【正文】 has a simple connection, control speed, high precision, reliability and maintainability, easy installation, maintenance and renovation. The design of PLC control technology as the core, with Germany39。 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?？煽康目刂茟?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)。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(chē)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(chē)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(chē)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(mén)子 S7200 PLC控制的自動(dòng)控制運(yùn)料小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。設(shè)小車(chē)最初在左端，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，則小車(chē)自動(dòng)循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車(chē)完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。 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(kāi)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(guān)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(kāi)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(kāi)始向機(jī)床、生產(chǎn)線(xiàn)領(lǐng)域拓展。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(kāi)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(xiàn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為工廠(chǎng)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)PLC在硬件設(shè)計(jì)上采用了光電隔離、使用開(kāi)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(hù)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(chēng)“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 RS23RS42RS485 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(xiàn)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(xiàn)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(chē)在最初位置時(shí)，按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，如果運(yùn)料小車(chē)處于停止?fàn)顟B(tài)，則立即正轉(zhuǎn)運(yùn)行，到達(dá)右限位開(kāi)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(chē)開(kāi)始后退，直至到達(dá)左限位開(kāi)關(guān)處停止，等待卸料 5s后，運(yùn)料小車(chē)回到最初位置，按下停止按鈕，運(yùn)料小車(chē)完成一個(gè)工作周期。 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(chē)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(chē)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(kāi)關(guān)的額定電流為 10A，型號(hào)為 HZ1010。（5）熱繼電器的選擇（FR）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(kāi)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(kāi)關(guān)，在本次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)中，設(shè)有空氣開(kāi)關(guān)作為電源總開(kāi)關(guān)，可斷開(kāi)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(chē)的控制回路主要由通電延時(shí)時(shí)間繼電器KTKT2；接觸器KMKM2；停止按鈕，啟動(dòng)按鈕，限位開(kāi)關(guān)等構(gòu)成。當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器 KM1線(xiàn)圈通電動(dòng)作后，KM1的輔助常閉觸點(diǎn)斷開(kāi) KM2線(xiàn)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 KMKM2 同時(shí)吸合造成相間短路，這一線(xiàn)路環(huán)節(jié)稱(chēng)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(xiàn)圈 KM1通電，與 SB1并聯(lián)的 KM1的輔助常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，形成自鎖，以保證 KM1線(xiàn)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(chē)前進(jìn)；（2）當(dāng)行駛至限位開(kāi)關(guān) ST1處，ST1 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使 KM1線(xiàn)圈失電，電機(jī)停轉(zhuǎn)，機(jī)械運(yùn)料小車(chē)停止，同時(shí)通電延時(shí)繼電器 KT1的線(xiàn)圈接通，其輔助常開(kāi)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(kāi)觸點(diǎn) KT1閉合，接觸器KM2線(xiàn)圈通電并自鎖，兩個(gè)常閉觸點(diǎn) KM2斷開(kāi)，指示燈 L1熄滅，同時(shí)使 KM1線(xiàn)圈失電，然后電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行，機(jī)械運(yùn)料小車(chē)后退；（4）當(dāng)行駛至 ST2處，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器 KT2線(xiàn)圈帶電，KT2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，卸料指示燈 L2變亮；（5）延時(shí) 8S后，線(xiàn)圈 KT2的常開(kāi)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，F(xiàn)R 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)，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 ，系統(tǒng)由初始步到 ， 成為活動(dòng)步。 控制系統(tǒng)的梯形圖運(yùn)料小車(chē)的流程圖如 52所示， 開(kāi)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(chē)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(chē)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(chē)的流程圖編寫(xiě)梯形圖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(pán)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(mén)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(chē)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(zhuān)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(zhuān)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(guān)點(diǎn)也尚欠成熟，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指