摘 要本课题以自动装卸料小车系统作为研究对象，设计了一款能够实现五个工作点自动行驶、呼叫、优先判断以及自动停止等功能的运料小车控制系统，在硬件上通过对行程开关、小车启停辅助继电器、呼叫按钮等模块电路的配置并通过西门子公司的S7-200型PLC作为主控核心，实现了运料小车的硬件核心架构，在软件系统设计方面主要是通过STEP 7 MicroWIN SP9软件对梯形图语言进行编写，以此来对运料小车的各项软件功能进行编写。为了实现对运料小车控制系统设计结果的验证，本课题还通过专业仿真软件对梯形图程序进行了断点调试，通过对梯形图语言中各线圈的状态查看，验证了每个步骤的正确性，本课题设计的这款控制系统非常适合推向市场进行大规模生产，其性能高于市面上大多数相关产品的性能。
目录
一、 概述
二、 控制系统设计
（一） 运料小车的运动分析
（二） 设备控制要求
三、 硬件设计
（一） 运料小车控制系统的PLC选型和资源配置
（二） 系统资源分配
1. I O地址分配
2. 数字量输入部分
3. 数字量输出部分
四、 程序设计
（一） 编程软件
（二） 系统软件源程序设计
1. 行程开关
2. 小车启停辅助继电器
3. 呼叫按钮
4. 比较
5. 向左运动
6. 向右运动
（三） 程序的构成
（四） 程序的下载、安装和调试
（五） 仿真调试
总结
参考文献
致 谢
附录 程序代码
概述
所谓的PLC实际是指的是一类能够通过用户所编写的程序代码进行灵活控制的控制器，通常开发者通过梯形语言等PLC专用语言对其进行开发。
PLC的研发技术目前主要掌握在国内外几家大型公司中，其中德国的西门子公司和日本的三菱公司都掌握了生产高端PLC控制器的核心技术，通过对PLC的国内外发展现状来看，这几家PLC巨头早在很久以前就开始了对PL *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
C的研究，他们在对PLC生产过程中的关键技术进行了多年的自主研发并付出了大量的心血。
通过对PLC控制器的发展历史资料进行查阅可以将其漫长的发展历程归结为四个主要阶段，其中第一个阶段可以称之为PMC时期，这个阶段的控制器无论是结构上还是功能上都非常简单，在外形上它是由很多个矩阵进行逻辑连接之后形成的，能够实现的功能非常少，还不能够通过程序代码进行控制；第二个阶段是PSC时期，这个阶段相比于第一阶段实现了颠覆性的性能提升，开发者可以通过编程软件实现简单代码的编写并烧录到控制器内部，实现对控制器的程序控制，使用变的方便起来；到了第三阶段，可编程控制器才真正变得具有实用性，这也是本课题所要设计的这款自动装卸料小车系统所要使用的控制器，在这一阶段的控制器无论是功能还是稳定性能都变的非常强大，与单片机等控制器一样，赢得了广泛的用户青睐；而第四阶段的可编程控制器已经与当初的模样大相径庭了，它不但实现了程序代码的控制，还能够将操作系统进行嵌入，它就是我们每天都在使用的PC电脑。
控制系统设计
运料小车的运动分析
下图描述的是小车在五个不同地点之间行驶的大致位置关系图，其中1~5为五个不同的地点，每个地点都配置了一个行程检测开关，当小车处于这五个位置中的任何一个时，该检测开关都将能检测到，并能够将检测到的结果以数字信号形式存储在PLC内部寄存器中。另外这五个地点分别配置了一个呼叫开关，按下开关后运料小车将行驶过来。


图1 运料小车示意图
设备控制要求
本课题设计的这款运料小车控制系统能够实现对位置的判断以及自动行驶到呼叫位置，为了实现这些智能功能，本课题将实现如下设计内容：
1、配置启动和停止按钮检测电路，当用户按下启动按钮后运料小车将开始运动，而按下停止按钮后小车将停止当前工作进入断电状态。
2、小车的五个呼叫按钮中任何一个被按下后，如果小车还没有行驶到该呼叫位置，那么在这期间再次按动任何一个呼叫按钮都不会发生任何作用。
3、当用户按下呼叫按钮后，PLC控制器将能够对呼叫位置和小车目前所处位置进行判断：
（1）当呼叫位置在目前所处位置左侧时，PLC将控制电机反转，使得运料小车向左行驶；
（2）而当当呼叫位置在目前所处位置右侧时，PLC将控制电机正转，使得运料小车向右行驶；
（3）当呼叫位置正处于目前所处位置时，小车不发生任何动作；
硬件设计
本课题设计的这款运料小车将按照下图所示的流程进行工作，通过图中可以看出整段路程共有四个按钮——装料、一加速、二加速以及卸料。


图2 小车在呼叫按钮之间的运动
为了实现小车的速度变化，本系统将通过控制变频器的工作频率来实现对速度的调节，按照下图所示的时间与变频器关系图所示，变频器的频率越高小车的行驶速度将越高，下图的曲线描述的是各时间点变频器的频率值。


图3 变频器的频率变化情况
根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图，

图4 控制系统流程图
运料小车控制系统的PLC选型和资源配置
下图描述的是本课题设计的这款自动运料小车的硬件结构框架图，通过框图可以看出各按钮与开关与PLC的连接关系，其中变频器将在PLC的控制下，实现不同频率参数的变化，通过频率的变化实现对三相电机转速的改变，从而实现小车速度的变化。


图5 运料小车控制系统图
系统资源分配
I O地址分配
本课题选用的这款PLC控制器在输入输出管脚配置方面，由14个数字量输入管脚和10个数字量输出管脚组成，通过I/0管脚自动分配方式将PLC的管脚进行合理分配，在地址分配上输入管脚的地址为I0.0—I0.5、I1.1I1.5，输出管脚的地址为Q0.0Q0.1。
数字量输入部分
本自动装卸料小车系统在对PLC控制器的管脚配置方面，将按照下图中的输入地址与其对应的功能进行配置，共使用到了12个输入管脚，包含1个启动按钮、1个停止按钮、5个呼叫按钮、5个行程开关，这12个模块将与PLC的12个输入管脚进行连接。


表1 输入地址分配
数字量输出部分
为了实现对自动装卸料小车小车车轮的驱动，本课题配置了一个三相电动机来实现拖动作用，由于在运行过程中小车需要实现前进和后退两种动作，所以在内部电路的控制上，需要将电机进行正转和反转两种方式的控制，为了实现电机的转向需要通过PLC的输出管脚控制两个继电器来实现对电机的控制，控制关系如下图所示：

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