编号河南机电高等专科学校
毕业设计（论文）
自动往返运料小车控制系统设计
系部：自动控制系
专业: 电气自动化
班级: 自 124
姓名: 张晓需
学号: 121415404
指导老师: 赵新蕖
二零一五年五月
文档交流
摘要
运料小车在煤矿仓库港口车站矿井等行业中被广泛应用，而其控制系统就是一种典型的PLC系统。传统的运料小车大多是继电器控制，而继电器控制有着接线复杂易出故障维护维修不易等缺点。为了降低运料小车的运行成本,实现自动化控制，应用可编程控制技术作为小车的控制系统。
本设计针对电气控制的运料小车系统，利用组态软件和西门子S7200 PLC实现对运料小车系统的监测和控制。通过现场数据采集，进行集中的数据管理，从而实现对自动运料小车系统有效控制，系统状态实时监控，并由上位机生成可视化的动态监控界面。方便管理人员对现场的管理，提高工作效率。
关键词：运料小车；组态软件；PLC；传感器；
文档交流
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
自动往返电动小汽车 (高级组) 设计报告 部门院系：常州大学信息科学与工程学院 目录
1、设计任务 (3) 1.1基本要求 (3) 1.2发挥部分 (3) 2、方案论证与选择 (4) 2.1、系统总体框图 (4) 2.2、各模块硬件选择 (4) 2.2.1、控制模块 (4) 2.2.2、外部传感器模块 (5) 2.2.3、电机驱动模块 (5) 2.2.4、电源模块 (5) 2.2.5、显示模块.................................................................... (5) 3、系统硬件原理与实现 (6) 3.1、系统总体电路图 (6) 3.2、系统各模块设计介绍 (7) 3.2.1、单片机控制模块 (7) 3.2.2、外部传感器模块 (8) 3.2.3、电机驱动模块 (8) 3.2.4、LCD液晶显示模块 (9) 4、统软件设计 (10) 4.1 系统软件设计框图 (10) 4.2 系统软件设计代码 (12) 5、设计数据测量 (19) 1、设计任务
设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间的小汽车。允许用玩具汽车改装，但不能用人工遥控（包括有线和无线遥控）。 跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽的黑线，各段的长度如图1所示。 1.1基本要求 1)车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10 秒，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。往返一次的时间应力求最短（从合上汽车电源开关开始计时）。 2)到达终点线和返回起跑线时，停车位置离起跑线和终点线偏差应最小（以车 辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差的测量值）。 3)D～E间为限速区，车辆往返均要求以低速通过，通过时间不得少于4秒， 但不允许在限速区内停车。 1.2发挥部分 1)自动记录、显示一次往返时间（记录显示装置要求安装在车上）。 2)自动记录、显示行驶距离（记录显示装置要求安装在车上）。 3)其它特色与创新。 2、方案论证与选择
. 1 城市职业学院 毕业设计（论文） 论文题目：基于PLC的自动送料小车控制设计所属系部： 指导老师：职称： 学生：学号: 专业： 城市职业学院制
. 1 摘要 可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC 的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国外已被广泛应用于各个行业。 本设计是实现手动进给和自动转换车，改变过去简单手动进给车，减少人工，提高生产效率，实现自动化生产！ 关键词：PLC；送料小车；控制；程序设计
. 1 目录 前言 (1) 第一章控制系统介绍和控制过程要求 (1) 1.1 控制系统在送料小车中的作用与地位 (1) 1.2 控制系统介绍 (1) 第二章送料小车系统方案的选择 (3) 2.1 可编程控制器PLC的优点 (3) 2.2 小车送料系统方案的选择 (4) 第三章STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能 (6) 3.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 (6) 3.2、基本功能 (6) 3.3、其他功能 (7) 第四章基于PLC的送料小车接线图及梯形图 (8) 4.2 PLC端子接线图 (10) 4.3 梯形图分段设计 (11) 4.4 程序运行原理说明调试与完善 (17) 4.5 系统总梯形图设计 (17) 4.6 小车程序设计 (22) 结论 (27)
. 1 辞 (29) 参考文献 (30)
. 1 前言 控制系统的发展已经很成熟，应用围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造等。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。 送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。
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。
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
湖南科技大学信息与电气工程学院 《STM32控制自动往返小汽车》 设计报告 专业：电子信息工程 班级：二班 姓名：曾有根 学号：0904030218 指导教师：罗朝辉
自动往返电动小汽车 本设计民用STM32作为自动往返小汽车的检测和控制核心，辅以传感器、控制电路、显示电路等外围器件，构成了一个车载控制系统。路面黑线检测使用反射式红外传感器，利用PWM技术动态控制电动机的转速。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软件算法，实现了小车在限速和压线过程中的精确控制。电动小汽车能够根据题目要求在直线方向上完成调速、急刹车、停车、倒车返回等各种运动形式；这辆小车还可以自动记录、显示一次往返时间和行驶距离，并用蜂鸣器提示返回起点。另外，我们经过MATLAB仿真后，成功地实现了从最高速降至低速的平稳调速。 本系统主要采用模糊控制算法进行速度调节。通过模糊控制和PWM脉宽调制技术的结合，提高了对车位置控制精度，并且实现了恒速控制。 关键词：PWM，STM32F103，电机，传感器 前言 嵌入式技术依靠其体积小、成本低、功能强等特点，适应了智能化发展的最新要求。单片机作为控制系统的微处理器，在数据处理和代码存储等方面都已经无法满足系统的要求，ARM微处理器资源丰富，具有良好的通用性。Cortex-M3是ARM公司最新推出的第一款基于ARMv7体系的处理器内核。它主要针对MCU领域，在存储系统、中断系统、调试接口等方面做了较大的改进，有别于过去的ARM7处理器；Cortex-M3具有高性能、低功耗、极低成本、稳定等诸多优点，非常适合汽车电子、工业控制系统、医疗器械、玩具等领域。基于Cortex-M3内核的STM32系列处理器于2007年由ST公司率先推出，它集先进Cortex-M3内核结构、出众创新的外设、良好的功耗和低成本于一体，极大的满足自动控制系统设计要求。作为先进的32位通用微控制器的领跑者，STM32以其出众的性能、丰富且灵活的外设、很高的性价比以及令人意外的功耗水准，使其自面世以来得到众多设计者的青睐，众多行业领导者纷纷选用STM32作为新一代产品的平台。因此将STM32F103应用于智能小车的控制系统是一种较好的选择。 基于此，本文提出了一个比较合理的智能小车系统设计方案。整个小车系统以STM32F103芯片为控制核心，附以外围电路，利用红外探测器、触角传感器采集外界信息和检测障碍物；充分利用STM32F103的串口、并口资源和高速的
编号 河南机电高等专科学校 毕业设计（论文） 自动往返运料小车控制系统设计 系部：自动控制系 专业: 电气自动化 班级: 自 124 姓名: 张晓需 学号: 121415404 指导老师: 赵新蕖 二零一五年五月
摘要 运料小车在煤矿、仓库、港口车站、矿井等行业中被广泛应用，而其控制系统就是一种典型的PLC系统。传统的运料小车大多是继电器控制，而继电器控制有着接线复杂、易出故障、维护维修不易等缺点。为了降低运料小车的运行成本,实现自动化控制，应用可编程控制技术作为小车的控制系统。 本设计针对电气控制的运料小车系统，利用组态软件和西门子S7200 PLC实现对运料小车系统的监测和控制。通过现场数据采集，进行集中的数据管理，从而实现对自动运料小车系统有效控制，系统状态实时监控，并由上位机生成可视化的动态监控界面。方便管理人员对现场的管理，提高工作效率。 关键词：运料小车；组态软件；PLC；传感器；
Abstract Carriage is widely used in coal mine, warehouse, station, port mine and other industries, and its control system is a typical PLC system. The transport cars most of the traditional relay control, relay control with complex wiring, easy maintenance, fault repair defect is not easy. In order to reduce the operation cost of material transport trolley, automatic control system, the application of programmable control technology as the control system of car. The design for the carriage of electric control system, realize the monitoring and control of material transport trolley system using configuration software and S7200 PLC Siemens.Through the field data acquisition, data management, so as to realize the automatic control of material transport trolley system, real-time monitoring system status, and made the dynamic monitoring interface PC to generate visual. Management to facilitate the management of the site, improve work efficiency. Keywords: Material transport trolley;configuration software; PLC; sensor;
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) PLC机型的选择 (2) PLC容量估算 (3) 系统I/O地址的分配 (3) 安全回路设计 (4) 、 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) STEP7-M ICRO/WIN编程软件 (6) 运料小车控制梯形图设计 (7) 运料小车控制语句表设计 (9) 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) 抗电源干扰的措施 (12) 《 控制系统的接地设计 (12) 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 图 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 三相异步电动机正反转主电路图 自动化生产 运料小车 1 号 _____ 2号站 4号站 3号站 5号站
自动往返小车制
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自动往返小车的制作 本设计采用单片机作为自动往返小车的检测和控制核心。路面黑线检测用发射式红外传感器，行使距离用霍耳元件进行检测行使距离，利用高低电平来控制继电器，达到电动机的转速控制。 二、关键字：电刹车自动往返光电检测霍尔元件动态显示 三、方案论证 根据题目要求，本设计的主要任务是完成电动小气车在规定的行使路线中速度的控制，根据不同的行使路段要求不同的行使速度，并对行程中的有关数据进行记录和处理。 1、数据采集方案的选择 （1）、使用红外发光二极管和接收管组合。 （2）、使用发光二极管的光敏三极管组合。 本设计是近距离探测，故采用（1）来完成数据的采集。考虑环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度的减少 外界干扰；另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占 空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大，这样可 以大大提高信噪比。 2、电源选择 （1）所有器件采用单一的电源控制，这样控制比较简单，但电动机启动时瞬间电流很大，会造成整体电路的电压不稳定，严重时可能会使单片机掉电。 （2）双电源供电。将电机驱动电源和单片机供电电源分开，这样虽然不如（1）方便灵活，但可以避免电机驱动造成的干扰，大大提高了系统的稳定性。故 设计中选择此方案。 3、电机驱动调速方案的选择 （1）采用继电器对电机的驱动电压进行调整，在高速时进行全速运转，低速时用精密电阻控制小车的速度，并进行调速来达到要求。这样电路比较简单，且 容易实现。 （2）采用555振荡器调脉宽的方式控制电动机的转速，后级采用三极管D882推
题目自动往返小车设计 目录
自动往返小车设计 一、方案的选择与论证 根据题目要求，系统可以划分为几个基本模块，如图 1所示。 图 1 对各模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案: 1. 电动机驱动调速模块 方案一:采用电阻网络或数字电位器 调整电动机的分压，从而达到调速的目的。 但是电阻网络只能实现有级调速，而数字 电阻的元器件价格比较昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流很大;分压不仅会降低效率，而且实现很困难。 方案二:采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。 方案三:采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高;H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制;电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调速技术。 基于上述理论分析，拟选择方案三。
2. 路面黑线探测模块 探测路面黑线的大致原理是:光线照射到路面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，可根据接收到的反射光强弱判断是否到达黑线。 方案一:可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判;虽然采取超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。 方案二:不调制的反射式红外发射-接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降低环境光源干扰;但如果直接用直流电压对管子进行供电，限于管子的平均功率要求，工作电流只能在1OM左右，仍然容易受到干扰。 方案三:脉冲调制的反射式红外发射-接收器。考虑到环境光干扰主要是直流分量，如果采用带有交流分量的调制信号，则可大幅度减少外界干扰;另外，红外发射管的最大工作电流取决于平均电流，如果使用占空比小的调制信号，在平均电流不变的情况下，瞬时电流可以很大(50-100mA)，这样也大大提高了信噪比。 基于上述考虑，拟采用方案三。 3. 车轮检速及路程计算模块 方案一:采用霍尔集成片。该器件内部由三片霍尔金属板组成，当磁铁正对金属板时，由于霍尔效应，金属板发生横向导通，因此可以在车轮上安装磁片，而将霍尔集成片安装在固定轴上，通过对脉冲的计数进行车速测量。 方案二:受鼠标的工作原理启发，采用断续式光电开关。由于该开关是沟槽结构，可以将其置于固定轴上，再在车轮上均匀地固定多个遮光条，让其恰好通过沟槽，产生一个个脉冲。通过脉冲的计数，对速度进行测量。 以上两种都是比较可行的转速测量方案。尤其是霍尔元件，在工业土得到广泛采用。但是在本题中，小车的车轮较小，方案一的磁片密集安装十分困难，容易产生相互干扰。相反，方案二适用于精度较高的场合，可以车轮上加较多的遮光条来满足脉冲计数的精度要求，因此拟采用方案二。 4. 电源选择
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
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
中州大学毕业设计 学号：201025090206 设计题目：自动往返小汽车的控制系统的设计 学院：工程技术学院 专业：机电一体化 班级：10级对口2班 姓名：杨丽丽
指导教师：上官同英 日期：2013 年3 月5 日 诚信声明 本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，独立工作所取得的成果并撰写完成的，郑重确认没有剽窃、抄袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为。文中除已经标注引用的内容外，不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 毕业设计（论文）作者签名：指导导师签名： 签字日期：签字日期：
毕业设计任务书 班级：10机电对口2班学生：杨丽丽学号201025090206 设计题目：自动往返小汽车的控制系统的设计 摘要：设计一个能自动往返于起跑线与终点线之间的小汽车的控制系统。但不能用人工遥控（包括有线和无线）。跑道宽度0.5m，表面贴有白纸，两侧有挡板，挡板与地面垂直，其高度不低于20cm。在跑道的A、B、C、D各点处画有2cm 宽的黑线，各段的长度与下图所示： 设计内容及要求： 1.设计完成的功能要求： 1）、车辆从起跑线出发（出发前，车体不得超出起跑线），到达终点线后停留10秒，然后自动返回起跑线（允许倒车返回）。 2）、BC间为限速区，车辆往返均要求低速通过，但不允许在限速区内停车。 3）、在往返过程中随时显示当前行车时间和路程，直接回到终点。（显示装置应安装在小车上面。） 2.设计内容要求 （1）根据设计要求确定系统中输入/输出信号的种类、数量和特点。
郑州大学现代远程教育《机电一体化技术》 课程考核要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD 2003版本格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。 一．作业要求 请任选一题，认真、独立完成。 二．作业内容 题目一送料小车运行控制系统设计 1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：下图为送料小车运行过程图。当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。 小车运行过程图 设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：(1)手动；(2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；(3)自动连续，即小车起动后自动往复运行；(4)单步运行，即每步动作都要起动；(5)往复运行2次即小车往复运行2次后，回到后端停下，等待起动。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目二机械手控制系统设计
1.设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程 方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求： 要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目三数控加工中心刀具库的自动控制系统设计 1.设计目的：通过对数控加工中心刀具库自动控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计 及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求：因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高，刀 盘只能单向转动，效率较低并且指示灯设计不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。 针对原有功能的的不足提出自己的改进方法。对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的刀时，系统能根据调取刀号的大小自动选择最佳刀盘转动方向，以提高取刀效率。 改进后的基本特征： 1）当机械手位置 = 程序调取刀号位，换刀成功指示灯闪烁3秒。 2）当机械手位置 > 程序调取刀号位，刀具盘逆转,调刀指示灯亮,到位后, 换刀成功指示灯闪烁3秒。 3）当机械手位置 < 程序调取刀号位，刀具盘顺转, 调刀指示灯亮,到位后,换刀成功指示灯闪烁3秒。 机械手位置与调取刀号位之间的偏差是选择正反转的根据。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目四C6132普通车床的数控改造设计 1. 设计目的：通过C6132普通车床的数控改造，使学生们掌握普通机床改造的方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：C6132型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。本设计任务是对C6132普通车床进行数控改造。利用微型计算机对纵、横向进给系统进行开环控制．纵向脉冲当量为0.01mm／脉冲．横向脉冲当量为0.005mm／脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。 3. 设计成果：
第一章概述 1完成本次循环工作后，停止在最初位置。其运动路线示意图如下图1-1所示。 如图1-1 小车运动路线示意图 第二章硬件设计 2.1 主电路图 如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。
图2-1小车循环控制的主电路原理 2.2 I/O地址分配 如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中，这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。 表2-1
2.3 I/O接线图 如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时，在PLC模块上，当I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用Q0.0、Q0.1的状态表现出来。 图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图 2.4 元件列表 如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。 表2-2
第三章软件设计 3.1 程序流程图 如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。 首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。
基于运料小车自动往返顺序控制的PLC程序 2008-09-12来源：中国自动化网浏览：1211 摘要：本文基于运料小车自动往返顺序控制PLC程序设计，提出五种PLC程序设计方法，对各种设计方法思路和特点，作了全面阐述和归纳总结，并对它们进行了比较。 关键词：PLC，顺序控制，顺序功能图，梯形图，指令。 1 引言 自动化生产线上，有些生产机械工作台需要按一定顺序实现自动往返运动，有还要求某些位置有一定时间停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，程序设计方法多样，便于不同层次设计人员理解和掌握。本文以松下电工FP0系列PLC为例，提出基于运料小车自动往返顺序控制五种PLC程序设计方法。 2 系统控制要求[1> 运料小车自动往返顺序控制系统示意图，如图1所示，小车启动前位于原位A处，一个工作周期流程控制要求如下： 1）按下启动按钮SB1，小车从原位A装料，10秒后小车前进驶向1号位，到达1号位后停8秒卸料并后退； 2）小车后退到原位A继续装料，10秒后小车第二次前进驶向2号位，到达2号位后停8秒卸料并再次后退返回原位A，然后开始下一轮循环工作； 3）若按下停止按钮SB2，需完成一个工作周期后才停止工作。
图3运料小车自动往返顺序控制系统顺序功能图4．1 经验设计法[3>
经验设计法是生产机械工艺要求和生产过程，典型单元程序基础上，做一定修改和完善。使用经验设计法设计梯形图程序，如图4所示。系统控制要求小车原位A（X2）处装料，1号位（X3）和2号位（X4）两处轮流卸料。小车一个工作循环中有两次前进都要碰到X3，第一次碰到它时停下卸料，第二次碰到它时要继续前进，应设置一个具有记忆功能内部继电器R1，区分是第一次第二次碰到X3。小车第一次碰到X3和碰到X4时都应停止前进，将它们常闭触点与Y2线圈串联，同时，X3常闭触点并联了内部继电器R1常开触点，使X3停止前进作用受到R1约束，R1作用是记忆X3是第几次被碰到，它只小车第二次前进X3时起作用。它起动条件和停止条件分别是小车碰到X3和X4，当小车第一次前进X3时，R1线圈接通，使R1常开触点将Y2控制电路中X3常闭触点短接，小车第二次X3时不会停止前进，直至到达X4时，R1才复位。此外，将R1另一对常开触点与X0并联，为第二次驱动Y0装料做准备。
基本原理： 1.电机驱动调速模块 方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。但是电阻络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价格昂贵。更主要的问题在于一般电动机的电阻较小，但电流很大；分压不仅会降低效率，而且很难实现。方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。 方案三：采用达林顿管TIP4组成的PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的状态，精确调整电机转速。 方案四：采用L298N来控制电机的正转和反转来实现小车的前进和后退。加上单片机的程序PWM，实现整车的加速与减速，精确小车的速度。 基于上述理论分析，拟选择方案四。 2.路面黑带检测模块 黑带检测的原理是：红外光线照射到路面并反射，由于黑带和白纸的系数不同，可根据接的红外线的强弱判断是否到达黑带。 方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射—接收电路。这种方案的缺点在于其他环境光源会对光敏二极管的工作产生很大的干扰，一旦外界光亮条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然产生超高亮发光二极管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。 方案二:反射式的红外发射—接收器。由于采用红外管代替普通可见光管，可以降
低环境干扰。基于上述理论分析，拟选择方案二。 3. 电源选择 方案一：所有器件采用电源供电，这样供电电路比较简单；但是由于电动机启动瞬时电流很大，会造成电压不稳，干扰严重，缺点十分明显。 方案二：双电源供电，将电动机驱动电源与单片机以及周边电路电源完全隔离，这样做虽然不如单电源方便灵活，但可以将电动机驱动所造成的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性。 基于上述理论分析，拟选择方案二。 4. 控制单元模块 方案一：采用纯数字电路 该方案外部检测采用光电转换，系统控制部分采用数字电路译码对小车电动机两端电压调整，来控制小车的运行。时间和行程用加法器进行计数。此系统的设计将会使电路过于复杂，调试时需要改变硬件电路，机动性差。 方案二：用单片机控制 用光电检测不同的信号，并经单片机对其处理，传送给L298信号，使其控制电机的正转和反转，配合PWM程序控制，来实现加速减速和刹车。通过单片机内部定数器/计数器进行定时、计数，在用单片机串行输入/输出口进行显示控制。此方案电路成熟、工作稳定、容易实现控制。 为能更好的实现题目的各种设计要求，所以我们选用第二种方案。用单片机进行控制。其工作框图如下： 1. 光电检测部分： 我们采用反射式光电检测电路对跑道上的黑线进行检测，并用两个遮光套管套住发光管和接收管以一定的角度紧贴跑道，这样可以消除外界光线的干扰。 为了加强可靠性采用槽型光耦检测轮子转动的行程。用LM358电压比较器输出高低电平检测信号。 如图所示：
PLC自动控制实验报告课题一:送料小车控制系统的设计 姓名: *** 学号:**** 班级: 10电信**班 河北工专电气自动化系
1. 送料小车系统说明 该车由电动机拖动，电动机正转，车子前进，电动机反转，车子后退。 （1）单周期工作。按动送料按钮，预先装满料的车子便自动前进。到达卸料处SQ2自动停止运行，开始卸料，经过10秒时间后卸完料，送料 车子自动回到装料处SQ1，装满料等待下次送料。 （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10秒进行卸料后，自动返回装料处 装料，预设装料时间是20秒，送料车在20秒后自动回到卸料处卸料， 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车的前进和后退。 2. 系统设计I/O地址分配表 I0.0 停止按钮Q0.2 卸料线圈 I0.1 送料按钮Q0.3 装料线圈 I0.2 手动后退 I0.3 手动前进 I0.4 限位开关SQ2 I0.5 限位开关SQ1 Q0.0 电机正转线圈 Q0.1 电机反转线圈 3. 系统设计的语句表 4. 系统设计程序的梯形图(如图) 5.PLC硬件连线图(如图1-1所示:) 6. 顺 序
功能图(如图1-2:) 7.设计思路、方案、器件 程序共可以分成四个状态：1.前进、2.卸料、3.后退、4.装料。前进和卸料之间采用限位开关切换，卸料和后退之间采用定时器切换，后退和装料之间采用限位开关切换，装料和前进之间也采用定时器切换，整个设计中用到的器件是限位开关、PLC、按钮开关、电动机。 8.调试过程和心得 1、下载程序到PLC。 2、将运行模式选择开关拨到RUN位置，或者用鼠标单击工具条的RUN运行按钮，使PLC进入运行方式。 3、按下送料按钮I0.1，观察Q0.0的LED灯是否点亮，如果点亮证明小车正在前进，过段时间后按下限位开关I0.4，Q0.0的LED熄灭且Q0.2的LED灯点亮，证明小车已经停止开始卸料，在此期间I0.4应该按住不放，等10s后Q0.1的LED灯点亮且Q0.2的LED灯熄灭时放开I0.4，这证明小车卸完料开始后退。 4、过段时间按下限位开关I0.5不放，此时Q0.1的LED灯熄灭同时Q0.3的LED 灯点亮，证明小车停止开始装料，等到20s后Q0.0的LED灯点亮同时Q0.3的LED灯熄灭，证明小车装料结束开始前进，如此反复…… 心得:通过这次的实验使我明白了顺序控制指令的使用方法，同时使我掌握了S7-200编程软件的使用方法，以及是向PLC下载程序的流程，使我对PLC这门课产生了浓厚的兴趣。