物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制

1、武漢理工大學(xué)物流自動化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用課程設(shè)計說明書概述該系統(tǒng)為物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)開關(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5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時，所有燈立即熄滅。X0再次接通時，燈Y0亮，開始循環(huán)運行。在硬件上，該系統(tǒng)由一個S7-300 PLC、一個啟動按鈕SB1、一個停止按鈕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，啟動按鈕SB1控制開關(guān)X0的接通，停止按鈕SB2控制開關(guān)X0的關(guān)閉，燈Y0、Y1、Y2三個信號燈是控制對象，熱繼

2、電器FR起過載保護作用，熔斷器FU起短路保護作用，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。在軟件上，根據(jù)控制要求，分析知，該系統(tǒng)是一個典型的順序控制系統(tǒng)，因此采用順序控制設(shè)計法編寫程序。根據(jù)系統(tǒng)的各個工作狀態(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)計的目的及意義該系統(tǒng)為物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)開關(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5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時，所有燈立即熄滅。X0再次接通時，

3、燈Y0亮，開始循環(huán)運行。該系統(tǒng)的實際工業(yè)環(huán)境較差，對安全性、可靠性要求較高，采用S7-300 PLC可較好的實現(xiàn)設(shè)計要求。S7-300 是德國西門子公司生產(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 ；指令集功能強大（包含350多條指令），可用于復(fù)雜功能 ；產(chǎn)品設(shè)計緊湊，可用于空間有限的場合；模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計更加靈活，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；易于實現(xiàn)分布式的配置以及性價比高、電磁兼容性強、抗震動沖擊性能好等特點。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)濟又切合實際的控制系統(tǒng)。通過此次課程設(shè)計，進一步熟悉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)計步驟，熟悉和掌握PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過程，通過設(shè)計過程中對故障的分析、判斷、處理，進一步鍛煉和培養(yǎng)實踐能力。第二章 設(shè)計任務(wù)及要求 2.1設(shè)計任務(wù)該系統(tǒng)為物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)?？刂七^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5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時，所有燈立即熄滅。X0再次接通時，燈Y0亮，開始循環(huán)運行。其時序圖如下：圖2-1 系統(tǒng)時序圖2.2設(shè)計要求（1）繪制PLC接線圖；（2）給出符號定義表；（3）編寫控制程序；（4）上機驗證通過程序調(diào)試

5、。第三章 設(shè)計方案比較該系統(tǒng)為物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)，控制要求并不復(fù)雜，可以直接采用經(jīng)驗法設(shè)計，但我這次課程設(shè)計的目的并不僅僅只是為了完成這次課程設(shè)計，課程設(shè)計過程中的思考和分析、PLC相關(guān)知識的鞏固、對PLC控制系統(tǒng)規(guī)范設(shè)計過程的進一步熟悉、對調(diào)試過程中問題的分析和處理能力以及鍛煉和培養(yǎng)實踐能力，才是這次課程設(shè)計的目的。結(jié)合對控制要求的分析，該系統(tǒng)為三個燈循環(huán)點亮的過程，按順序每個燈點亮5s，循環(huán)運行，是一個典型的順序控制。有一下幾種設(shè)計方案：（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，沒必要建立幾個塊，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)換所以前級步對應(yīng)的通用輔助繼電器的常開觸點與轉(zhuǎn)換對應(yīng)的觸點或電路串聯(lián)，作為使用所有后續(xù)步對應(yīng)的通用輔助繼電器置位和使用所有前級步對應(yīng)的通用輔助繼電器復(fù)位的條件。該方法一般用于自動控制系統(tǒng)中手動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)計中應(yīng)用較廣泛，工作原理是：如果輸入信號的常開觸點接通，則輸出信號的線圈得電，并自鎖，這樣輸入信號的常開觸點在接通后可以斷開。該方法通用性較強，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4.1硬件選擇根據(jù)對控制任務(wù)的分析，開關(guān)X0的接通由啟動按鈕SB1控制，斷開由停止按鈕SB2控制。三個燈的定時要求一致，選擇接通延時定時器。4.2輸入/輸出點地址分配表及PLC接線圖表4-1系統(tǒng)輸入/輸出點及其對應(yīng)的PLC地址輸入點輸出點啟動按鈕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后，雙擊硬件圖標(biāo)，打開硬件組態(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)實際軌道的情況，完成相應(yīng)模塊的配置，各槽對 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 軌道中各槽對應(yīng)模塊表槽號模塊種類一號電源模塊二號CPU模塊三號接口模塊（實驗室中該槽為空）四號數(shù)字量輸入模塊五號數(shù)字量輸出模塊六號模擬量輸入輸出模塊七號計數(shù)器模塊八號定位模塊 圖4-2 硬件組態(tài)結(jié)果圖第5章 軟件設(shè)計5.1軟件思想該系統(tǒng)為三個燈循環(huán)點亮的過程，按順序每個燈點亮5s，循環(huán)運行，是一個典型的順序控制，因此采用順序控制設(shè)計法設(shè)計系統(tǒng)，采用啟保停電路法編寫梯形圖程序。根據(jù)系統(tǒng)的各個工作狀態(tài)，

9、作出程序流程圖，燈亮以及相應(yīng)定時器啟動作為執(zhí)行框的內(nèi)容，采用接通延時定時器，是否到定時時間作為判斷框的內(nèi)容，定時時間到，則程序轉(zhuǎn)移到下一個執(zhí)行框運行。根據(jù)程序流程圖，各狀態(tài)對應(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，定時器T0定時5s 。狀態(tài)3：燈Y1亮，定時器T1定時5s 。狀態(tài)4：燈Y2亮，定時器T2定時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)的工作過程，各狀態(tài)對應(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，某步為活動步時，對應(yīng)的通用輔助繼電器為“1”狀態(tài)，執(zhí)行該步對應(yīng)的操作，轉(zhuǎn)換實現(xiàn)時，該轉(zhuǎn)換的后續(xù)步變?yōu)榛顒硬健５贸鲰樞蚬δ軋D，如圖5-2所示。 圖5-2 順序功能圖5.4符號定義表程序中所使用的各符號的具體含義如表5-1表所示。表5-1符號定義表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)開始工作，Q4.0通電，T0定時5s，Q4.0斷開，Q4.1通電，T1開始定時。T1定時5s，Q4.

11、1斷開,Q4.2通電，T2定時5s，Q4.2斷開，Q4.0通電，系統(tǒng)循環(huán)工作。5.6程序說明（1）、燈Y0亮：按下啟動按鈕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，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，定時器T0定時。（2）、燈Y1亮：T0定時時間到，通用輔助繼電器M0.2線圈通電，并自鎖。燈Y0滅，定時器T0斷電復(fù)位；Q4.1線圈通電，燈Y1亮，定時器T1定時。（3）、燈Y2亮：T1定時時間到，通用輔助繼電器M0.3線圈通電，并自鎖。燈Y1滅，定時器T1斷電復(fù)位；Q4.2線圈通電，燈Y2亮，定時器T2定時。（4）、循環(huán)點亮：T2定

12、時時間到，通用輔助繼電器M0.1線圈通電，并自鎖。燈Y2滅，定時器T2斷電復(fù)位；Q4.0線圈通電，燈Y0亮，定時器T0定時。系統(tǒng)循環(huán)運行。（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)試過程記錄及結(jié)果分析在此次課程設(shè)計中調(diào)試占了很長的時間，不斷發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。該PLC控制系統(tǒng)使用了兩個輸入觸點、三個輸出觸點、三個定時器、四個通用輔助繼電器，系統(tǒng)各軟元件間的動作關(guān)系對整個系統(tǒng)具有較大的影響。各程序段的啟動部分、保持部分、停止部分以及某個程序段的停止部分與下一程序段的啟動部分之間的銜接，是整個系統(tǒng)的全部。在調(diào)

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

14、，但我自身能力有限，并不能解決所有的問題，在調(diào)試過程中，我們得到了老師的指導(dǎo)，幫助我們解決了一些問題，謝謝老師！總結(jié)兩周的物流自動化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用課程設(shè)計，讓我學(xué)到了很多知識，明白了很多道理。該系統(tǒng)為物流節(jié)點監(jiān)控信號燈順序循環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)開關(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5s后，燈Y2滅，燈Y0亮，如此順序循環(huán)。當(dāng)X0關(guān)閉時，所有燈立即熄滅。X0再次接通時，燈Y0亮，開始循環(huán)運行。通過對系統(tǒng)的不斷調(diào)試，該系統(tǒng)在硬件和軟件上均能達到控制要求，可以較好地運行，且控制過程簡單易懂，通用性好，易于掌握。“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”程序?qū)懞煤螅m然沒有語法錯誤，但程序并不一定能實現(xiàn)所要求的控制功能，因此我們需要實踐，反復(fù)上機調(diào)試，在這次課程設(shè)計中調(diào)試占了很長的時間，出現(xiàn)問題后反復(fù)檢查，反復(fù)查資料，反復(fù)請教老師，反復(fù)修改，最終實現(xiàn)了控制要求。“人非生而知之者，孰能無惑？”一個人的力量是有限的，每個人都有自己的強項與弱項?！叭诵?，則必有我?guī)?。”在本次課程設(shè)計中，我與劉斌同學(xué)團結(jié)協(xié)作，一起交流學(xué)習(xí)，討論問題，在這個過程中我自己學(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