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1、摘 要随着社会的不断发展，科技的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。正是在这样的科技大潮牵引下，我们所学习的知识也越来越多的和先进科技接轨了。本次课程设计正是基于此种情况，其目的为了实现小车自动取料功能。首先确定本次课程设计的I/O分配，然后应用PLC软件选址进行编程，通过串口通讯编译下载，在实验板上进行调试，通过开关控制程序，使小车按要求运行，最终实现小车配料控制。关键词：I/O分配；配料；PLC；通讯目 录1、绪论12、系统工作原理13、系统的硬件配置23.1、PLC简介23.2、编程元件地址分配23.2.1、任务一编程元件分配地址23.2.2、任务二
2、编程元件分配地址33.3、输入输出接线图43.3.1、任务一输入输出接线图43.3.2、任务二输入输出接线图54、系统软件设计54.1、编程软件介绍54.2、系统程序说明及梯形图64.2.1、任务一程序说明及梯形图64.2.2、任务二程序说明及梯形图85、程序调试116、实验体会11参考文献121、绪论随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长、难度大、效率低等缺点。本次课程设计题目配料车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的。运用所学的可编程控制器的相关
3、知识在实验电路板上实现小车取料的控制。改变以往人工取料时间长、难度大、效率低的缺点。提高工作效率，节省人力资源。2、系统工作原理配料车控制系统的工作原理如图1所示。图1 配料车控制系统1、按下启动按钮SB1后，配料车到A处取料，送回配料罐。到A处取料次数由计数器C0决定。然后到B处取料。在B处取料次数由计数器C1决定。最后配料车停在配料罐处。2、按下A处取料启动按钮SB2，配料车到A处取料，在A处取料次数由计数器C0决定，取完料后回到配料罐处停止；按下B处取料启动SB3，配料车到B处取料，在B处取料次数由计数器C1决定，取料完成回到配料罐处停止。运行中的配料车可以有停止按钮SB4停止运行。3、
4、系统的硬件配置3.1、PLC简介现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应，生产出小批量,多品种，多规格，低成本和高质量的产品，为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程序控制器（PLC，Programmable Logic Controller） 也正是顺应这一要求出现的，他是以微处理器为基础的通用工业控制装置。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要
5、求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。把计算结果送给PLC的控制器。3.2、编程元件地址分配3.2.1、任务一编程元件分配地址根据系统的控制任务一：按下启动按钮SB1后，配料车到A处取料，送回配料罐，然后到B处取料，最后配料车停在配料罐处，确定其I/O分配为表1所示。表1 任务一I /O分配输入信号信号原件及作用原件或端
6、子位置I0.0 I0.2 I0.3 I0.4启动信号按钮 O点限位开关 A点限位开关 B点限位开关直线区 任选 直线区 左数第一个 直线区 左数第三个 直线区 左数第四个输出信号控制对象及作用元件或端子位置Q0.0 Q0.1电机正转 电机反转旋转区正转端子 旋转区反转端子3.2.2、任务二编程元件分配地址根据系统的控制任务二：按下A处取料启动按钮SB2，配料车到A处取料，在A处取料次数由计数器C0决定，取完料后回到配料罐处停止；按下B处取料启动SB3，配料车到B处取料，在B处取料次数由计数器C1决定，取料完成回到配料罐处停止。确定其I/O分配为表2所示。表2 任务二I /O分配输入信号信号原件
7、及作用原件或端子位置I0.0 I0.2 I0.3 I0.4 I1.1 I1.2向A处运行启动按钮 O点限位开关 A点限位开关 B点限位开关 向B处运行启动按钮 停止信号按钮直线区 任选 直线区 左数第一个 直线区 左数第三个 直线区 左数第四个 直线区 任选 直线区 任选输出信号控制对象及作用元件或端子位置Q0.0 Q0.1电机正转 电机反转旋转区正转端子 旋转区反转端子3.3、输入输出接线图3.3.1、任务一输入输出接线图图2 任务一输入输出接线图3.3.2、任务二输入输出接线图图3 任务二输入输出接线图4、系统软件设计4.1、编程软件介绍STEP7-Micro/WIN 4.0是西门子公司专
8、为SIMATIC S7-200系列可编程序控制器研制开发的编程软件，它是基于Windows的应用软件，功能强大，既可用于开发用户程序，又可实时监控用户程序的执行状态。STEP7-Micro/WIN32编程软件的基本功能是协助用户完成应用软件的开发，其主要实现以下功能：1）在脱机（离线）方式下创建用户程序，修改和编辑原有的用户程序。在脱机方式时，计算机与PLC断开连接，此时能完成大部分的基本功能，如编程、编译、调试和系统组态等，但所有的程序和参数都只能存放在计算机的磁盘上。2）在联机（在线）方式下可以对与计算机建立通信关系的PLC直接进行各种操作，如上载、下载用户程序和组态数据等。3）在编辑程序
9、的过程中进行语法检查，可以避免一些语法错误和数据类型方面的错误。经语法检查后，梯形图中错误处的下方自动加红色波浪线，语句表的错误行前自动画上红色叉，且在错误处加上红色波浪线。4）对用户程序进行文档管理，加密处理等。5）设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。4.2、系统程序说明及梯形图4.2.1、任务一程序说明及梯形图采用起保停电路来控制小车电动机的左行和右行。给定输入信号后，正转启动按钮I0.0常开触点接通，由低电位变为高电位，中间继电器M0.0变为高电位并自保持。当给定输入信号后，计数器C2计数，因为设定值为1，防止小车在O点处未接受到输入信号而碰触到O点限位开关而自动运行。M0.0导通后
10、，Q0.0由低电位变为高电位，小车开始向右运动。当小车行驶到A点时，A点限位开关I0.3由低电位变为高电位，同时计数器C0开始计数。I0.3导通后，网络二导通，即Q0.1由低电位变为高电位，小车开始向左运动。当小车运行到O处时， O点限位开关I0.0再次进入导通状态，则网络一导通，小车又开始向右运行，按照以上过程反复。当计数器计录数值达到设定值3后，小车运行到O点，按照设定继续向右运行，因C0计数已经完毕，所以小车不再受C0控制，当小车向右运行至B点时，B点限位开关I0.4由低电位变为高电位，计数器C1开始计数，计数器C0被复位，同时网络二导通，小车向左运动。当小车运行到O点后，I0.2由低电
11、位变为高电位，网络三导通，中间继电器M0.2由低电位变为高电位，Q0.0动作，小车继续向右运动。按照以上过程反复，当计数器C1计数值达到设定值后，计数器C1被复位。小车回到O点后则自动停止运动。实现题目要求中对配料车的控制系统的要求。4.2.2、任务二程序说明及梯形图采用起保停电路来控制小车电动机的左行和右行。给定输入信号后，右行至A处启动按钮I0.0常开触点接通，由低电位变为高电位，中间继电器M0.0变为高电位并自保持。当给定输入信号后，计数器C2计数，因为设定值为1，防止小车在O点处未接受到输入信号而碰触到O点限位开关而自动运行。M0.0导通后，Q0.0由低电位变为高电位，小车开始向右运动
12、。当小车行驶到A点时，A点限位开关I0.3由低电位变为高电位，同时计数器C0开始计数。I0.3导通后，网络二导通，即中间继电器M0.1由低电位变为高电位，则Q0.1导通，小车开始向左运动。当小车运行到O处时，O点限位开关I0.0再次进入导通状态，则网络一导通，小车又开始向右运行，按照以上过程反复。当计数器C0计录数值达到设定值3后，再次给进输入信号，计数器C1开始计数后计数器C0被复位。再次给定输入信号后，左行至B处启动按钮I1.1常开触点接通，由低电位变为高电位，中间继电器M0.2变为高电位并自保持。当给定输入信号后，计数器C3计数，因为设定值为1，防止小车在O点处未接受到输入信号而碰触到O
13、点限位开关而自动运行。M0.2导通后，Q0.0由低电位变为高电位，小车开始向右运动。当小车行驶到B点时，B点限位开关I0.4由低电位变为高电位，同时计数器C1开始计数。I0.4导通后，网络四导通，即中间继电器M0.3由低电位变为高电位，则Q0.1导通，小车开始向左运动。当小车运行到O处时，O点限位开关I0.0再次进入导通状态，则网络三导通，小车又开始向右运行，按照以上过程反复。当计数器C1计录数值达到设定值3后，计数器C1被复位。小车回到O点后则自动停止运动。在小车运行过程中，随时按动按钮I1.2则小车停止运动。在给入输入信号后，小车继续运动。实现题目要求中对配料车的控制系统的要求。5、程序调
14、试在本次课设初期，想用顺序功能实现对小车取料的控制，但是经编译发现顺序功能只适用于单次循环系统中，所以改用经验方法进行编程。在第一个任务的程序调试初期，小车不用接收输入信号便自动从O点运行进行取料，经研究在右行输入信号处加入一个计数器，设定计数器值为1，当计数器达到设定之后，触发开关。这样就能控制输入开关，使小车不能自动运行。程序设计出来后，我们只能实现小车的单步运行，即只能运行到A点便停止运动。经调试研究，我们能在网络三加入计数器C0进行控制，即当计数器达到设定之后网络三导通，实现小车向B处取料的功能。在开始设置复位开关的时候，我们选择的是I0.6，即实行手动复位。这样既浪费人力，又浪费资源
15、。在大家共同研讨及调试下，我们将计数器的复位端接入两个计数器，既节省了I/O端口，又对连个计数器进行了互锁，达到我们的设计要求。在第二个程序设计调试初期，我们仍是采用手动复位，但调试后出现如下两个问题：1.如果按照先A后B的顺序能正常运行，如果先到B后到A则到到达B点后必须进行复位才能在到A点取料。2.在小车到A到B后，如果在去A处取料则A处计数器失去作用。经调试研究，我们将手动复位按钮改成计数器控制复位，这样既实现了可随意改变小车运行先后顺序的功能，有实现了计数器的自动复位。在整个程序的设计调试中，还一直存在一个问题，我们在所有功能都实现后发现有一个IO输入端为空。我们接入的一个I0.1触点
16、，由于开始时程序有问题，将它去掉，小车不运行，经老师指导调试后，我们成功的把多余的触点去掉，实现了小车取料的设计要求。6、实验体会通过本次课程设计，让我更深一步的学习PLC编程方法，并学会了使用S7200编程软件。本次课程设计实现了通过开关控制小车取料的功能。在设计之初，曾经走入误区，也曾将茫然过，可是在老师与同组成员的帮助下，我顺利的解决了遇到的问题，并达到了预想的效果。在此，要特别感谢我的课程设计指导老师李姣老师，还要特别感谢与我同组的张策、李脱、徐沛军三名同学。课设结束了，但是我深知，我所学习的知道还是远远不够的，通过课程设计也让我增强了学习PLC的兴趣。在以后的学习生活中，我会把这种专研精神继续发扬下去，争取学到更多有用的知识，不断丰富自己。参考文献1 赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，72 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2005，33 胡学林.可编程控制器原理及应用.电子工业出版社，2007,1
