毕业设计（论文）-基于plc的立体车库控制系统软件的设计

…装………………订………………线……摘要…装………………订………………线……物料输送线在工厂生产中占据主要地位，它关系到生产是否能够正常进行，因此物料输送线的自动化控制的研究就变的很有必要。实现自动化的控制不仅可以使劳动力从重体力劳动中解脱出来还可以使生产的过程控制更加准确。本论文中首先介绍了课题的背景，以及研究内容和意义；对现场总线技术、DCS、PLC及WinCC软件进行了简单介绍；结合现场实际情况设计了系统整体设计方案，采用德国Siemens公司的S7—200系列PLC，运用与之相配的STEP7编程软件，通过LAD编程语言编制了下位机的控制程序，能够可靠、准确地完成控制操作，实时监测并且能对现场出现的各种突发事件及时做出响应，实现整套生产、集中及物料输送系统的全自动监控，从而提高设备运行的可靠性与自动化程度。该系统中重点设计了PLC控制系统，PLC的设计中关键是外围元器件的选型和I/O口的分配，这两局部确定好之后就可以进行软件的设计。本文中利用西门子的PLC设计了一套输送线自动控制系统，该系统具有重要的理论意义和实际应用价值。关键词：物料输送线PLC自动化控制变频器论文类型：工程设计应用研究

AbstractConveyinglineoccupiesamainpositioninthefactory,itrelatestothenormalproduction,sotheconveyinglineautomationcontrolbecomesverybenecessary.AutomationcontrolcannotonlymakeLabourheavierphysicallaborextricatebutalsoitcanmakemoreaccuratecontroloftheproductionprocess,reducetheerrorprobability.Thisthesisfirstlyintroducesthebackgroundofthesubject,andresearchcontentandmeaning,thefieldbustechnology,DCS,PLCandWinCCsoftwareareintroducedinthisbrief.Combiningwiththeactualsituationthesystemdesignoftheoveralldesignscheme,GermanSiemensS7-200seriesofPLC,usingmatchingSTEP7programmingsoftwareprogramminglanguage,throughtheLADwascompiledunderthecontroloftheprogram,themachinecanbereliable,accuratelyfinishoperation,real-timemonitoringandcontrolofthesitecanpromptlyrespondtoemergencies,completeproduction,concentrationandconveyingsystem,automaticcontrol,soastoimprovethereliabilityoftheequipmentoperationandautomation.ThefocusofthesystemwasdesigningPLCcontrolsystem.ThekeypartsareperipheralcomponentselectionandallocationofI/OportsinthedesignofPLC,thedesignofsoftwarecanbedeterminedafterthesetwopartsarecompleted.ThisStudydesignsanautomationsystemusingatransmissionlinewithSiemensPLC,whichhasimportanttheoreticalandpracticalvalue.Keyword:Conveyingline;PLC；Automaticcontrol;InverterThesisType：AppliedResearch…装…装………………订………………线……摘要…………Abstract……………………1绪论……………………1.1课题设计的目的及意义……………1.2国内外研究现状……1.3课题设计主要研究的内容…………2PLC简介与物料输送线的概述……2.1可编程控制器的介绍………………2.2PLC控制系统设计的根本原那么和步骤………………2.3物料输送线的概述…………………3输送线系统的硬件设计………3.1硬件的选择……3.2立体停车库的原理框图……………3.3主电路图…………3.4器件选型…………4立体车库控制系统软件的设计………4.1PLC设计流程图……4.2PLC的端子接线图…………………4.3立体车库的I/O分配表………………装…………………装………………订………………线……4.5程序仿真…………5结论与展望……………5.1结论………………5.2展望………………6主要参考文献…………7致谢辞…………………8附录……………………1绪论1.1课题设计的目的及意义1.2国内外研究现状1.2.1国内现状1.2.2国外现状1.3课题设计的内容2PLC的简介与立体车库的概述2.1可编程控制器的介绍2.1.1可编程控制器的概述可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的开展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了防止与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。2.1.2可编程控制器的结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构根本上与微型计算机相同，根本构成为：(1)电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。一般交流电压波动在+10%~+15%范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。(2)中央处理单元(CPU)：中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据存放器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出存放器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。(3)存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。(4)输入输出接口电路：现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路由输出数据存放器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。(5)功能模块：如计数、定位等功能模块。(6)通信模块：如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。2.1.3可编程控制器的的特点及应用(1)PLC的特点①可靠性高，抗干扰能力强

②通用性强，控制程序可变，使用方便③功能强，适应面广

④编程简单，容易掌握…装………………订…装………………订………………线……⑥体积小、重量轻、功耗低、维护方便(2)PLC的应用目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类：①开关量的逻辑控制②模拟量控制③运动控制④过程控制⑤数据处理⑥通信及联网2.2PLC控制系统设计的根本原那么和步骤2.2.1PLC控制系统设计的根本原那么任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象〔生产设备或生产过程〕的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。而在实际设计过程中，设计原那么往往会涉及很多方面，其中最根本的设计原那么可以归纳为4点：(1)完整性原那么：最大限度的满足工业生产过程或机械设备的控制要求。(2)可靠性原那么：确保计算机控制系统的可靠性。(3)经济型原那么：力求控制系统简单、实用、合理。(4)开展性原那么：适当考虑生产开展和工艺改良的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地[5]。2.2.2PLC控制系统设计的一般步骤PLC控制系统设计包括硬件设计和软件设计。所谓硬件设计，是指PLC外部设备的设计，而软件设计即PLC应用程序的设计。整个系统的设计分以下5步进行：(1)熟悉被控对象深入了解被控系统是设计控制系统的根底。设计人员必须深入现场，认真调查研究，收集资料，并于相关技术人员和操作人员一起分析讨论，相互配合，共同解决设计中出现的问题。这一阶段必须对被控对象所有功能全面的了解，对对象的各种动作及动作时序、动作条件、必要的互锁与保护；电气系统与机械、液压、气动及各仪表等系统间的关系；PLC与其他设备的关系，PLC之间是否通信联网；系统的工作方式及人机界面，需要显示的物理量及显示方式等。…装…………………装………………订………………线……①系统I/O设备的选择:输入设备包括按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等；输出设备包括继电器、接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等。②选择PLC：PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。③PLC的I/O端口分配：在进行I/O通道分配时应给出I/O通道分配表，表中应包含I/O编号、设备代号、名称及功能等。④绘制PLC外围硬件线路图：画出系统其它局部的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图,到此为止系统的硬件电气线路已经确定。⑤计数器、定时器及内部辅助继电器的地址分配。(3)编写应用程序根据控制系统的要求，采用适宜的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。程序通常还应包括以下内容：①初始化程序：在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，防止系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。②检测、故障诊断和显示等程序：这些程序相对独立，一般在程序设计根本完成时再添加。③保护和连锁程序：保护和连锁是程序中不可缺少的局部，必须认真加以考虑。它可以防止由于非法操作而引起的控制逻辑混乱。…装…………………装………………订………………线……程序调试分为2个阶段，第一阶段是模拟调试、第二阶段是现场调试。程序模拟调试：以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。①硬件模拟法是使用一些硬件设备〔如用另一台PLC或一些输入器件等〕模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。②软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。现场调试：当控制台及现场施工完毕，程序模拟调试完成后，就可以进行现场调试，如不能满足要求，须重新检查程序和接线，及时更正软硬件方面的问题。2.3立体停车库概述3.2立体停车库的原理框图PLCPLC状态检测实施单元操作局部图3.2系统原理框图3.2.1检测系统：3.2.2电气控制系统整体设计3.2.3电气系统关键局部设计3.3主电路图…装………………订………………线…装………………订………………线……3.4.1PLC的选型。3.4.2光电开关3.4.3行程开关的选型行程开关又称限位开关，可以安装在相对静止的物体上或者运动的物体上。当物体接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的及诶单分段或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机构的动作。根据需要选用YKXX1-111(T)适用用于热电流为5A的控制电路中。3.4.4电机的选型电机是最终的执行机构，最终功能的实现要依靠电机。本设计选用三相异步电机带动，电机表示如图图3.3异步电机表示…装………………订………………线……车库升降电机一般要求功率为2.2KW.根据功率选择三相异步电机Y90L-2，额定功率2.2KW，额定电流4.83A。横移电机一般要求功率为0.2KW，选择三相异步电机…装………………订………………线……3.4.5其他硬件的选择3.4.6主要电气元件目录表4立体车库控制系统软件的设计根据车库的运行控制要求，应用程序采用模块化结构，由主循环程序和假设干子程序构成。控制程序采用模块化编程形式，车位运行过程中只需调用子程序模块，这样大大降低了程序的复杂程度，方便了程序的修改，而且为车位的拓展提供了便利条件。4.1PLC设计流程图4.2PLC的端子接线图4.3立体车库的I/O分配表4.4梯形图设计4.5程序仿真5结论与展望5.1结论立体车库是一种多平面的空间立体停车库，它以单层平面停车场为核心，通过可编程控制器PLC控制的车位的空间变动使车位能够实现空间到平面的转化，实现了多重单层平面停车的功能。本次设计采用可编程控制器PLC和电机的结合来到达控制立体车库自动手动运行目的，由于PLC的平安可靠性强和停车系统的智能化，大容量的要求，PLC的特点很适合作为这样的控制系统，本次设计采用