小车直线往返运动定位控制plc程序设计概要论文毕业文章_论文-毕业文章.pdf

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1、本实验运用 PLC技术通过西门子 S7-200 仪器来实现的。具体是由四个传 感器、四个控制开关通过网络程序完成的。实验包括了 PLC编程、西门子运用 及现场操作等各方面知识。本设计是针对现代自动配货、配料运输等工业生产 和商业运营的社会需求，设计一种小车直线定位控制系统。关键词：PLC技术 西门子 PLC可编程控制 程序网络梯形图 目录西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研

2、究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我 选题背景及意义 1.1 选题背景 随着智能机器人技术、汽车工业的迅速发展，关于智能小车的研究也就越 来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的 题目，全国各高校也都很重视该题目的研究，可见其研究意义很大。智能小车，也成轮式机器

3、人，是一种以电子为背景，涵盖智能控制、模式识别、传感技术、电子电气、计算机、机械等多学科的科技创新性设计。一般主要由路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。本设计就是在这样的背景下提出 来的，设计的小车自动往返运动应该能够实时循环运动和制动等功能。1.2 选题意义 为了使设计更为贴近生活，里面囊括了两个方面：一个是小车直线自动往 返运行，这个设计在生活中一般被用在现代自动配货、配料运输等工业生产和 善业运营中，目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计。我们正在逐渐 的完善它使其效率更高。另一个设计是小车制动控制，这个课题本身也是与生 活息息相关的，对工业生产和商业运营来说是非常重要

4、的因素。在这里我们研 究的只是简单地控制，是为我们以后的学习做个垫脚石。只有我们学好的基础，以后工作中才可以不断的改进和研发。基于这些因素，这次设计课题是非常有 意义的。西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为

5、了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我2 PLC 简介 2.1 PLC概述 可编程控制器（Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑 控制器（Programmable Logic Controller），简称 PLC，它主要用来代替 继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过 了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。但是为了

6、避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将 可编程控制器简称 PLC。2.1.1 PLC的由来 在 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控 制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重 新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了 十项招标指标，即：（1）编程方便，现场可修改程序；（2）维修方便，采用模块化结构；

7、（3）可靠性高于继电器控制装置；（4）体积小于继电器控制装置；（5）数据可直接送入管理计算机；（6）成本可与继电器控制装置竞争；（7）输入可以是交流 115V；（8）输出为交流 115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；（9）在扩展时，原系统只要很小变更；（10）用户程序存储器容量至少能扩展到 4K。1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC，在美国通用 汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简 单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系 列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年，已经成功地 应用于食品，饮料，

8、冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台 PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制。于 1977 年开始工业应用。西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电

9、子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我2.1.2 PLC的工作原理 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，可编程逻辑控制器即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完 成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制 器的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。输入采样阶段 在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所

10、有输 入状态和数据，并将它们存入 I/O 映象区中的相应的单元内。输入采样 结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输 入状态和数据发生变化，I/O 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改 变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫 描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依 次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯 形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序 对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷 新该逻

11、辑线圈在系统 RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈 在 I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的 特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在 I/O 映象区 内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在 I/O 映象区或 系统 RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯 形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形 图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数 据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即 I/O 指令则可以直接存取 I/O 点。即使用

12、I/O 指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接 从 I/O 模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有 些区别。输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存 电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的 真正输出。2.2 西门子 S7-200 2.2.1 西门子 S7-200 简介 西门子公司生产的 S7-200 小型 PLC在我国工业控制方面有着广泛的 应用，并受到广大电气工程人员的青睐，随着可编程控制器在各行各业 的广泛应用，各种有关可编程控制器

13、的书籍大量涌现，但是不少人在看 了很多书之后，在真正进行编程的时候往往还是束手无策，不知从何下 手，其原因是什么呢？那就是缺少一定数量的练习。如果只靠自己苦思 冥想，则结果往往收效甚微，而学习和借鉴别人的编程方法不乏是一条 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性

14、设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我学习的捷径。笔者编写这本书的目的就是，在读者已经掌握可编程控制 器基础知识的前提条件下，为读者提供一个快速掌握 PLC 编程方法的学 习捷径，达到抛砖引玉的目的。2.2.2 西门子 S7-200 的主要技术指标 西门子 S7-200的主要技术指标如表 2-1 所示 表 2-1 西门子 S7-200 的主要技术指标 技术规范 CPU 224 CPU 224XP 集成的数

15、字量输入/输出 14 入/10 出 14 入/10 出 可连接的扩展模块数量（最大）7 7 最大可扩展的数字量输入/输出范围 168 168 最大可扩展的模拟量输入/输出范围 35 35 用户程序区 8 KB 12 KB 数据存储区 8 KB 10 KB 数据后备时间（电容）100 小时 100 小时 后备电池（选件）200 天 200 天 编程软件 Step 7-Micro/WIN Step 7-Micro/WIN 布尔量运算执行时间 0.22 s 0.22 s 标志寄存器/计数器/定时器 256/256/256 256/256/256 高速计数器 6 个 30 KHz 6 个 100 KH

16、z 高速脉冲输出 2 个 20 KHz 2 个 100 KHz 通讯接口 1 个 RS-485 2 个 RS-485 外部硬件中断 4 4 模拟电位器 2 个 8 位分辨率 2 个 8 位分辨率 实时时钟 内置时钟 内置时钟 外形尺寸（长 X 宽 X 高,mm）120.5 x 80 x 62 120.5 x 80 x 62 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能

17、小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我3 小车自动往返运动 3.1 主要任务 当按下第一站按钮时，小车开始运行，所经过指示灯亮，当按下第四站按 钮，小车反向运行。当小车经过第一和第四个传感器时，小车也要反向运行。当按下第二站按钮时，小车停止运行。在没按停止按钮时，小车自动往返运行。3.2 设计内容 3.2

18、.1 小车运行模拟图 小车运行模拟图如图 3-1 所示 位置传感器：CMCH KJN5002；A功能：检测小车是否经过某一站。继电器：JZX-18FF，DC24V；功能：根据输入信号，来接通或断开小电流 控制电路，实现控制和保护的自动控制系统。电机：ZGA37F104，i DC24V，30rpm，带减速器直流电机；功能：带动小车 运行。3.2.2 主电路图 设计主电路图如图 3-2 所示 图 3-1 小车运行模拟图 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背

19、景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我 3.2.3 PLC引脚接线表格 引脚接线表格如表 3-1 所示 表 3-1 引脚接线表格 输入信号 输出信号 信号元件及作用 PLC 输入口地址 信号元件及作用 PLC 输

20、出口地址 第一站按钮 SB1 I0.0 第一站指示灯 LB1 Q0.0 第二站按钮 SB2 I0.1 第二站指示灯 LB2 Q0.1 第三站按钮 SB3 I0.2 第三站指示灯 LB3 Q0.2 第四站按钮 SB4 I0.3 第四站指示灯 LB4 Q0.3 电磁传感器 SY1 I0.4 左行指示灯 LF Q0.4 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮

21、式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我电磁传感器 SY2 I0.5 右行指示灯 LZ Q0.5 电磁传感器 SY3 I0.6 电机右行继电器 MZ Q0.6 电磁传感器 SY4 I0.7 电机左行继电器 MF Q0.7 接 0V DC 1M 接 24V DC 1L、2L 3.2.4 PLC接线图 设计所用 PLC接

22、线图如图 3-3 所示 3.2.5 设计梯形图 设计梯形图如图 3-4 至图 3-9 所示 图 3-3 PLC接线西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动

23、往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我 图 3-4 小车直线往返运动网络 1 图 3-5 小车直线往返运动网络 2 图 3-9 小车直线往返运动网络 6 图 3-6 小车直线往返运动网络 3 图 3-7 小车直线往返运动网络 4 图 3-8 小车直线往返运动网络 5 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研

24、究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我4 小车定位控制 4.1 主要任务 按下第一站按钮，小车开始运行，同时在第二站和第三站之间做往返运动，计数器计数五次后，小车运行至第一站处。当小车在第二站和第三站运行时，按下第四站按钮，小车停止在其中任何位置。4.2 设计内容 4.2.PLC接

25、线图 设计所用 PLC接线图如图 4-1 所示 图 4-1 PLC接线图 4.2.2 设计梯形图 设计梯形图如图 4-2 至图 4-5 所示西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了

26、两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我 图 4-2 小车定位控制网络 1 图 4-4 小车定位控制网络 3 西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般

27、主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我 图 4-5 小车定位控制网络 4西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电

28、气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我结论 小车自动往返运动的这个设计是结合生活中常用的实例而来进行的。他的 研究和设计不仅和生活息息相关，也是对我们掌握的知识的一个汇总，其中涉 及 PLC控制、西门子 S7-200 的应用以及网络编程等各方面知识。小车自动往返的设计主要是通过网络程序来控制小车完成自动循环往返 运动，其中继电器是反应数据的根本依据。设计说明了小车可以在指定

29、程序下 完成自动直线循环往返运动，并且可以手动急停。小车制动控制的程序设计是通过计数器计数，使小车在完成指定任务后回 到某一指定位置。该设计说明了小车在一定的程序下可以通过时间控制使其完 成某一任务后按要求精确地回到指定位置，同时也可以手动急停。西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机

30、械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我参考文献 1 方承远.工厂电气控制技术 M.北京:机械工业出版社,2000.2 刘伯生 PLC编程实用指南 M.北京:机械工业出版社,2007.3 王永华.现场总线技术及应用教程 M.北京:机械工业出版社,2007.4 王仁祥.常用低压电气原理及其控制技术 M.北京:机械工业出版社,2006.5 阳宪惠.工业数据通信与控制网络 M.北京:清华大学

31、出版社,2003.6 王永华.现代电气控制及 PLC应用技术 M.北京:北京航空航天大学出版社 7 何友华可编程控制器及常用控制电路 M.天津:冶金工业出版社,2008.8 戴一平可编程控制器技术及应用 M.北京:机械工业出版社,2004.,2008.西门子运用及现场操作等各方面知识本设计是针对现代自动配货配料运输等工业生产和商业运营的社会需求设计一种小车直线定位控制系统关键词技术西门子可编程控制程序网络梯形图目录选题背景选题背景及意义随着智能机器人能小车这方面的题目全国各高校也都很重视该题目的研究可见其研究意义很大智能小车也成轮式机器人是一种以电子为背景涵盖智能控制模式识别传感技术电子电气计算机机械等多学科的科技创新性设计一般主要由路径识别速度采环运动和制动等能选题意义为了使设计更为贴近生活里面囊括了两个方面一个是小车直线自动往返运行这个设计在生活中一般被用在现代自动配货配料运输等工业生产和善业运营中目前已经成为了生活生产中不可或缺的一个设计我