基于PLC的小车循环运动控制系统的设计Word文档格式.docx
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同时PLC的可靠性高、环境适应性强、灵活运用、使用方便、抗干扰性强、编程简单、维护简单控制程序可变、体积小、质量轻、功能强、适用范围较广、成本价格越来越低，还有PLC程序实现小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，而且程序设计方法多样，便于不同层次设计人员的理解和掌握.因此在我们的设计小车循环运动控制系统中都采用PLC设计.
1。
2设计意义
通过PLC在小车循环运动控制系统中的应用,使我们更加方便的做到在工厂生产中得自动化控制操作，提高了生产的效率，降低了劳动的利用率和成本，同时也对PLC的更新换代起了加快作用，促进了社会工业化的发展，为了我们以后的工作、学习、生活带来了很大的方便
第2章硬件设计
2。
1设计内容
某生产流水线上的一辆自动控小车的运动示意图如图2—1所示，小车在一个周期内的运动由4段组成。
设小车最初在端，当按下起动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后停止在初始位置
三相异步电动机Y90L—2，2.2KW，2840转／分，380V4。
8A
图2-1小车循环运动示意图
2.2设计思路
由于小车分四段不同的往返运动，现设定行程开关SQ1在最左端即为初始位置，行程开关SQ1、SQ2、SQ3、SQ4的分布和小车的运动轨迹都如图2—1所示。
按下起动按钮,小车就有最左端的初始位置向右运动，运动过程中经过SQ2,但SQ2不能改变小车的停止和转向,小车继续向右运动；
当碰到SQ3时，小车结束向右运动改向向左运动；
当碰到SQ2时，小车结束向左运动改向向右运动；
在向右运动的过程中碰到SQ3，但SQ3不会影响小车的运行方向和状态，小车会继续向右动；
当碰到SQ4时,小车结束向右运动改向向左做运动，在向左运动的过程中小车会依次碰到SQ3、SQ2，但SQ3、SQ2都不会影响小车的运动方向和运动状态，直到小车碰到SQ1,小车会结束向左运动即这一次的循环运动结束开始新的循环运动。
在小车的运动过程中无论在哪一时刻，按下停止按钮都不能使小车立即结束运动而停止.在按下停止按钮后小车会继续运动直到完成本次循环碰到初始位置的行程开关SQ1，才能够结束循环,小车停止运动最后停在初始位置上。
2.3电气元件选择
对于每一个设计来说在选择方法之后最重要的就是要能够正确的选择所使用的器件及器件型号，才能够正确的完成设计要求.在这里列出本设计所要使用的电器元件，如表2-1所示
表2-1小车循环运动电器元件选择表
序号
文字符号
名称
型号
数量
1
M
三相异步电动机
Y90L-2，2.2KW，380V，4.8A，2840转／分
2
QF
低压断路器
DZ15-6P
3
FR
热继电器
JR16—20
4
FU
熔断器
RT10—50
5
KM
交流接触器
CJ20-10
6
CPU
PLC处理器
CPU226
7
SB
按钮
LA25-11
8
SQ
行程开关
JLXK1—11
9
L
导线
若干
2.4I/O地址分配
由于本设计是采用西门子S7—200系列PLC编程语言来设计的，所以在设计过程中要对I/O口进行地址分配，进而顺利的完成程序设计.I/O地址分配如表2—2所示
表2-2小车循环运动I/O地址分配表
输入
输出
I0。
起动按钮SB1
Q0.0
接触器KM1电机正转小车右行
停止按钮SB2
Q0.1
接触器KM2电机反转小车左行
行程开关SQ1
I0.3
行程开关SQ2
I0.4
行程开关SQ3
行程开关SQ4
I0.6
2.5I/O接线图
在设计小车循环运动控制系统中采用了西门子S7—200系列，所以对于I/O端口的连线是非常重要的，是控制小车循环运动的关键环节。
在本设计中采用PLC处理器型号为CPU226，有输入和输出显示端口，把开关信号转换成控制信号，进而完成控制要求。
这就是体现了用PLC设计的简单和运用方便之处,也是人们为什么选择利用PLC来设计的主要原因，因此做好I/O接线是非常重要的。
I/O接线图如图2—2所示：
图2-2小车循环运动I/O接线图
6主电路设计
对于小车的循环运动控制系统上的设计，我们通常都是通过采用控制电机的正反转再又经过设备与小车的连接,来控制小车的左右运动。
在本设计中就是通过控制三相异步电动机的正反转来控制小车的左右循环运动.当三相异步电机正传时,小车向右运动；
当三相异步电动机反转时，小车向左运动。
在主电路中采用两个接触器的动作来控制三相异步电动机的正反转进而来控制小车的循环作用运动。
主电路图的设计如图2-3所示:
图2-3小车循环运动主电路图
如图2-3所示，闭合低压断路器QF，由于控制器件的作用当使KM1闭合时,三相异步电动机正转，通过器件连接带动小车向右运动;
当KM2闭合时，三相异步电动机反转，通过器件连接带动小车向左运动。
通过可编程控制器件的控制，最后来完成设计的要求。
第3章软件设计
3。
1编程软件介绍
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。
2软件设计
在设计小车循环运动控制程序之前要先非常熟悉整个运动的经过,然后要熟悉指令语句。
在本设计中所要运用指令及功能如表3—1
表3—1程序运用指令说明
指令
功能说明
LD
装入常开指令
LDN
装入常闭指令
A
与常开指令
AN
与常闭指令
O
或常开指令
ON
或常闭指令
=
输出指令
LPS
逻辑推入栈指令
LPP
逻辑弹出栈指令
3.3系统流程图
在设计之前了解整个工作过程后,要先写出整个运动过程系统流程图，以便更好的编程和理解.系统流程图如3-1所示：
图3—1程序流程图
3.4程序梯形图
利用西门子S7—200进行编程,编写的梯形图如下所示:
3.5程序指令表
在STEP7—Micro/WIN32编程软件中输入梯形图，进而生成相应的指令表，如下所示：
3.6程序分析
有上述的I/O分配可以知道在该程序中，起始开关用I0。
0表示,停止开关用I0。
1表示,在4个位置的行程开关分别用I0。
2-I0。
5来表示。
在这里对程序进行分析:
按下I0.0,由于中间继电器的自锁作用，会使M0.0一直带电,及小车会一直处于带电状态，当按下I0。
2时（行程开关SQ1得电）,M0。
6，M0.7得电，接触器KM1线圈带电,由于M0。
1的自锁作用，Q0。
0一直处于输出状态,使电机一直正转，小车向右运动；
按下I0.3（行程开关SQ2得电）不影响小车运动方向和状态；
按下I0.4（行程开关SQ3得电）M0.3常闭断开，M0。
1失电电机停止向右运动，M0.3常开闭合，由于M0。
2的自锁作用，使电机一直反转,Q0.1一直处于输出状态，小车向左运动，M0.6失电;
按下I0。
3（行程开关SQ2得电）M0。
5常闭断开，M0.2失电小车停止向左运动，M0。
5常开闭合，由于M0。
0一直处于输出状态，使电机一直正转，小车向右运动；
按下I0.4（行程开关SQ3得电）由于M0。
6失电，不影响小车运动方向和状态；
5（行程开关SQ4得电）由于M1。
2自锁作用，M1。
2一直得电，M1.2常闭断开，M0.1失电电机停止向右运动，M0。
4得电，M0.4常开闭合及传送到中间继电器M0。
0,依次类推，当小车在I0。
5站时，行程开关SQ4得电，及传送到中间继电器M0。
小车从开始到停止到初始位置是由于M0。
2的自锁作用,使电机一直反转，Q0。
1一直处于输出状态，小车向左运动,M1。
2常闭一直断开,按下I0.4、I0。
3不影响小车运动方向和状态;
当正在按下I0.2时又进行下一个新的循环.
在运动过程中按下I0。
1时，不能够是小车停止运动，由于M1.3自锁作用,M1.3一直带电，M1。
3常开闭合，只有再按下I0.2（碰到SQ1回到初始位置）M1.0得电，M1.0常闭断开，M0。
0失电，小车停止运动，结束循环。
第4章软件调试
在理论构思设计完成以后，为了确保设计实践的准确无误性,去实验室里面进行验证和调试,按一下步骤进行调试:
1、按电气接线图接好线。
2、在STEP7—Micro/WIN32下输入程序并编译。
3、将编译好的程序从PC机（STEP7-Micro/WIN32编程软件）下载到PLC主机。
4、PC机在监控状态下调试程序。
5、观察运行程序并进行修改直到满足要求，保存程序.
在调试过程中所遇到的问题及解决方法如以下所示：
1、小车不能一直处于起动状态时,要用线圈的互锁来使小车一直处于起动状态
2、Q0.0和Q0.1输出状态出现排斥时，要用Q0。
0和Q0.1互锁来解决
3、按下I0。
1时小车马上停止时，要添加M1。
0来进行调节
经过反复的改正和调试最终满足了设计的要求。
设计心得
通过这次基于PLC的小车循环运动控制设计，不仅考验并加强了我的实际动手能力同时还考验了我们将理论知识转化为实际应用的能力。
它使得我了解到PLC这门课之所以重要并不仅仅因为它的理论知识重要，而重在实践，它与我们现实生活中许多应用息息相关。
除此之外也加深了对西门子S7—200软件可编程控制器和STEP7-Micro/WIN32编程软件的学习、理解和运用。
通过这次课程设计，我体会到解决问题是一个循序渐进的过程,一个好的方案往往是经过多次修改与完善，才最终确定下来的：
一个方案设计的好坏也只有拿到实际中去检验才能判定。
我在解决问题的过程中就采用了循序渐进的过程，先设计出一套程序，输入设备中观看运行情况；
若不符合要求，则仔细推敲发现问题，修改源程序，然后在运行,如此往复多次,最终完成了这次课程设计设计.
在完成本设计时，把我们所学过的有关知识都温习了一遍，增加了对知识的牢记能力，除此之外也涉及了学科以外的知识，对此也增加了对知识自学的能力。
因此通过这次设计使我明白了,在我们的学习中不仅要学好书本上的基本知识点以后还要做相应的拓展学习，将其他的与之相关的内容联系起来，做到学以至用。
总之，在老师和同学的帮助下，使我能够成功的完成这次设计并对运动控制这门课有了更深入的了解,同时也认识到自己的不足之处，以后能够更好的改正。
在此，对老师和帮助我的同学说声谢谢！
参考文献
【1】陈建明，王亭岭,孙标《电气控制与PLC应用》，北京，电子工业出版社，2010。
01
【2】宋伯生．《可编程控制器配置编程联网》,北京，中国劳动出版社,1998。
12
【3】戴一平。
《可编程控制器技术及应用》，北京，机械工业出版社2004.03
【4】胡学林.《可编程控器应用》，北京，高等教育出版社，2003.5
【5】何友华。
《可编程控制器及常用控制电路》，天津，冶金工业出版社,2008.07
【6】刘伯生.《PLC编程实用指南》，北京,机械工业出版社，2007.11
【7】鱼雷声.《电气控制与PLC应用》,北京，机械工业出版社,2003.09
【8】黄云龙.《可编程控制器原理及实验》，北京,机械工业出版社，2003。
08
【9】黄丽电.《气控制与PLC实用教程》，武汉，黄河水利出版社，2005.04
【10】朱善君，翁樟．《可编程序控制系统》，北京，清华大学出版社，1997.07
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