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1、设设 计计 说说 明明 书书可可编编程程控控制制器器 课课程程设设计计设 计 题 目： 台车呼叫控制 学 院： 学 号： 专业（方向）年级： 学 生 姓 名： 机电工程学院电气工程系2014 年 2 月 17 日目录目录1 1 引言引言 2 2 系统总体方案设计系统总体方案设计2.12.1 系统硬件配置及组成原理系统硬件配置及组成原理 2.22.2 系统变量定义及分配表系统变量定义及分配表2.32.3 系统接线图设计系统接线图设计3 3 控制系统程序设计控制系统程序设计3.13.1 控制程序流程图设计控制程序流程图设计3.23.2 控制系统的设计思路、程序设计等控制系统的设计思路、程序设计等3
2、.33.3 创新设计内容创新设计内容4 4 控制系统的上位机设计控制系统的上位机设计4.14.1 人机界面选择人机界面选择4.24.2 人机界面设计人机界面设计5 5 系统调试及结果分析系统调试及结果分析5.15.1 PLCPLC 程序调试及解决的问题程序调试及解决的问题5.25.2 PLCPLC 与上位机联调与上位机联调5.35.3 结果分析结果分析结束语结束语 参考文献参考文献附录附录1 1、 引言引言随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用 PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展
3、的。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，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。台车呼叫控制系统是基于 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台车的运行，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信息。因此，台车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工
4、作效率的高低都与控制系统密不可分。它实现了全自动作业后，满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术组建成为仓库自动化技术的核心，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。本产品 PLC 实现自动化开支，解决了劳动强度大、经济效益差的问题。一部电动运输车供 8 个加工点使用。台车的控制要求如下：PLC 上电后，车停在某个工位，若无用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如
5、停车工位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为 30s 供呼车工位使用，其他工位不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，台车不会自行启动。为了区别，工位依 18 编号各设一个限位开关2 2 系统总体方案设计系统总体方案设计2.12.1 系统硬件配置及组成原理系统硬件配置及组成原理 2.1.1 可编程序控制器概述可编程控制器简称 PC（英文全称： Programmable Controller）， 它经历了可编程序矩阵控制器 PMC、可编程序顺序控制器 PSC、可编程序逻辑控制器 PLC。
6、PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中的到了越来越广泛的应用，成为了现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人、CAD/CAM） 。2.1.2 可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强功能完善，适应性强使用简单，调试维修方便采用先进的模块化结构，系统组合灵活方便对生产工艺
7、改变适应性强，可进行柔性生产2.1.3 PLC 型号的选择综合输入输出点的计算以及要实现的台车呼叫系统功能，使用西门子 S7-200PLC（CPU224）加一个扩展模块，这样就能完全能够满足设计要求。S7-200PLC 是一种小型可编程逻辑控制器（Micro PLC） ，可应用于各种小型自动化控制系统。高集成度的设计、低廉的成本使得 S7-200 成为各种小型控制任务理想的解决方案，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。并且，西门子 S7-200PLC 具有：极高的可靠性、丰富的指令集、极快的浮点运算速度、丰富的扩展模块、强大的内部集成功能等几个方面的出色表现。2.1.5 西门
8、子 S7-200PLC 简介 S7-200 的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使 S7-200 成为各种控制应用的理想解决方案。它集成 6 输入/4 输出共 10 个数字量 I/O 点，无I/O 扩展能力。拥有 6K 字节程序和数据存储空间，4 个独立的 30kHz 高速计数器，2 路独立的 20kHz 高速脉冲输出以及 1 个 RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯能力。非常适合于小点数控制的微型控制器。2.2
9、2.2 系统变量定义及分配表系统变量定义及分配表为了区别，工位依 18 编号并各设一个限位开关。每个工位设一呼车按钮，系统设启动按钮和停机按钮各 1 个，台车设正反转接触器各 1 个，每工位设呼车指示灯 1 个，但并联接于各个输出口上。系统布置图如图外围设备和 I/O 地址分配：根据控制要求，系统的输入量有：启、停按钮信号，1 号位-8 号位的限位开关 SB1-SB8 信号，1 号位-8 号位的呼叫开关 ST1-ST8 信号;系统的输出信号有：前进、后退控制电机接触器驱动信号，呼叫指示灯信号。共需实际输入点数 18个，输出点数 10 个。配置表如表所示：表 1.3-1 系统 I/O 资源配置表
10、序号元件名设备名作用1I0.0K1启动按钮开关2I0.1K2停止按钮开关3I1.0SB11 号站限位开关4I1.1SB22 号站限位开关5I1.2SB33 号站限位开关6I1.3SB44 号站限位开关7I1.4SB55 号站限位开关8I1.5SB66 号站限位开关9I1.6SB77 号站限位开关2.32.3 系统接线图设计系统接线图设计10I1.7SB88 号站限位开关11I2.0ST11 号站呼叫开关12I2.1ST22 号站呼叫开关13I2.2ST33 号站呼叫开关14I2.3ST44 号站呼叫开关15I2.4ST55 号站呼叫开关16I2.5ST66 号站呼叫开关17I2.6ST77 号
11、站呼叫开关18I2.7ST88 号站呼叫开关19Q0.0Q0.0电机正传继电器20Q0.1Q0.1电机反转继电器21Q1.0Q1.01 号站指示灯22Q1.1Q1.12 号站指示灯23Q1.2Q1.23 号站指示灯24Q1.3Q1.34 号站指示灯25Q1.4Q1.45 号站指示灯26Q1.5Q1.56 号站指示灯27Q1.6Q1.67 号站指示灯28Q1.7Q1.78 号站指示灯3 3 控制系统程序设计控制系统程序设计3.13.1 控制程序流程图设计控制程序流程图设计3.23.2 控制系统的设计思路、程序设计等控制系统的设计思路、程序设计等设计思路：3.33.3 创新设计内容创新设计内容在我
12、的程序中，主要创新点是定时。定时程序：4 4 控制系统的上位机设计控制系统的上位机设计4.14.1 人机界面选择人机界面选择对于人机界面，我选择用 Editor 软件来制作。4.24.2 人机界面设计人机界面设计5 5 系统调试及结果分析系统调试及结果分析5.15.1 PLCPLC 程序调试及解决的问题程序调试及解决的问题我使用的是 S7-200 仿真软件进行调试，CPU 型号为 226，调试如下图：5.25.2 PLCPLC 与上位机联调与上位机联调程序启动，指示灯亮起：车在 2 号位，5 号呼车，电机正转，指示灯灭：车都达 5 号位，电机停止转动：结束语结束语 这次课程设计，我利用所学现代
13、电气控制及 PLC 应用技术的基本知识，认真查阅相关资料，并在同学们的帮助下，完成了“台车呼叫控制”的课程设计，下面我将从六方面阐述我在本次课程设计中的心得体会。（1）将理论教学与实习实践相结合，对于 PLC 在实际设计中的应用有了较深刻的认识；（2）对 PLC 应用系统设计的方法有了初步的了解；（3）提高自己对设计课题的分析能力、编程能力及解决实际问题的综合能力与调试能力；（4）通过学习这一次实践，增强了我们的动手能力，提高和巩固了 PLC 方面的知识。让我认识到把理论应用到实践中去是多么重要。（5）通过本次课程设计实践，增强了下阶段的学习信心，为毕业设计奠定了基础。（6）但是在设计过程中，仍存在许多问题与不足：诸如对于基础知识掌握的不牢固，所学到的知识还远远不够。参考文献参考文献1 王永华，现代电气控制及 PLC 应用，北京航空航天大学出版社，2007.6, 2 张万忠，刘明芹：电器与 PLC 控制技术，化学工业出版社，2009.6, 3 程 周，可编程序控制器原理与应用，高等教育出版社，2006.4，4 吴中俊，黄永红：可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8 , 5 殷洪义，可编程控制器选择设计与维护，机械工业出版社，2002.6 王兆义，实时服务可编程序控制器教程，机械工业出版社，2007.7, P15-P27附录：源程序附录：源程序
