東北大學(xué)PLC課程設(shè)計報告.docx

1.概述1.1 總體安排與時間分配本次課程設(shè)計歷時三周，每周有不同的任務(wù)，大致進度安排如下：第一周：安裝控制所需軟件，分析系統(tǒng)的組成和工作原理，學(xué)習(xí)相關(guān)軟件的操作和梯形圖中相關(guān)指令塊的使用。第二周：按擬定的實驗方案進行實驗。利用實驗室現(xiàn)有設(shè)備，指定題目，自擬實驗提綱，做出實驗結(jié)果。第三周：分析并優(yōu)化系統(tǒng)，撰寫課程設(shè)計報告，進行實驗的原理深入分析和論證，組織答辯，按時交課程設(shè)計報告。1.2 Micro850控制器Micro850控制器是一種可以內(nèi)置I/O模塊，又可以外掛擴展I/O模塊的經(jīng)濟型控制器。Micro850控制器可以嵌入2-5個模塊不等，并且最多支持4個擴展I/O模塊。該控制器還可以采用任何一類2等級額定24V直流輸出電源，如采用符合最低規(guī)格的可選Micro800電源模塊，按照其I/O點數(shù)分為兩種款型：24點和48點。CCW是Micro800系列控制器的程序開發(fā)軟件，在這個軟件中，不僅可以組態(tài)Micro800系列控制器，還可以組態(tài)觸摸屏和變頻器。下面以創(chuàng)建一個工程來介紹這款軟件：1.雙擊圖標(biāo)，打開軟件2.在Device Toolbox中，點開文件夾Controller,選2080-LC50-24QWB，雙擊或者拖動它3.雙擊Micro850，在新出現(xiàn)的窗口中，將鼠標(biāo)移動到插件模塊單擊右鍵選擇ADD中的New-LD,點擊open，便出現(xiàn)編程界面4 .打開Toolbox,點擊文件夾Ladder前的加號，其下方為指令集，可選擇需要指令編制程序5編譯：在工具欄中找到編譯按鈕6.下載：在工具欄中找到下載按鈕1.3 WEINVIEWHMI組態(tài)軟件WEINVIEWHMI組態(tài)軟件EasyBuilder8000（簡稱EB8000）是臺灣威綸科技公司開發(fā)的新一代人機界面軟件，適用于本公司MT8000和MT6000系列所有型號的產(chǎn)品。相對于以往產(chǎn)品，具有以下特點：1、支持65536色顯示2、支持windows平臺所有矢量字體3、支持BMP，JPG，GIF等格式的圖片4、兼容EB500的畫面程序，無需重新編程，輕松實現(xiàn)產(chǎn)品升級5、支持USB設(shè)備，譬如U盤、USB鼠標(biāo)、USB鍵盤、USB打印機等6、支持歷史數(shù)據(jù)、故障報警等，可以保存到U盤或者SD卡里面，并且可轉(zhuǎn)換為Excel可以打開的文件7、支持U盤、USB線和以太網(wǎng)等不同方式對HMI畫面程序進行上下載8、支持配方功能，并且可以使用U盤等來保存和更新配方，容量更大9、支持三組串口同時連接不同協(xié)議的設(shè)備，應(yīng)用更加靈活方便10、支持自定義啟動Logo的功能，且支持“垂直”安裝的模式11、支持市場上絕大多數(shù)的PLC和控制器、伺服、變頻器、溫控表等，我們也可以為您特殊的控制器開發(fā)驅(qū)動程序12、支持離線模擬和在線模擬功能，極大的方便了程序的調(diào)試13、強大的宏指令功能，除了常用的四則運算、邏輯判斷等功能外，還可以進行三角函數(shù)、反三角函數(shù)、開平方、開三次方等運行，同時，還可以編寫通訊程序，與非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的設(shè)備實現(xiàn)通訊連接14、強大的以太網(wǎng)通訊功能，除了可以與帶以太網(wǎng)口的PLC等控制器通訊外，還可以實現(xiàn)HMI之間的聯(lián)網(wǎng)，通過Internet或者局域網(wǎng)對HMI和與HMI連接的PLC等上下載程序，維護更加便利15、支持VNC（虛擬網(wǎng)絡(luò)計算機）功能。只要任何有網(wǎng)絡(luò)的地方，在IE瀏覽器里面輸入需要的IP地址和密碼，即可監(jiān)視現(xiàn)場的HMI和機器的運行情況。2.課程設(shè)計任務(wù)及要求2.1 設(shè)計任務(wù)通過對相關(guān)編程軟件的學(xué)習(xí)，能自主設(shè)計出控制電動機正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，定點啟停等程序，能熟練應(yīng)用EB8000軟件編制觸摸屏控制程序?qū)崿F(xiàn)對速度，距離，運動方向等的控制。能進行相關(guān)故障處理，能分析并改正程序錯誤，能進行相關(guān)故障處理。2.2 設(shè)計要求以小組為單位，按照相關(guān)要求，自主設(shè)計出相關(guān)程序控制電機在不同狀態(tài)下的運動，包括百米沖刺，跨欄，折返跑。具體介紹如下：百米沖刺：滑塊以恒定轉(zhuǎn)速運動到指定位置并停止，同時通過屏幕顯示當(dāng)前滑塊前進距離和時間?？鐧冢夯瑝K首先以50Hz的頻率前進，每到一個跨欄點滑塊自動改變頻率前進一小段距離，接著繼續(xù)以50Hz的頻率前進，直到到達終點位置，實時顯示時間并自動停止。折返跑：首先，滑塊從零點到達指定的第一個折返點，然后自動返回并到達第二折返點，接著返回終點并自動停止。其中，第一位置最大，第二位置最小。3. 理論設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計3.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示。執(zhí)行機構(gòu)被控對象控制器PLC 變頻器 異步電機 測量變送編碼器 圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.1.2 系統(tǒng)工作原理控制系統(tǒng)可分為五個部分：控制器采用AB公司的Micro850系列PLC；執(zhí)行機構(gòu)使用的是PowerFlex 525變頻器，通過對不同輸入頻率的控制可控制電機的速度，關(guān)于變頻器的原理此處不再贅述。三相異步電動機作為被控對象。在不同的項目中，分別以速度，運動位置作為被控量；在測量變送環(huán)節(jié)選用增量式光電編碼器,每轉(zhuǎn)輸出脈沖個數(shù)為1000，通過對計數(shù)脈沖個數(shù)的簡單計算，可得到滑塊前進的距離，也就是電機前進的距離。器顯示器選用威綸觸摸屏，通過對EB8000與CCW進行編程，并通過有效地址將兩者結(jié)合起來，實現(xiàn)人機3.2.3系統(tǒng)硬件連接原理圖如圖3-2所示。變頻器三相輸出與電機相連，光電編碼器的A,B兩相輸出接到PLC的高數(shù)計數(shù)器入口，觸摸屏，PLC，變頻器通過交換機用網(wǎng)線互聯(lián)，同時連接PC機。PC機交換機觸摸屏PLC變頻器異步電機編碼器 圖3-2 系統(tǒng)硬件連接原理圖4. 系統(tǒng)設(shè)計 4.1百米沖刺4.1.1 編程結(jié)果見附錄圖A.14.1.2程序分析：第一，由高速計數(shù)器記錄光電編碼器的數(shù)值放入到sts1.Accumulator，根據(jù)調(diào)試，用sts1.Accumulator除以1250.0可以得到滑塊前進的距離。第二，當(dāng)前位置由outlo顯示，與手動輸入變量in作比較，從觸摸屏上輸入沖刺距離in后，按下啟動按鈕begin，mov指令將0.0賦給變量p并與1.0作比較，star為真stop為假，滑塊向前運動；到達指定位置后，第二條比較指令為真（程序第六行），第一條（第五行）為假，mov指令將1.0賦給變量p,star為假stop為真，電機即刻停止，沖刺過程結(jié)束。 第三，由用戶自定義模塊的star的BOOL量控制延時導(dǎo)通計時（TON）可以得出滑塊行走的時間，通過實型轉(zhuǎn)換功能塊，把時間的time型轉(zhuǎn)換為實型，除以1000后，把毫秒轉(zhuǎn)換為秒，最后通過MOV指令把得到的時間保留下來，并可以實時顯示。4.1.3 威綸屏的設(shè)計與地址對應(yīng)關(guān)系威綸屏設(shè)計如圖4-1所示，圖中可顯示當(dāng)前位置、當(dāng)前頻率、運行時間等實時信息，還包括啟停按鈕，方向控制按鈕。圖4-1 百米威綸屏設(shè)計圖地址對應(yīng)關(guān)系如表4.1所示：名稱數(shù)據(jù)類型變量名地址當(dāng)前頻率REALspeed400001當(dāng)前位置REALoutlo400003時間REALT5400009終點REALin400005啟停BOOLbegin000006向前BOOLfwd000003向后BOOLrev000004表4.1百米地址對應(yīng)關(guān)系表注意事項：1、 建立新文件時一定要注意選對威綸屏的名稱，在建立過程中，威綸屏與PLC連接的地址為192.168.1.20。2、 每個元件都要選擇PLC名稱為MODBUS TCP/IP，元件地址要照著上表的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，數(shù)字格式選擇32-bit Float，PLC上下限設(shè)為正負9999。3、 啟停按鈕和向前、向后的按鈕的開關(guān)類型選擇為切換開關(guān)。4.2 跨欄4.2.1 編程結(jié)果如附錄圖B.1所示4.2.2程序分析：跨欄在百米沖刺的基礎(chǔ)上，增加了7、8、9、10、11、12、13七條程序。首先用一條加法指令，將所設(shè)置的第一個跨欄點的位置（in）加上一段距離（0.2）并與當(dāng)前位置作比較，起到跨欄效果，在跨欄的瞬間，通過兩個比較器，將當(dāng)前速度通過mov指令顯示到屏幕上。當(dāng)不滿足三個跨欄位置要求時，通過線圈的觸點即可控制滑塊以正常速度運行。 4.2.3威綸屏設(shè)計與地址對應(yīng)關(guān)系威綸屏設(shè)計如圖4-2所示，沿用了相同的背景。包括第一、第二、第三跨欄點的數(shù)值輸入，實時頻率顯示，啟停按鈕，方向控制按鈕。圖4-2 跨欄威綸屏設(shè)計圖地址對應(yīng)關(guān)系如表4.2所示：名稱數(shù)據(jù)類型變量名地址當(dāng)前位置REALoutlo400003當(dāng)前頻率REALspeed400001時間REALT5400009第一位置REALin400005第二位置REALin2400013第三位置REALIN3400015第一頻率REALs1400011第二頻率REALS2400017第三頻率REALS3400019啟停BOOLbegin 000005向左BOOLfwd000003向右BOOLrev000004表4.2 跨欄地址對應(yīng)表4.3折返跑4.3.1 程序設(shè)計如附表C.1所示4.3.2程序分析：折返跑也是在百米沖刺的基礎(chǔ)上，增加了3、4、5、8、9、10、11、12、13、14、15共十一條程序，由總按鈕接一個置位輸出，把這個從0到1的上升沿的指令給到用戶自定義模塊里的start上使BOOL量從0到1電機開始運行。然后通過一個小于等于的比較指令，比較設(shè)置的第一位置和當(dāng)前位置，如果不滿足則把指令給到復(fù)位輸出，把指令從1到0的下降沿給到用戶自定義的rev使滑塊向向反的方向運行，同理，另外兩個位置的折返也一樣。直到滑塊到達第三個位置停止，時間也跟著停止。4.3.3威綸屏設(shè)計與地址對應(yīng)關(guān)系威綸屏設(shè)計如圖4-3所示，包括實時位置顯示，當(dāng)前頻率顯示，啟停按鈕，方向控制按鈕，終點。圖4-3 折返跑威綸屏設(shè)計圖地址對應(yīng)關(guān)系如表4.3所示：名稱數(shù)據(jù)類型變量名地址當(dāng)前位置REALo12400003當(dāng)前頻率REALspeed1400001時間REALout3400007第一折返點REALyushe400005第二折返點REALyushe1400009第三折返點REALyushe2400011起飛BOOLBegin000006向右BOOLsetrev000004表4.2 折返跑地址對應(yīng)表5. 安裝調(diào)試5.1安裝調(diào)試過程接通電源，檢查設(shè)備啟動狀態(tài)無誤后，通過交換機將PC,PLC，觸摸屏，變頻器連接到一起。將個人電腦的連接方式做簡單更改，將IP地址設(shè)為192.168.1.10 。啟動CCW控制程序，對選中的PLC的地址稍作修改，設(shè)為192.168.1.20，同時選擇對應(yīng)的變頻器并將地址改為192.168.1.30，在變頻器上手動設(shè)置不同段的地址，應(yīng)與個人電腦上的設(shè)置相匹配；關(guān)于威綸屏安裝調(diào)試注意事項上文已作介紹，不再贅述。以上工作完成后，在個人電腦上輸入命令提示符，對設(shè)置地址逐個進行ping操作，操作成功后，連接才算成功。除此連接方式外，還有USB連接等連接方式，本次課程設(shè)計采用了以太網(wǎng)通信，對于其他方式不作介紹。5.2故障分析1.在通信過程中，PLC一直ping不上去？答：可以用USB數(shù)據(jù)線進行外部的連接通信。 2.百米沖刺結(jié)束時時間保留不下來，自動歸零？答：在程序的最后一條加一個MOV指令，MOV指令有隱藏保留數(shù)據(jù)的功能。6. 結(jié)論根據(jù)相關(guān)要求，設(shè)計出相關(guān)程序控制電機在不同狀態(tài)下的運動。百米沖刺過程中，滑塊能以恒定轉(zhuǎn)速運動到指定位置并停止，同時通過屏幕顯示當(dāng)前滑塊前進距離和時間，同樣，跨欄過程能按要求完成任務(wù)。在折返跑程序中，有許多尚待完善的地方，也存在一些邏輯不太合理的地方?；瑝K能從零點到達指定的第一個折返點，然后自動返回并到達第二折返點，接著返回終點并自動停止，但有許多尚待完善的地方，也存在一些邏輯不太合理的地方。在三周的課程設(shè)計過程中，7. 使用儀器設(shè)備清單硬件： 導(dǎo)軌 Micro850系列PLC PowerFlex 525變頻器 三相異步電動機 增量式光電編碼器 威綸觸摸屏 PC機 交換機 網(wǎng)線若干 220V交流電源軟件：Comected Components Workbench EB80008. 收獲、體會和建議在課程設(shè)計過程中，我主要負責(zé)程序的優(yōu)化部分，調(diào)試程序和修改程序，共同探討程序設(shè)計過程中存在的各種不足，開關(guān)的設(shè)計部分有我自己獨立完成。計時器的設(shè)計有劉同學(xué)獨立完成。主程序由我們兩人共同完成。威綸屏的設(shè)計主要由劉同學(xué)完成。在這次的課程設(shè)計中不僅檢驗了我所學(xué)習(xí)的知識，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計過程中，與同學(xué)分工設(shè)計，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會了合作，學(xué)會了運籌帷幄，學(xué)會了寬容，學(xué)會了理解，也學(xué)會了做人與處世。課程設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)生涯的重要組成部分，尤其是對于我們學(xué)習(xí)自動化學(xué)科有著很大的幫助。課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。千里之行，始于足下。通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義。我們在課上學(xué)習(xí)到的全部是理論知識，課程設(shè)計正好可以將我們所學(xué)到的知識應(yīng)用于實際。但在這次課程設(shè)計中，我深刻體會到了自動控制系統(tǒng)的控制過程，以及控制系統(tǒng)的每個環(huán)節(jié)。我們有很多同學(xué)只知道如何控制參數(shù)而忽略了控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。平時總生活在書本上的東西也一下間出現(xiàn)在了我們面前，PLC、變頻器、并且可以在觸摸屏上控制整個運行過程，我們可謂是大開眼界。課程設(shè)計鞏固了我們學(xué)過的知識，增強了我們的實踐能力，并且加強了我們的團隊協(xié)作能力。在此感謝本次