小車自動往返裝卸料控制課程設(shè)計

1、機電一體化課程設(shè)計2012級小車自動往返裝卸料控制學(xué)生姓名 學(xué) 號 系 別 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 完成日期 I目錄目錄I1. 引言12. 設(shè)計任務(wù)12.1 設(shè)計內(nèi)容12.2 控制要求11）手動控制方式12）單步運行方式23）單周期運行控制要求24）自動循環(huán)控制方式要求23.總體方案的確定23.1 小車自動往返裝卸料控制系統(tǒng)的構(gòu)成23.2 工作過程23.3 方案設(shè)計31）小車自動控制主電路圖32）PLC裝卸料小車接線示意圖33）總體設(shè)計方案44.控制系統(tǒng)軟件設(shè)計44.1小車自動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51）主程序中調(diào)用運行方式子程序52）手動子程序運行63

2、）單步子程序運行74）單周期子程序運行84）自動子程序運行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)試與運行141）手動方式142）單步方式143）單周期方式154）自動方式155.程序調(diào)試心得與建議15參考文獻151. 引言近年來，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)與計算機和通信技術(shù)融為一體，在工業(yè)自動化、機電一體化以及傳統(tǒng)的工業(yè)控制方面，得到了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著越來越大的作用。它采用一類可編程控制器的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)及

3、算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出信號，控制各種類型的機械或是生產(chǎn)過程?？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)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。目前，PLC的主要品牌有西門子、三菱、歐姆龍、韓國LG、美國AB、ABB、松下、富士、施耐德等。而且PLC控制是自動控制中最常見控制方式之一，小車自動往返與定位控制就是控制應(yīng)用的一個典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與定位控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用PLC來設(shè)計小車自動往返與定位運動越來越普遍。通過本設(shè)計，讓我們掌握小車往返運行裝卸料的控制原理。并且能夠綜合應(yīng)用

4、與與PLC控制技術(shù)應(yīng)用在實際工程中為今后的工作打下基礎(chǔ)。了解設(shè)計過程，實際動手操作，對于以后遇到類似的問題也知道如何取解決。2. 設(shè)計任務(wù)2.1 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計小車自動往返裝卸料控制，由PLC控制，組態(tài)軟件作為人機控制，實現(xiàn)系統(tǒng)運行監(jiān)控。編寫PLC梯形圖和設(shè)計組態(tài)軟件用戶程序，最終調(diào)試達到控制要求。2.2 控制要求如圖2-1所示，設(shè)計小車自動往返裝卸料控制，具體控制要求如下：一輛小車在A,B兩點之間運行，在A,B兩點各設(shè)一個限位開關(guān)，如圖所示，小車在A點時（后限位開關(guān)受壓動作），操作控制按鈕可使小車向前行至料斗下碰到前限位開關(guān)，停止，裝料后再返回A地將料卸下。小車要求有4種控制方式。a) 手動控

5、制方式；b) 單步運行控制方式； c) 單周期運行控制方式；d) 自動循環(huán)運行控制方式。詳細控制要求如下：1）手動控制方式在手動控制方式下，可用4個控制按鈕控制小車的向前、向后運行，以及車門的打開和料斗門的打開。小車的運行由三相異步電動機控制，小車的車門和料斗的車門由電磁鐵控制，當(dāng)電磁鐵得電時，料斗門或斗門打開，失電時關(guān)閉。小車向前運行： 小車在料斗下面時不能向前運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當(dāng)小車行至料斗下時，碰到前限位開關(guān)時應(yīng)停下來。小車向后運行： 小車在A地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運

6、行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至A地點時，小車碰到后限位開關(guān)應(yīng)停下來。料斗門打開控制： 小車必須在B點料斗門下時，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時10秒種后電磁鐵失電,斗門關(guān)閉。車門打開控制： 小車必須在A地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時10秒種后電磁鐵失電，車門關(guān)閉。2）單步運行方式小車在A地，并且在車門關(guān)好的情況下，按下小車前進按鈕，小車自動向前運行，從A地運行到B地停；再按下料斗門打開按鈕，料斗門打開裝料10秒；再按下小車后退按鈕，小車自動向后運行到

7、A處停止；再按下車門打開按鈕，車門打開，卸料10秒后車門關(guān)閉。3）單周期運行控制要求小車在A地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從A地點運行到B地點停下來，然后料斗門打開裝料10秒鐘，之后小車自動向后行到A地點停止，車門打開卸料10秒鐘后，車門關(guān)閉。4）自動循環(huán)控制方式要求小車在A地點時，按一下向前運行按鈕，小車將自動重復(fù)單周期運行過程，斷開運行開關(guān)時，小車將在完成一個循環(huán)之后，結(jié)束運行。在手動控制方式下不能運行，單周期，雙周期和自動運行方式，反之，在單周期，雙周期和自動運行方式下也不能進行手動控制。圖2-1 小車自動往返裝卸料控制圖3.總體方案的確定PLC控制是自動控制中

8、最常見控制方式之一，由于可編程控制器具有很好的處理小車自動往返與裝卸料控制以及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此運用PLC來設(shè)計小車自動往返與裝卸料運動越來越普遍。3.1 小車自動往返裝卸料控制系統(tǒng)的構(gòu)成小車前進和后退開關(guān)來控制。在裝料和卸料的地方用限位開關(guān)來實現(xiàn)，當(dāng)小車前進到達B地時，碰到前限位開關(guān)，實現(xiàn)小車停車裝料動作，并且用定時器計時裝料10秒；當(dāng)小車后退到達A地時，碰到后限位開關(guān)，實現(xiàn)小車車門開卸料動作，并且用定時器計時卸料10秒。3.2 工作過程工作過程如圖3-1所示：圖3-1 小車自動往返裝卸料工作過程3.3 方案設(shè)計根據(jù)控制目的和要求，進過仔細分析各種因素，制定了

9、整體的設(shè)計方案:以西門子S7-200為核心，完成對輸入輸出點的控制。監(jiān)控系統(tǒng)通過MCGS通信協(xié)議與PLC進行I/O點的通信。1）小車自動控制主電路圖圖3-2小車自動控制示意圖2）PLC裝卸料小車接線示意圖圖3-3 自動往返小車PLC外部接線圖3）總體設(shè)計方案本設(shè)計是基于PLC的小車往返運動裝卸料控制系統(tǒng)的設(shè)計，我采用的PLC可編程語言是西門子S7-200系列PLC編程語言。首先在設(shè)計外部程序時，用西門子S7-200匯編一個主程序調(diào)用四個子程序。主程序決定小車的運行方式，手動，單步，單周期還是自動。然后在子程序中詳細匯編各種方式的小車往返裝卸料。再次在設(shè)計的系統(tǒng)中運用繼電器M來控制PLC和計算機

10、內(nèi)部的組態(tài)進行讀寫。這樣既能達到PLC控制小車自動往返裝卸料界面的監(jiān)控狀態(tài)，又能由組態(tài)中開關(guān)自行控制小車自動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4.1小車自動往返裝卸料控制流程圖圖4-1 小車往返順序功能圖根據(jù)圖3-4 匯編PLC程序能夠?qū)崿F(xiàn)小車自動往返裝卸料控制。并且確定輸入輸出的分配能夠更快的編譯程序得到實現(xiàn)。4.2 I/O分配表I/O點分配表輸入信號輸出信號代號名稱與功能輸入地址代號名稱與功能輸出地址SQ1手動方式I0.0KM1前進Q0.0SQ2單步方式I0.1KM2后退Q0.1SQ3單周期I0.2YV1料門Q0.2SQ4自動方式I0.3YV2車門Q0.3SB1前進I0.4SB

11、2后退I0.5SB3料門I0.6SB4車門I0.7SQ5啟動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1）主程序中調(diào)用運行方式子程序手動子程序調(diào)用圖4-2 手動子程序調(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)用自動子程序調(diào)用圖4-4 自動子程序調(diào)用2）手動子程序運行圖4-5 手動運行3）單步子程序運行圖4-6 單步運行4）單周期子程序運行圖4-7單周期運行4）自動子程序運行圖4-8 自動運行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，小車從A地到B地自動往返運行，并且在B點進行裝料，在A

12、點進行開車門卸料。輸出的Q要通過腳本程序的編寫連接小車運行。限位開關(guān)的感應(yīng)也需要在腳本程序中添加。圖4-10 運行策略腳本程序如下所示：IF 前進輸出=1 THEN 后限位開關(guān)1=0小車=小車+15endifIF 裝料=1 THEN 小車=小車endifIF 及時到=1 THEN 裝料=0endifIF 后退輸出=1 THEN前限位開關(guān)1=0小車=小車-15endifIF 卸料=1 THEN 小車=小車endifIF 及時到1=1 THEN 卸料=0endifIF 小車=0 THEN后退輸出=0后限位開關(guān)1=1endifIF 小車 >= 600 THEN前進輸出=0 前限位開關(guān)1=1 E

13、ndif腳本程序中編寫完成，然后通過定時器開啟裝卸料時間。圖4-11 定時器計時圖圖4-12 對象選擇類型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（1255）0-COM1才能通訊成功，并且通訊的時候要關(guān)閉西門子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，否則通訊后讀寫不出來。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)試與運行1）手動方式前進：小車在料斗下面時不能向前

14、運行，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，按下向前運行按鈕，小車向前進，當(dāng)小車行至料斗下時，碰到前限位開關(guān)時應(yīng)停下來。裝料：小車必須在B點料斗門下時，才能打開料斗門，以避免將料卸在地上。按一下料斗門打開按鈕，控制料斗門的電磁鐵得電，斗門打開，延時10秒種后電磁鐵失電,斗門關(guān)閉。后退：小車在A地點時不能后退，小車的車門在打開時不能運行，小車采用點動控制，料斗門未關(guān)閉時不能運行，按下向后運行按鈕時，小車向后運行至A地點時，小車碰到后限位開關(guān)應(yīng)停下來。卸料：小車必須在A地點時，才能打開車門，以保證將料卸在規(guī)定地點。按一下車門打開按鈕，控制車門的電磁鐵得電，車門打開，延時10秒種后電磁鐵失電

15、，車門關(guān)閉。2）單步方式小車在A地，并且在車門關(guān)好的情況下，按下小車前進按鈕，小車自動向前運行，從A地運行到B地停；再按下料斗門打開按鈕，料斗門打開裝料10秒；再按下小車后退按鈕，小車自動向后運行到A處停止；再按下車門打開按鈕，車門打開，卸料10秒后車門關(guān)閉。3）單周期方式小車在A地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從A地點運行到B地點停下來，然后料斗門打開裝料10秒鐘，之后小車自動向后行到A地點停止，車門打開卸料10秒鐘后，車門關(guān)閉。4）自動方式小車在A地點時，按一下向前運行按鈕，小車在A地點，并且在車門關(guān)好的情況下，按一下向前運行按鈕。小車就從A地點運行到B地點停下來，

16、然后料斗門打開裝料10秒鐘，之后小車自動向后行到A地點停止，車門打開卸料10秒鐘后，車門關(guān)閉。，斷開運行開關(guān)時，小車將在完成一個循環(huán)之后，結(jié)束運行。5.程序調(diào)試心得與建議通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計中，我們還需要大量的以前沒有學(xué)到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺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)的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 在設(shè)計過程中，總