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实用文案标准装卸料小车多方式运行的PLC控制学生学号：12510228学生姓名：李荣慧专业班级：自动1202指导教师：朱建军职称：副教授吉林化工学院实用文案标准JilinInstituteofChemicalTechnology实用文案标准专业综合设计任务书一．设计题目：装卸料小车多方式运行的PLC控制二．设计目的1．学生使用实验室提供的设备，完成一个完整的自动控制系统的PLC综合设计，掌握可编程逻辑器件的基本原理及运用SIMATICManager进行可编程逻辑器件设计的方法；2．学会运用S_PEXT定时器、MOVE移动指令、比较指令以及基本的位指令在实际中的应用；3．熟练掌握可编程逻辑器PLC的逻辑框图及梯形图，并利用S7-PICSIM进行软件仿真、监视及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法；4．学会PLC输入/输出点的分配、接线、编程、仿真等，对PLC有系统的了解。三．设计任务及要求假设小车的初始位置是停在m（m＝1~5）号工作台，此时SQm为ON。假设n（n=1~5）号工作台呼叫，如果：mn，小车左行到呼叫工作台停车。mn，小车右行到呼叫工作台停车。m=n，小车不动。小车的停车位置应有指示灯指示。小车到位后，至少应停5s。四．设计时间及进度安排设计时间共四次,具体安排如下表：安排设计内容课时第一次开始了解并学习S7-300，学习使用各种指令及S7-PICSIM2第二次练习并且熟悉指令的应用，学会用梯形图编写且下载运行程序4第三次小组人员一起讨论根据任务要求，确定I/O、完成器件选型、并且编制程序与调试，实现仿真4第四次自己开始编写说明书、搜索文献、绘制系统流程图与接线图，修改并完成设计说明书，总结经验得出体会。2五．指导教师评语及学生成绩指导教师评语:年月日实用文案标准成绩指导教师(签字):实用文案标准目录专业综合设计任务书································I第1章PLC实训的设计目的·····························1第2章系统方案的确定······························22.1装卸料小车的发展与应用··························22.2PLC的基本结构······························22.3设计要求·································32.4控制系统流程图······························4第3章控制点的确定及设备选型··························53.1系统的I/O点表······························53.2设备选型·································53.2.1S7-300各模块的介绍·························53.2.2设备选型表·····························63.3画出PLC的外部接线图···························6第4章控制程序的设计与仿真···························84.1创建项目与硬件组态····························84.1.1创建项目······························84.1.2硬件组态······························84.2梯形图设计································94.3程序仿真调试及注意事项·························114.3.1仿真器介绍····························114.3.2仿真过程与系统调试························124.3.3注意事项·····························14结论······································15心得体会····································16参考文献····································17附录····································18实用文案标准第1章PLC实训的设计目的1．学生使用实验室提供的设备，完成一个完整的自动控制系统的PLC综合设计，掌握可编程逻辑器件的基本原理及运用SIMATICManager进行可编程逻辑器件设计的方法；2．学会运用S_PEXT定时器、MOVE移动指令、比较指令以及基本的位指令在实际中的应用；3．熟练掌握可编程逻辑器PLC的逻辑框图及梯形图，并利用S7-PICSIM进行软件仿真、监视及对可编程逻辑器件进行硬件下载的方法；4．学会PLC输入/输出点的分配、接线、编程、仿真等，对PLC有系统的了解。实用文案标准第2章系统方案的确定2.1装卸料小车的发展与应用自动送料小车系统是用于物料输送的流水线设备，主要用于煤粉、细砂等材料的运输。这类系统的控制需要动作稳定，具备连续可靠的工作能力。运料小车早期电气控制系统多为继电器和接触器组成的复杂系统，但这种系统周期长、成本高、无数据处理和通信功能等缺陷，必须有专人负责操作，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，逐渐形成机械化、自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统中，其具有连线简单、控制速度快、可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点，提高了劳动生产率，降低成本，减轻了工人的劳动负担。所以用PLC实现运料小车的多方式控制已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，在应用方面更加完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统的控制要求、PLC选型、确定系统的I/O设备的数量及种类、控制流程设计、控制程序设计、实验仿真等。2.2PLC的基本结构PLC按结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元式连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。PLC基本结构如下图2-1所示。图2-1PLC基本结构图实用文案标准2.3设计要求在生产现场，尤其在一些自动化生产线，经常会遇到一台送料小车在生产线上，根据请求多地点随机卸料，或者是装料车多地点随机收集成（品）。在数控加工中心取刀机构的取刀控制，也是如此。某车间有5个工作台，装卸料小车往返于各工作台之间，根据请求在某个工作台卸料。每个工作台有1个位置开关（分别为SQ1~SQ5，小车压上时为ON）和一个呼叫按钮（分别为SB1～SB5）。装卸料小车有3种运行状态，左行（电动机正转）、右行（电动机反转）和停车。装卸料小车示意图如图2-2所示。反转正转SQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SB1SB2SB3SB4SB5图2-2装卸料小车工作过程示意图控制任务和要求假设小车的初始位置是停在m（m＝1~5）号工作台，此时SQm为ON。假设n（n=1~5）号工作台呼叫，如果：mn，小车左行到呼叫工作台停车。mn，小车右行到呼叫工作台停车。m=n，小车不动。小车的停车位置应有指示灯指示。小车到位后，至少应停5s。实用文案标准2.4控制系统流程图设计思路：采取将呼叫信号和位置开关信号用移动指令赋予数字值的方式。保证只有1个呼叫按钮信号和一个位置开关信号被数字赋值，待比较大小后，完成一次任务后，方能再次响应其他信号。该方法容易实现，且该算法有较好的移植性能快速一直到工台数量较多的系统上。而且运用了判断与比较指令方便易操作。如下图2-3所示。系统启动初始停车位置判断位置呼叫是否呼叫是否呼叫停车灯亮5s右行位置小于呼叫停车灯亮5s左行NNNYN接触到限位接触到限位YY位置大于呼叫图2-3程序流程图实用文案标准第3章控制点的确定及设备选型3.1系统的I/O点表根据控制要求，分配并编制PLC控制运输小车的输入/输出地址分配表如表3-1所示。表3-1编程元件I/O地址分配表序号符号地址数据类型注释1位置开关SQ1I0.1BOOL位于1号工作台2位置开关SQ2I0.2BOOL位于2号工作台3位置开关SQ3I0.3BOOL位于3号工作台4位置开关SQ4I0.4BOOL位于4号工作台5位置开关SQ5I0.5BOOL位于5号工作台6呼叫按钮SB1I1.1BOOL1号呼叫7呼叫按钮SB2I1.2BOOL2号呼叫8呼叫按钮SB3I1.3BOOL3号呼叫9呼叫按钮SB4I1.4BOOL4号呼叫10呼叫按钮SB5I1.5BOOL5号呼叫11指示灯1Q4.1BOOL1号工作台指示灯12指示灯2Q4.2BOOL2号工作台指示灯13指示灯3Q4.3BOOL3号工作台指示灯14指示灯4Q4.4BOOL4号工作台指示灯15指示灯5Q4.5BOOL5号工作台指示灯16启动I0.6BOOL17停止I0.7BOOL18电机反转Q4.6BOOL向右行驶19电机正转Q4.7BOOL向左行驶3.2设备选型3.2.1S7-300各模块的介绍S7-300的电源模块是构成PLC的重要组成部分，主要将市电压（AC120/230V）转换为DC24V，为CPU何24V直流负载电路提供直流电源。输出电流有2A、5A、10A三种。针对不同系列的CPU，实用文案标准西门子有匹配的电源模块与之对应，用于对PLC内部电路和外部负载供电，比如PS305、PS307电源模块。数字量输入模块（DI）有直流输入方式和交流输入方式，有直流16点输入、直流32点输入、交流16点输入、交流8点输入模块四种型号模块可供选择。模块的每个输入点有一个绿色发光二极管显示输入状态，输入开关闭合即有电压输入，二极管点亮。数字量输出模块SM322将S7-300内部信号电平转换成现场所需要的外部信号电平，可直接用于驱动电磁阀、接触器、小型电动机、灯和电动机启动器等。数字量输出模块SM322有多种型号输出模块可供选择，常用的有8点晶体管输出、16点晶体管输出、32点晶体管输出、8点可控硅输出、16点可控硅输出、8点继电器输出和16点继电器输出。模块的每个输出点有一个绿色发光二极管显示输出状态，输出逻辑“1”时，二极管点亮。3.2.2设备选型表根据设计方案所确定的设备选型元件及型号如表3-2所示。表3-2设备选型表插槽模块订货号MPI地址输入地址输出地址1PS3075A6ES7307-1EA00-0AA02CPU315-2DPDP6ES7315-2AG10-0AB0V2.02047*34DI16*DC24V6ES7321-1BH02-0AA00…15DO16*DC24V/0.5A6ES7322-8BH01-0AB04…53.3画出PLC的外部接线图PLC的外部接线图如图3-1所示，选用的是西门子S7-300系列。实用文案标准I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5Q4.1Q4.2Q4.3Q4.4Q4.5Q4.6Q4.7MLCPU315-2DPSQ1SQ2SQ3SQ4SQ5SB1SB2SB3SB4SB524VL1L2L3L4L5KM1KM2左行右行图3-1PLC外部接线图实用文案标准第4章控制程序的设计与仿真4.1创建项目与硬件组态4.1.1创建项目使用STEP7新建300装卸料小车项目如图4-1所示。图4-1装卸料小车项目的建立4.1.2硬件组态装卸料小车硬件组态如图4-2所示。实用文案标准图4-2硬件组态4.2梯形图设计根据流程图编写梯形图下图所示。如图4-3程序图如图4-3所示刚开始按下启动按钮，电机被复位，既不正传也不反转，电机停在原地。实用文案标准图4-4程序图如图4-4示当按下位置开关时，会将整数1赋值给MW0，即每一个位置都用整数代替，并且寄存在MW0中；同理