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1、目 录第1章 引言1第2章 系统总体方案设计22.1 总体方案选择说明22.2 控制方式选择2第章 PLC控制系统设计33.1 控制要求分析，设计主电路33.2确定I/O信号数量，选择PLC类型43.3I/O点的分配与编号53.4制作PLC应用系统电气图63.5 绘制控制流程图63.6 控制程序编制9结论15设计总结16谢辞17附录 源程序代码18参考文献22第1章 引言本次课程设计的主要内容是用PLC控制电气运输小车的运动。运输小车在8个工位之间作有条件的运动。每个工位各有一个呼车按钮，一个行程开关和一个指示灯。呼车按钮用于呼车，当该工位需要呼车时，按下该工位的呼车按钮，小车运动到该工位点。
2、行程开关的作用在于使小车在当前停车工位与呼车工位相比较之后，自行运动至该呼车工位后自动停止。若呼车工位大于停车工位，小车前进；若呼车工位小于停车工位，小车后退。指示灯是呼车的标志信号。指示灯亮，表示8个工位可以呼车；指示灯灭，表示已经有工位呼车，其他工位不能呼车。本次设计的主电路非常简单，仅需用PLC控制两个接触器实现电动机的正反转。电动机正转，小车前进；电动机反转；小车后退。此次设计的重点在于PLC控制设计的编程部分。要实现按下呼车工位后，小车自行运动并在到达呼车工位后小车自动停止的控制要求，需要将每个工位处的呼车工位与停车工位（由各工位的行程开关控制）分别从1开始依次编号，并存于CPU的寄
3、存器中，通过呼车工位号与停车工位号的比较，控制小车的前进和后退。在此基础上，确定输入输出的点数，选择适当的CPU型号，在软件上编程调试，实现控制要求。第2章 系统总体方案设计2.1 总体方案选择说明1主电路实现电动机的正反转，每路中均安装断路器和热继电器，以保护电动机的正常运行。2在8个工位处均安置一个行程开关，以便PLC控制小车的前进，后退及停止。3安装一个启动和停止按钮，用以总体控制小车的启动与停止。4控制要求由PLC编程实现。2.2 控制方式选择由于继电器-接触器控制系统电路复杂、接线繁琐，且不易实现控制要求，所以本次设计选择PLC控制系统。第章 PLC控制系统设计3.1 控制要求分析，
4、设计主电路本此设计是运输小车的控制设计，如图3-1所示，一辆运输小车为这8个加工点运送东西。控制要求如下。1PLC上电后，车停在某加工点，若没有用车呼叫时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。2若某工位呼车时，工位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。3停车位呼车则小车不动。当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。4小车到达某工位时应停留30s供该工位使用，不应立即被其他工位呼走。5临时停电后再复电，小车不会自动启动。ST1SF1ST2SF2ST3SF3ST4SF4ST5SF5ST6SF6ST7SF7ST8SF8图
5、3-1 运输小车控制示意图根据控制要求可以对其设计。通过分析可知，本此设计的主电路只需实现小车的正反转即可。主电路图如图3-2所示。L1L3L2SFQA1QA2FABBM3图3-2 主电路控制图 3.2确定I/O信号数量，选择PLC类型本此设计共有19个输入信号。每个工位处有一个呼叫开关，当需要呼车时按下相应的呼叫开关，小车开始向呼叫位行驶。每个呼叫位应有一个行程开关，使得当小车到达呼叫位时，自动停止。另外，还有一个启动开关和停止开关，用以控制整个电路的启闭。若临时停电后再复电，小车也不会自动启动。还有一个热继电器，保护主电路。共有3个输出信号。其中控制电动机的正反转需要2个信号，还有一个控制
6、指示灯的亮灭。据此可选择的S7-200系列PLC的CPU类型有226。CUP226共有24个输入端口和16个输出端口，可以满足本此设计要求，并且也可满足可靠性的要求。3.3I/O点的分配与编号本设计中输入信号需要1个启动开关和1个停止开关，分别对应CPU226输入端口的I0.0和I0.1端口；小车运行中共有8个工位，每个工位对应1个呼叫开关，共8个呼叫开关，分别对应CPU226输入端口的的I1.2，I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7，I2.0，I2.1；每个工位处还有一个行程开关，用于控制小车到达呼叫工位时自动停止，这8个行程开关分别对应输入端口的I0.2，I0.3，I0.4，I
7、0.5，I0.6，I0.7，I1.0，I1.1；还有1个保护电路的热继电器，对应I2.2。输出信号中，控制电源的正反转信号需要2个输出信号，分别是Q0.0和Q0.1；1个控制8个指示灯亮灭的信号，对应Q0.2。根据PLC控制系统所需控制信号及CPU226的输入/输出端口，本此设计的I/O地址分配表如表3-1所示。表3-1 I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号输入信号启动信号启动按钮开关SF1I0.0停止信号停止按钮开关SF2I0.1工位1限位信号行程开关BG1I0.2工位2限位信号行程开关BG2I0.3工位3限位信号行程开关BG3I0.4工位4限位信号行程开关BG4
8、I0.5工位5限位信号行程开关BG5I0.6工位6限位信号行程开关BG6I0.7工位7限位信号行程开关BG7I1.0工位8限位信号行程开关BG8I1.1工位1呼叫信号呼叫开关SF3I1.2工位2呼叫信号呼叫开关SF4I1.3工位3呼叫信号呼叫开关SF5I1.4工位4呼叫信号呼叫开关SF6I1.5工位5呼叫信号呼叫开关SF7I1.6工位6呼叫信号呼叫开关SF8I1.7工位7呼叫信号呼叫开关SF9I2.0工位8呼叫信号呼叫开关SF10I2.1热继电器信号热继电器BBI2.2输出信号前进信号电动机正转控制接触器QA1Q0.0后退信号电动机反转控制接触器QA2Q0.1指示灯信号指示灯HLQ0.23.4
9、制作PLC应用系统电气图根据以上I/O分配表和CPU226的输入输出端口分布，可以进行系统接线图设计，如图3-3所示。3.5 绘制控制流程图根据控制要求及电气控制图，可以绘出以下控制流程图。如图3-4所示。SF1SF2SF3SF4SF5SF6SF7SF8SF9SF10BG1BG2BG3BG4BG5BG6BG7BG8起动按钮停止按钮工位1限位开关工位2限位开关工位3限位开关工位4限位开关工位5限位开关工位6限位开关工位7限位开关工位8限位开关工位1呼叫按钮工位2呼叫按钮工位3呼叫按钮工位4呼叫按钮工位5呼叫按钮工位6呼叫按钮工位7呼叫按钮工位8呼叫按钮24VI0.0I0.1I0.2I0.3I0.
10、4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.21M1LQ0.0Q0.1Q0.2220VBBQA1QA2HL图3-3 运输小车PLC控制系统的I/O接线图热继电器小车前进小车后退指示灯开始按启动按钮是否mn是是是是是是否否否是否否小车右行小车左行m=nm=n小车停止小车停止按呼叫按钮结束图3-4 运输小车控制流程图3.6 控制程序编制1. 程序设计关键点1）运输小车的前进和后退小车经过某工位时，碰触该工位的行程开关，从而将该工位号，即停车位号存于CPU寄存器VB110中。按下呼车按钮，将该工位的工位号放入CPU另一寄存器VB10
11、0中。两寄存器进行比较，若呼车工位号大于停车位号，小车前进；若呼车工位号小于停车位号，小车后退；若呼车工位号等于停车位号，小车自动停止。2）保护电路主电路中，需要串入热继电器BB作为保护电路，热继电器BB的一个常闭触点作为输入信号，当主电路电流过大，热继电器控制信号发出信号，使热继电器常闭触点断开，使电动机停止工作。2. 编写梯形图根据控制要求及I/O分配表，在STEP 7Micro/WIN中作出梯形图，如下所示（梯形图为STEP 7-Micro/WIN编程软件中的截图）。 结论PLC控制运输各工位运动是本次设计的主要内容。通过对控制要求的分析，系统控制方案的确定，最后编程调试，最终实现了运输
12、小车的控制要求。本次设计中，行程开关的运用是一大特色。用各工位的行程开关记录当前小车所在的工位号，与呼车工位号相比较，从而控制小车的前进、后退和自动停止。若没有行程开关需要手动控制小车的运动及手支停车，难以实现控制要求。另一优点是在PLC编程中运用中间继电器进行逻辑控制，使程序更加清晰、简洁，并且实现了多种控制要求。比如启动、停止按钮和呼车信号指示灯都是通过中间继电器控制，以此达到控制要求。再者，安全保护措施也符合电气控制的一般要求。过载保护，停电再复电后小车不运动，均在本次设计中有所体现。本次设计也存在许多不足之处。第一，PLC控制运输小车的输入点有19个，而输出点只有3个，所选226CPU
13、虽然能够满足控制要求，但价格较高，且未能充分利用。若改选224CPU，另扩展一个有8位输入的模块，也可满足设计需要，并且成本较低。第二，突然停电后再复电呼车时，不能保证小车当前停车的位置恰好在某一工位处。若小车处于两工位之间的某一位置，按下任何一个呼车按钮，小车均会先前进一段距离，直至行至一工位处时，才开始或前进或后退的向该呼车工位移动。当然，运输小车的PLC控制系统还有许多有待改进之处。本次设计仅有8个加工工位，但使用的CPU输入输出点数却达到了22个之多。在实际生产中，加工工位远远多于8个，若还用这种控制方法显然不太可能。但在此基础上加以改进就可满足多工位的控制要求。根据排列组合的原理，多个输入共同控制输出，可以得到多种结果。比如，本次设计，用3个输入就可得到8种不同组合的输出，从而控制8个工位的呼车信号，这样可以大大减少CPU输入输出的点数，提高CPU利用率，降低成本，提高效率。设计总结本次课程设计系统地运用了机电传动与控制中的知识，特别是PLC控制方面的知识。通过本次课程设计，加深了我对PLC控制的理解和掌握。刚开始学习PLC时，我仅仅认为PLC只是一个控制系统的硬件，但是，现在，我已经非常清楚地知道了PLC原理及功能。PLC技术与数控技术和工业机
