小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)2012級(jí)小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 系 別 專業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 完成日期 目錄目錄I1. 引言12. 設(shè)計(jì)任務(wù)12.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容12.2 控制要求11）手動(dòng)控制方式12）單步運(yùn)行方式23）單周期運(yùn)行控制要求24）自動(dòng)循環(huán)控制方式要求23.總體方案的確定23.1 小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制系統(tǒng)的構(gòu)成23.2 工作過(guò)程23.3 方案設(shè)計(jì)31）小車(chē)自動(dòng)控制主電路圖32）PLC裝卸料小車(chē)接線示意圖33）總體設(shè)計(jì)方案44.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)44.1小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制流程圖44.2 I/O分配表54.3 PLC程序設(shè)計(jì)51）主程序中調(diào)用運(yùn)行方式子程序52）手動(dòng)子程序運(yùn)行63）

2、單步子程序運(yùn)行74）單周期子程序運(yùn)行84）自動(dòng)子程序運(yùn)行94.4組態(tài)軟件的界面設(shè)置104.5 組態(tài)與PLC通信124.6 程序調(diào)試與運(yùn)行141）手動(dòng)方式142）單步方式143）單周期方式154）自動(dòng)方式155.程序調(diào)試心得與建議15參考文獻(xiàn)151. 引言近年來(lái)，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(jī)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(jì)算機(jī)和通信技術(shù)融為一體，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面，得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。它采用一類可編程控制器的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)及算

3、術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出信號(hào)，控制各種類型的機(jī)械或是生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。目前，PLC的主要品牌有西門(mén)子、三菱、歐姆龍、韓國(guó)LG、美國(guó)AB、ABB、松下、富士、施耐德等。而且PLC控制是自動(dòng)控制中最常見(jiàn)控制方式之一，小車(chē)自動(dòng)往返與定位控制就是控制應(yīng)用的一個(gè)典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理小車(chē)自動(dòng)往返與定位控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡(jiǎn)單的改變控制的方式，因此運(yùn)用PLC來(lái)設(shè)計(jì)小車(chē)自動(dòng)往返與定位運(yùn)動(dòng)越來(lái)越普遍。通過(guò)本設(shè)計(jì)，讓我們掌握小車(chē)往返運(yùn)行裝卸料的控制原理。并且能夠綜合應(yīng)用與

4、與PLC控制技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際工程中為今后的工作打下基礎(chǔ)。了解設(shè)計(jì)過(guò)程，實(shí)際動(dòng)手操作，對(duì)于以后遇到類似的問(wèn)題也知道如何取解決。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制，由PLC控制，組態(tài)軟件作為人機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控。編寫(xiě)PLC梯形圖和設(shè)計(jì)組態(tài)軟件用戶程序，最終調(diào)試達(dá)到控制要求。2.2 控制要求如圖2-1所示，設(shè)計(jì)小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制，具體控制要求如下：一輛小車(chē)在A,B兩點(diǎn)之間運(yùn)行，在A,B兩點(diǎn)各設(shè)一個(gè)限位開(kāi)關(guān)，如圖所示，小車(chē)在A點(diǎn)時(shí)（后限位開(kāi)關(guān)受壓動(dòng)作），操作控制按鈕可使小車(chē)向前行至料斗下碰到前限位開(kāi)關(guān)，停止，裝料后再返回A地將料卸下。小車(chē)要求有4種控制方式。a) 手動(dòng)控制

5、方式；b) 單步運(yùn)行控制方式； c) 單周期運(yùn)行控制方式；d) 自動(dòng)循環(huán)運(yùn)行控制方式。詳細(xì)控制要求如下：1）手動(dòng)控制方式在手動(dòng)控制方式下，可用4個(gè)控制按鈕控制小車(chē)的向前、向后運(yùn)行，以及車(chē)門(mén)的打開(kāi)和料斗門(mén)的打開(kāi)。小車(chē)的運(yùn)行由三相異步電動(dòng)機(jī)控制，小車(chē)的車(chē)門(mén)和料斗的車(chē)門(mén)由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵得電時(shí)，料斗門(mén)或斗門(mén)打開(kāi)，失電時(shí)關(guān)閉。小車(chē)向前運(yùn)行： 小車(chē)在料斗下面時(shí)不能向前運(yùn)行，小車(chē)的車(chē)門(mén)在打開(kāi)時(shí)不能運(yùn)行，小車(chē)采用點(diǎn)動(dòng)控制，按下向前運(yùn)行按鈕，小車(chē)向前進(jìn)，當(dāng)小車(chē)行至料斗下時(shí)，碰到前限位開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)停下來(lái)。小車(chē)向后運(yùn)行： 小車(chē)在A地點(diǎn)時(shí)不能后退，小車(chē)的車(chē)門(mén)在打開(kāi)時(shí)不能運(yùn)行，小車(chē)采用點(diǎn)動(dòng)控制，料斗門(mén)未關(guān)閉時(shí)不能運(yùn)行

6、，按下向后運(yùn)行按鈕時(shí)，小車(chē)向后運(yùn)行至A地點(diǎn)時(shí)，小車(chē)碰到后限位開(kāi)關(guān)應(yīng)停下來(lái)。料斗門(mén)打開(kāi)控制： 小車(chē)必須在B點(diǎn)料斗門(mén)下時(shí)，才能打開(kāi)料斗門(mén)，以避免將料卸在地上。按一下料斗門(mén)打開(kāi)按鈕，控制料斗門(mén)的電磁鐵得電，斗門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電,斗門(mén)關(guān)閉。車(chē)門(mén)打開(kāi)控制： 小車(chē)必須在A地點(diǎn)時(shí)，才能打開(kāi)車(chē)門(mén)，以保證將料卸在規(guī)定地點(diǎn)。按一下車(chē)門(mén)打開(kāi)按鈕，控制車(chē)門(mén)的電磁鐵得電，車(chē)門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電，車(chē)門(mén)關(guān)閉。2）單步運(yùn)行方式小車(chē)在A地，并且在車(chē)門(mén)關(guān)好的情況下，按下小車(chē)前進(jìn)按鈕，小車(chē)自動(dòng)向前運(yùn)行，從A地運(yùn)行到B地停；再按下料斗門(mén)打開(kāi)按鈕，料斗門(mén)打開(kāi)裝料10秒；再按下小車(chē)后退按鈕，小車(chē)自動(dòng)向后運(yùn)行到A

7、處停止；再按下車(chē)門(mén)打開(kāi)按鈕，車(chē)門(mén)打開(kāi)，卸料10秒后車(chē)門(mén)關(guān)閉。3）單周期運(yùn)行控制要求小車(chē)在A地點(diǎn)，并且在車(chē)門(mén)關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車(chē)就從A地點(diǎn)運(yùn)行到B地點(diǎn)停下來(lái)，然后料斗門(mén)打開(kāi)裝料10秒鐘，之后小車(chē)自動(dòng)向后行到A地點(diǎn)停止，車(chē)門(mén)打開(kāi)卸料10秒鐘后，車(chē)門(mén)關(guān)閉。4）自動(dòng)循環(huán)控制方式要求小車(chē)在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車(chē)將自動(dòng)重復(fù)單周期運(yùn)行過(guò)程，斷開(kāi)運(yùn)行開(kāi)關(guān)時(shí)，小車(chē)將在完成一個(gè)循環(huán)之后，結(jié)束運(yùn)行。在手動(dòng)控制方式下不能運(yùn)行，單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式，反之，在單周期，雙周期和自動(dòng)運(yùn)行方式下也不能進(jìn)行手動(dòng)控制。圖2-1 小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制圖3.總體方案的確定PLC控制是自動(dòng)控制中最

8、常見(jiàn)控制方式之一，由于可編程控制器具有很好的處理小車(chē)自動(dòng)往返與裝卸料控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡(jiǎn)單的改變控制的方式，因此運(yùn)用PLC來(lái)設(shè)計(jì)小車(chē)自動(dòng)往返與裝卸料運(yùn)動(dòng)越來(lái)越普遍。3.1 小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制系統(tǒng)的構(gòu)成小車(chē)前進(jìn)和后退開(kāi)關(guān)來(lái)控制。在裝料和卸料的地方用限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)小車(chē)前進(jìn)到達(dá)B地時(shí)，碰到前限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)停車(chē)裝料動(dòng)作，并且用定時(shí)器計(jì)時(shí)裝料10秒；當(dāng)小車(chē)后退到達(dá)A地時(shí)，碰到后限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)小車(chē)車(chē)門(mén)開(kāi)卸料動(dòng)作，并且用定時(shí)器計(jì)時(shí)卸料10秒。3.2 工作過(guò)程工作過(guò)程如圖3-1所示：圖3-1 小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料工作過(guò)程3.3 方案設(shè)計(jì)根據(jù)控制目的和要求，進(jìn)過(guò)仔細(xì)分析各種因素，制定了整

9、體的設(shè)計(jì)方案:以西門(mén)子S7-200為核心，完成對(duì)輸入輸出點(diǎn)的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)MCGS通信協(xié)議與PLC進(jìn)行I/O點(diǎn)的通信。1）小車(chē)自動(dòng)控制主電路圖圖3-2小車(chē)自動(dòng)控制示意圖2）PLC裝卸料小車(chē)接線示意圖圖3-3 自動(dòng)往返小車(chē)PLC外部接線圖3）總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)是基于PLC的小車(chē)往返運(yùn)動(dòng)裝卸料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我采用的PLC可編程語(yǔ)言是西門(mén)子S7-200系列PLC編程語(yǔ)言。首先在設(shè)計(jì)外部程序時(shí)，用西門(mén)子S7-200匯編一個(gè)主程序調(diào)用四個(gè)子程序。主程序決定小車(chē)的運(yùn)行方式，手動(dòng)，單步，單周期還是自動(dòng)。然后在子程序中詳細(xì)匯編各種方式的小車(chē)往返裝卸料。再次在設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中運(yùn)用繼電器M來(lái)控制PLC和計(jì)算機(jī)內(nèi)

10、部的組態(tài)進(jìn)行讀寫(xiě)。這樣既能達(dá)到PLC控制小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料界面的監(jiān)控狀態(tài)，又能由組態(tài)中開(kāi)關(guān)自行控制小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料界面的監(jiān)控狀態(tài)。4.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1小車(chē)自動(dòng)往返裝卸料控制流程圖圖4-1 小車(chē)往返順序功能圖根據(jù)圖3-4 匯編PLC程序能夠?qū)崿F(xiàn)小車(chē)自動(dòng)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(shí)現(xiàn)。4.2 I/O分配表I/O點(diǎn)分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)代號(hào)名稱與功能輸入地址代號(hào)名稱與功能輸出地址SQ1手動(dòng)方式I0.0KM1前進(jìn)Q0.0SQ2單步方式I0.1KM2后退Q0.1SQ3單周期I0.2YV1料門(mén)Q0.2SQ4自動(dòng)方式I0.3YV2車(chē)門(mén)Q0.3SB1前進(jìn)I0.4SB2

11、后退I0.5SB3料門(mén)I0.6SB4車(chē)門(mén)I0.7SQ5啟動(dòng)I1.0SQ6前限位I1.1SQ7后限位I1.2表4-1 I/O分配表4.3 PLC程序設(shè)計(jì)1）主程序中調(diào)用運(yùn)行方式子程序手動(dòng)子程序調(diào)用圖4-2 手動(dòng)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(dòng)子程序調(diào)用圖4-4 自動(dòng)子程序調(diào)用2）手動(dòng)子程序運(yùn)行圖4-5 手動(dòng)運(yùn)行3）單步子程序運(yùn)行圖4-6 單步運(yùn)行4）單周期子程序運(yùn)行圖4-7單周期運(yùn)行4）自動(dòng)子程序運(yùn)行圖4-8 自動(dòng)運(yùn)行4.4組態(tài)軟件的界面設(shè)置圖4-9 組態(tài)界面設(shè)置如圖4-9所示，小車(chē)從A地到B地自動(dòng)往返運(yùn)行，并且在B點(diǎn)進(jìn)行裝料，在A點(diǎn)

12、進(jìn)行開(kāi)車(chē)門(mén)卸料。輸出的Q要通過(guò)腳本程序的編寫(xiě)連接小車(chē)運(yùn)行。限位開(kāi)關(guān)的感應(yīng)也需要在腳本程序中添加。圖4-10 運(yùn)行策略腳本程序如下所示：IF 前進(jìn)輸出=1 THEN 后限位開(kāi)關(guān)1=0小車(chē)=小車(chē)+15endifIF 裝料=1 THEN 小車(chē)=小車(chē)endifIF 及時(shí)到=1 THEN 裝料=0endifIF 后退輸出=1 THEN前限位開(kāi)關(guān)1=0小車(chē)=小車(chē)-15endifIF 卸料=1 THEN 小車(chē)=小車(chē)endifIF 及時(shí)到1=1 THEN 卸料=0endifIF 小車(chē)=0 THEN后退輸出=0后限位開(kāi)關(guān)1=1endifIF 小車(chē) = 600 THEN前進(jìn)輸出=0 前限位開(kāi)關(guān)1=1 Endif腳

13、本程序中編寫(xiě)完成，然后通過(guò)定時(shí)器開(kāi)啟裝卸料時(shí)間。圖4-11 定時(shí)器計(jì)時(shí)圖圖4-12 對(duì)象選擇類型4.5 組態(tài)與PLC通信在通用串口設(shè)備屬性中要選擇串口端口號(hào)（1255）0-COM1才能通訊成功，并且通訊的時(shí)候要關(guān)閉西門(mén)子S7-200程序編輯。如圖4-12所示圖4-13 通用串口設(shè)備屬性圖4-14 設(shè)備編輯窗口在圖4-14設(shè)備編輯窗口，添加所需要的設(shè)備通道，并且選擇可讀寫(xiě)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(xiě)不出來(lái)。圖4-15 I輸入連接變量圖4-16 Q輸出連接變量圖4-17 M繼電器連接變量4.6 程序調(diào)試與運(yùn)行1）手動(dòng)方式前進(jìn)：小車(chē)在料斗下面時(shí)不能向前運(yùn)行，小車(chē)

14、的車(chē)門(mén)在打開(kāi)時(shí)不能運(yùn)行，小車(chē)采用點(diǎn)動(dòng)控制，按下向前運(yùn)行按鈕，小車(chē)向前進(jìn)，當(dāng)小車(chē)行至料斗下時(shí)，碰到前限位開(kāi)關(guān)時(shí)應(yīng)停下來(lái)。裝料：小車(chē)必須在B點(diǎn)料斗門(mén)下時(shí)，才能打開(kāi)料斗門(mén)，以避免將料卸在地上。按一下料斗門(mén)打開(kāi)按鈕，控制料斗門(mén)的電磁鐵得電，斗門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電,斗門(mén)關(guān)閉。后退：小車(chē)在A地點(diǎn)時(shí)不能后退，小車(chē)的車(chē)門(mén)在打開(kāi)時(shí)不能運(yùn)行，小車(chē)采用點(diǎn)動(dòng)控制，料斗門(mén)未關(guān)閉時(shí)不能運(yùn)行，按下向后運(yùn)行按鈕時(shí)，小車(chē)向后運(yùn)行至A地點(diǎn)時(shí)，小車(chē)碰到后限位開(kāi)關(guān)應(yīng)停下來(lái)。卸料：小車(chē)必須在A地點(diǎn)時(shí)，才能打開(kāi)車(chē)門(mén)，以保證將料卸在規(guī)定地點(diǎn)。按一下車(chē)門(mén)打開(kāi)按鈕，控制車(chē)門(mén)的電磁鐵得電，車(chē)門(mén)打開(kāi)，延時(shí)10秒種后電磁鐵失電，車(chē)門(mén)關(guān)閉

15、。2）單步方式小車(chē)在A地，并且在車(chē)門(mén)關(guān)好的情況下，按下小車(chē)前進(jìn)按鈕，小車(chē)自動(dòng)向前運(yùn)行，從A地運(yùn)行到B地停；再按下料斗門(mén)打開(kāi)按鈕，料斗門(mén)打開(kāi)裝料10秒；再按下小車(chē)后退按鈕，小車(chē)自動(dòng)向后運(yùn)行到A處停止；再按下車(chē)門(mén)打開(kāi)按鈕，車(chē)門(mén)打開(kāi)，卸料10秒后車(chē)門(mén)關(guān)閉。3）單周期方式小車(chē)在A地點(diǎn)，并且在車(chē)門(mén)關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車(chē)就從A地點(diǎn)運(yùn)行到B地點(diǎn)停下來(lái)，然后料斗門(mén)打開(kāi)裝料10秒鐘，之后小車(chē)自動(dòng)向后行到A地點(diǎn)停止，車(chē)門(mén)打開(kāi)卸料10秒鐘后，車(chē)門(mén)關(guān)閉。4）自動(dòng)方式小車(chē)在A地點(diǎn)時(shí)，按一下向前運(yùn)行按鈕，小車(chē)在A地點(diǎn)，并且在車(chē)門(mén)關(guān)好的情況下，按一下向前運(yùn)行按鈕。小車(chē)就從A地點(diǎn)運(yùn)行到B地點(diǎn)停下來(lái)，然后料斗門(mén)

16、打開(kāi)裝料10秒鐘，之后小車(chē)自動(dòng)向后行到A地點(diǎn)停止，車(chē)門(mén)打開(kāi)卸料10秒鐘后，車(chē)門(mén)關(guān)閉。，斷開(kāi)運(yùn)行開(kāi)關(guān)時(shí)，小車(chē)將在完成一個(gè)循環(huán)之后，結(jié)束運(yùn)行。5.程序調(diào)試心得與建議通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書(shū)館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，