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1、目 录1设计任务与要求11.1课程设计任务11.2课程设计要求12 设计方案32.1运料小车的运动分析32.2设备控制要求42.3整体方案论证42.4系统资源分配52.4.1 I O地址分配52.4.2 数字量输入部分52.4.3 数字量输出部分63硬件电路设计74软件设计94.1.1 梯形图94.1.2 指令表125 调试过程155.1呼叫按钮155.2行程开关155.3比较155.4向左运动155.5向右运动155.6调试操作166 结论18参考文献19技术发展1设计任务与要求1.1课程设计任务任务描述某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右
2、行，电机反转，小车左行。在生产线上有5个编码为15的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫开关（SB1SB5）分别与5个停靠点相对应。1.2课程设计要求（1）按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮SB的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止；（3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮SB的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止；（4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小车保持不动；（5
3、）呼叫按钮开关SB1SB5应具有互锁功能，先按下者优先。（6）设计PLC硬件电器连接图。（7）设计PLC控制程序(梯形图或指令程序)。2 设计方案2.1运料小车的运动分析某自动生产线上运料小车的运动如图2-1所示：运料小车自动化生产线1号站_2号站4号站3号站5号站图2-1运料小车示意图运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。电动机正反转图如图2所示： 图2-2三相异步电动机正反转主电路图在生产线上有5个编号为l5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(SB1S
4、B5）分别与5个停靠站点相对应。2.2设备控制要求运料小车在自动化生产线上的控制要求如下；（1）按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮HJ的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；（3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮HJ的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；（4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮HJ的编码时，小车保持不动；（5）呼叫按钮开关HJIHJ5应具有互锁功能，先按下者优先。2.3整体方案论证按照设计要求，只是控制小车正转和反正，所以采用经验设计法。控制系统图如图2
5、-3所示：图2-3 运料小车控制系统图根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图：图 2-4 控制系统流程图2.4系统资源分配2.4.1 I O地址分配由于CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输入输出模块。采用IO自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是I0.0I1.3，输出端子对应的输出地址是 Q0.0Q0.92.4.2 数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12点输入。具体的输入分配如表3-4所示：输入地址对应的外部设备 I0.0启动按钮开关 I0.1停止按钮开关 I0.21号站呼叫按钮开关 I0.32号
6、站呼叫按钮开关 I0.43号站呼叫按钮开关 I0.54号站呼叫按钮开关 I0.65号站呼叫按钮开关 I0.71号站行程开关 I1.02号站行程开关 I1.13号站行程开关 I1.24号站行程开关 I1.35号站行程开关表2-1 输入地址分配2.4.3 数字量输出部分这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。但是电机有正转和反转两种状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出点有2个。具体的输出分配表如表3-5所示：输出地址对应外部设备Q0.0电机反转继电器Q0.1电机正转继电器表2-2 输出地址分配3硬件电路设计系统硬件接线图如图3-1、3-2所示：图3-1 主电路图3-2
7、系统接线图图中KM1 和KM2 分别是控制电机正转运行（小车前进）和反转运行（小车后退）的交流接触器。用KM1 和KM2 的主触点改变进入电动机的三相电源的相序, 即可以改变电动机的旋转方向。图中KM1 的线圈串联了KM2 的辅助常闭触点,KM2 的线圈串联了KM1的辅助常闭触点,组成了硬件互锁电路。可以避免由于正反转（小车前进、后退）切换过程中电感的延时作用,导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时, 另一个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。通过主电路与PLC 的控制电路的接线, 才能实现PLC 对系统的控制。4软件设计4.1.1 梯形图写出送料小车的梯形图，如下图所示：4.
8、1.2 指令表由系统总梯形图，我们写出送料小车的程序指令，如下图所示：5 调试过程5.1呼叫按钮在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字1-5来表示。当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.2得电，数字1传送到VB0；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.3得电，数字2传送到VB0；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.6得电，数字5传送到VB0。5.2行程开关在该程序中，5个站的行程开关分别用数字1-5来表示。当小车在1号站时，行程开关I0.7得电，将数字1传送到VB0；当小车在2号站时，行程开关I1.0得电，将数字2传送到VB0。依次类推，当小车在5号站时，行程开关I1.
9、3得电，将数字5传送到VB1。5.3比较按下启动按钮和呼叫按钮后，开始对行程开关VB0和呼叫按钮VB1中的数据进行比较。当VB1VB0时，即小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行；当VB1=VB0时，即小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，小车不动；当VB1VB0时，即小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时,小车向右运行。5.4向左运动小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。5.5向右运动小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运行呼叫按钮所对应的停靠站时停止。5.6调试操作先按接线图
10、接好线，打开电脑中的“PLC在运料小车控制系统中应用”的程序，在下载到S7-200中。开始调试：按下启动按钮I0.0，假定小车初始位置在1号位置，按下行程开关I0.7。现在开始呼叫：1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.2；2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.3；3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.4；4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；拨回I0.7。假定小车初
11、始位置在2号位置，按下行程开关I1.0。现在开始呼叫：1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.3；3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.4；4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；拨回I1.0。假定小车初始位置在3号位置，按下行程开关I1.1。现在开始呼叫：1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2
12、；2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.4；4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；拨回I1.1。假定小车初始位置在4号位置，按下行程开关I1.2。现在开始呼叫：1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0亮，说明电机反
13、转小车左行，拨回I0.4；4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.5；5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；拨回I1.2。假定小车初始位置在5号位置，按下行程开关I1.3。现在开始呼叫：1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.4；4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.5；5号位置呼叫，按下I0.6
14、，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.6；拨回I1.2。按下停止按钮I0.1，拨回I0.1，I0.0，调试结束。备注:由于实验箱按钮只有I0.0I0.7，实验中I1.0I1.3都用接线到I0.0的方式来代替的。6 结论通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过
