基于PLC的运料小车控制系统设计
摘要
早期运料小车电气控制系统多为继电器—接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。随着社会发展，可编程逻辑控制器（PLC,Programmable logic Controller）的出现，它是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。本设计是通过PLC控制电机转速、传感器检测，实现小车多处装料、卸料自动行驶的控制系统。
关键词：可编程控制器；传感器；自动行驶
Abstract
Early material transport car electric control system for relay - contactor consisting of complex system, this system has long design cycle, large volume, cost is high, no data processing and communications functions, must have a person responsible for operation. With the development of society, the programmable logic controller, it is a kind of industrial control computer. Its programming convenient, simple operation and in particular high advantages, make it in the industry production process has been widely used. This design through the PLC control of motor speed, sensor detection, realize multiple charging, discharging automatic drive control system.
Key words: Programmable logic Controller; sensor; automatic driving
目录
1 引言 (1)
2 运料小车概述 (2)
2.1PLC运料小车的发展及应用 (2)
2.2PLC运料小车行驶要求 (3)
3 硬件简介 (4)
3.1PLC的选择 (4)
3.1.1 P LC概述 (4)
3.1.2 P LC选择 (6)
3.2传感器的选择 (7)
3.3电机的选择 (7)
4 功能分析 (9)
4.1传感器原理及算法 (9)
4.1.1寻迹传感器组成及原理 (9)
4.1.2寻迹传感器寻迹算法 (10)
4.1.3 运料小车寻迹功能实现 (10)
4.2直流伺服电机原理及算法 (11)
4.2.1伺服电机控制原理 (11)
4.2.2伺服电机算法 (12)
4.2.3电机速度计算 (13)
5 PLC控制系统的设计 (15)
5.1PLC地址分配 (15)
5.2PLC接线电路设计 (16)
5.3程序的设计 (17)
6 系统仿真 (20)
结论 (24)
致谢 (25)
参考文献 (26)
1 引言
随着社会的飞速发展，人们的物质需求日益增长。因此，为了满足人们需求，就要加快物质生产。控制系统的出现及发展，是现代工业向自动化方向发展的必然产物。送料小车是基于可编程控制器（PLC,Programmable logic Controller）控制的智能系统，经过了40多年的发展应用，已经由手动到自动再到全自动控制。现已进入人们的生产生活，为改善人们生活带来了许多帮助。
企业现代化生产规模的不断扩大，使得生产资料的输送成为生产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动控制正是用来实现输送生产资物的系统。在国外，随着PLC 技术的发展，生产线上的运输控制系统已广泛地采用基于PLC控制系统，有些制造厂甚至还开发研制出了专用的逻辑处理控制芯片。目前，国内大部分工控企业的运料小车自动控制系统都是从国外引进的，成本高。为了满足现代化生产的需要，让PLC技术与自动化技术相结合，充分的应用到我国的工控企业生产线上，并且在各种环境下都能够正常工作，本文应用PLC实现对运料小车工作过程的自动控制，并仿真实现，从而实现成本低，易控制，安全可靠，效率高的设计目标。
2 运料小车概述
2.1 PLC运料小车的发展及应用
由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段：
（1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。
（2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。
（3）全自动控制：现阶段，由于PLC技术的向高性能高速度、大容量发展。大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。
自动控制运料小车的主要机构由PLC、传感器、电机构成，由多种零件、电路连接组合而成。
图2-1 小车的框架图
PLC运料小车，可实现自动化生产，满足工厂生产需要，提高生产效率，节约劳动力成本。而且，PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。其缺点需要经常维护、保养、检修，一有损坏，将影响生产线的生产，工作不能正常进行。
2.2 PLC运料小车行驶要求
图2-2 小车行径图
在设计中，运料小车在特定的轨迹中（如图2-2所示）行驶，由PLC编程控制，灰度传感器检测，伺服电机传动等实现小车的自动控制，完成运料小车多处装料、卸料的工作。
运料小车可以实现沿轨迹行走，并在指定的位置停止装料和卸料。将运料小车放在带有黑色轨迹的白色实验台上，它就会沿着黑色的轨迹移动。运料小车前方有四个传感器，用来检测地面的灰度，并根据检测结果实时纠正运料小车行走路线，让运料小车始终沿着轨迹行走。同时运料小车检测停车装料点和停车卸料点，在这些指定位置停止，并通过PLC控制小车在装料站和卸料站进行装卸料，达到运送物料的目的。
3 硬件简介
3.1 PLC的选择
3.1.1 PLC概述
PLC即可编程控制器是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。通过表3-1我们可以清楚的了解到关于PLC的基本情况。
表3-1 S7-200CN概述
标志寄存器/计
数器/定时器
256/256/256 256/256/256 256/256/256 256/256/256 高速计数器单相4个30KHz 6个30KHz 4路30 KHz 6个30KHz
2路200KHz
高速计数器双相2路20 KHz 4路20 KHz 3路20 KHz 4路20 KHz
1路100 KHz
高速脉冲输出
2路20KHz
（仅限于DC输
出）
2路20KHz
（仅限于DC输
出）
2路100KHz
（仅限于DC输
出）
2路20KHz
（仅限于DC输
出）
通讯接口1*RS485 1*RS485 2*RS485 2*RS485 外部硬件中断 4 4 4 4
支持的通讯协议PPI，MPI，自由
口，Profibus DP
PPI，MPI，自由
口，Profibus DP
PPI，MPI，自由
口，Profibus DP
PPI，MPI，自由
口，Profibus DP
模拟电位器1个8位
分辨率
2个8位
分辨率
2个8位
分辨率
2个8位
分辨率
实时时钟可选卡件内置时钟卡内置时钟卡内置时钟卡
外形尺寸/mm
（W×H×D）
90×80×62 120.5×80×62 140×80×62 196×80×62 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程装置组成，这些模块可以按照一定规则组合配置。
图3-1 PLC 的组成框图
PLC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，PLC 已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。PLC是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。
1. 可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，当出现故障时可及时发出警报信息。例如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。此外，在应用软件中，还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护，从而提高了整个系统的可靠性。
2. 配套齐全，功能完善，适用性强
PLC不仅可以用于各种规模的工业控制场合，如位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中，因其具有完善的数据运算能力，还可用于各种数字控制领域。加上PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3. 易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
4. 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5. 体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100 mm，重量小于150 g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
3.1.2 PLC选择
在设计控制系统中，PLC用到了8个输入点、6个输出点、1个模拟量输入点以及1个模拟量输出点控制运料小车的运动。因此，依据运料小车控制系统的工艺流程、实际控制需求以及输入输出变量特点，选用了西门子S7-200系列PLC CPU224 XPCN控制的运料小车控制系统设计方案。该PLC不仅用有14个输入点和10个输出点，还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，利用PLC控制技术，实现运料小车两处装料、两处卸料
的运动控制，完全能满足设计需求。
3.2 传感器的选择
国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
依据运料小车控制系统的工艺流程、实际控制需求，本设计选用的是灰度传感器，又称机器人传感器，它是模拟传感器。有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。灰度传感器利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻对不同检测面返回的光其阻值也不同的原理进行颜色深浅检测。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为PLC可以识别的信号。选用的型号GS100的灰度传感器，其工作电压5V，色差越大识别效果越好，具有8路灰度检测组元。
表3-2 GS100灰度传感器主要参数
3.3电机的选择
伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可以使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩转速以驱动控
制对象。在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。
表3-3 电机参数表
依据运料小车控制系统的工艺流程、实际控制需求，本设计是利用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制。提高了系统控制的可靠性和精确度。表3-3为部分电机参数表，通过参数对比，选用的电机型号是LY系列55LY53直流力矩电动机。
4 功能分析
4.1传感器原理及算法
传感器是机器的检测元件，相当于人的眼睛、鼻子等感觉器官，能及时的机器周围的情形反映到中央处理器中，使机器根据不同信息作出相应动作。比如，在运料小车中，灰度传感器是检测小车路径的主要元件，它能检测出路径的变化，并及时反馈信息，做出相应的措施。因此，不同传感器所处理的信息也不相同。在本设计中，根据小车行驶路径图，为满足小车的工作能正常运行，图4-1是传感器的位置分布图。
图4-1 传感器分布位置
4.1.1寻迹传感器组成及原理
运料小车上装有寻迹传感器，该传感器由6个红外反射式开关构成，位于车体的前端。在寻迹传感器的前端用2个传感器用来检测各个站点的“停止线”，在寻迹传感器的后端有4个传感器，用来检测场地的轨迹，调整运料小车行走路线和姿态，实现沿着轨迹行走。其原理：它是模拟传感器，由一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻对不同检测面返回的光其阻值也不同的原理进行颜色深浅检测。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为PLC可以识别的信号。其工作电压5V，色差越大识别效果越。较普通红外传感器抗干扰能力更强。下列表格是传感器GS100的在调节传感器与地面高度，并改变地面颜色，记录传感器返回值的参考数据。
表4-1 传感器GS100检测数据
4.1.2寻迹传感器寻迹算法
当运料小车沿着黑色的标志线直线向前运动时，这个过程，后面的4个灰度传感器起主要作用，用来检测轨迹的位置，调整运料小车运动的轨迹，达到沿着轨迹行走的目的。具体的调节方式是：当左边的2个传感器检测到黑色轨迹时，表示小车偏向了右边，PLC将左轮的速度调慢，此时小车行走方向向左偏转，一直到左边的传感器检测不到黑色轨迹，说明小车行走到了正常的轨迹上，其中靠近右边的传感器调整程度小，而左边上传感器调整程序大。同理，当右边的传感器检测到黑色轨迹时，将右轮调慢，使小车行走在正常的轨道上，达到寻迹的目的。在此同时小车前方的2个灰度传感器也在检测站点的标志线，当检测到这标志线时，小车停止运动，进行装料和取料工作。为了使小车检测减少误判断，我们将前面的两个传感器的距离拉大，且要求两个传感器同时检测到标志线时，才是到达标志位置。图4-1所示是传感器位置示意图。
4.1.3 运料小车寻迹功能实现
运料小车行径路示意图如图4-2所示，小车可以两处处上料和两处卸料，小车由两个电机带动，当左右电机转速一样时，小车直线行驶：当左边电机转速大于右边电机转速时，小车偏右行驶；当左边电机转速小于右边电机转速时，小车偏左行驶。小车上装有寻迹传感器，该传感器由6个红外反射式开关构成，位于车体的前端。在寻迹传感器的前端用2个传感器用来检测各个站点的“停止线”，检测拐弯处标志线。在寻迹传感器的后端有4个传感器，用来检测场地的轨迹，调整运料小车行走路线和姿态，实现沿着轨迹行走。
图4-2 运料小车运行路径图
运料小车放在初始位置，按动启动按钮，PLC系统进入初始状态，初始状态完毕后，小车沿轨迹行驶，至站1停止线处停止下来装料。5秒后小车沿轨迹行驶，至站2停止线处停止下来卸料。5秒后小车沿轨迹行驶，至站3停止线处停止下来装料。5秒后小车沿轨迹行驶，至站4停止线处停止下来卸料。5秒后小车沿轨迹行驶。完成一个工作周期动。按动停止开关，小车回到起始位置停放。
4.2直流伺服电机原理及算法
4.2.1伺服电机控制原理
控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，这种型号的PLC除了带有输入输出点外，还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏，型号为TP177B。
伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，它将接收到的控制信号转换为轴的角位移或角速度输出。触摸屏是人机对话接口，最初的指令信息要从这里输入。输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量，并连接到伺服控制器的模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算，而后驱动伺服电机达到相应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器，形成闭环系统，实现转速稳定的效果。
图4-3 伺服电机控制原理图
4.2.2伺服电机算法
由表4-1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而唯一的办法是通过运算将输入值转换成能对应上实际转速的整形数值。但是还要首先找到最高转速和最低转速对应的数值。通过实验发现，对应关系如表4-2所示
可以根据表4-2的数据列出直线方程组，计算出输入值和整形数值之间的关系。
=70
500
a+
b
6000
=1145
b
a+
解得：117
=
b
a；152
.5
=
设实际转速为x，整形数值为y；那么关系方程为：
y（4-1）
=x
152
117
.5+
通过PLC运算将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作。这样就基本上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，测得输入值、整形数值、实际转速如表4-3所示。
表4-2 直接实测数值表
输入值整形数值实际转速(r/min)
500 500 70
2000 2000 360
4000 4000 750
6000 6000 1145
表4-3 实测对应数值表
表4-4 运算后的实测数值表
4.2.3电机速度计算
小车可以根据轨迹的不同，进行不同轨迹行驶。其中包括了直线行驶、弯道行驶。小车依据两个伺服电机的转速差来实现直线、弯道的行驶。即小车左右电机转速一样时，小车进行直线行驶：在左边电机转速大于右边电机转速时，小车偏右行驶；在左边电机转速小于右边电机转速时，小车偏左行驶。
小车在走一个上圆弧时，其圆弧弧长πd/4，时间为t，则小车在圆弧的上的角速度和线速度为：
2π
=（4-2）
w/
t
(π
=（4-3）
d
t
v/)4/
而转速与线速度和角速度的关系：
nπ
v
=（4-4）
(d
)4/
π2/w
n=（4-5）根据运料小车设计轨迹和运输时间要求与所选电机，我们设定小车重3kg，其滚子半径是1.5cm，两个轮子之间的距离18cm，所载货物重0.8kg。轨迹直线距离有1300cm、300cm，轨迹圆弧半径为200cm, 小车启动1s后加速，空载时，长短直线上用时分别是23s、5s，弧线上运行时间是6s；满载时，长短直线上用时分别是25s、7s；弧线上运行时间是8s通过转速与角速度和线速度关系可得表4-5、表4-6。
表4-5 电机直线时转速表
表4-6 电机弯道时转速表
通过表4-5、4-6，我们知道了小车的速度，在依据公式（4-1）152
y，
=x
117
.5+
可以算出小车实际速度在触摸屏中的整形值，和时间速度相对应的输入值。这样就可以达到从触摸屏到PLC到电机速度，从而达到在PLC程序中实现小车速度控制。
5 PLC控制系统的设计
5.1 PLC地址分配
PLC的CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要输入＼输出模块。其中，输入点用来控制运料小车启动、停止、检测；输出点用来控制控制小车运行方式（直线、弯道），装料、卸料。PLC单元配有数据通讯口，实施PC机与PLC 的数据通讯。采用I＼O自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是I0.0—I0.7，输出端子对应的输出地址是Q0.0—Q0.5。
在这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关，6个灰度传感器共8个点输入。具体输入分配如表5-1所示。
表5-1 输入地址分配
在这个控制系统的输出部分有小车的直线行驶、左边行驶、右边行驶，小车装料、卸料，小车停止共5个点输出，具体输出分配如表5-2所示。
表5-2 输出地址分配
输出地址对应的小车动作
Q0.0 小车直线行驶
Q0.1 小车左边行驶
Q0.2 小车右边行驶
Q0.3 小车装料、卸料
Q0.4 小车系统启动
Q0.5 小车回到初始位置
5.2 PLC接线电路设计
根据这个控制系统的咯咯输入、输出地址，绘制了该控制系统的接线图，具体接线图如图5-1所示。
图5-1 PLC接线图
在图5-1中，按钮开关SB1、SB2代表小车的启动和停止，开关S1、S2、S3、S4、S5、S6代表小车中6个灰度传感器，K1、K2、K3、K4、K5、K6分别代表了小车的运动方式。通过传感器反馈不同信息，PLC运算输出相应指令，实现小车不同行驶方式。
2018届机电一体化专业设计 毕业设计（论文） 题目基于西门子S7-200PLC控制 的运料小车设计 姓名：刘奇学号：0 3 系别：机械工程系 班级：12 机电数控技师高职 指导教师：陈垚 重庆交通大学继续教育学院 2016年6月
刘奇；基于西门子s7-200PLC控制的运料小车设计 南京交通技师学院 学生顶岗实习专项任务书（毕业论文任务书）专项任务名称基于西门子S7-200 PLC控制的运料小车设计 姓名刘奇专业机电一体化班级12机电数控技师高职学号03 一、任务情况描述： 本论文设计的主要任务是研究PLC运料小车控制系统来以PLC为控制核心，辅以传感器、控制电路等外围器件，构成一个控制系统，实现如何自动装料、送料等方面的。来替代传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路。PLC的自动控制功能和程序化工作方式将使运料的自动化程度大大提高。 二、任务完成计划： 第一阶段：构思设计论文题目 第二阶段：设计论文目录大纲 第三阶段：整理收集材料 第四阶段：设计论文以及编制程序 第五阶段：整理排版论文 三、计划答辩时间： 计划答辩时间2016年6月15日。 实习指导教师（签字）：系学生顶岗实习领导小组组长（签字）： 年月日年月日
2018届机电一体化专业设计 毕业设计（论文） 开题报告 题目：基于西门子s7-200PLC控制的运料小车设计 学院：南京交通技师学院 专业：机电一体化 学生：刘奇 学号：0 3 指导教师：陈垚、助理讲师 重庆交通大学继续教育学院
刘奇；基于西门子s7-200PLC控制的运料小车设计 一、选题目的与意义 随着科学技术的日新月异，对自动化程度要求越来越高，原有的生产线已不能满足要求。在工业生产中运料是一个非常重要的环节，但是其岗位对人体伤害较大或者是劳动负荷较大。所以运料小车在工业生产中发挥了重要作用，为企业节省了人力、物力等，节约了生产成本提高了经济效益。但是，相比传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路比较复杂，不容易检修及维护。基于PLC的自动运料小车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能性。 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 二、国内外研究现状 国内：随着科学的发展，自动化的实现水平在国民经济的发展中起着越来越重要的作用，尤其是对机械行业的生产效率，制造精度，以及可靠性和安全性提出来更高的要求。 国外：经过多年的发展国外自动送料机械已经形成了独立完善的体系，成为机械制造的一个重要分支，其产品种类繁多，已形成系列产品，并向“无人化”过渡。 对于自动送料系统，目前韩国、日本等国家都在开发nc自动搬运生产线，这类生产线的送料精度及生产效率都比较高。 三、主要研究内容 主要内容是以PLC为控制核心，辅以传感器、控制电路等外围器件，构成一个控制系统，实现如何自动装料、送料等方面的。 四、研究方法与实施方案 研究方法：仿真分析，实验研究。 具体操作；（1）通过查阅PLC的相关资料，考虑到该设计中运料小车的要求， 选择了合适的PLC型号，并画出了PLC的硬件接线原理图。 （2）选择了符合运料小车运动要求的一系列电子电器元件，绘 制了硬件电路接线图。 （3）利用S7-200 MW v4.0编程软件，编写了小车的运动控制程序梯形图，并结合 程序语句，在计算机上进行了仿真模拟，取得了良好的设计效果。 五、主要参考文献 [1]贺哲荣. 流行PLC实用程序及设计[M]. 西安电子科技大学出版社,2006年. [2]胡学林. 可编程控制器应用技术[M]. 高等教育出版社, 2003年. [3]洪志育. 例说PLC[M]. 人民邮电出版社,2006年. [4]求是科技. PLC应用开发技术与工程实践[J]. 人民邮电出版社,2005年.
目录 第一章可编程控制器（PLC）概况 (1) 1.1 PLC的概述 (2) 1.2 PLC的基本结构 (2) 1.3 PLC的特点 (3) 1.4 PLC的应用领域 (3) 第二章运料小车的应用 (5) 2.1 送料小车中的作用与地位 (5) 2.2 运料小车原理图 (5) 第三章运料小车的程序设计 (7) 3.1 I/O地址分配表 (7) 3.2 PLC硬件电器连接图 (7) 3.3 运料小车控制系统流程图 (8) 3.4 控制程序梯形图 (8) 3.5 梯形图对应的指令语句 (11) 总结 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)
第一章可编程控制器（PLC）概况 1.1 PLC的概述 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了几乎所有的工业领域。 可编程程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC,它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的使用，在其他领域的应用也得到了迅速的发展。 国际电工委员会(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版对PLC作了如下的定义: PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计算和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 可编程控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)存储器(RAM 和EPROM),输入/输出模块(简称为I/O模块)、编程器和电源五大部分组成。近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置。 1.2 PLC的基本结构 PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程设备组成（见图1-1）。大部分PLC还可以配备特殊功能模块，用来完成某些特殊的任务。 1)CPU模块 CPU模块主要由未处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU 模块相当于人的大脑和心脏，它不断地采编输入信号，执行用户程序，刷新系统的输出；存储器用来存储程序和数据。 2)I/O模块 输入（Input）模块和输出（Output）模块简称为I/O模块，它们是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
目录 引言 ........................................................... I 1设计任务与要求 (1) ２PLC控制系统的硬件设计 (2) 2.1PLC机型的选择 (2) 2.2PLC容量估算 (3) 2.3系统I/O地址的分配 (3) 2.4安全回路设计 (4) 2.5计算机和PLC的链接通信 (5) ３运料小车PLC控制的软件设计 (5) 3.1STEP7-M ICRO/WIN编程软件 (6) 3.2运料小车控制梯形图设计 (7) 3.3运料小车控制语句表设计 (9) 3.4运料小车PLC控制设计说明 (11) 4 PLC控制系统的抗干扰性设计 (11) 4.1抗电源干扰的措施 (12) 4.2控制系统的接地设计 (12) 4.3防I/O干扰的措施 (13) 5 PLC控制系统的调试 (13) 6小结 (14) 7参考文献 (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，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： 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l～5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(SB1～SB5）分别与5个停靠站点相对应。 图1.2 三相异步电动机正反转主电路图
1概述1.1 PLC的基本概念 在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1.2 PLC的发展 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。 目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星，LG公司等。 1.3 PLC的发展趋势 （一）大型化 为适应大规模控制系统的要求，大型PLC向着大存储容量，高速度，高性能，增加I|O 点数的发展方向。主要表现在以下几个方面：
1.增强网络通信功能：； 2.发展智能模块； 3.外部故障诊断功能； 4.编程语言、编程工具标准化、高级化 5.实现软件、硬件标准化 6.编程组态软件发展迅速 （二）小型化 发展小型PLC，其目的是为了占领广大的、分散的、中小型的工业控制场合，使PLC 不仅成为继电器控制柜的替代物，而且超过继电器控制系统的功能。小型PLC朝着简易化、体积小、功能强、价格低的方向发展。 1.4 PLC的主要功能 1.开关量逻辑控制； 2.模拟量控制； 3.闭环过程控制； 4.定时控制； 5.计数控制； 6.顺序（步进）控制； 7.数据处理； 8.通信和联网。
目录 1设计任务与要求 (1) 1.1课程设计任务 (1) 1.2课程设计要求 (1) 2 设计方案 (3) 2.1运料小车的运动分析 (3) 2.2设备控制要求 (4) 2.3整体方案论证 (4) 2.4系统资源分配 (5) 2.4.1 I\ O地址分配 (5) 2.4.2 数字量输入部分 (5) 2.4.3 数字量输出部分 (6) 3硬件电路设计 (7) 4软件设计 (9) 4.1.1 梯形图 (9) 4.1.2 指令表 (12) 5 调试过程 (14) 5.1呼叫按钮 (14) 5.2行程开关 (14) 5.3比较 (15) 5.4向左运动 (15) 5.5向右运动 (15) 5.6调试操作 (15) 6 结论 (17) 参考文献 (18)
1设计任务与要求 1.1课程设计任务 任务描述 某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右行，电机反转，小车左行。在生产线上有5个编码为1～5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个呼叫开关（SB1～SB5）分别与5个停靠点相对应。 1.2课程设计要求 （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）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小
电气自动化技术专业毕业设计 设计课题：基于PLC的运料小车控制系 统设计 学生姓名：陈博 学号： 022******* 指导老师：吴丽丽 专业：电气自动化技术 年级： 11级 2014年6月3日
摘要：随着科学技术的日新月异，对自动化程度要求越来越高，原有的生产线已不能满足要求。在工业生产中运料是一个非常重要的环节，但是其岗位对人体伤害较大或者是劳动负荷较大。所以运料小车在工业生产中发挥了重要作用，为企业节省了人力、物力等，节约了生产成本提高了经济效益。但是，相比传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路比较复杂，不容易检修及维护。基于PLC的自动运料小车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能性。 关键词：可编程控制器；三相异步电动机；运料小车
目录 引言 (1) 1运料小车需求分析 (2) 2运料小车控制系统的方案论证 (4) 2.1运料小车控制系统的控制内容与要求 (4) 2.1.1运料小车的运动流程 (4) 2.2方案论证 (4) 3运料小车控制系统的硬件配置 (5) 4运料小车控制系统的软件设计 (7) 4.1PLC I/O分配表 (8) 5程序的运行调试与仿真 (13) 6设计小结 (14) 6.1小车的优缺点分析 (14) 6.2设计的改进及推广 (14) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18)
引言 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。 毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代，美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都能看出PLC在工业控制中的重要作用。
《电气控制与PLC原理 及应用》 程课设计说明书 课题：运料小车控制系统的设计 专业：电气自动化 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 2011年6月23日 1.送料小车的工艺过程与要求 送料小车由电动机拖动，电动机正转，车子前进，电动机反转，
车子后退。控制任务说明如下： （1）单周期工作。按动送料按钮，预先装满的车子便自动前进。到达卸料处，SQ2自动停止运行，开始卸料，经过10s 时间后卸料完毕，送料小车回到装料处（SQ1）,装满料等待下一次送料。 （2）自动循环方式工作。要求送料车在装料处装料后，当按动送料按钮时，送料车开始送料，到达卸料处停10s 进行卸料后，自动返回装料处装料，预设装料时间是20s ，送料车在20s 后自动到卸料处卸料，然后再返回装料，如此反复，自动运行。 （3）小车可以紧急停止，而且可以手动控制送料小车的前进和后退。 2.送料小车控制流程图 装料 向前行 向后行送料车 SQ1 SQ 送料按停止按手动后手动前 送料小车示意图
3.程序设计 （1）输入/输出点地址分配。停止按钮SB0 I0.0 右行启动按钮SB1 I0.1 左行启动按钮SB2 I0.2 限位开关SQ0 I0.3 限位开关SQ1 I0.4 小车右行 Q0.0 小车左行 Q0.1 小车卸料 Q0.2
小车装料 Q0.3 4.小车顺序功能图 5.在电动机正反转控制的梯形图的基础上，设计粗小车控制的 梯 形 S0.1 S0.2 Q0.3 T37 I0.2 S0.0 S0.3 S0.4 T38 Q0.1 Q0.2 Q0.0 I0.0 I0.1· I0.3 T37 20s 装料 左行 右行 卸料 T38 10s 转换 SM0.0
组态软件与网络通讯课程设计说明书 题目：运料小车控制 姓名：窦晓彤 学号：09220331 指导老师：冯小林 班级：控制工程1班 日期：2012年12月23日 内容摘要 运料小车控制的设计其目的是运用各种软件如力控、VB、Wincc、PLC等多种软件分别实现对运料小车的智能控制，并能通过多种通讯方式实现多种软件之间的通讯，本设计主要以组态软件为主设计了运料小车的控制过程，对过程中各个部件如小车、传送带等进行了定义，并对整体的布局和工作过程进行了控制，通过对动作脚本的编程及其调试过程最终实现了运料小车的控制过程，可以通过开始、停止、手动前进、手动后退、指示标志等多个按键选择实现对运料小车整个运行过程的智能控制，本设计还设计了从组态力控到VB的dbcon通讯，和从VB到力控组态的DDE通讯，实现了各种软件之间的联系与应用，有很重要的意义。 关键词：运料小车、组态力控、VB、控制过程、通讯、联系 目录 1 设计任务和要求 (1) 1.1设计任务 (2) 1.2设计要求 (2) 2 系统设计 (2)
2.1系统要求 (2) 2.2方案设计 (2) 2.3系统工作原理 (3) 3 单元设计与系统设计 (3) 3.1 系统各单元界面的设计 (3) 3.1.1开发系统界面的创建 (3) 3.1.2开机界面的创建 (4) 3.1.3主界面的创建 (5) 3.2 系统总体设计 (6) 3.2.1 IO设备组态 (6) 3.2.2 数据库组态 (7) 3.2.3单元部件的属性设置及脚本编辑............................................... (8) 3.2.4控制系统的属性设置及脚本编辑............................................................ .12 3.2.5初始启动窗口的选择.......................................................................... .... (14)
运料小车 课 程 设 计 专业-------------------XXX 班级-------------------XXX 姓名--------------------XXX 指导老师---------------------XXX 年月日
摘要:可编程逻辑控制器，简称PLC，是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。其中的一个应用便是运料小车的控制，主要用到的便是他的逻辑控制功能。本论文介绍的是PLC产品以及其对应的软件，并且用它来进行五个控制台作业的运料小车的控制编程。 目录 1. 运料小车的发展概况 (1) 2.可编程控制器（PLC）概述 (1) 2.1 PLC概述及特点 (2) 2.2 PLC的构成 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。 3 控制系统设计 (4) 3.1 小车运动分析 (7) 3.2 运料小车控制系统的PLC选型和资源配置 (7) 3.3 系统资源分配 (8) 3.4 系统硬件设计 (9) 3.5 系统软件源程序设计 (10) 4 控制系统的调试 (13) 4.1 编程软件 (13) 4.2 程序的构成 (13) 4.3 程序的下载、安装和调试 (15) 总结 (16) 致谢 (16) 参考文献 (17)
1 运料小车的发展概况 由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段： （1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。 （2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。（3）全自动控制：现阶段，由于PLC技术的向高性能高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU 结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。 2.可编程控制器（PLC）概述 2.1 PLC的概述 PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输 入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。” 图2-1 PLC三菱FX系列
1引言 课程设计目的在于使学生在实习过程中能够理论联系实际，在实际中充分利用所学理论知识分析和研究实际生产过程中出现的各类技术问题，巩固和扩大所学知识面，为以后走向工作岗位打下一定的基础。 在实习过程中，通过动手实践，是学生掌握控制程序、电力电子系统和计算机控制系统等方面的实际知识，并能对所学的专业基础知识进行仿真和调试，了解现场主要设备的用途和电气线路的作用、原理和电气性能。 随着工业的发展，自动化已经成为了现代工业的代名词。自动运料小车的电气控制设计就是为了适应日益发展的工业生产需求。自动控制系统的出现大大加快了生产的速度，加快了工业的发展进程。各种紧密仪器的出现也得益于自动控制系统的作用。 早期运料小车电气控制系统多为“继电器—接触器”组成的复杂系统，但这种系统存在设计周期长、体积大、成本高、可靠性差、功耗高、噪声大、缺乏通用性和灵活性等缺陷。在实际生产中。由于存在大量用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触器控制系统不能满足这种要求。随着可编程控制器的出现，提高了电气空盒子的灵活性和通用性，其控制功能和控制精度都得到了很大的提高。PLC完全能够适应恶劣的工业环境。PLC具备了计算机控制和继电器控制系统量方面的优点，目前在世界各国已作为一种标准化通用设备普遍应用于工业控制。可编程控制器的广泛应用对于工业的发展具有转折性的影响。基于PLC的运料小车控制系统，结构简单，体积小，功耗低，大大的提高了效率，降低成本。
2常规电气控制 2.1 工艺流程 图2-1 小车运料示意图 某反应炉由一台小功率三相异步电动机拖动的自动运料小车，其动作顺序与控制要求如下： （1）小车由原位起动前进到1位（A料场）自动停留T1（2min），装A料。 （2）1位装A料完毕，自动返回原位，并停留T2（150s）进行卸料。 （3）卸料完毕，自动前进经1位不停留直到2位（B料场）自动停留T3（100s）， 装B料。 （4）2位装B料完毕，自动返回原位，并停留T2（120s）进行卸料。 （5）小车在中间任何位置都可以停车，并能再次起动(前进或后退)且再次 起动后运料计划不变。 2.2 拖动要求 （1）运料小车由三相绕线式异步电动机拖动，采用转子回路串电阻（二级 电阻）起动（间隔5s切除R）。 （2）进料及卸料电磁阀为220V直通式电磁阀。 （3）在原位、2位两处设置超程保护。 （4）由主令开关SA选择“单周”、“循环”工作方式。 2.2 设计任务 1．绘制主电路，选择合适的元器件（名称、数量）。 2．绘制常规电气控制回路。 3．根据控制要求选择PLC，并安排PLC的I/O端口。
自动运料小车PL C 控制系统设计 随着生产自动化程度越来越高， PLC 在生产过程控制系统中的应用也越来越广泛。 可编程逻辑控制器，简称 PLC 是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通 用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。 其中的一个应用便是运料小车的控制， 主要用 到的便是它的逻辑控制功能。 控制要求 1. 运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下： （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扭 HJ 的编码时，小车向右运行运行到按钮 HJ 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扭 对应的停靠站时停止； （4） 当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按扭 （5） 呼叫按钮开关 HJ1--HJ5应具有互锁功能 2. 运料小车的运动分析： HJ 的编码时，小车向左运行，运行到按钮 HJ 所 HJ 的编码时，小车保持不动； 先按下者优先。 某自动生产线上运料小车的运动如图所示， 运料小车由一台三相异步电动机拖动， 电机正转，小车 向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有 5个编码为1 — 5的站点供小车停靠，在每个停靠站安 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（HJ1-- HJ5 ）分别与5个停靠站点相对应。 自动运料小车示意图 程序设计 1. 行程开关
在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4来表示，当小车在1号站时，行程开关 X007得电，将数字0传送到数据寄存器D0;当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字1传送到数据寄存器D（。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X013寻电，将数字4传送到数据寄存器D0。它的助记符程序为： LD X007 MOV K0D0;小车在1号站 LD X010 MOV K1D0;小车在2号站 LD X011 MOV K2D0;小车在3号站 LD X012 MOV K3D0;小车在4号站 LD X013 MOV K4D0;小车在5号站 所对应的梯形图如下所示： 行程开关梯形图 2. 小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器M0寻电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助继电器M（失电。它的助记符程序为： LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 ;小车启停辅助继电器 所对应的梯形图如下所示： 小车启停辅助继电器梯形图 3. 呼叫按钮 在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0-4来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1— HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需5个辅助继电器M1-M5当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字0传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003寻电，数字1传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006 得电，数字4传送到数据寄存器D1,同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为： LDI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X007
课程设计 题目：计数、显示系统设计 专业：机电一体化 班级：07151 学号：20073015131 姓名：李辰
LED显示器的计数值的计数、显示系统设计 目录 一、单片机的发展与发展方向 二、8031最小系统的简介 三、单片机引脚功能介绍 四、计数、显示系统的总体设计 五、计数、显示系统的硬件原理图 六、系统程序设计 七、结论 八、参考文献
一、单片机的发展与发展方向 单片机的发展 单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。 2、单片机发展简史 如果将8位单片机的推出作为起点，那么单片机的发展历史大致可分为以下几个阶段 （1）第一阶段（1976-1978）：单片机的控索阶段。以Intel公司的MCS–48为代表。MCS–48的推出是在工控领域的控索，参与这一控索的公司还有Motorola、Zilog等，都取得了满意的效果。这就是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。 （2）第二阶段（1978-1982）单片机的完善阶段。Intel公司在MCS–48基础上推出了完善的、典型的单片机系列MCS–51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。 ①完善的外部总线。MCS-51设置了经典的8位单片机的总线结构，包括8位数据总线、16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。 ②CPU外围功能单元的集中管理模式。 ③体现工控特性的位地址空间及位操作方式。 ④指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令。 （3）第三阶段（1982-1990）：8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。Intel公司推出的MCS–96系列单片机，将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征。随着MCS–51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道A/D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路路功能，强化了智能控制的特征。 （4）第四阶段（1990—）：微控制器的全面发展阶段。随着单片机在各个领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的8位/16位/32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。 1.2.2单片机的发展趋势 目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。下面是单片机的主要发展趋势。 CMOS化近年，由于CHMOS技术的进小，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多
项目七PLC控制运料小车的运行 1．项目任务 本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。 图7-1 运料小车往返运动示意图
2．任务流程图 本项目的具体学习过程见图2-2。 图7-2 任务流程图 学习所需工具、设备见表7-1。 表7-1 工具、设备清单 1．功能图编程的特点 功能图也叫状态图。它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。 功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。 功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。 状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。 7-2步进梯形图 在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。 2．功能图的编程规则 (1)初始状态的编程。 初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有
毕业设计（论文） 开题报告 题目: 运料小车的PLC控制系统设计 院系名称: 电气工程学院专业班级: 自动F0904
开题报告填写要求 1 .开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生 答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指 导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。 2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。 3.“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15 篇（不包括辞典、手册）。 4.有关年月曰等日期的 填写，应当按照国标GB/T 7408—94 《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求， 一律用阿拉伯数字书写。女“ 2006年11月20日”或“ 2006-11-30 ”。
毕业设计(论文)开题报告 1.结合毕业设计(论文)课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000~4000字左右的文献综述： 文献综述 1.选题意义 制造业是现代经济发展中占有关键地位，它的发展状况主导着经济发展的前景，但是，在我国，大部分乡镇企业、私营企业，由于受资金管理等方面的限制，一般来说，送料绝大多数是采用人工手动送料，严重缺乏保护装置，这造成“效率低，劳动强度大, 事故发生率大”等特点。 随着信息科技迅猛、市场经济的发展，国内、国际市场竞争日益激烈，产品更新更为迅速，近年来，由于PLC控制技术的发展，送料机构自动化水平也需越来越高。提高自动化的水平不仅可以提高生产效率，同时也能保证工人的人身安全。传统的手工送料已经不再满足要求，这时运 料小车应运而生。运料小车专门用于粒料、粉料、片状料、带状等材料的输送，这无疑是轻、重工行业不可缺少的设备。 2.运料小车的发展概况 从世界第一台PLC被设计出来到现在，PLC历经几次更新换代，各方面的性能得 到了很大完善，技术已经完全成熟。其中运料小车控制系统随着PLC的发展过程经历 一下几个发展阶段。 (1)手动控制：上世界六十年代末七十年代初，是PLC发展的早期阶段，那个时候便有一些工业过程运用了PLC控制系统控制运料小车，但是由于那是技术并不成熟， 只能采用人工手动控制机器，初期的运料小车控制系统多采用继电器和接触器组成的复杂控制系统，这种系统不仅体积庞大，系统稳定性也不高，故障率高，也没有通信模块, 操作控制极为不便，控制效果也不佳。 (2)自动控制：至上世纪八十年代，电子科学技术飞速发展，计算机的成本及价格变得越来越低，这种情况下，很多大型企业开始采用PC机与PLC通信控制方式，这 种控制方式在控制方面更加灵活。 (3)全自动控制：本世纪开始科技迅猛发展，电子计算机的更新周期越来越短, 电子设备的向着高性能，低成本发展。运用今天高性能PLC控制运料小车可以实现完 全自动化，并且能满足工业过程的各种要求，另外在设备维护也极为方便，维护成本大大降低。
运料小车的程序控制 一、实验目的 1.熟悉时间控制和行程控制的原则。 2.掌握定时器指令的使用方法。 3.掌握顺序控制继电器指令（SCR）的编程方法。 二、实验器材 计算机一台；S7-200PLC一台；PC/PPI编程电缆一根；模拟输入开关一套；JD-PLC3运料小车实验模板一块；导线若干。 三、实验步骤 1.按I/O接线图进行接线。 2.输入运料小车的控制程序，编译下载后，调试该程序。 3. 按运料小车的顺序功能图调试程序。调试时，用模拟开关模拟输入信号，特别要注意模拟行程开关SQ1和SQ2状态的变化。注意观察输入、输出状态指示灯（或输入信号、输出负载）的状态变化是否与顺序功能图一致。便于观察，也可点击“程序状态”按钮进行调试。 （1）、顺序功能图
（3）、梯形图
TITLE=程序注释Network 1 // 网络标题
STL语言 // 初始化，启动S0.1 LD I0.0 A I0.2 AN Q0.0 AN Q0.1 AN Q0.2 AN Q0.3 S S0.1, 1 Network 2 // 激活第一段SCR程序，控制开始LSCR S0.1 Network 3 // 原位装料，启动定时器 LD I0.2 = Q0.0 TON T37, +150 Network 4 // 15s后程序转到第二段SCR程序 LD T37 SCRT S0.2 Network 5 // 第一段SCR结束 SCRE Network 6 // 第二SCR段控制开始 LSCR S0.2 Network 7 // 小车右行 LD SM0.0 = Q0.2 Network 8 // 右行到位，程序转到第三SCR程序段LD I0.3 SCRT S0.3 Network 9 // 第二SCR程序段结束 SCRE Network 10 // 第三SCR程序段控制开始 LSCR S0.3 Network 11 // 小车卸料，启动10s定时器 LD SM0.0
皖西学院 课程设计报告书 系别：机械与电子工程学院 专业：电气工程及其自动化 学生姓名：郑杰学号：2008011216 课程设计题目：运料小车的自动控制系统 起迄日期：11月01日 ~ 11月15日 指导教师：卢承领 设计任务完成日期：2018年11月15日
摘要 在中国，运料小车半自动化控制前景美好，在许多公司的装配车间得到广泛的运用。随着科技的发展，技术的不断更新，使得工业生产趋向于半自动化、自动化、无人工厂的方向发展，其中PLC技术的运用成为自动化技术的主流之一。 本次课程设计中，运料小车的plc控制系统，它的控制过程属于双向控制，运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行，在每一个停靠点安装一个行程开关以监视小车是否到达该站点。该课程的运料小车控制系统利用三菱公司生产的FX系列20点的可编程序控制器运行主要的控制装置，编写软件指令来实现其具体的控制要求，在设计程序部分利用了PLC的辅助继电器来实现控制具有互锁的功能，在工作台上的工人通过请示按钮达到实现控制小车的运行方向。 该控制系统用于柔性制造系统中物料小车的自动控制、自动化仓库中物件存取小车的自动控制等，该控制系统价格低廉，体积小，能够安全可靠的进行生产，而且效率高，灵活性强，能够很好的适应变化和纠正错误，运行速度快，易管理。 关键词：半自动化、可编程序控制器、辅助继电器、PLC技术
目录 第一章．PLC的结构、工作原理及系统控制4 1.1 PLC的结构4 1.2 PLC的工作原理5 第二章．1PLC的编辑语言6 2.1 PLC梯形图6 2.2助记符语言6 2.3 PLC控制系统的构成、设计原理及步骤7 2.4 PLC的应用领域8 2.5 PLC的特点9 第三章．基本控制要求9 3.1运料小车控制的结构及要求9 3.2 PLC机型的选择12 3.3电源的选择12 3.4存储器的选择12 3.5经济性的考虑12 3.6 输入输出的选择13 第四章软件控制设计18 4.1系统功能图18 4.2 梯形图程序19 第五章调试28 5.1硬件调试28 5.2 软件调试28 5.3运行调试28 参考文献29 致谢30
目录 第一章概述 (3) 1、PLC介绍 (3) 2、单处卸料运料小车自动往返控制的背景介绍 (3) 第二章硬件设计 (5) 1、运料小车控制要求 (5) 2、硬件选择：（1）CPU型号选择 (5) （2）低压电器的选择 (5) （3）I/O分配表 (5) （4）电气控制图 (6) 第三章PLC软件设计 (7) 第四章监控软件设计 (10) 1、组态王介绍 (10) 2、监控软件的设计 (10) 第五章设计心得 (17)
第一章概述 1、PLC介绍 可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC或PLC。它是在20世纪70年代以来，在继电器控制技术和计算机控制技术的基础上发展起来的一种新型工业自动控制设备。它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，目前被广泛应用于自动化控制的各个领域中。 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 PLC的特点：编程方法简单易学；功能强，性能价格比高；硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强；可靠性高，抗干扰能力强；系统的设计、安装、调试工作量少；维修工作量小，维修方便；体积小，能耗低。 PLC的应用领域：开关量逻辑控制；运动控制；闭环过程控制；数据处理；通信联网 PLC的主要生产厂家：AB、GE-Fanuc、西门子、施耐德、三菱公司、欧姆龙公司。 2、单处卸料运料小车自动往返控制的背景介绍 由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段： （1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC 来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。 （2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了