小车自动定位方案设计

1、小车自动定位方案设计摘要目前人们已经意识到以工业控制机为核心的PLC控制系统的重要性，纷纷将或准备将组态控制技术作为自己的发展方向。同时进入了自动化，信息化和智能化时代。在自动化生产线，当生产现场环境恶劣时，人工不能完成的任务如物料运输等，可采用智能小车来替代完成。基于生产现场和日常生活的实际需要，本设计研究和开发了此类智能小车系统，通过对小车自动控制过程的分析，采用德国西门子公司的S7-200系列可编程序控制器实现了对小车的定位自动控制，明确了小车自动控制过程中实现控制过程的工艺要求，能达到小车自动定位、实现电机控制的正反转运行等功能。 关键词：S7-200 PLC 小车定位控制 目录一、选

2、题的目的和背景3（1）设计目的3（2）设计背景.3二、设计思想及原理4（1）PLC的介绍 .5（2）CPU处理模块.5（3）设计思想和原理.5三、软件使用.6四、设计内容及步骤6（1）小车运行模拟图7 （2）IO口列表7（3）绘制流程图8（4）程序编写9五、结论和总结10一、 选题的目的和背景（1） 设计目的1.了解常用电气控制装置的设计方法、步骤及设计原则； 2.学以致用，巩固书本知识。通过课程设计使自己初步具有设计电气控制装置的能力，从而培养和提高我的独立工作能力； 3.进行一次工程技术设计的基本训练，培养自己查阅书籍、参考资料、上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘

3、图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高自己解决实际工程技术问题的能力； 4.加深对PLC原理与应用、机电传动控制等课程的理解； 5.考察几年来所学的知识综合应用水平； 6.提高自己的实际操作和解决实际问题的能力。 （2）设计背景可编程控制器简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PL

4、C、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。  PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C(Computer、Control、Communication)技术相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。  自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是分散安装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、

5、运行稳定性和较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。    由以上介绍可以看出PLC的应用不尽为生产节约了人力物力，更重要的是，PLC使从事配料生产线的工厂和部门大大的提高了生产效率！ 同时随着企业现代化生产规模的不断扩大和深化，为满足现代化生产与流通的需要，就必须采用以计算机控制技术为主要手段组成的智能小车技术。本设计通过对小车自动控制过程的分析，明确了小车自动控制过程中实现控制过程 的工艺要求。设计中以小车为控制对象，采用德国西门子公司的S7-200 系列可编程序 控制器实现了对小车的定位自动控制。文中首先阐述

6、了详细描述小车定位自动控制系统的设计过程，包括小车工作时的 PLC 接口分布，并附有PLC 程序梯形图。二、设计思想及原理（1）PLC的介绍 可编程控制器（Programmble 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，简称PC。但为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM和EPROM),输入/输出模

7、块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。它按照成熟而有效的继电器控制概念和设计思想，利用不断发展的新技术、新电子器件，逐步形成了具有特色的各种系列产品。  PLC之所以越来越受到控制界人士的重视，是和它的优点分不开的:1)功能齐全，它的适用性极强，几乎所有的控制要求，它均能满足；2)应用灵活， 其标准的积木式硬件结构，以及模块化的软件设计，使得它不仅可以适应大小不同、功能繁复的控制要求，而且可以适应各种工艺流程变更较多的场合； 3)操作方便，维修容易，稳定可靠。尽管PLC有各种型号，但都可以适应恶劣的工业应用

8、环境，耐热、防潮、抗震等性能也很好，一般平均无故障率可达几万小时。（2）CPU处理模块 中央处理单元(CPU)： CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务: (1) 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；(2) 诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误; (3) 用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来; (4) PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完成用户程序中规定的各种操作;

9、 (5) 将用户程序的执行结果送至输出端。  现代PLC使用的CPU主要有以下几种: (1)通用微处理器，如8080, 8088, Z80A, 8085等。通用微处理器的价格便宜，通用性强，还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。 (2)单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能UO模块。 (3)位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几

10、个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。（3）设计思想和原理1、四个按钮SB1-SB4分别为小车送料的四个目的地。 2、SQ1-SQ4为接近开关，分别作为四个目的地SB1-SB4的到位检测。 3、按下启动按钮小车开始运行，首先让小车处于SQ1位置。 4、当某个目的地（按钮）发出请求后，小车运行到该目的地。例如：当小车在SQ1处时，按下按钮SB4，小车向上运行

11、，直到接近开关SQ4检测到信号，小车停止。 三、软件使用 SIEMENS 公司编程软件STEP7 的简单介绍 STEP7 是一个用于对SIEMENS S7-200系列PLC、S7-300系列PLC、以及S7-400系列 PLC建立、测试和维护程序的工具。它是一个支持PLC设备和地址信息，SIEMENS 的 PLC和这些PLC支持的网络设备进行通信的方便工具。该软件具有如下特点： （1） 统一的Windows开发易于操作: 使用Windows环境下的各种工具可同时在不同程序之间剪切或粘贴程序语句或其 他数据。使用统一的Windows工具能够毫不费力的开始设计和开发工作。（2） 它能在以下工业领域

12、实现多种多样的自动化控制任务：生产制造工程；汽车工业；通用机械制造；专业机械制造；塑料加工；包装工业；食品和烟草工业；过程控制工程； （3） 它的特点是高效率的组态和编程，从而大幅度地降低工程成本。此外，集成的高性能系统诊断功能可保证控制器的更高可用性，显著提升生产率。为了减少停机时间，增加产量，提供可组态的过程诊断，以用于分析和排除过程故障。 （4） 它为节省空间的模块化设计，可以适配您现有的各种机械控制任务，不需要考虑槽位规则。（5） 全集成自动化：通过单一、全集成和统一标准的系统就能完成用户所有的自动化任务。 （6）分布式预处理：这种机器和设备的新概念能给用户带来很多优点，如可重复使用的

13、软件，更快速的调试时间和更高的可用性。 四、设计内容及步骤（1）小车运行模拟图：位置传感器：检测小车是否经过某一站。继电器：DC24V；接通或断开小电流控制电路，实现控制和保护的自动控制系统。电机：DC24V，30rpm，带减速器直流电机；带动小车运行。（2） IO口列表序号输入输出名 称PLC端口名 称PLC端口1按钮SB1I0.0照明灯LB1Q0.02按钮SB2I0.1照明灯LB2Q0.13按钮SB3I0.2照明灯LB3Q0.24按钮SB4I0.3照明灯LB4Q0.35SQ1I0.4指示灯LFQ0.46SQ2I0.5指示灯LZQ0.57SQ3I0.6电机正传Q0.68SQ4I0.7电极反转Q0.7(3)绘制流程图 （4）程序编写 五、结论和总结 在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定的时间停留，以满足生产工艺要求。此次设计用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，具有程序设计简易、方便、可靠性高。经过我和小组的讨论和修改最终形成了该程序，对我PLC的编程训练起到十分重要的作用。程序的编写有时候会出现错误，但是我们都能仔细的研究、讨论和仿真，纠正对方的错误和缺点进行优化，最终使课题的目标得以实现。同时对于编程软件的应用也更加熟练了。从理论到实践，在整整半个月的日子里，不