目錄

第一章概述2

1.1PLC簡介以及其開展趨勢2

1.2課程設(shè)計任務(wù)極其介紹4

第二章自動配料系統(tǒng)硬件設(shè)計6

2.1控制要求6

2.2選擇PLC型號6

2.2.1系統(tǒng)功能及I/O點配置6

2.2.2CPU模塊分類7

2.2.3I/O擴(kuò)展模塊分類8

2.2.4選擇PLC9

2.3系統(tǒng)設(shè)計流程示意圖10

2.4I/O接線圖11

2.5I/O分配表12

第三章自動配料系統(tǒng)軟件設(shè)計13

3.1自動配料系統(tǒng)程序梯形圖13

3.2自動配料系統(tǒng)程序語句表16

第四章PLC系統(tǒng)程序調(diào)試說明19

4.1調(diào)試方案19

4.1.1軟件和實物現(xiàn)場調(diào)試19

4.2調(diào)試過程記錄20

完畢語22

參考文獻(xiàn)23

第一章概述

1.1PLC簡介以及其開展趨勢

可編程序控制器，英文稱ProgrammableI^gicController,簡稱PC。但由于

PC容易和個人計算機(jī)〔Personalputer〕混淆，故人們習(xí)慣地用PLC作為可編程

序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，

專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其部存儲執(zhí)行邏

輯運(yùn)算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式

的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的

繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克制了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點的接

線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的

優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，

不需要專門的計算機(jī)編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為根底的簡

單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。

用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶

程序的編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。

可編程控制器對用戶來說，是一種無觸點設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工

藝，因此可在初步設(shè)計階段選用可編程控制器，在實施階段再確定工藝過程。另

一方面，從制造生產(chǎn)可編程控制器的廠商角度看，在制造階段不需要根據(jù)用戶的

要求專門設(shè)計控制器，適合批量生產(chǎn)。由于這些特點，可編程控制器問世以后很

快受到工業(yè)控制界的歡送，并得到迅速的開展。

PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)及編

程簡單等特點?？梢灶A(yù)料，在工業(yè)控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用必將形成世

界潮流。

現(xiàn)代可編程序控制器有兩個方面的開展趨勢。

微小型PLC

開展微小型PLC,使其體積更小、速度更快、功能更強(qiáng)、價格更低、配置

更加靈活。由于自動控制系統(tǒng)規(guī)模的不同，小型化、低本錢的PLC將廣泛應(yīng)用

于各行各業(yè)，其組成由整體構(gòu)造向小型模塊化構(gòu)造開展，增加了配置的靈活性，

例如SIEMENS公司的S7-200的最小配置為CPU221,主機(jī)有6DI/4DO〔數(shù)字量

輸入/數(shù)字量輸出），而CPU224主機(jī)可擴(kuò)展7個模塊，最大達(dá)94DI/74DO,

16AI/16AO〔模擬量輸入/模擬量輸出〕，可滿足比擬復(fù)雜的控制系統(tǒng)的要求。

大型PLC

開展大型PLC,使其具有大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、多性能、良好的兼容性

等特點。網(wǎng)絡(luò)化和強(qiáng)化通信能力是PLC開展的一個重要方面，向上與以太網(wǎng)、

MAP網(wǎng)等相連，向下通過現(xiàn)場總線〔如PROFIBUS〕將多個PLC與遠(yuǎn)程I/O等

相連，構(gòu)成整個工廠的自動化控制系統(tǒng)。近年來各公司陸續(xù)推出各種智能模塊,

大大增強(qiáng)了PLC的控制功能。智能模塊是以微處理器為根底的功能部件，其CPU

與PLC的CPU并行工作，能夠獨立完成某些控制功能，如通信控制、高速計數(shù)、

模擬量輸入輸出等，使系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試時間減少，控制精度提高。好的兼容性是

PLC深層次應(yīng)用的重要保證，SIEMENS公司的S7系列PLC與通用微機(jī)兼容，

可運(yùn)行DOS/Windows程序，PLC的編程語言STEP7可運(yùn)行在Windows環(huán)境下,

提供了很強(qiáng)的梯形圖、語句表的編程、調(diào)試和診斷等功能，表達(dá)了現(xiàn)代PLC的

特點。

1.2課程設(shè)計任務(wù)極其介紹

本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計自動倉庫自動配料，運(yùn)料小車控制

系統(tǒng)，并在實踐的根本技能方面進(jìn)展一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地穩(wěn)固和應(yīng)用

“PLC”課程中所學(xué)的根本理論和根本方法，并初步掌握運(yùn)料小車設(shè)計的根本方

法。

系統(tǒng)功能介紹:系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動

對貨車進(jìn)展配料，當(dāng)車裝滿時，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。系統(tǒng)有四臺電動機(jī)，兩個

行程開關(guān)和按鈕開關(guān)，延時定時器的作用是電動機(jī)在特定的時間啟停，行程開關(guān)

的作用是使系統(tǒng)在小車到達(dá)特定地點啟動或者停頓，從而到達(dá)自動配料的目的。

模擬實驗面板如下:

自動配料/四節(jié)傳送帶

啟動/S81停止/SB2

OO

u

LO2

o

A

DlMol

oo

B

M2

DO2Oo

c

M3

DO3Oo

wD

oMO4o

主要功能如下：

⑴初始狀態(tài)

紅燈L2滅，綠燈L1亮，說明允許汽車開進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，假

設(shè)料位傳感器S1置為OFF〔料斗中的物料不滿〕，進(jìn)料閥開啟進(jìn)料〔D4亮〕。當(dāng)

S1置為ON〔料斗中的物料已滿〕，那么停頓進(jìn)料〔D4滅〕。電動機(jī)M1、M2、

M3和M4均為OFF。

〔2〕裝車控制

裝車過程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時，限位開關(guān)SQ1置為（）N,紅燈信號

燈L2亮，綠燈LI滅；同時啟動電機(jī)M4,經(jīng)過2s后，再啟動啟動M3,再經(jīng)2s

后啟動M2,再經(jīng)過2s最后啟動Ml,再經(jīng)過2s后才翻開出料閥〔D2亮〕，物料

經(jīng)料斗出料。

當(dāng)車裝滿時，限位開關(guān)SQ2為ON,料斗關(guān)閉，2s后M1停頓，M2在M

1停頓2S后停頓，M3在M2停頓2S后停頓，M4在M3停頓2S后最后停頓。

同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，說明汽車可以開走，

⑶停機(jī)控制

按下停頓按鈕SB2,自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運(yùn)行。

第二章自動配料系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1控制要求

當(dāng)系統(tǒng)啟動后，配料裝置能自動識別貨車到位情況和能夠自動對貨車進(jìn)展

配料，當(dāng)車裝滿時，傳感器裝置檢測到信號，配料系統(tǒng)能自動關(guān)閉。

2.2選擇PLC型號

2.2.1系統(tǒng)功能及I/O點配置

1.PL號進(jìn)展C系統(tǒng)功能實現(xiàn)對輸入信號開關(guān)量進(jìn)展采集，通過程序控制和

相應(yīng)的算法CPU模塊對輸入信處理，再將結(jié)果經(jīng)輸出模塊輸出到線圈或者繼電

器，整個過程周期性循環(huán)進(jìn)展。因為實驗掛箱是在模擬實際自動配料系統(tǒng)，所以

限位開關(guān)，料位傳感器都看成開關(guān)量；系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如電機(jī)運(yùn)行，料箱的狀

態(tài)，都用輸出指示燈表示。

2.根據(jù)本課程設(shè)計的實際情況，對系統(tǒng)I/O點進(jìn)展分配，具體分配情況見表

表2.2.1系統(tǒng)I/O分配表

名稱數(shù)量備注

號

1可編程序控制器1

/■

開關(guān)〔輸入量〕52個限位

開關(guān)+2個停頓

啟動按鈕+料

位傳感器1個

〔傳感器在模

擬系統(tǒng)中看成

開關(guān)〕

指示燈〔輸出量〕10四個電機(jī)

也算指示燈

2.2.2CPU模塊分類

CPU22*系列PLC主機(jī)模塊按照I/O點數(shù)多少不同和效能不同而有五種不同

構(gòu)造配置的品種，即CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226,下面分

別加以介紹。

⑴.CPU221:本機(jī)集成6輸入/4輸出，無擴(kuò)展能力，程序和數(shù)據(jù)存儲容量較

小，有一定的高速計數(shù)能力和通信功能，非常適合于少點數(shù)的或者特定的控制系

統(tǒng)使用。

⑵.CPU222:本機(jī)集成8輸入/6輸出，和CPU221相比，它最多可擴(kuò)展2個模

塊，因此是應(yīng)用更廣泛的全功能控制器。

(3).CPU224:本機(jī)集成14輸入/10輸出，和前兩者相比，程序存儲器擴(kuò)大了

一倍，數(shù)字存儲器擴(kuò)大了四倍，它做多可以有7個擴(kuò)展模塊，有置時鐘，有更強(qiáng)

的模擬量和高速計數(shù)能力，是使用最多的S7-200產(chǎn)品。

(4).CPU224XP:這是最新推出的一種使用機(jī)型，其大局部功能和CPU224一

樣，但和CPU224相比，它的程序存儲器容量和數(shù)據(jù)存儲器容量都增加了不少，

處理高速計數(shù)的能力也有提高；其最大的區(qū)別是在主機(jī)上增加了2輸入/I輸?出

的模擬量單元和一個通信口，非常適合在有少量模擬量的信號的系統(tǒng)中使用，在

有復(fù)雜通信要求的場合也非常適用。

(5).CPU226:本機(jī)集成24輸入/16輸出，I/O總點數(shù)共40點，和CPU224相

比，程序存儲器擴(kuò)大了一倍，數(shù)據(jù)存儲器容量增加了10KB,它具有2個通信口，

通信能力大大增強(qiáng)，它可用于點數(shù)較多的小型或中型控制系統(tǒng)。

2.2.3I/O擴(kuò)展模塊分類

S7-200系列PLC的主機(jī)提供一定數(shù)量的數(shù)字量I/O和模擬量I/O,但在I/O

點數(shù)不夠的情況下，就需要對I/O口進(jìn)展擴(kuò)展，S7-200PLC提供了6種I/O擴(kuò)

展模塊，如下所示。

⑴.EM221:輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，即8點和16點DC、8點AC。

(2).EM222:輸出擴(kuò)展模塊，共有5種產(chǎn)品，即8點DC和4點DC〔5A〕、8

點AC、8點繼電器和4點繼電器〔10A〕。

(3).EM223:輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，共有6種產(chǎn)品，其中DC輸入/DC輸

出的有三種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應(yīng)的輸入/輸出點數(shù)分別為

4占、8占、16占0

(4).EM231:模擬量輸入擴(kuò)展模塊，共有三種產(chǎn)品，4A1、2路熱電阻輸入和4

路熱電偶輸入。

(5).EM232:模擬量輸出擴(kuò)展模塊，只有一種2路模擬量輸出擴(kuò)展模塊。

(6).EM235:模擬量輸入/輸出混合擴(kuò)展模塊，只有一種4路AI/1路AO〔占

兩路輸出地址〕的產(chǎn)品。

2.2.4選擇PLC

根據(jù)自動倉庫運(yùn)料小車的設(shè)計要求，本次設(shè)計需要40點數(shù)字量輸入，16點

數(shù)字量輸出。所以需要選擇的模塊為：CPU226一個、EM235模塊1個、E3模

塊1個。總點數(shù)為：數(shù)字量輸入5點、數(shù)字量輸出10點，既滿足了設(shè)計的點、數(shù)

要求，又降低了模塊本錢，性價比頗佳。

2.3系統(tǒng)設(shè)計流程示意圖

L

圖2.3.1程序流程圖

上述流程圖的解釋如下:

⑴初始狀態(tài)

紅燈L2滅，綠燈L1亮，說明允許汽車開進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，

假設(shè)料位傳感器S1置為OFF〔料斗中的物料不滿〕，進(jìn)料閥開啟進(jìn)料〔D4亮〕。

當(dāng)S1置為ON〔料斗中的物料已滿〕，那么停頓進(jìn)料〔D4滅〕。電動機(jī)Ml、M2、

M3和M4均為OFF。

(1)裝車控制

裝車過程中，當(dāng)汽車開進(jìn)裝車位置時，限位開關(guān)SQ1置為ON,紅燈信號

燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機(jī)M4,經(jīng)過2s后，再啟動啟動M3,再經(jīng)2s

后啟動M2,再經(jīng)過2s最后啟動Ml,再經(jīng)過2s后才翻開出料閥〔D2亮〕，物料

經(jīng)料斗出料。

當(dāng)車裝滿時，限位開關(guān)SQ2為ON,料斗關(guān)閉，2s后M1停頓，M2在M

1停頓2S后停頓，M3在M2停頓2S后停頓，M4在M3停頓2s后最后停頓。

同時紅燈L2火，綠燈L1亮，說明汽車可以開走,

⑶停機(jī)控制

按下停頓按鈕SB2,自動配料裝車的整個系統(tǒng)終止運(yùn)行。

2.4I/O接線圖

系統(tǒng)的I/O接線圖，如下列圖所示:

圖2.4.1自動配料系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試圖

2.5I/O分配表

自動配料模擬系統(tǒng)的輸入輸出口分配表:

]

C5I：

板B1B21Q1Q2123

I1I]II(<

LC0.00.10.20.30.40.00.10.2

II]111]

板4121234

I(((((<(

LC0.30.40.50.60.71.01.1

第三章自動配料系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1自動配料系統(tǒng)程序梯形圖

Q0.2

Q0.4

Q0.5

)

T37Q1.0

TK)

1

T38

-----------pN-TON

+20-PT

T38Q0.7

TEs)

1

T39

-----------pN~TON

+20-PT10。?

T39Q0.6

TEs)

1

T40

-----------IlN~TON

+20-PT100Z

M0.1T41

th—IN-TON

TM0.2H+20?PT100?

T41Q0.6

TER)

1

T42

------------------pN-TON

+20」PT10。?

T42Q0.7

TER)

1

T43

------------------pN~TON

+2?！筆T

T43Q1.0

T

T44

------------------flN~TON

+20-PT100?

T44Q1.1

ER)

1

3.2自動配料系統(tǒng)程序語句表

LD10.0

OM0.0

AN10.1

=M0.0

LDM0.0

LPS

AN10.2

—Q0.3

LRD

A10.2

=Q0.2

LRD

AN10.3

-Q0.4

LRD

ANQ0.4

—Q0.5

LRD

A10.3

Q0.5

LRD

A10.3

SQI.1,1

TONT37,+20

LRD

AT37

SQ1.0,1

TONT38,+20

LRD

AT38

SQ0.7,1

TONT39,+20

LRD

AT39

SQ0.6,1

TONT40,+20

LRD

AT40

=Q0.1

LPP

A10.4

RQ0.1,1

QO.O

zzM0.1

LD10.1

OM0.2

AN10.0

M0.2

LDM0.1

OM0.2

TONT41,+20

LDT41

RQ0.6,1

TONT42,+20

LDT42

RQ0.7,1

TONT43,+20

LDT43

RQI.0J

TONT44,4-20

LDT44

RQl.1,1

RQ0.5,1

M0.3

LDM0.3

AMO.O

SQ0.4,1

第四章PLC系統(tǒng)程序調(diào)試說明

4.1調(diào)試方案

4.1.1軟件和實物現(xiàn)場調(diào)試

STEP7-Micro/WTN軟件可以很容易的對S7-200進(jìn)展編程，本次課程設(shè)

計，通過PC/PPI電纜將S7-200CPU和裝有STEP7-Micro/WIN軟件的計算機(jī)連

接。

按照所給的I/。表連接自動裝配料模塊

翻開STEP7-Micro/W'IN軟件，新建一個文件夾，將梯形圖程序輸入，編譯

無誤后，將程序下載到PLC中，并通過STEP7-Micro/WIN軟件使PLC進(jìn)入運(yùn)

行模式，為了方便調(diào)試和觀測程序的運(yùn)行狀態(tài)，將軟件置于監(jiān)視狀態(tài)，通過觀察

界面，即可清楚的看到程序的執(zhí)行狀況。

〔1〕輸入回路調(diào)試：

PLC設(shè)置為“STOP〃模式，將輸入設(shè)備依次進(jìn)展通斷設(shè)置，觀察PLC輸入

回路指示燈是否發(fā)亮，假設(shè)某一指示燈不發(fā)亮，那么檢查輸入設(shè)備和輸入回路；

〔2〕輸出回路調(diào)試：

PLC設(shè)置為“RUN”模式，按控制系統(tǒng)要求進(jìn)展輸入設(shè)備動作，觀察輸出設(shè)

備是否符合控制要求，假設(shè)與控制要求不符，那么檢查輸出設(shè)備和輸出回路；

4.2調(diào)試過程記錄

表一軟件仿真調(diào)試過程記錄

輸入繼電器動作情輸出繼電器動作情是否符合控制要求故摩原

況況因

啟動紅燈滅，綠燈符合

亮。出料口關(guān)閉

傳感器S1置為進(jìn)料口翻開1)4符合

OFF亮

限位開關(guān)SQ1紅燈L2亮，綠符合

置為ON燈L1滅。