PLC运料小车自动控制设计课程设计

1、目录目录 引言 .I 1 设计任务与要求.1 PLC 控制系统的硬件设计.2 2.1 PLC 机型的选择 .2 2.2 PLC 容量估算 .3 2.3 系统 I/O 地址的分配.3 2.4 安全回路设计.4 2.5 计算机和 PLC 的链接通信.5 运料小车 PLC 控制的软件设计 .5 3.1 STEP7-MICRO/WIN 编程软件 .6 3.2 运料小车控制梯形图设计 .7 3.3 运料小车控制语句表设计 .9 3.4 运料小车 PLC 控制设计说明 .11 4 PLC 控制系统的抗干扰性设计.11 4.1 抗电源干扰的措施.12 4.2 控制系统的接地设计 .12 4.3 防 I/O

2、干扰的措施 .13 5 PLC 控制系统的调试.13 6 小结.14 7 参考文献.14 引言引言 运料小车自动控制 随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐 渐形成了机械化，自动化。将 PLC 应用到运料小车电气控制系统，可实现 运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩展到 128I/O 点。且能增加特殊功能模块或扩展板。在运料小车控制系统 中的应用，具有巨大的经济和社会价值。本文以控制技术为核心， 采用 SIEMENS 公司的 S7-200 系列的 PLC，论述了运料小车控制的软硬件设 计方案及其控制原理，实现了运料小车自动控制。 1 1 设计任务与要

3、求设计任务与要求 （1）设计任务 某自动生产线上运料小车的运动如图 1.1 所示： 自动化生产线 运料小车运料小车 1 号站2 号站4 号站3 号站5 号站 图 1.1 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 1.2 所示： 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(SB1SB5）分别与 5 个停靠站 点相对应。 图 1.2 三相异步电动机正反转主电路图 （2）设计要求 1）按下启动按

4、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）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)。 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计 2.1 机型的选择 PLC 机型的选择应是在

5、满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使用方 便以及最佳的性能价格比。S7-200 系列 PLC 是西门子公司推出的一种小型 PLC。S7-200 系列 PLC 在集散自动化系统中充分发挥其强大功能适用范围从 替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制。它适用于各行各业，各种场 合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200 系列 PLC CUP 模块外部结构， 如图.所示。 图 2.1S7-200 系列 PLCCUP 模块外部结构 2.2 容量估算 PLC 的容量指 I/O 点数和用户存储器的存储容量两方面的含义。在选择 PLC 型号时不应盲目追求过高的性能指标，但是在 I/O 点数和存储器容量方

6、面除了要满足控制系统要求外，还应留有余量，以做备用或系统扩展时使 用。 2.3 系统地址的分配 S7-200 系列 PLC 地址分配原则有两点： ）数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠以字母“I” ，数字 量输出地址冠以字母“Q” ，输出/输入字节可以重号。模拟量输入地址冠以 字母“AI” ，模拟量输出地址冠以字母“AQ” ，输出/输入字可以重号。 ）是数字量模块的编址是以字节为单位。 本次小车运料 plc 控制设计，I/Q 分布表，如表一。 表一 小车运料 I/Q 地址分配表 输入输出 启动 I0.0 左移 Q0.0 1 号站 I0.1 右移 Q0.1 2 号站 I0.2 停止 Q0.2

7、 3 号站 I0.3 4 号站 I0.4 5 号站 I0.5 SB1I1.1 SB2I1.2 SB3I1.3 SB4I1.4 SB5I1.5 停止 I0.7 2.4 安全回路设计 安全回路是保护负载或控制对象以及防止操作错误或控制失败而进行 连锁控制的回路。在直接控制负载的同时，安全保护回路还给 PLC 输入信 号，以便于 PLC 进行保护处理。安全回路一般考虑以下几个方面。 1）短路保护 2）互锁与联锁措施 3）失压保护与紧急停车措施 4）极限保护 2.5 计算机和 PLC 的链接通信 连接 S7-200 CPU 可以用 PC/PPI 电缆建立个人计算机与 PLC 之间的通 信连接，如图 2

8、.2 所示。 图 2.2 PC/PPI 电缆建立个人计算机与 PLC 之间的通信连接 运料小车控制的软件设计运料小车控制的软件设计 软件设计是 PLC 控制系统设计的核心。要设计好 PLC 的应用软件，必 须充分了解被控对象的生产工艺、技术特性、控制要求等。通过 PLC 的应 用软件完成系统的各项控制功能。 S7-200 系列 PLC 的编程语言非常丰富，有 LAD（梯形图） 、STL（语句 表） 、FBD（功能块图/逻辑功能图） 、顺序功能图（SFC）等，用户可以选择 一种语言编程，如果需要，也可混合使用几种语言编程。 3.1 STEP7-Micro/WIN 编程软件 STEP7-Micro

9、/WIN 是专为 S7-200 PLC 设计的编程和配置软件，是 SIEMENS 公司 S7-200 系列 PLC 用户不可缺少的开发工具。STEP7-Micro/WIN 的使用基于 windows 操作系统。STEP7-Micro/WIN 编程软件的窗口如图 3.1 所示。 图 3.1 STEP7-Micro/WIN 编程软件的窗口 STEP7-Micro/WIN 的使用步骤： （1）创建程序 （2）下载程序 （3）运行程序 （4）监控程序状态 3.2 运料小车控制梯形图设计 由表一及设计任务和要求，在 STEP7-Micro/WIN 做运料小车 PLC 控制梯形 图，如图 3.2 所示。

10、图 3.2 运料小车 PLC 控制梯形图 3.3 运料小车控制语句表设计 由图 3.2 运料小车 PLC 控制梯形图，可写出运料小车控制语句表，如图 3.3 所示。 图 3.3 运料小车控制语句表 3.4 运料小车 PLC 控制设计说明 网络 1：按下启动（I0.0）按钮,系统开始工作。 网络 2：按下停止(I0.1)按钮，系统停止工作。 网络 3：小车停车位置编码。用传送指令将一号站（I0.1）编码为 0、二号 站（I0.2）编码为 1、三号站（I0.3）编码为 2、四号站（I0.4） 编码为 3、五号站（I0.5）编码为 4。 网络 4：呼叫按钮编码，即按下呼叫按钮，当前按钮被编码。用传送

11、指令 将呼叫按钮 SB1(I1.1)编码为 0、呼叫按钮 SB2(I1.2)编码为 1、呼 叫按钮 SB3(I1.3)编码为 2、呼叫按钮 SB4(I1.4)编码为 3、呼叫 按 SB5(I1.5)编码为 4。 网络 5：呼叫优先，呼叫按钮开关 SB1SB5 应具有互锁功能，先按下者优 先。 网络 6：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。 网络 7：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。 网络 8：当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮 S

12、B 的编码时，小车保 持不动。 4 4 PLCPLC 控制系统的抗干扰性设计控制系统的抗干扰性设计 尽管 PLC 是专为工业生产环境而设计，有较强的抗干扰能力，但是如 果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或 PLC 的安装和使用方法不当，还是 有可能给 PLC 控制系统的安全和可靠性带来隐患。因此，在 PLC 控制系统 设计中，还需要注意系统的抗干扰性设计。 4.1 抗电源干扰的措施 （1）采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰 （2） 硬件滤波措施 在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该使用带 屏蔽层的隔离变压器对 PLC 系统供电。还可以。在隔离变压器一次侧串接 滤波器，如图 4.1 所示。

13、（3）正确选择接地点，完善接地系统。 图 4.1 滤波器和隔离变压器同时使用 4.2 控制系统的接地设计 良好的接地是保证 PLC 可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电 压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干 扰。完善的接地系统是 PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。接地系 统的接地方式一般可分为 3 种方式：串联式单点接地、并联式单点接地、 多分支单点接地即第 3 种接地方式。PLC 采用第 3 种接地方式即单独接地。 PLC 控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。 4.3 防 I/O 干扰的措施 由信号引入干扰会引起 I/O 信号工作异常和

14、测量精度大大降低，严重 时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰， 引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作或死机。可采取以下 措施以减小 I/O 干扰对 PLC 系统的影响。 5 5 PLCPLC 控制系统的调试控制系统的调试 统调试是系统在正式投入使用之前的必经步骤。与继电器控制系统不 同，PLC 控制系统既有硬件部分的调试还有软件的调试，与继电器控制系统 相比，PLC 控制系统的硬件调试要相对简单，主要是 PLC 程序的编制和调试。 一般可按以下几个步骤进行：应用程序的编制和离线调试、控制系统硬件 检查、应用程序在线调试、现场调试、总结整理相关资料、系统正式投入 使用。 6 6 小结小结 在本次设计中，虽然遇到了很多难题，但也收获了很多，这次实践充 分将平时学习的理论知识与实践操作相结合，在理论和实验教学基础上进 一步稳固和提高自己理论知识结构，通过将所学知识应用于实际中去，在 实际中发现问题、分析问题、解决问题，提高分析和解决问题能力。目前 我国正处于经济发展的转型期并且随着科技的不断发展，未来工厂的生产 过程必定会越来越智能化。小车送料是一种物料传输设备，因其高效、连 续、快速的特性，被广泛的应用于矿业、化工、机械、电力、建材、轻工 业以及港口码头等重要的工业领域。也正因为传送带的应用十分的广泛， 对传送带的制造和自动化改进对于工业生产