基于西门子S7-300 PLC运料小车自动控制系统实验研究设计外文翻译资料

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基于西门子S7-300 PLC运料小车自动控制系统实验研究设计

关键词：西门子S7-300 PLC，PLC仿真软件、控制系统、实验研究

摘要：

针对传统的继电器控制系统存在的问题，如故障率高、控制精度低、安装复杂、系统响应缓慢等等，而造成的中间继电器、时间继电器在柜台系统和其他设备中用途多样化的现状。本文提供了一种自动控制系统，集成了自动定位设计，它能够自动送料、自动清洗设备以取代传统的继电器控制系统西门子S7-300 PLC和PLC仿真软件进行仿真分析的软件。它与物料运输车模型运动相比更优秀，验证了控制系统设计的合理性。

介绍：

可编程序控制器（PLC）是一种具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理和网络通信功能的多功能控制器（1）。PLC作为一种高可靠性、高稳定性的工业控制装置[ 2 ]，因其精度、适用性和高可靠性而被广泛应用于机械、化工、电力、电子、石油、交通等行业（3）。S7-300 PLC / 400是目前应用最为广泛，大中型PLC在中国市场占有率最高的。

物料运输车自动控制系统已广泛应用于工业自动化生产线和用于物料的精确输送，控制系统的设计涉及到机械、电气技术、传感器技术和自动控制技术。本文提供了一种自动控制系统的设计，集成了自动定位的功能，在自动送料和自动清洗设备的基础上，研究西门子S7-300 PLC的硬件配置和软件设计优化。

系统控制要求：

图1物料运输车试验模型

如图1所示，从左到右是限位开关SQ1，SQ2，SQ3和SQ4，控制系统的要求应满足以下条件：

1. 汽车模型开始走回原点的同时按下SB1启动开关；

2）3秒后汽车模型从原点开始出发，并保持3秒，达到SQ3限位开关，L3保持亮3秒。

3）汽车模型开始离开SQ3 3秒后，保持3秒钟，达到SQ2限位开关，L2为3秒保持光亮的同时；

4）汽车模型开始从SQ2 3秒后，保持3秒钟，达到SQ4限位开关保持光亮，L4在同一时间5秒；

5）汽车模型开始向左移动sq1from SQ4 5秒后，重复以上动作；6）梯形图程序停止运行，汽车停止移动的同时按下SB2按钮。

系统程序设计：

图2配置硬件

首先，我们应该通过用于S7-300站的硬件配置MPI端口来做准备，其中机架、电源、CPU、信号模块、通信处理器是根据物理地址[ 4 ]配置的。

1. PS 307-5a电源模块选择模型（订单号：6ES7 307-1ea01-0aa0）可转换ac120 / 230V输入电压为DC24V系统工作电压；
2. 对cpu314c-2pn / DP CPU模块选择模型（订单号：6ES7 314-6eh04-0ab0 / V3.3）。其集成了24个数字信号输入端口，16数字信号输出端口，5个模拟信号输入端口和2个模拟信号输出端口，并提供三种类型的MPI通信接口、分布式智能系统和 过程现场总线。

表1符号表

其次，根据PLC的I/O地址分配表和外部布线图（如图3中显示的符号表（AS），显示在表1）和PLC控制流程图（即图4中显示的），是由PLC的梯形图程序组成的。（如图5）

最后，S7-300站的硬件配置信息和PLC程序都下载到PLC仿真模拟；最后PLC程序下载到cpu314c-2pn / DP时的仿真结果满足系统控制的要求。

图3 PLC外部接线图 4 PLC控制流程图

图5 PLC梯形图程序

模拟实验：

如图6所示，为了模拟左/右移动和SB1 ~ SB4极限开关通断状态的汽车运动，模拟按钮的动作（按下和释放）通过点击两次ib0.0 ~ ib0.5对应的小盒子，同时观察是否有相应的输出信号的qb0.0～qb0.5输出端口产生，mb0.3～mb0.4and T11～T15在PLCSIM [ 5 ]。

1）下载S-300站的硬件配置信息、PLC梯形图程序的PLC模拟器和开关进行运行模式；

2）基本ib0.0～ib0.5生成相应的视图对象，qb0.0～qb0.5，mb0.3～mb0.4和T11～T15（如图6所示）；

3）q0.2 = 1和T11开始时间从t = 300ms I0.0时点击相应的小盒子，Q0.1通= 1，T11停止计时；

4）q0.3 = 1和T13开始时间从t = 300ms当点击m0.3 I0.1和相应的小盒子，Q0.1通= 1，T13停止计时；

5）q0.4 = 1，m0.3 = 1，T12和T14从t = 300ms当点击I0.2对应的小盒子开始计时，Q0.1通= 1，T12和T14都停止计时；

6）q0.5 = 1，m0.4 = 1，和T15启动定时从t = 500ms当点击i0.3相应的小盒子，Q0.0 = 1，T15停止计时；

7）Q0.0 = 1，点击i0.4相应的小盒子，有qb0.0～qb0.5无输出信号，mb0.3～mb0.4和T11～T15同时点击0.5%的小盒子。

图6 PLCSIM仿真分析图

结论：

1）PLC控制指令，如设置命令（S）、复位命令（R）、延迟定时器（s_odt）和维持Delay Timer（s_odts），在物料运输车模型运动的精确控制有着非常重要的作用，它通过定量控制正负直流电机的转动时间（直流：12 V，转速：100）来精确控制物料运输车的运动。

2）如图所示的系统仿真的结果用PLCSIM仿真软件来输出，它的数字输出端口（Q0.0 ~ Q0.5）在一个相应的输出信号发出和定时器（T11 ~ T15）启动后开始工作，数字输入端口输入信号（高电平或低电平）。仿真结果与物料运输车模型的运动试验结果相吻合，表明程序设计满足控制系统的要求。

基于PLC的自动控制系统的设计与研究

关键词： 自动控制系统，PLC

摘要：

随着计算机技术的发展，可编程控制器（PLC）的功能越来越强大，使用起来也越来越方便。然而，如果PLC的工作条件太苛刻，如高温，湿度，振动，强烈的冲击和电磁干扰，它将直接影响整个自动控制系统的正常安全和可靠运行。加上外围电路的干扰措施效率低下，这将大大地降低了自动控制系统的可靠性，有时候甚至导致严重的故障。因此，设计工业PLC自动控制系统的时候我们必须优先考虑硬件和软件方面的可靠性问题。本文介绍了基于PLC的自动控制系统的设计与研究的概念和研究现状，并且从硬件还有软件两个方面进对此行了具体的设计研究。

介绍：

PLC易于实现机电一体化，我们利用它的通信能力和直接驱动高负载能力，可以实现网络功能的计算机网络控制，它的优点是有很高的灵活性，编程简单，易于投入使用。PLC已经被广泛地应用于钢铁、冶金、矿山、机械、汽车制造、石油、化工、轻工、食品、能源、交通、环保等各种行业。PLC已成为为了当今社会集成逻辑指挥、调控、网络通信和图形监控的综合自动化控制系统之一[ 1 ]。

基于自动控制技术、微型计算机技术和通信技术的可编程控制器已经成为新一代工业控制装置研制的基础，如今也已经广泛地应用于各个领域。早期的可编程控制器只能依靠定时开关和逻辑控制来进行控制。因此，它也被称为可编程逻辑控制器（可编程逻辑控制器），简称为可编程控制器。

PLC的相关研究：

如今，PLC不仅仅可以进行逻辑控制，在模拟、数字、智能控制、数据采集、控制、通信网络和分布式控制等方面也已经得到了广泛的应用。如今，大、中、小型机配备了A/D、D/A转换和算术功能，并且有一些还具备了PID功能。这些特点使得以硬件为基础的PLC模拟用于闭环控制、运动控制和速度控制；PLC具有高速脉冲输出和接收的功能、具有相应的传感器和伺服功能，这使得PLC可以实现智能数字化控制；PLC与可编程终端设备（如触摸屏等）结合使用，可以显示采集到的现场数据，并且对分析出来的结果进行实时分析，这些功能为研究系统提供了依据；PLC还可以利用自检信号进行系统的监控；PLC具有强大的通信能力，可以与计算机或其他智能设备进行通信和联网，因此PLC可以很容易地实现分布式控制。特色PLC控制，既能满足要求，又能满足现代大批量生产管理的需要。

PLC逻辑控制、定时控制、计数控制、步进（顺序）控制、PID控制、数据处理、通信和联网功能，数字调节器，与工业控制计算机（IPC）和其他控制器都是可靠性高的PLC，由于PLC被设计用于恶劣的工业环境，所以在硬件和软件这两方面采取了许多有效的措施来提高其可靠性。例如，在硬件方面采取了屏蔽、滤波[ 2 ]、隔离、电源保护、模块化设计等措施；在软件方面采取了自诊断软件、故障检测、数据保护和恢复措施。此外，PLC没有烧坏继电器触点、接触磨损、线圈倦怠等症状，因此可以用于工业现场环境。

PLC自动控制系统的硬件设计：

断电感应负载会引起火花，火花对高频带含有低频，很可能对PLC造成干扰。消火花电路能有效减小火花引起的干扰，接上DC电路后可负载并联二极管，交流电路能与电阻并联加载内容。电网启动时，电机会造成干扰，特别是当几个电机同时启动时。除非加强电力滤波器，不然干扰信号通过电路网络进入PLC，不利于系统稳定可靠的运行。但如果允许，程序设计可以错开在几个电机启动时间。这样当发生

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