小车定位系统PLC

目 录

1、绪论 ..................................................................... 1

1.1 设计小车定位系统的意义 .............................................. 1

1.2 小车定位系统的概述 .................................................. 1

2、系统工作原理 ............................................................. 2

3、小车定位系统的硬件配置 ................................................... 2

3.1 PLC简介 ............................................................ 2

3.2 CPU处理模块 ........................................................ 3

3.3 小车定位系统的I/O分配 .............................................. 4

3.4 小车定位系统的外部接线 .............................................. 5

4、小车定位系统软件设计 ..................................................... 6

4.1小车定位系统程序设计及分析 .......................................... 6

4.1.1程序的设计 .................................................... 6

4.1.2程序分析 ...................................................... 7

5、小车定位系统监控界面的设计 ............................................... 9

5.1 组态软件的概述 ...................................................... 9

5.1.2 组态王的结构 ................................................ 11

5.2 定义数据词典 ....................................................... 12

5.3 用户界面的制作 ..................................................... 13

5.4命令语言的编写 ..................................................... 16

6、程序调试 ................................................................ 18

7、实验体会 ................................................................ 18

参考文献 ................................................................... 19

附录Ⅰ 程序梯形图 ......................................................... 19

附录Ⅱ 小车定位系统程序的语句表 ........................................... 22

小车定位系统的PLC控制

摘要：小车定位系统是一种用来定位控制小车和小车的位置点不同位置不同呼叫到不同的位置。本文主要采用PLC来实现对小车控制系统的走向控制，并通过组态软件对小车位置进行实时监控。文中首先介绍了PLC和小车定位系统的工作原理，然后经过自己掌握的知识和老师的辅导逐步完成这项课程设计。也希望从这次课程设计巩固PLC知识，等将来实际操控的时候了如指掌。

关键词：小车定位；走向控制；实时监控

1、绪论

1.1 设计小车定位系统的意义

制造这些小车工艺的研究也是工厂车间等操作系统的空间工人方便简单易于操作。随着汽车运输技术与汽车制造工业的迅速发展，关于运作的物料小车的研究也越来越多，受到广泛的期待。越来越多的企业都想用简便易行的，这样既省时省力又加快进程。小车定位系统是许多行业都能用到运作到的东西，近年来，随着计算机技术的迅速发展输送机是现代许多行业生产的关键环节，以工控机为核心的自动传送可以按照设定配比和位置控制来确定小车，从而达到控制生产产量和效率的目的。同时由于该系统具有体积小、结构简单、操作方便、配料速度快、精度高等优点。通过这些优点使企业管理显得比较有层次，有条有序，不断以创新，提高工作效率为基础，使得手动控制技术得以充分的发挥，小车定位也因此而体现出了它的实用价值，为了方便人类的更加便捷快速的服务，不断的开发新的便捷方案，来造福我们大众。以后升级版的小车定位系统可能有很多种，可能操控版以触摸式激光的，小车可换成其他位置类服务的东西。

1.2 小车定位系统的概述

用来用位置开关呼叫，呼叫后，小车到达位置点。如果到达了呼叫点，其他位置再呼叫，暂停四秒，然后到达呼叫点。如果过了呼叫点继续前行在前一个呼叫点呼叫了，那么小车会先到达下一个呼叫点再回到原来呼叫点的前一个。这样的简便方案在各大行业领域也有操作可行，比如物料，运送东西等，都是此项课程设计的升级版本，比如说物料车在一号位置，二号位置呼叫，那么小车启动四秒后奔向二号位置，到了二号位置后，四号位置开

始呼叫，就在启动四秒后小车奔向四号位置的过程中，二号位置再次呼叫，则小车先到四号位置停止四秒后又自己自动奔向二号位置。若此时在一号位置，二号位置三号位置四号位置都同时呼叫，那么小车会过四秒到二号位置然后过四秒到三号位置然后过四秒到四号位置。这样就像现实中运货似的就不用人工的搬运了很省力还快速。所以此次课程设计的实用性还是很高的。

2、系统工作原理

这个课程设计的主要原理是利用PLC 的功能指令，使程序按照：数据输入→数据移位→小车执行工序→工序完成后复位的步骤进行，而显示部分程序则是与输入程序一样必须不断循环执行，以达到要求的标准。小车可在四个光电开关之间做正、反向直线运动，并可分别在四个光电开关处停止，四个光电开关对应四个按钮，小车停止位置由光电开关相对应的按钮决定。操作四个按钮，小车进行自动选向、自动定位运行，并具有锁存功能，例如：设小车停留在1号位置，如果4号位置发出呼叫，小车开始向右移动，若此时2号、3号位置也发出呼叫，则小车先到2号位置停车，延时4s，再到3号位置停车，再延时4s，最后到达4号位置。如果小车越过2号位置后，2号、3号位置才发出呼叫，则小车继续向右运行，在3号位置停车，延时4s，到达4号位置，再延时4s向左移动，最后到达2号位置。

3、小车定位系统的硬件配置

3.1 PLC简介

可编程序控制器，英文称Programmable Logic Controller，简称PLC。但由于PC容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以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指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。传统的继电器控制系统主要存在以下两个缺点，一是可靠性差，排除故障困难，因为它是接触控制，所以当触点发生磨损和断裂等损坏情况时很难做出相应处理；二是灵活性差，总体成本较高。继电器本身并不贵，但是控制柜内部的安装，接线工作量

极大，工艺发生变化时相应的改动更是复杂。因此当市场需要适应新的变化时，PLC就应运而生了。PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。可编程序控制器一直在发展中，所以至今尚未对其下最后的定义。国际电工学会（IEC）曾先后于1982年、1985年和1987年发布了可编程序控制器标准草案的第一，二，三稿，并在1987年2月对PLC作了如下定义：可编程序控制器是一种数字运算操作电子系统，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，并通过数字的，模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

3.2 CPU处理模块

中央处理单元(CPU)：

CPU在PLC中的作用类似于人体的神经中枢，它是PLC的运算、控制中心。它按照系统程序所赋予的功能，完成以下任务:

(1) 接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；

(2) 诊断电源、PLC内部电路的工作状态和编程的语法错误;

(3) 用扫描的方式接收输入信号，送入PLC的数据寄存器保存起来;

(4) PLC进入运行状态后，根据存放的先后顺序逐条读取用户程序，进行解释和执行，完

成用户程序中规定的各种操作;

(5) 将用户程序的执行结果送至输出端。

现代PLC使用的CPU主要有以下几种:

(1) 通用微处理器，如8080, 8088, Z80A, 8085等。通用微处理器的价格便宜，通用性强，

还可以借用微机成熟的实时操作系统、丰富的软硬件资源。

(2) 单片机，如8051等。单片机由于集成度高、体积小、价格低和可扩充性好，很适合

在小型PLC上使用，也广泛地用于PLC的智能UO模块。

(3) 位片式微处理器，如AMD2900系列等。位片式微处理器是独立于微型机的另一分支。

它主要追求运算速度快，它以4位为一片。用几个位片级联，可以组成任意字长的微处理器。改变微程序存储器的内容，可以改变计算机的指令系统。位片式结构可以使用多个微处理器，将控制任务划分为若干个可以并行处理的部分，几个微处理器同时进行处理。这种高运算速度与可以适应用户需要的指令系统相结合，很适合于以顺序扫描方式工作的PLC使用。

CPU224模块输入、输出单元的接线图如图1所示。

图1 CPU224模块输入、输出单元的接线图

3.3 小车定位系统的I/O分配

此次系统需要10个输入点和8个输出点。根据PLC的特点和系统设计的需要，输入信号包括启动按钮、定位小车到位检测、定位小车呼叫按钮等等。输出信号包括电机、定位小车到位指示等等。其I/O分配如表1所示。

表1 元件地址I/O分配

3.4 小车定位系统的外部接线

PLC输入点与系统分为二部分相连接，系统的定位小车到位检测分别与PLC输入点I0.2～I0.5相连；各个位置对小车的呼叫按钮分别与输入点I0.7～I1.2相连接。

PLC输出点各个呼叫位置到位指示灯分别是Q0.1~Q0.4相连接。小车的左右行（即电机正反转）分别与Q1.0和Q1.1相连接。外部接线图如图2所示。

图2 PLC外部接线图

4、小车定位系统软件设计

4.1小车定位系统程序设计及分析

4.1.1程序的设计

此次系统为一小车自动定位系统，该小车共有4个工位（S1,S3,S5,S7）。当小车停在原始位置，别的工位均可以呼叫。依次从左往右的次序运行，逐一到达工位所需要求。按次序执行贮存信号的工序，并要求在运行中有次序的运行，到达时该工位指示灯亮。程序流程图如图3所示。

图3 小车定位系统流程图

4.1.2程序分析

图4 小车组态画面

打开启动开关K1，MZ是电动机进行正转的显示信号；MF是电动机进行正转的显示信

号；S1、S3、S5、S7为小车在以上各个工位的控制显示灯；SB1、SB2、SB3、SB4为每个工位的呼叫开关。SB2为小车正向运行在工位S1和小车反向运行在工位S3处的定位按钮；以此类推。四个深绿色方块为分别为S1、S3、S5、S7工位处的检测元件发光二极管和光敏三极管的组合单元，其中两红色方块和小车方块上的一红色条意为他们之间进行交换的光束；在长方形块中，蓝色的方块为运行的小车。

图5 光电开关对应的寄存器

M0.0导通后，分别将S1、S3、S5、S7所对应的光电开关首先放入寄存器VB100中，上图仅为1号位置和2号位置所对应的，3,、4号位置放入寄存器的方法类似。I0.2为1号位光电开关导通时，将1号位的值放入寄存器VB100。

图6 按钮位对应的寄存器

图6为当1、2号呼叫按钮开关任一导通时，将所在呼叫位的值放入寄存器VB110，其他位置的呼叫也如同此法。例如，当2号位发出呼叫请求时，I1.0导通，同时1、3、4的呼叫为所对应的I0.7、I1.1、I1.2均为断开，对于I0.7具有互锁功能。

图7 寄存器比较

小车所在位存入寄存器VB100，呼叫按钮位的呼叫信号存入寄存器VB110，利用比较指令将VB100与VB110进行比较，如果VB110大于VB100则Q1.0启动，即小车右行并到达所呼按钮所在位并且所在位置的指示灯亮，如果VB110小于VB100则 Q1.1启动，小车左行，同时到达所在位后该位指示灯亮。同样，在此语句中Q1.0与Q1.1也具有互锁功能。

关闭“启动”开关，自动输送装车的整个系统停止运行。自动装车系统的梯形图程序如附录Ⅰ所示

5、小车定位系统监控界面的设计

5.1 组态软件的概述

(1)方便实用的工程管理 组态王6.53提供方便实用的管理工具——工程管理器。工程管理器是一个独立的可执行文件，用来管理本机的所有组态王工程，可以实现工程的压缩备份，备份恢复，数据词典的导出导入，实现开发和运行系统的切换等。

(2).集成的开发环境 最新设计的组态王工程浏览器为用户提供了便利的集成开发环境。工程设计者可以在工程浏览器中查看工程的各个部分，可以查看画面、数据库、配置通讯驱动程序、设计报表；可以完成系统的大部分配置。 工程浏览器采用树形结构，操作简单方便，容易接受。在工程浏览器中，用户也可以方便地切换到组态王开发环境和运行环境。

(3).功能强大、易用的绘图工具 目前用简单的示意性图形已经不足以表示工业现场复杂的生产过程，用户普遍要求更加丰富多彩、生动逼真的画面。为满足此要求，组态王提供了丰富的绘图工具，并尽可能使绘图工具的使用方法容易掌握。 组态王工具箱中提供的绘图工具包括直线、折线、圆弧、矩形（方形）、圆角矩形、圆形（椭圆）等工具。它们的使用方法与一般绘图软件（如“画笔”）大致相同，设计者不需专门的培训即可使用。

(4).灵活的便捷菜单 使用组态王的过程中，用户可以随时按下鼠标右键来得到上下文相关的快捷菜单。这种方式比普通的菜单命令更容易使用，将大幅度地提高开发应用系统的效率。

(5).支持无限色和过渡色 组态王6.53调色板改为支持无限色，支持二十四种过渡色效果，组态王的任一种绘图工具都可以使用无限色，大部分图形都支持过渡色效果，巧妙地利用无限色和过渡色效果，可以使您轻松构造面无限逼真、美观的画面。

(6).图形对象丰富的动画效果 图形界面上的任何对象或复合对象都可以随着过程参数的改变而变换状态，以产生动画效果。图形对象与过程参数建立变化对应关系的过程称为“动画连接”。 图形对象可以按动画连接的要求改变颜色、尺寸、位置、填充百分比等属性。一个图形对象可以同时定义多个连接。把这些动画连接组合起来，应用软件将呈现出令人难以想象的图形动画效果。 图形对象可以进行的“动画连接”包括： 属性变化：包括线属性、填充属性、文本色 位置与大小变化：包括水平和垂直移动、缩放、旋转、填充 值输出：包括模拟值输出、离散值输出、字符串输出 用户输入：包括模拟值输入、离散值输入、字符串输入 滑动杆输入: 包括水平滑动杆输入、垂直滑动杆输入 特殊：包括闪烁、隐含两种 命令语言连接：包括鼠标或等价键按下时、弹起时和按住时可执行的功能强大的命令语言程序 提示文本：每个基本图素都可以定义一个提示信息条动画连接的定义非常简单。以旋转连接为例，设计者只需给出旋转的偏转角度和对应的过程参数的数值即可。定义的全过程都反映在一个简单的对话框中。

(7).动画连接向导 通过可视化图形操作，直接完成移动、旋转的动画连接定义。

(8).图形界面 “监控和数据采集系统”必须有易于使用的图形界面。 当今的应用系统变得越来越复杂，操作者希望系统能提供容易理解而且灵活可靠的操作方式。设计者也希望能有快速而强大的系统开发工具。数千次成功的工程实践证明，组态王正是这样一种能满足多数设计者需要的系统开发工具。

(9).大画面和导航图 一个复杂的工艺流程有时很难在一个屏幕大小的画面上体现出来，

如果分开为多个画面，则首先是不能体现工艺流程的完整性，其次在操作和浏览上造成不便。组态王6.53支持大画面和导航图，设计者可以将画面制作成4个1024X768屏幕大小的画面，通过画面的滚动条或导航图来选择浏览的画面部分。

(10).方便快捷的变量替换 组态王6.53中，提供了多种变量替换方式，可以在工程的不同范围——如整个工程或画面——中使用不同的替换方式进行变量替换。变量替换方式可以有：变量使用替换、变量名称替换、站点名称替换和外来变量替换。替换的范围可以选择整个工程、画面组、画面或画面组中的图素。

(11).画面管理功能 面对大量纷繁复杂的画面和变量列表，要找到一个想要使用的画面或变量实属不易。在组态王6.53中，不但提供了对设备列表、和变量列表的排序按照列表项的排序功能，而且还提供了变量的查找功能、画面按照名称、画面描述或画面文件名称的排序功能，画面的查找功能。 为方便画面管理，提供了画面分组管理功能。用户可以创建9层，每层256个画面组的组列表。在画面组间可以进行画面的复制、移动和粘贴。

5.1.2 组态王的结构 性能卓越的分布式高速历史库 --- 柔性结构，按需配置过程数据的存储功能对于任何一个工业自动化系统来说都是至关重要的，随着自动化程度的进一步普及和提高，用户对重要数据的存储和使用的要求也越来越高。面对对大批量实时数据的存储，必须解决同步存储速度响应慢、数据易丢失、存储时间短、存储占用空间大、数据读取访问速度慢等用户最关心的问题。因为用户需要一个实时的、记录准确地、高效的、可节约用户硬件成本的工业过程数据存储方案。组态王6.5顺应这种用户的期望，提供支持毫秒级高速历史数据的存储和查询功能的工业过程数据库。真正的企业级生产过程数据仓库。采用最新数据压缩和搜索引擎技术，数据压缩比优于20%，节约用户硬件成本；一个月内数据(单点，记录间隔10秒)按照每小时间隔，在百毫秒内即可完成查询。真正实现历史库数据的数据追记、数据合并。可以将特殊设备中存储的历史数据片段通过组态王驱动程序完整的合并到历史数据服务器中；也可以将远程站点上的组态王历史数据片段合并到历史数据服务器上。非线性表 非线性表新增导入导出功能，能导出为逗号分隔文件(*.csv)，可在文本状态编辑或传送，编辑完成后还可导入，据此可实现不同工程中的非线性表重复利用。 网络状态的控制和显示 通过引用网络上计算机的“$网络状态”变量得到网络通讯的状态。同时，能够

对网络的通讯状态进行控制。对于定义“网络节点”的网络通讯方式，是在网络设备上建立commerr寄存器来完成网络状态的显示和控制。

5.2 定义数据词典

在系统中要先对不同类型的数据进行定义才能进行系统的设计。本系统实时数据的定义如表2所示。

表2 数据词典的定义

5.3 用户界面的制作

小车定位系统的组态画面如下所示：

图8 小车定位系统的登录界面

图9 小车定位系统的监控系统界面

图10 2号位到达时画面

图11 3号位到达时画面

图12 4号位到达时画面

图13 报表画面

5.4命令语言的编写

此次用户界面制作完成后要与界面编制程序，程序是用户界面的后台支持。一方面程序使得用户界面与下位机PLC实现通讯，使用户界面可以控制系统的运行。另一方面程序建立了画面中动画和系统状态的联系，使用户画面中可以实时的反应系统的运行情况。本系统编写的命令语言如下：

if(\\本站点\SB1==1&&\\本站点\X2<200)

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if(\\本站点\SB1==1&&\\本站点\X2>200)

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if(\\本站点\SB2==1&&\\本站点\X2<450)

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if(\\本站点\SB2==1&&\\本站点\X2>450)

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if(\\本站点\SB3==1&&\\本站点\X2<750)

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if(\\本站点\SB3==1&&\\本站点\X2>750)

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if(\\本站点\SB4==1&&\\本站点\X2<1000)

\\本站点\X2=\\本站点\X2+50;

if(\\本站点\SB4==1&&\\本站点\X2>1000)

\\本站点\X2=\\本站点\X2-50;

if(\\本站点\X2==200)

{\\本站点\L1=1;}

else{\\本站点\L1=0;}

if(\\本站点\X2==450)

{\\本站点\L2=1;}

else{\\本站点\L2=0;}

if(\\本站点\X2==750)

{\\本站点\L3=1;}

else{\\本站点\L3=0;}

if(\\本站点\X2==1000)

{\\本站点\L4=1;}

else{\\本站点\L4=0;}

6、程序调试

通过这次仿真实验，看看我们的 PLC程序到底设计的完不完整，有什么披露，把老师下达的任务书都实现了。在设计、仿真中，不仅对PLC理论知识有了更加深刻的上手经验，而且还对系统中PLC的外部接线和PLC与计算机的通信都有了掌握；更重要的是对以前接触比较少的组态王软件有了深入了解，掌握了定义画面、定义变量、动画连接以及运行仿真等。

在仿真过程中也遇到了问题：

从一开始设计的程序上就发现一开始小车只能按照每个站点呼叫的地方行走却不能等待四秒，经过调试后发现是程序内部没有加计时器，当我们冒冒失失的把计时器加上的时候发现程序根本就不对劲了，他根本就不动了，我们深刻理解了，可能是计时器乱加导致整个程序崩盘。接下来我们想重新设计另一个思维，等真正操作的时候发现，这个思维缜密，操作可行，但是程序真正写的时候有很多漏洞不会去自己填补，所以打消了那个念头，经过不断的研究和对此程序的认真思考，渐渐的明白每个程序的必然联系和每个程序哪个可有可无，把限制条件扩大，后来把计时器加到了正确合适的位置，使得小车如愿以偿的按照老师要求的动作完成。

7、实验体会

此次课程设计为组态王在PLC控制小车位置，针对PLC设计和组态王设计的特点，分别从系统综合分析，系统板块的PLC程序设计，系统板块的组态王仿真设计以及对整个系统的运行、仿真等几个方面设计了原始资料中的小车运行控制的电气部分。使得小车如愿以偿的按照老师指示要求的题目完成动作，每次不断有新的突破和进展，我的心情就会无比的激动，因为离目标也就近了一步，虽然其中可能有些磕磕绊绊，但经过自己的调查资料，老师的耐心辅导的情况下，走出了迷雾区，真正的把这项课程设计完成了下来，虽然这项工程是很小的程序，但是这就是基础，为以后上班，做工程打下良好的基础，使自己能不断进步，更加让自己的知识海洋开阔起来，让自己面对未来的工作中有知识可用，有理论依据。也谢谢老师的孜孜不倦的教诲，和细心的辅导，让我很快突破了各种难点完成了此次课程设计，谢谢老师了，感谢您的陪伴。

参考文献

[1] 赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，7

[2] 廖常初.PLC编程及应用.机械工业出版社，2005，3

[3] 胡学林.可编程控制器原理及应用.电子工业出版社，2007,1

[4] 常晓玲.电器控制系统与可编程控制器.机械工业出版, 2008: 78-80 附录Ⅰ 程序梯形图

小车定位系统梯形图

小车定位系统的 PLC 控制

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xqmj.html