PLC小车自动往返控制课程设计

《PLC小车自动往返控制课程设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC小车自动往返控制课程设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、摘要随着电子技术的发展，可编程控制器不断更新、发展，可编 程控制器在中低频电器开关控制领域应用十分广泛。这是因为, 它与传统的继电器控制相比具有不可比拟的优点: 它结构紧凑, 编程容易, 强弱电并用, 控制速度快, 抗干忧性能强, 故障率 低，与外围电路的连接简单等。PLC控制是自动控制中最常见控 制方式之一，小车自动往返与定位控制就是控制应用的一个典型 例子，由于可编程控制器具有很好的处理小车自动往返与定位控 制以及良好的稳定性，而且可以很简单的改变控制的方式，因此 运用PLC来设计小车自动往返与定位运动越来越普遍。本设计是基于PLC的小车运动控制系统的设计，在设计中是 利用西门子S7-20

2、0系列PLC编程语言来设计的，系统中运用继电 器、位置传感器相互作用来完成控制，并且PLC根据开关信号来 控制电机的启停、左行和右行的转换，再由传动装置带动小车运 动，最后运用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行仿真调试，进而 来满足设计的要求。目录1 选题背景及意义 12 系统简介 23 PLC简介43.1 PLC的定义43.2 PLC的发展43.3 PLC的特点53.4 PLC的基本组成及各部分作用54 直线自动往返控制 114.1 I/O地址分配114.2 PLC外部接线图 114.3 程序梯形图125 小车定位控制 145.1 I/O地址分配145.2 PLC外部接线图 14

3、5.3 程序梯形图14结 论 17参考文献 181 选题背景及意义编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在 各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算 机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把 自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控 制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而 称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Con troller) 简称PLC。随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器 还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等， 并通过数字，模拟的输入、输出控制各

4、种类型的机械生产过程。 长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行 业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自 动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机 械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之 一。本设计针对现代自动配货，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。通过本次设计使 学生掌握PLC控制的小车直线定位系统的构成及设计方法；掌握 PLC控制程序设计，调试方法；培养学生综合设计能力，创新能 力，分析问题与解决问题的能力。2 系统简介小车直线运动系统图如图 2-1 所示：汕L汕1 一 列(.U ：

5、?C左仁：.blLb：门：:M图 2.1 小车直线系统图直流电机主接线图如图 2-2 所示：如图所示在小车运动系统中所用到的有如下的元件：SB1：第一站开关按钮LB1：第一站指示灯SB2：第二站开关按钮LB2：第二站指示灯SB3：第三站开关按钮LB3：第三站指示灯SB4:第四站开关按钮LB4:第四站指示灯MZ: 电机右行继电器MF: 电机左行继电器SY1:第一站电磁感应器SY2：第二站电磁感应器SY3:第三站电磁感应器SY4:第四站电磁感应器LZ: 右行指示灯LF: 左行指示灯图中电机继电器有信号时小车开始运动，并且所对应的方向 指示灯（左行指示灯，右行指示灯）亮，在通过任何一站时电池 感应器

6、会得到一个脉冲信号，使所对应的站台灯亮起来，图中的 开关按钮用于控制小车的启动和停止或者是运动方向。PLC:S7-200 CPU226CN DCDCDC位置传感器：OMCH KJN5002A 继电器：JZX-18FF 24VDC 电机：ZGA37F104i DC24V 30rpm3 PLC 简介3.1 PLC的定义委员会(Int erna tio nal Elec trical Comm itt ee- IEC),1987 年的第三版对PLC作了如下的定义：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

7、时、计 算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。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。3.2 PLC的发展1968年美国GM (通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的 要求，并公开招标提出十

8、项标准：(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(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，美国数字公司(DEC)研制出了第一台可编程序控制 器，满足了GM公司装配线的要求。这种新型的工业控制装置简单 易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长， 很快在美国其它工业领域推广使

9、用。随着集成电路技术和计算机 技术的发展，现在已有了第五代PLC产品。3.3 PLC的特点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。3.4 PLC的基本组成及各部分作用PLC是一种通用的工业控制装

10、置，其组成与一般的微机系统 基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。 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。另外还有独立 的1/0扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心， 1/0单元是连接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。组合式 PLC 将 CPU 单元、输入单元、输出单元、智能 1/0 单 元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板 上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板 称为CPU底板，其它称为扩展底板

11、。CPU底板与扩展底板之间通 过电缆连接，距离一般不超过10m.无论哪种结构类型的PLC，都 可以根据需要进行配置与组合。(一) 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;(5) 将用户程序的执行结果送至输出端。

12、(二) 存储器 根据存储器在系统中的作用，可以把它们分为以下3种:(1) 系统程序存储器:和各种计算机一样，PLC也有其固定 的监控程序、解释程序，它们决定了 PLC的功能，称为系统程序， 系统程序存储器就是用来存放这部分程序的。系统程序是不能由 用户更改的，故所使用的存储器为只读存储器ROM或EPROM.(2) 用户程序存储器:用户根据控制功能要求而编制的应用 程序称为用户程序，用户程序存放在用户程序存储器中。由于用 户程序需要经常改动、调试，故用户程序存储器多为可随时读写 的RAM。由于RAM掉电会丢失数据，因此使用RAM作用户程序存 储器的PLC，都有后备电池(铿电池)保护RAM，以免电

13、源掉电时， 丢失用户程序。当用户程序调试修改完毕，不希望被随意改动时， 可将用户程序写入EPROM.目前较先进的PLC(如欧姆龙公司的CPMIA型PLC）采用快闪存储器作用户程序存储器，快闪存储器可 随时读写，掉电时数据不会丢失，不需用后备电池保护。（3）工作数据存储器:工作数据是经常变化、经常存取的一 些数据。这部分数据存储在RAM中，以适应随机存取的要求。在 PLC的工作数据存储区，开辟有元件映象寄存器和数据表。元件 映象寄存器用来存储PLC的开关量输入/输出和定时器、计数器、 辅助继电器等内部继电器的ON/OFF状态。数据表用来存放各种数 据，它的标准格式是每一个数据占一个字。它存储用户

14、程序执行 时的某些可变参数值，如定时器和计数器的当前值和设定值。它 还用来存放A/0转换得到的数字和数学运算的结果等。根据需要, 部分数据在停电时用后备电池维持其当前值，在停电时可保持数 据的存储器区域称为数据保持区。（三）1/0单元I/O单元也称为I/O模块。PLC通过I/O单元与工业生产过 程现场相联系。输入单元接收用户设备的各种控制信号，如限位 开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信 号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理器能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时CPU 从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果放到输 出映像寄存器。输出映像寄存器由

15、输出点对应的触发器组成，输 出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输 出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备的执行元件.（四）电源部分PLC 一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中 央处理器、存储器等电路提供5V, +12V, +24V的直流电源，使 PLC能正常工作。电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的CPU,通 常电源封装到机壳内部;对于模块式PLC，有的采用单独电源模块, 有的将电源与CPU封装到一个模块中。（五）扩展接口 扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使 PLC 的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。（六）通信接口为了实现“人一机”或“机一机”之间的对话，PLC配有多 种通信接口。PLC通过这些通信接口可以与监视器、打印机和其 他的PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时，可将过程信息、 系统参数等输出打印;当与监视器相连时.可将过程图像显示出 来;当与其他PLC相连时，可以组成多机系统或连成网路，实现 更大规模的控制;当与计算机相连时，可以组成多级控制系统， 实现控制与管理相结合的综合性控制。（七）编程器 编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联