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
第1章绪论 (1)
1.1 本课题来源、目的和意义 (1)
1.1.1 本课题来源 (1)
1.1.2 本课题目的和意义 (1)
1.2 本课题内容及要求 (2)
第2章控制方案的选择 (3)
2.1自动往返运料小车设计思路 (3)
2.2 可编程控制器（PLC）及运料小车的介绍 (3)
2.2.1 可编程控制器（PLC）的分类 (3)
2.2.2 PLC的工作原理 (5)
2.3 自动运料小车控制系统 (5)
2.4 系统硬件配置 (6)
第3章控制系统的硬件选型 (7)
3.1 系统硬件的选型 (7)
3.2 PLC选型 (8)
3.3 传感器的选型 (9)
3.4 步进电机的选型 (11)
第4章控制系统的软件实现 (13)
4.1 PLC软件开发工具介绍 (13)
4.1.1 硬件连接及软件的安装 (13)
4.1.2 STEP7-Micro/WIN32软件的窗口组件 (14)
4.2程序流程 (14)
第5章组态设计 (16)
5.1数据库设计 (16)
5.2 MCGS与PLC的连接 (17)
5.3 运料小车的组态设计 (17)
5.4 运行调试动画界面 (17)
第6章结论 (19)
致谢 (20)
参考文献 (21)
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第1章绪论
1.1 课题来源、目的和意义
1.1.1 课题来源
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。
运料小车是工厂工业运料的主要设备之一，广泛应用于冶金、有色金属、煤矿等行业。早期运料小车电气控制系统多为“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。现代的运料小车基本将控制系统更改为基于PLC核心的计算机控制，并且为了更方便的对运输现场实施监控，传统的指示灯报警和提示已不能满足要求。人们需要掌握小车的实时运行路径、了解小车的工作状态、记录小车的运行历史并能够随时修改小车的运行参数和调用历史数据，还需要按照可视和可控的格式，实时传输、管理和显示这些信息。因此，采用组态软件进行实时的数据管理和监控显得尤为重要。
1.1.2课题目的和意义
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
自动往返运料小车控制系统设计
的设计目标。
1.2 课题内容及要求
本设计的主要内容有：确定运料小车控制系统的总体设计方案；设计运料小车拖动电机的电气控制线路原理图；确定运料小心控制系统PLC的型号规格；确定PLC I/O元件，列出I/O 元件分配表；设计运料小车控制系统PLC I/O 接线图；PLC程序的总体结构图和梯形图（包括主程序和中断程序）等。
设计目的：
（1）熟练掌握PLC的指令系统，学会一些特殊设备在生产实际中的应用。
（2）能使用西门子PLC编程软件及MCGS组态软件。
（3）通过设计牢固掌握功能表梯形图的方法、步骤及绘制梯形图所遵循的规则和技巧。学会时序控制程序的设计和调试方法。
（4）能够绘制传动系统的电气图。
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第2章控制方案的选择
2.1自动往返运料小车设计思路
本系统采用西门子SIMATIC系列PLC进行控制，伺服器与交流电机构成传动装置，驱动小车来回往返，用北京昆仑通态公司MCGS(英文说明)作为组态监控界面，实现实验环境下运料小车系统的运行。
2.2 可编程控制器的介绍
2.2.1 可编程控制器（PLC）的分类
PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类，通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。
1．按结构形式分类
根据PLC的结构形式，可将PLC分为整体式和模块式两类。
（1）整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元（又称主机）和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等，没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元，如模拟量单元、位置控制单元等，使其功能得以扩展。
（2）模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分，分别作成若干个单独的模块，如CPU模块、I/O模块、电源模块（有的含在CPU模块中）以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活，可根据需要选配不同规模的系统，而且装配方便，便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进行联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以灵活配置，还可做得体积小巧。
2．按功能分类
根据PLC所具有的功能不同，可将PLC分为低档、中档、高档三类。
（1）低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
自动往返运料小车控制系统设计
（2）中档PLC 除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量输入／输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能，适用于复杂控制系统。
（3）高档PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。
3．按I/O点数分类
根据PLC的I/O点数的多少，可将PLC分为小型、中型和大型三类。
(1).小型PLC——I/O点数< 256点；单CPU、8位或16位处理器、用户存储器容量4K字以下。
如：GE-I型
美国通用电气（GE）公司
TI100 美国德洲仪器公司
F、F1、F2 日本三菱电气公司
C20 C40 日本立石公司（欧姆龙）
S7-200 德国西门子公司
EX20 EX40 日本东芝公司
SR-20/21 中外合资无锡华光电子工业有限公司
(2). 中型PLC——I/O点数256～2048点；双CPU，用户存储器容量2～8K
如：S7-300 德国西门子公司
SR-400 中外合资无锡华光电子工业有限公司
SU-5、SU-6 德国西门子公司
C-500 日本立石公司
GE-Ⅲ GE公司
(3). 大型PLC——I/O点数> 2048点；多CPU，16位、32位处理器，用户存储器容量8～16K
如：S7-400 德国西门子公司
GE-ⅣGE公司
C-2000 立石公司
K3 三菱公司等
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2.2.2 PLC的工作原理
PLC与继电器构成的控制装置的重要区别之一就是工作方式的不同，继电器控制是并行运行方式，即如果输出先前通电或断电，该线圈的触点立即动作，只要形成电流通路，就有可能几个电器同时动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，自有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作，而且每次它只能执行一条指令，这也就是说PLC以“串行”方式工作的，这种工作方式可以避免继电器控制的触点竞争和时序失配等问题。也就是说，继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程。
PLC采用循环扫描技术可分为3个阶段：输入阶段（将外部输入信号的状态传送的PLC）、执行程序和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。
在输入阶段中，PLC先进行自我诊断，然后与编程器或计算机通信，同时中央处理器扫描各个输入端并读取输入信号的状态和数据，并把他们存入相应的输入存储单元。
在执行阶段中，PLC按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元读入输入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据寄存器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储单元。
在输出阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。
2.3 自动运料小车控制系统
小车运料示意图如图2所示，为小车一处装料，另一处卸料。小车由电动机拖动，电机正转，小车前进，电机反转，小车后退。料斗底门和小车底门均由电磁阀控制，得电打开，断电闭合。小车前、后终端位置均由限位开关控制。按下右启动按钮小车右行(前述至限位开关SQ1处停下来装料，20 S后结束，开始左行。当碰到SQ2后停下来第一次卸料，15 S后右行，碰到SQ1又停下来装料，20S后结束，又开始左行，经过SQ2不停，当碰到SQ3后停下来第二次卸料，15 S后右行，碰到SQ1后又停下来装料。完成一个工作周期动。
自动往返运料小车控制系统设计
图2-2送料小车工作示意图
2.4系统硬件配置
图2-3 系统总体框架图
系统硬件配置结构框图如图3所示，包括PLC及I/O扩展单元、传感器元件（行程开关和接近开关等）、控制面板（按钮开关和指示灯）、控制元件（中间继电器，交流接触器和电磁阀）以及执行元件（电机）等几部分。控制面板作为设备控制的主要器件，接收来自操作人员的操作指示：传感器元件检测运转小车进信号、后退信号，以及各部分的动作完成情况：PLC自动循环扫描各个输入输出点的当前状态，并根据梯形图程序所确定的逻辑关系更新输出点的状态，通过通断交流接触器和换向电磁阀来控制电机的启停和油缸的动作，从而完成转料小车运转任务的过程的自动控制。
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第3章控制系统的硬件选型
3.1 系统硬件的选型
本课题涉及的硬件包括步进电机、驱动器、传感器、三相异步电机、气动系统、PLC控制器等。以下为各部件详细介绍：
1.步进电机：步进电机有步角距、静力矩、电流三大要素组成。根据负载的控制精度要求选择步角的大小，根据负载的大小确定静力矩，静力矩一经确定给我悲剧电机矩频特性曲线来判断电机的电流。一旦三大要素确定，步进电机的型号变确定下来了。
2.驱动器：遵循先选电机后选驱动的原则，电机的相数、电流大小是驱动器选择的决定因素：在选型中，还要根据PLC输出信号的极性来决定驱动器输入信号是共阳极或者共阴极。未来改善电机的运行性能和提高控制精度，通常通过选择带细分功能的驱动器来实现，目的驱动器的细分等级有8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可达256倍细分。在实际应运中，应根据控制要求和步进电机的特性选择合适的细分倍数，以达到更高的速度和更大的高速转矩。使电机运转精度更高。振动更小。
3.三相异步电动机：1）电动机的机械特性、启动、制动、调速及其他控制性能应满足机械特性和生产工艺过程的要求。电动机工作过程中对电源供电质量的影响（入电压波动、谐波干扰等），应在容许的范围内；
（1）按预定的工作制、冷却放大基础在情况所需的电动机功率，电动机的温升应在限定的范围内；
（2）根据环境条件、运行条件、安装方式、传动方式，选定电动机的结构、安装、防护形式，保证电动机可靠工作；
（3）综合考虑一次投资几运行费用，整个驱动系统经济、节能、合理、可靠和安全。
4.传感器：传感器的选型原则可以从以下六个方面来叙述：
（1）根据测量对象与测量环境确定传感器的类型；
（2）灵敏度的选择；
（3）频率响应特性；
（4）线性范围；
（5）稳定性；
（6）测量精度。
自动往返运料小车控制系统设计
根据具体的测量工作，从以上六个方面综合考虑，以选择最合适的传感器。
5.气动系统：
（1）确定气动执行元件的形式；
（2）进行工况分析，确定系统的主要参数；
（3）制定基本方案，拟定气动系统原理图；
（4）选择气动元件；
（5）气动系统的性能验算；
（6）绘制工作图，编制技术文件。
3.2 PLC选型
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
S7-2PLC 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。
在运料小车控制系统设计过程中，需要PLC具有抗干扰能力出众、可靠性高、
控制功能强、编程方便等优点，因此采用可编程控制器作为主控制器。同时考虑
到该控制系统不是很复杂，从经济角度考虑后决定：该控制系统采用德国西门子
公司声场的S7-200系列可编程控制器，具体型号为CPU224 CN AC/DC/继电器，
现有AC 220V电源，DC24V 电源输入，继电器输出。该PLC结构紧凑小巧。执
行速度快、功能强大及性价比高等特点，符合本系统各方面要求。
（1）PLC的I/O分配表
表3.1PLC的I/O分配表
输入信号输出信号名称代号输入编号名称代号输出编号启动按钮SB1 I0.0 正转接触器KM1 Q0.0 停止按钮SB2 I0.1 反转接触器KM2 Q0.1 前限位开关1 SQ1 I0.2 装料指示灯L1 Q0.2 前限位开关2 SQ2 I0.3 卸料指示灯L2 Q0.3
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后限位开关1 SQ3 I0.4 运行指示灯L3 Q0.4 后限位开关2 SQ4 I0.5 报警指示灯L4 Q0.5 急停按钮1 SB3 I0.6
报警信号SB4 I0.7
（2）PLC输入输出地址分配
本次所采用的是S7-200系列中的CPU 224，系统中的运料小车由一台三相异
步电动机拖动，电机正转，小车向左行，电机反转，小车向右行。SB1是系统启
动按钮，SB2是系统停止按钮，SQ1-SQ4位行程开关，KM1、KM2分别为电动机
正反转，L1-L4位小车状态指示灯。小车控制系统的输入，输出设备与PLC的I/0
段对应的外部接线如图3-1所示：
图3-2 PLC外部接线
3.3 传感器的选型
自动往返运料小车控制系统设计
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。
本课题中需要各种传感器来完成各种操作流程，比如需要传感器来检测小车是否运动到位，需要传感器来检测小车是否装卸货物完成到位，所以我们需要对传感器进行型号选定。
在检测小车是否运动到位时，需要位置传感器，位置传感器可用来检测位置，反映某种状态的开关，和位移传感器不同，位置传感器有接触式和接近式两种。接触式传感器的触头由两个物体接触挤压而动作，常见的有行程开关、二维矩阵式位置传感器等。当某个物体在运动过程中，碰到行程开关时，其内部触头会动作，从而完成控制，如在加工中心的X、Y、Z轴方向两端分别装有行程开关，则可以控制移动范围。二维矩阵式位置传感器安装于机械手掌内侧，用于检测自身与某个物体的接触位置。由于行程开关结构简单、动作可靠、价格低廉。所以本课题选择行程开关来完成这项检测。
当检测货物是否装卸完成时，需要红外传感器，红外线传感器依动作可分为：
(1) 将红外线一部份变换为热，藉热取出电阻值变化及电动势等输出信号之热型，但是误差偏大，不能精确判断。
(2) 利用半导体迁徙现象吸收能量差之光电效果及利用因PN 接合之光电动势效果的量子型。热释电型的现象俗称为焦热效应。
热释电型的优点有：可常温动作下操作，本身不发任何类型的辐射，器件功耗很小，隐蔽性好。价格低廉。
综上所述，本课题选择热释电型红外传感器。具体型号如下：
表3.2传感器型号与参数
实验温度：T = 22°C NEP：100 °C 黑体, 1Hz 电子带宽
敏感度：100 °C 黑体噪音：0.4到10Hz 带宽隐蔽性好。价格低廉。
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3.4 步进电机的选型
步进电机是将电脉冲信号转换为相应角位移或直线位移的一种特殊电动机。其工作方式是每输入一个电脉冲信号，电动机就转动一个角度，由于运动形式是步进的，因此称为步进电机。
(1)步进电机转矩的选择
步进电机的保持转矩，近似于传统电机所称的“功率”。当然，有着本质的区别。步进电动机的物理结构，完全不同于交流、直流电机，电机的输出功率是可变的。通常根据需要的转矩大小(即所要带动物体的扭力大小)，来选择哪种型号的电机。大致说来，扭力在0.8N.m以下，选择20、28、35、39、42(电机的机身直径或方度，单位：mm);扭力在1N.m左右的，选择57电机较为合适。扭力在几个N.m或更大的情况下，就要选择86、110、130等规格的步进电机。
(2)步过电机转速的选择
对于电机的转速也要特别考虑。因为，电机的输出转矩，与转速成反比。就是说，步进电机在低速(每分钟几百转或更低转速，其输出转矩较大)，在高速旋转状态的转矩(1000转/分--9000转)就很小了。当然，有些工况环境需要高速电机，就要对步进电动机的线圈电阻、电感等指标进行衡量。选择电感稍小一些的电机，作为高速电机，能够获得较大输出转矩。反之，要求低速大力矩的情况下，就要选择电感在十几或几十mH,电阻也要大一些为好。
(3)步进电机空载起动频率的选择
步进电机空载起动频率，通常称为“空起频率”。这是选购电机比较重要的一项指标。如果要求在瞬间频繁启动、停止，并且，转速在1000转/分钟左右(或更高)，通常需要“加速启动”。如果需要直接启动达到高速运转，最好选择反应式或永磁电机。这些电机的“空起频率”都比较高。
(4)步进电机的相数选择
步进电机的相数选择，这项内容，很多客户几乎没有什么重视，大多是随便购买。其实，不同相数的电机，工作效果是不同的。相数越多，步距角就能够做的比较小，工作时的振动就相对小一些。大多数场合，使用两相电机比较多。在高速大力矩的工作环境，选择三相步进电机是比较实用的。
(5)针对步进电机使用环境来选择
特种步进电机能够防水、防油，用于某些特殊场合。例如水下机器人，就需要放水电机。对于特种用途的电机，就要针对性选择了。
自动往返运料小车控制系统设计
由于本文中的自动小车是安装在仓库之中，所运送的物料也比较大而且重，也就是说负载较大，需要选择大力矩的电机，所以本文中选择的电机是规格为130的步进电机，以满足现实的工作要求。
本文中选择的电机型号为130mm三相步进电机，具体型号为SS5401C40A，详细参数如下：
图3-3 步进电机的型号与参数
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第4章控制系统的软件实现
4.1 PLC软件开发工具介绍
STEP7-Micro/WIN32西门子编程软件是基于Windows的应用软件，它是西门子公司专门为S7-200系列可编程控制器而设计开发，是西门子PLC用户不可缺少的开发工具。目前STEP7-Micro/WIN32编程软件已经升级到了4.0版本。
4.1.1 硬件连接及软件的安装
1、硬件连接
为了实现PLC与计算机之间的通信，西门子公司为用户提供了两种硬件连接方式：一种是通过PC/PPI 电缆直接连接，另一种是通过带有MPI电缆的通信处理器连接。典型的单主机与PLC直接连接如图7—1所示，它不需要其他的硬件设备，方法是把PC/PPI电缆的PC端连接到计算机的RS-232通信口（一般是COM1），把PC/PPI电缆的PPI端连接到PLC的RS-485通信口即可。
2、软件的安装
（1）系统要求
STEP7-Micro/WIN32软件安装包是基于Windows的应用软件，4.0版本的软件安装与运行需要Windows2000/SP3或WindowsXP操作系统。
（2）软件安装
STEP7-Micro/WIN32软件的安装很简单，将光盘插入光盘驱动器系统自动进入安装向导（或在光盘目录里双击setup，则进入安装向导），按照安装向导完成软件的安装。软件程序安装路径可使用默认子目录，也可以使用“浏览”按钮弹出的对话框中任意选择或新建一个新子目录。
首次运行STEP7-Micro/WIN32软件时系统默认语言为英语，可根据需要修改编程语言。如将英语改为中文，其具体操作如下：运行STEP7-Micro/WIN32编程软件，在主界面执行菜单Tools→Options→General选项，然后在对话框中选择为Chinese即可将English改为中文。
自动往返运料小车控制系统设计
图4—1典型的主机与PLC直接连接
4.1.2 STEP7-Micro/WIN32软件的窗口组件
1、基本功能
STEP7-Micro/WIN32的基本功能是协助用户完成应用程序的开发，同时它具有设置PLC参数、加密和运行监视等功能。
编程软件在联机工作方式（PLC与计算机相连）可以实现用户程序的输入、编辑、上载、下载运行，通讯测试及实时监视等功能。在离线条件下，也可以实现用户程序的输入、编辑、编译等功能。
2、主界面
启动STEP7-Micro/WIN32编程软件，其主要界面外观如图2所示。
主界面一般可分为以下6个区域：菜单栏（包含8个主菜单项）、工具栏（快捷按钮）、浏览栏（快捷操作窗口）、指令树(快捷操作窗口)、输出窗口和用户窗口（可同时或分别打开图中的5个用户窗口）。除菜单栏外，用户可根据需要决定其他窗口的取舍和样式的设置。
4.2程序流程
在整个程序流程中，运料小车在自动化生产线上运动的控制过程如下：初始状态小车停在初始位置，按启动按钮，系统检测料仓是否有料，料仓有料，小车开始装料；20秒后装料结束，小车左行，碰到行程开关2后，小车停止，开始卸料，30秒后卸料完成，小车右行，碰到行开关1后小车停下装料，20S后装料完成，左行卸料，如此循环，相应的状态有对应的指示灯显示。如图4-1：
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图4—1 自动运料小车程序流程
系统能够及时监控站点的发货指令，监控小车的状态，所处位置，运行速度，运行路径，能够控制站点的放料和闭合过程。PLC负责对单站的控制，小车状态的控制，MCGS负责收集数据，并监控实时动态，能够对小车的运行历史数据和轨迹进行分析，并可以通过发送指令的方式对系统进行控制，当系统出现故障时进行报警。
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
. 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
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
智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。
2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。
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
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。
毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日
1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交
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。
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。
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: 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;?