基于PLC网球自动发射机设计

西华大学课程设计说明书日立摘要针对目前网球自动发射机发射模式单一的情况，本文提出了一种针对不同层次锻炼者的设计。本设计提供三种不同的模式供锻炼者选择，即手动模式，自动模式一和自动模式二。本设计在两种不同方案的基础上选择了使用PLC控制发射机的方案。通过对输入输出信息的分析确定了使用什么型号的PLC控制器件。然后对发射机工艺流程进行分析，从而确定了整个程序的结构，利用顺序编程的方法编写控制程序，使用梯形图测试功能初步验证了程序的正确性。使用易控组态软件对整个程序进行模拟验证，进而进一步确定编程的正确性。使用MX东芝COMPONENT进行了综合测试，验证了组态软件与GX东芝DEVELOPER成功通信。本设计完成了设计目标，实现了网球自动发射机主要功能。日立东芝东芝关键词网球自动发射机，PLC，GX东芝DEVELOPER，易控组态软件，MX东芝COMPONENT日立ABSTRACT东芝IN东芝ORDER东芝TO东芝IMPROVE东芝THE东芝INSUFFICIENT东芝THAT东芝THE东芝PRESENT东芝AUTOMATIC东芝TRANSMITTER东芝LAUNCH东芝MODE东芝WAS东芝SINGLE东芝，THIS东芝DESIGN东芝PROPOSED东芝A东芝DESIGN东芝FOR东芝DIFFERENT东芝LEVELS东芝OF东芝EXERCISERSTHIS东芝DESIGN东芝PROVIDED东芝东芝THREE东芝DIFFERENT东芝PATTERNS东芝FOR东芝THE东芝EXERCISERS东芝TO东芝CHOOSE,东芝NAMELY,东芝MANUAL东芝MODE,东芝AUTOMATIC东芝MODE东芝AND东芝AUTOMATIC东芝MODEON东芝THE东芝BASIS东芝OF东芝TWO东芝DIFFERENT东芝SCHEMES，THIS东芝DESIGN东芝CHOSE东芝PLC东芝CONTROL东芝TRANSMITTER东芝SCHEME东芝ACCORDING东芝TO东芝THE东芝ANALYSIS东芝OF东芝THE东芝INPUT东芝AND东芝OUTPUT东芝INFORMATION，东芝WE东芝DETERMINED东芝THE东芝TYPE东芝OF东芝PLC东芝CONTROLLER东芝DEVICEAND东芝THEN东芝ANALYZE东芝THE东芝TRANSMITTER东芝PROCESS,东芝TO东芝DETERMINE东芝THE东芝STRUCTURE东芝OF东芝THE东芝WHOLE东芝PROGRAM,东芝THE东芝METHOD东芝OF东芝USING东芝SEQUENTIAL东芝PROGRAMMING东芝WRITE东芝CONTROL东芝PROGRAM东芝东芝USING东芝LADDER东芝DIAGRAM东芝TEST东芝FUNCTIONS东芝PRELIMINARY东芝VERIFIES东芝THE东芝CORRECTNESS东芝OF东芝THE东芝PROGRAMUSING东芝INSPEC东芝FOR东芝SIMULATING东芝THE东芝WHOLE东芝PROGRAM东芝VERIFICATION,东芝AND东芝FURTHER东芝TO东芝DETERMINE东芝THE东芝CORRECTNESS东芝OF东芝THE东芝PROGRAMMINGUSING东芝MX东芝COMPONENT东芝HAS东芝CARRIED东芝ON东芝THE东芝COMPREHENSIVE东芝TEST东芝TO东芝VERIFY东芝THE东芝CONFIGURATION东芝SOFTWARE东芝AND东芝GX东芝DEVELOPER东芝COMMUNICATION东芝SUCCESSTHIS东芝DESIGN东芝COMPLETED东芝THE东芝TARGET东芝OF东芝THE东芝DESIGN东芝,东芝AND东芝REALIZED东芝MAIN东芝THE东芝FUNCTION东芝OF东芝THE东芝TENNIS东芝AUTOMATIC东芝TRANSMITTER东芝日立KEYWORDS东芝TENNIS东芝AUTOMATIC东芝TRANSMITTER,东芝PLC,东芝GX东芝DEVELOPER,东芝INSPEC,东芝MX东芝COMPONENT日立日立日立西华大学课程设计说明书日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝目录日立1东芝前言1日立2东芝网球自动发射机方案设计3日立21东芝网球自动发射机设计要求3日立22东芝网球自动发射机方案设计4日立221东芝方案一东芝基于PLC的网球自动发射机4日立222东芝方案二东芝基于VB和单片机的网球自动发射机4日立23东芝网球自动发射机的方案论证5日立231东芝方案一5日立232东芝方案二5日立24东芝网球自动发射机的方案选择6日立3东芝基于PLC的网球自动发射机系统分析7日立31东芝基于PLC的网球自动发射机功能分析7日立32东芝基于PLC的网球自动发射机工艺流程图7日立321东芝总体工艺流程图8日立322东芝手动模式工艺流程图8日立323东芝自动模式一工艺流程图9日立324东芝自动模式二工艺流程图11日立33东芝基于PLC的网球自动发射机输入控制信息分析12日立34东芝基于PLC的网球自动发射机输出控制信息分析12日立35东芝基于PLC的网球自动发射机PLC输入输出表设计12日立36东芝基于PLC的网球自动发射机的PLC选型13日立4东芝基于PLC的网球自动发射机硬件设计14日立41东芝网球自动发射机工作电路图设计14日立42东芝PLC外部接线图设计15日立43东芝基于PLC的网球自动发射机的PLC选型15日立44东芝基于PLC的网球自动发射机的电机选型16日立45东芝基于PLC的网球自动发射机的光电开关选型16日立46东芝元器件表16日立5东芝基于PLC的网球自动发射机软件设计18日立51东芝中间元件表的制定18日立52东芝网球发射机程序顺序功能图设计20日立西华大学课程设计说明书521东芝网球发射机主程序顺序功能图设计20日立522东芝网球发射机手动模式程序顺序功能图设计21日立523东芝网球发射机自动模式一程序顺序功能图设计21日立524东芝网球发射机自动模式二程序顺序功能图设计23日立53东芝PLC编程平台GX东芝DEVELOPER介绍24日立54东芝基于PLC的网球自动发射机程序设计24日立55东芝基于PLC的网球自动发射机程序调试28日立6东芝基于PLC的网球自动发射机上位监控系统设计30日立61东芝易控组态软件介绍30日立62东芝上位监控系统界面设计31日立63东芝易控变量组设置32日立64东芝易控FX串口设置34日立7东芝基于PLC的网球自动发射机综合调试36日立71东芝综合调试平台说明36日立72东芝综合调试的步骤38日立73东芝整体的综合调试38日立8东芝总结39日立9东芝致谢40日立参考文献41日立附录东芝基于PLC的网球自动发射机元件表42日立西华大学课程设计说明书第1页1东芝前言日立东芝东芝东芝东芝PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，它具有高可靠性、抗干扰能力强、功能强大、灵活，易学易用、体积小，重量轻，价格便宜的特点。日立东芝东芝东芝东芝东芝早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（PROGRAMMABLE东芝LOGIC东芝CONTROLLER,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PERSONAL东芝COMPUTER）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。日立东芝东芝东芝东芝东芝自1969年针对工业自动控制的特点和需要而开发的第一台PLC问世以来，迄今已近30多年了东芝，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又比同于顺序控制器和通用的微机控制装置。它不仅充分利用微机处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达形式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础地形象编程语言和模块化地软件结构，使用程序地编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。日立用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，座少量地安装接线和用户程序地编制工作，就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践。而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。这样就破除了”电脑“的神秘感，推动了计算机技术的普遍运用。可编程控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。日立东芝东芝东芝东芝东芝PLC现已成为工业控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、以易与计算机接口、能对模拟量进行控制，具备高速计数与位控等性能模块等优异性能，日益取代由大量中间继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电接触控制系统，在机械、化工、石油、冶金、电力、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业得到广泛应用。PLC应用深度和广度已经成为一个国家工业先进的重要标志之一。日立东芝东芝东芝东芝近年来，随着国民经济的增长，人民生活水平的提高，生活也变得越来越繁忙了。西华大学课程设计说明书第2页随之而来的竞争压力也越来越大，平时人们都为了使自己不被淘汰而拼命努力的工作和学习，从而导致身体没有得到应该有的锻炼。很多现代化的锻炼方式也随之出现，网球运动是多数人们都喜欢的锻炼方式，为了给想提高网球运动水平的练习人员提供方便，网球训练机便应运而生。简单的说，所谓网球训练机就是用一块铁绑着绳子，绳子的另一头系上网球，那绳子要有弹性的，那样拍出去的球就还能再回来。本文针对网球训练项目中的技术要求和存在的问题,提出了设计网球自动发射机的想法。该机器主要是利用PLC编程系统和机械的结合而构成的。该发射机设计了三种模式供用户选择，手动模式适用于初学者或者技术一般的锻炼者，模式一适用于有一定基础的锻炼者，模式二适用于有一定能力基础较好的锻炼者。三种模式由三个选择开关控制。日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立2东芝网球自动发射机方案设计东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立21东芝网球自动发射机设计要求日立根据实际的经验，网球自动发射机大致要求如下日立东芝东芝（1）要求设计的网球训练器可以发射出一定质量的球。日立东芝东芝（2）要求每隔5秒发射一球。日立东芝东芝（3）需设置发射器的左右上下极限。日立东芝东芝（4）每执行一步发射就自动检测改时候是否发射筐中有网球，如果没有就自动关断电源，等待装入网球，如果检测有，就继续发射。日立西华大学课程设计说明书第3页发射机主要有六部分组成日立东芝东芝（1）球框存装待发射球。日立东芝东芝（2）发射电机M1发射网球，功率045KW。日立东芝东芝（3）发射管球框中的球通过发射管发射。日立东芝东芝（4）电机M2上下移动发射机，功率02KW。日立东芝东芝（5）电机M3左右移动发射机，功率02KW。日立东芝东芝（6）发射架支撑整个发射机，可控制整个发射机的高度。日立设计模型结构图如图21。日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立日立东芝东芝东芝日立日立日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图21东芝网球发射机结构日立22东芝网球自动发射机方案设计日立221东芝方案一东芝基于PLC的网球自动发射机日立东芝东芝东芝东芝利用上位机控制PLC，通过电机动作，作用于球，将球发射出去，通过上下移动控制电机以及左右移动控制电机控制发射机的位置，从而能够发出不同档次的网球，这样的设计使得用户范围得以扩大。通过光电检测开关检测框中有无网球，反馈到上位控制系统控制发射机动作。该方案的方框图如图22。日立日立控制器执行器对象检测元件上位机控制系统通信图22东芝基于PLC的网球自动发射机系统方框图日立222东芝方案二东芝基于VB和单片机的网球自动发射机日立东芝东芝东芝东芝将VB程序引入PC机，PC机作用于单片机，单片机输出作用于歩进电机，从而控制网球发射机的发射筒，进而也能发射不同位置的网球。通过光电传感器，检测框中是否有球，将信号反回给单片机，通过单片机控制发射机动作。该系统方框图如图23。日立发射电机M1发射机上下移动电机M2发射机左右移动电机M3西华大学课程设计说明书第4页日立PC机（VB界面）单片机系统RS232步进电机驱动步进电机位置传感器（光电开关和微动开关）图23基于VB和单片机的网球自动发射机系统方框图日立23东芝网球自动发射机的方案论证日立231东芝方案一日立东芝东芝东芝（1）控制程序可变，具有良好的柔韧性对于一个工厂或用户来说，需求不会是一层不变的，总会随着外界的变化而变化，而PLC正好能满足这个条件，只需改动PLC程序，而不需要改动硬件，就能实现工艺的变形，满足要求。日立东芝东芝东芝（2）具有高度可靠性，适用与恶劣环境PLC对环境要求低，据研究表明，PLC故障间隔时间长达5年以上，所以是相当可靠的。可靠性决定了它的生产效益，只有稳定的运行，才能保证生产的持续和高效。日立东芝东芝东芝（3）功能健全，可以应用于各种环境PLC具有数字和模拟量的输入/输出、逻辑运算、算术运算、定时、计数、顺序控制等多种功能。可以运用在大多数场合，所以适用性相当强、日立东芝东芝东芝（4）操作简单，易于维护一旦做好PLC，便可通过上位控制PLC的运行，操作简单，如果遇到大改动，只需变更PLC内部程序就可以实现功能的改变。日立东芝东芝东芝（5）体形小巧，功能强大，耗电量小对于其他控制系统，PLC更加便捷，体积小，耗电量低，对于小型生产更加适用。日立东芝东芝东芝（6）性价比高随着科技的发展，PLC的生产费用日益降低，功能却日益强大，让更多的生产部门能够承担，低廉的造价和强大功能相对比，PLC逐渐被广大人群接受。日立232东芝方案二日立东芝东芝（1）体积相当小单片机体积相当小，耗电量极低，可以用在生活中的各种小物品上，例如遥控器，手机等。体积过小，则功能相对PLC不够完善，无法代替PLC运用与大型生产。日立东芝东芝（2）变动方便当需要根据环境变化改变单片机时，只需更改程序，便可以实现功西华大学课程设计说明书第5页能的改变。日立东芝东芝（3）低电压，低功耗，便于生产便携式产品。日立东芝东芝（4）单片机可靠性高，可工作到106东芝107小时无故障。东芝日立东芝东芝（5）控制功能强。日立24东芝网球自动发射机的方案选择日立PLC和单片机相比较，有很多相同的优点，但是单片机就目前看来很难在户外场合稳定运行。单片机的运行受到室外各种不利因素的影响较大，如温度骤降，风雨雷电等天气因素，突然的冲击等等。PLC与之相比，承受此类不利因素的能力相比较高。由于本设计需要的输入输出点位比较多，单片机一般难以达到。而且工程项目一般很少完全依赖单片机完成，应用PLC解决功能比较复杂的系统设计使得系统电路更为简单。而且PLC的可行性，现场升级维护与替换都比单片机更为方便。综合上述因素选择方案一较为妥当。日立3东芝基于PLC的网球自动发射机系统分析日立31东芝基于PLC的网球自动发射机功能分析日立基于PLC的网球自动发射机总体上由三个电机，一个球框，一根发射管和一个支架构成。用两个电机分别调节发射机的上下和左右运动，再用一个电机控制球的发射。在球框中安装一个光电检测开关，检测筐中是否有球，无球时停止动作。发射机上安装有控制面板，用户可以根据需要选择不同模式发射网球。该发射机设计了三种模式供用户选择，手动模式适用于初学者或者技术一般的锻炼者，模式一适用于有一定基础的锻炼者，模式二适用于有一定能力基础较好的锻炼者，三种模式由三个选择开关控制。当用户按下启动键启动发射机时，如果发射机有球那么正常运行灯就点亮，如果没有球，那么无球报警灯就点亮，在运行中如果没有球了，那么正常运行灯熄灭，无球报警灯就点亮。设计模型简图如图31。日立西华大学课程设计说明书第6页东芝东芝东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图31东芝基于PLC的网球自动发射机简图日立32东芝基于PLC的网球自动发射机工艺流程图日立东芝东芝东芝东芝通过控制电机M1东芝、M2的旋转，将发射机移动到特定的九个位置，并在该点完成发球。需要控制发射机的启停和发球时间间隔，以及发射机移动过程的循环方式。日立321东芝总体工艺流程图日立东芝东芝东芝东芝当用户按下启动按钮，光电检测开关检测框中是否有球，有则亮起正常运行灯，否则停止执行命令并亮起无球报警灯。正常运行时，默认发射机每次停止时都在场地中间位置。用户需要根据自身实际能力选择不同的运行模式来控制发射机运行。每次执行完一次子程序系统返回主程序。总体工艺流程如图32。日立西华大学课程设计说明书第7页手动模式自动模式二检测是否有球发射机置中模式选择自动模式一停止启动NY东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图32东芝总体工艺流程图日立322东芝手动模式工艺流程图日立当用户按下手动按钮后，程序进入手动模式。通过按下向左、向右、向下、向上按钮控制发射机的位置，按下发射按钮发射网球。手动模式工艺流程图如图33。日立西华大学课程设计说明书第8页东芝东芝东芝日立YYNNY是否按下向上开始发球M2正转M2反转M3正转M3反转是否到上极限是否到下极限是否到左极限是否到右极限是否按下发球M2停止M2停止M3停止M3停止NYNYNYNY是否按下向下是否按下向左是否按下向右NNYNY东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图东芝33东芝手动模式工艺流程图日立323东芝自动模式一工艺流程图日立东芝东芝东芝东芝当用户按下自动模式一时，发射机开始自动执行模式一程序。首先从起点向上移动到达上极限开始发球，发射完设定的数目后往下到达中间点，如此将上下左右中五个点走遍。自动模式一流程图如图34。日立西华大学课程设计说明书第9页M2正转，发射器上升M2停止，M1启动发球是否到达上限是否发射了三次M2反转，发射器下降是否到达中间位置M2停止，M1启动发球是否发射了三次M2反转，发射器下降是否到下限M2停止，M1启动发球是否发射了三次M2正转，发射器上升是否到达中间位置M2停止，M1启动发球是否发射了三次M3正转，发射器左移是否到达左极限M3停止，M1启动发球是否发射了三次M3反转，发射器右移是否到中间位置M3停止，M1启动发球是否发射了三次M3反转，发射器右移是否到右极限M3停止，M1启动发球是否发射了三次M3正转，发射器左移是否到中间位置ANYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYA东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图34自动模式一流程图东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立324东芝自动模式二工艺流程图日立东芝东芝东芝东芝当用户按下自动模式二时，发射机开始自动执行自动模式二程序。首先从起点斜向运行到左上极限点开始发球，发射完设定数目后开始右移到右上极限点，如此直到西华大学课程设计说明书第10页回到起点。自动模式二工艺流程图如图35。日立M2正转，M3正转是否达到左上极限M2停，M3停，发球3次是否发射了三次M3反转是否达到右上极限M3停，发球3次是否发射了三次M2反转是否到达右下极限M2停，发球3次是否发射了三次M3正转是否达到左下极限M3停，发球3次是否发射了三次M2正转，M3反转是否居中BBNYNYNYNYNYNYNYNYNY东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图35自动模式二流程图日立33东芝基于PLC的网球自动发射机输入控制信息分析日立东芝东芝东芝东芝根据基于PLC的网球自动发射机的系统需求，系统需要的输入控制信号有以下几种发射机启动停止信号（由启动停止开关产生）；手动模式、自动模式一、自动模式二选择信号（由手动模式、自动模式一、自动模式二选择开关产生）；手动模式控制发射机信号（由按键向上、向下、向左、向右产生）；九个点位的信号（由九个行程开关产生）；手动发球信号（由发球按键产生）；有无球信号（由光电检测开关产生）。其中西华大学课程设计说明书第11页启动停止开关用于控制整个系统的开启与停止，模式选择开关用于用户选择不同模式，九个行程开关用于系统判定发射机是否到达预定位置，手动方向按键用于用户选择发射机将要到达的位置，手动发射键用于用户选择到达位置后是否发射网球，光电检测开关用于判断框中是否有球。日立34东芝基于PLC的网球自动发射机输出控制信息分析日立东芝东芝东芝东芝根据基于PLC的网球自动发射机的系统功能，系统输出信息有如下几个输出到控制网球自动发射机发射电机的启停信号Y0，输出到控制网球自动发射机向上运动的电机启停信号Y1，输出到控制网球自动发射机向下运动的电机启停信号Y2，输出到控制网球自动发射机向左运动的电机启停信号Y3，输出到控制网球自动发射机向右运动的电机启停信号Y4，输出到控制网球自动发射机运行灯点亮熄灭的信号Y5，输出到控制网球自动发射机无球报警灯点亮熄灭的信号Y6。日立35东芝基于PLC的网球自动发射机PLC输入输出表设计日立根据输入输出信息的分析，将输入输出信息制定了两张表格，并且分析了大概的作用。输入输出表如表31。日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝表31输入输出信息表元件符号端子名称名称及作用SB1X0总启动开关SB2X1总停止开关SB3X2手动电机M2正转开关SB4X3手动电机M2反转开关SB5X4手动电机M3正转开关SB6X5手动电机M3反转开关SB7X6手动发球开关SB8X7自动模式一开关SB9X10自动模式二开关SB10X24手动模式开关S1X12上极限限位开关S2X13下极限限位开关S3X14左极限限位开关S4X15右极限限位开关S5X16左上极限限位开关S6X17左下极限限位开关S7X20右下极限限位开关西华大学课程设计说明书第12页S8X21右上极限限位开关S9X22网球检测开关S10X23中间限位开关KM0Y0发球电机M1状态KM1Y1电机M2正转状态KM2Y2电机M2反转状态KM3Y3电机M3正转状态KM4Y4电机M3反转状态KM5Y5无球报警灯状态KM6Y6运行指示灯状态36东芝基于PLC的网球自动发射机的PLC选型日立东芝东芝东芝东芝根据上文的分析，本设计共有20个输入信号以及7个输出信号，参照FX2系列的基本单元与扩展单元表格（见表于P113，郑萍主编现代电气控制技术重庆重庆大学出版社，2001），选择有24个输入点以及24个输出点的FX248MR即可完成功能。134东芝基于PLC的网球自动发射机硬件设计日立41东芝网球自动发射机工作电路图设计日立东芝东芝东芝东芝系统由3台电机以及接触器等元件构成。电机M1是控制发射机发球，功率为045KW，电机M2正、反转控制发射管向上、下移动，M3正、反转控制发射管向上、下移动，空气开关与接触器额定电流略大于电机额定电流。网球自动发射机工作电路图如图41。日立日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图41东芝网球自动发射机工作电路图日立日立日立42东芝PLC外部接线图设计日立东芝东芝东芝东芝PLC端口与对应开关相连接，从而控制输出端口，实现PLC与硬件的连接。具体接线图如图42。日立14东芝东芝东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图42PLC外部接线图日立43东芝基于PLC的网球自动发射机的PLC选型日立本设计共有20个输入信号以及7个输出信号，参照FX2系列的基本单元与扩展单元表格，选择有24个输入点以及24个输出点的FX248MR即可完成功能。日立44东芝基于PLC的网球自动发射机的电机选型日立我们需要三个电机，一个电机控制发射管的上下移动，一个电机控制发射管的左右移动，再有一个电机控制网球的发射，由于网球发射机的三个电机都没有大的负载，所以只需要小型电机即可。日立45东芝基于PLC的网球自动发射机的光电开关选型日立东芝东芝东芝东芝我们需要一个光电开关随时检测网球发射机的篮筐中是否有球，所以需要一个良好的光电检测开关，当框中无球时，能触发光电检测开关断开，以实现停止网球发射机。东芝日立46东芝元器件表日立东芝东芝东芝东芝整个设计所用到的各种元件记录表见表41。东芝日立15东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝表41东芝元器件型号表东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝序号元件代号东芝东芝元件名称东芝东芝东芝元件型号东芝单位数量01M1交流电机SGMGH05A台102M2交流电机SGMGH02A台103M3交流电机SGMGH02A台104QF1空气开关C65N3PC16A个105QF2QF3空气开关C65N3PC10A个106FR1热继电器TKE02RC只107FR2FR3热继电器TKE02MC只208FU1熔断器RT1420只309FU2FU4熔断器RT1420只810FU5熔断器RT1420只211PLC可编程控制器FX2N48MR台112SB1启动开关XB2BA31C个113SB2停止开关XB2BA41C个114SB3SB6手动控制按键XB2BA61C个415SB7手动发球XB2BA21C个116SB8自动模式1XB2BA51C个117SB9自动模式2XB2BA51C个118SB10手动模式开关XB2BA51C个119KM1KM5交流接触器EB9301个620S1S8限位开关ZCKD59C个821S9光电开关E3JKDS30M1个122S10居中限位开关ZCKD59C个123L无球报警灯LED个124L运行指示灯LED个1日立日立日立日立日立日立日立16日立日立日立日立日立东芝东芝日立日立5东芝基于PLC的网球自动发射机软件设计日立51东芝中间元件表的制定日立根据程序设计需要，分析整个程序流程图结合发射机的工艺流程，需要使用不少的中间元件，一部分用于控制电机运动，一部分用于控制发球时间，还有一部分用于控制发球次数。根据不同类型的中间元件的功能与作用我们将选择的原件列表如下表51。东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝表51东芝中间元件表东芝东芝东芝东芝东芝东芝序号中间元件功能作用00M0开机状态标识01M1触发电机M2正转自锁02M2触发电机M2反转自锁03M3触发电机M2再次反转自锁04M4触发电机M2再次正转自锁05M5触发电机M3正转自锁06M6触发电机M3反转自锁07M7触发电机M3再次反转自锁08M8触发电机M3再次正转自锁09M9触发电机M2再次正转自锁10M10触发电机M2、M3正转自锁11M11触发电机M3反转自锁12M12触发电机M2反转自锁13M13上限位发球结束标志1714M14中限位发球结束标志15M15下限位发球结束标志16M16中限位再次发球结束标志17M17左极限发球结束标志18M18中限位第3次发球结束标志19M19右极限发球结束标志20M20左上极限发球结束标志21M21右上极限发球结束标志22M22右下极限发球结束标志23M23左下极限发球结束标志24M24触发电机M2正转、M3反转自锁25M25手动电机M2正转自锁26M26手动电机M2反转自锁27M27手动电机M3正转自锁28M28手动电机M3反转自锁29M29启动状态标志序号中间元件功能作用01T0上限位发球计时02T1中限位发球计时03T2下限位发球计时04T3中限位再次发球计时05T4左极限发球计时06T5中限位第3次发球计时07T6右极限发球计时08T7左上极限发球计时09T8右上极限发球计时10T9右下极限发球计时11T10左下极限发球计时18日立52东芝网球发射机程序顺序功能图设计日立521东芝网球发射机主程序顺序功能图设计日立通过主程序的启动开关控制整个程序的启动，由于每次开机发射机都处于中间位置，此时，当启动发射机后，通过面板按键选择需要进入的程序，发射机执行对应的程序使发设机工作。选择自动模式一后，发射机进入模式一自动运行状态；选择自动模式二后，发射机进入模式二自动运行状态；选择手动模式后，发射机等待用户手动按键命令。系统主程序顺序功能图如图51。日立东芝东芝东芝东芝X24X22CALLP3M8002SETY6M0M29X0X1SETY5RSTY6RSTM29RSTY5RSTY6RSTM29X22X1CALLP2CALLP1X7X10FEND东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图51东芝主程序控制顺序功能图日立522东芝网球发射机手动模式程序顺序功能图设计日立12C1上限位发球计数13C2中限位发球计数14C1下限位发球计数15C3中限位再次发球计数16C4左极限发球计数17C5中限位第3次发球计数18C6右极限发球计数19C7左上极限发球计数20C8右上极限发球计数21C9右下极限发球计数22C10左下极限发球计数19用户通过按键选择手动模式后，发射机等待用户按键选择需要移动的方向。当按下向上按键的时候，发射机向上移动直到抵达上极限，然后停止，等待用户按下发射键执行发射命令；当按下向下按键的时候，发射机向下移动直到抵达下极限，然后停止，等待用户按下发射键执行发射命令；当按下向左按键的时候，发射机向左移动直到抵达左极限，然后停止，等待用户按下发射键执行发射命令；当按下向右按键的时候，发射机向右移动直到抵达右极限，然后停止，等待用户按下发射键执行发射命令。手动模式程序顺序功能图如图52。日立日立M25X22X2X12X12X6Y1SETY0M26X22X3X13X13X6Y2SETY0M27X22X4X14X14X6Y3SETY0M28X22X5X15X15X6Y4SETY0X24东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图52东芝手动模式程序顺序功能图日立523东芝网球发射机自动模式一程序顺序功能图设计日立用户按下自动模式一按键后，系统自动开始运行。发射机从起始位（就是中间位置）开始向上移动，到达上极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往下移动；到达中间位置后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机再次开始往下移动；到达下极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始再次往上移动；到达中间位置后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往左移动；到达左极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往右移动；到达中间位置后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始再次往右移动；到达右极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始再次往左移动回到中间位置。自动模式一程序顺序功能图如图53。日立21X7X12K50T0C0K3M1X12T0SETY0T0Y1M2Y2X23T1SETM13RSTC0C0RSTT0C1T1C1SETY0T1SETM14RSTC1C1RSTT1C1T2C2M3Y2SETY0T2SETM15RSTC2C2RSTT2C2X13T2T3C3M4Y1SETY0T3SETM16RSTC3C3RSTT3C3X23T3M5Y3SETY0T4SETM17RSTC4C4RSTT4C4X14T4T4C4M6Y4SETY0T5SETM18RSTC5C5RSTT5C5X23T5T5C5M7Y4SETY0T6SETM19RSTC6C6RSTT6C6X15T6T6C6M8Y3X23RSTY3K50K3K50K3K50K3K50K3K50K3K50K3东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图53自动模式一程序顺序功能图日立524东芝网球发射机自动模式二程序顺序功能图设计日立东芝东芝东芝东芝用户按下自动模式二按键后，系统自动开始运行。发射机从起始位（就是中间位置）开始向左上方移动，到达左上极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往右移动；到达右上极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往下移动；到达右下极限后运动电机停止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机再次开始往左移动；到达左下极限后运动电机停22止，发球电机启动开始发球，发完三次球后发射机开始往右上方向移动直到回到起始位置。自动模式二程序顺序功能图如图54。日立M10X10X16K50K3T7C7X16T7SETY0T07C7C7SETM20RSTC7RSTT7X21Y1T8C8SETY0T8C8C8SETM21RSTC8RSTT8M11Y4X21T8X20T9C9SETY0T9C9C9SETM22RSTC9RSTT9M12Y2X20T9SETY0T10C10C10SETM23RSTC10RSTT10M9X17T10X17T10C10K50K3K50K3K50K3X23Y3Y3SETY1SETY4X23RSTY1RSTY4东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图54东芝自动模式二程序顺序功能图日立53东芝PLC编程平台GX东芝DEVELOPER介绍日立GX东芝DEVELOPER是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QNU、QS、QNA、ANS、ANA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、东芝ST及FB、LABEL语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GX东芝DEVELOPER具有以下特点日立1东芝软件的共通化东芝GX东芝DEVELOPER能够制作Q系列，QNA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。东芝此外，选择FX系列的23情况下，还能变换成FXGPDOS,FXGPWIN格式的文档。东芝日立东芝东芝东芝东芝2利用WINDOWS的优越性，使操作性飞跃上升能够将EXCEL,WORD等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。日立东芝东芝东芝东芝3程序的标准化用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。东芝用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用；功能块（以下，略称作FB）东芝FB是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误；只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。日立东芝东芝东芝东芝4能够简单设定和其他站点的链接东芝由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。日立东芝东芝东芝东芝5能够用以下各种方法和可编程控制器CPU连接东芝经由串行通讯口东芝经由USB东芝经由MELSECNET/10H计算机插板东芝经由MELSECNET计算机插板东芝经由CCLINK计算机插板东芝经由ETHERNET计算机插板经由CPU计算机插板经由AF计算机插板。日立东芝东芝东芝东芝7丰富的调试功能由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业，没有必要再和可编程控制器连接，东芝没有必要制作条使用的顺序程序；在帮助中有CPU错误，特殊继电器/特殊寄存器的说明，所以对于在线中发生错误，或者是程序制作中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下提供非常大的便利；数据制作中发生错误况时，会显示是什么原因或是显示消息，所以数据制作的时间能够大幅度缩短。日立54东芝基于PLC的网球自动发射机程序设计日立考虑到程序功能并不复杂而且程序段相似，采用顺序控制指令，通过主程序调用子程序实现系统功能。由于采用的中间继电器为断电无法保持类型，无需使用条件转移指令即可实现功能。采用先编写主程序后编写子程序的思想，使用CALL指令调用子程序从而实现用户按键选择不同模式的功能。整个程序结构比较简单，所以后期调试也较为方便。这样使得程序结构清晰明了。主程序以及部分子程序如下图55。日立日立24日立日立日立日立日立日立日立25东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图55东芝主程序及部分子程序日立55东芝基于PLC的网球自动发射机程序调试日立东芝东芝东芝东芝三菱FX系列PLC所采用的编程平台GX东芝DEVELOPER东芝下可安装GX东芝SIMULINK东芝仿真模块，在程序编辑完成后，可在GX平台上启动仿真平台。程序将被吸入到在内存虚拟出现的一个PLC内。编辑界面转入到监控界面，并出现梯形图逻辑测试工具。在窗口选择“工具菜单”，添加X东芝，Y，T，M软元件内存监视窗口，界面设置如图56。日立日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图56东芝梯形图逻辑测试窗口日立仿真调试时，X东芝、Y东芝、M和T分别对应PLC的输入、输出和中间继电器。跟据需要置数的X标号，用鼠标左键点击对应的X，强制X等于1，然后查看Y、T、M的变化是否满足预期。通过这种强制置数方式，从而达到仿真效果。用这种方法分别调试主程序，手动程序，自动模式一程序，自动模式二程序，以此来验证程序的正确性。日立初期调试时，在仿真过程中，会遇到执行子程序1时，其它子程序使用的常开继电器也被置一，后来发现是主程序结束后忘记加上FEND指令，导致子程序标记无效。由于很多点的行程开关继电器同时出现在不同子程序，所以观察程序是否正确要准确找到不同的观察点来判定。日立日立日立日立266东芝基于PLC的网球自动发射机上位监控系统设计日立61东芝易控组态软件介绍日立易控（INSPEC）东芝是一套通用的监控和数据采集（SCADA）软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件，俗称组态软件。日立易控以通讯的方式和控制系统相连，能读写控制系统内部的信息，并以图形和动画等直观形象的方式呈现这些信息，以方便对控制流程的监视。也可以通过易控直接对控制系统发出指令、设置参数干预控制流程。易控能对控制系统的数据进行运算处理，将结果返回给控制系统，协助控制系统完成复杂的控制功能，易控还能对从控制系统得到的以及自己产生的数据进行存储、报表等等其他功能，从而延伸控制系统的能力和弥补控制系统的不足。比如易控可以作为中间桥梁，将控制系统和工厂的企业管理信息系统联接起来，将多个控制系统联接起来，使他们之间能交换数据、共享资源，协助和管理曾经是各自孤立的控制系统。从而在更大范围内优化了控制结构，提高综合自动化效率。日立易控可以应用于机械制造、化工、电力、冶金等任何涉及自动化控制的领域，它本身没有行业的限制，只要它和控制系统之间能进行数据交换即可。易控内设置了常见的PLC、DCS、PC板卡、智能仪表等设备的支持。日立易控可以下挂多个控制系统，同时和多个系统连接，并在他们之间转发数据，控制模式图如图61。日立日立日立日立日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图61东芝易控控制模式图日立日立日立62东芝上位监控系统界面设计日立新建一个工程，工程名为“网球自动发射机”。日立工程栏里新建画面1并打开。日立“图形”栏内选择“常用”并选择10个大小相同的“BUTTON”并依次排好。日立（4）分别右键单击每一个“BUTTON”选择“属性”栏目中“文本”修改名称为“启动”，“停止”，“模式一”，“模式二”，“手动”，“上升”，“下降”，“向左”，“向右”，“发球”。日立（5）“图库”中选择“指示。仪表”并选择两个二极管在桌面上布好，以作运行指示灯，故障灯之用。日立易控（INSPEC）组态式监控系统PLC等控制系统PLC等控制系统PLC等控制系统其他的控制系统27（6）“图库”栏“指示。仪表”中选择9个指示灯并按4个正方形形式布置。日立（7东芝将上述图形在桌面上按一定顺序布置好并保存，控制界面如图63。日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立图63东芝控制界面图东芝东芝日立日立日立日立日立日立63东芝易控变量组设置日立打开易控，新建变量组，并在变量表中新建变量组，并依此与输入输出I/O表对应起始地址，单元长度，寄存器类型，数据类型，变量组等。日立易控变量组设置见表63和64。日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝表63变量组设置日立28日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立日立表64东芝变量组设置东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝日立30日立日立日立日立东芝东芝东芝日立日立日立日立日立64东芝易控FX串口设置日立东芝东芝东芝东芝打开易控，新建I/O通信，并在串口设置中选择虚拟设备，再选择PLC，然后选择型号为三菱FX系列编程口基本属性设置等。日立易控FX串口设置见图64和图65。日立31日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图64串口设置图日立日立日立东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝东芝图65东芝串口设置图日立327东芝基于PL