物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制

1、武漢理工大學(xué)物流自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)概述該系統(tǒng)為物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)X0接通，燈Y0亮；經(jīng)5s后，燈Y0滅，燈Y1亮；經(jīng)5s后，燈Y1滅，燈Y2亮，再過(guò)5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時(shí)，所有燈立即熄滅。X0再次接通時(shí)，燈Y0亮，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。在硬件上，該系統(tǒng)由一個(gè)S7-300 PLC、一個(gè)啟動(dòng)按鈕SB1、一個(gè)停止按鈕SB2、燈Y0、燈Y1、燈Y2、熱繼電器FR、熔斷器FU、電源以及導(dǎo)線構(gòu)成。S7-300PLC作為系統(tǒng)的控制器，啟動(dòng)按鈕SB1控制開(kāi)關(guān)X0的接通，停止按鈕SB2控制開(kāi)關(guān)X0的關(guān)閉，燈Y0、Y1、Y2三個(gè)信號(hào)燈是控制對(duì)象，熱繼

2、電器FR起過(guò)載保護(hù)作用，熔斷器FU起短路保護(hù)作用，電源為系統(tǒng)工作提供電能，導(dǎo)線將系統(tǒng)各部分連接起來(lái)。在軟件上，根據(jù)控制要求，分析知，該系統(tǒng)是一個(gè)典型的順序控制系統(tǒng)，因此采用順序控制設(shè)計(jì)法編寫程序。根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)工作狀態(tài)，作出程序流程圖。根據(jù)程序流程圖，各狀態(tài)對(duì)應(yīng)順序功能圖的各步，作出順序功能圖。根據(jù)順序功能圖，采用啟保停電路的編寫方法，得出梯形圖程序。第一章 設(shè)計(jì)的目的及意義該系統(tǒng)為物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)開(kāi)關(guān)X0接通，燈Y0亮；經(jīng)5s后，燈Y0滅，燈Y1亮；經(jīng)5s后，燈Y1滅，燈Y2亮，再過(guò)5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時(shí)，所有燈立即熄滅。X0再次接通時(shí)，

3、燈Y0亮，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。該系統(tǒng)的實(shí)際工業(yè)環(huán)境較差，對(duì)安全性、可靠性要求較高，采用S7-300 PLC可較好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。S7-300 是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的可編程序控制器（PLC)系列產(chǎn)品之一。 具有循環(huán)周期短、處理速度高 ；指令集功能強(qiáng)大（包含350多條指令），可用于復(fù)雜功能 ；產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限的場(chǎng)合；模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)更加靈活，功能模塊和I/O模塊可選擇，有可在露天惡劣條件下使用的模塊類型；易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及性價(jià)比高、電磁兼容性強(qiáng)、抗震動(dòng)沖擊性能好等特點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中，是一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的控制系統(tǒng)。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉PLC的硬件組成

4、以及各種指令的應(yīng)用，掌握小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟，熟悉和掌握PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過(guò)程，通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)故障的分析、判斷、處理，進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)實(shí)踐能力。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 2.1設(shè)計(jì)任務(wù)該系統(tǒng)為物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)。控制過(guò)程如下：當(dāng)X0接通，燈Y0亮；經(jīng)5s后，燈Y0滅，燈Y1亮；經(jīng)5s后，燈Y1滅，燈Y2亮；再過(guò)5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時(shí)，所有燈立即熄滅。X0再次接通時(shí)，燈Y0亮，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。其時(shí)序圖如下：圖2-1 系統(tǒng)時(shí)序圖2.2設(shè)計(jì)要求（1）繪制PLC接線圖；（2）給出符號(hào)定義表；（3）編寫控制程序；（4）上機(jī)驗(yàn)證通過(guò)程序調(diào)試

5、。第三章 設(shè)計(jì)方案比較該系統(tǒng)為物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)，控制要求并不復(fù)雜，可以直接采用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)，但我這次課程設(shè)計(jì)的目的并不僅僅只是為了完成這次課程設(shè)計(jì)，課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的思考和分析、PLC相關(guān)知識(shí)的鞏固、對(duì)PLC控制系統(tǒng)規(guī)范設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)一步熟悉、對(duì)調(diào)試過(guò)程中問(wèn)題的分析和處理能力以及鍛煉和培養(yǎng)實(shí)踐能力，才是這次課程設(shè)計(jì)的目的。結(jié)合對(duì)控制要求的分析，該系統(tǒng)為三個(gè)燈循環(huán)點(diǎn)亮的過(guò)程，按順序每個(gè)燈點(diǎn)亮5s，循環(huán)運(yùn)行，是一個(gè)典型的順序控制。有一下幾種設(shè)計(jì)方案：（1）、使用S7 Graph:該軟件是應(yīng)用于順序控制系統(tǒng)的圖形化編程語(yǔ)言，用S7 Graph編寫的順序控制功能圖程序由功能塊FB和數(shù)據(jù)塊D

6、B構(gòu)成，并被主程序OB調(diào)用?？紤]到該控制系統(tǒng)并不復(fù)雜，沒(méi)必要建立幾個(gè)塊，因此該方法不予采用。（2）、使用置復(fù)位指令：該方法是用某一轉(zhuǎn)換所以前級(jí)步對(duì)應(yīng)的通用輔助繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)與轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)或電路串聯(lián)，作為使用所有后續(xù)步對(duì)應(yīng)的通用輔助繼電器置位和使用所有前級(jí)步對(duì)應(yīng)的通用輔助繼電器復(fù)位的條件。該方法一般用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中手動(dòng)控制部分的程序編寫，因此，該方法不予采用。（3）、使用起保停的編寫編寫方法：該方法在梯形圖設(shè)計(jì)中應(yīng)用較廣泛，工作原理是：如果輸入信號(hào)的常開(kāi)觸點(diǎn)接通，則輸出信號(hào)的線圈得電，并自鎖，這樣輸入信號(hào)的常開(kāi)觸點(diǎn)在接通后可以斷開(kāi)。該方法通用性較強(qiáng)，易于掌握，比較適合該控制系統(tǒng)，決定采用啟

7、保停電路法編寫梯形圖程序。第四章 硬件設(shè)計(jì)4.1硬件選擇根據(jù)對(duì)控制任務(wù)的分析，開(kāi)關(guān)X0的接通由啟動(dòng)按鈕SB1控制，斷開(kāi)由停止按鈕SB2控制。三個(gè)燈的定時(shí)要求一致，選擇接通延時(shí)定時(shí)器。4.2輸入/輸出點(diǎn)地址分配表及PLC接線圖表4-1系統(tǒng)輸入/輸出點(diǎn)及其對(duì)應(yīng)的PLC地址輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)啟動(dòng)按鈕SB1：I0.0燈Y0：Q4.0停止按鈕SB2：I0.1燈Y1：Q4.1燈Y2：Q4.2圖4-1 PLC接線圖4.3硬件組態(tài)步驟及結(jié)果步驟：（1）、在工程文件中插入站點(diǎn)后，雙擊硬件圖標(biāo)，打開(kāi)硬件組態(tài)窗口； （2）、在硬件組態(tài)窗口中，依次選擇SIMATIC300/RACK300/Rail雙擊； （3）、在Rail

8、中，在根據(jù)實(shí)際軌道的情況，完成相應(yīng)模塊的配置，各槽對(duì) 應(yīng)的模塊如表4-2所示。 （4）、模塊配置完成后，保存并編譯。 （5）、建立連接線路，做程序執(zhí)行的準(zhǔn)備。硬件組態(tài)的結(jié)果如圖4-2所示。表4-2 軌道中各槽對(duì)應(yīng)模塊表槽號(hào)模塊種類一號(hào)電源模塊二號(hào)CPU模塊三號(hào)接口模塊（實(shí)驗(yàn)室中該槽為空）四號(hào)數(shù)字量輸入模塊五號(hào)數(shù)字量輸出模塊六號(hào)模擬量輸入輸出模塊七號(hào)計(jì)數(shù)器模塊八號(hào)定位模塊 圖4-2 硬件組態(tài)結(jié)果圖第5章 軟件設(shè)計(jì)5.1軟件思想該系統(tǒng)為三個(gè)燈循環(huán)點(diǎn)亮的過(guò)程，按順序每個(gè)燈點(diǎn)亮5s，循環(huán)運(yùn)行，是一個(gè)典型的順序控制，因此采用順序控制設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)系統(tǒng)，采用啟保停電路法編寫梯形圖程序。根據(jù)系統(tǒng)的各個(gè)工作狀態(tài)，

9、作出程序流程圖，燈亮以及相應(yīng)定時(shí)器啟動(dòng)作為執(zhí)行框的內(nèi)容，采用接通延時(shí)定時(shí)器，是否到定時(shí)時(shí)間作為判斷框的內(nèi)容，定時(shí)時(shí)間到，則程序轉(zhuǎn)移到下一個(gè)執(zhí)行框運(yùn)行。根據(jù)程序流程圖，各狀態(tài)對(duì)應(yīng)順序功能圖的各步，使用通用輔助繼電器M0.1、M0.2、M0.3作為狀態(tài)元件，代表各步，作出順序功能圖。根據(jù)順序功能圖，采用啟保停電路的編寫方法，得出梯形圖程序。5.2程序流程圖根據(jù)控制要求，分析知，該系統(tǒng)共有四個(gè)狀態(tài)。狀態(tài)1：初始狀態(tài)，系統(tǒng)停止工作，等待X0接通。狀態(tài)2：燈Y0亮，定時(shí)器T0定時(shí)5s 。狀態(tài)3：燈Y1亮，定時(shí)器T1定時(shí)5s 。狀態(tài)4：燈Y2亮，定時(shí)器T2定時(shí)5s 。得出程序流程圖，如圖5-1所示。圖5-

10、1 程序流程圖 5.3順序功能圖根據(jù)系統(tǒng)的工作過(guò)程，各狀態(tài)對(duì)應(yīng)順序功能圖的各步，使用通用輔助繼電器M0.1、M0.2、M0.3作為狀態(tài)元件，代表各步，某步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的通用輔助繼電器為“1”狀態(tài)，執(zhí)行該步對(duì)應(yīng)的操作，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)時(shí)，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步。得出順序功能圖，如圖5-2所示。 圖5-2 順序功能圖5.4符號(hào)定義表程序中所使用的各符號(hào)的具體含義如表5-1表所示。表5-1符號(hào)定義表5.5編寫梯形圖程序根據(jù)順序功能圖，采用啟保停電路的編寫方法，得出梯形圖程序，如下所示：I0.0通電，系統(tǒng)開(kāi)始工作，Q4.0通電，T0定時(shí)5s，Q4.0斷開(kāi)，Q4.1通電，T1開(kāi)始定時(shí)。T1定時(shí)5s，Q4.

11、1斷開(kāi),Q4.2通電，T2定時(shí)5s，Q4.2斷開(kāi)，Q4.0通電，系統(tǒng)循環(huán)工作。5.6程序說(shuō)明（1）、燈Y0亮：按下啟動(dòng)按鈕SB1，I0.0輸入有效，通用輔助繼電器M0.0的線圈通電，并自鎖；同時(shí)，通用輔助繼電器M0.1線圈通電，并自鎖，Q4.0線圈通電，燈Y0亮，定時(shí)器T0定時(shí)。（2）、燈Y1亮：T0定時(shí)時(shí)間到，通用輔助繼電器M0.2線圈通電，并自鎖。燈Y0滅，定時(shí)器T0斷電復(fù)位；Q4.1線圈通電，燈Y1亮，定時(shí)器T1定時(shí)。（3）、燈Y2亮：T1定時(shí)時(shí)間到，通用輔助繼電器M0.3線圈通電，并自鎖。燈Y1滅，定時(shí)器T1斷電復(fù)位；Q4.2線圈通電，燈Y2亮，定時(shí)器T2定時(shí)。（4）、循環(huán)點(diǎn)亮：T2定

12、時(shí)時(shí)間到，通用輔助繼電器M0.1線圈通電，并自鎖。燈Y2滅，定時(shí)器T2斷電復(fù)位；Q4.0線圈通電，燈Y0亮，定時(shí)器T0定時(shí)。系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行。（5）、關(guān)閉系統(tǒng)：若按下停止按鈕SB2，I0.1輸入有效，通用輔助繼電器M0.0的線圈斷電，燈立即熄滅，系統(tǒng)回到初始狀態(tài)。第6章 調(diào)試過(guò)程記錄及結(jié)果分析在此次課程設(shè)計(jì)中調(diào)試占了很長(zhǎng)的時(shí)間，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。該P(yáng)LC控制系統(tǒng)使用了兩個(gè)輸入觸點(diǎn)、三個(gè)輸出觸點(diǎn)、三個(gè)定時(shí)器、四個(gè)通用輔助繼電器，系統(tǒng)各軟元件間的動(dòng)作關(guān)系對(duì)整個(gè)系統(tǒng)具有較大的影響。各程序段的啟動(dòng)部分、保持部分、停止部分以及某個(gè)程序段的停止部分與下一程序段的啟動(dòng)部分之間的銜接，是整個(gè)系統(tǒng)的全部。在調(diào)

13、試過(guò)程中，出現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：（1）、程序段之間的銜接存在問(wèn)題。（2）、系統(tǒng)硬件的通信連接存在問(wèn)題。通過(guò)改進(jìn)程序，將下一程序段的通用輔助繼電器的常閉觸點(diǎn)作為該程序段的一個(gè)停止部分，最終使得各元件的動(dòng)作符合控制要求；通過(guò)檢查硬件組態(tài)時(shí)的地址值，以及對(duì)其他通信配置的核對(duì)，發(fā)現(xiàn)實(shí)際地址與系統(tǒng)硬件配置間存在出入，進(jìn)行改進(jìn)后，最終實(shí)現(xiàn)了成功調(diào)試。調(diào)試過(guò)程如下所示： 程序段1的功能為：控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止。 程序段2的功能為：控制燈Y0的點(diǎn)亮與熄滅。程序段3的功能為：控制燈Y1的點(diǎn)亮與熄滅。 程序段4 的功能為：控制燈Y2的點(diǎn)亮與熄滅。系統(tǒng)調(diào)試是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且解決問(wèn)題的過(guò)程，通過(guò)調(diào)試，我可以發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題

14、，但我自身能力有限，并不能解決所有的問(wèn)題，在調(diào)試過(guò)程中，我們得到了老師的指導(dǎo)，幫助我們解決了一些問(wèn)題，謝謝老師！總結(jié)兩周的物流自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用課程設(shè)計(jì)，讓我學(xué)到了很多知識(shí)，明白了很多道理。該系統(tǒng)為物流節(jié)點(diǎn)監(jiān)控信號(hào)燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)X0接通，燈Y0亮；經(jīng)5s后，燈Y0滅，燈Y1亮；經(jīng)5s后，燈Y1滅，燈Y2亮，再過(guò)5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時(shí)，所有燈立即熄滅。X0再次接通時(shí)，燈Y0亮，開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的不斷調(diào)試，該系統(tǒng)在硬件和軟件上均能達(dá)到控制要求，可以較好地運(yùn)行，且控制過(guò)程簡(jiǎn)單易懂，通用性好，易于掌握。“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”程序?qū)懞煤螅m然沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，但程序并不一定能實(shí)現(xiàn)所要求的控制功能，因此我們需要實(shí)踐，反復(fù)上機(jī)調(diào)試，在這次課程設(shè)計(jì)中調(diào)試占了很長(zhǎng)的時(shí)間，出現(xiàn)問(wèn)題后反復(fù)檢查，反復(fù)查資料，反復(fù)請(qǐng)教老師，反復(fù)修改，最終實(shí)現(xiàn)了控制要求?！叭朔巧撸肽軣o(wú)惑？”一個(gè)人的力量是有限的，每個(gè)人都有自己的強(qiáng)項(xiàng)與弱項(xiàng)。“三人行，則必有我?guī)??！痹诒敬握n程設(shè)計(jì)中，我與劉斌同學(xué)團(tuán)結(jié)協(xié)作，一起交流學(xué)習(xí)，討論問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中我自己學(xué)到了很多東西。更重要的是，我們得到了老師的指導(dǎo)，謝謝老