S7-200PLC控制的料车行走系统设计
4.2.2 系统主程序
根据控制系统的设计要求，主程序主要完成正常程序的处理。执行的顺序运料小车正常的上料，延时，正向行走，下料，风机和旋刀电机的运行，下料等的动作等。以下选择几个主要程序进行说明。控制系统程序流程图如17所示：
开始初始地上料时间到YN小车正向行走、旋刀电机风机，挡板正向电机挡板正向限位开关下料折返点行关YN小车正向行走电机，风机、旋刀电机，下料电机停止，挡板反向电机打开NY计时时间到Y小车反向行走挡板反向限位挡板反向电机停止N运料结束Y结束
图17 控制系统程序流程
运料车处于正向行走时，当高数计数器的的当前值达到旋转编码器的预设值+40000（+32m）时，电路产生一个上升沿P，置位变速Q1.0。此时运料车正向行走电机MM440变频器所设(f1+f2)的频率之和运行所以此时料车处于正向加速阶段。程序中采用了Q0.1（行走电机反向）Q1.1（行走电机反向加速）的常闭触点来互锁行走电机的正向行走，正向加速的程序段实现如图18所示。当高速计数器的当前值达到旋转编码器的预设值+80000（64m）时，电路产生一个上升沿P,复位变速Q1.0此时正向电机已Q0.0(f1)所在的频率运行所以运料车此时处于正向减速的阶段，互锁的设置同正向加速阶段，运料车
1 5
S7-200PLC控制的料车行走系统设计
正向减速程序段如图19所示：
SB2急停：I0.4HC0>=D+40000HC0<=D+80000SM36.5KM2行走反：Q0.1Q0.1P变速1:Q1.0S1MOV_DWENENOVD20INOUTSMD42EN0NHSCENO
图18 正向加速的程序段实现
SB2急停：I0.4HC0>=D+80000SM36.5HC0<=D+100000KM2行走反：Q1.1Q0.1P变速1:Q1.0R1MOV_DWENENOVD30INOUTSMD42ENHSCENO0N
图19 正向减速的程序段实现
当小车折返时在达到初始地之前需要将运料车的速度降下来这样做有利于车的停止。防止由于料车速度过快、惯性过大而冲出限位，保证运料正常有序的进行。当高速计数器的当前值减少到+12000（距初始点+9.6m）时，复位变频器的输入Q1.1（f4）此时反向行走电机以Q0.1（f2）所在的频率运行到初始地。通过正向行走电机（Q0.0）和正向行走电机加速（Q1.0）进行互锁机制的实现。反向行走减速的程序段实现如下图20所示。
SB2急停：I0.4HC0>=D+8000HC0<=D+12000SM36.5定时器：KM2行走反：T38Q1.0Q0.0P变速1:Q1.1R1MOV_DWENENOVD40INOUTSMD420ENNHSCENO
图20 反向行走减速的程序段实现
1 6
S7-200PLC控制的料车行走系统设计
4.2.3 故障处理程序
运料车在正常运行过程中会由于各种各样的原因使运料车发生故障影响生产工作的正常进行。例如运料车由于本身车身惯性冲出规定限位，初始地点缺料等，因此需要在控制程序中设置故障显示和故障处理程序，当运料车产生故障时会有闪烁和电铃报警，当故障消除时需要有故障的启动。本程序也设计了相应的保护程序，当运料车故障时产生报警，通知值班人员迅速的拉下系统停止按钮停止系统的运行，当按下系统急停按钮时会发出一个下降沿的指令N，此指令的作用是将所有的运行设备全部置位此时系统动作就会停止，系统急停的程序段实现如图21所示[18]。当工作人员通过排除故障后可按下故障启动按钮使系统再次运行，需要按下故障启动按钮小车能够按照正向的方向进行行走，直至到达折返点行程开关处，然后按照正常的运行方式进行运行系统故障启动程序段如图22所示。
SB2急停：I0.4NQ0.0R8Q1.0R2M1.0R6
图21 系统急停的程序段实现
SB2急停：I0.4I0.5KM2行走反：Q0.1Q0.0PS1Q0.4S2Q0.6S1SBR_0ENQ1.1
图22 故障启动的程序段实现
控制系统具体程序和详细说明见附录一。
5 控制系统仿真与调试
经过了以上的硬件和软件设计，本设计已经完成了运料车系统控制的基本结构，还需要进一步测试软硬件的功能以便是系统的各项参数达到最优化。下面将对系统调试进行分析。 5.1 调试手段
为检验硬件电路PLC的输入和输出，旋转编码器，接触器和继电器是否正常工作，
1 7
S7-200PLC控制的料车行走系统设计
需要借助万用表来进行测量。旋转编码器的输出A、B、Z相需要选用万用表的频率挡检测其能够正确的输出电压。通过检测来完成各个器件的状态，为整个系统的调试工作完成必要的准备工作。
当硬件电路完成之后，我们使用S7-200仿真工具进行软件的仿真，由于仿真软件不能仿真旋转编码器，以此设计先用行程开关代替旋转编码器的功能。PLC输出采用置位和复位指令，PLC检测到条件满足时电路产生一个上升沿接通置位和复位指令。STEP 7MicroWIN的仿真软件界面如下图23所示。当使用仿真软件测试所编写程序能够按照要求执行相应的动作时，然后将所编写的程序通过PC/PPI电缆下载到CPU224中，接线使其驱动相关的等动作，待其工作正常时接入电动机进行调试，通过观察各个电机的运转状况及投入运行的顺序来测试软件的功能。通过行走电机行走的距离来对编码器中的预设值来进行修改。
图23 STEP 7MicroWIN的仿真软件界面
5.2 运料车动作的调试和仿真分析
通过在线调试运料车的动作开始出现了很多问题。例如旋转编码器Z相得接入问题，刚开始由于未接旋转编码器的Z相，导致高速计数器不能够正常的计数，当接到Z相后这个问题的到解决。当将旋转编码器的预设值设置为一个整数时，高速计数器有时间捕捉不到这个值导致行走电机的速度不能准确的切换，通过老师的指导将设定值改变成一个范围从而解决了这个问题。在软件中当输入条件满足时要采用带上升沿的置位和复位指令，在程序中输出也可以采用立即指令以加快电机对输出的响应速度。对于运料车的制动方式的选择，本设计刚开始选择了OFF3的快速制动方式，当经过认真的考虑之后因为料车的质量大惯性大导致因此采用快速制动是不恰当的，综上所述
1 8
S7-200PLC控制的料车行走系统设计
料车的制动最后选择了OFF1的减速制动方式。还有当小车发生某种故障后在小车的故障处理完后小车的运行方向问题，本设计的解决方法是当小车无论在正向行走还是折返行走过程中，当小车发生故障且故障解除之后，小车都按照正向行走的路线走到折返点，然后再正常进入下一个正常的循环。在运料车的行走命令中，使用了置位和复位指令和上升沿和下降沿指令，提高了程序的可读性。
控制系统需要对行走电机的正反转进行控制，因此需要用到电气互锁。本设计不仅在用户程序中编制了软件互锁同时还对硬件电路进行了连锁装置。外部机械互锁装置采用继电器互锁，使控制系统能够可靠稳定的工作减少故障率。鉴于篇幅的限制下面给出部分仿真结果。当运料车处于初始位置时打开启动按钮下料电机正常工作，仿真结果如图24所示，当料车上料结束后打开正向行走电机、风机、旋刀电机和挡板正向电机如图25所示
图24 打开上料电机图 图25 正向低速运行
当挡板正向电机完全打开后打开下料电机，在此过程中如果高速计数器当前值达到旋转编码器的预设值时接通变频器的高速输入（频率f2）料车进入高速运行阶段。仿真结果如下图26所示，当达到折返点时，关闭行走电机、风机、旋刀电机、下料电机、打开挡板反向电机如下图27所示。
图26 正向高速运行图 图27 折返点挡板反向电机打开
1 9