《可编程控制器》课程设计报告题目：六节点挖土汽车控制实验 学院电气与新能源学院
专业自动化
班级 20121102
姓名成瑞刚
学号
指导老师孙坚
提交日期 2015-7-6
目录
洗肠器1、课题概述 (1)
2、设计要求 (1)
汽车烧甲醇
3、设计内容 (1)
3、1、2 PLC的工作原理 (1)
3、1、3 PLC的选型 (3)
3、1、4 PLC的I/O地址分配 (4)
3、1、5外部接线图 (4)
3、2挖掘机系统的软件设计 (5)钾霞石
3、2、1自动控制的设计 (5)
3、2、2手动控制的设计 (8)
4、总结 (9)
5、参考文献 (10)
1、课题概述
随着我国经济的高速发展，在辽阔的土地上正在进行着大规模的经济建设，土木工程建设越来越多，这就需要大量的土石方施工机械为其服务，而挖掘机是最重要的一类土石方施工机械，所以挖掘机的重要性越来越明显。目前，主要是通过操作人员来实现对挖掘机的控制，因此要考虑到工作环境的安全性，可靠性与工作持续性，如果能够自动的控制挖掘机的工作过程，不仅节省大量的人力、物力，而且还会带来可观的经济效益，本系统就是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制。通过控制器实现对挖掘机的自动和手动控制，通过手动控制可以使操作人员对挖掘机进行远程控制，使操作人员远离危险区域，避免在危险区域中施工造成不必要的人员伤亡。通过自动控制可以使挖掘机不知疲倦的重复完成预先设计好的动作，提高工作效率，节约成本，把人从枯燥的工作中解放出来。
2、设计要求
本系统主要是采用PLC实现挖掘机的模拟控制，研究的主要内容如下：
⑴在收集相关资料，学习了相关理论知识的基础上，对挖掘机控制系统进行总体设计。
⑵通过对PLC选型、资源分配以及硬件电路的连接实现挖掘机控制系统硬件的设计。
⑶通过对系统进行程序的设计、分析、调试、修改，最终编制出相应的梯形图程序。
本实验最终的目的是通过编程让挖掘机实现以下功能：挖土----后退----转身-----卸土-----转身-----前进---挖土，然后继续循环下去。
3、设计内容
3、1挖掘机系统的硬件设计
3、1、1系统的工作原理
本系统主要是通过PLC实现挖掘机实物教学模型控制，通过控制四个直流电机的正反转来实现挖掘机的基本动作。本系统能手动完成六个基本的机械动作，分别是下挖、后退、右转、上扬、左转、前进，并通过这六个基本动作组合出一套完整的自动挖掘过程动作，从而模拟出现实工业现场环境中挖掘机挖掘的整个过程。
3、1、2 PLC的工作原理
可编程序控制器主要由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM）、输入/输 出部件（I/O 单元）、电源和编程器几大部分。可编程序控制器控制系统示意图如下所示。
按钮
频偏
电源电源
PLC 控制系统示意图
图3-1
图2 PLC 控制系统示意图
可编程序控制器有两种基本的工作状态，即运行（RUN ）状态和停止（STOP ）状态。在运行状态，可编程序控制器通过执行反映控制要求的用户程序来实现控制功能。为了使可编程序控制器的输出及时的响应随时可能变化的输入信号，用户程序不是只执行一次，而是反复不断地重复执行，直至可编程序控制器停机或切换到STOP 工作状态。除了执行用户程序之外，在每次循环过程中，可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，如下图所示： 图3 扫描过程
可编程序控制器的这种周而复始的循环工作方式称为扫描工作方式。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。在内部处理阶段，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，以及完成一些其它的内部工作。
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）状态读入输入映像寄存器。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时，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。
中渔网在程序执行阶段，外部输入信号的变化不影响输入映像寄存器的状态，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。
切割环
可编程序控制器的用户程序有若干条指令组成，指令在存储器中按序号顺序排列。在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束。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”状态传送输出锁存器。梯形图中输出继电器的线圈“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
的线圈“断电”，对应的输出映像寄存器为“0”态，在输出处理阶段后，继电器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。
3、1、3 PLC的选型
S7-200系列是一类可编程逻辑控制器(Micro PLC)。这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制需要，S7-200 Micro PLC具有紧凑的设计、良好的扩展能力、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200近乎完美地满足小规模的控制要求。紧凑的结构、低廉的成本以及功能强大的指令集使得S7-200 PLC成为各种小型控制任务理想的解决方案。S7-200产品的多样化以及基于Windows的编程工具，能够更加灵活地完成自动化任务。S7-200的用户程序包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及其它模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为本系统的理想解决方案。
