【正文】 月 14 日 年 I 摘要 早期 的機(jī)械 運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)計周期長、體積大、成本高等缺點，幾乎無 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)計以 PLC控制技術(shù)為核心，采用德國西門子 S7200的 PLC,論述了機(jī)械運料小車控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案及其控制原理，實現(xiàn)了機(jī)械運料小車的自動控制 。 外文資料與中文翻譯 ................................ 錯誤 !未定義書簽。 長期以來， PLC 始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂?應(yīng)用。柔性制造系統(tǒng)。 PLC 通過輸入 /輸出（ I/O）裝置發(fā)出控制信號和接 受輸入信號。 2 進(jìn)入 21 世紀(jì)，中國是一個發(fā)展中大國，要加快科學(xué)技術(shù)發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國家的差距，仍需要較長時期的艱苦努力，同時也有著諸 多有利條件。例如：整個運行過程中，運料小車的速度很難設(shè)定，如果太快，啟動和制動時由于存在運料小車慣性難以控制的缺陷易造成物料的掉落、拋灑，這樣就不能實現(xiàn)安全的啟動停止。 （ 2） 自動控制：通過機(jī)器人技術(shù)，自動化設(shè)備終于實現(xiàn)了 PLC 在小車自動控制系統(tǒng)在自動方面的應(yīng)用。 設(shè)計取得的成果 本文介紹了一種基于西門子 S7200 PLC控制的自動控制 運料 小車系統(tǒng)設(shè)計方案。設(shè)小車最初在左端，當(dāng)按下啟動按鈕，則小 車自動循環(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)簡單、生產(chǎn)成本低、抗干擾能力強、故障檢修直觀方便、適用范圍廣的特點。 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 程可分為四個階段。 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 系列過渡， 1995 年后推出 S7200/300/400 等小、中、大型 PLC 系列產(chǎn)品。與此同時， 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，還可以通過各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為工廠自動化奠定了基礎(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 的運算速度提高 16 倍，基本存儲容量提高 12 倍，最大存儲容量更是提高近 200 倍，并且可以使用多種編程方式。 除此之外，可靠性的提高，價格的不斷下降，使得 PLC 的性能價格比得到提高。 硬件設(shè)計 8 PLC 在硬件設(shè)計上采用了光電隔離、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 來提高 PLC 的可靠性。 （ 4） 環(huán)境要求低，適應(yīng)性強 。 PLC的功能 （ 1） 基本控制功能。 PLC與 DCS、工業(yè) PC 9 自從微型計算機(jī)問世以來，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） 存儲器 PLC 內(nèi)部所使用的存儲器，按用途分為：系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器。數(shù)據(jù)存儲器在 S7200 中稱“數(shù)據(jù)存儲區(qū)域”，采用動態(tài) RAM 進(jìn)行存儲。 （ 4） 輸出接口電路 輸出接口的主要作用是完成 PLC 內(nèi)部信號到外部信號的轉(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。每個輸入繼電器與輸入信號一一對應(yīng)，當(dāng)外部輸入“ 1” 時，輸入繼電器“線圈”得電，內(nèi)部控制電路中對應(yīng)的輸入接點“吸合”。 在 內(nèi)部控制電路中， PLC 的定時器、計數(shù)器可以用繼電器控制線路的時間繼電器、計數(shù)繼電器進(jìn)行等效。 方案 2： 運料小車在最初位置時，按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕，如果運料小車處于停止?fàn)顟B(tài)，則立即正轉(zhuǎn)運行，到達(dá)右限位開關(guān)后停止；等待裝料10s 后，電機(jī)自動切換到反轉(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，運料小車回到最初位置，按下停止按鈕，運料小車完成一個工作周期。 14 系統(tǒng)描述 本設(shè)計的控制對象 是機(jī)械運料小車的 電動機(jī) ， 其目的是通過控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制機(jī)械運料小車在 A、 B 兩地 自動 往復(fù)運動 ，從而實現(xiàn)在B 地卸料、在 A 地裝料這一 過程 。 電動機(jī)的最大容量為 1KW，則三級組合開關(guān)的額定電流為 10A，型號為 HZ1010。 （ 5） 熱繼電器的選擇（ FR） 16 熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動機(jī)額定電流。 一臺電動機(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機(jī)的額定電流值， 則熱繼電器的型號為 R2016，此額定電流為 16A。 （ 2） I/O 點數(shù) PLC 的輸入 /輸出點數(shù)是 PLC 的基本參數(shù)之一。 （ 6） I/O 地址分配方式 采用 I/O 自動分配方式 ，地址連續(xù)、有序。 PLC 輸出點總計： 4 個。 （ 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。 控制主回路見附錄 2 系統(tǒng) 控制 回路設(shè)計 在機(jī)械運料小車 的控制回路 主要由 通電延時 時間 繼電器 KT KT2；接觸器 KM KM2；停止按鈕，啟動按鈕，限位開關(guān)等 構(gòu)成 。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 線圈通電動作后， KM1的輔助常閉觸點斷開 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） 按下電動機(jī)正轉(zhuǎn)啟動按鈕 SB1，接觸器線圈 KM1 通 電 ，與 SB1 并聯(lián)的 KM1 的輔助常開觸點閉合，形成自鎖，以保證 KM1 線圈持續(xù)通電，同時串聯(lián)在電機(jī)主回路中的 KM1 的主觸點閉合， 接通電動機(jī) M，電動機(jī)正轉(zhuǎn) ，機(jī)械運料小車前進(jìn) ； （ 2） 當(dāng)行駛至限位開關(guān) ST1 處， ST1 的常開觸點 閉合 ，常閉觸點斷開，使 KM1 線圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械運料小車停止，同時通電延時繼電器KT1 的線圈接通，其輔助常開觸點閉合，裝料指示燈 L1 變亮； （ 3） 延時 10S 后 ,時間繼電器的延時閉合常開觸點 KT1 閉合，接觸器KM2 線圈通電并自鎖 ，兩個常閉觸點 KM2 斷開，指示燈 L1 熄滅，同時使KM1 線圈失電，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)運行，機(jī)械運料小車后退 ； （ 4）當(dāng) 行駛至 ST2 處，其常開觸點閉合，時間繼電器 KT2 線圈帶電，KT2 常開觸點閉合，卸料指示燈 L2 變亮 ； （ 5）延時 8S 后，線圈 KT2 的常開觸點閉合，回到電動機(jī)的正轉(zhuǎn)運行狀態(tài)。 繼電器電路中的時間繼電器的功能用 PLC 內(nèi)部的定時器來完成，它們與 PLC 的輸入位、輸出位無關(guān)， KTI 和 KT2 分別用 T37 和 T38 來完成相應(yīng)的延時功能， FR 熱繼電器的動斷觸點具有鎖存功能，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， 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， 為“ 1”，步 到 的轉(zhuǎn)換條件 滿足，系統(tǒng)由初始步到 ， 成為活動步。 控制系統(tǒng)的梯形圖 26 運料小車的流程 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 1 0 S 時 間 到電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ， 機(jī) 械 運 料 小 車 后 退行 駛 至 S T 2 處 ， 卸 料 指 示 燈 L 2亮 ， 延 時 8 S 時 間 到按 下 停 止 按 鈕 S B 3結(jié) 束運 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，以實現(xiàn) 特殊 的 PLC 功能。 對于以上兩種情況， STEP7Micro/WIN 軟件可以根據(jù)所 選擇 的指 29 令系統(tǒng)與 CPU 模塊的型號進(jìn)行自動識別。 （ 2） 軟件安裝 步驟 —— 將 STEP7 MICRO WIN 安裝光盤插入 CD/DVD ROM。 即使安裝過程中出現(xiàn)選擇錯誤，也無須重新啟動安裝過程，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)計的經(jīng)過，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”。例如 ，西門子 S7200系列的 PLC，因為之前沒有接觸過，在學(xué)習(xí)階段遇到的難題，經(jīng)過自己的努力，熟悉了并掌握一些知識，所以說努力之后，會有收獲。 畢業(yè)設(shè)計是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機(jī)會， 也讓我收獲很多 ： 通過這次比較完整的設(shè)計出機(jī)械運料 小車 的 PLC控制 系統(tǒng) ， 使 我擺脫了單 純的理論知識和不求甚解的學(xué)習(xí)狀態(tài)； 鍛煉了我綜合運用所專業(yè)基礎(chǔ)知識和解決實際 問題的能力； 提高 了我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(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) 計讓我積累 無數(shù) 的 實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出 更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力 和理解力。雖然只 是短短的幾個月，楊老師 卻 讓 我 受益匪淺 ，不只是知識，更重要的還有對工作的態(tài)度。由于 筆者水平有限，在理論的描述、資料的運用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀 點也尚欠成熟，敬請各位老師批評指正。 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$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR