【基于PLC的运输电动车控制系统设计7900字（论文）】

第第I页基于PLC的运输电动车控制系统设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u10802一、绪论 522918（一）课题研究背景 53745（二）研究的目的和意义 532311二、自动运输电动车控制要求和系统的组成 614895（一）自动运输电动车的工作任务及要求 632711（二）系统构成和工作原理 613680（三）电动机的选择 726710三、控制系统硬件设计 724179（一）可编程序控制器的硬件组成 8287651硬件组成 8153142中央处理器（CPU）于储存器 931751（二）PLC的工作原理 98473（三）西门子S7-200PLC组件的选取 9226541S7-200系列可编程控制器CPU的性能比较 10305792闭环控制系统控制电动车速度 1024666（四）控制系统硬件连接 1021699（五）电动车控制系统与视频监控系统组件 11104561通讯单元 1173222传感器及执行机构 1196063数据采集模块 124104RF无线模块 1224194四、控制系统软件设计 1213137（一）PLC程序设计的基本步骤 1230080（二）建立S7-200CPU通信 139104（三）运输电动车控制程序的设计思路 1322579（四）控制程序接线图的梯形图 1426566（五）系统调试 1413005五、视频监控系统设计 157657（一）视频监控系统设计 152994（二）视频监控系统的设计 1614833（三）视频监控系统参数设置 1631124（四）红外报警系统安装 172041参考文献 18一、绪论（一）课题研究背景经过几十年的发展，自动控制技术已经达到了很高的水平。从一开始，继电器-接触器控制系统就采用了PLC。目前，工业PC已经得到了广泛的应用，甚至在最近几年，现场总线控制系统也应运而生。总之，随着科学技术的发展，物流自动化技术已经融入到计算机网络通信技术、身份识别技术、数据传输与跟踪技术和数据库技术中，智能技术极大地提高了控制的速度、准确性和可靠性。因此，加工厂生产线的自动化改造完全符合现代生产的要求。本实用新型既能满足整个生产过程的要求，又能提高生产效率。纵观工业生产市场，随着我国工业自动化水平的进一步提高。虽然我们的车间生产控制技术非常先进，但与国外的智能数字控制技术仍有差距。因此，如何提高我国控制技术的核心竞争力，使鲤鱼在与世界发达国家的激烈竞争中立于不败之地，是摆在我们面前的最后一个问题。这是工业控制中必须面对的问题。降低生产成本是每个企业的首选，提高生产过程的自动化水平是每个企业日夜思考的问题。此外，在恶劣的环境条件下，随着对自动化设备需求的增加，该设备不仅可以有效地节省人力投资，而且在一定程度上提高了生产效率，充分利用了它，具有方便、经济的优点。同时，PLC在我国工业中的应用越来越广泛，尤其是在工业生产中。因此，提高自动化水平是各行各业亟待解决的问题。（二）研究的目的和意义随着社会的发展，能源问题日益突出，节能尤为重要。随着科学技术的飞速发展和人民生活水平的提高，生活自动化已经成为人们生活中不可或缺的一部分。早在150年前，自动门就开始大规模生产。与此同时，一大批具有专业特色的制造商不断涌现，起源于欧美，发展到世界各地。自动门的普及应用改变了人们的生活，强化了人们的观念。工业控制、可编程控制器、维护方便、可靠性高在工业中得到了广泛的应用。电动运输机通常用于车间和其他生产线，如搬运产品。它们具有控制效果好、稳定性好、可靠性高、精度高、维护方便等特点，广泛应用于工业生产中。自动化是其核心，是提高工业生产自动化水平的有效途径。随着交通运输业的发展，企业对自动化程度越来越感兴趣。交通运输是工业生产的重要组成部分，也是国内外研究的对象之一。许多国内企业需要提高工厂的生产效率，占领更多的市场，谋取利益。随着经济的发展，提高自动化生产线的效率是最佳选择，即改善低效率、高劳动强度、高风险的状况，开创高效、自动化、安全的新局面。为此，设计了电动汽车自动变速器的PLC控制系统。二、自动运输电动车控制要求和系统的组成（一）自动运输电动车的工作任务及要求电动汽车自动变速器（ATV）在工业生产和装配中发挥着重要作用。在生产过程或产品装配过程中，迅速向车间和成品仓库提供能源。我们可以将其视为车间自动化生产线的重要组成部分。它是车间和机器之间的重要纽带，并发挥着自己的作用。因此，本文设计了一款安全、可靠、相对现代化的电动汽车。它极大地提高了产品的可加工性，缩短了进入市场的时间，满足了消费者对产品的需求。这就留下了劳动力的经济成本和运输过程中对产品的损坏。目前，车间之间的传统运输方式是将一定数量的汽车推到车间或加工厂，然后用汽车将成品或成品推到成品仓库。大多数运输作业都是人工完成的，这需要大量的劳动力，但现在人工成本越来越高。随着年轻人的工作越来越少，电动汽车自动运输系统的设计显得尤为重要。我非常喜欢。由于安装在电动汽车上的变速器需要加工或完成产品，一旦电动汽车出现故障，产品与电动汽车之间的碰撞甚至脱落将给我们造成经济损失。因此，当电动汽车运行时，电动汽车的安全性能和电动汽车的速度控制要求得到改善。安装产品时，必须考虑电动汽车的另一侧，这样电动汽车的纵向距离不会太小。电动汽车采用变频驱动，实现交流电机的调速控制。（二）系统构成和工作原理根据电动汽车的实际工况，有必要对电动汽车的操纵稳定性进行研究。本设计的目的是研究铁路运输车间之间的电动汽车。我们可以根据我们的产品选择合适的负载，以确保车间之间的连续性，并确保电动汽车的直接运输。因此，采用铁路模式来解决电动汽车的直达运输问题。每个终端都有一个呼叫开关。当呼叫开关接通时，运输车辆接收到立即前往呼叫终端的指令。整个过程都在屏幕上监控。本设计的关键是电动汽车的变速器是否接收到信号，监控系统控制电动汽车的速度。图2-1系统实现的原理图如图2.1所示，闭环系统用于控制电动汽车。通信信号发送至射频模块，然后发送至控制终端。在接收到通信信号后，驱动部件控制电机的旋转和电动汽车的驱动方向。接收到信号后，无线模块可以发送指令。控制系统以PLC为核心，对电动汽车进行有效控制。为了改进控制系统，增加了报警装置。当电动汽车出现故障或运行速度过快时，报警系统会立即启动。（三）电动机的选择与其他电机相比，本实用新型具有结构简单、使用维护简单、效率高、稳定性好、经济性好等优点。在此期间，我们使用前后感应电机来实现电动汽车的前一个或后一个过程。电机主电路图。图2-2电动车的主电路三、控制系统硬件设计位置控制系统的设计主要分为硬件设计和软件设计两部分。本章介绍了系统的硬件设计。硬件设计需要完成以下功能：检测电动汽车是否处于准确的交通呼叫位置；启动电机，包括异步电机的启动和停止；提高或降低电动、前进和后退驱动轴的车速原理。电动汽车的运行受环境的影响，其安全性、稳定性和实时性是智能控制系统的主要考虑因素。由于大多数电动汽车都在工业生产线上运行，因此对电动汽车的要求越来越高，故障率也越来越高。因此，有更好的节能措施，故障自诊断也是系统的重要组成部分。控制系统的设计思想是：第一步是PLC在工作状态下执行用户程序，第二步是PLC根据一些发送操作的结果执行组件执行的内部逻辑操作，如图3.1所示。当终端发送通信信号时，向前或向后移动电动汽车。收到信号后，装卸或将货物卸入成品仓库。电动机的驱动力由异步电动机提供。图3-1电动车控制系统示意图（一）可编程序控制器的硬件组成随着现代自动化技术的不断发展，各种新型的自动控制装置不断出现在我们面前，使工业生产充分发挥自身的价值，其重要性也越来越突出。PLC控制系统实现了工业生产线的广泛应用。PLC在工业控制领域起着主导作用。以电动汽车为核心的自动变速器系统PLC控制方式简单，编程方便可靠。基于这种设计，PLC可以调整电机的速度，并完成一些复杂的指令。1硬件组成CPU：CPU是可编程控制模块的核心。输入模块实现现场设备与CPU的连接，输出模块实现驱动模块接口电路的连接。中央处理器是PLC工作的最重要部分。现场设备输入/输出端口与中央处理器之间的接口电路由输出单元和输入单元。便利扩展其他功能。如图3-2所示图3-2PLC的硬件结构2中央处理器（CPU）于储存器CPU是PLC工作的核心部分。PLC的CPU分为三类：单片机、通用处理器、专用处理器，西门子S7-200PLC属于II类。PLC控制器的工作由算术控制器控制，其特点是接收编程组件中包含的控制程序和数据。故障检测电路或控制语句。输入接口接收设备状态字段和数据，并将其存储在图像或数据寄存器中。根据当前结果更新和控制输出。（二）PLC的工作原理PLC在工作过程中所采用的方式，就是循环扫描，就是在实际的运行中，可以依据所接受的信号数据，进行内部的计算处理的步骤。PLC具体的工作模如图3-3所示图3-3PLC的循环扫描图（三）西门子S7-200PLC组件的选取S7系列PLC分为S7-200、S7-300和S7-400子系统，分别为中小型PLC和大型PLC。自动控制系统采用西门子S7-200系列PLC。与其他类型的PLC相比，PLC具有结构紧凑、综合成本高、实用性强等优点。它已成为工业控制的首选。电动汽车运输控制系统不仅需要进行模拟和数字转换，而且满足了控制系统与无线传输系统之间的通信要求，这使得PLC的选择很困难，不能随意选择。它需要高度的可扩展性。S7-200PLC符合我们的要求。1S7-200系列可编程控制器CPU的性能比较西门子S7-200系列的PLC，也具有不同类型的CPU分类，如表3-1示表3-1CPU性能比较型号指标CPU221CPU222CPU224外形尺寸（mm）90*80*6290*80*62120*80*62程序存储器（字）204820484096数据寄存器（字）102410242560扩展模块数量无2个7个数字量I/O映像区256256256执行时间0.370.370.37I/O映像寄存器1281和128Q1281和128Q1281和128Q内部辅助继电器256256256字数入/字数出无16输入/16输出32输入/32输出顺控状态继电器256256256内置高速计数器4H/W(20KHZ)4H/W(20KHZ)6H/W(20KHZ)经过互相比性能以后最终认为CPU224最适合我们的电动车控制系统的主芯片。因为它具备着输入输出为多，扩展模块多，数据寄存器与程序存储器比别的CPU的两倍等优势。2闭环控制系统控制电动车速度在工业生产领域，PLC控制器每次接到工作站的呼叫时，都会发送数字信号来控制电机的启动和停止。闭环控制系统持续反馈给PLC，以控制电机的运行状态。本文描述的电动汽车接收1号站的通信信息，电动汽车将接收方向盘的呼叫，当然，在前两种情况下，联系信息将暂时保留。第一种情况是电动汽车正在卸货或装货，第二种情况是电动汽车面临多站通话。这表明PLC和电机之间的信号传输并不重要。在工业生产过程中，会发生信号失真。为了解决电动汽车运行中信号和控制不失真的问题，必须设计闭环电机控制系统，以减少信号对生产线的干扰，保证地面反馈的正确性。（四）控制系统硬件连接运输电动车控制系统硬件设计主要有PLC，变频器，开关器件，接触器，继电器，24v直流稳压源，感器等部分组成，电源部分交流220v和直流24v两种，本控制系统使用多一点的是24v直流电源，西门子PLC，状态指示灯，呼叫装置及中间的继电器等元件的电源都是24v直流电源提供的。在控制系统的设计中，当电缆直接用作电源时，电缆会随着电动汽车的行驶轨迹移动，随着电动汽车运输距离和重量的增加，方向盘会断裂，造成安全隐患。因为铁的质量会改变传感器的信号状态。如何选择铁块的位置也是我们关注的一部分。我们必须检查工作位置。安装和调试应在工作台运行后确认。确定控制柜的硬件系统部分后，实际应用将带来方便，如图3-6所示。图3-4电控柜元器件组成图（五）电动车控制系统与视频监控系统组件1通讯单元用于将PLC组成多点，通讯网络的作用，就是进行长距离通讯。其中所具有的主要参数，如表3-2示表3-2参数表电源通讯距离承受功率隔开电压工作温度RS232接线端子5vdc200m600W100VDC-20~75度5组2传感器及执行机构传感器是一种传输测量数据信息并转换某些数据信号的装置，以便数据能够实时获取控制部分的信息，并基于此信息进行更精确的控制。解释每种传感器通常都是专门用来测量数据意图信息的。传感器还可以检查特定测试设备上运行的设备，并进行特定测量。测量和控制功能可以说是完成信息交换、处理、存储和控制。传感器的性能直接影响数据或测量对象的准确性和准确性。速度传感器安装在电动汽车控制系统中，可以在合理的范围内检测电动汽车的速度，如果在更合理的范围内，制动系统开始工作，电动汽车进行速度控制。视频监控系统还包括一个速度传感器。3数据采集模块通过数据采集控制器实现不同传感器的信号传输和转换。现场接收传感器或变送器发送的信号，并将其转换为数字量，使数据处理更加方便。由于速度传感器和模拟输出，这也使得PLC无法直接解释。只有通过处理单元、模拟输入和联合处理单元才能有效读取数据。PLC扩展模块，一个程序使用此功能只实现模拟数据的传输。这不仅有助于处理通信，而且在一定程度上减少了设计尺寸，无需特殊程序，4RF无线模块选择无线模块时，比较ZigBee和RF，然后选择RF模块。虽然ZigBee具有集成度高、芯片体积小的优点，但其数据分析和处理采用单片机。然而，与射频模块相比，射频传输模块在工业控制系统中起着重要的作用。（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）RF模块中的DTR920T无线数据模块具备着高稳定性，低功耗，性价比高等优势，工作频率为433MHZ，采用GFSK调试方式的无线通讯技术。该产品提供RS232接口，能够与西门子S7-200型PLC通讯。四、控制系统软件设计设计了车间间电动汽车传动的PLC控制程序，确定了电动汽车传动的设计和操作流程，绘制了控制系统流程图，控制系统的输入端选用外围设备，控制程序可以在软件编程中调试和修改，以满足控制系统的要求，实现电动汽车的控制目标。（一）PLC程序设计的基本步骤设计PLC的程序，其具体的步骤首先从设计的准备工作开始，具体内容如下：前期准备：首先需要对所设计的控制系统的条件、要求进行确定，并且对设计的具体步骤进行制定，现将整体系统进行分化为各个部分，在对各个部分的设计步骤进行确定，将其进行模块化，并且编程的程序要简洁、准确。在前一步中，在模块分类的框架下，我们理解和控制每个模块，绘制流程图，分析每个模块，找出它们之间的关系，完成这些任务后，编写一个完整的程序，这将有助于简化后续工作，提高整体设计效率。编写一个程序。根据PLC程序模块设计流程图，该部分是设计的重要组成部分。根据模块之间的关系，整个系统的有效编程对提高程序的可读性起到了积极的作用。程序完成后，为了提高实用性，需要编写功能组件，包括主程序、时序图和相关指令。（二）建立S7-200CPU通信S7-200CPU与计算机之间连接用的是PC/PPI电缆。使用计算机为主设备。通过PC/PPI电缆与西门子S7-200PLC相连，实现了主设备和此设备之间的通信，如图4-1所示图4-1主从设备的连接图程序编程软件具有着PLC应用程序开发容易，失误率低，操作方便，运行监视和程序自检功能强，设置PLC参数等优点。能联机工作方式下可以实现下载程序目标，通信测试和监控。（三）运输电动车控制程序的设计思路设计了四个车间和六个工作站。六个工作站分配给四个车间，每个工作站有一个按钮连接。当工作台上需要电动汽车时，按下按钮，以西门子PLC为核心的系统向下接收通讯信息，当电动汽车接收到工作台的通讯信息时，打开工作台的通话记忆灯显示，根据设定的工作级别确定何时到达。电动汽车运输装卸要求：不得超过合格的装载质量，停留时间为3分钟。当移动式电动汽车到达终端时，终端在15秒内没有响应，移动式电动汽车将自动切换到下一个呼叫终端，任何呼叫都将保持在原来的位置。在电动汽车的传输响应来自一个终端的呼叫信号后，另一个终端的呼叫无效，并且只有当一个终端停止超过预定时间时，另一个终端才能响应。当电动汽车充电时，它不会响应来自其他五个端子的连接信息。电动运输机可以直接进入仓库，也可以在两个工作站之间运输。但卸载后，保持信号通信顺序，依次发送至终端。（四）控制程序接线图的梯形图PLC接线图将系统中控制系统的输入，输出端开关，指示灯等输入，输出设备的连线图，接线图如图4-2所示。图4-2PLC接线图（五）系统调试目前，西门子开发的S7-200仿真软件在完成用户程序设计和仿真调试后，可以模拟部分指令和功能，编写相应的调试程序和工具。为了学习。模拟调试的目的是确定PLC程序是否存在缺陷或需要改进。模拟调试由程序编写，在输入按钮上实现实际的输入信号。使用按钮发布实际操作说明。调试过程中会发现各种错误。因此，为了使电动汽车变速器控制系统在不同模式下工作，必须认真研究，发现故障，及时修改程序。因此，输入和输出信号之间的逻辑关系得到满足。图4-3PLC程序设计流程图五、视频监控系统设计计算机技术在工业自动化中的应用越来越广泛，但工业自动化不再仅仅是对生产设备的控制，而是需要实时检测设备的运行状态。目前，生产中的自动控制系统大多采用PLC技术控制的工业控制系统。它是自动控制系统不可分割的一部分。车间之间使用电动汽车的目的是减少对劳动力的需求，但在实现生产自动化后，对劳动力的需求减少了，但生产安全得到了提高。为了提高电动汽车的安全性能，将视频监控系统引入电动汽车智能控制系统中。运输电动车控制系统设计主要分为控制程序的编写设计和上位机视频监控系统的两部分。本章内容主要将监控系统。（一）视频监控系统设计视频控制系统，就是对已定的范围之内的相关的目标进行实时的监测，可以形成实时的图像，如果其中出现不寻常的情况，就可以通过无线模块进行信号的传递，对相关故障进行处理。目前，视频监控技术在传统的基础上有了很大的改进，其功能也在不断完善和智能化。它将计算机技术和视频信号转换为数字信号，使视频监控系统更加智能，功能更加丰富。丰富、更全面的图像处理技术，强大的功能，实时的网络信息传输。目前，在工业生产中，为了提高运输效率，电动汽车在工业中的应用逐渐广泛，主要是因为电动汽车具有一定的安全性、环保性和经济性。然而，实时监控机制缺乏对产品收集和运输过程的实时监控。因此，选择监控配置和主界面可以有效地应用于报警、故障诊断和后期维护。（二）视频监控系统的设计现在有组态监控软件，但是离不开PC，工控机等上位机，这提高了运输电动车系统的价格并且还提高了维护成本。在工业生产运输中需要的是高效，安全运输方式。提高了运输电动车的安全性能和减小了产品运输过程中的损失。首先我们对监控的对象提取并且描述并且跟踪它的运行，分析它的运行状态是否有不恰当行为。当发生故障时第一时间预警报警并且及时的解决故障。系统流程图5-1所示图5-1视频监控流程图（三）视频监控系统参数设置PLC和视频通信完成后，根据实际情况和计划设置参数。设定参数后，监控系统具有预警、报警、拍照等功能。当电动汽车因振动或货物坠落而发生故障时，红外发生器起辅助作用，红外输出立即停止发送信号。射频模块接收信号。PLC收到RF模块发送的断开命令后，PLC控制的电机将断开电源。电极保护电机在断电后停止工作，确保电动汽车安全高效运行。（四）红外报警系统安装红外报警系统由两对红外发射接收装置以及报警