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1、摘本实验运用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毕的。实验涉及了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、配料运送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。核心词：PLC技术西门子PLC可编程控制程序网络梯形图目录选题背景及意义1.1选题背景随着智能机器人技术、汽车工业的迅速发展，有关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均有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很注重该题目的研究，可见其研究意义很大。智能小车，也成轮式机器人，是一种以电子为背景，涵盖智能控制、
2、模式辨认、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。一般重要由途径辨认、速度采集、角度控制及车速控制等模块构成。本设计就是在这样的背景下提出来的，设计的小车自动来回运动应当可以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：一种是小车直线自动来回运营，这个设计在生活中一般被用在现代自动配货、配料运送等工业生产和蔼业运营中，目前已经成为了生活生产中不可或缺的一种设计。我们正在逐渐的完善它使其效率更高。另一种设计是小车制动控制，这个课题自身也是与生活息息有关的，对工业生产和商业运营来说是非常重要的因素。在这里我们研究的只是简朴地控制，是为我们后来
3、的学习做个垫脚石。只有我们学好的基本，后来工作中才可以不断的改善和研发。基于这些因素，这次设计课题是非常故意义的。2PLC简介2.1PLC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。初期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC，它重要用来替代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畴，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，因此将可编程控制
4、器简称PLC。2.1.1PLC的由来在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，继电器控制装置就需要常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。为了变化这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，规定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）编程以便，现场可修改程序；（2）维修以便，采用模块化构造；（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积不不小于继电器控制装置；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）
5、成本可与继电器控制装置竞争；（7）输入可以是交流115V；（8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；（9）在扩展时，原系统只要很小变更；（10）顾客程序存储器容量至少能扩展到4K。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朴易懂，操作以便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列长处，不久地在美国其她工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的浮现，也受到了世界其她国家的高度注重。1971日本从美国引进了这项新技术，不久研制
6、出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。国内从1974年开始研制。于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营后，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、顾客程序执行和输出刷新三个阶段。完毕上述三个阶段称作一种扫描周期。在整个运营期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度反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映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入顾客程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，虽然输入状态和数据发生变化，I
7、/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会变化。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须不小于一种扫描周期，才干保证在任何状况下，该输入均能被读入。顾客程序执行阶段在顾客程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描顾客程序(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成果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中相应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中相应位的状态；或者拟定与否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在顾客程序执行过程中，只有输入点在I/
8、O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其她输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据均有也许发生变化，并且排在上面的梯形图，其程序执行成果会对排在下面的但凡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种扫描周期才干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。虽然用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顾客程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按
9、照I/O映象区内相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在国内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，多种有关可编程控制器的书籍大量涌现，但是不少人在看了诸多书之后，在真正进行编程的时候往往还是束手无策，不知从何下手，其因素是什么呢？那就是缺少一定数量的练习。如果只靠自己苦思冥想，则成果往往收效甚微，而学习和借鉴别人的编程措施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
10、经掌握可编程控制器基本知识的前提条件下，为读者提供一种迅速掌握PLC编程措施的学习捷径，达到抛砖引玉的目的。2.2.2西门子S7-200的重要技术指标西门子S7-200的重要技术指标如表2-1所示表2-1西门子S7-200的重要技术指标技术规范CPU 224 CPU224XP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/ 输出范畴168168最大可扩展的模拟量输入/ 输出范畴3535顾客程序区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
11、程软件Step 7-Micro/WINStep 7-Micro/WIN布尔量运算执行时间0.22 s0.22 s标志寄存器/计数器/定期器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 位辨别率2 个8 位辨别率实时时钟内置时钟内置时钟外形尺寸 (长 X 宽 X 高, mm)120.5 x 80 x 62120.5 x 80 x 623小车自动来回运动3.1重要任务当按下第一站按钮时，小车开始运营，所通过批示灯亮，当按下第
12、四站按钮，小车反向运营。当小车通过第一和第四个传感器时，小车也要反向运营。当按下第二站按钮时，小车停止运营。在没按停止按钮时，小车自动来回运营。3.2设计内容3.2.1小车运营模拟图小车运营模拟图如图3-1所示图3-1小车运营模拟图位置传感器：CMCH KJN5002A；功能：检测小车与否通过某一站。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，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：带动小车运营。3.2.2主电路图设计主电路图如图3-2所示图3-2设计主电路图3.2.3PLC引脚接线表格
13、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SB1I0.0第一站批示灯LB1Q0.0第二站按钮SB2I0.1第二站批示灯LB2Q0.1第三站按钮SB3I0.2第三站批示灯LB3Q0.2第四站按钮SB4I0.3第四站批示灯LB4Q0.3电磁传感器SY1I0.4左行批示灯LFQ0.4电磁传感器SY2I0.5右行批示灯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
14、3-3所示图3-3PLC接线图3.2.5设计梯形图设计梯形图如图3-4至图3-9所示图3-4小车直线来回运动网络1图3-5小车直线来回运动网络2图3-6小车直线来回运动网络3图3-7小车直线来回运动网络4图3-8小车直线来回运动网络5图3-9小车直线来回运动网络64小车定位控制4.1重要任务按下第一站按钮，小车开始运营，同步在第二站和第三站之间做来回运动，计数器计数五次后，小车运营至第一站处。当小车在第二站和第三站运营时，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.PLC接线图设计所用PLC接线图如图4-1所示图4-1PLC接线图4.2.2设计梯形图设计梯形图如图4-2至图4-5所示图4-2小车定位控制网络1图4-3小车定位控制网络2图4-4小车定位控制网络3图4-5小车定位控制网络4结论小车自动来回运动的这个设计是结合生活中常用的实例而来进行的。她的研究和设计不仅和生活息息有关，也是对我们掌握的知识的一种汇总，其中波及PLC控制、西门子S7-200的应用以及网络编程等各方面知识。小车自动来回的设计重要是通过网络程序来控制小车完毕自动循环来回运动，其中继电器是反映数据的主线根据。设计阐明了小车可以在指定程序下完毕自动直线循环来回运动，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
