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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器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,将处理结果放到输出映像寄存器。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。、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。、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。、通信接口为了实现“人一机”或“机一机”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与监视器、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;;当与其他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。、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。9:..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语言助记符后,才能输入。它一般由简易键盘和发光二级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,并可以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。,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当中,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调节是一般闭环控制系统中用得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可以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、食品工业中的一些大型控制系统。5、通信及联网10:..PLC通信包括PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。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。、可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。由于采用现代大规模集成电路技术,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。例如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说,使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2、配套齐全,功能完善,适用性强PLC发展到今天,已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、C等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3、易学易用,深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。4、系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造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改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。5、体积小,重量轻,能耗低11:..以超小型为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小,很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。6、小车往返系统方案的选择实现小车往返系统控制有很多方法来实现,可以用单片机、可编程控制器PLC等元器件来实现。但在单片机控制系统电路中需要加入A/D,D/A转换器,线路复杂,还要分配大量的中断口地址。而且单片机控制电路易受外界环境的干扰,也具有不稳定性。另外控制程序需要具有一定编程能力的人才能编译出,在维修时也需要高技术的人员才能修复,所以在此也不易用单片机来实现。而从上述对PLC的特点了解可知,PLC具有很多优点,因此我们归纳出:可编程控制器PLC具有很高的可靠性,通常的平均无故障时间都在30万小时以上;安装,操作和维护也较容易;编程简单,PLC的基本指令不多,编程器使用比较方便,程序设计和产品调试周期短,具有很好的经济效益。此外PLC内部定时、计数资源丰富,可以方便地实现对往返小车的控制。因此,最终我选择了用可编程控制器来实现往返小车系统的控制,完成本次的设计题目。,而继电器控制有着接线繁多、故障率高且维修不易等缺点,PLC作为目前国内市场的主流控制器,在技术、行业影响等方面有重要作用。利用PLC控制代替继电器控制已经是大势所趋。由于PLC的不断发展和革新,使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高,小车自动控制系统经历了以下几个阶段:(1)手动控制:但是由于当时的技术还不够成熟,这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷,几乎无数据处理和通信功能,必须有专人负责操作。(2)自动控制:通过机器人技术,自动化设备终于实现了PLC在小车自动控制系统在自动方面的应用。(3)全自动控制:PLC大多采用多CPU结构,不断向高性能、高速度和大容量方向发展。本文介绍了一种基于西门子PLC控制的生产流水线自动控制小车系统设计方案。将PLC运用到小车自动控制系统,可实现小车的全自动控制,降低系统的运行费用。PLC小车自动控制系统具有连线简单控制速度快,精度高,可靠性和可维护性好,维修和改造方便等优点。利用PLC控制技术,可实现小车相关运动,小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端,当按下启12:..动按钮,则小车自动循环地工作,若按下停止按钮,则小车完成本次循环工作后,停止在最初位置。其运动路线示意图如下图所示。如图1--1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中,其中相对电源的任意两相对调,即可实现电机的正反转,也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转(小车右行),则接通KM2为反转(小车左行)。13:..图2--1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中,这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用,并且也使小车的控制过程更清晰明了,动作与结果显示更加方便直接。表2-1I/:..-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时,在PLC模块上,,即按下SQ1;,也即按下SQ2,以此类推,I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理,、。15:..图2-2小车循环运动PLC控制的I/-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件,用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。表2-2元件列表序代名称型号数号号量1M三相异J02-22-4,,380V,-3P3关3FR热继电JR36-201器4CPUPLC处CPU2221理器5KM交流接CJX2-092触器6SB按钮LAY827SQ行程开LXK24关16:..8FU熔断器RT16--1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端,当按下启动按钮,则小车自动循环地工作,若按下停止按钮,则小车完成本次循环工作后,停止在最初位置。首先小车位于初始位置,按下SB1启动后,小车向右行驶;当碰到行程开关SQ4,小车转向,向左行驶;碰到行程开关SQ2,小车再一次转向,向右行驶;碰到行程开关SQ3,小车又向左行驶,直到再次碰到SQ1,然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动,若此时按下停止按钮SB2,小车又碰到行程开关SQ1,则小车回到初始位置。17:..图3--2为小车循环运动PLC控制的梯形图,此设计按照以下程序运行,以实现在生产流水线上的一辆自动控制小车的运动。其中,小车在一个周期内的运动有4段组成。设小车最初在左端,当按下启动按钮,则小车自动循环的工作,若按下停止按钮,则小车完成本次循环工作后,停在初始位置。18:..19:..图3-2小车循环运动PLC控制梯形图20:..:===:..========:..:(即启动按钮SB1闭合),启动程序,,常开触点闭合且实现自锁;(即小车碰到行程开关SQ1),则网络2中,,常开触点闭合且实现自锁,此时运行网络4(循环),,状态指示灯亮,即小车向右行驶,由于网络4设置了互锁,此时向左行驶的线路断开;(即小车碰到行程开关SQ4),则网络3中,,常开触点闭合且实现自锁,,且都实现自锁。此时运行网络4(循环),,状态指示灯亮,即小车向左行驶,由于网络4设置了互锁,此时向右行驶的线路断开;(即小车碰到行程开关SQ2),,,常开触点闭合,在网络2中,,再次运行至网络4,(状态灯亮),小车向右行驶;(即小车碰到行程开关SQ3),,,常开触点闭合,则程序运行至网络3,,则程序再次运行至循环网络4,,实现小车左行。依次进行如上循环,实现小车的自动循环工作过程。若电机过载则热继电器的常闭触点断开,,此时程序中断,电机立即停止。停止过