1、目 录第 1 章 引言 .1第 2 章 系统总体方案设计 .22.1 总体方案选择说明 .22.2 控制方式选择 .2第章 PLC 控制系统设计 .33.1 控制要求分析，设计主电路 .33.2 确定 I/O 信号数量，选择 PLC 类型 .43.3 I/O 点的分配与编号 .53.4 制作 PLC 应用系统电气图 .63.5 绘制控制流程图 .63.6 控制程序编制 .9结论 .15设计总结 .16谢辞 .17附录 源程序代码 .18参考文献 .22第 1 章 引言1本次课程设计的主要内容是用 PLC 控制电气运输小车的运动。运输小车在 8 个工位之间作有条件的运动。每个工位各有一个呼车按钮
2、，一个行程开关和一个指示灯。呼车按钮用于呼车，当该工位需要呼车时，按下该工位的呼车按钮，小车运动到该工位点。行程开关的作用在于使小车在当前停车工位与呼车工位相比较之后，自行运动至该呼车工位后自动停止。若呼车工位大于停车工位，小车前进；若呼车工位小于停车工位，小车后退。指示灯是呼车的标志信号。指示灯亮，表示 8 个工位可以呼车；指示灯灭，表示已经有工位呼车，其他工位不能呼车。本次设计的主电路非常简单，仅需用 PLC 控制两个接触器实现电动机的正反转。电动机正转，小车前进；电动机反转；小车后退。此次设计的重点在于 PLC 控制设计的编程部分。要实现按下呼车工位后，小车自行运动并在到达呼车工位后小车
3、自动停止的控制要求，需要将每个工位处的呼车工位与停车工位（由各工位的行程开关控制）分别从 1 开始依次编号，并存于 CPU 的寄存器中，通过呼车工位号与停车工位号的比较，控制小车的前进和后退。在此基础上，确定输入输出的点数，选择适当的 CPU 型号，在软件上编程调试，实现控制要求。第 2 章 系统总体方案设计22.1 总体方案选择说明1主电路实现电动机的正反转，每路中均安装断路器和热继电器，以保护电动机的正常运行。2在 8 个工位处均安置一个行程开关，以便 PLC 控制小车的前进，后退及停止。3安装一个启动和停止按钮，用以总体控制小车的启动与停止。4控制要求由 PLC 编程实现。2.2 控制方
4、式选择由于继电器-接触器控制系统电路复杂、接线繁琐，且不易实现控制要求，所以本次设计选择 PLC 控制系统。第章 PLC 控制系统设计33.1 控制要求分析，设计主电路本此设计是运输小车的控制设计，如图 3-1 所示，一辆运输小车为这 8 个加工点运送东西。控制要求如下。1PLC 上电后，车停在某加工点，若没有用车呼叫时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。2若某工位呼车时，工位的指示灯均灭，表示此后再呼车无效。3停车位呼车则小车不动。当呼车位号大于停车位号时，小车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，小车自动向低位行驶。当小车到达呼车位时自动停车。4小车到达某工位时应停留 30s 供
5、该工位使用，不应立即被其他工位呼走。5临时停电后再复电，小车不会自动启动。ST1SF1ST2SF2ST3SF3ST4SF4ST5SF5ST6SF6ST7SF7ST8SF8图 3-1 运输小车控制示意图根据控制要求可以对其设计。通过分析可知，本此设计的主电路只需实现小车的正反转即可。主电路图如图 3-2 所示。4L1 L3L2SFQA1 QA2FABBM3图 3-2 主电路控制图3.2 确定 I/O 信号数量，选择 PLC 类型本此设计共有 19 个输入信号。每个工位处有一个呼叫开关，当需要呼车时按下相应的呼叫开关，小车开始向呼叫位行驶。每个呼叫位应有一个行程开关，使得当小车到达呼叫位时，自动停
6、止。另外，还有一个启动开关和停止开关，用以控制整个电路的启闭。若临时停电后再复电，小车也不会自动启动。还有一个热继电器，保护主电路。共有 3 个输出信号。其中控制电动机的正反转需要 2 个信号，还有一个控制指示灯的亮灭。据此可选择的 S7-200 系列 PLC 的 CPU 类型有 226。CUP226 共有 24 个输入端口和516 个输出端口，可以满足本此设计要求，并且也可满足可靠性的要求。3.3 I/O 点的分配与编号本设计中输入信号需要 1 个启动开关和 1 个停止开关，分别对应 CPU226 输入端口的 I0.0 和 I0.1 端口；小车运行中共有 8 个工位，每个工位对应 1 个呼叫
7、开关，共 8个呼叫开关，分别对应 CPU226 输入端口的的I1.2，I1.3，I1.4，I1.5，I1.6，I1.7，I2.0，I2.1；每个工位处还有一个行程开关，用于控制小车到达呼叫工位时自动停止，这 8 个行程开关分别对应输入端口的I0.2，I0.3，I0.4，I0.5，I0.6，I0.7，I1.0，I1.1；还有 1 个保护电路的热继电器，对应 I2.2。输出信号中，控制电源的正反转信号需要 2 个输出信号，分别是 Q0.0 和Q0.1；1 个控制 8 个指示灯亮灭的信号，对应 Q0.2。根据 PLC 控制系统所需控制信号及 CPU226 的输入/输出端口，本此设计的 I/O 地址分
8、配表如表 3-1 所示。表 3-1 I/O 地址分配表控制信号 信号名称 元件名称 元件符号 地址编码启动信号 启动按钮开关 SF1 I0.0停止信号 停止按钮开关 SF2 I0.1工位 1 限位信号 行程开关 BG1 I0.2工位 2 限位信号 行程开关 BG2 I0.3工位 3 限位信号 行程开关 BG3 I0.4工位 4 限位信号 行程开关 BG4 I0.5工位 5 限位信号 行程开关 BG5 I0.6工位 6 限位信号 行程开关 BG6 I0.7工位 7 限位信号 行程开关 BG7 I1.0工位 8 限位信号 行程开关 BG8 I1.1工位 1 呼叫信号 呼叫开关 SF3 I1.2工位
9、 2 呼叫信号 呼叫开关 SF4 I1.3工位 3 呼叫信号 呼叫开关 SF5 I1.4工位 4 呼叫信号 呼叫开关 SF6 I1.5输入信号工位 5 呼叫信号 呼叫开关 SF7 I1.66工位 6 呼叫信号 呼叫开关 SF8 I1.7工位 7 呼叫信号 呼叫开关 SF9 I2.0工位 8 呼叫信号 呼叫开关 SF10 I2.1输入信号热继电器信号 热继电器 BB I2.2前进信号 电动机正转控制接触器 QA1 Q0.0后退信号 电动机反转控制接触器 QA2 Q0.1输出信号指示灯信号 指示灯 HL Q0.23.4 制作 PLC 应用系统电气图根据以上 I/O 分配表和 CPU226 的输入输
10、出端口分布，可以进行系统接线图设计，如图 3-3 所示。3.5 绘制控制流程图根据控制要求及电气控制图，可以绘出以下控制流程图。如图 3-4 所示。7SF1SF2SF3SF4SF5SF6SF7SF8SF9SF10BG1BG2BG3BG4BG5BG6BG7BG8起动按钮停止按钮工位 1 限位开关工位 2 限位开关工位 3 限位开关工位 4 限位开关工位 5 限位开关工位 6 限位开关工位 7 限位开关工位 8 限位开关工位 1 呼叫按钮工位 2 呼叫按钮工位 3 呼叫按钮工位 4 呼叫按钮工位 5 呼叫按钮工位 6 呼叫按钮工位 7 呼叫按钮工位 8 呼叫按钮24VI0.0I0.1I0.2I0.
11、3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7I2.0I2.1I2.21M 1LQ0.0Q0.1Q0.2220VBBQA1QA2HL图 3-3 运输小车 PLC 控制系统的 I/O 接线图热继电器小车前进小车后退指示灯8开始按启动按钮是否mn是是 是是是是否否否是否否小车右行 小车左行m=n m=n小车停止小车停止按呼叫按钮结束图 3-4 运输小车控制流程图93.6 控制程序编制1. 程序设计关键点1）运输小车的前进和后退小车经过某工位时，碰触该工位的行程开关，从而将该工位号，即停车位号存于CPU 寄存器 VB110 中。按下呼车按钮，将该工位的工位号放入 CPU 另一寄存器 VB100 中。两寄存器进行比较，若呼车工位号大于停车位号，小车前进；若呼车工位号小于停车位号，小车后退；若呼车工位号等于停车位号，小车自动停止。2）保护电路主电路中，需要串入热继电器 BB 作为保护电路，热继电器 BB 的一个常闭触点作为输入信号，当主电路电流过大，热继电器控制信号发出信号，使热继电器常闭触点断开，使电动机停止工作。2. 编写梯形图根据控制要求及 I/O 分配表，在 STEP 7Micro/WIN 中作出梯形图，如下所示（梯形图为 STEP 7-Micro/WIN 编程软件中的截图） 。
