《可编程控制器》课程设计-游乐机的PLC控制.doc

设 计 说 明 书可编程控制器课程设计全套设计加扣 3012250582设 计 题 目 ： 游乐机的PLC控制 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级： 2014级电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 福建农林大学机电工程学院2017年 3 月 1日目录目录21、引言31.1背景31.2设计内容及目的32、系统总体方案设计42.1 系统硬件配置及组成原理42.1.1系统硬件配置42.1.2 PLC系统的结构组成42.1.3游乐机的PLC控制组成原理42.2 系统变量定义及分配表53、控制系统程序设计63.1 控制程序流程图设计63.2 控制系统的设计思路及设计程序63.3 创新设计内容114、控制系统的上位机设计124.1 人机界面选择124.2 人机界面设计124.2.1变量设置124.2.2画面组态125、系统调试及结果分析145.1 PLC程序调试及解决的问题145.2 PLC与上位机联调145.3 结果分析14结束语15参考文献151、引言1.1背景随着社会的经济的发展，以及计划生育的执行，我国孩子越来越多成为家里的宝贝宠儿，对于开发游乐场的设备具有很好的前景，孩子们的要求家长都会尽力去满足，所以我们可以把经济发展的重心放在孩子身上，研究和开发游乐场设备具有深远的意义，我们就针对游乐机这设备来研究，相信对游乐机控制理解之后，我们会有更出色的设计来吸引孩子们的眼球。 接下来我们来一起研究PLC是如何控制游乐机工作的。 1.2设计内容及目的本次的课程设计的主题就是：游乐机的PLC控制设计。设计内容为控制游乐机上三组动物的隐身和现身,要求实现动物现身后，游戏者击打动物，击中记一分；动物隐身后，击打无效。在规定时间300秒内得分达到规定值20分，两组彩灯闪烁30秒，之后，开始新一轮游戏；得分未达到规定值，而蜂鸣20秒。之后，开始新一轮游戏。2、系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理2.1.1系统硬件配置本次课程设计主要是要完成PLC控制程序的编写和调试、人机界面设计和调试，以及建立两者之间的联系，所以在本次课程设计中我用到的硬件有：PLC控制实验台；安装有组态王软件和STEP7 V4.0的电脑连接导线若干2.1.2 PLC系统的结构组成PLC种类繁多，但是其组成结构和工作原理基本相同。用可编程控制器实施控制，其实质是按照一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现，应用于工业现场。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，它主要是由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等组成（如图2-1）。图2-1 PLC系统的结构框图2.1.3游乐机的PLC控制组成原理游戏者击打动物，击中记一分；动物隐身后，击打无效。在规定时间300秒内得分达到规定值20分，两组彩灯闪烁30秒，之后，开始新一轮游戏；得分未达到规定值，而蜂鸣20秒。之后，开始新一轮游戏。2.2 系统变量定义及分配表在我的设计方案中，I/O分配如表2-1、表2-2所示。SB0为控制开关。一共九只动物现身被击中时分别有SB1到SB9感应控制。YA1.YA2.YA3分别控制每组动物的现身隐身。HL1.HL2控制彩灯闪烁。HA为蜂鸣。HL3为工作指示灯。表2-1 输入信号的定义及地址分配表输入SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8SB9I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I1.0I1.1表2-2 输出信号的定义及地址分配表输出YA1YA2YA3HL1HL2HAHL3Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7图2-3 游乐机的PLC控制系统接线图3、控制系统程序设计3.1 控制程序流程图设计SB0（启动游戏）三组动物现身或隐身（同时启动30秒计时器）感应器感应被击中的动物计时器算分输出结果。3.2 控制系统的设计思路及设计程序设计思路：投币后（输入SB0）游戏开始，指示灯（HL3）亮。三个液压缸分别控制三组动物的隐身和现身(输出YA1,YA2,YA3)。每组有三只动物。现身后，游戏者击打动物，击中记一分每个动物上有感应器（输入SB1到SB9）；动物隐身后，击打无效。在规定时间300秒内得分达到规定值20分，两组彩灯闪烁30秒（输出HL1，HL2），之后，开始新一轮游戏；得分未达到规定值，而蜂鸣20秒（输出HA）。之后，开始新一轮游戏。程序设计：3.3 创新设计内容在我的程序中，主要的创新点是一个限位开关同时控制几个车位的移动，例如：4号车位右移的限位开关I2.4同时控制4号车位的右移和1号车位的下降，当I2.4闭合时，4号车位停止右移，1号车位开始下降，实现了系统的自动化。当然，我还运用了置位、复位指令，从而使程序能够循环使用。4、控制系统的上位机设计4.1 人机界面选择对于人机界面，我选择用微控触摸屏软件来制作。4.2 人机界面设计 4.2.1 通讯连接在系统的设备栏里，点击COM1，接着点击出现的新建设备，西门子S7-200系列PPI，然后选择串口号、设置地址指南等，如下所示。 4.2.2变量设置启动开关为切换开关。其余开关均为复位开关，复位延时均为150ms。4.2.3画面组态图4-1 非工作时画面 图4-2工作时画面165、系统调试及结果分析5.1 PLC程序调试及解决的问题1.在调试的时候由于没有蜂鸣装置因而用个彩灯代替蜂鸣。2.由于考虑调试时间的快捷，本设计的任务要求控制300S。在调试的时候将相应地缩短10倍的时间，为30S。彩灯闪烁时间由30S被改到8S。蜂鸣时间由20S被改到5S。计数器自然由20改到5。3.在调试过程中发现了之前的程序中一旦击打到达5下，黄绿灯就开始闪烁，为了解决这一问题在黄绿灯开始亮的梯形图前串联一个300S的定时器常开触点，这样就能等到游戏结束在闪灯。5.2 PLC与上位机联调上位机我是采用触摸屏来编写，人机界面中根据下位机PLC的程序新建一些I/O变量，这些变量需要添加进PLC程序中，才能进行PLC与上位机的联调。（添加后的程序见附录）PLC与上位机的联调：首先在实验室将线路接通后，在V4.0 STEP7 Micro WIN SP9中打开程序，进行程序的通信，并下载程序，随后运行程序，关闭V4.0 STEP7 软件。紧接着，打开触软件，选择自己的工程，点击VIEW，运行自己创建的人机界面。通过PLC与上位机的联调，我成功实现了设计任务及要求，在上位机上按下启动按钮指示灯开始工作，代表老虎，狮子，狼的灯在2秒后开始轮流亮，在灯亮的同时按下上位机上对应的按钮代表击打一下，在规定时间能能否到达要求，最后由蜂鸣或者黄绿灯闪烁来表示。5.3 结果分析实验结果表明已经达到了课程设计的要求，当在300S内击打超过20下时，黄绿灯就会以课程设计所要求的方式闪烁，当击打不足20下时，蜂鸣就会以灯亮的方式表示蜂鸣。闪烁完毕或者蜂鸣过后指示灯都会暗。结束语本次课程设计实现了游乐机上PLC的控制，设计本次课程主要是为了了解PLC在现实生活中的应用，同时了解到了上位机的应用，明白了PLC程序是如何通过上位机操作来实现现实生活中实物的模拟。通过本次实验我对PLC课程应用有了更加深刻的理解，本次设计虽然完成了设计说明书上的要求，但是并没有什么创新点，我觉得还应该加上一个数码显示屏，用来显示被击打的次数，这样能让击打者更加明白自己的得分。虽然此次设计没有加上显示屏，但是我对这门课程有了更多的认识和理解，相信在今后的设计中我会把自己心里所想的设计在程序中，让模拟更加完美的实现设计要求。本次设计的意义