网络教育学院
《可编程控制器》大作业
题 目： 运料小车三位控制系统设计
学习中心： 丰顺奥鹏学习中心
层 次： 高起专
专 业： 电力系统自动化技术
年 级 2015秋 季
学 号： 8
学 生： 陈海宁
题目三：运料小车三位控制系统设计
运料小车控制示意图如下图所示，小车在初始状态时停在中间，限位开关I0.0为ON，按下起动按钮I0.3，小车开始右行，并按图所示的顺序运动，最后返回并停在初始位置。
设计要求：（1）首先对可编程序控制器（PLC）的产生与发展、主要性能指标、分类、特点、功能与应用领域等进行简要介绍；
（2）设计选用西门子S7－200 系列PLC，画出控制系统的顺序功能图，使用STEP7-MicroWIN编程软件设计程序梯形图（梯形图截图后放到作业中）；
（3）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。
一、PLC的产生和发展
PLC是可编程序控制器的简称,它是一种数字运算电子系统，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的自动控制中。
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年，美国最大的汽车制造商——通用汽车制造公司（GM），为适应汽车型号的不断翻新，试图寻找一种新型的工业控制器，以尽可能减少重新设计和更换继电器控制系统的硬件及接线、减少时间，降低成本。因而设想把计算机的完备功能、灵活及通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种适合于工业环境的通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用“面向控制过程，面向对象”的“自然语言”进行编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller(PC)。上世纪80年代至90年代中期是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
二、 PLC的主要性能指标
PLC的性能指标一般从以下几个方面考虑：
（1）存储容量
存储容量是指用户程序存储器的容量。用户程序存储器的容量大，可以编制出复杂的程序。一般来说，小型PLC的用户存储器容量为几千字，而大型机的用户存储器容量为几万字。
（2）I/O点数
输入/输出（I/O）点数是PLC可以接受的输入信号和输出信号的总和，是衡量PLC性能的重要指标。I/O点数越多，外部可接的输入设备和输出设备就越多，控制规模就越大。
（3）扫描速度
扫描速度是指PLC执行用户程序的速度，是衡量PLC性能的重要指标。一般以扫描1K字用户程序所需的时间来衡量扫描速度，通常以ms/K字为单位。PLC用户
手册
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一般给出执行各条指令所用的时间，可以通过比较各种PLC执行相同的操作所用的时间，来衡量扫描速度的快慢。
（4）指令的功能与数量
指令功能的强弱、数量的多少也是衡量PLC性能的重要指标。编程指令的功能越强、数量越多，PLC的处理能力和控制能力也越强，用户编程也越简单和方便，越容易完成复杂的控制任务。
（5）内部元件的种类与数量
在编制PLC程序时，需要用到大量的内部元件来存放变量、中间结果、保持数据、定时计数、模块设置和各种标志位等信息。这些元件的种类与数量越多，
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示PLC的存储和处理各种信息的能力越强。
（6）特殊功能单元
特殊功能单元种类的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。近年来各PLC厂商非常重视特殊功能单元的开发，特殊功能单元种类日益增多，功能越来越强，使PLC的控制功能日益扩大
（7）可扩展能力
PLC的可扩展能力包括I/O点数的扩展、存储容量的扩展、联网功能的扩展、各种功能模块的扩展等。在选择PLC时，经常需要考虑PLC的可扩展能力。
三、 PLC的特点及应用分类
PLC主要有一下几个特点：（1）可靠性高，抗干扰能力强（2）编程简单、易学（3）功能完善 （4）通用性强（5）设计、安装、调试工作量小，维护方便（6）体积小，能耗低 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大为缩短，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）开关量的逻辑控制（2）模拟量控制（3）运动控制（4）过程控制（5）数据处理（6）通信及联网
四、控制系统顺序功能图
本文设计选用西门子S7－200 系列PLC---S7-222，八个数字量输入，六个数字量输出，能完全满足本设计的需求。控制系统的IO设计如下表2.1所示：
表2.1 IO地址表
输入
输出
I0.0 中间定位开关
Q0.0 小车右移
I0.1 右端定位开关
Q0.1 小车左移
I0.2 左端定位开关
I0.3 启动开关
控制系统顺序功能图如下图2.1所示
图2.1 控制系统顺序功能图
五、控制系统程序梯形图
本设计的PLC控制系统梯形图使用STEP7-MicroWIN编程软件进行设计。具体梯形图如图2.2所示：
图2.2 控制系统程序梯形图
程序运行过程：
（1）小车在中间位置，I0.0为ON，按下启动开关，小车右移Q0.0为1.
（2）小车运行到右端点，I0.1为ON，小车开始左移，Q0.1为1.
（3）小车运行到左端点，I0.2为ON，小车开始左移，Q0.0为1.
（4）小车运行到中点，I0.0为ON，小车停止.
设计心得
通过本次电路的设计，我对三相异步电动机的PLC控制系统原理有了进一步的了解，对于PLC顺序控制的设计和程序的编写有了更进一步的经验和体会，提高了本人对PLC的分析和运用能力，由于本人水平有限，对其中的原理和实际操作方法有待深入的学习研究和提高。
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