【正文】 月 14 日 年 I 摘要 早期 的機(jī)械 運(yùn)料小車電氣控制系統(tǒng)大多為繼電器 接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺點(diǎn)，幾乎無(wú) 數(shù)據(jù)處理和通信功能，還必須有專人負(fù)責(zé)操作。 本設(shè)計(jì)以 PLC控制技術(shù)為核心，采用德國(guó)西門子 S7200的 PLC,論述了機(jī)械運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案及其控制原理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械運(yùn)料小車的自動(dòng)控制 。 外文資料與中文翻譯 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 長(zhǎng)期以來(lái)， PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂?應(yīng)用。柔性制造系統(tǒng)。 PLC 通過(guò)輸入 /輸出（ I/O）裝置發(fā)出控制信號(hào)和接 受輸入信號(hào)。 2 進(jìn)入 21 世紀(jì)，中國(guó)是一個(gè)發(fā)展中大國(guó)，要加快科學(xué)技術(shù)發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，仍需要較長(zhǎng)時(shí)期的艱苦努力，同時(shí)也有著諸 多有利條件。例如：整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)料小車的速度很難設(shè)定，如果太快，啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)由于存在運(yùn)料小車慣性難以控制的缺陷易造成物料的掉落、拋灑，這樣就不能實(shí)現(xiàn)安全的啟動(dòng)停止。 （ 2） 自動(dòng)控制：通過(guò)機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了 PLC 在小車自動(dòng)控制系統(tǒng)在自動(dòng)方面的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)取得的成果 本文介紹了一種基于西門子 S7200 PLC控制的自動(dòng)控制 運(yùn)料 小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)小車最初在左端，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，則小 車自動(dòng)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。 4 2 PLC 概述 PLC的產(chǎn) 生與定義 PLC的產(chǎn)生 最初的電氣自動(dòng)控制裝置是繼電 接觸器控制系統(tǒng)，它是一種以繼電器、接觸器、按鈕、開關(guān)等為主要器件組成的邏輯控制系統(tǒng)，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障檢修直觀方便、適用范圍廣的特點(diǎn)。 為了解決“繼電 接觸器控制系統(tǒng)”存在的通用性、靈活性差、功能局限性大與通信、網(wǎng)絡(luò)方面欠缺的問(wèn)題。到了 20 世紀(jì) 70 年代中期， PLC 開始采用微處理器。 PLC 的發(fā)展過(guò) 程可分為四個(gè)階段。 本階段為 PLC 原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向成熟的階段 ， PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域也開始向機(jī)床、生產(chǎn)線領(lǐng)域拓展。 6 本階段， SIEMENS 公司以最早的 S3 系列 PLC 產(chǎn)品為主； 1978 年后逐步被 S5 系列替代。 SIEMENS 公司的 PLC 產(chǎn)品開始從 S5 系列向 S7 系列過(guò)渡， 1995 年后推出 S7200/300/400 等小、中、大型 PLC 系列產(chǎn)品。與此同時(shí)， PLC 的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展， PLC 不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通用輸入 /輸出設(shè)備，還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。與早期的 PLC相比，現(xiàn)代的 PLC 的內(nèi)部組成元件有很大的不同， PLC 的體積被大幅度縮小。與 S5 系列相比， S7300 的運(yùn)算速度提高 16 倍，基本存儲(chǔ)容量提高 12 倍，最大存儲(chǔ)容量更是提高近 200 倍，并且可以使用多種編程方式。 除此之外，可靠性的提高，價(jià)格的不斷下降，使得 PLC 的性能價(jià)格比得到提高。 硬件設(shè)計(jì) 8 PLC 在硬件設(shè)計(jì)上采用了光電隔離、使用開關(guān)電源、選用高可靠性器件、有效的抗干擾與電磁屏蔽等措施 來(lái)提高 PLC 的可靠性。 （ 4） 環(huán)境要求低，適應(yīng)性強(qiáng) 。 PLC的功能 （ 1） 基本控制功能。 PLC與 DCS、工業(yè) PC 9 自從微型計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，工業(yè)控制一直是其重要的應(yīng)用領(lǐng)域。 PLC的基本組成及其各部分作用 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入接口電路、輸出接口電路、通信接口、內(nèi)部電源等部分組成。 （ 2） 存儲(chǔ)器 PLC 內(nèi)部所使用的存儲(chǔ)器，按用途分為：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在 S7200 中稱“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域”，采用動(dòng)態(tài) RAM 進(jìn)行存儲(chǔ)。 （ 4） 輸出接口電路 輸出接口的主要作用是完成 PLC 內(nèi)部信號(hào)到外部信號(hào)的轉(zhuǎn)換。 最基本的通信接口有 RS23 RS42 RS485 等標(biāo)準(zhǔn)的串行接口。 PLC的工作原理 在 PLC 電路中， PLC 可以分為輸入電路、內(nèi)部控制、輸出電路三部分。每個(gè)輸入繼電器與輸入信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)外部輸入“ 1” 時(shí)，輸入繼電器“線圈”得電，內(nèi)部控制電路中對(duì)應(yīng)的輸入接點(diǎn)“吸合”。 在 內(nèi)部控制電路中， PLC 的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器可以用繼電器控制線路的時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器進(jìn)行等效。 方案 2： 運(yùn)料小車在最初位置時(shí)，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，如果運(yùn)料小車處于停止?fàn)顟B(tài)，則立即正轉(zhuǎn)運(yùn)行，到達(dá)右限位開關(guān)后停止；等待裝料10s 后，電機(jī)自動(dòng)切換到反轉(zhuǎn)，小車開始后退，直至到達(dá)左限位開關(guān)處停止，等待卸料 5s 后，運(yùn)料小車回到最初位置，按下停止按鈕，運(yùn)料小車完成一個(gè)工作周期。 14 系統(tǒng)描述 本設(shè)計(jì)的控制對(duì)象 是機(jī)械運(yùn)料小車的 電動(dòng)機(jī) ， 其目的是通過(guò)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制機(jī)械運(yùn)料小車在 A、 B 兩地 自動(dòng) 往復(fù)運(yùn)動(dòng) ，從而實(shí)現(xiàn)在B 地卸料、在 A 地裝料這一 過(guò)程 。 電動(dòng)機(jī)的最大容量為 1KW，則三級(jí)組合開關(guān)的額定電流為 10A，型號(hào)為 HZ1010。 （ 5） 熱繼電器的選擇（ FR） 16 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流為 ， 可以用 整定電流 范圍為 —— ,熱元件整定電流的中間值要等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電流值， 則熱繼電器的型號(hào)為 R2016，此額定電流為 16A。 （ 2） I/O 點(diǎn)數(shù) PLC 的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)是 PLC 的基本參數(shù)之一。 （ 6） I/O 地址分配方式 采用 I/O 自動(dòng)分配方式 ，地址連續(xù)、有序。 PLC 輸出點(diǎn)總計(jì)： 4 個(gè)。 （ 2）電源總開關(guān) 根據(jù) EN602041標(biāo)注規(guī)定，為了使正的控制系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離，機(jī)械設(shè)備的電氣控制裝置必須安裝電源總開關(guān) ，在本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，設(shè)有空氣開關(guān)作為電源總開關(guān)，可斷開回路中的所有用電設(shè)備電源。 控制主回路見(jiàn)附錄 2 系統(tǒng) 控制 回路設(shè)計(jì) 在機(jī)械運(yùn)料小車 的控制回路 主要由 通電延時(shí) 時(shí)間 繼電器 KT KT2；接觸器 KM KM2；停止按鈕，啟動(dòng)按鈕，限位開關(guān)等 構(gòu)成 。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 線圈通電動(dòng)作后， KM1的輔助常閉觸點(diǎn)斷開 KM2 線圈回路，若使 KM1 得電吸合，必須先使 KM2斷電釋放，其輔助常閉觸頭復(fù)位，這就防止了 KM KM2 同時(shí)吸合造成相間短路，這一線路環(huán)節(jié)稱為互鎖環(huán)節(jié)。 （ 1） 按下電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SB1，接觸器線圈 KM1 通 電 ，與 SB1 并聯(lián)的 KM1 的輔助常開觸點(diǎn)閉合，形成自鎖，以保證 KM1 線圈持續(xù)通電，同時(shí)串聯(lián)在電機(jī)主回路中的 KM1 的主觸點(diǎn)閉合， 接通電動(dòng)機(jī) M，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) ，機(jī)械運(yùn)料小車前進(jìn) ； （ 2） 當(dāng)行駛至限位開關(guān) ST1 處， ST1 的常開觸點(diǎn) 閉合 ，常閉觸點(diǎn)斷開，使 KM1 線圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械運(yùn)料小車停止，同時(shí)通電延時(shí)繼電器KT1 的線圈接通，其輔助常開觸點(diǎn)閉合，裝料指示燈 L1 變亮； （ 3） 延時(shí) 10S 后 ,時(shí)間繼電器的延時(shí)閉合常開觸點(diǎn) KT1 閉合，接觸器KM2 線圈通電并自鎖 ，兩個(gè)常閉觸點(diǎn) KM2 斷開，指示燈 L1 熄滅，同時(shí)使KM1 線圈失電，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，機(jī)械運(yùn)料小車后退 ； （ 4）當(dāng) 行駛至 ST2 處，其常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器 KT2 線圈帶電，KT2 常開觸點(diǎn)閉合，卸料指示燈 L2 變亮 ； （ 5）延時(shí) 8S 后，線圈 KT2 的常開觸點(diǎn)閉合，回到電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行狀態(tài)。 繼電器電路中的時(shí)間繼電器的功能用 PLC 內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)完成，它們與 PLC 的輸入位、輸出位無(wú)關(guān)， KTI 和 KT2 分別用 T37 和 T38 來(lái)完成相應(yīng)的延時(shí)功能， FR 熱繼電器的動(dòng)斷觸點(diǎn)具有鎖存功能，在繼電器電路中只出現(xiàn)一次，并且與 PLC 的負(fù)載串聯(lián)，不必將其作為 PLC 的輸入信號(hào)， 23 將它放在 PLC 的輸出回路中，與相應(yīng)的外部負(fù)載串聯(lián)。 。 當(dāng)系統(tǒng)處于初始步時(shí)， 為“ 1”，步 到 的轉(zhuǎn)換條件 滿足，系統(tǒng)由初始步到 ， 成為活動(dòng)步。 控制系統(tǒng)的梯形圖 26 運(yùn)料小車的流程 圖 如 52 所示 ， 開 始按 下 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 按 鈕 S B 1行 駛 至 S T 1 處 ， 裝 料 指 示燈 L 1 亮 ， 延 時(shí) 1 0 S 時(shí) 間 到電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ， 機(jī) 械 運(yùn) 料 小 車 后 退行 駛 至 S T 2 處 ， 卸 料 指 示 燈 L 2亮 ， 延 時(shí) 8 S 時(shí) 間 到按 下 停 止 按 鈕 S B 3結(jié) 束運(yùn) 料 小 車 前 進(jìn)否否否是是是 圖 52 流程圖 根據(jù)控制系統(tǒng)的順序功能圖和運(yùn)料小車的流程圖編寫梯形圖 27 7 STEP7Micro/WIN編程軟件的應(yīng)用 軟件的功能簡(jiǎn)介 STEP7 編程軟件是用于 SIEMENS 公司 S7 系列 PLC 的 工具 軟件，它包括了用于 S7200 PLC 的 STEP7Micro/WIN 與用于 S7300/400 PLC的 SIEP7 兩種基本 工具 軟件。編程軟件可以用于帶有集成式 S7200 的 數(shù)控 系統(tǒng)，如SIEMENS SINUMERIK 802 等。其中， SIMATIC 指令系統(tǒng)的功能較豐富，可以使 用非 IEC 611313標(biāo)準(zhǔn)指令，以實(shí)現(xiàn) 特殊 的 PLC 功能。 對(duì)于以上兩種情況， STEP7Micro/WIN 軟件可以根據(jù)所 選擇 的指 29 令系統(tǒng)與 CPU 模塊的型號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。 （ 2） 軟件安裝 步驟 —— 將 STEP7 MICRO WIN 安裝光盤插入 CD/DVD ROM。 即使安裝過(guò)程中出現(xiàn)選擇錯(cuò)誤，也無(wú)須重新啟動(dòng)安裝過(guò)程，在安裝軟件完成后，還可以進(jìn)行必要的調(diào)整。畢業(yè)論文即將完成，回想起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)過(guò)，讓我感觸頗深： (1)“每天早晨叫醒我的不再是鬧鐘，而是畢業(yè)設(shè)計(jì)”。例如 ，西門子 S7200系列的 PLC，因?yàn)橹皼](méi)有接觸過(guò)，在學(xué)習(xí)階段遇到的難題，經(jīng)過(guò)自己的努力，熟悉了并掌握一些知識(shí)，所以說(shuō)努力之后，會(huì)有收獲。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)， 也讓我收獲很多 ： 通過(guò)這次比較完整的設(shè)計(jì)出機(jī)械運(yùn)料 小車 的 PLC控制 系統(tǒng) ， 使 我擺脫了單 純的理論知識(shí)和不求甚解的學(xué)習(xí)狀態(tài)； 鍛煉了我綜合運(yùn)用所專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和解決實(shí)際 問(wèn)題的能力； 提高 了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范、電腦繪 圖 和使用 S7200軟件 等 專業(yè)能力水平。我的能力也得 到了提高，正是這一次設(shè) 計(jì)讓我積累 無(wú)數(shù) 的 實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出 更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力 和理解力。雖然只 是短短的幾個(gè)月，楊老師 卻 讓 我 受益匪淺 ，不只是知識(shí)，更重要的還有對(duì)工作的態(tài)度。由于 筆者水平有限，在理論的描述、資料的運(yùn)用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀 點(diǎn)也尚欠成熟，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2z Vkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 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