【正文】 你們的鼓勵(lì)和幫助永遠(yuǎn)是我前進(jìn)的不懈動(dòng)力。本論文從選題到最后定稿成文，楊俊起老師都給予了悉心的指導(dǎo)，楊老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師楊俊起老師致以我最真摯的謝意。 致 謝首先，我要感謝河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院，感謝電氣系對(duì)我的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識(shí)，感謝各位學(xué)科老師在學(xué)習(xí)中對(duì)我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣，使我的收獲更加豐富。這句話從楊俊起老師那里才體會(huì)到的。（2） “不逼自己一把，你就不知道自己有多優(yōu)秀” 。 ——軟件安裝完成后，在計(jì)算機(jī)的開始菜單中選擇Simatic子菜單，并選擇STEP7MicroWIN32選項(xiàng)，即可啟動(dòng) STEP7Micro/WIN軟件。 在安裝過程中，會(huì)彈出相應(yīng)的安裝指示信息，可以選擇安裝目錄、語言、PG/PC 接口參數(shù)設(shè)置對(duì)話框Setting PG/PC Interface等信息。 2．安裝與啟動(dòng) （1）軟件配置要求 STEP7Micro/WIN編程軟件可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)或西門子專用編程器(PG)上使用，軟件運(yùn)行的硬件要求如下： CPU: PII處理器，運(yùn)算速度在 400MHz以上； 內(nèi)存要求：不低于 32MB。 當(dāng)采用 IEC 611313指令系統(tǒng)時(shí)，STEP7Micro/WIN 軟件只能采用梯形圖、邏輯功能塊圖進(jìn)行 編程，但無法轉(zhuǎn)換成指令表，同時(shí)，某些特殊的功能指令在采用 IEC 611313指令系統(tǒng)時(shí)也無法正常使用。 通過軟件可以進(jìn)行程序編輯、狀態(tài)監(jiān)視以及強(qiáng)制改變輸入、輸出狀態(tài)等操作，以滿足 PLC控制系統(tǒng)在編程、調(diào)試、運(yùn)行和在線診斷等方面的需要。 STEP7Micro/WIN編程軟件有多種版本，目前常用的為 STEP7Micro/(STEP7Micro/ WIN32)，可以使用中文、英文、德文等多種文字。運(yùn)料小車停止，同時(shí)繼電器 T37開始計(jì)時(shí)，裝料指示的亮，控制程序這樣一步一步工作。（1）選擇程序結(jié)構(gòu)由于控制系統(tǒng)選用的是S7200系列的PLC,接運(yùn)料小車的控制要求較簡(jiǎn)單，所以程序用線性化結(jié)構(gòu)進(jìn)行編寫，可以省略程序塊、數(shù)據(jù)塊的編寫。5 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) S7程序設(shè)計(jì)的基本步驟首先根據(jù)控制對(duì)象與選擇的S7200PLC的型號(hào)CPU224，選擇PLC程序的框架進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試密切相關(guān)；而程序的輸入與編輯、程序檢查，程序的調(diào)試等工作都在此階段完成。 PLC的外部接線圖根據(jù)機(jī)械運(yùn)料小車的工作原理和I/O地址分配表畫出PLC的外部接線圖，如下:圖42 PLC的外部接線圖圖中，正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 SBSB2，分配輸入信號(hào)地址、停止按鈕 SB3:，,兩個(gè)限位開關(guān) STST2 的輸入信號(hào)地址為 、?？傮w電路圖見附錄 1 機(jī)械運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理根據(jù)設(shè)計(jì)的總體電路圖和機(jī)械運(yùn)料小車的控制要求可知，控制運(yùn)料小車的電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作方式，需要兩個(gè)線圈KM1和KM2，通過改變相序來改變電動(dòng)機(jī)的工作方式，接觸器KM1和KM2的主觸點(diǎn)對(duì)應(yīng)主電路圖中的KM1和KM2。在電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制接觸器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，可能引起電源短路、機(jī)械部件損壞，為保證控制系統(tǒng)工作可靠性，在繼電器接觸器控制系統(tǒng)中，通過觸點(diǎn)進(jìn)行電氣“互鎖” ，互鎖環(huán)節(jié)具有禁止功能，在線路中起安全保護(hù)作用。所以，在主回路中裝設(shè)有熔斷器，它的主要用做短路保護(hù)和嚴(yán)重過載保護(hù)；熱繼電器FR，是一類實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電功能的裝置，主要用做過電流、漏電、欠壓、過熱等故障的保護(hù)。4 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4．1 系統(tǒng)主回路與控制回路的設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，PLC具有靈活 、通用的特點(diǎn)，幾乎全部的控制都是通過軟件來控制的，雖然如此硬件設(shè)計(jì)也并不是PLC與I/O信號(hào)間簡(jiǎn)單的連線，它直接關(guān)系到控制系統(tǒng)的安全性、可靠性與生產(chǎn)成本等諸多問題，而且硬件設(shè)計(jì)一旦完成，不可以隨時(shí)隨地進(jìn)行修改，因此，它是決定控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵問題，在硬件設(shè)計(jì)階段應(yīng)高度重視。裝料指示燈 L1，卸料指示燈 L2，其中輸入為：SBSBSBSTST2；輸出為：KMKMLL將以上 PLC的輸入、輸出匯總，可以統(tǒng)計(jì)如下：PLC的輸點(diǎn)總計(jì)：5 個(gè)。（3）開關(guān)量輸入模塊的選擇選擇三相交流輸入電源 AC380V，采用直流匯點(diǎn)輸入接線方式。元件列表如下：表32序號(hào) 代號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量1 M 三相異步電動(dòng)機(jī) J02224 12 QS 空氣開關(guān) DZ473P 33 FR 熱繼電器 R2016 14 CPU PLC處理器 CPU224 15 KM 交流接觸器 CJ20 26 SB 按鈕 LAY8 37 ST 限位開關(guān) LXK2 28 FU 熔斷器 RT1420 19 L 導(dǎo)線 若干 PLC機(jī)型的選擇 （1）CPU 性能PLC的 CPU性能主要涉及處理器的“位數(shù)” 、運(yùn)算速度、用戶存儲(chǔ)器的容量、編程能力、軟件開發(fā)能力、通信能力等方面。熱繼電器的熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。?熔斷器的額定電壓為 AC380V，則可選擇型號(hào)為 RT1420的熔斷器。 主要電氣元件的配置根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，選擇設(shè)計(jì)所需要的電氣元件：（1）三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇通過對(duì)控制要求的分析，控制系統(tǒng)需要一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī) M,為滿足工藝要求，電動(dòng)機(jī)的功率選定為 1KW,型號(hào)： J02224, 1410轉(zhuǎn)/分，380V， 安 。在運(yùn)料小車裝料、卸料的過程中，用指示燈 L1，L2 來顯示當(dāng)前的運(yùn)料小車所處的狀態(tài)，也方便工作人員的監(jiān)管。如果不考慮 PLC的公共處理過程，PLC 的正常執(zhí)行用戶程序的工作過程分為 3步：①PLC 一次性將全部輸入端的狀態(tài)(輸入信號(hào))讀入輸入緩沖寄存器，生成“輸入映像” ；②執(zhí)行 PLC用戶程序，進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果立即寫入指定的標(biāo)志寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、輸出緩沖寄存器中；③用戶程序處理完成，PLC 一次性將全部“輸出映像”輸出到PLC的輸出端。內(nèi)部輸出接點(diǎn)經(jīng) PLC的輸出接線端與輸出執(zhí)行元件連接，每個(gè)輸出接點(diǎn)與內(nèi)部控制電路中的輸出線圈一一對(duì)應(yīng)，當(dāng)輸出線圈為“1”時(shí)，輸出接點(diǎn)接通，且每一個(gè)輸出線圈只能有一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的接點(diǎn)。（1）輸入電路由外部輸入信號(hào)、PLC 輸入接線端、等效輸入繼電器三部分。由于 PLC內(nèi)部一般采用開關(guān)電源，因此大部分 PLC對(duì)輸入電壓的要求不高，交流輸入時(shí)，一般為單相 AC85260V,50/60HZ；直流輸入時(shí)要求 ,但部分 PLC對(duì)“紋波”有一定的要求。輸出接口電路一般由信號(hào)連接器件（如接線端子、插頭等） 、輸出驅(qū)動(dòng)電路（如中間繼電器、大功率晶體管、雙向晶體管等） 、信號(hào)隔離/電平轉(zhuǎn)換電路（如光電耦合器件、模擬開關(guān)等） 、輸出信號(hào)寄存電路等環(huán)節(jié)組成。通常情況下，來自生產(chǎn)設(shè)備或控制現(xiàn)場(chǎng)的各種輸入信號(hào)，通過輸入接口電路可以講開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 PLC內(nèi)控制所需要的、CPU 能夠直接處理的 TTL電平，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成 PLC內(nèi)部所需要的數(shù)字量等。用戶存儲(chǔ)器采用 EEPROM，內(nèi)部劃分為“用戶程序存儲(chǔ)區(qū)域” 、“參數(shù)存儲(chǔ)區(qū)域” 、 “保持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域”三個(gè)區(qū)域。PLC 的系統(tǒng)程序一般由管理程序、指令譯碼程序、標(biāo)準(zhǔn)程序塊三部分組成；PLC 的用戶程序是指PLC的使用者根據(jù)各種控制要求與控制條件編制的 PLC用戶程序，常稱為“用戶程序” 。PLC與工業(yè) PC、DCS 的主要區(qū)別為：在硬件上，工業(yè) PC機(jī)采用了通用計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，具有兼容性強(qiáng)、通信方便的特點(diǎn)；DCS 注重于對(duì)模擬量的輸入/輸出的控制與回路調(diào)節(jié)功能的設(shè)計(jì)；而 PLC側(cè)重于對(duì)開關(guān)量的邏輯控制。通過 PLC的特殊功能模塊，PLC 可以用于溫度、電壓、速度、位置等控制的場(chǎng)合，對(duì)模擬量與數(shù)字量進(jìn)行處理與控制。（6） 維修工作量小，維修方便。（2）使用方便由于大多數(shù) PLC都采用了基本單元加擴(kuò)展或模塊化結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量、形式、驅(qū)動(dòng)能力等可以根據(jù)實(shí)際控制需要進(jìn)行選擇與確定且需要，時(shí)還可以隨時(shí)更換或增減 I/O模塊；PLC 具有可以滿足不同控制要求的特殊功能模塊，使得使用靈活與多變；可以通過個(gè)人計(jì)算機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)對(duì) PLC程序進(jìn)行調(diào)整與修改，還可以對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)與工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，調(diào)整、維修方面等。對(duì)工作環(huán)境的要求較低，抗干擾能力強(qiáng)，平均無故障工作時(shí)間長(zhǎng)，是 PLC在各工業(yè)得到廣泛應(yīng)用的重要原因之一。網(wǎng)絡(luò)連接能力是當(dāng)代 PLC的發(fā)展趨勢(shì)，它是信息技術(shù)發(fā)展對(duì)自動(dòng)化設(shè)備提出的新要求，是實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化與進(jìn)行現(xiàn)代化管理的需要，是計(jì)算機(jī)集成化制造的基礎(chǔ)。（2）性能的提高PLC的性能主要包括 CPU性能和 I/O性能。作為 PLC發(fā)展趨勢(shì)，仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩個(gè)方面。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工業(yè)自動(dòng)化的需要，PLC 的各種功能不斷開發(fā)和完善。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能日益增強(qiáng)，PLC的 CPU運(yùn)算速度上升、位數(shù)不斷增加，使得使用各種特殊控制的功能的模塊不斷開發(fā)，PLC 由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制發(fā)展。在這一階段，PLC 生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大、價(jià)格不斷下降，PLC 被迅速普及。 在這一階段，由于 PLC誕生，各種類型的順序控制器不斷產(chǎn)生，但被迅速淘汰。 PLC的發(fā)展及趨勢(shì)PLC自從產(chǎn)生至今，雖然不到 40年，但它具有使用靈活、編程方便、可靠性高、體積小、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)，使其在機(jī)械、冶金、化工、輕工、紡織等部門得到廣泛的應(yīng)用。由此，PLC 應(yīng)運(yùn)而生。因此，直至今日“繼電接觸器控制系統(tǒng)”仍是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域最基本的控制系統(tǒng)之一?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，它是專為在惡劣工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。PLC 運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)代企業(yè)為提高生產(chǎn)車間物流自動(dòng)化水平,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)間的運(yùn)輸自動(dòng)化,使廠房?jī)?nèi)的物料搬運(yùn)全自動(dòng)化,許多企業(yè)在生產(chǎn)車間廣泛使用無人小車,運(yùn)料小車在車間工作臺(tái)或生產(chǎn)線之間自動(dòng)往