《可编程控制器》课程设计-台车呼叫控制.doc

设 计 任 务 书可编程控制器课程设计全套设计加扣 3012250582设 计 题 目： 台车呼叫控制 学 院：机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级：14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信息2017年 3 月 1日可编程控制器课程设计任务书（一） 设计题目台车呼叫控制（二） 情况简介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。电器控制技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而得到迅速发展的。 在现代化工业生产中，为了提高劳动生产率，降低成本，减轻工人的劳动负担，要求整个工艺生产过程全盘自动化，这就离不开控制系统。 控制系统是整个生产线的灵魂，对整个生产线起着指挥的作用。一旦控制系统出现故障，轻者影响生产线的继续进行，重者甚至发生人生安全事故，这样将给企业造成重大损失。 台车呼叫控制系统是基于PLC控制系统来设计的，控制系统的每一步动作都直接作用于台车的运行，其控制重点转向物资的控制和管理要求实时、协调和一体化，计算机之间、数据采集点之间、机械设备的控制器之间以及它们与计算机之间的通信可以及时地汇总信息。因此，台车性能的好坏与控制系统性能的好坏有着直接的关系。台车能否正常运行、工作效率的高低都与控制系统密不可分。它实现了全自动作业后，满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求，使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和，自动化技术组建成为仓库自动化技术的核心，既可以节省开支，又减少了浪费，因此建立一个便捷、可行的台车呼叫控制系统是十分迫切和需要的。本产品PLC实现自动化开支，解决了劳动强度大、经济效益差的问题。 （三） 设计要求 一部电动运输车供8个加工点使用。台车的控制要求如下：PLC上电后，车停在某个工位，若无用车呼叫(下称呼车)时，则各工位的指示灯亮，表示各工位可以呼车。工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车工位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用，其他工位不能呼车。从安全角度出发，停电再来电时，台车不会自行启动。为了区别，工位依18编号各设一个限位开关（四） 设计步骤. 查找资料，了解和分析题目所要求具体工程项目控制的过程。. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，并根据需要进行硬件系统配置。. 绘制外部I/O接线图及相关的电气原理图。. 编程。. 调试。. 编写设计说明书。（五） 设计说明书要求1. 完整的设计任务书。2. 确定I/O点数，选择PLC 的型号，完成系统组态或硬件配置。3. 正确合理地进行编程元件的地址分配。4. 画出输入/输出接线图及相关电气原理图。5. 设计梯形图控制程序。6. 编制系统的操作说明。7. 编制系统的调试说明及注意事项。8. 设计体会（可选）.9. 参考文献.（六） 列出设计参考资料目录设计时间 2017 年 1 月 20 日至 2017 年 3 月 1 日（2周）指导教师 设 计 说 明 书可编程控制器课程设计设 计 题 目： 台车呼叫控制 学 院： 机电工程学院 学 号： 专业（方向）年级：14级电气工程及其自动化 学 生 姓 名 福建农林大学机电工程系2017年 3月 1日 目 录1 引言11.1背景11.2设计内容及目的22 系统总体方案设计32.1 系统硬件配置及组成原理32.1.1系统硬件配置32.1.2 PLC系统的结构组成32.1.3台车呼叫控制的原理32.2 系统变量定义及分配表42.3 系统接线图设计53控制系统程序设计73.1 控制程序流程图设计73.2 控制系统的设计思路及设计程序84、控制系统的上位机设计104.1 人机界面选择104.2 人机界面设计104.2.1通讯连接104.2.2画面组态115、系统调试及结果分析125.1 PLC程序调试及解决的问题125.2 PLC与上位机联调145.3 结果分析14结束语141 引言1.1背景 1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出自动化一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工，这就是一种简单的台车呼叫控制系统的应用。台车呼叫系统是采用了微型计算机控制的各种传送和加工设备与计算机连接的人员间接控制系统，如台车炉和一些工业制造等。现代生产和科学技术的发展，台车呼叫控制系统已经被广泛应用于各种场合，属于物流自动化的一种，使其作业过程的设备和设施自动化，包括运输、装卸、包装、分拣、识别等作业过程，是工业生产的自动运输加工系统，例如台车炉，台车炉是属于周期式作业炉，炉膛不分区域。台车炉的结构：炉底为一可移动的台车。加热前，台车在炉外装料，加热件放在专用的垫铁上，然后由牵引机构将台车拉入炉内进行加热，加热之后再由牵引机构将台车拉出炉外卸料，之后或用吊车将加热的工件吊到锻压设备上进行加工。1.2设计内容及目的本次的课程设计的主题就是：台车呼叫控制。本次的课程设计的目的就是：为了提高劳动生产力，降低成本，减低工人的工作负担，使工艺全自动化。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（1） 输入变量：启动信号、停止信号、1号位-8号位的限位开关ST1ST8，1号位-8号位的呼叫开关SB1SB8；（2） 输出信号：前进控制电机接触器驱动信号、后退控制电机接触器驱动信号、1号位-8号位的呼叫指示灯。（3） 根据需要实际输入点数18个，输出点数10个。可以选用CPU 2262.1.2 PLC系统的结构组成1）。图2-1 PLC系统的结构框图2.1.3台车呼叫控制的原理 工作人员按本工位的呼车按钮呼车时，各工位的指示灯均灭，此时别的工位呼车无效。如停车工位呼车时，台车不动，呼车工位号大于停车位时，台车自动向高位行驶，当呼车位号小于停车位号时，台车自动向低位行驶，当台车到呼车工位时自动停车。停车时间为30s供呼车工位使用，其他工位不能呼车。实现手动、自动结合控制。图2-2 台车呼叫控制原理图2.2 系统变量定义及分配表 根据不同控制要求，可以定义不同的变量名来代替外界发来的开关信号，并且合理的分配对应的变量，从而针对性的进行开关信号的转变，使程序的可读性增强，使程序在扩展方面更加方便。在我的设计方案中，I/O分配如表2-1、表2-2所示。表2-1 输入信号的定义及地址分配表作用元件符号元件名启动按钮K1I0.0 停止按钮K2IO.11号呼叫按钮SB1I2.02号呼叫按钮SB2I2.13号呼叫按钮SB3I2.24号呼叫按钮SB4I2.35号呼叫按钮SB5I2.46号呼叫按钮SB6I2.57号呼叫按钮SB7I2.68号呼叫按钮SB8I2.71号限位开关ST1I1.12号限位开关ST2I1.23号限位开关ST3I1.34号限位开关ST4I1.45号限位开关ST5I1.56号限位开关ST6I1.67号限位开关ST7I2.78号限位开关ST8I2.8表2-2 输出信号的定义及地址分配表作用元件符号元件名电机正转继电器KM1Q0.0电机反转继电器KM2Q0.11号呼叫指示灯KM3Q1.02号呼叫指示灯KM4Q1.13号呼叫指示灯KM5Q1.24号呼叫指示灯KM6Q1.35号呼叫指示灯KM7Q1.46号呼叫指示灯KM8Q1.57号呼叫指示灯KM9Q1.68号呼叫指示灯KM10Q1.72.3 系统接线图设计 接线图，是根据电气设备和电器元件的实际位置和安装情况绘制的，只用来表示电气设备和电器元件的位置、配线方式和接线方式，而不明显表示电气动作原理。主要用于安装接线、线路的检查维修和故障处理。 根据系统变量定义及分配表可以看出，要实现控制目的要利用PLC中的18个输入继电器和10个输出继电器，所以本系统可以选用PLC型号为西门子S7200(CPU226)，这种机型的I/O点数分别为24/16；而输入部分的电压可以采用DC24V的直流电，输出部分的电压则必须采用AC220V的交流电，并且热继电器的辅助常闭触点要接在主线上，这样才能达到保护的目的。此台车呼叫控制的接线图可如图2-3所示。图2-3 台车呼叫控制系统接线图3控制系统程序设计3.1 控制程序流程图设计我设计的台车呼叫控制程序流程图如图3-1。 图3-1 台车呼叫控制程序流程图3.2 控制系统的设计思路及设计程序设计思路：系统运行第一周期的继电器复位图3-2 程序设计图 系统的正转和反转部分 图3-3 正转程序图 图3-4指示灯输出程序图 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，我选择用富昌维控公司的触摸屏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，如下图（图4-1）所示。20图4-1 通讯连接相关图4.2.2画面组态我的人机界面：图4-2 进入程序界面图图4-3 正转界面图图4-3我设置了18个按钮和10个指示灯。5、系统调试及结果分析5.1 PLC程序调试及解决的问题根据设计思路利用V4.0 STEP7 Micro WIN SP9软件编写程序，经过编译确认无误后，导出程序，接着打开S7-200仿真软件，选择CPU型号为226，在工具栏程序中装载之前导出程序块和数据块，点击监视器和运行按钮，就可进行仿真模拟。（也可以在实体机上进行通信-下载-运行，利用监控与状态表来判断正误。）PLC程序的调试是我们写程序中相当关键的一步，调试不仅可以帮我们检查程序的正误及如何改进，而且还能提前让我们了解我们所编程序的最终效果。利用S7-200仿真软件调试电机正转与停车30秒图的存车如下图（图5-1）。图5-1 正转与停车3秒的仿真图5.2 PLC与上位机联调上位机我是采用维控来编写，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，打开组态王软件，选择自己的工程，点击VIEW，运行自己创建的人机界面。联调时，第一，点击人机界面中的存取按钮，选择某一车位，拨动相应的限位开关，观察是否符合设计要求；第二，直接拨动PLC工作台上的存取开关，也是选择某一车位，拨动相应的限位开关，观察是否符合设计要求。只有两者都成功了，才能确保PLC与上位机联调成功。5.3 结果分析经过PLC与上位机的联调，我做的人机界面能够真正地做到比较好的远程控制，但是触摸屏界面的指示灯闪烁时因为控制灯多，容易使别人混乱，所以我的人机界面仍有待进一步地完善。虽然人机界面存在不足，但是整个程序的结果是正确的。实现了实验所需要的功能。结束语 在设计过程中，知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正