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1、小车直线往返运动定位控制plc程序设计（总16页本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March本实验运用PLC技术通过西门子S7200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
2、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。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
3、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。PLC简介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
4、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PC。但是为了 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。2.1.1 PLC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
5、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）编程方便，现场可修改程序；（2）维修方便，采用模块化结构；（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制装置；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）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）用户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 简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体
6、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。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，很快研制出了日本第一台PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于 1977年开始工业应用。2.1.2 PLC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
7、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
8、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
9、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。西门子S7-2002.2.1 西门子S7200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
10、，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编程方法的学习捷径，达到抛砖引 玉的目的。2.2.2 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所示表2-1 西门子S7-200的主要技术指标技术规范CPU 224 CPU224XP集成的数字量输入/输出14
11、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 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Step 7-Micro/WINStep 7-Micro/WIN布尔量运算执行时间33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
12、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）x 80 x 62x 80 x 62小车运行模拟图图3-1小车自动往返运动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。在没按停止按钮时，小车自动往 返运行。设计内容3.2.1小车运行模拟图小车运行模拟图如图3-1所示位置传感器：CMCH KJN5002A；功能：检测小车是否经过某一站。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
13、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 车运行。3.2.2主电路图设计主电路图如图3-2所示3.2.3 PLC引脚接线表格引脚接线表格如表31所示表31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SB1第一站指示灯LB1第二站按钮SB2第二站指示灯LB2第三站按钮SB3第三站指示灯LB3第四站按钮SB4第四站指示灯LB4电磁传感器SY1左行指示灯LF电磁传感器SY2右行指示灯LZ电磁传感器SY3电机右行继电器MZ电磁传感器SY4电机左行继电器MF接 0V DC1M
14、接 24V DC1L、2L3.2.4 PLC接线图设计所用PLC接线图如图3-3所示10 0QO.O10. 1QO. 1io 2Q0.210.3如310. 4Q0.410.5Q0.510.6Q0.610.7QO. 7IM1L 2L24V24 图3-3 PLC接线图3.2.5设计梯形图设计梯形图如图3-4至图3-9所示网路1 网貉标题网命汪岸停上技丑吐|没技下第一站技钮们.皤下，出门镭电器刖.尚通，第一站指示灯完，七行指无灯即.硬，小车卸第西站，q(J：W外，小车亭止右行，左行指示灯即.瘟时，小车停止右行。图34 小车直线往返运动网络1网谿2停吐按朗口1泠按下，q匚3导通时，电机左行堆电器qD.
15、F导遂，左行指亍灯qE弃，拄下第U站按钮皿京、车左天 即.疏时小车停止吏行，右行指示灯qOS亮时，小车停止左行。图35小车直线往返运动网络2网部3到达第一站P酣指示灯I0.4Q0.0T IC )图36小车直线往返运动网络3阿锵4到达第二站讥.咽指示灯M.1亮I0.5Q0.1TIC:图37小车直线往返运动网络4网命5到达第三站们，制指示灯q 口.高I0.6Q0.2T IC ) 到达第四站汨.而指示灯qD.德io.?qo.3图39小车直线往返运动网络64小车定位控制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
