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1、目录引言I1设计任务与要求12 PLC控制系统的硬件设计22.1 PLC机型的选择22.2 PLC容量估算32.3系统I/O地址的分配32.4安全回路设计42.5计算机和PLC的链接通信53运料小车PLC控制的软件设计53.1 STEP7-Micro/WIN 编程软件63.2运料小车控制梯形图设计73.3运料小车控制语句表设计93.4运料小车PLC控制设计说明114 PLC控制系统的抗干扰性设计114.1抗电源干扰的措施124.2控制系统的接地设计124.3防I/O干扰的措施135 PLC控制系统的调试136小结147参考文献14引言运料小车自动控制随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，
2、从手动到自动， 逐渐形成了机械化，自动化。将 PLC应用到运料小车电气控制系统，可 实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩 展到128I/O点。且能增加特殊功能模块或扩展板。PLC在运料小车 控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。本文以PLC控制技 术为核心，采用SIEMENS公司的S7-200系列的PLC，论述了运料小车 控制的软硬件设计方案及其控制原理，实现了运料小车自动控制。1设计任务与要求(1 )设计任务 某自动生产线上运料小车的运动如图1.1所示：运料小车点四I _自动化生产1号2号站3号站4号站5号站图1.1运料小车示意图运料小车由一台三相异步电动机拖
3、动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。电动机正反转图如图1.2所示：在生产线上有5个编号为l5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(SB1SB5)分别与 5个停靠站点相对应。图1.2（2 ）设计要求1）按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮 SB的编码时，小车 向右运行，运行到呼叫按钮 SB所对应的停靠站时停止；3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮 SB的编码时，小车 向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止；4）当
4、小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮 SB的编码时，小车 保持不动；5）呼叫按钮开关SB1SB5应具有互锁功能，先按下者优先。6）设计PLC硬件电器连接图。7）设计PLC控制程序（梯形图或指令程序）。2 PLC控制系统的硬件设计2.1 PLC机型的选择PLC机型的选择应是在满足控制要求的前提下，保证可靠、维护使 用方便以及最佳的性能价格比。S7-200系列PLC是西门子公司推出的一种小型PLCo S7-200系列PLC在集散自动化系统中充分发挥其强大功 能适用范围从替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制。它适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列PLC CUP模块
5、外部结构，如图2 . 1所示。顶部端子盖 电源及输出端子底部端子盖输入端子、传感器电源I前盖方式开关、 电位器、扩展I/O连接图2.1S7-200系列PLC - CUP模块外部结构2.2 PLC容量估算PLC的容量指I/O点数和用户存储器的存储容量两方面的含义。在选择PLC型号时不应盲目追求过高的性能指标，但是在I/O点数和存储器容量方面除了要满足控制系统要求外，还应留有余量，以做备用或系 统扩展时使用。2.3系统I/O地址的分配S7-200系列PLC地址分配原则有两点：1）数字量和模拟量分别编址，数字量输入地址冠以字母“ I”，数 字量输出地址冠以字母“ Q”，输出/输入字节可以重号。模拟量
6、输入地址冠以字母“ AI ”，模拟量输出地址冠以字母“ AQ”，输出/输入字可以 重号。2）是数字量模块的编址是以字节为单位。本次小车运料plc控制设计，I/Q分布表，如表一。表一小车运料I/Q地址分配表输入启动I0.01号站I0.12号站I0.23号站I0.34号站I0.45号站I0.5SB1I1.1SB2I1.2SB3I1.3SB4I1.4SB5I1.5停止I0.7输出左移Q0.0右移Q0.1停止Q0.22.4安全回路设计安全回路是保护负载或控制对象以及防止操作错误或控制失败而进行连锁控制的回路。在直接控制负载的同时，安全保护回路还给PLC输入信号，以便于PLC进行保护处理。安全回路一般考
7、虑以下几个方面。1 ）短路保护2）互锁与联锁措施3）失压保护与紧急停车措施4 ）极限保护2.5计算机和PLC的链接通信连接S7-200 CPU 可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与 PLC之间 的通信连接，如图2.2所示。图2.2 PC/PPI电缆建立个人计算机与 PLC之间的通信连接3运料小车PLC控制的软件设计软件设计是PLC控制系统设计的核心。要设计好 PLC的应用软件，必须充分了解被控对象的生产工艺、技术特性、控制要求等。通过PLC的应用软件完成系统的各项控制功能。S7-200系列PLC的编程语言非常丰富，有 LAD （梯形图）、STL （语 句表）、FBD （功能块图/逻辑功能图）
8、、顺序功能图（SFC）等，用户可 以选择一种语言编程，如果需要，也可混合使用几种语言编程。3.1 STEP7-Micro/WIN 编程软件STEP7-Micro/WIN 是专为S7-200 PLC设计的编程和配置软件，是 SIEMENS 公司S7-200 系列 PLC用户不可缺少的开发工具。 STEP7-Micro/WIN 的使用基于 windows 操作系统。STEP7-Micro/WIN 编 程软件的窗口如图3.1所示。F* rrrr i Mif +/tiv imbavic tul国宜悖 TKd) 口 d) ，境QpQJj。工.-IB噪作拦指令树w*o r 图3.1 STEP7-Micro
9、/WIN 编程软件的窗口STEP7-Micro/WIN 的使用步骤：（1）创建程序（2）下载程序(3 )运行程序(4)监控程序状态3.2运料小车控制梯形图设计由表一及设计任务和要求，在STEP7-Micro/WIN做运料小车PLC控制梯 形图，如图3.2所示。图3.2运料小车PLC控制梯形图3.3运料小车控制语句表设计由图3.2运料小车PLC控制梯形图，可写出运料小车控制语句表，如图 3.3所示。程序注粹网命1 网洛标题LD10.0SM0.0, 1网结2停止LD10.7RM0.0, 1问籍3MOVELRDAMOVBLRDAMOVBLRDAMOVBLPP A MOVB/ O O 1 12 I 3
10、OB1 VO /I O阿第4|呼叫LDNMO.1LPSAII.1MOVE0,VB10LRDAII.2MOVE1,VB10LRDAII.3MOVE2；VB10LRDAII.4MOVB&，VB10LPPAII.bMOVB4,VB10网命s|呼叫忧先LDIl .10Il .:20Il .30Il .4aIl .&MO .，1左移VB10-12 0 0 _u - B _u o o o VQQMQLDBANANA右移VB10-0201 -u , . , E CD c3口口 VQQMQLDBANAN网命8不动VB101_u .-oil _u 1 2 -o _u B _u o o o o _u MVQO-M
11、QQQ图3.3运料小车控制语句表3.4运料小车PLC控制设计说明网络1 :按下启动(I0.0 )按钮，系统开始工作。网络2:按下停止(I0.1)按钮，系统停止工作。网络3:小车停车位置编码。用传送指令将一号站(I0.1)编码为0、二号站(I0.2)编码为1、三号站(I0.3)编码为2、四号站(I0.4) 编码为3、五号站(I0.5)编码为4。网络4 ：呼叫按钮编码，即按下呼叫按钮，当前按钮被编码。用传送指令将呼叫按钮SB1(I1.1)编码为0、呼叫按钮SB2(I1.2)编码为1、呼叫按钮SB3(I1.3)编码为2、呼叫按钮SB4(I1.4)编码为3、 呼叫按SB5(I1.5)编码为4。网络5:
12、呼叫优先，呼叫按钮开关 SB1SB5应具有互锁功能，先按下 者优先。网络6:当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮SB的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止。网络7:当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮SB的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮 SB所对应的停靠站时停止。网络8:当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小车保持不动。4 PLC控制系统的抗干扰性设计尽管PLC是专为工业生产环境而设计，有较强的抗干扰能力，但是 如果环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈或 PLC的安装和使用方法不当， 还是有可能给PLC控制系统的安全和可靠性带来隐患。因此，在PLC控制
13、系统设计中，还需要注意系统的抗干扰性设计。4.1抗电源干扰的措施（1）采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰（2）,硬件滤波措施 在干扰较强或可靠性要求较高的场合，应该使用 带屏蔽层的隔离变压器对 PLC系统供电。还可以。在隔离变压器一次侧 串接滤波器，如图4.1所示。（3 ）正确选择接地点，完善接地系统。图4.1 滤波器和隔离变压器同时使用4.2控制系统的接地设计良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的 电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑 制干扰。完善的接地系统是 PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 接地系统的接地方式一般可分为 3种方式
14、：串联式单点接地、并联式单 点接地、多分支单点接地即第 3种接地方式。PLC采用第3种接地方式 即单独接地。PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。4.3防I/O干扰的措施由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严 重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相 干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动作或死机。可 采取以下措施以减小I/O干扰对PLC系统的影响。5 PLC控制系统的调试统调试是系统在正式投入使用之前的必经步骤。与继电器控制系统不同，PLC控制系统既有硬件部分的调试还有软件的调试，与继电器控 制系统相比，PLC控制系
15、统的硬件调试要相对简单，主要是 PLC程序的 编制和调试。一般可按以下几个步骤进行：应用程序的编制和离线调试、 控制系统硬件检查、应用程序在线调试、现场调试、总结整理相关资料、 系统正式投入使用。6小结在本次设计中，虽然遇到了很多难题，但也收获了很多，这次实践 充分将平时学习的理论知识与实践操作相结合，在理论和实验教学基础上进一步稳固和提高自己理论知识结构，通过将所学知识应用于实际中去，在实际中发现问题、分析问题、解决问题，提高分析和解决问题能 力。目前我国正处于经济发展的转型期并且随着科技的不断发展，未来 工厂的生产过程必定会越来越智能化。小车送料是一种物料传输设备， 因其高效、连续、快速的特性，被广泛的应用于矿业、化工、机械、电 力、建材、轻工业以及港口码头等重要的工业领域。也正因为传送带的 应用十分的广泛，对传送带的制造和自动化改进对于工业生产的意义日 趋重大。PLC自诞生起便广受业界的关注，如今 PLC依然是自动控制领 域的一大支柱。传送带和PLC的结合为大势所趋，未来必将大放异彩。7参考文献1 李长久、安宏伟.PLC原理及应用M.北京：机械工业出版社，20062 史国生.电气控制与可编程控制器技术M.北京：化学工业出版社，2003. 汪明.网络化控制变频调速系统M.北京：中国电力出版社，2006.4范永胜、王岷.电气控制及PLC应用M.北京：中国电力出版社，2004.
