1、河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计1目 录一 引言2二 系统总体方案设计32.1 系统硬件配置及组成原理图32.2 系统变量定义及分配表42.3 系统接线图设计5三 控制系统设计63.1 控制程序流程图设计73.2 控制程序设计思路8四 程序设计 8五 结束语 8 六 参考文献 9七 附录 9河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计2一 引 言随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备采用 PLC，变频器，人机界面自动化器件来控制，因此自动化程度越来越高。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。在现代化工业生产中，为了提
2、高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。台车【台车又叫送料车，是一种安装有脚轮的运送与储存物料的单元移动集装设备。它具有自动行走，液压自动定位脱模（可实现上，下，左，右移动）的优点。本设计主要是实现它的左右移动】呼叫控制系统是基于 PLC 控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于台车的运行，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信息。因此，台车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工作效率的高低都与控
3、制系统密不可分。它实现了全自动作业后，满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术组建成为仓库自动化技术的核心，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。本产品 PLC 实现自动化开支，解决了劳动强度大、经济效益差的问题。1.1 课程设计的目的学生根据控制要求，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，进行台车呼叫运行原理设计、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能力。1.2 课程设计的内容 1
4、） 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） 进行系统调试，实现台车呼叫的控制要求。河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计3二 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理为了区别，工位依 18 编号并各设一个限位开关。每个工位设一呼车按钮，系统设启动按钮和停机按钮各 1 个，台车设正反转接触器各 1 个，由于各工位呼车指示灯同时动作，故各工位均使用同一个呼车指示灯。系统布置图如图 2-1 所示。图 2-1 系统布置图整个系统由电
5、源控制电路、按键呼叫控制电路、工作指示灯显示电路、台车控制电路、可编程控制器 PLC 五部分组成。由电源控制电路提供整个系统的能源，由可编程控制器 PLC 来读取按键的状态，再经过处理来控制工作指示灯和台车的运动状态。如图 2-2 所示。PLC按键呼叫控制电路电源控制电路工作指示灯显示电路台车控制电路图 2-2 系统组成图河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计42.2 系统变量定义及分配表1、系统变量定义。I 为输入继电器，输入继电器位于 PLC 的输入过程映像寄存器区其外部有一对物理的输入端子与之对应，该触点用于接受并存储外部输入的开关信号（在此程序中有限位开关、按钮），当外
6、部的开关信号闭合，则输入继电器的线圈得电，在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。常开和常闭软触点可以在编程中任意使用，次数不受限制。Q 为输出继电器，输出继电器位于 PLC 的输处过程映像寄存器区其外部有一对物理的输出端子与之对应。它的作用是具有一常开触点用于向外部负载发送信号，每一输出继电器的常开硬触点与可编程控制器的一个输出点相连直接驱动负载，它也提供了无数的常开和常闭软触点用于编程。在此程序中小车电动机的正转、反转和可呼车指示均由输出继电器控制。M 为通用辅助继电器（或中间继电器），它位于 PLC 存储器的位存储区，它是由软件来实现的，用于状态暂存，移位辅助运算及赋予特殊功能的一类编程元
7、件，其作用类似于继电接触控制系统中的中间继电器，它在 PLC 中没有外部的输入端子或输出端子与之对应，因此不受外部信号的直接控制其触点也不能直接驱动外部负载。绝大多数的继电器线圈由用户程序驱动。T 为定时器，定时器是可编程序控制器中的重要的编程软件，是累计时间增量的内部器件。使用时要提前输入时间设定值，当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值按一定的时间单位从 0 开始增加，当定时器的当前值达到设定值则触点动作。利用定时器的触点就可以完成所需要的定时控制任务。在课程设计中用到了 T37 断开延时定时器（TOF）。2、I/O分配。 根据控制要求，系统的输入信号有：启动信号、停止信号，1号位-8
8、号位的限位开关STlST8，1号位-8号位的呼叫开关SB1SB8;系统的输出信号有：前进控制电机接触器驱动信号、后退控制电机接触器驱动信号，可呼叫指示灯信号。共需实际输入点数18个，输出点数4个。系统的I/O分配表如表2-1所示：河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计5表 2-1 系统 I/O 资源配置表序号 元件名 设备名 作用1 I0.0 K1 启动按钮开关2 I0.1 K2 停止按钮开关3 I2.0 SB1 1 号站呼叫按钮开关4 I2.1 SB2 2 号站呼叫按钮开关5 I2.2 SB3 3 号站呼叫按钮开关6 I2.3 SB4 4 号站呼叫按钮开关7 I2.4 SB5
9、 5 号站呼叫按钮开关8 I2.5 SB6 6 号站呼叫按钮开关9 I2.6 SB7 7 号站呼叫按钮开关10 I2.7 SB8 8 号站呼叫按钮开关11 I1.0 ST1 1 号站限位开关12 I1.1 ST2 2 号站限位开关13 I1.2 ST3 3 号站限位开关14 I1.3 ST4 4 号站限位开关15 I1.4 ST5 5 号站限位开关16 I1.5 ST6 6 号站限位开关17 I1.6 ST7 7 号站限位开关18 I1.7 ST8 8 号站限位开关19 Q0.0 KM1 电机正转继电器20 Q0.1 KM2 电机反转继电器21 Q0.2 KM3 可呼车指示22 Q0.3 KM
10、4 指示灯2.3系统接线图设计选择 S7-200 CPU226 基本单元（ 24 入/16 出）1 台组成系统。系统接线图如图 1-3所示河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计624VKM2KM3SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8启动停止ST1ST2ST3STST5ST6ST7ST8图 2-3 系统接线图三 控制系统设计3.1 控制程序流程图设计流程图主要由过程动作、有向连线、转换条件组成。过程与动作：顺序控制设计法最基本的思想是将系统的一个工作周期划分为若干个相连的阶段，这些阶段称为过程。过程是根据输出量的状态变化来划分的，在任何一个过程之内，各输出量的 ON/
11、OFF 状态不变。但是相邻两过程输出量的状态是不同的。过Q 0.0Q0.1L+ Q0.2I2.0 Q0.3I2.1I2.2I2.3I2.4I2.5 I2.6I2.7 I0.0I0.1 I1.0 CPU226 I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7M 1L+3L+KM1MM1KM4河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计7程的这种划分使代表各过程的编程元件的状态与各输出量之间的逻辑关系极为简单。当系统正处于某一过程所在的阶段时，该过程处于活动状态，称该过程为“活动”过程。程序流程图如图 3-1 所示图 3-1 程序流程图是否运动到呼车呼车位开始定时是否定时到 30
12、秒是否呼车8 个工作指示灯来亮，可呼车开始8 指示灯灭，其他呼车无效NYYNNY结束是否结束NYY河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计83.2 控制程序设计思路如果小车先在高位（ST8）时，小车依次停止在 ST8ST1 位置，梯形图中并联各低位开关 I1.0I1.6，当低位呼车时，由于给位置线圈对应的常开触点自锁，各低位呼车无效，再串联各呼车位的常闭线圈，使其他位呼车无效，各低位的开关依次减少（越到低位呼车位依次减少） ，如果小车先在低位（ST1）时，也是按上述接梯形图。按下 I0.1 台车在 SB1 处，按下 I0.0， ，系统启动。M0.0 起互锁作用，M0.0 得电，按
13、下 I2.7（呼车按钮 ST8） ，小车向 SB8 驶去，同时 I1.0 到 I1.6 这 7 个限位开关互锁，其他呼车按钮失效，M1.0 也起互锁作用， （下面的原理都是相同的。 ）电动机正转，定时器开始计时，时间为 30s，定时时间到，T37 断开，其他呼车按钮恢复作用,小车开始等待响应下一个呼车信号。同理，电动机反转时，停车时间为 30s，定时时间到，T37 断开，其他呼车按钮恢复作用。电动机既不正转也不反转，并且没用工位使用台车，那么 Q0.3可呼车指示灯亮。四 程序设计在 STEP 7 MicroWIN 中按控制程序流程图编写 T 型图，待编写完后进行编译，修改 T 型图中的错误，然
14、后编译，直至显示错误为 0，如下图 3-1 所示。（设计 T 型图见附录）图 3-1 编译结果五 结束语通过一周的 PLC 设计实践，我对 PLC 的工作原理和使用方法有了更深刻的理解。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，不河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计9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
15、流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人负责一定的部分，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并提出意见，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。在这过程中也提高了我们的表过能力也提高了。本次课设后，我对 PLC 梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，我也了解了关于 PLC 设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法
16、，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。六 参考文献1 王永华 现代电气控制及 PLC 应用，北京航空航天大学出版社，2007.6； 2 张万忠、刘明芹 电器与 PLC 控制技术，化学工业出版社，2009.6；3 程 周 可编程序控制器原理与应用，高等教育出版社，2006.4；4 吴中俊、黄永红 可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8。 六 附 录台车呼叫控制梯形图河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计10河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计11河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计12河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计13河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计14河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计15河北建筑工程学院 现代控制技术及 PLC 控制课程设计16
