毕业设计论文-小车定点呼叫PLC控制设计

资源目录里展示的全都有，所见即所得。下载后全都有,请放心下载。原稿可自行编辑修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑问可加】 毕业设计（论文）中期检查表（指导教师） 指导教师姓名 　　 填表日期： 2014年 4 月 20 日 学生学号 题目名称 小车定点呼叫PLC控制设计 已完成内容 开题并做调研，进行翻译； 确定其方案设计； 完成相关计算； 完成英文翻译； 绘制原理图； 小车定点呼叫PLC接线图； 制作实物模型； 撰写论文； 完成毕业设计。 检查日期：2014-4-20 完成情况 þ全部完成 □按进度完成 □滞后进度安排 存在困难 　组态控制较复杂，如不能完成将用硬件表达。 解决办法 　查阅相关资料，并且与指导老师和同学们一起讨论解决方案。 预期成绩 □优 秀 þ良 好 □中 等 □及 格 □不及格 建 议 教师签名： 教务处实践教学科制表 说明：1、本表由检查毕业设计的指导教师如实填写；2、此表要放入毕业设计（论文）档案袋中； 3、各院(系)分类汇总后报教务处实践教学科备案 　毕业设计(论文)任务书 题 目：小车定点呼叫PLC控制设计 学　　院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型：¨理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发 年12月9日 一、 毕业设计（论文）的内容 内容：用基本指令编程和梯形图控制原理，辅助继电器在梯形图中的控制作用，数据传送比较的方法控制小车行走的控制原理完成本课题。 二毕业设计（论文）的要求与数据 要求： 一辆小车在一条线路上运行，线路上有1#~5#共5个站点，每个站点各设一个位置传感器和一个呼叫按钮。无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后，小车将自动运行到呼叫点。用数码管显示小车所在的站点号和呼叫按钮的编号。 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的300-500个单词的英文摘要； 2、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）； 3、完成小车定点呼叫PLC接线图，制作实物模型，小车定点呼叫PLC梯形图。 对于机电结合类课题，必须完成绘图工作量折合A0图纸1张以上，其中必须包含两张A3以上的计算机绘图图纸； 四、应收集的资料及主要参考文献 [1] 王阿根. 电气可编程控制原理与应用[M]. 北京：清华大学出版社，2011．2 [2] 冯垛生. 变频器的应用与维护[M]. 广州：华南理工大学，2009.1 [3] 吴宗泽.机械设计实用手册[M]. 北京：机械工业出版社，2002. [4] 冯垛生. 电力拖动自动控制系统.[M].广州:广州高等教育出版社,1998. [5] 何超.交流变频调速技术 [M].第2版.北京:航空航天大学出版社,2006.5 [6] 陈立定.电气控制与可编程控制器的原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2005.5 [7] 冯垛生. 变频器实用指南［M］.北京:人民邮电出版社,2006.4. [8] 刘元扬主编.自动检测和过程控制[M].北京: 冶金工业出版社. 2005.8. [9] 蒋大明,戴胜华.自动控制原理[M].北京: 北京交通大学出版社. 2003.3. [10] Design of machine elements / zhai wenjie and Ao hongrui [monograpn].2007 五、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备及条件 1. 计算机一台 2. CAD设计软件（CATIA） 3. 三菱PLC编程软件一台 4. PLC一台 任务下达时间： 2013年12月9日 毕业设计开始与完成时间： 2013年12月17日至 2014年05 月8日 组织实施单位： 教研室主任意见： 签字： 2013年12月14日 院领导小组意见： 签字： 2013 年12月16日 毕业设计(论文)进度计划表 学生姓名： 学号： 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日期 检查人签名 1 2013.12.9—12.15 2 2013.12.16—12.22 3 2013.12.23—12.29 4 2013.12.30-2014.1.5 5 2014.1.6-2014.1.12 6 2014.1.13-2014.1.19 7 2014.2.24-2014.3.2 8 2014.3.3-2014.3.9 (本表同时作为指导教师对学生的16次考勤记录) 毕业设计进度计划表（续） 学生姓名： 学号： 序号 起止日期 计划完成内容 实际完成内容 检查日期 检查人签名 9 2014.3.10-2014.3.16 10 2014.3.17-2014.3.23 11 2014.3.24-2014.3.30 12 2014.3.31-2014.4.6 13 2014.4.7-2014.4.13 14 2014.4.14-2014.4.20 15 2014.4.21-2014.4.27 16 2014.4.28-2014.5.4 任务下达时间：2013年12月9日　(本表同时作为指导教师对学生的16次考勤记录) 　毕业设计(论文)开题报告 题 目：小车定点呼叫PLC控制设计 院 （系）： 国防生学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型：¨理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发 年12月23日 开题报告填写要求   1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见审查后生效。  2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写，或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。  3．学生查阅资料的参考文献应在5篇及以上（不包括辞典、手册），开题报告的字数要在1000字以上。  4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。  5．“指导教师（签字）”日期填写成在2013年12月27日~ 31日之间的某个日期；“开题小组组长（签字）”日期填写成在2014年1月4日~9日之间的某个日期。 1．毕业设计的主要内容、重点和难点等 内容：用基本指令编程和梯形图控制原理，辅助继电器在梯形图中的控制作用，数据传送比较的方法控制小车行走的控制原理完成本课题。 要求：一辆小车在一条线路上运行，线路上有1#~5#共5个站点，每个站点各设一个位置传感器和一个呼叫按钮。无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后，小车将自动运行到呼叫点。 难点：用数码管显示小车所在的站点号和呼叫按钮的编号。 2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 查阅过的文献资料及调研情况如下： [1] 王阿根.电气可编程控制原理与应用.[M].北京：清华大学出版社，2011． [2] 张华龙.图解PLC与电气控制入门.[M].北京：北京人民邮电出版社，2008.9 [3] 吴宗泽.机械设计实用手册.[M].北京：机械工业出版社，2002. [4] 漆汉宏.PLC电气控制技术.[M].北京：机械工业出版社,2012.5 [5] 刘艳梅.三菱PLC基础与系统设计.[M].北京:机械工业出版社,2009.8 [6] 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆：重庆大学出版社,2001.2 [7] 陈立定. 电气控制与可编程控制器的原理与应用[M]北京:机械工业出版社,2005.5 [8] 张兴国.可编程序控制器技术及应用.［M］.北京：中国电力出版社，2006 [9] 高春甫.三菱可编程序控制器应用技术.［M］北京：机械工业出版社,2010.1 [10] 冯垛生.变频器的应用与维护.[M].广州：华南理工大学，2009.1 [11] 冯垛生.电力拖动自动控制系统.[M].广州:广州高等教育出版社,1998. [12] 何超. 交流变频调速技术.［M］.北京:航空航天大学出版社,2006.5 [13] 冯垛生.变频器实用指南.［M］.北京:人民邮电出版社,2006.4. [14] 刘元扬主编.自动检测和过程控制［M］.北京: 冶金工业出版社. 2005.8. [15] 蒋大明,戴胜华.自动控制原理［M］.北京:北京交通大学出版社. 2003.3. [16] Design of machine elements / zhai wenjie and Ao hongrui [monograpn]. 2007 现有设备和实验条件如下： 1. 计算机一台 2. CAD设计软件（CATIA） 3. 三菱PLC编程软件一台 4. PLC一台 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案和进度实施如下： 2013-12-04 —— 2013-12-10 任务书下达 2013-12-11 —— 2013-12-20 查阅资料 2013-12-21 —— 2014-01-06 调研 2014-01-07 —— 2014-01-13 写开题报告 2014-03-04 —— 2014-03-10 写外文原文及翻译 2014-03-11 —— 2014-03-17 写外文原文及翻译 2014-03-18 —— 2014-03-24 写论文说明书 2014-03-25 —— 2014-03-31 完成框图设计 2014-04-01 —— 2014-04-07 完成梯图及接线图设计 2014-04-08 —— 2014-04-14 完成说明书初搞 2014-04-15 —— 2014-04-21 交老师检查 2014-04-22 —— 2014-04-28 第一次回作者修改 2014-04-29 —— 2014-04-30 第二次交老师检查 2014-04-30 —— 2014-05-03 第二次回作者修改 2014-05-03 —— 2014-05-07 打印修改 2014-05-08 —— 2014-05-09 完成毕业设计，提交论文 指导教师意见 指导教师（签字）： 2013年12月　　日 开题小组意见 开题小组组长（签字）： 2014年1 月　　日 院（系、部）意见 主管院长（系、部主任）签字： 2014年1月　　日 - 3 - 编号： 毕业设计(论文)说明书 题 目： 小车定点呼叫PLC控制设计 学　　院： 专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型：¨理论研究 ¨实验研究 þ工程设计 ¨工程技术研究 ¨软件开发 年5月4日 摘 要 可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信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，是现代工业控制的三大支柱之一。 本课题主要研究的是基于PLC的小车定点呼叫系统的设计，包括硬件的设计和软件的设计。通过设计编制PLC程序实现小车模型控制系统的自动控制。提供较为直观、清晰、准确的小车运行状态，为维修和故障诊断提供多方面的可能性，充分提高系统的工作效率。 早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作，将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用，PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，可靠性和可维护性好，易于安装、维修和改造等优点。随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。 将PLC应用到运料小车定点呼叫电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩展到多达128I/O点，且能增加特殊功能模块或扩展板。通信和数据连接功能选项使得FX1N在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。本课题主要包括：分析被控对象和明确系统控制要求；选定PLC类型，确定系统I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。 PLC在运料小车控制系统中的应用，已经在国内外工程、工厂中得到实际应用，具有巨大的经济和社会价值，其智能化和自动化的思路值得以后继续深入研究和推广。 【关键词】 PLC；运料小车；定点呼叫；控制系统 Abstract Programmable logic controller (PLC) is a new technology of computer technology,automatic control technology and communication technology, is one of important means of production, scientific and industrial automation in all other areas, a wide range of applications, is one of the three pillars of modern industrial control. The main research topic is the design of PLC car fixed call system based ondesign, including the design of hardware and software.Automatic control of the car model control system designed by PLC programming.Provide a running car is more intuitive, clear, accurate, provides many possibilitiesfor the repair and fault diagnosis, to improve the efficiency of the system. Early haul car electrical control system for multi-relay - contactor complex system composed of, such a system design cycle is long, bulky, high cost of defects, data processing and communication capabilities, there must be someone responsible for the operation of the PLC application haul car electrical control system, the automated control of the car transporter, reducing the running costs of the system, PLC haul car electrical control system has a simple connection, control speed, reliability and maintainability, easy to install, maintenance and transformation, etc.. With economic development, the car transporter expanding to all areas of mechanization and automation, from manual to automatic, and gradually formed. PLC application to the car transporter sentinel call electrical control system can realize the automatic control of the car transporter, reducing the running costs of the system. It is powerful, and can be expanded to up to 128I / O points, and can increase the special function modules or expansion board. Communications and data connectivity options the FX1N in volume, communications and special function modules and other important applications very perfect. The main topics include: analysis of the controlled object and a clear system control requirements; selected PLC type to determine the quantity and type of system I / O devices; control process design; design control procedures. PLC the car transporter control system, has been in the domestic and international engineering, plant their practical application, with huge economic and social value of intelligent and automated ideas worth further research and extension. 【Keywords】 PLC; car transporter; fixed-point call; control system 目 录 前言 1 1 小车定点呼叫方式的选择和可编程序控制器简介 3 1.1 小车定点呼叫方式的选择 3 1.1.1控制方式的分类 3 1.1.2控制方式的比较 3 1.1.3小车定点呼叫控制方式的选定 4 1.1.4PLC控制系统设计的一般步骤 4 1.2 可编程序控制器简介 5 1.2.1PLC的定义 5 1.2.2PLC的发展 5 1.2.3PLC的特点 6 1.2.4PLC的结构 6 1.2.5PLC的工作原理 9 1.2.6PLC的应用领域 12 2 PLC系统的选择 13 2.1 选型分析 13 2.1.1PLC选型原则 13 2.2 系统设计的要点 13 2.2.1输入回路的设计 13 2.2.2输出回路的设计 13 2.2.3抗干扰措施 14 2.2.4“COM”点的选择 14 2.3 PLC系统的接线 15 2.3.1电源接线 15 2.3.2接地 15 2.3.3控制单元输出端子接线 15 3 小车定点呼叫模型控制系统的设计 16 3.1 小车定点呼叫控制系统构件概述 16 3.2 所用到的元器件简介 16 4 小车定点呼叫控制系统设计 18 4.1 控制系统工作原理 18 4.1.1运料小车的运动流程 18 4.1.2控制要求 18 4.2 控制系统的框架 20 4.2.1PLC框架配置图 20 4.3 控制系统硬件设计 20 4.4 控制系统软件设计 21 4.4.1I/O地址分配 21 4.4.2数字量输入部分 22 4.4.3数字量输出部分 22 4.4.4辅助继电器部分 23 4.4.5小车启停辅助继电器 23 4.4.6行程开关 23 4.4.7呼叫按钮 24 4.4.8比较 25 4.4.9小车呼叫显示智能指令 28 4.4.10小车启动定位1号站点指令 28 5 控制系统的调试 29 5.1 编程软件简介 29 5.1.1GX DEVELOPE的主要功能 29 5.1.2GX DEVELOPE的特点 29 5.2 程序的下载、安装和调试 29 6 结论 31 谢 辞 32 参考文献 33 附 录 34 附录1 FX2N基本指令 34 附录2 程序流程图 36 附录3 梯形图 37 附录4 指令程序 43 附录5 外部接线图 47 前言 在可编程控制器问世之前，继电器-接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。继电器-接触器控制系统是采用固定接线的硬件实现控制逻辑，如果生产任务或工艺发生变化，就必须重新设计，改变硬件结构，这样造成时间和资金的浪费。另外，大型控制系统采用继电器-接触器控制，使用的继电器数量多，控制系统的体积大，耗电多，且继电器触点为机械触电，工作频率低，在频繁动作情况下寿命较短，造成系统故障，系统的可靠性差。1968年，在世界性工业技术改造浪潮的冲击下，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（GM公司），为了适应汽车型号的不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，提出要用一种新型的控制系统装置取代继电器-接触器控制装置。并且对未来的新型控制装置做出了具体的设想，要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器-接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点融入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握他的实用技术。通用公司提出的新一代控制器应具备的条件包括： （1） 编程简单，可在现场修改程序。 （2） 维护方便，最好是插件式结构。 （3） 可靠性高于继电器控制。 （4） 体积小于继电器控制柜。 （5） 可将数据直接送入管理计算机。 （6） 在成本上可与继电器控制柜竞争。 （7） 输入可以是交流115V。 （8） 输出可以为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀。 （9） 扩展时，原有系统只要很小变化。 （10） 用户程序存储器容量至少能扩展到4KB。 美国数字设备公司（DEC）根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程控制器由此而迅速发展起来。 PLC的主要特点是：从开关量控制发展到顺序控制、运送处理是自上而下的，连续PID控制等多功能。PID在终端站中可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行；PLC网络主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也有闭环控制功能。PLC的最大特点在于：电气工程师已不在电气的硬件上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC可编程序控制器是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点,已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计,可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为,可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一,PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。由于PLC具有对使用环境适应性强的特性,同时其内部定时器资源十分丰富,可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行精确控制,特别对多岔路口的控制可方便地实现。因此现在越来越多地将PLC应用于交通灯系统中。同时,PLC本身还具有通讯联网功能,将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理,可缩短车辆通行等候时间,实现科学化管理。 1 小车定点呼叫方式的选择和可编程序控制器简介 1.1 小车定点呼叫方式的选择 1.1.1控制方式的分类 传统的工业设备自动控制主要由继电器或分立的电子线路来实现，这种控制方式投资相对少一些，目前仅在一些旧式的、简单的工业设备中还有一定市场，但该控制方式却有以下致命缺陷： （1） 仅适合于简单的逻辑控制 （2） 仅适合特殊的工程项目，而没有通用性 （3） 没有改动和优化的可能性。 伴随着工业自动化技术的迅速发展，我国工业领域的自动化已经基本实现了从继电器控制到计算机控制的转变，计算机控制方式具有以下两个特点： （1） 硬件上至少有一个微处理器 （2） 通过软件实现控制思想。 目前，工业自动化领域比较典型的控制方式有： （1） 可编程序逻辑控制器（PLC） （2） 工业控制计算机（IPC） （3） 集散控制系统（DCS）。 1.1.2控制方式的比较 （1）各自技术发展的起源 工业控制计算机(IPC)是为了满足快速大量数据处理要求的设备。硬件结构方面，总线标准化程度高，兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂和计算工作量大的工业对象的控制占有优势。 集散系统（DCS）从工业自动化仪表控制系统发展到以工业控制计算机为中心的集散系统，所以其在模拟量处理、回路调节方面具有一定优势，初期主要用在连续过程控制，侧重回路调节功能。PLC是由继电器逻辑系统发展而来，主要应用在工序控制上，初期主要是代替继电器控制系统，侧重于开关量顺序控制方面。 近年来随着微电子技术、大规模集成电路技术、计算机技术和通信技术等的发展，PLC在技术和功能上发生了飞跃。在初期逻辑运算的基础上，增加了数值运算、闭环调节等功能，增加了模拟量和PID调节等功能模块；运算速度提高，CPU的能力赶上了工业控制计算机；通信能力的提高发展了多种局部总线和网络(LAN)，因而也可构成为一个集散系统。特别是个人计算机也被吸收到PLC系统中。PLC在过程控制的发展将是一智能变送器和现场总线，暨向下拓展功能，开放总线。 （2）相同点 在微电子技术发展的背景下，从硬件的角度来看，PLC、工业计算机、集散系统(DCS)之间的差别正在缩小，都将由类似的一些微电子元件、微处理器、大容量半导体存储器和I/O模件组成。编程方面也有很多相同点。 （3）不同点 由于PLC和计算机属于两类产品，经过几十年的发展都形成了自身的装置特点和软件工具，实际上它们的区别仍然存在。 PLC用编程器或计算机编程，编程语言是梯形图、功能块图、顺序功能表图和指令表等。集散系统自身或用计算机结构形成组态构成开发系统环境。 特别需要提出的是，PLC与STD总线工控机的区别，无论从维修、安装和模件功能都很相似。PLC更适用于黑模式下运行，但在线运行时若要进行较大的程序修改，其能力略逊于STD工控机，但是从开关量控制而言，PLC的性能优于STD工控机。 1.1.3小车定点呼叫控制方式的选定 PLC实现的自动控制系统，其控制功能基本都是通过设计软件来实现的，这种软件是利用PLC厂商提供的指令系统，根据机械设备的工艺流程来设计。 PLC自问世以来，经过20多年的发展，在美国、欧洲、日本等工业发达国家已成为重要产业，当前，PLC在国际市场上已成为最受欢迎的工业控制畅销产品，用PLC设计自动控制系统已成为世界潮流。 PLC之所以有生命力，在于它更加适合工业现场和市场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力。编程安装使用简便、低价格长寿命。比之单片机，它的输入输出端更接近现场设备，不需添加太多的中间部件或需要更多的接口，这样节省了用户时间和成本。PLC的下端（输入端）为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。人们在应用它时，可以不必进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程，用来完成各种各样的复杂程度不同的工业控制任务。 PLC具有很多的优点。小车定点呼叫控制系统若采用PLC控制，体积小、重量轻、控制方式灵活、可靠性高、操作简单、维修容易。由于PLC所具有的灵活性、模块化、易于扩展等特点，可以根据现场要求实现小车的不同工作要求。机械手采用PLC控制技术，可以大大提高该系统的自动化程度，减少了大量的中间继电器、时间继电器和硬件接线，提高了控制系统的可靠性。同时，用PLC控制系统可方便地更改生产流程，增强控制功能。综上所述，小车定点呼叫的控制方式选择PLC控制。 1.1.4PLC控制系统设计的一般步骤 在PLC控制系统设计时，一般要遵循步骤如下： （1） 深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求 （2） 确定I/O设备 （3） 选择合适的PLC类型 （4） 分配I/O点 （5） 设计应用系统梯形图程序 （6） 绘制各种电路图 （7） 将程序输入PLC （8） 进行软件测试 （9） 绘制控制台与控制柜 （10） 应用系统整体调试 （11） 编制技术文件 1.2 可编程序控制器简介 1.2.1PLC的定义 国际电工委员会（IEC）1987年2月颁布的可编程序控制器标准第三稿，对可编程序控制器的定义是：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都按易于工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。” 定义中强调了可编程序控制器是“数字运算操作的电子系统”，它也是一种计算机。它是“专为在工业环境下应用而设计”的工业计算机。 1.2.2PLC的发展 （1）国外PLC的发展概况 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。PLC的世界总销售额不断上升、生产商不断涌现、品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。目前，世界山有200多个厂商生产PLC，较有名的有美国的AB、通用电莫迪康公司；日本的三菱、富士、欧姆龙、松下电工公司等；德国的西门子公司；法国的施耐德TE公司；韩国的三星、LG公司等。 （2）国内PLC的发展概况 我国的PLC产品的研制和生产经历了三个阶段：顺序控制器（1973-1979年）阶段、1位处理器为主的工业控制器（1979-1985年）阶段和8位微处理器为主的PLC（1895年以后）阶段。 今年来我国的PLC研制、生产、应用发展也很快。特别是在应用方面，在引进成套设备的同时也配套引进了不少PLC。在我国自己生产制造的设备上也大量采用了PLC控制。另外，应用PLC对老设备进行改造，使之在投入较少的条件下实现了产品的升级代换。 无论是国外还是国内，PLC的发展其明显特征是，产品的集成度越来越高，速度越来越快，功能越来越强，工作性越来越可靠，使用越来越方便。PLC现已广泛用于顺序控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信等类型的控制。特别是PLC远程通信功能的实现及多种功能的编程语言和先进的指令系统，为工业自动化提供了有力的工具，加速了机电一体化的进程。 1.2.3PLC的特点 可编程序控制器是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。国内外现有的小车呼叫系统，它们的控制形式大都采用可编程序控制器控制，特别是在智能化要求程度高容量大的现代化工业运料小车系统中应用更为普遍。其主要原因是因为PLC具有以下优点： （1）编程方法简单易学。梯形图是使用最广的PLC编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，熟悉继电器电路原理图的技术人员很快就可以学会，并用来编程。 （2）功能强，性价比高。PLC内有上千个可供用户使用的编程原件，可实现非常复杂的控制功能，与相同功能的继电器系统相比有很高的性价比。另外，PLC还可以通过通信联网，实现分散控制、集中管理。 （3）硬件配套齐全，用户可以灵活、方便的选择，组成不同功能、不同规模的系统。 （4）可靠性高，抗干扰能力强。PLC是专门为工业控制而设计的，在硬件上采用了屏蔽、滤波、隔离等有效的抗干扰措施；用软件代替了大量的中间继电器、时间继电器和接线，仅剩下与输入/输出相关的少量硬件和接线，大大减少了因接触点接触不良而造成的故障，是公认的最可靠的工业控制设备之一。 （5）体积小，重量轻，功耗低，易于实现机电一体化。 （6）系统设计、安装、调试工作量小。PLC用软件编程来取代硬件接线，模块功能齐全程序的编制与调试很方便，因而大大缩短了PLC控制系统的设计、施工和投产周期。 1.2.4PLC的结构 从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置如图1.1所示。 手持编程器或计算机 电磁铁 输出接口 输入接口 接触器触点 YA 中央处理器 位置开关 KM 系统存储器 SB 外电源 用户存储器 电源 图1.1 PLC的组成框图 PLC是一种通用的工业控制转置，其组成与一般的微机系统基本相同。按结构形式的不同，PLC可分为整体式和组合式两类。 整体式PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。 组合式PLC将CPU单元、输入单元、输出单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模板，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有CPU单元的底板称为CPU底板，其他称为扩展底板。CPU底板与扩展底板之间通过电缆连接，距离一般不超过10m，无论哪种结构类型的PLC，都可以根据需要进行配置与组合。 （1）中央处理单元（CPU） CPU是PLC的控制中枢，是实现现场设备的控制，CPU的主要功能如下： ①从存储器中读取指令。CPU从地址总线上给出存储地址，从控制总线上给出读命令，从数据总线上得到读出指令，并存入CPU内的指令寄存器中。 ②执行指令。对存放在指令寄存器中的指令操作码进行译码，执行指令规定的操作，如读取输入信号、取操作数、进行逻辑运算或者算术运算，将结果输出给有关部分。 ③准备取下一条指令。CPU执行完一条指令后，能根据条件产生下一条指令的地址，以便取出和执行下一条指令。在CPU的控制下，程序的指令即可以顺序执行，也可以分支或者跳转。 ④处理中断。CPU除顺序执行程序外，还能接收输入、输出接口发来的中断请求，并进行中断处理，中断处理完后再返回原址，继续顺序执行。 （2）存储器 存储器是PLC用来存放系统程序、用户程序和运行数据的器件。PLC常用的集中存储器如下： ①只读存储器（ROM）。ROM的内容只能读出，不能写入，电源去掉后仍能保存其内容。ROM一般用来存放PLC的系统程序。 ②随机存储器（RAM）。RAM是可读写存储器，电源断开后，存储的信息会小时。 ③电可擦可编程只读存储器（EPROM或EEPROM）：它是可读写的可以用编程器对它编程，写入信息所需时间比RAM长得多。EEPROM用来存放用户程序，有的PLC将EEPROM作为基本配置。 （3）I/O单元 I/O单元也称为I/O模块，PLC通过I/O单元与工业生产过程现场相联系。输入单元接收用户设备的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其他一些传感器的信号。通过接口电路将这些信号转换成中央处理能够识别和处理的信号，并存到输入映像寄存器。运行时CPU从输入映像寄存器读取输入信息并进行处理，将处理结果放到输入映像寄存器。输出映像寄存器由输出点对应的触发器组成，输出接口电路将其由弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出，以驱动电磁阀、接触器、指示灯被控设备的执行元件。 （4）电源部分 PLC一般使用220V的交流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V，+12V,+24V的直流电源，使PLC能正常工作。 电源部件的位置形式可有多种，对于整体式结构的CPU，通常电源封装到机壳内部；对于模块式PLC，有的采用单独电源模块，有的将电源与CPU封装到一个模块中。 （5）扩展接口 扩展接口用于将扩展单元以及功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活以满足不同控制系统的需要。 （6）通信接口 为了实现“人—机”或“机—机”之间的对话，PLC配有多种通信接口。PLC通过这些通信接口可以监视器、打印机和其他的PLC或计算机相连。当PLC与打印机相连时，可将过程信息、系统参数等输出打印；当与监视器相连时，可将过程图像显示出来；当与其它PLC相连时，可以组成多机系统或连成网络，实现更大规模的控制；当与计算机相连时，可以组成多级控制系统，实现控制与管理相结合的综合性控制。 （7）编程器 编程器的作用是提供用户进行程序的编制、编辑、调试和监视。 编程器有简易型和智能型两类。简易型的编程器只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能输入。它一般由简易键盘和发光二极管或其他显示管件组成，智能型的编程器又称为图形编程器，它可以联机编程，也可以脱机编程，具有LCD或CRL图形显示功能，可以直接输入梯形图和通过屏幕对话。还可以利用PC作为编程器，PLC生产厂家配有相应的编程软件，使用编程软件可以在屏幕上直接生成和编辑梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图程序，并可实现不同编程语言的互相转换。程序被下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。现在很多PLC已不再提供编程器，而是提供微机编程软件了，并且配有相应的通信连接电缆。 （8）人机界面 最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。 1.2.5PLC的工作原理 PLC是一种存储程序的控制器。用户根据具体控制要求编好的控制程序后，用编程器将程序输入到PLC的用户程序存储器中进行存储。PLC的控制功能就是通过反复执行用户程序来实现的。 PLC有两种基本的工作模式，即运行（RUN）模式与停止（STOP）模式。 运行（RUN）模式采用扫描的工作方式，即PLC从0000号存储地址开始执行程序，直至遇到END指令的程序运行结束，然后再从头执行，并周而复始的重复，直至停机或切换到停止（STOP）状态为止。 每扫描一次程序就构成一个扫描周期。另外，PLC对输入、输出信号是集中进行批处理的。扫描工作方式如图1.2所示。在每次循环过程中，编程序控制器还要完成内部处理、通信处理等工作，一次循环可分为5个阶段。由于计算机执行指令的速度极高，从外部输入-输出关系来看，处理过程似乎是同时完成的。 内部处理 通信服务 程序执行 输入采样 输出刷新 图1.2 PLC扫描过程 在内部处理联合阶段。可编程序控制器检查CPU模块内部的硬件是否正常，将监控定时器复位，以及完成一些别的内部工作。 在通信服务阶段，可编程序控制器与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。当可编程序控制器处于停止（STOP）状态时，只执行以上的操作。可编程序控制起处于（RUN）状态时，还要完成另外3个阶段的操作。 在可编程序控制器的存储器中，设置了一片区域用来存放输入信号和输出信号的状态，它们分别称为输入映像寄存器和输出映像寄存器。可编程序控制器梯形图中别的编程元件也有对应的映像存储区，它们统称为元件映像寄存器。在输入处理阶段，可编程序控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入寄存器。 外接的输入触点电路接通时，对应的输入映像寄存器为“1”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点接通，常闭触点断开。外接的输入触点电路断开，对应的输入映像寄存器为“0”状态，梯形图中对应的输入继电器的常开触点断开，常闭触点接通。在程序执行阶段，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的状态 也不会随之而变，输入信号变化了的状态只能在下一个扫描周期的输入处理阶段被读入。 可编程序控制器的用户程序由若干条指令组成，指令在存储器中按步序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序的执行用户程序，直到用户程序结束之处。在执行指令时，从输入映像寄存器或别的元件映像寄存器中将有关编程元件的0/1状态读出来，并根据指令的要求执行相应的逻辑运算，运算结果写入到对应的元件映像寄存器中，因此，各编程元件的映像寄存器（输入映像寄存器除外）的内容随着程序的执行而变化。 在输出处理阶段，CPU 将输出映像寄存器的0/1状态传送到输出锁存器。体型图某一输出继电器的线圈“通电”时，对应的输出映像寄存器为“1”状态。信号经输出模块隔离 和功率放大后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈通电，其常开触点闭合，使外部负载通电工作。 若梯形图中输出继电器线圈断电对应的输出映像寄存器为“0”状态，在输出处理阶段后，继电器型输出模块中对应的硬件继电器的线圈断电，其常开触点断开，外部负载断电，停止工作。某一编程元件对应的映像寄存器为“1”状态时，称该编程元件为ON，映像寄存器为“0”状态时，称该编程元件为OFF。 扫描周期可编程序控制器在RUN工作状态时，执行一次扫描操作所需的时间称为扫描周期，其典型值为1~100ms。指令执行所需的时间与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大的关系。当用户程序较长时，指令执行时间在扫描周期中占相当大的比例。不过严格地来说扫描周期还包括自诊断、通信等。如图1.3所示。 第(N-1)个扫描周期 输出刷新 第(N+1)个扫描周期 输入采样 第N个扫描周期 输入采样 输出刷新 用户程序执行 图1.3 PLC的扫描运行方式 （1）输入采样阶段 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次读入所有的数据和状态它们存入I/O映象区的相应单元内。输入采样结束后，转入用户程序行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入数据和状态发生变化I/O映象区的相应单元的数据和状态也不会改变。所以输入如果是脉冲信号，它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。 （2）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC的CPU总是由上而下，从左到右的顺序依次的扫描梯形图。并对控制线路进行逻辑运算，并以此刷新该逻辑线圈或输出线圈在系统RAM存储区中对应位的状态。或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。例如：算术运算、数据处理、数据传达等。 （3）输出刷新阶段 在输出刷新阶段，CPU按照I/O映象区内对应的数据和状态刷新所有的数据锁存电路，再经输出电路驱动响应的外设。这时才是PLC真正的输出。 (4)输入/输出滞后时间 输入/输出滞后时间又称系统响应时间，是指可编程序控制器的外部输入信号发生变化的时刻至它控制的有关外部输出信号发生变化的时刻之间的时间间隔，它由输入电路滤波时间、输出电路的滞后时间和因扫描工作方式产生的滞后时间三部分组成。 输入模块的CPU滤波电路用来滤除由输入端引入的干扰噪声，消除因外接输入触点动作是产生的抖动引起的不良影响，滤波电路的时间常数决定了输入滤波时间的长短，其典型值为10ms左右。 输出模块的滞后时间与模块的类型有关，继电器型输出电路的滞后时间一般在10ms左右；双向可空硅型输出电路在负载接通时的滞后时间约为1ms，负载由导通到断开时的最大滞后时间为10ms；晶体管型输出电路的滞后时间约为1ms。由扫描工作方式引起的滞后时间最长可达到两个多扫描周期。可编程序控制器总的响应延迟时间一般只有几十ms，对于一般的系统是无关紧要的。要求输入—输出信号之间的滞后时间尽量短的系统，可以选用扫描速度快的可编程序控制器或采取其他措施。 1.2.6PLC的应用领域 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人为缩短，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 取代传统的继电器控制电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于控制单台设备，也可用于多机群控制及自动化流水线。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调解是一般闭环控制系统中用的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、食品工业中的一些人型控制系统。 （5）通信及联网 PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。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。 但是，可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 2 PLC系统的选择 2.1 选型分析 2.1.1PLC选型原则 在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，以获得最佳的性价比，就一个控制系统而言，PLC的选型原则和考虑因素如下： （1）PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合与动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。 （2）是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求，是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。 （3）开关量I/O点数、模拟量I/O点数、电压等级及输出功率、内存容量,I/O点数直接关系到PLC输入/输出模块的选择，I/O点数一般要考虑1—2G的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；适合的电压等级可提高PLC的抗干扰能力；主机用户内存容量的大小对设备费用的影响不大，故建议内存容量可选大一些。 （4）其他考虑因素选择PLC还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的PLC产品。 2.2 系统设计的要点 2.2.1输入回路的设计 （1）电源回路：PLC供电电源一般为AC85-240V（也有DC24V），适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化器件。 （2）PLC上DC24V电源的使用：本设计采用的是三菱FX系类的PLC，该产品上有DC24V电源，但该电源容量为几百毫安，用其带负载时要注意连接保护电阻，由于输出连接的是数码管，额定电流为毫安级的。 （3）外部DC24V电源：若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PLC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源：但该电源的“-”端不要接PLC的DC24V的“-”端以及“COM”端，否则会影响PLC的运行。 （4）输入的灵敏度：各厂家对PLC的输入端电压和电流都有规定，该设计用的三菱公司FX系列的PLC的输入值位DC24V、7mA，启动电流为4.5mA，关断电流小于1.5mA，因此，当输入回路有二极管或电阻时，或者有并联电阻或有漏电流时，就会有误动作，造成灵敏度下降，应采用弱电流的输入器件，并且选用输入为共漏型输入的PLC，输入原件的公共点点位相对为负，电流是流出PLC的输入端。 2.2.2输出回路的设计 PLC的输出方式有三种：（1）继电器输出 （2）晶体管输出 （3）晶闸管输出。 三种输出形式的比较表如表2-1，不同型号的PLC技术参数不尽相同。 表2-1 三种输出形式的比较 项目 继电器型 晶体管型 可控硅型 外部电源 250V AC,30V DC以下 5-24V DC 85-242V AC 电路绝缘 继电器机械绝缘 光耦绝缘 光耦绝缘 动作指示 继电器输出触电闭合指示灯亮 晶体管被驱动指示灯亮 晶闸管被驱动指示灯亮 开路时漏电流 - 小于1mA/30V DC 1mA/AC 100V 2mA/200V 最小负载 2mA/5V DC 5mA/5-24V DC 5mA/85-242V AC 最大输出电流 阻性 2A/1点、8A/4点、8A/8点 0.5A/1点、0.8A/4点、1.6A/8点 0.3A/1点、0.8A/4点 感性 80VA 12W/DC 24V 15VA/AC 100V 30VA/AV 200V 灯 100W 1.5W/DC 24V 30W 响应时间 最低 可在0.2ms以下 较低 2.2.3抗干扰措施 由于产生干扰的因素是复杂而多样的，因此采取的抗干扰措施要根据情况而定。PLC供电电源一般为AC85—240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件（如电源滤波器、1：1隔离变压器等）；隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC输入电路的地，以减少高低频脉冲干扰。设置一个PLC信号专用接地装置。该装置不能和防雷接地装置、电气设备接地装置有金属连接，接地电阻可参见使用说明书，一般小于100Ω即可，接地线进入PLC控制柜中的信号接地端子排。当出现干扰时将PLC地接线端子与信号接地端子排相连。 2.2.4“COM”点的选择 不同的PLC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多且电流大时，采用一个“COM”点带1个或2个输出点的PLC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4个或8个输出点的PLC产品。 2.3 PLC系统的接线 2.3.1电源接线 PLC供电电源为50Hz、220V的交流电。FX系列的PLC有DC 24V输出接线端，该接线端可为传感器提供DC 24V电源，FX系列PLC的外接电源端位于输出端子板左上角的两个接线端，使用直径为0.2cm的双绞线作为电源线。过强的噪声及电源电压波动过大都可能使FX系列PLC的CPU工作异常，以致引起整个控制系统瘫痪。为避免由此引起的事故发生，在电源接线时，需采取隔离变压器等有效措施，且用于FX系列PLC。I/O设备及电动设备的电源线应分开连接。如果电源发生故障，中断时间少于10ms，PLC工作不受影响；如电源中断超过10ms或电源下降超过允许值，则PLC停止工作，所有的输出点均同时断开。当电源回复后，若RUN输入接通，则操作自动进行。对于从电源线来的干扰，PLC本身具有足够的抵制能力。 2.3.2接地 良好的接地是保证PLC可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。在接地时要注意一下4点： （1）PLC的接地线应为专用的接地线，其直径应在2mm以上。 （2）接地电阻应小于100Ω。 （3）PLC的接地线不能和其他设备共用，更不能将其接到一个建筑物的大型金属结构上。 （4）PLC各单元的接地线相连。 2.3.3控制单元输出端子接线 FX系列PLC控制单元输出端子板为两头带螺钉的可拆卸板，PLC与输出设备之间的输出信号均通过输出端子进行连接，在进行输出端子接线时，应注意以下5点： （1）输出线尽可能的远离高压线和动力线等干扰源。 （2）不能将输出设备连接到带“·”的端子上。 （3）各“COM”端均为独立的，故各输出端即可独立输出，又可采用公共并联输出。当个负载使用不同电压时采用独立输出方式：而各个负载使用相同电压时，可采用公共输出方式。 （4）当多个负载连到同一个电源上时，应使用型号为AFP1803的短路片将他们的“COM”端短接起来。 （5）输出端接感性负载时，需根据负载的不同情况接入相应的保护电路。在交流感性负载两端并联一个泄放电阻以避免漏电电流的干扰。以上保护应安装在距离负载50cm以内。 3 小车定点呼叫模型控制系统的设计 3.1 小车定点呼叫控制系统构件概述 本设计采用的实物模型小车是用的是纸盒和矿泉水瓶盖组装起来。小车驱动用的是12V的直流电机，采用两个SRD-12VDC-SL-C的继电器控制实现，行进间为了降低小车的速度，采用了两个电位器进行限流。显示部分，用两个共阳一位数码管实现。 本装置中直流电机是由两个继电器的吸合与断开来控制电机的转动方向的，从而实现基座和气夹的正反转。本模型所用输入、输出均为低电平有效。其中IN端接PLC的输出端口，OUT端接模型的信号输入端。COM端接PLC的传感器电源负端。 3.2 所用到的元器件简介 所用的电机型号为RS-540SH-7520,其基本参数和型号如图3.1,3.2所示 图3.1 电机基本参数 图3.2 电机外型 在控制电机正反转时，所用继电器型号为SRD-12VDC-SL-C，如图3.3所示 图3.3 继电器型号 三个脚的这边两边的脚是线圈，加12VDC直流电压，不区分正负方向，是电压驱动，线圈直流电阻每个工厂或者灵敏度不同稍有区别。 中间一个脚是触点的COM端，另外一边两个脚正向看，左边是常开，右边是常闭。 该继电器通过TUV UL认证，10A 250VAC/30VDC和10A 125VAC/28VDC 是指不同认证试验的最大额定值，是指在最大触点额定电压下的最大额定电流，不允许超过这个值。 4 小车定点呼叫控制系统设计 4.1 控制系统工作原理 4.1.1运料小车的运动流程 如图4.1一辆小车在一条线路上运行，线路上有1#~5#共5个站点，每个站点有一个呼叫按钮。无论小车在哪个站点，当某一个站点按下按钮后，小车将自动运行到呼叫点。每个站点安装一个行程开关以检测小车是否到达该站点，并用数码管显示小车所在的站点号和呼叫按钮的编号。 图4.1 小车行走示意图 4.1.2控制要求 运料小车行走的控制要求如下： （1）按下启动按钮,小车开始工作，按下停止按钮，小车停止工作； （2）当呼叫按钮号与小车位置压下的行程开关号相同时，按下启动按钮，小车停止不动； （3）当呼叫按钮号大于小车位置压下的行程开关号时，按下启动按钮，小车向右运行直至两者相等时，小车停止； （4）当呼叫按钮号小于小车位置压下的行程开关号时，按下启动按钮，小车向左运行直至两者相等时，小车停止； （5）记录下依次呼叫的站点号，控制小车依次到达对应的站点。最多记录5个目标站点，当有5个站点呼叫小车后，必须等到小车运动到下一个目的站点后，才能记录第6个呼叫的目标站点。 （6）用数码管显示小车到站号以及呼叫按钮号。 根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图4.2 图4.2 控制系统流程图 结束 按下停止按钮 小车停止 小车左行 小车右行 小车到达呼叫点 比较呼叫点是否比所在点大 开始 按下启动按钮 按下呼叫按钮 4.2 控制系统的框架 4.2.1PLC框架配置图 运料小车定点呼叫系统控制采用三菱的FX2N系列整体式PLC。PLC框架配置如图4.3所示。 三菱 PLC 启动按钮 数码管 CPU FX2N-64MR 停止按钮 5个呼叫按钮 三相异步电动机 5个行程开关 图4.3 PLC框架配置 4.3 控制系统硬件设计 系统硬件接线图如图4.4所示，图中KM1和KM2分别是控制电机正转运行（小车右行）和反转运行（小车左行）的直流继电器，用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序，即可以改变电动机的旋转方向。图中KM1线圈得电，控制电路中KM1常开触点闭合，KM1常闭触点断开，KM2线圈互锁。可以避免由于正反转（小车右行、左行）切换过程中电感的延时作用，导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时，另一个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。通过主电路与PLC的控制电路的接线，才能实现PLC对系统的控制。 接下页... 图4.4 小车定点呼叫PLC接线图 4.4 控制系统软件设计 4.4.1I/O地址分配 由于CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要扩展输入/输出模块。采用I/O自动分配方