基于PLC的網(wǎng)球自動發(fā)射機課程設(shè)計說明書.doc

西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 摘要摘要：針對目前網(wǎng)球自動發(fā)射機發(fā)射模式單一的情況，本文提出了一種針對不同層 次鍛煉者的設(shè)計。本設(shè)計提供三種不同的模式供鍛煉者選擇，即手動模式，自動模式 一和自動模式二。本設(shè)計在兩種不同方案的基礎(chǔ)上選擇了使用 PLC 控制發(fā)射機的方案。 通過對輸入輸出信息的分析確定了使用什么型號的 PLC 控制器件。然后對發(fā)射機工藝 流程進行分析，從而確定了整個程序的結(jié)構(gòu)，利用順序編程的方法編寫控制程序，使 用梯形圖測試功能初步驗證了程序的正確性。使用易控組態(tài)軟件對整個程序進行模擬 驗證，進而進一步確定編程的正確性。使用 MX Component 進行了綜合測試，驗證了 組態(tài)軟件與 GX Developer 成功通信。本設(shè)計完成了設(shè)計目標(biāo)，實現(xiàn)了網(wǎng)球自動發(fā)射機 主要功能。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：網(wǎng)球自動發(fā)射機，PLC，GX Developer，易控組態(tài)軟件，MX Component Abstract: In order to improve the insufficient that the present automatic transmitter launch mode was single ，this design proposed a design for different levels of exercisers.This design provided three different patterns for the exercisers to choose, namely, manual mode, automatic mode and automatic mode.On the basis of two different schemes，this design chose PLC control transmitter scheme. A According to the analysis of the input and output information， we determined the type of PLC controller device.And then analyze the transmitter process, to determine the structure of the whole program, the method of using sequential programming write control program . Using ladder diagram test functions preliminary verifies the correctness of the program.Using INSPEC for simulating the whole program verification, and further to determine the correctness of the programming.Using MX Component has carried on the comprehensive test to verify the configuration software and GX Developer communication success.This design completed the target of the design , and realized main the function of the tennis automatic transmitter . Keywords: Tennis automatic transmitter, PLC, GX Developer, INSPEC, MX Component 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 目錄目錄 1 1 前言前言.1 2 2 網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計.3 2.1 網(wǎng)球自動發(fā)射機設(shè)計要求.3 2.2 網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計.4 2.2.1 方案一 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機.4 2.2.2 方案二 基于 VB 和單片機的網(wǎng)球自動發(fā)射機.4 2.3 網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案論證.5 2.3.1 方案一.5 2.3.2 方案二.5 2.4 網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案選擇.6 3 3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)分析的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)分析 .7 3.1 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機功能分析.7 3.2 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機工藝流程圖.7 3.2.1 總體工藝流程圖.8 3.2.2 手動模式工藝流程圖.8 3.2.3 自動模式一工藝流程圖.9 3.2.4 自動模式二工藝流程圖.11 3.3 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸入控制信息分析.12 3.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸出控制信息分析.12 3.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機 PLC 輸入輸出表設(shè)計.12 3.6 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLC 選型.13 4 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機硬件設(shè)計的網(wǎng)球自動發(fā)射機硬件設(shè)計.14 4.1 網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖設(shè)計.14 4.2 PLC 外部接線圖設(shè)計.15 4.3 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLC 選型.15 4.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的電機選型.16 4.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的光電開關(guān)選型.16 4.6 元器件表 .16 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 5 5 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機軟件設(shè)計的網(wǎng)球自動發(fā)射機軟件設(shè)計.18 5.1 中間元件表的制定.18 5.2 網(wǎng)球發(fā)射機程序順序功能圖設(shè)計.20 5.2.1 網(wǎng)球發(fā)射機主程序順序功能圖設(shè)計.20 5.2.2 網(wǎng)球發(fā)射機手動模式程序順序功能圖設(shè)計.21 5.2.3 網(wǎng)球發(fā)射機自動模式一程序順序功能圖設(shè)計.21 5.2.4 網(wǎng)球發(fā)射機自動模式二程序順序功能圖設(shè)計.23 5.3 PLC 編程平臺 GX DEVELOPER介紹.24 5.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機程序設(shè)計.24 5.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機程序調(diào)試.28 6 6 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的網(wǎng)球自動發(fā)射機上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.30 6.1 易控組態(tài)軟件介紹.30 6.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計.31 6.3 易控變量組設(shè)置.32 6.4 易控 FX 串口設(shè)置.34 7 7 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機綜合調(diào)試的網(wǎng)球自動發(fā)射機綜合調(diào)試.36 7.1 綜合調(diào)試平臺說明.36 7.2 綜合調(diào)試的步驟.38 7.3 整體的綜合調(diào)試.38 8 8 總結(jié)總結(jié).39 9 9 致謝致謝.40 參考文獻參考文獻.41 附錄附錄 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機元件表的網(wǎng)球自動發(fā)射機元件表.42 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 0 頁 1 1 前言前言 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可 以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算 術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械 或生產(chǎn)過程。PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、 輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強、功 能強大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點。 早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC） ， 它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計算機技術(shù)的 工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編 程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆， 所以將可編程序控制器簡稱 PLC。PLC 自 1969 年美國數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)， 現(xiàn)行美國、日本、德國的可編程序控制器質(zhì)量優(yōu)良，功能強大。 自 1969 年針對工業(yè)自動控制的特點和需要而開發(fā)的第一臺 PLC 問世以來，迄今 已近 30 多年了 ，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又比同于順序 控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微機處理器的優(yōu)點來滿足各種工業(yè)領(lǐng) 域的實時控制要求，同時也照顧到現(xiàn)場電氣操作維護人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機 常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)地形 象編程語言和模塊化地軟件結(jié)構(gòu)，使用程序地編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯 都很容易。 用戶買到所需 PLC 后，只需按說明書或提示，座少量地安裝接線和用戶程序地編制工 作，就可以靈活而方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試 不需要具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了”電腦“的神秘感，推動了計算 機技術(shù)的普遍運用。可編程控制器 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進 控制技術(shù)。 PLC 現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、 邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計算機 接口、能對模擬量進行控制，具備高速計數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代 由大量中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)，在 機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng) 用。PLC 應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個國家工業(yè)先進的重要標(biāo)志之一。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 1 頁 近年來，隨著國民經(jīng)濟的增長，人民生活水平的提高，生活也變得越來越繁忙了。 隨之而來的競爭壓力也越來越大，平時人們都為了使自己不被淘汰而拼命努力的工作 和學(xué)習(xí)，從而導(dǎo)致身體沒有得到應(yīng)該有的鍛煉。很多現(xiàn)代化的鍛煉方式也隨之出現(xiàn)， 網(wǎng)球運動是多數(shù)人們都喜歡的鍛煉方式，為了給想提高網(wǎng)球運動水平的練習(xí)人員提供 方便，網(wǎng)球訓(xùn)練機便應(yīng)運而生。簡單的說，所謂網(wǎng)球訓(xùn)練機就是用一塊鐵綁著繩子， 繩子的另一頭系上網(wǎng)球，那繩子要有彈性的，那樣拍出去的球就還能再回來。本文針 對網(wǎng)球訓(xùn)練項目中的技術(shù)要求和存在的問題,提出了設(shè)計網(wǎng)球自動發(fā)射機的想法。該機 器主要是利用 PLC 編程系統(tǒng)和機械的結(jié)合而構(gòu)成的。該發(fā)射機設(shè)計了三種模式供用戶 選擇，手動模式適用于初學(xué)者或者技術(shù)一般的鍛煉者，模式一適用于有一定基礎(chǔ)的鍛 煉者，模式二適用于有一定能力基礎(chǔ)較好的鍛煉者。三種模式由三個選擇開關(guān)控制。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 2 頁 2 2 網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計 2.12.1 網(wǎng)球自動發(fā)射機設(shè)計要求網(wǎng)球自動發(fā)射機設(shè)計要求 根據(jù)實際的經(jīng)驗，網(wǎng)球自動發(fā)射機大致要求如下： （1）要求設(shè)計的網(wǎng)球訓(xùn)練器可以發(fā)射出一定質(zhì)量的球。 （2）要求每隔 5 秒發(fā)射一球。 （3）需設(shè)置發(fā)射器的左右上下極限。 （4）每執(zhí)行一步發(fā)射就自動檢測改時候是否發(fā)射筐中有網(wǎng)球，如果沒有就自動關(guān)斷 電源，等待裝入網(wǎng)球，如果檢測有，就繼續(xù)發(fā)射。 發(fā)射機主要有六部分組成： （1）球框：存裝待發(fā)射球。 （2）發(fā)射電機 M1：發(fā)射網(wǎng)球，功率 0.45KW。 （3）發(fā)射管：球框中的球通過發(fā)射管發(fā)射。 （4）電機 M2：上下移動發(fā)射機，功率 0.2KW。 （5）電機 M3：左右移動發(fā)射機，功率 0.2KW。 （6）發(fā)射架：支撐整個發(fā)射機，可控制整個發(fā)射機的高度。 設(shè)計模型結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1。 發(fā)射電機 M1 發(fā)射機上下移動電機 M2 發(fā)射機左右移動電機 M3 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 3 頁 圖 2.1 網(wǎng)球發(fā)射機結(jié)構(gòu) 2.22.2 網(wǎng)球自動發(fā)射機方案網(wǎng)球自動發(fā)射機方案設(shè)計設(shè)計 2.2.12.2.1 方案一方案一 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的網(wǎng)球自動發(fā)射機 利用上位機控制 PLC，通過電機動作，作用于球，將球發(fā)射出去，通過上下移動控 制電機以及左右移動控制電機控制發(fā)射機的位置，從而能夠發(fā)出不同檔次的網(wǎng)球，這 樣的設(shè)計使得用戶范圍得以擴大。通過光電檢測開關(guān)檢測框中有無網(wǎng)球，反饋到上位 控制系統(tǒng)控制發(fā)射機動作。該方案的方框圖如圖 2.2。 控制器執(zhí)行器對象 檢測元件 +- 上位機控 制系統(tǒng) 通信 圖 2.2 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)方框圖 2.2.22.2.2 方案二方案二 基于基于 VB 和單片機的網(wǎng)球自動發(fā)射機和單片機的網(wǎng)球自動發(fā)射機 將 VB 程序引入 PC 機，PC 機作用于單片機，單片機輸出作用于歩進電機，從而控 制網(wǎng)球發(fā)射機的發(fā)射筒，進而也能發(fā)射不同位置的網(wǎng)球。通過光電傳感器，檢測框中 是否有球，將信號反回給單片機，通過單片機控制發(fā)射機動作。該系統(tǒng)方框圖如圖 2.3。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 4 頁 PC機（VB界面） 單片機系統(tǒng) RS232 步進電機驅(qū)動 步進電機 位置傳感器 （光電開關(guān)和微 動開關(guān)） 圖 2.3 基于 VB 和單片機的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)方框圖 2.32.3 網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案論證網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案論證 2.3.12.3.1 方案一方案一 （1）控制程序可變，具有良好的柔韌性：對于一個工廠或用戶來說，需求不會是 一層不變的，總會隨著外界的變化而變化，而 PLC 正好能滿足這個條件，只需改動 PLC 程序，而不需要改動硬件，就能實現(xiàn)工藝的變形，滿足要求。 （2）具有高度可靠性，適用與惡劣環(huán)境：PLC 對環(huán)境要求低，據(jù)研究表明，PLC 故 障間隔時間長達 5 年以上，所以是相當(dāng)可靠的?？煽啃詻Q定了它的生產(chǎn)效益，只有穩(wěn) 定的運行，才能保證生產(chǎn)的持續(xù)和高效。 （3）功能健全，可以應(yīng)用于各種環(huán)境：PLC 具有數(shù)字和模擬量的輸入/輸出、邏輯 運算、算術(shù)運算、定時、計數(shù)、順序控制等多種功能?？梢赃\用在大多數(shù)場合，所以 適用性相當(dāng)強、 （4）操作簡單，易于維護：一旦做好 PLC，便可通過上位控制 PLC 的運行，操作簡 單，如果遇到大改動，只需變更 PLC 內(nèi)部程序就可以實現(xiàn)功能的改變。 （5）體形小巧，功能強大，耗電量小：對于其他控制系統(tǒng)，PLC 更加便捷，體積小， 耗電量低，對于小型生產(chǎn)更加適用。 （6）性價比高：隨著科技的發(fā)展，PLC 的生產(chǎn)費用日益降低，功能卻日益強大，讓 更多的生產(chǎn)部門能夠承擔(dān)，低廉的造價和強大功能相對比，PLC 逐漸被廣大人群接受。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 5 頁 2.3.22.3.2 方案二方案二 （1）體積相當(dāng)?。簡纹瑱C體積相當(dāng)小，耗電量極低，可以用在生活中的各種小物品 上，例如遙控器，手機等。體積過小，則功能相對 PLC 不夠完善，無法代替 PLC 運用 與大型生產(chǎn)。 （2）變動方便：當(dāng)需要根據(jù)環(huán)境變化改變單片機時，只需更改程序，便可以實現(xiàn)功 能的改變。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 （4）單片機可靠性高，可工作到 106 107小時無故障。 （5）控制功能強。 2.42.4 網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案選擇網(wǎng)球自動發(fā)射機的方案選擇 PLC 和單片機相比較，有很多相同的優(yōu)點，但是單片機就目前看來很難在戶外場合 穩(wěn)定運行。單片機的運行受到室外各種不利因素的影響較大，如溫度驟降，風(fēng)雨雷電 等天氣因素，突然的沖擊等等。PLC 與之相比，承受此類不利因素的能力相比較高。由 于本設(shè)計需要的輸入輸出點位比較多，單片機一般難以達到。而且工程項目一般很少 完全依賴單片機完成，應(yīng)用 PLC 解決功能比較復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計使得系統(tǒng)電路更為簡單。 而且 PLC 的可行性，現(xiàn)場升級維護與替換都比單片機更為方便。綜合上述因素選擇方 案一較為妥當(dāng)。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 6 頁 3 3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)分析分析 3.13.1 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的網(wǎng)球自動發(fā)射機功能分析功能分析 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機總體上由三個電機，一個球框，一根發(fā)射管和一個支 架構(gòu)成。用兩個電機分別調(diào)節(jié)發(fā)射機的上下和左右運動，再用一個電機控制球的發(fā)射。 在球框中安裝一個光電檢測開關(guān)，檢測筐中是否有球，無球時停止動作。發(fā)射機上安 裝有控制面板，用戶可以根據(jù)需要選擇不同模式發(fā)射網(wǎng)球。該發(fā)射機設(shè)計了三種模式 供用戶選擇，手動模式適用于初學(xué)者或者技術(shù)一般的鍛煉者，模式一適用于有一定基 礎(chǔ)的鍛煉者，模式二適用于有一定能力基礎(chǔ)較好的鍛煉者，三種模式由三個選擇開關(guān) 控制。當(dāng)用戶按下啟動鍵啟動發(fā)射機時，如果發(fā)射機有球那么正常運行燈就點亮，如 果沒有球，那么無球報警燈就點亮，在運行中如果沒有球了，那么正常運行燈熄滅， 無球報警燈就點亮。設(shè)計模型簡圖如圖 3.1。 圖 3.1 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機簡圖 3.23.2 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的網(wǎng)球自動發(fā)射機工藝流程圖工藝流程圖 通過控制電機 M1 、M2 的旋轉(zhuǎn)，將發(fā)射機移動到特定的九個位置，并在該點完成 發(fā)球。需要控制發(fā)射機的啟停和發(fā)球時間間隔，以及發(fā)射機移動過程的循環(huán)方式。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 7 頁 3.2.13.2.1 總體工藝流程圖總體工藝流程圖 當(dāng)用戶按下啟動按鈕，光電檢測開關(guān)檢測框中是否有球，有則亮起正常運行燈， 否則停止執(zhí)行命令并亮起無球報警燈。正常運行時，默認(rèn)發(fā)射機每次停止時都在場地 中間位置。用戶需要根據(jù)自身實際能力選擇不同的運行模式來控制發(fā)射機運行。每次 執(zhí)行完一次子程序系統(tǒng)返回主程序?？傮w工藝流程如圖 3.2。 手動模式自動模式二 檢測是否有球 發(fā)射機置中 模式選擇 自動模式一 停止 啟動 N Y 圖 3.2 總體工藝流程圖 3.2.23.2.2 手動模式工手動模式工藝流程圖藝流程圖 當(dāng)用戶按下手動按鈕后，程序進入手動模式。通過按下向左、向右、向下、向上 按鈕控制發(fā)射機的位置，按下發(fā)射按鈕發(fā)射網(wǎng)球。手動模式工藝流程圖如圖 3.3。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 8 頁 Y Y N N Y 是否按下向上 開始發(fā)球 M2正轉(zhuǎn) M2反轉(zhuǎn)M3正轉(zhuǎn)M3反轉(zhuǎn) 是否到上極限是否到下極限是否到左極限是否到右極限 是否按下發(fā)球 M2停止M2停止M3停止M3停止 N Y N Y N Y N Y 是否按下向下是否按下向左是否按下向右 N N Y N Y 圖 3.3 手動模式工藝流程圖 3.2.33.2.3 自動模式一工藝流程圖自動模式一工藝流程圖 當(dāng)用戶按下自動模式一時，發(fā)射機開始自動執(zhí)行模式一程序。首先從起點向上移 動到達上極限開始發(fā)球，發(fā)射完設(shè)定的數(shù)目后往下到達中間點，如此將上下左右中五 個點走遍。自動模式一流程圖如圖 3.4。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 9 頁 M2正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器上升 M2停止，M1啟 動發(fā)球 是否到達上限 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器下降 是否到達中間位置 M2停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器下降 是否到下限 M2停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M2正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器上升 是否到達中間位置 M2停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器左移 是否到達左極限 M3停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器右移 是否到中間位置 M3停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器右移 是否到右極限 M3停止，M1啟 動發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器左移 是否到中間位置 A N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y A 圖 3.4 自動模式一流程圖 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 10 頁 3.2.43.2.4 自動模式二工藝流程圖自動模式二工藝流程圖 當(dāng)用戶按下自動模式二時，發(fā)射機開始自動執(zhí)行自動模式二程序。首先從起點斜 向運行到左上極限點開始發(fā)球，發(fā)射完設(shè)定數(shù)目后開始右移到右上極限點，如此直到 回到起點。自動模式二工藝流程圖如圖 3.5。 M2正轉(zhuǎn)，M3正 轉(zhuǎn) 是否達到左上極限 M2停，M3停， 發(fā)球3次 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn) 是否達到右上極限 M3停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn) 是否到達右下極限 M2停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn) 是否達到左下極限 M3停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M2正轉(zhuǎn)，M3反 轉(zhuǎn) 是否居中 B B N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y 圖 3.5 自動模式二流程圖 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 11 頁 3.33.3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸入控制信息分析的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸入控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的系統(tǒng)需求，系統(tǒng)需要的輸入控制信號有以下幾 種：發(fā)射機啟動停止信號（由啟動停止開關(guān)產(chǎn)生） ；手動模式、自動模式一、自動模式 二選擇信號（由手動模式、自動模式一、自動模式二選擇開關(guān)產(chǎn)生） ；手動模式控制發(fā) 射機信號（由按鍵向上、向下、向左、向右產(chǎn)生） ；九個點位的信號（由九個行程開關(guān) 產(chǎn)生） ；手動發(fā)球信號（由發(fā)球按鍵產(chǎn)生） ；有無球信號（由光電檢測開關(guān)產(chǎn)生） 。其中 啟動停止開關(guān)用于控制整個系統(tǒng)的開啟與停止，模式選擇開關(guān)用于用戶選擇不同模式， 九個行程開關(guān)用于系統(tǒng)判定發(fā)射機是否到達預(yù)定位置，手動方向按鍵用于用戶選擇發(fā) 射機將要到達的位置，手動發(fā)射鍵用于用戶選擇到達位置后是否發(fā)射網(wǎng)球，光電檢測 開關(guān)用于判斷框中是否有球。 3.43.4 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸出控制信息分析的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸出控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的系統(tǒng)功能，系統(tǒng)輸出信息有如下幾個：輸出到 控制網(wǎng)球自動發(fā)射機發(fā)射電機的啟停信號 Y0，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向上運動的 電機啟停信號 Y1，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向下運動的電機啟停信號 Y2，輸出到控 制網(wǎng)球自動發(fā)射機向左運動的電機啟停信號 Y3，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向右運動 的電機啟停信號 Y4，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機運行燈點亮熄滅的信號 Y5，輸出到控 制網(wǎng)球自動發(fā)射機無球報警燈點亮熄滅的信號 Y6。 3.53.5 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的網(wǎng)球自動發(fā)射機 PLCPLC 輸入輸出表設(shè)計輸入輸出表設(shè)計 根據(jù)輸入輸出信息的分析，將輸入輸出信息制定了兩張表格，并且分析了大概的 作用。輸入輸出表如表 3.1。 表 3.1 輸入輸出信息表 元件符號端子名稱名稱及作用 SB1X0 總啟動開關(guān) SB2X1 總停止開關(guān) SB3X2 手動電機 M2 正轉(zhuǎn)開關(guān) SB4X3 手動電機 M2 反轉(zhuǎn)開關(guān) SB5X4 手動電機 M3 正轉(zhuǎn)開關(guān) SB6X5 手動電機 M3 反轉(zhuǎn)開關(guān) 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 12 頁 SB7X6 手動發(fā)球開關(guān) SB8X7 自動模式一開關(guān) SB9X10 自動模式二開關(guān) SB10X24 手動模式開關(guān) S1X12 上極限限位開關(guān) S2X13 下極限限位開關(guān) S3X14 左極限限位開關(guān) S4X15 右極限限位開關(guān) S5X16 左上極限限位開關(guān) S6X17 左下極限限位開關(guān) S7X20 右下極限限位開關(guān) S8X21 右上極限限位開關(guān) S9X22 網(wǎng)球檢測開關(guān) S10X23 中間限位開關(guān) KM0Y0 發(fā)球電機 M1 狀態(tài) KM1Y1 電機 M2 正轉(zhuǎn)狀態(tài) KM2Y2 電機 M2 反轉(zhuǎn)狀態(tài) KM3Y3 電機 M3 正轉(zhuǎn)狀態(tài) KM4Y4 電機 M3 反轉(zhuǎn)狀態(tài) KM5Y5 無球報警燈狀態(tài) KM6Y6 運行指示燈狀態(tài) 3.63.6 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLCPLC 選型選型 根據(jù)上文的分析，本設(shè)計共有 20 個輸入信號以及 7 個輸出信號，參照 FX2 系列的 基本單元與擴展單元表格（見表于 P113，鄭萍主編.現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶：重慶大 學(xué)出版社，2001） ，選擇有 24 個輸入點以及 24 個輸出點的 FX2-48MR 即可完成功能。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 13 頁 4 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機硬件設(shè)計的網(wǎng)球自動發(fā)射機硬件設(shè)計 4.14.1 網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖設(shè)計網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖設(shè)計 系統(tǒng)由 3 臺電機以及接觸器等元件構(gòu)成。電機 M1 是控制發(fā)射機發(fā)球，功率為 0.45KW，電機 M2 正、反轉(zhuǎn)控制發(fā)射管向上、下移動，M3 正、反轉(zhuǎn)控制發(fā)射管向上、下 移動，空氣開關(guān)與接觸器額定電流略大于電機額定電流。網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖 如圖 4.1。 圖 4.1 網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 14 頁 4.24.2 PLCPLC 外部接線圖設(shè)計外部接線圖設(shè)計 PLC 端口與對應(yīng)開關(guān)相連接，從而控制輸出端口，實現(xiàn) PLC 與硬件的連接。具體接 線圖如圖 4.2。 圖 4.2PLC 外部接線圖 4.34.3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLCPLC 選型選型 本設(shè)計共有 20 個輸入信號以及 7 個輸出信號，參照 FX2 系列的基本單元與擴展單 元表格，選擇有 24 個輸入點以及 24 個輸出點的 FX2-48MR 即可完成功能。 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 15 頁 4.44.4 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的電機選型的網(wǎng)球自動發(fā)射機的電機選型 我們需要三個電機，一個電機控制發(fā)射管的上下移動，一個電機控制發(fā)射管的左 右移動，再有一個電機控制網(wǎng)球的發(fā)射，由于網(wǎng)球發(fā)射機的三個電機都沒有大的負載， 所以只需要小型電機即可。 4.54.5 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的光電開關(guān)選型的網(wǎng)球自動發(fā)射機的光電開關(guān)選型 我們需要一個光電開關(guān)隨時檢測網(wǎng)球發(fā)射機的籃筐中是否有球，所以需要一個良 好的光電檢測開關(guān)，當(dāng)框中無球時，能觸發(fā)光電檢測開關(guān)斷開，以實現(xiàn)停止網(wǎng)球發(fā)射 機。 4.64.6 元器件表元器件表 整個設(shè)計所用到的各種元件記錄表見表 4.1。 表 4.1 元器件型號表 序號元件代號 元件名稱 元件型號 單位數(shù)量 01M1交流電機SGMGH-05A臺1 02M2交流電機SGMGH-02A臺1 03M3交流電機SGMGH-02A臺1 04QF1空氣開關(guān)C65N-3PC16A個1 05QF2.QF3空氣開關(guān)C65N-3PC10A個1 06FR1熱繼電器TK-E02R-C只1 07FR2.FR3熱繼電器TK-E02M-C只2 08FU1熔斷器RT14-20只3 09FU2-FU4熔斷器RT14-20只8 10FU5熔斷器RT14-20只2 11PLC可編程控制器FX2N-48MR臺1 12SB1啟動開關(guān)XB2BA31C個1 13SB2停止開關(guān)XB2BA41C個1 14SB3-SB6手動控制按鍵XB2BA61C個4 15SB7手動發(fā)球XB2BA21C個1 16SB8自動模式 1XB2BA51C個1 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 16 頁 17SB9自動模式 2XB2BA51C個1 18SB10手動模式開關(guān)XB2BA51C個1 19KM1-KM5交流接觸器EB9-30-1個6 20S1-S8限位開關(guān)ZCK-D59C個8 21S9光電開關(guān)E3JK-DS30M1個1 22S10居中限位開關(guān)ZCK-D59C個1 23L無球報警燈LED個1 24L運行指示燈LED個1 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 17 頁 5 5 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的網(wǎng)球自動發(fā)射機軟件設(shè)計軟件設(shè)計 5.15.1 中間元件表的制定中間元件表的制定 根據(jù)程序設(shè)計需要，分析整個程序流程圖結(jié)合發(fā)射機的工藝流程，需要使用不少 的中間元件，一部分用于控制電機運動，一部分用于控制發(fā)球時間，還有一部分用于 控制發(fā)球次數(shù)。根據(jù)不同類型的中間元件的功能與作用我們將選擇的原件列表如下表 5.1。 表 5.1 中間元件表 序號中間元件功能作用 00M0 開機狀態(tài)標(biāo)識 01M1 觸發(fā)電機 M2 正轉(zhuǎn)自鎖 02M2 觸發(fā)電機 M2 反轉(zhuǎn)自鎖 03M3 觸發(fā)電機 M2 再次反轉(zhuǎn)自鎖 04M4 觸發(fā)電機 M2 再次正轉(zhuǎn)自鎖 05M5 觸發(fā)電機 M3 正轉(zhuǎn)自鎖 06M6 觸發(fā)電機 M3 反轉(zhuǎn)自鎖 07M7 觸發(fā)電機 M3 再次反轉(zhuǎn)自鎖 08M8 觸發(fā)電機 M3 再次正轉(zhuǎn)自鎖 09M9 觸發(fā)電機 M2 再次正轉(zhuǎn)自鎖 10M10 觸發(fā)電機 M2、M3 正轉(zhuǎn)自鎖 11M11 觸發(fā)電機 M3 反轉(zhuǎn)自鎖 12M12 觸發(fā)電機 M2 反轉(zhuǎn)自鎖 13M13 上限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 14M14 中限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 15M15 下限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 16M16 中限位再次發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 西華大學(xué)課程設(shè)計說明書 第 18 頁 17M17 左極限發(fā)球結(jié)束標(biāo)志