小車自動往返裝卸料控制課程設計

1、小車自動往返裝卸料控制課程設計 機電一體化課程設計 2021 級 小車自動往返裝卸料控制 學生姓名 學 號 系 別 專業(yè)班級 指導教師 完成日期 目錄 2.2 控制要求 . 錯誤! 未指定書簽。 2）plc 裝卸料小車接線示意圖 . 錯誤! 未指定書簽。 4.6 程序調(diào)試與運行 . 錯誤! 未指定書簽。 1. 引言 近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，可編程控制器得到了迅速的發(fā)展。plc 是以微機技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制技術(shù)與計算機和通信技術(shù)融為一體，在工業(yè)自動化、機電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面，得到了廣泛的應用，發(fā)揮著越來越大的作用。 它采用一類可編程控制器

2、的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)及算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出信號，控制各種類型的機械或是生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。目前，plc 的主要品牌有西門子、三菱、歐姆龍、韓國 lg、美國 ab、abb、松下、富士、施耐德等。而且 plc 控制是自動控制中最常見控制方式之一，小車自動往返與定位控制就是控制應用的一個典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與定位控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用 plc 來設計小車自動往返與定位運動

3、越來越普遍。 通過本設計，讓我們掌握小車往返運行裝卸料的控制原理。并且能夠綜合應用與與plc 控制技術(shù)應用在實際工程中為今后的工作打下基礎(chǔ)。了解設計過程，實際動手操作，對于以后遇到類似的問題也知道如何取解決。 2. 設計任務 2.1 設計內(nèi)容 設計小車自動往返裝卸料控制，由 plc 控制，組態(tài)軟件作為人機控制，實現(xiàn)系統(tǒng)運行監(jiān)控。編寫 plc 梯形圖和設計組態(tài)軟件用戶程序，最終調(diào)試達到控制要求。 2.2 控制要求 如圖 2-1 所示，設計小車自動往返裝卸料控制，具體控制要求如下： 一輛小車在 a,b 兩點之間運行，在 a,b 兩點各設一個限位開關(guān)，如圖所示，小車在 a點時（后限位開關(guān)受壓動作），

4、操作控制按鈕可使小車向前行至料斗下碰到前限位開關(guān)，停止，裝料后再返回 a 地將料卸下。小車要求有 4 種控制方式。 a) 手動控制方式； b) 單步運行控制方式； c) 單周期運行控制方式； d) 自動循環(huán)運行控制方式。 詳細控制要求如下： 1）手動控制方式 在手動控制方式下，可用 4 個控制按鈕控制小車的向前、向后運行，以及車門的打開和料斗門的打開。 小車的運行由三相異步電動機控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當電磁鐵得電時，料斗門或斗門打開，失電時關(guān)閉。 小車向前運行： 小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當小車

5、行至料斗下時，碰到前限位開關(guān)時應停下來。 小車向后運行： 小車在 a 地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車 采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至 a 地點時，小車碰到后限位開關(guān)應停下來。 料斗門打開控制： 小車必須在 b 點料斗門下時，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時 10 秒種后電磁鐵失電,斗門關(guān)閉。 車門打開控制： 小車必須在 a 地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時 10 秒種后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。 2）單步運

6、行方式 小車在 a 地，并且在車門關(guān)好的情況下，按下小車前進按鈕，小車自動向前運行，從a 地運行到 b 地停；再按下料斗門打開按鈕，料斗門打開裝料 10 秒；再按下小車后退按鈕，小車自動向后運行到 a 處停止；再按下車門打開按鈕，車門打開，卸料 10 秒后車門關(guān)閉。 3）單周期運行控制要求 小車在 a 地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從 a 地點運行到 b 地點停下來，然后料斗門打開裝料 10 秒鐘，之后小車自動向后行到 a 地點停止，車門打開卸料 10 秒鐘后，車門關(guān)閉。 4）自動循環(huán)控制方式要求 小車在 a 地點時，按一下向前運行按鈕，小車將自動重復單周期運行過程，

7、斷開運行開關(guān)時，小車將在完成一個循環(huán)之后，結(jié)束運行。 在手動控制方式下不能運行，單周期，雙周期和自動運行方式，反之，在單周期，雙周期和自動運行方式下也不能進行手動控制。 圖 2-1 小車自動往返裝卸料控制圖 3.總體方案的確定 plc 控制是自動控制中最常見控制方式之一，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與裝卸料控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用plc 來設計小車自動往返與裝卸料運動越來越普遍。 3.1 小車自動往返裝卸料控制系統(tǒng)的構(gòu)成 小車前進和后退開關(guān)來控制。在裝料和卸料的地方用限位開關(guān)來實現(xiàn)，當小車前進到達 b 地時，碰到前限位開關(guān)，實現(xiàn)小車停車裝料動

8、作，并且用定時器計時裝料 10 秒；當小車后退到達 a 地時，碰到后限位開關(guān)，實現(xiàn)小車車門開卸料動作，并且用定時器計時卸料 10 秒。 3.2 工作過程 工作過程如圖 3-1 所示： 圖 3-1 小車自動往返裝卸料工作過程 3.3 方案設計 根據(jù)控制目的和要求，進過仔細分析各種因素，制定了整體的設計方案:以西門子s7-200 為核心，完成對輸入輸出點的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過 mcgs 通信協(xié)議與 plc 進行 i/o點的通信。 1）小車自動控制主電路圖 圖 3-2 小車自動控制示意圖 2）plc 裝卸料小車接線示意圖 圖 3-3 自動往返小車 plc 外部接線圖 3）總體設計方案 本設計是基于 p

9、lc 的小車往返運動裝卸料控制系統(tǒng)的設計，我采用的 plc 可編程語言是西門子 s7-200 系列 plc 編程語言。首先在設計外部程序時，用西門子 s7-200 匯編一個主程序調(diào)用四個子程序。主程序決定小車的運行方式，手動，單步，單周期還是自動。然后在子程序中詳細匯編各種方式的小車往返裝卸料。再次在設計的系統(tǒng)中運用繼電器 m來控制 plc 和計算機內(nèi)部的組態(tài)進行讀寫。這樣既能達到 plc 控制小車自動往返裝卸料界面的監(jiān)控狀態(tài)，又能由組態(tài)中開關(guān)自行控制小車自動往返裝卸料界面的監(jiān)控狀態(tài)。 4.控制系統(tǒng)軟件設計 4.1 小車自動往返裝卸料控制流程圖 圖 4-1 小車往返順序功能圖 根據(jù)圖 3-4

10、匯編 plc 程序能夠?qū)崿F(xiàn)小車自動往返裝卸料控制。并且確定輸入輸出的分配能夠更快的編譯程序得到實現(xiàn)。 4.2 i/o 分配表 i/o 點分配表 輸入信號 輸出信號 名稱與功能 輸入地址 名稱與功能 輸出地址 sq1 手動方式 i0.0 km1 前進 q0.0 sq2 單步方式 i0.1 km2 后退 q0.1 sq3 單周期 i0.2 yv1 料門 q0.2 sq4 自動方式 i0.3 yv2 車門 q0.3 sb1 前進 i0.4 sb2 后退 i0.5 sb3 料門 i0.6 sb4 車門 i0.7 sq5 啟動 i1.0 sq6 前限位 i1.1 sq7 后限位 i1.2 表 4-1 i

11、/o 分配表 4.3 plc 程序設計 1）主程序中調(diào)用運行方式子程序 手動子程序調(diào)用 圖 4-2 手動子程序調(diào)用 單步子程序調(diào)用 圖 4-2 單步子程序調(diào)用 單周期子程序調(diào)用 圖 4-3 單周期子程序調(diào)用 自動子程序調(diào)用 圖 4-4 自動子程序調(diào)用 2）手動子程序運行 圖 4-5 手動運行 3）單步子程序運行 圖 4-6 單步運行 4）單周期子程序運行 圖 4-7 單周期運行 4）自動子程序運行 圖 4-8 自動運行 4.4 組態(tài)軟件的界面設置 圖 4-9 組態(tài)界面設置 如圖 4-9 所示，小車從 a 地到 b 地自動往返運行，并且在 b 點進行裝料，在 a 點進行開車門卸料。輸出的 q 要

12、通過腳本程序的編寫連接小車運行。限位開關(guān)的感應也需要在腳本程序中添加。 圖 4-10 運行策略 腳本程序如下所示： if 前進輸出=1 then 后限位開關(guān) 1=0 小車=小車+15 endif if 裝料=1 then 小車=小車 endif if 及時到=1 then 裝料=0 endif if 后退輸出=1 then 前限位開關(guān) 1=0 小車=小車-15 endif if 卸料=1 then 小車=小車 endif if 及時到 1=1 then 卸料=0 endif if 小車=0 then 后退輸出=0 后限位開關(guān) 1=1 endif if 小車 = 600 then 前進輸出=0

13、前限位開關(guān) 1=1 endif 腳本程序中編寫完成，然后通過定時器開啟裝卸料時間。 圖 4-11 定時器計時圖 圖 4-12 對象選擇類型 4.5 組態(tài)與 plc 通信 在通用串口設備屬性中要選擇串口端口號（1255）0-com1 才能通訊成功，并且通訊的時候要關(guān)閉西門子 s7-200 程序編輯。如圖 4-12 所示 圖 4-13 通用串口設備屬性 圖 4-14 設備編輯窗口 在圖 4-14 設備編輯窗口，添加所需要的設備通道，并且選擇可讀寫的 m 和 q 。在連接變量中選擇變量類型并且命名不能相同，否則通訊后讀寫不出來。 圖 4-15 i 輸入連接變量 圖 4-16 q 輸出連接變量 圖 4

14、-17 m 繼電器連接變量 4.6 程序調(diào)試與運行 1）手動方式 前進：小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當小車行至料斗下時，碰到前限位開關(guān)時應停下來。 裝料：小車必須在 b 點料斗門下時，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時 10 秒種后電磁鐵失電,斗門關(guān)閉。 后退：小車在 a 地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至 a 地點時，小車碰到后限位開關(guān)應停下來。 卸料：小車必須在 a

15、地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時 10 秒種后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。 2）單步方式 小車在 a 地，并且在車門關(guān)好的情況下，按下小車前進按鈕，小車自動向前運行，從a 地運行到 b 地停；再按下料斗門打開按鈕，料斗門打開裝料 10 秒；再按下小車后退按鈕，小車自動向后運行到 a 處停止；再按下車門打開按鈕，車門打開，卸料 10 秒后車門關(guān)閉。 3）單周期方式 小車在 a 地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從 a 地點運行到 b 地點停下來，然后料斗門打開裝料 10 秒鐘，之后小車自動向后行到 a 地點停止，車門打開卸料 10 秒鐘后，車門關(guān)閉。 4）自動方式 小車在 a 地點時，按一下向前運行按鈕，小車在 a 地點，并且在車門關(guān)好的情況下， 按一下向前運行按鈕。小車就從 a 地點運行到 b 地點停下來，然后料斗門打開裝料 10 秒鐘，之后小車自動向后行到 a 地點停止，車門打開卸料 10 秒鐘后，車門關(guān)閉。，斷開運行開關(guān)時，小車將在完成一個循環(huán)之后，結(jié)束運行。 5.程序調(diào)試心得與建議 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣