小車直線往返運(yùn)動定位控制plc程序設(shè)計(jì)

小車直線往返運(yùn)動定位控

制plc程序設(shè)計(jì)（總16頁本頁僅作為文檔封面，使用時可以刪除This本頁僅作為文檔封面，使用時可以刪除Thisdocumentisforreferenceonly-rar21year.March本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用PLC技術(shù)通過西門子S7200儀器來實(shí)現(xiàn)的。具體是由四個傳感器、四個控制開關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)程序完成的。實(shí)驗(yàn)包括了PLC編程、西門子運(yùn)用及現(xiàn)場操作等各方面知識。本設(shè)計(jì)是針對現(xiàn)代自動配貨、配料運(yùn)輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)和商業(yè)運(yùn)營的社會需求，設(shè)計(jì)一種小車直線定位控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)西門子PLC可編程控制程序網(wǎng)絡(luò)梯形圖選題背景及意義選題背景隨著智能機(jī)器人技術(shù)、汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于智能小車的研究也就越來越受人關(guān)注。全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能小車這方面的題目，全國各高校也都很重視該題目的研究，可見其研究意義很大。智能小車，也成輪式機(jī)器人，是一種以電子為背景，涵蓋智能控制、模式識別、傳感技術(shù)、電子電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等多學(xué)科的科技創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。一般主要由路徑識別、速度采集、角度控制及車速控制等模塊組成。本設(shè)計(jì)就是在這樣的背景下提出來的，設(shè)計(jì)的小車自動往返運(yùn)動應(yīng)該能夠?qū)崟r循環(huán)運(yùn)動和制動等功能。選題意義為了使設(shè)計(jì)更為貼近生活，里面囊括了兩個方面：一個是小車直線自動往返運(yùn)行，這個設(shè)計(jì)在生活中一般被用在現(xiàn)代自動配貨、配料運(yùn)輸?shù)裙I(yè)生產(chǎn)和善業(yè)運(yùn)營中，目前已經(jīng)成為了生活生產(chǎn)中不可或缺的一個設(shè)計(jì)。我們正在逐漸的完善它使其效率更高。另一個設(shè)計(jì)是小車制動控制，這個課題本身也是與生活息息相關(guān)的，對工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)運(yùn)營來說是非常重要的因素。在這里我們研究的只是簡單地控制，是為我們以后的學(xué)習(xí)做個墊腳石。只有我們學(xué)好的基礎(chǔ)，以后工作中才可以不斷的改進(jìn)和研發(fā)?；谶@些因素，這次設(shè)計(jì)課題是非常有意義的。PLC簡介PLC概述可編程控制器（ProgrammableController）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。2.1.1PLC的由來在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時，費(fèi)工，費(fèi)料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，即：（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(jì)算機(jī)；（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(kuò)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(kuò)展到4K。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺PLC，在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制。于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。2.1.2PLC的工作原理當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，可編程邏輯控制器即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。西門子S7-2002.2.1西門子S7200簡介西門子公司生產(chǎn)的S7-200小型PLC在我國工業(yè)控制方面有著廣泛的應(yīng)用，并受到廣大電氣工程人員的青睞，隨著可編程控制器在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，各種有關(guān)可編程控制器的書籍大量涌現(xiàn)，但是不少人在看了很多書之后，在真正進(jìn)行編程的時候往往還是束手無策，不知從何下手，其原因是什么呢那就是缺少一定數(shù)量的練習(xí)。如果只靠自己苦思冥想，則結(jié)果往往收效甚微，而學(xué)習(xí)和借鑒別人的編程方法不乏是一條學(xué)習(xí)的捷徑。筆者編寫這本書的目的就是，在讀者已經(jīng)掌握可編程控制器基礎(chǔ)知識的前提條件下，為讀者提供一個快速掌握PLC編程方法的學(xué)習(xí)捷徑，達(dá)到拋磚引玉的目的。2.2.2西門子S7-200的主要技術(shù)指標(biāo)西門子S7-200的主要技術(shù)指標(biāo)如表2-1所示表2-1西門子S7-200的主要技術(shù)指標(biāo)技術(shù)規(guī)范CPU224CPU224XP集成的數(shù)字量輸入/輸出14入/10出14入/10出可連接的擴(kuò)展模塊數(shù)量（最大）77最大可擴(kuò)展的數(shù)字量輸入/輸出范圍168168最大可擴(kuò)展的模擬量輸入/輸出范圍3535用戶程序區(qū)8KB12KB數(shù)據(jù)存儲區(qū)8KB10KB數(shù)據(jù)后備時間（電容）100小時100小時后備電池（選件）200天200天編程軟件Step7-Micro/WINStep7-Micro/WIN布爾量運(yùn)算執(zhí)行時間33標(biāo)志寄存器/計(jì)數(shù)器/定時器256/256/256256/256/256高速計(jì)數(shù)器6個30KHz6個100KHz高速脈沖輸出2個20KHz2個100KHz通訊接口1個RS-4852個RS-485外部硬件中斷44模擬電位器2個8位分辨率2個8位分辨率實(shí)時時鐘內(nèi)置時鐘內(nèi)置時鐘外形尺寸（長X寬X高,mm）x80x62x80x62小車運(yùn)行模擬圖圖3-1小車自動往返運(yùn)動小車運(yùn)行模擬圖圖3-1主要任務(wù)當(dāng)按下第一站按鈕時，小車開始運(yùn)行，所經(jīng)過指示燈亮，當(dāng)按下第四站按鈕，小車反向運(yùn)行。當(dāng)小車經(jīng)過第一和第四個傳感器時，小車也要反向運(yùn)行。當(dāng)按下第二站按鈕時，小車停止運(yùn)行。在沒按停止按鈕時，小車自動往返運(yùn)行。設(shè)計(jì)內(nèi)容3.2.1小車運(yùn)行模擬圖小車運(yùn)行模擬圖如圖3-1所示位置傳感器：CMCHKJN5002A；功能：檢測小車是否經(jīng)過某一站。繼電器：JZX-18FF，DC24V；功能：根據(jù)輸入信號，來接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)控制和保護(hù)的自動控制系統(tǒng)。電機(jī)：ZGA37F104i，DC24V，30rpm，帶減速器直流電機(jī)；功能：帶動小車運(yùn)行。3.2.2主電路圖設(shè)計(jì)主電路圖如圖3-2所示

3.2.3PLC引腳接線表格引腳接線表格如表31所示表31引腳接線表格輸入信號輸出信號信號元件及作用PLC輸入口地址信號元件及作用PLC輸出口地址第一站按鈕SB1第一站指示燈LB1第二站按鈕SB2第二站指示燈LB2第三站按鈕SB3第三站指示燈LB3第四站按鈕SB4第四站指示燈LB4電磁傳感器SY1左行指示燈LF

電磁傳感器SY2右行指示燈LZ電磁傳感器SY3電機(jī)右行繼電器MZ電磁傳感器SY4電機(jī)左行繼電器MF接0VDC1M接24VDC1L、2L3.2.4PLC接線圖設(shè)計(jì)所用PLC接線圖如圖3-3所示100QO.O10.1QO.1io2100QO.O10.1QO.1io2Q0.210.3如310.4Q0.410.5Q0.510.6Q0.610.7QO.7IM1L>2L24V3.2.5設(shè)計(jì)梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖如圖3-4至圖3-9所示網(wǎng)路1網(wǎng)貉標(biāo)題網(wǎng)命汪岸停上技丑吐|沒技下』第一站技鈕們.皤下，出門鐳電器刖.尚通，第一站指示燈〔完，七行指無燈即.硬，小車卸第西站，q(J：W外，小車亭止右行，左行指示燈即.瘟?xí)r，小車停止右行。圖34小車直線往返運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)谿2停吐按朗口1泠按下，q匚3導(dǎo)通時，電機(jī)左行堆電器qD.F導(dǎo)遂，左行指亍燈qE棄，拄下第U］站按鈕皿京、車左天即.疏時小車停止吏行，右行指示燈qOS亮?xí)r，小車停止左行。圖35小車直線往返運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)部3到達(dá)第一站P酣指示燈TOC\o"1-5"\h\zI0.4Q0.0TIC)圖36小車直線往返運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)3阿鏘4到達(dá)第二站譏.咽指示燈M.1亮I0.5Q0.1TI——C:圖37小車直線往返運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)命5到達(dá)第三站們，制指示燈q口.高I0.6Q0.2TIC)到達(dá)第四站汨.而指示燈qD.德io.?qo.3圖39小車直線往返運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)64小車定位控制主要任務(wù)按下第一站按鈕，小車開始運(yùn)行，同時在第二站和第三站之間做往返運(yùn)動，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)五次后，小車運(yùn)行至第一站處。當(dāng)小車在第二站和第三站運(yùn)行時，按下第四站按鈕，小車停止在其中任何位置。設(shè)計(jì)內(nèi)容4.2.1PLC接線圖設(shè)計(jì)所用PLC接線圖如圖41所示SB1SY3SY4247io.a50.010300.110.4Q0.210.5go.310.6eo.b10.751MIL,EL5Y1______S72圖41PLC接線圖4.2.2設(shè)計(jì)梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖如圖42至圖45所示

I小車經(jīng)過第三站勘時計(jì)時器計(jì)一次數(shù)I0.E=第一站按況取。C1復(fù)位計(jì)數(shù)器并便它開始計(jì)數(shù)-CUCTU11J用蹈2:到達(dá)第四站譏.耐第四站指示燈qO.3^H10.7Q0.3<)圖42小車定位控制網(wǎng)絡(luò)Q0.3<)圖42小車定位控制網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)谿3格下枝即口律右行，至讓■:]監(jiān)刖.浙停II■在行。甫飲q].1時』、車觥續(xù)右行。計(jì)數(shù)熟E計(jì)數(shù)能時小王停II■右行,1IQ0.2C1I11圖43小車定位控制網(wǎng)絡(luò)2圖44小車定位控制網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)婚5到達(dá)第一站iCl耐第一站指示燈皿斑TOC\o"1-5"\h\z10/Q00—II——()網(wǎng)緡G老達(dá)第二^口對第二站指示燈叫.諼IO.EQO1—IIC)網(wǎng)溶7到達(dá)第三站匯.邸笫二站指示燈巫林lU.tLIUZ圖45小車定位控制網(wǎng)絡(luò)4小車自動往返運(yùn)動的這個設(shè)計(jì)是結(jié)合生活中常用的實(shí)例而來進(jìn)行的。他的研究和設(shè)計(jì)不僅和生活息息相關(guān)，也是對我們掌握的知識的一個匯總，其中涉及PLC控制、西門子S7200的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)編程等各方面知識。小車自動往返的設(shè)計(jì)主要是通過網(wǎng)絡(luò)程序來控制小車完成自動循環(huán)往返運(yùn)動，其中繼電器是反應(yīng)數(shù)據(jù)的根本依據(jù)。設(shè)計(jì)說明了小車可以在指定程序下完成自動直線循環(huán)往返運(yùn)動，并且可以手動急停。小車制動控制的程序設(shè)計(jì)是通過計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，使小車在完成指定任務(wù)后回到某一指定位置。該設(shè)計(jì)說明了小車在一定的程序下可以通過時間控制使其完成某一任務(wù)后按要求精確地回到指定位置，同時也可以手動急停。參考文獻(xiàn)方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù)[M]