PLC运料小车控制课程设计报告.docx

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY课 程 设 计 说 明 书题目：运料小车控制系 、 部： 学生姓名： 指导教师： 专 业： 班 级： 目录引言1一设计要求及工作原理说明11.1设计要求11.2工作原理说明2二软件与硬件选择22.1步进电机选型22.2步进驱动器选型22.3PLC选型32.4接近开关选型32.5按钮选型42.6开关电源选型52.7 触摸屏选型5三主接线6四PLC的I/O分配7五PLC外部I/O接线8六程序设计96.1程序设计框图96.2 暂停键运行框图186.3停止键运行框图19七.调试197.1硬件调试197.2软件调试19八小结20九参考文献20附录21附录1.实物图21附录2总设计程序T形图22附录3.触摸屏程序31 31引言可编程控制器（programmable logic controller, PLC ）是一种以微型计算机为核心的通用工业控制器。它是继承了继电器控制器装置的部分突出性能，并与现代的计算机技术和通行技术结合为一体，代表了当前电器控制技术的世界先进水平。本文阐述了运料小车的PLC控制，通过PLC发送脉冲控制步进电机运行，对特殊计数器D8170的控制实现小车控制的一些基本思路和方法，介绍了关于PLC工作特点及运行原理，以及介绍了信捷可编程控制器系列的XC系列 PLC控制器主要功能模块及应用。XC不仅编程简单，通用性强，抗干扰能力强，可靠性高，而且具有易于操作及维护，设计、施工、调试周期短等优点。 一 设计要求及工作原理说明1.1设计要求通过PLC控制步进电机带动丝杆实现以下效果：运料小车从原点出发运料至工位1，到工位1处停留5秒卸料，卸料料后返回原点，在原点停留3秒重新装料，装料完毕运行至工位2，到工位2后停留5秒卸料，卸料料后返回原点，在原点停留3秒，重复以上步骤 ，要求循环次数可以设定。小车运行不能至左限位左侧和右限位右侧位置。（在图中只有左右限位及原点处有接近开关，给步进电机发60个脉冲小车前进3mm,各个工位间距均为90mm），按下启动键小车自动回到原点，只按一次暂停小车停止，再按启动小车继续暂停前的动作，连续按下2次暂停小车返回原点停止，按下停止小车完成当前循环返回原点停止。能够通过手动灵活控制小车在工位之间运动。丝杆步进电机运料小车1左限位 工位2 工位1 原点 右限位90mm90mm90mm90mm触摸屏停止暂停启动1.2工作原理说明用PLC产生固定的脉冲来控制步进电机运动，从而实现步进电机定向定位移的移动，使用定时器控制小车装料和卸料时间，计数器控制小车运行的循环次数以及暂停键控制次数来判断系统下一步动作，采用自锁互锁等控制实现小车按照设定方案运行。二 软件与硬件选择软件：信捷PLC编程软件：XCPPro 3.3h硬件：机信捷PLC，接近开关，按钮，步进电机，步进驱动器，开关电源,丝杆和导线，触摸屏。2.1步进电机选型 根据实现要求，供电电压等各方面要求选着步进电机型号为：型号35HB26-076型号35HB26-076机身长26（mm）步距角1.8 额定电流0.76（A） 相电阻9.0（） 相电感4.8（mH） 保持转矩0.08（N.m） 转动惯量10（g.cm2） 重量0.13（kg） 图2-1步进电机2.2步进驱动器选型根据驱动电机型号以及要实现的控制要求选着步进电机驱动器型号为：DP-153/DP-153-L图2-2步进驱动器DP-153/DP-153-LDP-153型超低电机运行噪声供电电压可达30VDC输出电流有效值可达1.5A细分动态可选，最高达128细分可驱动任何1.5A以下4，6，8线两相步进电机光隔离信号输入电流设定方便，任意档可选具有过温、过流保护功能自动半流锁定功能，输出短路保护功能2.3PLC选型根据输入输出点数分配要求以及系统要实现的控制功能（能发出脉冲控制步进电机正反转）要求选择信捷PLC型号为：XC2-32R/T/RT-E/C图2-3 XC-32R/T/RT-E/CXC2-32R/T/RT-E/CXC2(基本型)18点NPN型输入，14点继电器（R）或晶体管（T）或继电器晶体管混合（RT）输出AC220V（E）或DC24V（C）电源可外接扩展BD板可带时钟并对数据进行掉电保持支持基本的逻辑控制和数据运算支持高速计数、脉冲输出、外部中断、C语言编辑功能块、I/O点的自由切换、自由格式通讯、MODBUS通讯等功能2.4接近开关选型接近开关选择型号为：E2K-X图2-4接近开关2.5按钮选型根据控制要求选着开关型号为：柱形塑料前圈自复按钮塑料中座一常开触点开关按钮具体型号：B22-R A11-511-000 一只 B22-Y A11-511-000 一只B22-G A11-511-000 一只图2-5按钮2.6开关电源选型图2-6开关电源 表2-1 开关电源型号参照表根据输入输出电压电流要求选着开关电源型号为:A-75M-242.7 触摸屏选型TH765-MT/UT/NT/NU/NT3/NU3产 品 说 明 7英寸显示屏幕，流线型外观设计6万色真彩，支持BMP、JPEG格式图片显示丰富的3D图片素材库，画面更生动灵活的部件选择空间，自定义动画轨迹设计简单开关设置切换模式，精确的有触摸区校准功能自定义的数据采集保存功能，支持时间趋势图，XY趋势图等多种形式的数据管理方式提供2个USB接口，实现数据的快速传输和备份双口独立通讯，可实现多屏一机 型号说明 MT、UT：6万色标准配置；UT、NT：带USB-A接口；NT3：带COM3口；NU3：带USB-A、COM3接口。三主接线 主接线如图3-1所示 步进电机220VQSPLC Y0 Y2 图3-1 主接线硬件控制思路：由开关电源供电，通过按钮和触摸屏控制控制plc的输入，通过plc的输出端作为步进驱动器的输入，步进驱动器控制步进电机动作。四PLC的I/O分配plc的I/O分配如表4-1所示：输入信号输出信号序号功能元件序号功能原件1启动按钮X121方向Y02暂停按钮 X102位移Y23停止按钮 X134左限位X15右限位X56 原点X27回原点X158原点向工位1X39工位1向工位2X410原点向工位2X611向右限位X1412向左限位X7表4-1 I/O分配表五PLC外部I/O接线PLC外部I/O接线如图5-1所示：图5-1 PLC外部I/O接线图六程序设计6.1程序设计框图开始上电回原点设定循环次数n向工位1运料返回原点到达工位1卸料延时5秒装料延时3秒到达工位2卸料延时5秒向工位2运料返回原点循环次数n=n-1n=0NY停止图6-1-1自动运行程序主框图 开始上电回原点向左限位向工位1向工位2向右限位向工位2向左限位回原点结束图6-1-2手动单步执行程序主框图 主框图涉及程序：（一）原点回归指令ZRN： M0 S1 S 2 S3 D ZRN D200 D100 X3 Y0 冲输出地址：一般为 Y0、Y1；XC5 系列为 Y0Y3；3 轴为 Y0Y2；10 轴为 Y0Y11S1 与 S2 的方向相同且 S1 的绝对值大于 S2驱动指令后，以原点回归速度 S1 开始向近点信号 X3 移动。当近点信号 X3 由 OFF 变为 ON 时，立即由原点回归速减速到爬行速度 S2。当近点信号 X3 由 ON 变为 OFF 时，经过一个扫描周期，在停止脉冲输出的同时，将数值 0 向对应寄存器（Y0:D8171,D8170，Y1:D8174,D8173）中写入（即将对应的寄存器清零）。刚执行指令时无加速时间，脉冲频率将会立即由 0Hz 跳变为原点回归速度 S1。下降时间可由 D8230D8239 指定 图6-2 原点回归指令图回原点控制：程序解释：当上点回原点继电器M0处于闭合状态或者两次暂停回原点继电器M21处于闭合状态，原点开关X2处于常闭状态，左限位开关X1处于常闭状态，右限位开关X5处于常闭状态，回归指令ZRN动作，控制小车向X2（原点）位置运行。（二 ）绝对位置单段脉冲控制DRVA： M0 S1 S 2 D1 D2DRVA K30000 K3000 Y0 Y4脉冲输出地址：一般为 Y0、Y1；XC5 系列为 Y0Y3；3 轴为 Y0Y2；10 轴为 Y0Y11。脉冲输出方向：可指定任意 Y。加减速时间：在寄存器 D8230（单字，ms）中设定。所谓绝对驱动方式，是指运行至由原点（0 点）为基点的对应位置方式（即目标位置相对于原点的坐标位置）。执行指令前请确认当前位置对应的寄存器里面的值是否正确（ D8171、D8170Y0/D8174、D8173Y1 ）。图 6-3绝对位置脉冲控制图向工位1运料控制：程序解释：当向工位1运料辅助继电器M2产生一个上升沿脉冲则将3000赋值给D0，当向工位1运料辅助继电器M2闭合，暂停辅助继电器M20处于常闭状态，左限位开关X1处于常闭状态，右限位开关X5处于常闭状态则绝对位置指令DRVA运行，PLC产生3000个200HZ方向为正方向（向左）的脉冲控制小车由原点向工位1运料。（三）数据比较CMP：循环次数比较：程序解释：继电器M8000处于运行常ON状态，比较指令开始执行拿D3中的数与1作比较，如果D31则继电器M11得电常开触电闭合，继电器M23被复位，从工位2回原点继电器M8产生一个下降沿脉冲，启动键辅助继电器M10被复位，循环开始继电器M30被置位。当D3=1时继电器M12得电常开触电闭合，继电器M23被复位，循环结束继电器M31被置位。当D31时继电器M23被置位。（四）定时器控制T T10 是以 100ms 为单位的定时器。将 100 指定为常数，则 0.1s 100=10s 的定时器工作。原点装料延时：程序解释：当原点装料继电器M5常开触点闭合，暂停辅助继电器M20常闭触点处于闭合状态，给第二次装料定时器T303设置定时时间3S同时将从工位1回原点继电器M4复位。工位卸料延时：程序解释：工位2卸料继电器M7常开触点闭合，暂停辅助继电器M20触点处于闭合状态，给第二次卸料料定时器T304设置定时时间5S同时将向工位2运料继电器M6复位。（五）计数器C暂停控制：程序解释：当暂停输入X10闭合，暂停辅助继电器M20被置位，给两次暂停计数器C0赋值2，两次暂停计数器C0得电两次暂停回原点继电器M21被置位，PLC输出Y2被复位，特殊继电器M8170产生一个下降沿脉冲，计数器C0被复位，启动键辅助断开继电器M10 被复位。（六）自减指令DEC循环次数设定：程序解释：当S1产生一个上升沿脉冲则将循环次数D2中的数放入D3中，同时将循环次数输入继电器M32复位，当从工位2 回原点辅助继电器M8产生一个下降沿脉冲则D3中的数自减1。（七）置位指令 SET X10导通时Y0线圈得电并保持得电状态（八）复位指令 RST X17通时T250定时器恢复得电前的状态停止计时(九)频率测量FRQM（十）浮点运算指令EDIV(十一)16位整数转浮点数FLT小车速度：程序解释：单位脉冲继电器M8013每秒产生0.5S脉冲,脉冲采样指令FRQM工作，采集0.5S内产生的脉冲数，将脉冲数放入D100，运用浮点运算3/200放入D8中，置位继电器M60，继电器M60的常开触点闭合将D100中的数浮点化放入D110中，1S时钟脉冲继电器M8013常闭触点闭合执行浮点数除法语句将D110/D8放入D200中，D200中的数即为小车当前速度值。6.2 暂停键运行框图开始按下一次暂停键 停止当前动作连续按下2次暂停键返回原点 按下启动键动继续暂停前的动作停 止图6-4 按暂停键运行框图6.3停止键运行框图图6-5停止运行控制框图七.调试7.1硬件调试按照主接线连接好硬件之后检查PLC 接线有无问题，步进驱动以及步进电机接线是否正确。如果接线正确无误则合上电源开关查看看硬件各项指示是否正常显示，并用螺丝刀或小刀触碰接近开关看是接近开关是否有指示。调节伺服驱动细分以达到控制要求。7.2软件调试按照图5-1连接好I/O接线，将程序到如PLC进行运行看是否有错误，冲突产生，调试时发现电机无法完成一个循环，经过反复试验发现观察I/O 监控面板发现D8170 中的数没有在一步运行完毕后发生该变，通过在每一步执行完毕后给D8170复位解决了上述问题，还有就是脉冲控制电机运转控制丝杆动作给相同脉冲移动距离有细小的偏差，经过检查试验发现时接近开关为题，由于接近开关控制原点信号，采用上升沿跟下降沿触发电机停止时间有所不同导致小车在原点初始位置有所偏差，后来只采用下降沿触发解决了上述问题。暂停键一次暂停之后就无法启动，通过监控各触点动作情况发现，按下暂停后将D8170给复位了，通过修改程序最终解决了这个问题。八小结通过这次课程设计，我的动手能力得到了一定的提高，让我对PLC的认识有了进一步的提高。使我比较系统地掌握有关PLC控制系统的设计思想和设计方法，主要对PLC的结构、功能、内部资源等了解并对其进行测试和加以应用的知识得到学习。在软件的编程方面得到更到的提高,对编程能力得到加强.同时对所学的知