1 小车运动控制系统实训模型介绍
1.1 小车运动控制系统概述
本小车运动控制系统实训教学模型（如图1所示）由运动小车、同步带轮传动机构、直流电机、光电传感器、电感式传感器、电容式传感器、行程开关等组成，通过传感检测、PLC编程，实现运动距离测量、传动控制、键值优化比较行走控制、定向控制、定位控制、点动控制、位置显示控制等，能实现小车的精确定位。该系统外观精美，体积紧凑，重量轻，能满足大中专院校可编程控制器技术的教学、课程设计和毕业设计。
1.2 系统配置
小车运动控制系统实训教学模型如图1所示。
①安装底板：用于安装各种执行器及控制器的支撑体。
②导轨：用于固定同步带/轮，牵曳滑块小车运动及定义滑块小车的运行轨迹。
③小车滑块（如图2所示）：整套系统的被控对象。
④直流减速电机：整套系统的执行机构，用于带动被控对象小车。
⑤操作盒（如图3所示）：安装有各种控制输入及输出显示机构。
⑥传感器机构：安装有各种传感器，例如电感式、电容式、光电式等，用于检测控制对象的位置信息。
2 小车运动控制系统的设计要求
2.1 控制要求
①系统启动，小车复位运行至位置4处。
②当选择“手动运行”时，系统调用“手动子程序”，进入手动运行状态，小车按手动方式运行。控制要求如下：
系统启动，进入手动状态，点动“1、2、3、4”定位按钮时，小车能运动至指定位置。如：当小车停止在3号位置右侧时，点动“3”号定位按钮，小车左行至3号位置；当小车停止在3号位置左侧时，点动“3”号定位按钮，小车右行至3号位置。
③当选择“自动运行”时，系统调用“自动子程序”，进入自动运行状态，小车按自动方式运行。控制要求如下：
系统启动，进入自动状态，小车以下列方式运行，如图4所示。
小车在快速运行时，系统报警。
④位置显示单元实时显示当前小车所处位置。
2.2 程序流程图
程序流程图如图5所示。
3 小车运动控制系统的设计
3.1 可编程控制器选择
本系统采用西门子可编程控制器（PLC）作为控制机构元器件，产品规格为：S7-200系列是一类小型可编程控制器，它负责整个系统输入、输出信息的处理和储存、控制。它验证不同的系统控制信息（启动/停止、手动/自动等）从而使系统以不同的控制模式运行；另外，它还接受系统各种请求信息，并根据不同的请求信息进行不同的响应等。
3.2 可编程控制器I/O地址分配
该西门子模块为CPU226型，输入地址有24个，输出地址16个，能够满足小车运动控制系统的设计要求。确定I/O地址是整个PLC小车运动控制系统首要解决的问题，决定着系统硬件部分的设计，也是系统软件编程的前提。根据系统的设计要求，分别定义了输入地址I0.0～I1.1共10个，输出地址Q0.0～Q0.7共8个，具体输入、输出地址定义见表1。
3.3 梯形图的设计
3.3.1 小车运动主程序
网络1-网络4、网络5-网络10，如图6～7所示。
3.3.2 小车手动运行子程序
网络1-网络4、网络5-网络1、网络12-网络21，如图8～10所示。
3.3.3 小车自动运行子程序
网络1-网络11、网络12-网络15，如图11～12所示。
4 结 语
本文通过用可编程控制器（S7-200PLC）控制小车运动系统工作，实践证明该方案可行。另外，无论在实际小车运动控制的使用中还是大中专院校的实训教学、课程设计和毕业设计中，只要对控制要求或软件上相对应的参数设置加以改进，就能满足各种不同场合对小车运动控制系统的使用要求。
参考文献：
廖常初.S7-200 PLC编程及应用.北京：机械工业出版社，2007.
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