装卸料小车多方式运行地PLC控制

1、精选优质文档-倾情为你奉上装卸料小车多方式运行的PLC控制学生学号： 学生姓名： 李荣慧 专业班级： 自动1202 指导教师： 朱建军 职 称： 副教授 吉林化工学院Jilin Institute of Chemical Technology专心-专注-专业专业综合设计任务书一 设计题目：装卸料小车多方式运行的PLC控制二设计目的1学生使用实验室提供的设备，完成一个完整的自动控制系统的PLC综合设计，掌握可编程逻辑器件的基本原理及运用SIMATIC Manager进行可编程逻辑器件设计的方法；2学会运用S_PEXT定时器、MOVE移动指令、比较指令以及基本的位指令在实际中的应用；3熟练掌握可编

2、程逻辑器PLC的逻辑框图及梯形图，并利用 S7-PICSIM进行软件仿真、监视及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法；4学会PLC输入/输出点的分配、接线、编程、仿真等，对PLC有系统的了解。三设计任务及要求假设小车的初始位置是停在m（m15）号工作台，此时SQm为ON。假设n（n=15）号工作台呼叫，如果：m>n，小车左行到呼叫工作台停车。 m<n，小车右行到呼叫工作台停车。m=n，小车不动。 小车的停车位置应有指示灯指示。小车到位后，至少应停5s。四设计时间及进度安排设计时间共四次,具体安排如下表：安排设 计 内 容课时第一次开始了解并学习S7-300，学习使用各种指令及S7-P

3、ICSIM2第二次练习并且熟悉指令的应用，学会用梯形图编写且下载运行程序4第三次小组人员一起讨论根据任务要求，确定I/O、完成器件选型、并且编制程序与调试，实现仿真4第四次自己开始编写说明书、搜索文献、绘制系统流程图与接线图，修改并完成设计说明书，总结经验得出体会。2五指导教师评语及学生成绩指导教师评语:年 月 日成绩指导教师(签字):目 录第1章 PLC实训的设计目的1学生使用实验室提供的设备，完成一个完整的自动控制系统的PLC综合设计，掌握可编程逻辑器件的基本原理及运用SIMATIC Manager进行可编程逻辑器件设计的方法；2学会运用S_PEXT定时器、MOVE移动指令、比较指令以及基

4、本的位指令在实际中的应用；3熟练掌握可编程逻辑器PLC的逻辑框图及梯形图，并利用 S7-PICSIM进行软件仿真、监视及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法；4学会PLC输入/输出点的分配、接线、编程、仿真等，对PLC有系统的了解。第2章 系统方案的确定2.1 装卸料小车的发展与应用自动送料小车系统是用于物料输送的流水线设备，主要用于煤粉、细砂等材料的运输。这类系统的控制需要动作稳定，具备连续可靠的工作能力。运料小车早期电气控制系统多为继电器和接触器组成的复杂系统，但这种系统周期长、成本高、无数据处理和通信功能等缺陷，必须有专人负责操作，随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，

5、逐渐形成机械化、自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统中，其具有连线简单、控制速度快、可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点，提高了劳动生产率，降低成本，减轻了工人的劳动负担。所以用PLC实现运料小车的多方式控制已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，在应用方面更加完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统的控制要求、PLC选型、确定系统的I/O设备的数量及种类、控制流程设计、控制程序设计、实验仿真等。2.2 PLC的基本结构PLC按结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另

6、外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元式连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。PLC基本结构如下图2-1所示。 图2-1 PLC基本结构图2.3 设计要求在生产现场，尤其在一些自动化生产线，经常会遇到一台送料小车在生产线上，根据请求多地点随机卸料，或者是装料车多地点随机收集成（品）。在数控加工中心取刀机构的取刀控制，也是如此。某车间有5个工作台，装卸料小车往返于各工作台之间，根据请求在某个工作台卸料。每个工作台有1个位置开关（分别为SQ1SQ5，小车压上时为ON）和一个呼叫按钮（分别为SB1SB5）。

7、装卸料小车有3种运行状态，左行（电动机正转）、右行（电动机反转）和停车。装卸料小车示意图如图2-2所示。 图2-2 装卸料小车工作过程示意图控制任务和要求假设小车的初始位置是停在m（m15）号工作台，此时SQm为ON。假设n（n=15）号工作台呼叫，如果：m>n，小车左行到呼叫工作台停车。 m<n，小车右行到呼叫工作台停车。m=n，小车不动。 小车的停车位置应有指示灯指示。小车到位后，至少应停5s。2.4控制系统流程图设计思路：采取将呼叫信号和位置开关信号用移动指令赋予数字值的方式。保证只有1个呼叫按钮信号和一个位置开关信号被数字赋值，待比较大小后，完成一次任务后，方能再次响应其他

8、信号。该方法容易实现，且该算法有较好的移植性能快速一直到工台数量较多的系统上。而且运用了判断与比较指令方便易操作。如下图2-3所示。图2-3 程序流程图第3章 控制点的确定及设备选型3.1 系统的I/O点表根据控制要求，分配并编制PLC控制运输小车的输入/输出地址分配表如表3-1所示。 表3-1 编程元件I/O地址分配表序号符号地址数据类型注释 1位置开关SQ1I0.1BOOL位于1号工作台2位置开关SQ2I0.2BOOL位于2号工作台3位置开关SQ3I0.3BOOL位于3号工作台4位置开关SQ4I0.4BOOL位于4号工作台5位置开关SQ5I0.5BOOL位于5号工作台6呼叫按钮SB1I1.

9、1BOOL1号呼叫7呼叫按钮SB2I1.2BOOL2号呼叫8呼叫按钮SB3I1.3BOOL3号呼叫9呼叫按钮SB4I1.4BOOL4号呼叫10呼叫按钮SB5I1.5BOOL5号呼叫11指示灯1Q4.1BOOL1号工作台指示灯12指示灯2Q4.2BOOL2号工作台指示灯13指示灯3Q4.3BOOL3号工作台指示灯14指示灯4Q4.4BOOL4号工作台指示灯15指示灯5Q4.5BOOL5号工作台指示灯16启动I0.6BOOL17停止I0.7BOOL18电机反转Q4.6BOOL向右行驶19电机正转Q4.7BOOL向左行驶3.2 设备选型3.2.1 S7-300各模块的介绍S7-300的电源模块是构成

10、PLC的重要组成部分，主要将市电压（AC120/230V）转换为DC24V，为CPU何24V直流负载电路提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种。针对不同系列的CPU，西门子有匹配的电源模块与之对应，用于对PLC内部电路和外部负载供电，比如PS305、PS307电源模块。数字量输入模块（DI）有直流输入方式和交流输入方式，有直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块四种型号模块可供选择。模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有电压输入，二极管点亮。数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成现场所需要的外部信号电平，可直接用于驱

11、动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。数字量输出模块SM322有多种型号输出模块可供选择，常用的有8点晶体管输出、16点晶体管输出、32点晶体管输出、8点可控硅输出、16点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出。模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑“1”时，二极管点亮。3.2.2 设备选型表根据设计方案所确定的设备选型元件及型号如表3-2所示。表3-2 设备选型表插槽模块订货号MPI地址输入地址输出地址1PS 307 5A6ES7 307-1EA00-0AA02CPU 315-2DPDP6ES7 315-2AG10-0AB0V2.02047*34DI16

12、*DC24V6ES7 321-1BH02-0AA0015DO16*DC24V/0.5A6ES7 322-8BH01-0AB0453.3 画出PLC的外部接线图 PLC的外部接线图如图3-1所示，选用的是西门子S7-300系列。 图3-1 PLC外部接线图第4章 控制程序的设计与仿真4.1 创建项目与硬件组态4.1.1 创建项目使用STEP7新建300装卸料小车项目如图4-1所示。图4-1 装卸料小车项目的建立4.1.2 硬件组态装卸料小车硬件组态如图4-2所示。图4-2 硬件组态4.2 梯形图设计根据流程图编写梯形图下图所示。如图4-3 程序图 如图4-3所示刚开始按下启动按钮，电机被复位，既

13、不正传也不反转，电机停在原地。图4-4 程序图如图4-4示当按下位置开关时，会将整数1赋值给MW0，即每一个位置都用整数代替，并且寄存在MW0中；同理，下面可将呼叫按钮按下时整数赋值给MW10，每一个呼叫按钮被整数代替。 图4-5 程序图如图4-5所示，如果呼叫按钮的任意一个MW10大于位置开关的任意一个MW0则电机反转右行；反之如若呼叫按钮的任意一个MW10小于位置开关的任意一个MW0时则电机正转左行。图4-6 程序图如图4-6所示，任意一个指示灯亮都会将呼叫按钮的值赋给位置开关，使位置开关与呼叫按钮相等，小车此刻停在呼叫的位置，等待下一次呼叫下一次循环。4.3 程序仿真调试及注意事项4.3

14、.1 仿真器介绍S7PLCSIM集成在STEP7中，用于模拟PLC的CPU中用户程序的执行过程，可以在开发阶段发现和排除错误，提高用户程序的质量和降低试车的费用。用户程序的调试时通过试图对象（View Objects）来进行得。S7 PLCSIM提供了多种视图对象，用它可以实现对仿真PLC内的各种变量、计数器和定时器的监视与修改。下面是PLCSIM调试程序的步骤：在打开STEP7编程软件中生成项目，编写用户程序。1.打开S7 PLCSIM窗口，在SIMAITIC MANAGER（管理器）的工具栏点击仿真器图标，或执行菜单“Options”中的“Simulate Modules”命令，自动建立S

15、TEP7与仿真CPU的连接。仿真PLC的电源处于接通状态，CPU处于STOP模式，扫描方式为连续扫描。2.在管理器中打开要仿真的项目，选中“SIMATIC 300(1)”站，将所有的块下载到仿真PLC中。3.生成视图对象，点击S7 PLCSIM窗口中的工具图标生成的视图对象。4.使S7 PLCSIM处于运行状态，用视图对象来模拟实际PLC的输入/输出信号，并且对程序进行监控，检查下载的用户程序是否正确。出视图软件时将会询问是否保存LAY文件或PLC文件，一般选择不保存。LAY文件用于保存仿真时各视图对象的信息；PLC文件用于保存上次仿真运行时设置的数据和动作等。4.3.2 仿真过程与系统调试

16、使用PLC仿真软件调试程序，首先打开仿真程序，然后将编制好的梯形图程序下载到仿真PLC中，之后再仿真环境下运行程序，观察分析实验结果，并进行调试。实际操作操作不易描述，先用模拟仿真软件进行说明，具体如下：1.打开STEP7，下载工程后，打开仿真器。仿真器如图4-7所示。图4-7 仿真器2.启动仿真器和工程，当限位开关位置开关停在SQ2处（将SQ2挑开在挑灭），灯亮5S后，呼叫按钮在5处呼叫（将SB5连续挑两下），因为SQ5>SB2，所以电机右行反转。仿真界面如图4-8所示。图4-8 电机右行仿真界面3.到达限位5时（将SQ5连续挑两下），指示灯5亮5S熄灭，MW0=MW10。仿真界面如图

17、4-9所示。图4-9 指示灯5亮仿真界面反方向同理，当呼叫按钮SB>位置开关SQ时，电机左行正转，到点呼叫的限位SB时，电机停转，位置数字的量等于呼叫开关的量，所在限位指示灯亮5S后熄灭。4.3.3 注意事项在模拟过程中，要根据实际输入/输出个数选择正确的PLC型号；调试过程中，应防止因为错误的示范而导致错误的结果显示，减少资源的浪费；同时应该注意，小车在前进过程中是依次逐个的经过各个工作台，因此在操作时，要按照要求进行重新操作。在写梯形图时，要输入正确，防止编译时出错。由于PLC模拟仿真系统有时会出现错误显示，即系统本身的问题，此时因重复试验。结论装卸料小车多方式运行的PLC控制是一个

18、贴近实际生活的设计问题，本论文针对装卸料小车的多方式运行的要求，设计了一套由PLC、计算机、通信模块、仿真软件等主要设备构成的小车多方式运行系统。克服了运料小车传统继电器的复杂系统，使效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺陷得以改善。满足了设计要求，实现了较短时间较短行程完成工作台呼叫响应任务。同时由于对小车位置引入了编码指令，减小了指令爆炸现象的产生，同时增强了算法的可移植性。但也仍存在一些不足，如不能将多个呼叫信号加以记忆，每次只能一个呼叫到达限位完成指示灯亮后再用下一个呼叫，不能更完美的满足工业生产的高效性需求。本系统具有以下的特点：1.采用了可靠性高、使用简单、编程灵活的工控设备PLC调

19、节；2.系统易于安装、维修和改造等优点，提高了劳动生产率，降低成本，减轻了工人的劳动负担， 现了计算机和PLC的有效结合；3.算法简单，程序简单易懂，仿真易操作，简便快捷。心得体会在和团队一起完成实现一个项目到写实训报告说明书的这段时间里，让我感触颇深，并且收获了不少。主要发现自己对专业知识的某些认识还仅仅停留在表面层次，发现自己的看法太片面，考虑东西不太周全。这次项目说明书让我明白自己原来的知识还是比较欠缺，自己要学的东西还太多，以前老是觉得自己还行，有点眼高手低，自己应该再加强知识的积累，增强自己的操作能力。但通过这次独立完成说明书，整合了平时所写的PLC的知识，系统的巩固了PLC的内容，同时