200的主要技术指标如表2-1所示习捷径，达到抛砖引玉的目的。222表2-1 西门子S7-200的主要技术指标技术规范CPU 224 CPU224X P集成的数字量输入/输出14入/10出14入/10出可连接的扩展模块数量（最大）77最大可扩展的数字量输入 /输出范围168168最大可扩展的模拟量输入 /输出范

11、围3535用户程序区8 KB12 KB数据存储区8 KB10 KB数据后备时间（电容）100小时100小时后备电池（选件）200天200天编程软件Ste p 7-Micro/WINSte p 7-Micro/WIN布尔量运算执行时间0.22 卩 s0.22 卩 s标志寄存器/计数器/定时器256/256/256256/256/256高速计数器6 个 30 KHz6 个 100 KHz高速脉冲输出2 个 20 KHz2 个 100 KHz通讯接口1 个 RS-4852 个 RS-485外部硬件中断44模拟电位器2个8位分辨率2个8位分辨率实时时钟内置时钟内置时钟外形尺寸（长X宽X高,mm）120

12、.5 x 80 x 62120.5 x 80 x 623 小车自动往返运动3.1 主要任务当按下第一站按钮时，小车开始运行，所经过指示灯亮，当按下第四站按 钮，小车反向运行。当小车经过第一和第四个传感器时，小车也要反向运行。 当按下第二站按钮时，小车停止运行。3.2 设计内容3.2.1小车运行模拟图小车运行模拟图如图在没按停止按钮时，小车自动往返运行。M23HSV2Oe4-3-1所示0SV3XLG1OSe3 lb3o o图3-1小车运行模拟图CMCH KJN5002A功能：检测小车是否经过某一站。位置传感器：继电器：JZX-18FF, DC24V功能：根据输入信号，来接通或断开小电流 控制电路

13、，实现控制和保护的自动控制系统。电机：ZGA37F104i DC24V 30rpm,带减速器直流电机；功能：带动小车 运行。3.2.2 主电路图设计主电路图如图3-2所示323P LC引脚接线表格引脚接线表格如表3-1所示表3-1引脚接线表格输入信号输出信号信号元件及作用PLC输入口地址信号元件及作用PLC输出口地址第一站按钮SB110.0第一站指示灯LB1Q0.0第二站按钮SB2I0.1第二站指示灯LB2Q0.1第三站按钮SB3I0.2第三站指示灯LB3Q0.2第四站按钮SB4I0.3第四站指示灯LB4Q0.3电磁传感器SY1I0.4左行指示灯LFQ0.4大学专业课程实践训练电磁传感器SY2

14、I0.5右行指示灯LZQ0.5电磁传感器SY3I0.6电机右行继电器MZQ0.6电磁传感器SY4I0.7电机左行继电器MFQ0.7接 0V DC1M接 24V DC1L、2L3.2.4PLC接线图设计所用PLC接线图如图3-3所示SE110 0QO.D10 1QO 110.2QD 210 3QO 310.4QO 410.5QD.510.6Q0.610 7go. 7inIL, 2L5B4 /SY1”3¥£/SY3 一/SY4 /LB1MF£47图3-3P LC接线图325 设计梯形图设计梯形图如图3-4至图3-9所示网第1 网谿标题嗨注释停止按钮iai設按下，第一站

15、按钮泊附下，右行继电器第一站指示灯叩.暁，右行指示灯叩.5 小车到第四站，qd鞫开'小车停止右行-左荷指示灯qd疥时小车停止右行10.110.0QO.G111f11 1Q0.5Q0.41 1 1 1kQ0.3 1丿1 1 1 / 1QO.O1 11 /U0.5图3-4 小车直线往返运动网络 1R谿2停止按钮iUI浜按下* ql.垢逆时，电机左行继电驾叩7导迺左疔扌卓云灯qQ病-3下第四站按SiO总小车左方a 时水车停止左备，右行书示灯qtlE亮时，4车停止左乩10?I，I 0.4图3-5小车直线往返运动网络2岡络3I到达第1站id 4B対示灯犁，吭10.4QOLO图3-6小车直线往返运

16、动网络3囲绪4I到达第二站心时指示灯qD.1壳10.5Q0.1<图3-7小车直线往返运动网络4网络5I到达第三站心田!指示灯口 D駅10.6Q0.2图3-8小车直线往返运动网络5阿貉6I到达第四站心耐指示灯qD読107Q0.3图3-9小车直线往返运动网络64 小车定位控制4.1 主要任务按下第一站按钮，小车开始运行，同时在第二站和第三站之间做往返运动, 计数器计数五次后，小车运行至第一站处。当小车在第二站和第三站运行时， 按下第四站按钮，小车停止在其中任何位置。4.2 设计内容4.2. 1PLC接 线图设计所用PLC接线图如图4-1所示24V422设计梯形图设计梯形图如图4-210.09

17、0.010. 3UO. 110.4QO ZTO. 5Q0.310. e90.610 T90.7IMlU 2L图4-1P LC接线图SE1 一 竺ET2 一一STSST4 一-LB1HZ nr24V至图4-5所示大学专业课程实践训练阿路1阿谿际题10.6I小车经过第三站肛时计时器计一次数-第1站按钮aoM位计数器并使它开始计数.CUCTU11R15-FVC110.0T阿第2I到达第四站心耐第四站指示灯叩看710.7Q03图4-2小车定位控制网络1网甜3I枝下杭朗DQ卜车右行鱼达口D3,血酊停止右行.SI达dM时球纯右仇卄数黠cl计數亍谢小车停|右行。10.3£0.3oo.e网貉4I到达

18、第三站qd耐或对计数皺时或到达第四站qOl时小车左行-到达第一站qd时小车停址左行-Q0.6Q0.710.3Q0.0图4-4小车定位控制网络3网踣5I旻腿第1站心耐第1站擔示灯皈画7Q0.010.4I到达第二站虹测第二站指示灯qdi亮'10.5Q0.1网堵7I到达第三站iOL明第三站J旨示灯qOl盂图4-5小车定位控制网络4小车自动往返运动的这个设计是结合生活中常用的实例而来进行的。 他的 研究和设计不仅和生活息息相关，也是对我们掌握的知识的一个汇总，其中涉 及PLC控制、西门子S7-200的应用以及网络编程等各方面知识。小车自动往返的设计主要是通过网络程序来控制小车完成自动循环往返 运动，其中继电器是反应数据的根本依据。 设计说明了小车可以在指定程序下 完成自动直线循环往返运动，并且可以手动急停。小车制动控制的程序设计是通过计数器计数， 使小车在完成指定任务后回 到某一指定位置。该设计说明了小车在一定的程序下可以通过时间控制使其完 成某一任务后按要求精确地回到指定位置，同时也可以手动急停。