电动运输小车的PLC控制系统设计

XXXXX学院课程设计说明书设计题目:电动运输小车的PLC控制系统设计学生姓名：XXXXX学号：XXXXX专业班级：XXXXX指导教师：XXXXX2012年12月7日内容摘要随着经济的发展，电动运输小车在医药、冶金、建材、饲料加工等行业被广泛地应用，不仅节省了人力和物力，而且也提高了产品的质量，提高了生产率，同时也可以实现现代化科学管理。本设计介绍的是基于可编程控制器西门子S7-200的电动运输小车的设计与实现，能够指示小车的停车位和呼车功能、是否可以呼车及小车是否到位、能够实现电机正转、电机反转、可以紧急停车等功能。本文阐述了可编程控制器西门子S7-200的功能特点以及操作。提出了系统的总体设计方案。本系统具有价格低廉、高可靠性、高性能和智能化的特点。通过该系统的成功研制和应用，生产效率将大幅提高，工人的劳动强度将大幅度降低，控制精度也将进一步提高。关键词：可编程控制器；呼车；西门子S7-200；PLC目录第1章引言........................................................................................................................1第2章系统总体方案设计..............................................................................................32.1总体方案选择说明...................................................................................................32.2控制方式选择...........................................................................................................32.3系统可靠性设计.......................................................................................................4第３章PLC控制系统设计...............................................................................................53.1控制要求分析...........................................................................................................53.2设计主电路...............................................................................................................63.3绘制控制流程图.......................................................................................................73.4确定I/O信号数量，选择PLC类型.......................................................................83.5I/O点的分配与编号................................................................................................83.6I/O接线图................................................................................................................93.7控制程序编制.........................................................................................................103.8语句表.....................................................................................................................15结论......................................................................................................................................18设计总结...............................................................................................................................19谢辞......................................................................................................................................20参考文献...............................................................................................................................212第1章引言这篇论文是以西门子S7-200为主要载体，结合他对应的编程软件来对运输小车的控制进行编程，虽然没有具体的见到他的硬件，但是也对这样一个程序对应的接口做了了解。PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。据预测，在90年代，美、日、德等发达国家的控制屏将完全由PLC所占据。由于PLC吸收了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，使它已远远超出单纯取代继电器的应用领域，远远超出逻辑控制的范畴，在从单机自动化到整条生产线自动化，乃至整个工厂的生产自动化；从FMS、工业机器人到大型分散型控制系统中都担当着重要角色。本次课程设计的主要内容是用PLC控制电动运输小车的运动。运输小车在8个工位之间作有条件的运动。每个工位各有一个呼车按钮，一个行程开关和一个指示灯。呼车按钮用于呼车，当该工位需要呼车时，按下该工位的呼车按钮，小车运动到该工位点。行程开关的作用在于使小车在当前停车工位与呼车工位相比较之后，自行运动至该呼车工位后自动停止。若呼车工位大于停车工位，小车前进；若呼车工位小于停车工位，小车后退。指示灯是呼车的标志信号。指示灯亮，表示8个工位可以呼车；指示灯灭，表示已经有工位呼车，其他工位不能呼车。本次设计的主电路非常简单，仅需用PLC控制两个接触器实现电动机的正反转。电动机正转，小车前进；电动机反转；小车后退。此次设计的重点在于PLC控制设计的编程部分。要实现按下呼车工位后，小车自行运动并在到达呼车工位后小车自动停止的控制要求，需要将每个工位处的呼车工位与停车工位（由各工位的行程开关控制）分别从1开始依次编号，并存于CPU的寄存器中，通过呼车工位号与停车工位号的比较，控制小车的前进和后退。在此基础上，确定输入输出的点数，选择适当的CPU型号，在软件上编程调试，实现控制要求。3第2章系统总体方案设计2.1总体方案选择说明首先来分析下整个运输小车的控制系统。（1）主电路实现电动机的正反转，每路中均安装断路器和热继电器，以保护电动机的正常运行。按下启动按钮SB→八盏指示灯全亮→某个行程开关闭合→将该工位号VB0传入系统(2）按下某个呼车按钮→系统得电并自锁，八盏指示灯全灭→将该呼车位号VB1传入系统→系统对VB0，VB1进行大小比较→根据比较结果进行正，反转或原位不动→辅助继电器M3得电，其动断触点M0.3断开→其他呼车按钮呼车无效→小车到达所呼车位时，定时器T37启动→30s后其动断触点断开→辅助继电器M1失电，八盏指示灯全亮，其他呼车按钮呼车有效（3）假如小车停在3位，而3号工作台呼叫，则小车原位不动。(4)安装一个启动和停止按钮，用以总体控制小车的启动与停止。(5)控制要求由PLC编程实现。2.2控制方式选择编程软件采用西门子S7-200软件可编程控制器。支持梯形图、指令表等语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。梯形图语言是在继电器控制电路图的基础上发展而来的。最大的优点就是直观易懂，使用简单方便。对来自电气方面的用语，通过梯形图很容易就能掌握，同时它也是PLC的主要编程语言。助记符语言与汇编语言类似，它使用字符来代表可编程控制器的某种操作，这就要求用户要有一定的计算机编程基础。在我们编程之前要非常熟悉西门子S7-200软件可编程控制器的指令语言，这样我们才能够设计出真确的控制程序。将PLC应用到小车循环运动控制系统，可实现小车的自动化控制，降低系统的运行费用。PLC小车循环运动控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点。由于继电器-接触器控制系统电路复杂、接线繁琐，且不易实现控制要求，所以本次设计选择PLC控制系统。我们电动运输小车的任务主要由两大部分，其中最主要的就是运输小车的PLC梯形图设计，也就是程序设计；其次是三相异步电机的驱动主电路设计。为此我们采用了PLC控制系统。因为PLC控制系统具有简便的编程性。4PLC相当于一个微型计算机，内部有CPU可以用来处理一些普通指令和更多的特殊功能指令。还有许多的存储器可以存放数据，在作为工业控制的情况下，我们可以把PLC当成是一个集成了许多继电器的盒子，可以单纯的把PLC当成是一个开关。因为此次的小车所需的输入、输出比较少，所以使用了西门子的S7-200-CPU226型号的PLC。这个型号的PLC提供了24个输入和16个输出口。根据任务书要求输入只需要19个，输出需要3个满足设计要求。在硬件上需要实现电机的正反转，这利用了继电器线圈通电常开点闭合、常闭点断开的特点来改变电机的旋转方向。2.3系统可靠性设计由于采用的是PLC控制系统，它具有以下优点，完全满足可靠性要求（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。5第３章PLC控制系统设计3.1控制要求分析本次设计是运输小车的控制设计，如图3-1所示，其中电动运输车供8个加工点使用。控制要求如下：（1）PLC上电后，车停在某加工点（也称工位），若没有用车呼叫（也称呼车）时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。（2）若某工位呼车时，工位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。（3）停车位呼车则小车不动。当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。（4）小