小车多方式运行

电气控制技术课程设计说明书小车多方式运行的PLC控制系统设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：职称完成时间：湖南工学院电气控制技术课程设计课题任务书学院：电气与信息工程学院专业：指导教师学生姓名课题名称小车多方式运行的PLC控制系统设计内容及任务一、目标：设计一个基于PLC的多方式运行的小车控制系统。二、任务：根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行小车多方式运行的控制原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；2.系统有启动、停止功能；3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；4.程序结构与控制功能自行创新设计；5.用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；6.进行系统调试，实现小车多方式运行的控制要求。三、要求：小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。采用S7-200PLC进行控制，控制要求如下：1.小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON;2.假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：①x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；②x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；③x=y，小车停止；3.小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；4.小车路过每个站台要有指示灯显示；但LB1和LB4灯要闪3次；主要参考资料[1]可编程控制器教程[M].王兆义机,械工业出版社.[2]电气控制与可编程控制器技术[M].史国生.化学工业出版社.[3]可编程控制器原理与应用[M].赵燕,，周新建.北京大学出版社.[4]GT培训教程[M].百度文库.[5]PLC编程及应用[M].廖常初.北京：机械工业出版社,2005年.[6]可编程控制器应用技术[M].胡学林.北京：高等教育出版社,2001年.[7]模拟电子技术基础[M].沈任元.北京：机械工业出版,2000.6.[8]三菱FX系列可编程序控制器编程手册[M].三菱公司编,2001年.[9]三菱可编程序控制器应用101例[M].三菱公司编,1994年.[10]三菱可编程序控制器使用手册[M].三菱公司编,1999年.教研室意见教研室主任：（签字）年月日I摘要PLC技术是综合了计算机技术，自动控制技术和通讯技术的一门新兴技术，是实现工业生产，科学研究以及其他各个领域自动化的重要手段之一，应用十分广泛。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC技术代表了当今电气程序控制的世界先进水平。它与数控技术，工业机器人技术已成为机械工业自动化和CIM的三大支柱。课程设计是通过以PLC技术为核心，充分利用它的软件及硬件系统对小车的运行状态进行控制，已达到智能控制的结果。课程设计主要以三菱FX2N为载体，结合它对应的编程软件来对运输小车的控制进行编程。通过课程设计加强学生对PLC技术的硬件及软件的认识与理解，实现了对课程的综合应用技能，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。关键词:PLC技术；智能控制；三菱FX2NII目录1引言.............................................................11.1PLC技术的起源..............................................11.2PLC技术的发展..............................................11.3PLC技术的应用..............................................22控制系统总体方案设计.............................................32.1设计要求...................................................32.2控制系统硬件设计...........................................42.2.1系统硬件配置及组成图................................42.2.2系统输入输出点分析..................................42.2.3PLC选型............................................42.2.4硬件系统接线图......................................52.3控制系统软件设计...........................................62.3.1系统变量定义及I/O分配表............................62.3.2控制程序流程图设计..................................72.3.3PIC控制程序设计....................................83系统调试及结果分析..............................................113.1PIC系统仿真调试...........................................113.1.1仿真图.............................................113.2结果分析..................................................124设计总结........................................................19参考文献...........................................................20致谢...............................................................21附录...............................................................22附录A程序梯形图..............................................22附录B程序指令表..............................................2411引言1.1PLC技术的起源1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求；1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP—14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻辑控制器，称ProgrammableLogicController，简称PLC，是世界上公认的第一台PLC。1969年，美国研制出世界第一台PDP-14；1971年，日本研制出第一台DCS-8；1973年，德国西门子公司（SIEMENS）研制出欧洲第一台PLC，型号为SIMATICS4；1974年，中国研制出第一台PLC，1977年开始工业应用。1.2PLC技术的发展20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各2种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。1.3PLC技术的应用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，同时日常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而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类:(1)开关量逻辑控制：取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。(2)工业过程控制：在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。(3)运动控制:PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。(4)数据处理:PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。(5)通信及联网：PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。32控制系统总体方案设计2.1设计要求小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。采用S7-200PLC进行控制，控制要求如下：(1)小车起始位置停在x（x=1～4）号站台，SYx传感器为ON;(2)假如y(y=1～4)号站台呼叫，如果：①x﹥y，小车左行到呼叫站台停车；②x﹤y，小车右行到呼叫站台停车；③x=y，小车停止；(3)小车在SY1和SY4处要有可靠的保护功能，自动往返或准确停车，不能向外撞；(4)小车路过每个站台要有指示灯显示；但LB1和LB4灯要闪3次；图42.2控制系统硬件设计2.2.1系统硬件配置及组成图小车系统由直流电机、继电器、小车和4个站台等组成，每个站台有检测传感器、指示灯和按钮。其模型图如图1所示。图1模型图2.2.2系统输入输出点分析通过对设计要求分析可知：本次设计所需PLC的输入点10个，输出点6个。并需使用9个输入继电器，6个输出继电器，6个辅助继电器。2.2.3PLC选型小车多方式运行PLC控制系统是比较简单的顺序控制，则需选择具有逻辑运算、定时器、计数器等基本功能的小型PLC，三菱公司的NFX2系列是一种小型化，高速，高性能的超小型PLC，且具有逻辑运算，定时器，计数器等功能。因此可选择三菱公司的NFX