小车多方式运行的PLC控制

1专业综合应用与工程能力实践训练小车多方式运行的PLC控制院、部：电气与信息工程学院学生姓名：司东旭指导教师：何西职称助教专业：电气工程及其自动化班级：电气本1104班完成时间：2014年12月1小车多方式运行的PLC控制一、控制要求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S7-200PLC进行控制，控制要求如下：1.小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON;2.假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：①x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；②x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；③x=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；二、设计任务学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行小车多方式运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2.系统有启动、停止功能；3.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；4.程序结构与控制功能自行创新设计；5.用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；6.进行系统调试，实现小车多方式运行的控制要求。三、设计报告课题设计报告要做到层次清晰，论述清楚，图表正确，书写工整；详见“课题设计报告写作要求及参考目录”。1目录第1章引言.........................................错误!未定义书签。第2章控制系统硬件设计.............................................32.1系统硬件组成................................................32.2系统输入输出点分析..........................错误!未定义书签。2.3PLC选型.....................................................42.4系统硬件接线图设计..........................................4第3章控制系统梯形图程序设计.......................................53.1系统变量定义及I/O地址分配..................错误!未定义书签。3.2控制程序流程图设计..........................错误!未定义书签。3.3控制程序时序图设计..........................错误!未定义书签。第4章系统调试及结果分析...........................................74.1系统调试及解决的问题........................................74.2结果分析....................................................7结束语..............................................错误!未定义书签。参考文献............................................................7附录1程序梯形图....................................................7附录2指令表........................................错误!未定义书签。11引言本次课程设计是以三菱FX2N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。本文主要是在对PLC进行系统的介绍后，，针对三菱FX2N这个型号进行硬件及其软件的介绍，最后写出运输小车对应PLC的接口图及其对应的程序。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。1.1、PLC的由来1968年美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM），为了适应汽车型号不断更新的要求，以在激烈的竞争的汽车工业中占有优势，提出要研制一种新型的工业控制装置来取代继电器控制装置，为此，特拟定了十项公开招标的技术要求，即：1）编程简单方便，可在现场修改程序；2）硬件维护方便，最好是插件式结构；3）可靠性要高于继电器控制装置；4）体积小于继电器控制装置；5）可将数据直接送入管理计算机；6）成本上可与继电器柜竞争；7）输入可以是交流115V；8）输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀；9）扩展时，原有系统只需做很小的改动；10）用户程序存储器容量至少可以扩展到4KB。1.2、PLC的发展PLC问世以来，其发展极为迅速。由最初的1位机发展为8位机，现在的大型PLC已采用了32位微处理器，可同时进行多任务操作，其技术已经相当成熟。目前，世界上有PLC生产厂200多家，比较著名的有美国的A-B公司、通用电气公司，日本的三菱、松下电工、欧姆龙，德国的西门子，法国的施耐德等。生产的PLC品种繁多，产品的更新换代也极快，著名的生产公司几乎每1~2年即可推出一种新产品。PLC的结构不断改进，功能日益增强，性能价格比越来越高。展望未来，PLC在规模和功能上正朝着两个方向发展。一方面，大型PLC不断向大容量、高速度、多功能的方向发展，能取代工业控制微机对大规模复杂系统进行综合性的自动控制。另一方面，小型PLC向超小型、简易、廉价方向发展，能真正完全取代最小的继电接触器系统，适应单机、数控机床和工业机器人等领域的控制要求。另外，不断增强PLC的联网通信功能，便于分散控制与集中控制的实现；大力开发智能I/O模块，极大地增强PLC的过程控制能力，提高它的适应性和可靠性；不断使PLC的编程语言与编程工具向标准化和高级化方向发展21.3、PLC的应用领域PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。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，使用情况主要分为如下几类:(1)开关量逻辑控制取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)工业过程控制在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量(即模拟量)，PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(3)运动控制PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。1.4在小车多方式运行中应用PLC的优越性（1)大大提高了操作速度，且能准确安全的控制小车。（2)利用PLC控制的小车多方式运行误差率很低。（3)小车多方式运行基本实现了无人化。3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。采用进行控制，控制要求如下：1.小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON;2.假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：①x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；②x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；③x=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；图2.1。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号站台向三号前进的过程中，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。42.2系统输入输出点分析本次设计所需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个辅助继电器2.3PLC选型小车多方式运行PLC控制系统是比较简单的顺序控制，则需选择具有逻辑运算、定时器、计数器等基本功能的小型PLC，再根据其输入输出点数，可选择日本三菱FM—2N系列的FM—2N32MR型的PLC。2.4系统接线图设计SQ4SQ3SQ2SQ1SB4SB3SB2SB0SB1KM2KM1Y40Y30Y20Y10Y1Y0COMPLCX14X13X12X11X4X3X2X1X0COMR4R3R2R1图2-4系统接线图5第3章PLC控制系统软件设计3.1系统变量定义及I/O地址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=1～4）号站台，SYx传感器为ON;2.假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：①x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；②x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；③x=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下表：表2-1I/O分配表输入功能说明输出功能说明SB0X0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463.2控制程序流程图设计图3.2程序流程图3.3控制程序时序图设计图3.3程序时序图7第4章系统调试及结果分析4.1系统调试及解决的问题按要求输入梯形图，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，即能够实现循环工作。4.2结果分析根据以上调试情况，该小车多方式运行的PLC控制设计符合要求。1结束语此次课程设计主要其实是对PLC的编程过程和操作过程进行熟悉、强化。相对于课程设计任务书上的要求，我所设计的程序已经完全满足了。虽然将课程设计要求完成了，但是还有很多方面欠缺考虑，在实际生活中的许多运用问题，我们都忽略掉了。比如接触触点的多选，这样会给企业带来额外的费用，这是我们