毕业论文——基于INTOUCH组态软件的小车自动往返循环控制系统设计abej.pdf

基于基于基于基于 intouchintouchintouchintouch 组态软件组态软件组态软件组态软件的的的的小小小小车车车车 自动往返循环控制自动往返循环控制自动往返循环控制自动往返循环控制系统设计系统设计系统设计系统设计 1 1 1 1 引言引言引言引言 70 年代后期，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，使 plc 从开关量 的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域， 真正成为一种电子计算机工业控 制装置，故称为可编程控制器。随着现代工业设备的自动化越来越多的工厂设备 采用 plc,变频器,人机界面自动化器件来控制,因此自动化程度越来越高。送料 小车控制系统使用了 plc 控制，采用了 modbus 通信协议实现 plc 与 intouch 之 间的通讯。被控对象是送料车，属于自动循环控制系统，该系统能安全、可靠运 行的情况，实现计算机自动监控。 2 2 2 2 总体方案设计总体方案设计总体方案设计总体方案设计 本系统采用了 plc 控制原理，设计总体控制方案，用 intouch 组态软件 进行实时控制的监控。 2 2 2 21 1 1 1 送料车自动循环控制系统的构成送料车自动循环控制系统的构成送料车自动循环控制系统的构成送料车自动循环控制系统的构成 送料车由电动机拖动，电动机正转车子前进，电动机反转车子后退。在装料 和卸料的地方有限位开关来实现，当小车到达卸料处时，碰到限位开关 sq2，实 现小车的停车和卸料动作；当小车到达装料出时，碰到限位开关 sq1，实现小车 的装料动作。 2 2 2 22 2 2 2 工作过程工作过程工作过程工作过程 （1）第一次按下送料按钮，预先装满料的小车前进送料到达卸料处（sq2） 自动停下来卸料。 （2）经过卸料所需设定的时间2 延时后，车子则自动的返回到装料处 （sq1） 。 （3）经过装料所需设定的时间1 延时后，车子自动的再次前进送料，卸 完料后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。当输入为停止信号时，系 统将停止运行。 工作过程如图 2.1 所示: 2 图 2.1 送料车工作过程流程图 2 2 2 23 3 3 3 方案设计方案设计方案设计方案设计 根据控制目的和要求，经过仔细分析各种因素，制定了整体的设计方案： 以西门子的 plc(s7-224cn)为核心，完成对输入输出点的控制。监控系统通过 modbus 通信协议与 plc(s7-224cn)进行 i/o 点的通信。输入部分包括：启动/停 止按钮输入;输出部分包括:装料和卸料的控制,电机的正转与反转的控制。模块 框图如图 2.2 所示: 图 2.2 总体方案设计方框图 3 3 3 3 硬件设计硬件设计硬件设计硬件设计 根据控制要求，主控设备选用 plc s7-200 cpu 224，小车的行程控制采 用限位开关（2 个） ，系统的启动、停止、采用按钮实现，输出采用接触器（2 个）控制，一个实现前进，另一个完成后退功能，直接用来控制电机的正反转来 实现,电机不转时就是小车停止的实现。plc 控制器的选择如表 3.1： 信号输入部分 信号输出部分 西 门 子 plc s7-200 控制器 cpu 224 modbus 通信协议 intouch 监控界面 开?信号 小车前进 小车卸料 小车后退 小车装料 3 表 3.1 控制器 cpu 技术?数 采用 plc 控制的输入输出装?接?图如图 3.1： 定时器总数 2? 定时器；4 个定时器（1?） ； 1? 定时器 （10 ?） ； 23? 定时器 （100 ?） ?部?器位 ?电? 2?（由?电?电?备?） 112（?在 ?p?om） ?量运算?行时间 0.22? ? ppi,dp/t ? ?.?、1?.2、1?7.? 点到点(ppi 主?模?) 是（n?t?/n?t?） mpi ?接 ? 4 个，2 个? （1 个给 p?，1 个给 op） ?器用?程?小 运行模?下编辑 ?1?2 字? 122? 字? 数字 i/o ?象? 2?(12? 输入/12? 输出) 本机数字量 i/o 4 输入/4 输出 ?电?（?电?） 100 小时/? （40?c 时? 70 小时） 4 图 3.1 ?件电?图 4 4 4 4 软件设计软件设计软件设计软件设计 4 4 4 41 1 1 1 plcplcplcplc 程序编写程序编写程序编写程序编写 根据控制要求， 使用?用编程软件， 编? plc 控制程?， 控制程?包括启动、 停止按钮、数据采?。 本实?要用到的是 i/o 数字量，实?采用了?个输入?个输出的 i/o 点， i/o 点分?如表 4.1： u v w n plcs7-200cpu 224 km4 km3 km2 km1 +24v -24v km1 km3 fu2 fr m 3 qs sb0 sb1 sq1 sq2 i0.0i0.1i0.3i0.2 q0.0q0.1q0.2 q0.3 ln1m 前前前前前前前前 卸卸卸卸卸卸卸卸 后后后后后后后后 装装装装卸卸卸卸 启启启启启启启启 停停停停停停停停 后后后后后后后后后后后后后后后后后后后后后后后后 前前前前前前前前后后后后后后后后后后后后后后后后 fu1 5 表 4.1 i/o 点分? 输入点 输入点作用 输出点 输出点作用 i0.0 启动按钮 sb0 q0.0 前进 ?m1 i0.1 停止按钮 sb1 q0.1 卸料 ?m2 i0.2 前进限位开关 sq2 q0.2 后退 ?m3 i0.3 后退限位开关 sq1 q0.3 装料 ?m4 继电器为?个，如表 4.2 所示： 表 4.2 继电器 继电器?称 继电器作用 m0.0 启动/停止 sm0.1 主?通讯协议 sm0.0 从?通讯协议 t37 卸料延时 10 s t3? 装料延时 10 s 4 4 4 42 2 2 2、监控软件设计监控软件设计监控软件设计监控软件设计 送料车自动往返循环控制系统的监控界面组态软件作为开发?， 主要有控 制对象的图?界面和数据?变量组成，数据?变量通过通信接?与 plc 进行 i/o ?接，完成数据?。 ?的?用程?关系?的一?过程是：绘制图?界面、?数据?、? 置 i/o 数据?接、?动?接、运行及?。 4 4 4 43 3 3 3、通讯软件设计通讯软件设计通讯软件设计通讯软件设计 本实?采用了 modbus 通信协议实现 plc 与 intouch 之间的通讯。本实?用 动态数据?（dd?）实现数据?。?在?时运行的?个?用程?之间实现一 种?与?器关系，?器?用程?数据，?接?对?数据?的 ?用程?的?求。发出?求的?用程?被称为?。 5 5 5 5 组态界面设计组态界面设计组态界面设计组态界面设计 当程?开?时，小车是装满料的，小车开?前进，此时组态界面的前进?示 ?，直到小车卸料处（sq2）自动停下来卸料，此时组态界面的前进?示?， 经过卸料所需设定的时间2 延时后，车子开?后退，此时组态界面的后退?示 ?，直到小车到达装料处（sq1）自动停下来装料，此时组态界面的装料?示 6 ?，经过装料所需设定的时间1 延时后，车子自动的再次前进送料，卸完料 后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。当输入为停止信号时，系统将 停止运行。 由于实?设备以及软件的原因，modbus 通信协议实现 plc 与 intouch 之间 的通讯的功能?实现， 因此?能用 intouch 软件将整个过程以动?的?表现 出来，?字?以及部分?本如下： 5 5 5 51 1 1 1 标记名字典标记名字典标记名字典标记名字典 ?字?如表 ?.1 所示: 表 ?.1 ?字? ?号 ? ? ? ?小? ? 备? 1 start ? 关? ? ? 启动 2 zhuang ? 关? ? ? 装料 3 ahead ? 关? ? ? 前进 4 xie ? 关? ? ? 卸料 5 rightlevel ?整? 0 0 100 小车前进 6 liaolevel ?实? 0 0 100 小车?位? 7 caolevel ?实? 0 0 100 ?位? 5.5.5.5. 2 2 2 2 动画编程动画编程动画编程动画编程 521 动作脚本 ?设置了 ? 个按钮,分?为运行、?位、装料、前进、卸料、后退。分? ?各按钮，此时出现动?选择对?框。选择触动?接 - 触动按钮 - 动作动? 接，此时出现触动 -? 动作?本编辑器。?选择?件? ? ?/ ?按 下时，此?本在按下该按钮之后产生一个动作。分?输入以下?本： （1）运行：?1; （2）?位：c?o?0; ?o?0; ?h?0; ?0; ?hu?n?0; ?h?0; ?0; （3）装料：?hu?n?1; （4）前进：?h?1; （?）卸料：?1; （?）后退：?h?0; 522 条件脚本 7 通过?本前面的 ? 号展开?本?表， 使用?本 / ?件， ?后选择?。?以下?本： （1） ?件：?h? ?件?： ?、为真期间（?100?）?本： i? ?h?10? th?n ?h?h?3; ?ndi?; i? ?h?10? th?n ?1; ?ndi?; ?、为?期间（?100?）?本： i? ?h?0 ?nd ?1 th?n ?hu?n?1; ?ndi?; i? ?h?0 th?n ?h?h? -3; ?ndi?; i? c?o?0 th?n c?o?c?o? -1; ?ndi?; （2） ?件：? ?件?：为真时 ?本： ?hu?n?1; ?o?7; （3） ?件：? ?件?：为真期间（?100?） ?本： i? ?o?40 th?n ?o?o? -1; c?o?c?o?1; ?ls? i? ?o?40 th?n ?0; ?h?0; ?ndi?; ?ndi?; （4） ?件：?hu?n? ?件?： ?、为真期间（?100?）?本： i? ?o?7 th?n ?o?o?1; ?ls? 8 i? ?o?7 th?n ?hu?n?0; ?h?1; ?ndi?; ?ndi?; ?、为真时?本：?o?40; 523 intouch动画界面 intouch动?界面如下图所示，?体过程为：?位（图?.1） 、前进（图?.2） 、 卸料（图?.3） 、后退（图?.4） 、装料（图?.?） 。 图?.1 ?位 9 图?.2 前进 图?.3 卸料 10 图?.4 后退 图?.? 装料 6 6 6 6 plcplcplcplc 梯形图梯形图梯形图梯形图程序程序程序程序 11 12 7 7 7 7 安装调试过程安装调试过程安装调试过程安装调试过程 7 7 7 71 plc1 plc1 plc1 plc 的安装方式的安装方式的安装方式的安装方式 13 s7-200 的安装方?有?种：?安装和 din ?安装。?安装是?用 plc 机体? 4 个?的安装?，用?将?定在?。din ?安装是?用模 块?的din?子?模块?定在一个?的din?， ?安装?可以?安装， ?可以?直安装。 7 7 7 72 2 2 2 安装环境安装环境安装环境安装环境 plc ?用于工业现?为了?可靠?，延?使用?，安装时?环?： ?度 0 到 ? 度，?度在 3?到 ?之间，?和?体、过量的? 和金属?，?过度的?和?，?的直?和?的?。 7 7 7 73 3 3 3 安装注意事项安装注意事项安装注意事项安装注意事项 plc 的所有?要在?电的情况下进行安装和?卸；?将?、金属 ?入机体?；模块?出一定的?间，?于通?和?；?有是?量与产生 高电子?的设备（如变频器）分开。plc ?有?完?的自?功能，如?出现 故?，?自?程?可以方?的?到出现故?的部件，?后就可以?正? 工作。实?表?，?部设备的故?高于 plc，所以对 plc ?成的控制系统 进行维?和?是?不可?的，一?年?对 plc 系统进行一次?期?。 7 7 7 74 4 4 4 调试中遇到的问题及解决办法调试中遇到的问题及解决办法调试中遇到的问题及解决办法调试中遇到的问题及解决办法 流程图?有?的可?，可以先?流程图，?后再?程?，将程?仔细分 析?预?结?，?后再?机运行程?，?运行结?，?是?控制要求。? 出现?，?体分析。如?是?部?，可?分?用监控和预?功能进行功能 ?；如?是出现整体?，?核程?进行?。对?编程原则和变成 方?以及自?的编程?进行?。 7.4.1 各状态步的驱动处理的检查 运用监控和?，?制对?的?态?件?，?是?能?动。如? 能正?动，表?动正?，?在?态转?处理?；如?不能?动，表? 在程?。则仔细?程?原则的使用和编程?的运用。 7.4.2 状态的转移处理的检查 ?运用监控和?，?先使功能流程图的?化?态?，?次使转 ?件?，监控各?态是?能按?定的?进行转?。如?不能正?转?， 14 故?为?态转?处理?。 7.4.3 常见的故障 编程故?，?有正?使用编程原则和方?，?程?有?。?有可能是输 入?，在程?输入时出现?。所以在编?程?时一定要仔细细心，编?完成 后要仔细?，?量?的可能?。 8 8 8 8 测试结果分析测试结果分析测试结果分析测试结果分析 ?时，plc 程?正?，可以模?出?要求的结?，?成功将程?下?进 入 plc 控制器 cpu ?。plc ?件?接正?，可以实现预定的功能。在?运行过 程?，各个过程的运行?控制要求，在小车的前进（如图 ?）时前进?示?、 卸料（如图 ?）时卸料?示?、后退（如图 10）时后退?示?、装料（如图 11）时装料?示?，在整个循环送料的过程?，intouch 监控界面的?对?的 ?的?示?设计要求，可以对送料小车自动往返循环控制系统进行实时的监 控。 15 总 结 ?是一次?时?达?个?期的?实?与设计， ?是?自动化?业?生在 ?业前的第一次实?。 通过?次设计， 使?， 主要表现在以下?个方面： （1） 通过?次实?，?基本?了组态软件 intouch 界面设计，对西门子 plc 的编程以及?用和 modbus 通信协议?有了一定的了?。由于实?设备以及 软件的原因，modbus 通信协议实现 plc 与 intouch 之间的通讯?实现， 因此?有通过在组态软件 intouch ?用动?的?整个过程表现?来。 ? intouch 实现动?的编程?和以前?过的 ?p 以及 ?b ?。?在以前 ? ?p 以及 ?b 时，?多?为?门?经过时了，?该 ?时下流行的.n?t 和 ?，?是通过?次设计?发现，编程?以及程? 的算?往往?编程?要。 （2）?一组?的是基于西门子 plc 的送料车自动往返循环控制，在?小 车实现循环控制时，?用循环?。?是?在?料的过程?发现， plc 的程?运行本?就?机不?，?的程?是循环?的，?就是?从第一 ?运行到?后一?，?后自动?到第一?循环?行，所以在小车循环控制根本不 需要用循环?。由此?为，在 plc 开发?，经?往往是?要的。?多? 实?有?于经?的?，?该是?次?实?与设计的?所在。 （3）?以前?的是?的 plc，?次设计要求?用西门子的 plc。通 过对?发现， ?与西门子的 plc 在?图的?和?以