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1、摘要可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 Cont roller)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
2、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。PLC广泛用于自动化生产线上，有些生产机械工作台需要按一定顺序实现自动往返运动, 有还要求某些位置有一定时间停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料小车自动 往返顺序控制，具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，程序设计方法多样，便于不 同层次设计人员理解和掌握。此次的课程设计我们设计的是小车往复运动PLC自动控制。用型号为西门子公司S7系 列的S7-300的PLC实现小车在运输过程中装料、卸料
3、的往复运动过程。通过I/O地址的 分配，实现PLC与控制路线的接口连接。关键词：可编程控制器(PLC)小车往复运动S7系列S7-300目录第一章 方案概述 31.1小车往复运动PLC自动控制设计31.2往复运动的实现要求 31.3设计系统要求 3第二章原理控制线路图 52.2 PLC I/O接线原理图62.3顺序功能图 72.4控制程序梯形图8第三章 系统仿真与运行 123.1组态 123.2调用函数 133.3完成仿真 13结束语 14参考文献 15附录 16第一章方案概述该方案的目的是实现运料小车的往复运动，在运送过程中，根据站点的不同进行往复, 是按照顺序进行运送的设计，并通过对电机的控
4、制实现一定的循环。热继电器（FR）用于电 动机的过载保护，断相及电流不平衡运行保护。（FU）熔断器起电机主回路短路保护作用， 而自锁起零压保护作用。1.1小车往复运动PLC自动控制设计SE31 SB2启动停止该设计主要实现自动化生产线上自动送料小车往复运动，它的整个过程如图1-1所示:-启退不车 选1号隹9-15Q1图1-1运料小车自动往返顺序控制系统示意图1.2往复运动的实现要求1）、按下启动按钮SB1，小车从原位A开始装料，10秒后小车前进驶向1号位，到达 1号位后停8秒卸料并后退；2）、小车后退到原位A继续装料，10秒后小车第二次前进驶向2号位，到达2号位 后停8秒卸料并再次后退返回原位
5、A,然后开始下一轮循环工作；3）、若按下停止按钮SB2，需完成一个工作周期后才停止工作。装料电机的控制线圈为YV1，卸料电机的控制线圈为YV2，小车前进电机的控制线圈 为YM1，后退电机的控制线圈为YM2。1.3设计系统要求1）、PLC型号：西门子公司S7系列，S7-3002）、编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4 或更高版本3）、根据控制要求分配PLCI/ O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程, 按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用 组合方式编程。4）、编写的需要输入PLC，调试通过。第二章原理控制线路图2
6、.1电机主线路控制原理图根据要求画出的主控制线路图如图2-1所示，其中FR热继电器用于电动机的过载保护，断相及 电流不平衡运行保护。FU熔断器起电机主回路短路保护作用。2.2 PLC I/O接线原理图接线原理图如图2-2所示;4PL控制糸鋼遛O线图图2-2控制系统PLC的I/O接线图该图采用西门子S7-300的PLC来实现控制,各个接口根据其不同的功能，有的已进行标识。 接入FR热继电器用于电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行保护。以此来保护装料、卸料、 前进和后退的电机。对于线路图中各个接口功能的详细说明如表3-1所示:表2-1 I/O口分配表列表输入SB1SB2SQ1SQ2SQ3I0.0
7、I0.1I0.2I0.3I0.4输出YV1YV2YM1YM2Q4.0Q4.1Q4.2Q4.32.3顺序功能图如图3-3所示的顺序功能图，其中I0.0是一个启动信号，当给予PLC 个I0.0的信号时，PLC 就启动，沿着顺序一直往下执行。4：GQ:帥I0.1W 102原統晞开关IO.4：2WW a4.o；MC14.2：ttQ4.3；TH定旳h麟|Tf；定时EH團M：中瞇鮒图2-3 PLC控制的顺序功能图2.4控制程序梯形图Networks的主要作用是完成整个过程的装料驱动，并在装料的同时实现延时10s。O. 2Q4. 0MO.OM01Q4. 04C5 ODTQ0S5TO10S -IVB1RBCD
8、TO图2-4梯形图Network:1Network:2的作用是在装料完成，定时时间到之后，向前移动。Network: 2TO10.310.4Q4.2Q4 2MO. 1图2-5梯形图Network:2Network:3的作用是到达1号位或是2号位压下行程开关之后，前进停止，开始卸料，并对卸料时S_CiFFDTSQS5T#KSrvBLRBCD间进行限时定时。Network; 310. 3G4.2Q4,3Q4. IL-1l/lI)10. 4TJ图2-6梯形图Network:3Network:4的作用是定时时间到后，实现倒退，回到原位（A）处。Network:5的作用是实现周期性循环，并在按下停止按钮
9、SB2之后仍然继续完成该周期的运行再停 回原位（A）处。10. 010. 1Mt). UMO. 0图2-8梯形图Network:5Network:6的作用是驱动区分小车是第一次还是第二次经过10.3的内部继电器的驱动。Network: 6如上所述。根据系统控制要求小车在原位A (10.2)处卸料，在1号位,10.3和2号位(10.4)两处轮流卸料。小车在第一个工作循环中有两次前进都要经过I0.3,第一次碰到它时停 下卸料，第二次碰到它时要继续前进，因此应设置一个具有记忆功能的内部继电器M0.1，区分是 第一次还是第二次碰到10.3。小车在第一次碰到10.3和I0.4都要停止前进，所以将他们的常
10、闭 触点与Q4.2的线圈串联，同时，(I0.3)的常闭触点并联了内部继电器M0.1的约束，M0.1的作用 是记忆10.3第几次被碰到，它只在小车第二次前进经过10.3时起作用。它的启动条件和停止条件 分别是小车碰到10.3和10.4,当小车第一次前进经过I0.3时，M0.1的常开触点将Q4.2控制在电 路中I0.3的常闭触点短接，因此小车第二次经过I0.3时不会停止，会继续前进至I0.4, M0.1才 复位。此外，将M0.1的另一对常开触点与I0.0并联，为第二次驱动Q4.0装料做准备。为了实现两处卸料，将I0.3和10.4的触点并联后驱动Q4.1和T1,为避免小车往返经过I0.3 时，出现短
11、暂的卸料动作，将Q4.2和Q4.3的常闭触点与Q4.1的线圈串联。小车从10.4开始后退, 防止经过I0.3时M0.1再次被置位，导致小车下一个工作周期第一次前进到达I0.3时无法停止的 现象，因此在M0.1的起动电路中串入Q4.3的常闭触点。为了实现周期性工作，程序中设置了内部继电器M0.0，其常开触点与10.0并联后驱动Q4.0。 I0.0接通，M0.0置位，为开始下一轮循环工作做准备。当按下停止按钮SB2时，I0.1分断，M0.0 复位，系统完成本周起工作后停止工作。完整的梯形图见附录。第三章系统仿真与运行在对系统的仿真中，根据实际条件，进行组态，选择合适的电源和CPU。完成配置，并进行
12、梯 形图的输入，最后仿真，检验结果是否正确。3.1组态根据PLC选择对应的地址和相应的电源、CPU、输入、输出等的型号，配置如下图3-1：图3-1系统的组态3.2调用函数对输入的梯形图进行调用，在OB1模块中调用FC1,下载程序，并进行仿真图3-2函数调用图3.3完成仿真根据实际条件，对相应的输入进行控制，观察输出是否正确。并进行调试和修改。S7-PJCSTWSiewlFile Edi t Wi ew Insert FLlZ Execute Tools Wimlow Help H 晶电宣|皀圉-w|T 11他隹洼也回圍自曰匡国 J昶|1=0CPUXiZBE.金云_ 区I皆HE 国rN F匚u
13、DDRRUN-PRUN5TOP MR|丁 10 10ms 勺丁詡|QB EJEJiz；严 6 5 4-3 2 1 0rrrr rrrf.IB 0 I Elik +7-6 5 4-3 10rrrr rr r.IR 1I El M 7-1 6 5 4-310厂厂厂厂厂厂厂殛nirr 二 2I Uunis 仃图3-3系统仿真运行结果显示结束语两周的课程设计，是对如电工学、PLC电力拖动等相关课程的综合复习。用学过的知识构建一 个全新的网络，结合实际中的例子一一小车往复运动PLC控制设计的实例，形成知识的整合。自此 课程设计是和组员一起完成的，针对我们两人的擅长项目不同，明确分工的明细，相互配合较好。
14、 在设计过程中也遇到了很多的困难，例如在开始的时候有的地方很不理解，经过讨论依然没有得出 结论，最后求助老师，在老师的帮助下，对于设计的内容形成了系统化的理解。构建一个基本网络， 根据这些网络要求，写出基本的设计步骤，遵照步骤一步一步执行下来，慢慢的实现了设计要求。 还有就是一些资料收集得不够齐全，致使对设计的理解上造成了一定的误差。还好在后来的不懈努 力下，解决了这些问题。此次设计又一次的学习了一些软件，而且也重新学了一下PLC的内容，从最基础的知识开始学 习，重新理解和记忆一些与PLC有关的东西。例如对于梯形图中的命令的理解，如何根据梯形图写 出语句表，又怎样根据语句表画出梯形图。只有对这些知识有一定的了解，才可能编出PLC程序。 另一个同学负责的是主控制线图和PLC I/O接口的控制线路以及顺序功能图的绘制。为此也付出了 很多，也从他的一些讲解中，了解到图形的绘制规则，以及一些必须注意的细节问题。相互间的合 作使得此次课程设计更顺利了，对于时间的安排也合理得当。 完成这次设计的最大感触是把不同的知识间进行融合的快乐以及和同学间的相互合作完成此次设 计的可贵。困难在所难免，但是解决困难时的愉悦心情把遇到困难时的坏心情全部抹掉了，这些离 不开各自的努力，也离不开老师的辛勤解惑。为以后的学习积累了经验。参考文献1 李岚，梅丽
