小车多方式运行的PLC控制——PLC控制系统课程设计

1、东北石油大学课程设计课 程PLC控制系统课程设计题 目小车多方式运行的 PLC控制院 系电气信息工程学院专业班级自动化级班学生姓名学生学号 指导教师 东北石油大学课程设计任务书课程 PLC控制系统课程设计题目 小车多方式运行的PLC控制专业自动化姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等，系统有启动、停止功能；2. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；3. 用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；4. 进行系统调试，实现小车多方式运行的控制要求。基本要求：1. 小车起始位置停在x （x=14）号站台，SYx

2、传感器为ON;2假如y（y=14）号站台呼叫，如果：x >y,小车左行到呼叫站台停车；x< y,小车右行到呼叫站台停车；x=y，小车停止；3. 小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；4. 小车路过每个站台要有指示灯显示；但 LB1和LB4灯要闪3次；主要参考资料：1 陈宏钧.可编程控制器课程设计指导书M.天津：天津大学出版社，2001.2 邓星钟.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社,2001.3 谭维瑜.电机与电气控制M.北京：机械工业出版社，1999.完成期限指导教师专业负责人年 月曰目录第 1 章控制工艺流程分析 01.1 小车多方式运

3、行控制过程描述 01.2 小车多方式运行控制工艺分析 1第 2 章控制系统总体方案设计 22.1 系统硬件组成 22.2 控制方法分析 22.3 I/O 分配 22.4 系统结线图设计 3第 3 章控制系统梯形图程序设计 43.1 控制程序流程图设计 43.2 控制程序梯形图设计 53.3 控制程序设计思路 5第 4 章监控系统设计 64.1 PLC 与上位监控软件通讯 64.2 上位监控系统组态设计 64.3 实现的效果 7第 5 章系统调试及结果分析 85.1 系统调试及解决的问题 85.2 结果分析 8课程设计心得 9参考文献 10附 录 11第1章控制工艺流程分析1.1 小车多方式运行

4、控制过程描述小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台组成，每个站台有检测传感 器（行程开关）、指示灯和按钮。小车由直流电机拖动，电动机正转，小车右行， 电动机反转，小车左行，在生产线上有 4个编码为1-4个站点供小车停靠，在每 个停靠站安装一个行程开关以检测小车是否到达该站，如果小车到站，该站的指示灯会亮，另外还设有4个呼叫按钮（SB1 SB4）分别与4个停靠站点对应。 采用S7-200 PLC进行控制，小车控制系统的控制要求如下：1.小车起始位置停在x （x=14）号站台，SYx传感器为ON;2. 假如y（y=14）号站台呼叫，如果： x> y，小车左行到呼叫站台停车； x<

5、y，小车右行到呼叫站台停车； x=y，小车停止；3. 小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不 能向外撞；4. 小车路过每个站台要有指示灯显示；但 LB1和LB4灯要闪3次；左律 351 IL61SB2 LG20 00 00W LB$54 LB1 占打000 0 01.2 小车多方式运行控制工艺分析本课程设计主要是设计两个模块：小车对站台呼叫的反应电路以及小车路过 站台时指示灯的显示。出于简化设计方案的考虑，本文在设计之前做出这样的假 设：小车停止前仅有一个呼叫的站台起作用。 比如当小车从2号站台向3号前进 的过程中，1、2、4三个站台不会呼叫，除非小车到达 3号站台停

6、止。在这种假设的基础下，采用模块化的设计思想，对两个模块的电路分别设计， 最后将两者整合到一起，即可。第2章控制系统总体方案设计2.1 系统硬件组成小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮,采用S7-200 PLC进行控制。2.2 控制方法分析本课程设计主要是设计两个模块：小车对站台呼叫的反应电路以及小车路过 站台时指示灯的显示。出于简化设计方案的考虑，本文在设计之前做出这样的假 设：小车停止前仅有一个呼叫的站台起作用。 比如当小车从2号站台向3号前进 的过程中，1、2、4三个站台不会呼叫，除非小车到达 3号站台停止。在这种假设的基础下，采用模块化的

7、设计思想，对两个模块的电路分别设计， 最后将两者整合到一起，即可。2.3 I/O分配经过对控制过程和要求的详细分析，明确了具体的控制过程。1. 小车起始位置停在x （x=14）号站台，SYx传感器为ON;2假如y（y=14）号站台呼叫，如果： x> y，小车左行到呼叫站台停车； x< y，小车右行到呼叫站台停车； x=y，小车停止；3. 小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不 能向外撞；4. 小车路过每个站台要有指示灯显示；但LB1和LB4灯要闪3次；如上所述，由此可以得出所需 PLC的输入点9个，输出点6个。本设计使用9个输入继电器，6个输出继电器，6个

8、辅助继电器（各辅助继 电器的功能在程序程序对应部分会有说明）。输入输出继电器的选择与对应关系 如表2-1 :表2-1 I/O 分配表输入功能说明输出功能说明SBOX0启动/停止KM1Y1左行SB1X1呼叫站台1KM2Y2右行SB2X2呼叫站台2R1Y10第一个站台的指示灯SB3X3呼叫站台3R2Y20第二个站台的指示灯SB4X4呼叫站台4R3Y30第三个站台的指示灯SQ1X11限位1R4Y40第四个站台的指示灯SQ2X12限位2SQ3X13限位3SQ4X14限位42.4 系统结线图设计根据下节软件的设计，选择适合的输入、输出，即可得到系统接线图，如图2-1 :第3章控制系统梯形图程序设计3.1

9、 控制程序流程图设计3.2 控制程序梯形图设计根据程序流程图可以设计出系统梯形图程序，程序见附录。3.3 控制程序设计思路1、小车对站台呼叫的反应电路取两个寄存器，分别存放呼叫的站台以及小车停靠的站台 （本文的设计中这 两个寄存器分别为DO和D1）,显然，我们可以通过cmp指令进行x, y的大小 判断，当x>y时，执行左行命令（即本文设计程序中的SET 丫1指令）；当x<y时, 执行右行命令（即本文设计程序中的SET Y2指令）；当x=y时，执行左行命令（即 本文设计程序中的RST 丫1和RST Y2指令）。在这样的思路下，我们不可避免的将遇到三个问题：如何在 DO中存放所呼 叫的

10、站台？如何准确获取并在 D1中存放小车停靠的位置？执行左行或右行命令 后，如何使得小车在指定站台停止，并同时记录下新的停靠位置，即更新D1寄存器的内容？对于第一个问题，直接运用mov指令即可。方法是设置四个输入继电器x1,x2,x3,x4分别表示第i个站台呼叫，当xi接通时，执行mov Ki DO, （i取1、2、3，4）。对于第二个问题，解决方法是当小车停止时，即相应的到位开关SQ1 SQ2SQ3或 SQ4接通时，执行 mov Ki D1，（i 取 1、2、3，4）。第三个问题，判断小车停止的条件是使用到位开关SQ,本文的程序里使用四个继电器x11,x12,x13,x14来表示。2、小车路过

11、站台时指示灯的显示本文的程序里用丫10,丫20,丫30,丫40分别表示第1、2、3、4站台的指示灯。根据题目要求，当小车路过站台时，对应的站台的指示灯要亮，对于第2,3站台指示灯，这个效果直接用指令 LD X12,0UT 丫20;LD X13,0UT Y30即可控制。但 是对于第1、4号站台，要求指示灯闪烁三次，则像上面这样简单的指令是不能 满足要求的，需要引入定时器（用以控制“闪烁”的间隔时间）和计数器（用以 控制闪烁“ 3次”）。详细控制图和程序见后文。另外，考虑到这两个站台指示灯 的功能相同，因此程序里可以使用子程序，以减少定时器、计数器和继电器的个 数，同时亦能提高程序运行的效率和可靠

12、性。第4章监控系统设计4.1 PLC与上位监控软件通讯本次设计上位监控软件采用国产组态王软件。组态王软件是一款功能强大, 又易于上手的上位机监控界面组态软件。S7-200 PLC与上位机通过主机串口 COM1采用RS232方式进行通讯，详细 设置如下图所示：4.2 上位监控系统组态设计4.3 实现的效果组态王支持C语言的状态命令语言对组态王界面进行编程，从而实现一定的动画效果。在组态王内建立一个内存整数的变量来表示小车的运动位置，然后将此变量作为小车动画连接变量并利用页面命令语言每500毫秒就对该变量根据PLC传给组态王信号来确定该变量的加减，就可以实现小车运动及运动方向 的模拟。当该变量增加

13、到一定值时，就对组态王定义的对应PLC的X5X11的10变量置1来模仿小车碰触到限位开关（注：由于组态王赋值与 PLC的输入输 出会相互干扰，故该高电平信号只能短暂维持，与实际情况有所出入，但由于程 序部分只需要短时间高电平信号即可， 故不对其进行另外处理）由此即可实现利 用组态王模拟小车多方式运行工作过程的仿真。即当按下某个位置开关对应的呼叫按钮，指示灯亮，小车即运行到该位置。小车组态王部分程序及设置如下所示。本站点右行）本站点 小车位置=小车位置+5；本站点左行）本站点 小车位置=小车位置-5 ；本站点小车位置=0）sq1=1;本站点小车位置:=25)sq2=1;本站点小车位置:=50)s

14、q3=1;本站点小车位置:=75)sq4=1;本站点小车位置:=100)sq5=1;if（小车位置100）小车位置=100；if （小车位置0）小车位置=0;第5章 系统调试及结果分析5.1 系统调试及解决的问题在梯形图程序设计好之后，按要求将梯形图程序通过计算机输入PLC中，检查并编译。本次设计实验里，正确输入梯形图，编译成功。同时通过在线工作 后把程序写入可编程序控制器的程序存储区，然后进行运行调试，在前面正确操作和正常进行的基础上，使 PLC进入运行状态，观察运行情况，结果是本PLC设计运行正常，没有未知错误，对于多组不同站台呼叫的检测数据， 小车均能够 以预想的行动路线运动，即能够实现

15、循环工作。5.2 结果分析根据以上调试情况，该小车多方式运行的PLC控制设计较好的满足了设计要求，实现了用较短时间较短行程完成工作台呼叫响应任务，但由于时间关系， 仍存在一些不足，没能进一步加以完善。课程设计心得通过此次课程设计，让我对 PLC梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的 了解，也让我了解了关于 PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找 出最适合的设计方法。课堂上学习的 PLC都是极理论的东西，所做过的几个实 验也都是在已知程序图的情况下学习使用编程器，这并不能提高PLC的设计水平，而这次的课程设计是从根本上让我们理论联系实际， 在这种根据实际状况进 行系统设计的情况下能够让我

16、们对 PLC有更深刻的认识。此次课程设计，让我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计相结合， 锻炼了综合运用所学的专业基础知识的能力， 提高了查阅文献资料、设计手册的 能力，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，使得能 力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，毅力及耐力也都得到了不同 程度的提升。当然，本文的设计具有局限性，设计程序里不能将所有的边缘问题 都考虑的周到，这是需要我再以后的学习中认识并改正的。 这次的课程设计使我 对于专业课的学习有了更加深刻的认识，以为现在学的知识用不上就加以怠慢， 等到想用的时候却发现自己的学习原来是那么的不扎实。以后努力学好每门专

17、业 课，为以后的工作积累了经验，增强了信心。参考文献1 陈宏钧可编程控制器课程设计指导书M.天津：天津大学出版社,2001.2 钟肇新,王灏.可编程控制器入门教程M.广州：华南理工大学出版社, 1999.3 邓星钟.机电传动控制M.武汉：华中科技大学出版社,2001.4 谭维瑜.电机与电气控制M.北京：机械工业出版社,1999.姜培刚,盖玉先.机电一体化系统设计M.北京：机械工业出版社,2004.小车多方式运行程序的指令表如下LDX0MCN0M100LDX1MOVK1D0LDX1ORM101MPSANIX11SETM101MPPANDX11MOVK1D1LDX2MOVK2D0LDX2ORM10

18、2MPSANIX12SETM102MPPANDX12MOVK2D1LDX3MOVK3D0LDX3ORM103MPSANIX13SETM103MPPANDX13MOVK3D1LDX4MOVK4D0LDX4ORM104MPSANIX14SETM104MPPANDX14MOVK4D1LDM101ORM102ORM103ORM104MPSCMPD0D1M0MRDANDM0SETY1MRDANDM1RSTY1RSTY2MPPANDM2RSTY2LDX12OUTY20LDX13OUTY30LDX11OUTM105ANDM106OUTY10LDX14OUTM105ANDM106OUTY40LDM105CALLP0FENDP0LDM105RSTC1OUTT1K5LDT1ANIT3ORC1OUTT2K5LDT2OUTT3K5LDT3OUTC1K3SRETMCRN0END小车多方式