小车定位系统程序设计

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1、课程设计（论文）任务书电气与电子工程院自动化 教研室学号学生姓名专业（班级）题目小车定位系统程序设计设计参数1.米用OMRON SYSMAC CPM2A PLC控制2.在应用基础实验板 TS1上实现3. I/O地址分配任意4.用基本指令实现、用比较指定实现设计要求小车可在4个光电开关位置间左右之间运动，用单刀四掷开关控制，实现自动选向、自动定位控制。单刀四掷开关的 4个编号位置与4个光电开关编号位置相互对应。当单刀四掷开关拨至某一位置时，小车就运动到预期编号相对应的 位置停止。前言目前人们已经意识到以工业控制机为核心的 PLC控制系统的重要性，纷纷将或准 备将组态控制技术类如自己的发展方向。本

2、设计将在充分了解配料车控制系统研究的基础上， 结合实际操作要求，充分利 用PLC功能强大、操作简单、界面人性化的特点采用模块的形式， 并立足现实制 作出自动的动态控制。通过PLC直接控制配料车的运行，故该设计具有一定的理 论研究和工程实用价值。第一章引言1.1 设计目的及意义31.2 设计背景31.3 设计要求4第二章PLC简介2.1 介绍 PLC52.2 PLC 特点52.3 PLC 基础知识62.4 PLC应用领域72.5 PLC的国内外状况82.6 PLC构成102.7 PLC系统的其他设备112.8 PLC未来展望 13第三章系统硬件设计3.1 PLC选型 143.2 试验台介绍163

3、.3 所用模块关系163.4 实验板组成及使用方法17第四章系统软件设计4.1 设计软件214.2 编程操作224.3 器件与PLC内部等继电器地址编号的对照表224.4 针对本次设计的程序234.5 指令表附录24第一章弓I言1.1 设计目的及意义1. 了解常用电气控制装置的设计方法、步骤及设计原则；2 .学以致用，巩固书本知识。通过课程设计使学生初步具有设计电气控制装置 的能力，从而培养和提高学生的独立工作能力；3 .进行一次工程技术设计的基本训练，培养学生查阅书籍、参考资料、上网查 询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高 学生解决实际工程技术问题的能力

4、；4 .加深对PLC原理与应用、机电传动控制等课程的理解；5 .考察几年来所学的知识综合应用水平；6 .提高学生的实际操作和解决实际问题的能力。从理论到实践，在整整半个月的日子里，不仅巩固了以前所学过的知识， 而且学 到了很多在书本上所没有学到过的内容。通过这次课程设计使我懂得了理论与实 际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实 践相结合起来，从理论中得出结论，才是真正的知识，才能提高自己的实际动手 能力和独立思考的能力。在设计的过程遇到了各种各样的问题， 同时在设计的过 程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻， 掌握得不够 牢固，通过这次课程

5、设计，重新温故了以前所学过的知识。1.2 设计背景可编程控制器简称PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技 术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、 可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC机器人、CAD/CAM1成为工业生产的三大支柱。PLC是在继电器控制逻辑基础上，与 3c(Computer、Control、Communication) 技术相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到

6、包括过程 控制、位置控制等场合的所有控制领域。自动化系统中所使用的各种类型 PLC有的是集中安装在控制室，有的是分散安 装在生产现场的各单机设备上，虽然它们大多处在强电电路和强电设备所形成的 恶劣电磁环境中，但PLC是专门为工业生产环境而设计的控制装置，在设计和制 造过程中采用了多层次抗干扰和精选元件措施，故具有较强的适应恶劣工业环境的能力、 运行稳定性和 较高的可靠性，因此一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工业环境使用。由以上介绍可以看出PLC的应用不尽为生产节约了人力物力，更重要的是, PLC使从事配料生产线的工厂和部门大大的提高了生产效率！1.3 设计要求1 .认真阅读本课程设设计任

7、务书，分析本课题的控制要求。2 .确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。3 .应用PLC设计电气控制装置的控制程序。(1)选if PLC的机型及I/O模块型号，进行系统配置；(2)根据工艺流程图，绘制顺序功能图；(3)列写PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；(4)设计梯形图，并进行必要的注释。第二章PLC简介2.1 PLC含义PLC即可编程控制器(Programmable Logic Controller ),是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987年国际电工委员会(InternationalElectrical Committee )颁布的PLC标准草案中做了如下

8、定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ，中文全称为可编程逻辑控制器，义是：一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一 类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言， 在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLG国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为：可程式逻辑控制器是一种数位 运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编

9、程的存储 器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等 面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过 程。可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整 体，易于扩充其功能的原则设计。2.2 PLC的特点2.2.1 可靠性高高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术， 采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠 性。例如三菱公司生产的F系歹PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用 冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从 PLC的机外电路来说，使用 PLC

10、构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已 减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。止匕外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。 在应用软件中，应用者还可以编入 外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊 断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.2.2 适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种 规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运 算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、

11、温度控制、CN前各种工业控制中。加上PLC!信能力的增强及人机界面技术的发展， 使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。2.2.3 易学易用PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程 语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路 图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路 的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工 业控制打开了方便之门。2.2.4 维护方便，容易改造PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设 计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易

12、起来。更重要的是使同一设备经 过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。2.2.5 能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm重量小于150g,功耗 仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3 PLC基础知识PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件 进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。2.4 PLC的应用领域目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、 汽车、轻纺、交通

13、运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。2.4.1 开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注 塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2.4.2 模拟量控制在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度 等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（ Analog）和 数字量（Digital ）之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和 D/A转换模块，使可编程控制器用于

14、模拟量控制。2.4.3 运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于 开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。 如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等 场合。2.4.4 过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC者B有PID模块，目前许多小型PLC也具 有此功能模块。PID处理

15、一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、 热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。2.4.5 数据处理现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据 转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数 据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统， 如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业 中的一些大型控制系统。2.4.6 通信及联网PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发 展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出 各自的网络系统。新近生产的 PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.5 PLC的国内外状况在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制， 及大量离散量的数据采集。传统上，这 些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC研制出了基于集成电路和电子