小车直线往返运动 定位控制 plc程序设计

挑选本实验由西门子S7-200仪器采用可编程控制器技术实现。具体来说，四个传感器和四个控制开关通过网络程序完成。实验包括PLC编程、西门子应用和现场操作。本设计针对现代自动配送、配料和运输等工业生产和商业运作的社会需求，设计了一种汽车线性定位控制系统。关键词：PLC技术西门子PLC可编程控制程序网络梯形图目录1.选题的背景和意义1.1选题背景随着智能机器人技术和汽车工业的快速发展，智能汽车的研究越来越受到重视。几乎每次全国电子大赛和省电子大赛都有智能车的话题，全国各地的高校也非常重视这一话题的研究，显示出它的重大意义。智能车，又称轮式机器人，是一种基于电子科学技术的创新设计，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子、计算机、机械等学科。一般来说，它主要由路径识别、速度采集、角度控制和速度控制模块组成。本设计就是在这样的背景下提出的。设计的汽车的自动往返运动应该能够执行实时循环和制动功能。1.2选题的意义为了使设计更贴近生活，它包括两个方面：一是汽车的直线自动往返运行。该设计一般用于现代自动配送、配料运输等工业生产和生活中良好的工业操作，现已成为生活和生产中不可缺少的设计。我们正在逐步改进它，使它更有效率。另一种设计是汽车制动控制。学科本身与生活密切相关，是工业生产和商业运作的一个非常重要的因素。我们在这里研究的只是简单的控制，这是我们未来研究的垫脚石。只有在学习的基础上，我们才能在今后的工作中不断改进和发展。基于这些因素，本设计课题非常有意义。2PC简介2.1 PLC概述可编程控制器是计算机家族的一员，是为工业控制应用而设计和制造的。早期的可编程控制器被称为可编程逻辑控制器。它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，该装置的功能已经大大超出了逻辑控制的范围。因此，今天这种设备被称为可编程控制器，简称PC。然而，为了避免与个人计算机的缩写混淆，可编程控制器被称为可编程控制器。2.1.1可编程逻辑控制器的起源20世纪60年代，汽车生产线的自动控制系统基本上由继电器控制装置组成。当时，汽车的每一次改装都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新周期越来越短。这样，继电器控制装置需要频繁地重新设计和安装，非常费时、费力、费力，甚至妨碍更新周期的缩短。为了改变这种情况，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用一种新的控制装置来代替继电器控制装置，并提出了十个投标指标，即：(1)编程方便，程序可现场修改；(2)维护方便，模块化结构；(3)可靠性高于继电器控制装置；(4)体积小于继电器控制装置；(5)数据可以直接发送到管理计算机；(6)成本可与继电器控制装置竞争；(7)输入可以是115伏交流电；(8)输出为115伏交流电，2A以上，可直接驱动电磁阀、接触器等。(9)在扩展时，原来的系统只需要微小的改变；(10)用户程序的存储容量至少可以扩展到4K。1969年，美国数字设备公司开发了第一台可编程控制器，并在美国通用汽车公司的自动装配线上成功测试。这种新型工业控制装置具有简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点。并在美国其他工业领域迅速推广应用。到1971年，它已成功应用于食品、饮料、冶金、造纸等行业。这种新型工业控制装置的出现也受到了世界其他国家的高度重视。日本于1971年从美国引进这项新技术，并很快开发出日本第一台可编程逻辑控制器。1973年，西欧国家也开发了他们的第一台PLC。我国于1974年开始发展它。工业应用始于1977年。2.1.2可编程控制器的工作原理可编程逻辑控制器投入运行时，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新。上述三个阶段的完成称为扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的中央处理器以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次读入所有输入状态和数据，并将它们存储到输入/输出图像区域的相应单元中。输入采样完成后，用户程序执行和输出刷新阶段转移。在这两个阶段中，即使输入状态和数据改变，输入/输出图像区域中相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，以确保在任何情况下都能读入输入。用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是从上到下依次扫描用户程序(梯形图)。当扫描每个梯形图时，总是先扫描梯形图左侧各触点形成的控制电路，然后按照先左后右、先上后下的顺序对触点形成的控制电路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果刷新系统内存存储区中逻辑线圈对应位的状态；或者刷新输入/输出映射区中输出线圈的相应位的状态；或者是否执行梯形图指定的特殊功能指令。也就是说，在用户程序执行的过程中，只有输入/输出图像区域中的输入点的状态和数据不会改变，而输入/输出图像区域或系统内存存储区域中的其他输出点和软设备的状态和数据可能会改变。此外，上面列出的梯形图将程序执行结果应用于下面列出的使用这些线圈或数据的梯形图。相反，对于下面排列的梯形图，刷新的逻辑线圈的状态或数据只能在它上面排列的程序上工作，直到下一个扫描周期。在程序执行过程中，如果使用即时输入输出指令，可以直接访问输入输出点。也就是说，如果使用输入/输出指令，输入过程图像寄存器的值将不被更新。该程序直接从输入/输出模块获取值，输出过程图像寄存器将立即更新，这与即时输入有些不同。输出刷新阶段扫描用户程序后，可编程逻辑控制器进入输出刷新阶段。在此期间，中央处理器根据输入/输出图像区域中的相应状态和数据刷新所有输出锁存电路，然后通过输出电路驱动相应的外围设备。这是可编程逻辑控制器的真实输出。2.2西门子S7-2002.2.1西门子S7-200简介西门子S7-200小型可编程控制器在我国工业控制中应用广泛，受到广大电气工程师的青睐。随着可编程控制器在各行各业的广泛应用，出现了大量关于可编程控制器的书籍。然而，在读了许多书之后，许多人经常不知道实际编程时该做什么。原因是什么？那就是缺乏一定的实践。如果你只是自己努力思考，结果往往很少，学习和学习别人的编程方法是学习的捷径。写这本书的目的是在读者掌握可编程控制器基本知识的前提下，为读者提供掌握可编程控制器编程方法的快速学习捷径，从而达到抛砖引玉的目的。2.2.2西门子S7-200的主要技术指标西门子S7-200的主要技术指标见表2-1。表2-1西门子S7-200主要技术指标技术规范中央处理器224224马力集成数字输入/输出14英寸/10英寸14英寸/10英寸要连接的扩展模块数量(最大)77最大可扩展数字输入/输出范围168168最大可扩展模拟输入/输出范围3535用户程序区8 KB12 KB数据存储区8 KB10千字节数据备份时间(电容)100小时100小时备用电池(可选)200天200天编程软件步骤7-微/赢步骤7-微/赢布尔运算执行时间0.22 s0.22 s标志寄存器/计数器/定时器256/256/256256/256/256高速计数器6 30千赫6 100千赫高速脉冲输出2 20khz2 100千赫通信接口1架RS-4852架RS-485外部硬件中断44模拟电位计2个8位分辨率2个8位分辨率实时时钟生物钟生物钟外形尺寸(长x宽x高，mm)120.5 x 80 x 62120.5 x 80 x 623.手推车自动往复运动3.1主要任务当按下第一站的按钮时，汽车开始行驶，超车指示灯亮起。当按下第四站的按钮时，汽车反向行驶。当汽车通过第一和第四传感器时，汽车也将向相反的方向行驶。当按下第二个停止按钮时，汽车停止运行。当没有按下停止按钮时，汽车将自动来回行驶。3.2设计内容3.2.1台车运行模拟图汽车运行模拟图如图3-1所示。图3-1汽车运行模拟图位置传感器：cmchkjn5002a。功能：检查汽车是否经过某个车站。继电器：JZX-18FF，DC24V；功能：根据输入信号，开启或关闭小电流控制电路，实现自动控制系统的控制和保护。电机：ZGA37F104i，DC24V，30转/分，带减速器的DC电机；功能：驱动小车运行。3.2.2主电路图设计主电路图如图3-2所示。图3-2设计主电路图3.2.3可编程逻辑控制器引脚接线表引脚接线表如表3-1所示。表3-1引脚接线表输入信号输出信号信号元件和功能可编程逻辑控制器输入端口地址信号元件和功能可编程逻辑控制器输出地址第一停止按钮SB1I0.0第一停止指示器LB1Q0.0第二停止按钮SB2I0.1第二站指示器LB2Q0.1第三停止按钮SB3I0.2第三站指示器LB3Q0.2第四个停止按钮SB4I0.3第四停止指示器LB4Q0.3电磁传感器SY1I0.4左指示器Q0.4电磁传感器SY2I0.5右行指示器LZQ0.5电磁传感器SY3I0.6MZ汽车右侧线路继电器Q0.6电磁传感器SY4I0.7电机左继电器中频Q0.7连接0V DC1M连接24V DC1L、2L3.2.4可编程逻辑控制器接线图设计中使用的可编程控制器接线图如图3-3所示。图3-3PLC接线图3.2.5设计梯形图设计梯形图如图3-4至图3-9所示。图3-4台车直线往复运动网络1图3-5台车直线往复运动网络2图3-6台车直线往复运动网络3图3-7小车直线往复运动网络4图3-8小车直线往复运动网络5图3-9台车直线往复运动网络64汽车定位控制4.1主要任务按下第一站的按钮，汽车开始行驶。同时，它在第二站和第三站之间往返。在计数器计数五次后，汽车运行到第一站。当汽车在第二站和第三站行驶时，按下第四站的按钮，汽车将停在任何位置。4.2设计内容4.2.1可编程逻辑控制器接线图设计中使用的可编程控制器接线图如图4-1所示图4-1PLC接线图4.2.2设计梯形图设计梯形图如图4-2至图4-5所示图4-2汽车定位控制网络1图4-3汽车定位控制网络2图4-4汽车定位控制网络3图4-5汽车定位控制网络4结论这种汽车自动来回运动的设计是基于生活中常见的例子。他的研究和设计不仅与生活密切相关，而且是我们知识的总结，包括PLC控制、西门子S7-200应用和网络编程。汽车自动往返的设计是通过网络程序控制汽车完成自动往返运动，其中继电器是反应数据的基础。设计表明，该车能在指定程序下完成自动直线环形往返运动，并能手动停车。汽车制动控制的程序设计是用计数器计数，使汽车在完成规定的任务后回到规定的位置。设计表明，通过一定程序下的时间控制，汽车在完成一定任务后，可以按要求准确返回指定位置，也可以手动停车。参考方承元。工厂电气控制技术M。北京：机械工业出版社，2000。刘伯升。实用指南。可编程控制器编程M