S7-1200自動往返小車控制系統(tǒng)設(shè)計

四川信息職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)第2頁畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)設(shè)計題目:S7-1200自動往返小車控制系統(tǒng)設(shè)計專業(yè):

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2021年7月5日目錄17735第1章緒論 頁第1章緒論1.1論文的背景及意義隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器不斷更新、發(fā)展，可編程控制器在中低頻電器開關(guān)控制領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。這是因為,它與傳統(tǒng)的繼電器控制相比具有不可比擬的優(yōu)點:它結(jié)構(gòu)緊湊,編程容易,強弱電并用，控制速度快,抗干憂性能強，故障率低，與外圍電路的連接簡單等。PLC控制是自動控制中最常見控制方式之一，小車自動往返與定位控制就是控制應(yīng)用的一個典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與定位控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用PLC程序來設(shè)計小車自動往返與定位運動越來越普遍。PLC控制是自動控制中最常見控制方式之一，小車自動往返與定位控制就是控制應(yīng)用的一個典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與定位控制以及良好的穩(wěn)定性,而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用PLC來設(shè)計小車自動往返與定位運動越來越普遍。隨著技術(shù)的發(fā)展，其控制功能也不斷增強，可編程程序控制器還可以進行算術(shù)運算,模擬量控制、順序控制、定時、計數(shù)等,并通過數(shù)字，模擬的輸入、輸出控制各種類型的機械生產(chǎn)過程。長期以來，PLC及其網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)始終戰(zhàn)斗在工業(yè)自動化控制行業(yè)的主戰(zhàn)場，其提供的安全和完善的解決方案，為各種各樣的自動化設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用，在電力、冶金、化工、機械等行業(yè)發(fā)揮了重大作用，被公認為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一。隨著生產(chǎn)自動化程度的增加，單一的邏輯控制功能顯然不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求,而PLC新增加的這些功能正好適應(yīng)了生產(chǎn)發(fā)展的需求。相信在未來的自動化生產(chǎn)控制中，PLC及其網(wǎng)絡(luò)必將得到更加廣泛的。本次設(shè)計使小車在特點范圍內(nèi)循環(huán)運行，循環(huán)一定次數(shù)之后自動停止，手動實現(xiàn)，小車的啟動和急停，論述了小車控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方案及控制原理，將PLC運用到小車自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC小車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，維修和改造方便等優(yōu)點。1.2自動往返小車發(fā)展現(xiàn)狀傳統(tǒng)的小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多、故障率高且維修不易等缺點，PLC作為目前國內(nèi)市場的主流控制器，在技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用。利用PLC控制代替繼電器控制已經(jīng)是大勢所趨。由于PLC的不斷發(fā)展和革新,使得生產(chǎn)線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，小車自動控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個階段:(1)手動控制:但是由于當時的技術(shù)還不夠成熟，這種系統(tǒng)存在設(shè)計周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負責操作。(2)自動控制:通過機器人技術(shù)，白動化設(shè)備終于實現(xiàn)了PLC在小車白動控制系統(tǒng)在白動方面的應(yīng)用。(3)全自動控制:PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展?，F(xiàn)代企業(yè)為提高生產(chǎn)車間物流自動化水平，實現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)間的運輸自動化，使廠房內(nèi)的物料搬運全自動化，許多企業(yè)在生產(chǎn)車間廣泛使用無人小車，小車在車間工作臺或生產(chǎn)線之間自動往返裝料卸料。由于小車自動往返的實際意義，隨著不同企業(yè)不同的要求，控制的難度可以不同。本文介紹了一種基于西門子PLC控制的生產(chǎn)流水線自動控制小車系統(tǒng)設(shè)計方案。將PLC運用到小車自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC小車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，精度高，可靠性和可維護性好，維修和改造方便等優(yōu)點。利用PLC控制技術(shù)，可實現(xiàn)小車相關(guān)運動，設(shè)小車最初在左端，當按下啟動按鈕，則小車自動循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。

第2章系統(tǒng)簡介2.1設(shè)計思路按下開關(guān)后電機正傳小車向右行駛，碰到行程開關(guān)小車轉(zhuǎn)向，向左行駛，碰到行程開關(guān)小車轉(zhuǎn)向，小車向右行駛，碰到行程開關(guān)小車轉(zhuǎn)向，向左行駛。若不按下停止按鈕則一直循環(huán)。如圖2-1所示圖2.1小車運動路線示意圖按下正轉(zhuǎn)按鈕，電機正轉(zhuǎn)，小車向右行駛，碰到行程開關(guān)小車轉(zhuǎn)向，電機反轉(zhuǎn)，小車向左行駛實現(xiàn)往返運動。

第3章PLC簡介3.1PLC的定義可編程邏輯控制器(Programmable

Logic

Controller，PLC)

，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破鲗嶋H上是一種工業(yè)控制計算機，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機控制系統(tǒng)相似，甚至與之無異。可編程序控制器主要由CPU(中央處理單元)存儲器(RAM和EPROM)

,輸入/輸出模塊(簡稱為I/0模塊)、編程器和電源五大部分組成。近年來發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。它按照成熟而有效的繼電器控制概念和設(shè)計思想，利用不斷發(fā)展的新技術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品。3.2PLC的發(fā)展1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開招標提出十項標準:(1)編程方便，現(xiàn)場可修改程序;(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu);(3)可靠性高于繼電器控制裝置;(4)體積小于繼電器控制裝置;(5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計算機;(6)成本可與繼電器控制裝置競爭;(7)輸入可以是交流115V;(8)輸出為交流115V,2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥，接觸器等;(9)在擴展時，原系統(tǒng)只要很小變更;(10)用戶程序存儲器容量至少能擴展到4K;1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺可編程邏輯控制器PDP-14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14;1971年，日本研制出第一臺DCS-8;1973年，德國研制出第一臺PLC;

1974年，中國研制出第一臺PLC。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的可編程邏輯控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程邏輯控制器定名為Programmable

Logic

Controller(PLC)。3.3PLC的特點(1)系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴展容易，以開關(guān)量控制為其特長:也能進行連續(xù)過程的PID回路控制;并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。(2)使用方便，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。(3)能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境，抗干擾能力強，可靠性強，遠高于其他各種機型。(4)操作方便，維修容易，穩(wěn)定可靠。盡管PLC有各種型號，但都可以適應(yīng)惡劣的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境，耐熱、防潮、抗震等性能也很好，一般平均無故障率可達幾萬小時。3.4PLC的基本組成及各部分作用PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為整體式和組合式兩類。整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成--體，構(gòu)成主機。另外還有獨立的1/0擴展單元與主機配合使用。主機中，CPU是PLC的核心，1/0單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設(shè)備的連接。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴展底板。CPU底板與擴展底板之間通過電纜連接，距離一般不超過10m。無論哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC,都可以根據(jù)需要進行配置與組合。(1)中央處理單元(CPU):CPU在PLC中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù):接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù):診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤;用掃描的方式接收輸入信號，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來;PLC進入運行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作;將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。(2)存儲器根據(jù)存儲器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:系統(tǒng)程序存儲器:和各種計算機一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲器就是用來存放這部分程序的。系統(tǒng)程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲器為只讀存儲器ROM或EPROM。用戶程序存儲器:用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲器中。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試，故用戶程序存儲器多為可隨時讀寫的RAM。由于RAM掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲器的PLC,都有后備電池(鏗電池)保護RAM,以免電源掉電時，丟失用戶程序。當用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動時，可將用戶程序?qū)懭隕PROM。目前較先進的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲器作用戶程序存儲器，快閃存儲器可隨時讀寫，掉電時，數(shù)據(jù)不會丟失，不需要用后備電池保護。工作數(shù)據(jù)存儲器:工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。這部分數(shù)據(jù)存儲在RAM中，以適應(yīng)隨機存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)，開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。元件映像寄存器用來存儲PLC的開關(guān)量輸入/輸出和定時器、計數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它的標準格式是每一個數(shù)據(jù)占一個字。它存儲用戶程序執(zhí)行時的某些可變參數(shù)值，如定時器和計數(shù)器的當前值和設(shè)定值。它還用來存放I/0轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學運算的結(jié)果等。根據(jù)需要，部分數(shù)據(jù)在停電時用后備電池維持其當前值，在停電時可保持數(shù)據(jù)的存儲器區(qū)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。(3)I/0單元I/0單元也稱為IO模塊。PLC通過I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系。輸入單元接收用戶設(shè)備的各種控制信號，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)以及其他一些傳感器的信號。通過接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠識別和處理的信號，并存到輸入映像寄存器。運行時CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進行處理，將處理結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點對應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號轉(zhuǎn)換成了現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、指示燈被控設(shè)備的執(zhí)行元件。(4)電源部分PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V,+12V,+24V的直流電源，使PLC能正常工作。電源部件的位置形式可有多種，對于整體式結(jié)構(gòu)的CPU，通常電源封裝，到機殼內(nèi)部;對于模塊式PLC,有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。(5)擴展接口擴展接口用于將擴展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。(6)通信接口為了實現(xiàn)“人一機”或“機一機”之間的對話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機和其他的PLC或計算機相連。當PLC與打印機相連時，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印;當與監(jiān)視器相連時，可將過程圖像顯示出來;當與其他PLC相連時，可以組成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)路，實現(xiàn)更大規(guī)模的控制;當與計算機相連時，可以組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合性控制。(7)編程器編程器的作用是提供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二級管或其他顯示管件組成。智能型的編程器又稱為圖形編程器，它可以聯(lián)機編程，也可以脫機編程，具有LCD或CRL圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話。還可以利用PC作為編程器，PLC生產(chǎn)廠家配有相應(yīng)的編程軟件，使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序,并可以實現(xiàn)不同編程語言的互相轉(zhuǎn)換。程序被下載到PLC,也可以將PLC中的程序上傳到計算機。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，還可以實現(xiàn)遠程編程和傳送?，F(xiàn)在很多PLC已不再提供編程器，而是提供微機編程軟件了，并且配有相應(yīng)的通信連接電纜。3.5PLC的應(yīng)用領(lǐng)域PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時日常維護也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類:(1)開關(guān)量邏輯控制取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺設(shè)備，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。(2)工業(yè)過程控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。(3)運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。--般使用專用的運動控制模塊,如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。(4)數(shù)據(jù)處理PLC具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一-些大型控制系統(tǒng)。(5)通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信包括PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.6PLC的選擇(1)可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如西門子公司生產(chǎn)的S7系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2)配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3)易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。(4)系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。(5)體積小，重量輕,能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗只有數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電-體化的理想控制設(shè)備。(6)小車往返系統(tǒng)方案的選擇實現(xiàn)小車往返系統(tǒng)控制有很多方法來實現(xiàn)，可以用單片機、可編程控制器PLC等元器件來實現(xiàn)。但在單片機控制系統(tǒng)電路中需要加入AD,DIA轉(zhuǎn)換器,線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷口地址。而且單片機控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機來實現(xiàn)。而從上述第一節(jié)對PLC的特點了解可知，PLC具有很多優(yōu)點，因此我們歸納出:可編程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上;安裝，操作和維護也較容易;編程簡單，PLC的基本指令不多，編程器使用比較方便，程序設(shè)計和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟效益。此外PLC內(nèi)部定時、計數(shù)資源豐富，可以方便地實現(xiàn)對往返小車的控制。因此，最終我選擇了用S7-1200可編程控制器來實現(xiàn)往返小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設(shè)計題目。如圖3-1所示圖3.1S7-1200PLC圖片

第4章設(shè)計內(nèi)容4.1自動往返小車控制原理按下按鈕SB1,線圈KM1通電，KM1常開主觸點閉合,常閉觸點斷開，實現(xiàn)自鎖和與KM2的互鎖，電動機正轉(zhuǎn)，小車向SQ1處前進。到達SQ1處后，右限位開關(guān)被觸發(fā),SQ1對應(yīng)常開閉合，常閉斷開。線圈KM2通電，同樣實現(xiàn)自鎖和與KM1的互鎖，電動機反轉(zhuǎn)，小車向SQ2處后退，到達SQ2處后，左限位開關(guān)SQ1,SQ1對應(yīng)常開閉合，常閉斷開。如此循環(huán)。在整個工作過程中，不管小車狀態(tài)如何，如果按下SB3,控制電路斷電，小車都會停車。4.2自動往返小車電路設(shè)計如圖所示電機主電路控制電路PLC接線圖圖4.1往返小車PLC接線圖圖4.2往返小車主電路圖4.3往返小車控制電路圖4.2，圖4.3電機正反轉(zhuǎn)接線圖，當按下KA1,

KM1線圈得電，KM1線圈常開觸點閉合，常閉觸點斷開，曳引電機開始正轉(zhuǎn)，當按下KA2,

KM2線圈得電,

KM2線圈常開觸點閉合，常閉觸點斷開，電機開始反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機互鎖。

4.3自動往返小車plc程序設(shè)計4.3.1I/O地址分配表表4.1I/O地址分配表輸入輸出I2.5行程開關(guān)SQ1Q0.0右行I2.6行程開關(guān)SQ2Q0.1左行I0.5正轉(zhuǎn)SB1I0.6反轉(zhuǎn)SB2I0.4停止SB34.3.2程序梯形圖圖4.4電機正轉(zhuǎn)程序圖4.5電機反轉(zhuǎn)程序圖4.6小車右行顯示程序

圖4.7小車左行顯示程序圖4.8小車往返程序設(shè)計4.4自動往返小車觸摸屏設(shè)計4.4.1觸摸屏設(shè)計步驟圖4.9小車模型繪制

圖4.10左限位開關(guān)繪制圖4.11有限位開關(guān)繪制圖4.12I/O域繪制圖4.13右行按鈕繪制圖4.14停止按鈕繪制圖4.15左行按鈕繪制首先小車位于初始位置，按下右行按鈕啟動后，小車向右行駛；當碰到右限位開關(guān)，小車轉(zhuǎn)向，向左行駛；碰到左限位開關(guān)，小車再一次轉(zhuǎn)向，向右行駛；然后開始依次循環(huán)以上過程。若沒有按下停止按鈕則小車一直進行循環(huán)運動，若此時按下停止按鈕SB2，小車立即停止。4.5自動往返小車調(diào)試與維護先將系統(tǒng)梯形圖導入西門子仿真軟件進行仿真。首先將PLC主機的電源開關(guān)撥到關(guān)狀態(tài)，嚴格按圖接線，注意12V和24V電源的正負不要短接，電路不要短路，否則會損壞PLC觸點。將電源線插進PLC主機表面的電源孔中，再將另--端插到220V電源插板。將PLC主機上的電源開關(guān)撥到開狀態(tài)，并且必須將PLC串口置于STOP狀態(tài)，然后通過計算機或編程器將程序下載到PLC中，下載完后，再將PLC串口置于RUN狀態(tài)。此時可以開始進行程序的調(diào)試。在調(diào)試過程中我遇到了以下問題，但通過老師的指導，再經(jīng)過自己的反復(fù)思考和修改后，終于使程序更加完善、完整，并且能夠順利運行和顯示。起初，我把編寫好的程序已經(jīng)導入PLC,并且按以上過程都已連接并準備好，但是當加，上啟動信號后，運行的結(jié)果并不像設(shè)計本身那樣，結(jié)果紊亂，后來經(jīng)過自己又重新檢查梯形圖，發(fā)現(xiàn)原來是因為自己粗心，把幾個中間繼電器的序號編寫錯了，造成了剛才的程序紊亂。然后當我再次進行調(diào)試時，發(fā)現(xiàn)在小車向右正常運行后，再向左運行時，Q0.0和Q0.1均有輸出，這次我自己檢查了，卻不知道到底是哪里錯了，結(jié)果就讓同學幫我檢查程序。原來，在循環(huán)程序段里我沒有設(shè)計輸出的互鎖，結(jié)果造成了同時輸出的錯誤。還有就是在停止時，當我按了停止鍵之后，小車立即就停止了。沒有像設(shè)計要求的那樣:若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止初始位置。我認為這應(yīng)該是我的程序設(shè)計的不夠完整，然后我就開始重新研究程序，仔細思考，發(fā)現(xiàn)在停止程序段里，如果再加一個I0.0的常開開關(guān)也許就可以實現(xiàn)設(shè)計要求了。所以，在修改完再次運行之后，我又重新按步驟調(diào)試、運行之后，結(jié)果就正確顯示了。到此，整個程序能夠正常運行，且結(jié)果正確。4.6元件列表如表為小車循環(huán)運動PLC控制的元件列表。在本次設(shè)計中就是利用這些元件，用若干導線連接起來組成了我們需要的原理圖、I/O接線圖。表4.2元件列表序號代號名稱型號數(shù)量1M三相異步電機J02-22-4,1.5kw1410轉(zhuǎn)/分，380V，3.49A12QF空氣開關(guān)DZ47-3P34CPUPLCS7-120015KM交流接觸器CJX2-0926SB按鈕ＬＡＹ８27SQ行程開關(guān)ＬＸＫ２2

第5章設(shè)計過程中遇到的問題及解決方法5.1設(shè)計中遇到的問題及解決方法設(shè)計一個程序肯定不會一次成功，肯定要經(jīng)過多次改進,不斷調(diào)試最終才能得正確的程序。在PLC設(shè)計中應(yīng)該注意以下的問題。(1)正確確定PLC的輸入信號和輸出負載畫PLC外部接線圖的關(guān)鍵問題是確定PLC的輸入信號和輸出負載，本系統(tǒng)中的啟動開關(guān)和停止開關(guān)，還有兩個行程開關(guān)為PLC提供輸入信號。兩電磁閥和線圈為PLC提供輸出信號。(2)輸入觸點的類型選擇為了使梯形圖和繼電器電路圖中的觸點類型相同，應(yīng)盡可能用常開觸點來提供PLC的輸入信號，使梯形圖中輸入點的觸點類型符合繼電器電路的習慣。如果某些信號只能常閉觸點輸入，可以按輸入全部為常開來設(shè)計梯形圖，這樣可以將繼電器電路圖直接“翻譯”為梯形圖。然后將梯形圖中外接常閉觸點的過程影像輸入的觸點改為相反的觸點，即將常開觸點改成常閉觸點，將常閉觸點改為常開觸點。(3)硬件互鎖電路為了防止某些接觸器同時動作出現(xiàn)的事故，在繼電器電路中設(shè)置互鎖電路。對于PLC控制系統(tǒng)，除了在梯形圖中設(shè)置互鎖電路，還應(yīng)在PLC外部設(shè)置硬件互鎖電路。如果在繼電器電路種有接觸器之間的互鎖電路,在PLC的回路也應(yīng)采用相同的互鎖電路。(4)外部負載的額定電壓PLC的繼電器輸出模塊和雙向晶閘管輸出模塊只能驅(qū)動額定電壓最高為AC220V的負載，如果原有的交流接觸器的線圈電壓為380V,應(yīng)該換成220V的線圈或設(shè)置外部的中間繼電器。(5)梯形圖結(jié)構(gòu)的選擇在梯形圖中，若多個線圈都受某--觸點并聯(lián)電路的控制，為了簡化電路和分離各線圈的控制電路，可以在梯形圖中設(shè)置用該電路控制的存儲器位，它們類似于繼電器電路中的中間繼電器。(6)梯形圖的優(yōu)化設(shè)計為了減少語句表指令的指令條數(shù)。在有觸點的串聯(lián)電路中，應(yīng)將單個觸點放在右邊。在觸點的并聯(lián)電路中，應(yīng)將單個觸點放在下面。在線圈的并聯(lián)電路中，應(yīng)將單個線圈與觸點組成的串聯(lián)電路的上面。5.2PLC的I/O滯后現(xiàn)象及解決方法從PLC的工作過程分析，由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，而且輸入和輸出信號只在每個掃描周期的I/0刷新階段集中并輸出，所以必然會產(chǎn)生輸出信號相對輸入信號的滯后現(xiàn)象。滯后時間的長短與以下因素有關(guān)(1)輸入濾波器對信號的延遲作用。PLC的輸入電路中設(shè)置了濾波器，濾波器的時間參數(shù)越大，對輸入信號的延遲作用就越強。從輸入端ON到輸入濾波器輸出所經(jīng)歷的時間為ON延時。有的PLC的輸入濾波器的時間參數(shù)可以調(diào)整。(2)輸出繼電器的動作延時。對繼電器輸出型的PLC,從鎖存器0N到輸出觸電ON所經(jīng)歷的時間為輸出ON延時，一般需十幾毫秒。所以，在輸入/輸出有較快響應(yīng)的場合，最好不要使用繼電器輸出型的PLC。(3)PLC的掃描循環(huán)工作方式。掃描周期越長，滯后現(xiàn)象越嚴重。一般掃描周期只有十幾毫秒，最多幾十毫秒，因此在慢速控制系統(tǒng)中，可認為輸入信號一旦變化就能立即進入輸入映像寄存器中。(4)用戶程序中語句的編排，程序的優(yōu)化。用戶程序的語句編排不當，也會影響I/0的滯后時間。對于一般工業(yè)控制設(shè)備或者對于輸入信號較慢的系統(tǒng)來說，這種滯后現(xiàn)象是完全允許的。為了降低滯后時間的影響，在需要輸出對輸入做出快速響應(yīng)的場合，可采用快速響應(yīng)模塊，高速計數(shù)模擬及中斷處理等措施來縮短滯后時間。

結(jié)論在設(shè)計的過程中，不斷的學習，思考和同學間的相互討論,運用科學的分析問題的方法解決遇到的困難,掌握PLC控制系統(tǒng)一般的流程，學會對常見問題的處理方法,積累設(shè)計系統(tǒng)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮教學與實踐的結(jié)合。全能提高個人系統(tǒng)開發(fā)的綜合能力，開拓了思維，為今后能在相應(yīng)工作崗位上的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。不但加深我對在課程.上所學到的PLC理論知識的認識和理解，重新讓自己認識到了這門學科的在應(yīng)用方面的廣闊前景，并且通過知識與應(yīng)用于實踐的結(jié)合更加豐富了自己的知識。擴展了知識面，不但掌握了本專業(yè)的相關(guān)知識，而且對其他專業(yè)的知識也有所了解,因而自身的綜合素質(zhì)有了全面的提高。通過本次的小車循環(huán)運動PLC控制的畢業(yè)設(shè)計，讓我又一次溫習了我們學過的知識。在這個過程中，我發(fā)現(xiàn)自己在PLC方面的知識積累的還太少，并且上課中學的也不夠扎實。過程中我也翻閱了許多關(guān)于PLC的書籍，也上網(wǎng)查閱了一些資料，發(fā)現(xiàn)PLC這個領(lǐng)域還很深奧，我們要學習的還很多,并且也看到了PLC的發(fā)展前景。經(jīng)過這一段時間的畢業(yè)設(shè)計鍛煉，我覺得自己對單片機知識的掌握又進了一層。對單片機硬件結(jié)構(gòu)的研究和軟件編程的興趣也增加不少。歸納起來，主要有以下幾點:(1)有半年的時間都是在學習PLC原理知識，并未真正地去應(yīng)用和實踐。但是經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計,我接觸到了更多平時沒有接觸到的,發(fā)現(xiàn)了自己很多不足之處。我還體會到了所學理論知識的重要性:知識掌握得越多，設(shè)計得就更全面、更順利、更好。(2)畢業(yè)設(shè)計能夠從理論設(shè)計和工程實踐相結(jié)合、鞏固基礎(chǔ)知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結(jié)合、個人作用和集體協(xié)作相結(jié)合等方面全面的培養(yǎng)學生，的全面素質(zhì)。我經(jīng)過這次系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計,熟悉了對一項課題進行研究、設(shè)計和實驗的過程。這