自动小车PLC控制.docx
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自动小车PLC控制
1设计任务与要求
1.1课程设计任务
任务描述
某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右行，电机反转，小车左行。
在生产线上有5个编码为1～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。
对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫开关（SB1～SB5）分别与5个停靠点相对应。
1.2课程设计要求
（1）按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；
（2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮SB的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止；
（3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮SB的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止；
（4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小车保持不动；
（5）呼叫按钮开关SB1～SB5应具有互锁功能，先按下者优先。
（6）设计PLC硬件电器连接图。
（7）设计PLC控制程序（梯形图或指令程序）。
2设计方案
2.1运料小车的运动分析
某自动生产线上运料小车的运动如图2-1所示：
图2-1运料小车示意图
运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。
电动机正反转图如图2所示：
图2-2三相异步电动机正反转主电路图
在生产线上有5个编号为l～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。
对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关（SB1～SB5）分别与5个停靠站点相对应。
2.2设备控制要求
运料小车在自动化生产线上的控制要求如下；
（1）按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；
（2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮HJ的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；
（3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮HJ的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；
（4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮HJ的编码时，小车保持不动；
（5）呼叫按钮开关HJI～HJ5应具有互锁功能，先按下者优先。
2.3整体方案论证
按照设计要求，只是控制小车正转和反正，所以采用经验设计法。
控制系统图如图2-3所示：
图2-3运料小车控制系统图
根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图：
图2-4控制系统流程图
2.4系统资源分配
2.4.1I\O地址分配
由于CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输入＼输出模块。
采用I＼O自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是I0.0~I1.3，输出端子对应的输出地址是Q0.0~Q0.9
2.4.2数字量输入部分
这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12点输入。
具体的输入分配如表3-
4所示：
输入地址
对应的外部设备
I0.0
启动按钮开关
I0.1
停止按钮开关
I0.2
1号站呼叫按钮开关
I0.3
2号站呼叫按钮开关
I0.4
3号站呼叫按钮开关
I0.5
4号站呼叫按钮开关
I0.6
5号站呼叫按钮开关
I0.7
1号站行程开关
I1.0
2号站行程开关
I1.1
3号站行程开关
I1.2
4号站行程开关
I1.3
5号站行程开关
表2-1输入地址分配
2.4.3数字量输出部分
这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。
但是电机有正转和反转两种状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出点有2个。
具体的输出分配表如表3-5所示：
输出地址
对应外部设备
Q0.0
电机反转继电器
Q0.1
电机正转继电器
表2-2输出地址分配
3硬件电路设计
系统硬件接线图如图3-1、3-2所示：
图3-1主电路
图3-2系统接线图
图中KM1和KM2分别是控制电机正转运行（小车前进）和反转运行（小车后退）的交流接触器。
用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序,即可以改变电动机的旋转方向。
图中KM1的线圈串联了KM2的辅助常闭触点,KM2的线圈串联了KM1的辅助常闭触点,组成了硬件互锁电路。
可以避免由于正反转（小车前进、后退）切换过程中电感的延时作用,导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时,另一个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。
通过主电路与PLC的控制电路的接线,才能实现PLC对系统的控制。
4软件设计
4.1.1梯形图
写出送料小车的梯形图，如下图所示：
4.1.2指令表
由系统总梯形图，我们写出送料小车的程序指令，如下图所示：
5调试过程
5.1呼叫按钮
在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字1-5来表示。
当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.2得电，数字1传送到VB0；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.3得电，数字2传送到VB0；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关I0.6得电，数字5传送到VB0。
5.2行程开关
在该程序中，5个站的行程开关分别用数字1-5来表示。
当小车在1号站时，行程开关I0.7得电，将数字1传送到VB0；当小车在2号站时，行程开关I1.0得电，将数字2传送到VB0。
依次类推，当小车在5号站时，行程开关I1.3得电，将数字5传送到VB1。
5.3比较
按下启动按钮和呼叫按钮后，开始对行程开关VB0和呼叫按钮VB1中的数据进行比较。
当VB1>VB0时，即小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行；当VB1=VB0时，即小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮的编码时，小车不动；当VB15.4向左运动
小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮的编码时，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。
5.5向右运动
小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮的编码时，小车向右运行，运行呼叫按钮所对应的停靠站时停止。
5.6调试操作
先按接线图接好线，打开电脑中的“PLC在运料小车控制系统中应用”的程序，在下载到S7-200中。
开始调试：
按下启动按钮I0.0，假定小车初始位置在1号位置，按下行程开关I0.7。
现在开始呼叫：
1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.2；
2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.3；
3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.4；
4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；
5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；
拨回I0.7。
假定小车初始位置在2号位置，按下行程开关I1.0。
现在开始呼叫：
1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；
2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.3；
3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.4；
4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；
5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；
拨回I1.0。
假定小车初始位置在3号位置，按下行程开关I1.1。
现在开始呼叫：
1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；
2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；
3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.4；
4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.5；
5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；
拨回I1.1。
假定小车初始位置在4号位置，按下行程开关I1.2。
现在开始呼叫：
1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；
2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；
3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.4；
4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.5；
5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.1亮，说明电机正转小车右行，拨回I0.6；
拨回I1.2。
假定小车初始位置在5号位置，按下行程开关I1.3。
现在开始呼叫：
1号位置呼叫，按下I0.2，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.2；
2号位置呼叫，按下I0.3，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.3；
3号位置呼叫，按下I0.4，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.4；
4号位置呼叫，按下I0.5，Q0.0亮，说明电机反转小车左行，拨回I0.5；
5号位置呼叫，按下I0.6，Q0.0和Q0.1都不亮，说明电机不转小车停止，拨回I0.6；
拨回I1.2。
按下停止按钮I0.1，拨回I0.1，I0.0，调试结束。
备注:
由于实验箱按钮只有I0.0~I0.7，实验中I1.0~I1.3都用接线到I0.0的方式来代替的。
6结论
通过这次设计实践。
我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。
能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过合作，我们的合作意识得到加强。
合作能力得到提高。
上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。
在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。
能过比较选出最好的方案。
在这过程也提高了我们的表过能力
与几位同学的共同学习﹑配合﹑努力的过程也很愉快，另外还要感谢老师的耐心辅导。
参考文献
[1]廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：
重庆大学出版社
[2]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：
重庆大学出版社
[3]刘祖润.毕业设计指导.北京：
机械工业出版社
[4]谢桂林.电力拖动与控制.北京：
中国矿业大学出版社
[5]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册.北京：
水利电力出版社
指导教师评语：
成绩：
指导教师签字：
年月日
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