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1、. . . . 设计题目 台车呼叫控制系统的设计学生 胡晓甜 学 号 专业班级 机电一体化（2）班 指导老师 泽 法 机电工程系 2010月06日台车呼叫控制系统的设计学生：胡晓甜 指导教师： 泽 法 容摘要：本设计是一个基于可编程控制器（PLC）西门子S7-200的台车呼叫控制系统，它能够指示台车的停车位和呼叫使能，是否可以呼叫与台车是否到位，能够实现电机正转，电机反转，可以紧急停车等功能。设计阐述了可编程控制器西门子S7-200的功能特点以与操作，提出了系统的总体设计方案。本系统具有价格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特点。通过该系统的成功研制和应用，生产效率将大幅度提高，工人的劳动强度将
2、大幅度降低，控制精度也将进一步提高。关键字：可编程序控制器 台车 电机目 录前言11 系统设计方案11.1 方案的总体框架11.1.1 PLC硬件安排与软件规划11.2 控制要求21.3 外围设备和I/O地址分配22 可编程序控制器52.1 可编程序控制器概述52.2 可编程控制器的特点52.3 可编程控制器的应用与发展72.3.1 可编程序控制器的应用72.3.2 可编程控制器的发展82.4 PLC型号的选择82.5 西门子S7-200PLC简介92.6PLC控制系统硬件设计思路103 软件设计113.1 系统流程图113.2 系统梯形图134 设计总结20参考文献22 / 台车呼叫控制系统
3、的设计前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
4、要时、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与它们与计算机之间的通信可以与时地汇总信息。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。1 系统设计方案1.1 方案的总体框架1.1.1
5、 PLC硬件安排与软件规划为了区别，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1.1.1-1所示1。 台车又叫送料车，是一种安装有脚轮的运送与储存物料的单元移动集装设备。它具有自动行走，液压自动定位脱模（可实现上，下，左，右移动）的优点。本设计主要是实现它的左右移动。 图1.1.1-1 系统布置图 PLC按键呼叫控制电路电源控制电路工作指示灯显示电路台车控制电路图1.1.1-2 系统方框图整个系统由电源控制电路、按键呼叫控制电路、工作指示灯显示电路、台车控制电路
6、、可编程控制器PLC五部分组成。由电源控制电路提供整个系统的能源，由可编程控制器PLC来读取按键的状态，再经过处理来控制工作指示灯和台车的运动状态。1.2 控制要求 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
7、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。1.3 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SQlSQ8信号，1号位-8号位的呼叫开关SB1SB8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2个。配置表如表1.3-1所示：表1.3-1 系统I/O资源配置表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3I2.0SB11号站呼叫按钮开关4I2.1SB22号站呼叫按钮开关5I2.2SB33号站呼叫按钮开关6I2.3SB44
8、号站呼叫按钮开关7I2.4SB55号站呼叫按钮开关8I2.5SB66号站呼叫按钮开关9I2.6SB77号站呼叫按钮开关10I2.7SB88号站呼叫按钮开关11I1.0ST11号站限位开关12I1.1ST22号站限位开关13I1.2ST33号站限位开关14I1.3ST44号站限位开关15I1.4ST55号站限位开关16I1.5ST66号站限位开关17I1.6ST77号站限位开关18I1.7ST88号站限位开关19Q1.0Q1.0电机正传继电器20Q1.1Q1.1电机反转继电器台车自动往返控制系统的工作示意图如图1.3-1所示。控制要求如下：A. 按下起动按钮SB0，电动机M正转，台车前进；碰到限
9、位开关SQ1后，电动机M反转，台车后退。B. 台车后退碰到限位开关SQ2后，电动机M停转，台车停车5s后，第二次前进，碰到限位开关SQ3，再次后退。C. 当后退再次碰到限位开关SQ2时，台车停止。SQ2SQ3SB0：X000起动按钮小车SQ1前进：Y001后退：Y002X002X001X003图1.3-1 台车自动往返控制系统的工作示意图对上述台车自动往返控制系统的控制要求进行分析可知其一个工作周期有5个工序，每个工序状态继电器的分配、功能与作用以与转换条件如表1.3-22所示。表1.3-2 每个工序状态继电器的分配、功能与作用、转换条件工序分配的状态继电器功能与作用转换条件0初始状态S0PL
10、C上电做好准备M80021第一次前进S20驱动输出线圈Y001，M正转X000（SB0）2第一次后退S21驱动输出线圈Y002，M反转X001（SQ1）3暂停5sS22驱动定时器T0延时5sX002（SQ2）4第二次前进S23驱动输出线圈Y001，M正转T05第二次后退S24驱动输出线圈Y002，M反转X003（SQ3）根据表1.3-2可设计出顺序功能图如图1.3-2所示。S20S21Y001X001X002S0S22S23T0K50M8002X000前进起动T0暂停Y002Y002后退Y001Y001前进Y002S24Y002后退Y001X001X002图1.3-2 台车自动往返控制系统顺序
11、功能图2 可编程序控制器2.1 可编程序控制器概述可编程序控制器(Programmable Controller)通常也可简称为可编程控制器,英文缩写为PC或PLC,是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便的一系列的优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工作环境的能力，更是得到了用户的好评，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）。2.2 可编程控制器的特点可靠性高，抗干扰能力强3现代PLC采用
12、了集成度很高的微电子器件，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其可靠程度是使用机械触点的继电器所无法比较的。为了保证PLC能在恶劣的工业环璄下可靠工作，在其设计和制造过程中采取了一系列硬件和软件主面的抗干扰措施。硬件主面采取的主要措施有：隔离-PLC的输入、输出接口电路一般都采用光电耦合器来传递信号，这种措施使外部电路与PLC部之间完全避免了电的联系，有效的抑制了外部的干扰源对PLC的影响，还可防止外部强电窜入部CPU。滤波-在PLC电路电源和输入、输出(I/O)电路中设置多种滤波电路，可有效抑制高频干扰信号。在PLC部对CPU供电电源采取屏蔽、稳压、保护等措施，防止干扰信号通过供电电源
13、进入PLC部，另外各个输入、输出（I/O）接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的互相干扰。 部设置连锁、环璄检测与诊断等电路，一旦发生故障，立即报警。外部采用密封、防尘、抗振的外壳封装结构，以适应恶劣的工作环璄。 在软件方面采取的主要措施有：设置故障检测与诊断程序，每次扫描都对系统状态、用户程序、工作环璄和故障进行检测与诊断，发现出错后，立即自动做出相应的处理，以适应恶劣的工作环璄。对用户程序与动态数据进行电池后备,以保障停电后有相关状态与信息人不会因此而丢失。采用以上抗干扰措施后，一般PLC的抗电平干扰强度可达峰值1000V，脉宽10US，其平均无故障时间可高达30-50万小时以上。功能完善，适应性强目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化，不仅具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有A/D、D/A转换、算术运算与数据处理、通信联网和生产过程监控等功能。它能根椐实际需要，方便灵活地组装成大小各异、功能不一的控制系统：既可控制一台单机、一条生产线、以可以控制一个机群、多条生产线；既可以现场控制，以可以远程控制。针对不同的工
