小車多方運行（PLC）課程設(shè)計

1、目 錄 第 1 章 小車多方式運行控制工藝分析.1 1.1 plc 的概述.1 1.2 plc 的特點.1 1.3 控制要求.2 1.4 設(shè)計任務(wù).3 1.5 設(shè)計報告.3 第 2 章 小車多方式運行 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計.4 2.1 傳送和比較指令.4 2.2 程序設(shè)計中的數(shù)據(jù).5 2.3 plc 硬件的實現(xiàn).6 第 3 章 小車多方式運行的 plc 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.7 3.1 系統(tǒng)程序圖.7 結(jié)論與體會.8 參考文獻(xiàn).9 附錄.10 第 1 章 小車多方式運行控制工藝分析 1.1 plc 的概述 可編程控制器（programmable controller，簡稱 pc） 。與個人計算機的 p

2、c 相區(qū)別，用 plc 表示。plc 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、 計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的 是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控 系統(tǒng)。 國際電工委員會（iec）頒布了對 plc 的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運 算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器， 用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的 指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易 于擴充其

3、功能的原則設(shè)計。 1.2 plc 的特點 （1）編程方法簡單易學(xué) 梯形圖是使用的最多的 plc 編程語言，其電路符號和表達(dá)方式與繼電器電 路原理圖相似，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技 術(shù)人員只需花集天地的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，plc 在執(zhí)行梯形圖程序時， 將它“翻譯”成匯編語言后在執(zhí)行。 （2）功能強，性能價格比較強 一臺小型 plc 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程軟件，可以實現(xiàn)非常復(fù) 雜的控制功能與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。plc 還 可以通過通信聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)分散控制。 （3）硬件

4、配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強 plc 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有平準(zhǔn)齊全的各種硬件裝置 供用戶選擇，用戶能靈活方便的進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系 統(tǒng)。plc 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc 由較強的帶 負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和中小型交流接觸器。硬件配置確定后， 通過修改用戶程序，就可以方便、快速的適應(yīng)工藝條件的變化。 （4）可靠性高、抗干擾能力強 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸 點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。plc 用軟件代替中間繼電器和時間繼電器，僅剩 下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可以減少

5、到繼電器控制系統(tǒng)的十分 之一甚至百分之一。 plc 使用了一系列的硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平 均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于由強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場， 已被公認(rèn)為做可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 （5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 plc 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、 計數(shù)器等器件，是控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減小。 （6）維修工作量小、維修方便 plc 的故障率很低，具有完善的自診斷功能。 （7）體積小、能耗低 對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用 plc 后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼 電器，小型 plc 的體積僅相當(dāng)于幾個繼

6、電器的大小，因此可以將開關(guān)柜的體積 縮小到原來的 1/2 甚至 1/10。 1.3 控制要求 小車系統(tǒng)由直流電機、繼電器、小車和 4 個站臺等組成，控制要求如下： 1.小車起始位置停在 x（x=14）號站臺，syx 傳感器為 on; 2.假如 y(y=14)號站臺呼叫，如果： xy，小車左行到呼叫站臺停車； xy，小車右行到呼叫站臺停車； x=y，小車停止； 3.小車在 sy1 和 sy4 處要有可靠的保護(hù)功能，自動往返或準(zhǔn)確停車，不能向 外撞； 圖 1-1 送料小車運行過程簡圖 1.4 設(shè)計任務(wù) 學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進(jìn)度計劃，運用所學(xué) 的理論知識，進(jìn)行小車多方式運行

7、的控制原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng) 設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解 決問題的能力。主要內(nèi)容包括： 1. 設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能； 3. 運用功能指令進(jìn)行 plc 控制程序設(shè)計，并有主程序、子程序和中斷程序； 4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計； 5. 用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件，設(shè)計出上位監(jiān)控系統(tǒng)； 6. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)小車多方式運行的控制要求。 1.5 設(shè)計報告 課程設(shè)計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整。 第 2 章 小車多方式運行 plc 控制系統(tǒng)設(shè)計 2.1 傳送和比較指令 1、傳送

8、指令 該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)范圍、程序步如下表所示。 表 2-1 傳送指令的要素表 操作數(shù)范圍 程序步 指令名稱 助記符指令代碼位 數(shù) s(.) d(.) n 傳送 mov mov(p) fnc12 (16/32) k 、 h knx 、 kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z mov 、 movp 步 dmov 、 dmovp 步 傳送指令 mov 指令是將源操作數(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)內(nèi)，即 sd。 圖 2-1 傳送指令程序圖 傳送指令 mov 的說明如圖。當(dāng) x0=on 時，

9、源操作數(shù) s 中的常數(shù) k100 傳送到目標(biāo)操作元件 d10 中 。當(dāng)指令執(zhí)行時，常數(shù) k100 自動轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 數(shù)。 當(dāng) x0 斷開時，指令不執(zhí)行，數(shù)據(jù)保持不變。 2、比較指令 比較指令用于操作數(shù)的比較，該指令的助記符、指令代碼、操作數(shù)范圍、 程序步如下表所示。 表 2-2 比較指令的要素表 操作數(shù)范圍指令名稱 助記符指令代碼位 數(shù)s1(.)s2(.)d(.) 程序步 比較cmp cmp(p) fnc10 (16/32) k 、h knx 、 kny 、 knm 、 kns t 、 c 、 d 、 v 、 z y 、m 、scmp 、 cmpp7 步 dcmp 、 dcmpp13 步 i1

10、00 c20 mo fnc10 cmp i100c20 當(dāng)前值，m0=on i100=c20 當(dāng)前值，m1=on i100c20 當(dāng)前值，m2=on m0 m1 m2 x0 比較指令 cmp 是將源操作數(shù) s1 和 s2 的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，結(jié)果送到目 標(biāo)操作數(shù)d中。 圖 2-2 傳送指令程序圖 數(shù)據(jù)比較是進(jìn)行代數(shù)值大小比較（即帶符號比較） 。所有的源數(shù)據(jù)均按二進(jìn) 制處理。當(dāng)比較指令的操作數(shù)不完整（若只指定一個或兩個操作數(shù)） ，或者指定 的操作數(shù)不符合要求（例如把 x 、d、t、c 指定為目標(biāo)操作數(shù)） ，或者指定的操 作數(shù)的元件號超出了允許范圍等情況，用比較指令就會出錯。 2.2 程序設(shè)計中的數(shù)據(jù)

11、 1、用以獲得程序的初始工作數(shù)據(jù) 一個控制程序總是需要初始數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以從輸入端口上連接的外部 器件獲得，需要使用傳送指令讀取這些器件上的數(shù)據(jù)并送到內(nèi)部單元；初始數(shù) 據(jù)也可以用程序設(shè)置，即向內(nèi)部單元傳送立即數(shù)；另外，某些運算數(shù)據(jù)存儲在 機內(nèi)的某個地方，等程序開始運行時通過初始化程序送到工作單元。 2、機內(nèi)數(shù)據(jù)的存取管理 在數(shù)據(jù)運算過程中，機內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送是不可缺少的。運算可能要涉及不同 的工作單元，數(shù)據(jù)需在他們之間傳送；運算可能會產(chǎn)生一些中間數(shù)據(jù)，這需要 傳送到適當(dāng)?shù)牡胤綍簳r存放；有時機內(nèi)的數(shù)據(jù)需要備份保存，這要找地方把這 些數(shù)據(jù)存儲妥當(dāng)。總之，對一個涉及數(shù)據(jù)運算的程序，數(shù)據(jù)管理是很重要的。

12、 此外，二進(jìn)制和 bcd 碼的轉(zhuǎn)換在數(shù)據(jù)管理中也是很重要的。 3、運算處理結(jié)果向輸出端口傳送 運算處理結(jié)果總是要通過輸出實現(xiàn)對執(zhí)行器件的控制，或者輸出數(shù)據(jù)用于 顯示，或者作為其他設(shè)備的工作數(shù)據(jù)。對于輸出口連接的離散執(zhí)行器件，可成 組處理后看作是整體的數(shù)據(jù)單元，按各口的目標(biāo)狀態(tài)送入一定的數(shù)據(jù)，可實現(xiàn) 對這些器件的控制。 4、比較指令用于建立控制點 控制現(xiàn)場常有將某個物理量的量值或變化區(qū)間作為控制點的情況。如溫度 低于多少度就打開電熱器，速度高于或低于一個區(qū)間就報警等。作為一個控制 “閥門” ，比較指令常出現(xiàn)在工業(yè)控制程序中。 2.3 plc 硬件的實現(xiàn) 1、i/o 的分配 表 2-3 i/o 分

13、配表 輸入功能說明輸出功能說明 sb0 x0 啟動 km1 y0 右行 sb1 x1 呼叫 1 km2 y1 左行 sb2 x2 呼叫 2 sb3 x3 呼叫 3 sb4 x4 呼叫 4 sq1 x11 限位 1 sq2 x12 限位 2 sq3 x13 限位 3 sq4 x14 限位 4 2、i/o 的外部接線 圖 2-3 外部接線圖 第 3 章 小車多方式運行的 plc 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 3.1 系統(tǒng)程序圖 用功能指令實現(xiàn)送料車控制的梯形圖如附錄所示。 將送料車當(dāng)前位置送到數(shù)據(jù)寄存器 d0 中，將呼叫工作臺號送到數(shù)據(jù)寄存器 d1 中，然后通過 d0 與 d1 中數(shù)據(jù)的比較，決定送料車的運行方向

14、和到達(dá)的目標(biāo) 位置。 結(jié)論與體會 經(jīng)過兩周的課程設(shè)計，我親身體會到做 plc 程序設(shè)計的艱辛和努力。早設(shè) 計過程中，我遇到不少難題，但我堅持并努力的客服了，在尋求答案的過程中， 我學(xué)習(xí)到了很多知識，這些都是在這次課程設(shè)計中學(xué)習(xí)到的寶貴經(jīng)驗，相信在 以后的學(xué)習(xí)生活中，我會繼續(xù)運用好這種精神，讓學(xué)習(xí)和工作變的更加有樂趣， 也更加積極向上的學(xué)習(xí)新知識。 設(shè)計的過程本身就是收集知識找尋答案的過程，這個過程中可能有時一籌 莫展，有時無從下手，但是一旦找到靈感，找到了方法，其實事情本來就很簡 單，只是以前從來沒有想到而已，所以，在今后的學(xué)習(xí)和工作中，試著嘗試換 一種方式思考，用嶄新的思想重新考慮一下，或許就有了更大的收獲。 最后，衷心的感謝老師在百忙之中輔導(dǎo)我