装卸料小车多方式运行的PLC控制

1、 课 程 设 计 课程名称 机电传动控制 题目名称 装卸料小车多方式运行的PLC控制 学 院 材料与能源学院 专业班级 11材加2班 学 号 311 学生姓名 陈 指导老师 刘 伟 2014年6月21日目录摘要第1章 任务描述 1·1 控制任务和要求1·2 问题分析及解决方案第2章 系统总体方案硬件设计部分2·1 PLC的基本结构及原理2·2 I/O地址分配表 2·3 PLC卡外部接线图第3章 用GX Developer设计系统软件部分 3·1 控制流程图3·2 用 GX Developer编写系统梯形图及对应的语句指令程序

2、3·3 系统梯形图程序说明及检测第4章 用Automation Studio设计系统软件部分并仿真4·1 仿真方案及硬件电路图和接线图4·2 用Automation Studio编写系统软件部分4·3 仿真结果第5章 结果分析5·1 系统调试及解决问题5·2 结果分析心得体会参考文献摘要 在现代化生产中，生产机械的先进性和电气自动化程度反映了工业生产发展的水平。现代化机械设备和生产系统已不再是传统的单纯机械系统，而是机电一体化的综合系统，机电传动控制系统是现代化机械的重要组成部分。本次课程设计通过对“装卸料小车多方式运行的PLC控制”

3、，意在巩固课堂知识，将理论融入时间，熟悉掌握PLC编程，以及练习学会运用GX Developer软件，和运用Automation Studio仿真。 关键词：PLC 梯形图 仿真 第1章 任务描述 某车间有5个工作台，装卸料小车往返于各个工作台之间，根据某个请求在某个工作台卸料。每个工作台有一个位置开关（分别为SQ1-SQ5，小车压上时为ON）和一个呼叫按钮（分别为SB1SB5）。装卸料小车有3种运行状态，左行（电机正转）右行（电机反转）和停车。1·1 控制任务和要求装卸料小车示意图如图1-1所示图1-1 装卸料小车示意图 假设小车的初始位置是停在m （m=1-5）号工作台，此时SQ

4、m为ON。假设n（n=1-5）号呼叫台，如果m>n，小车左行到呼叫工作台停车。m<n小车右行到呼叫工作台停车。m=n 小车不动。小车的停车位置应有指示灯显示（用1位LED灯显示）。1·2 问题分析及解决方案车间有五个工作台，装卸料小车往返于各个工作台之间，当某个工作台呼叫时，分析此时小车可能的相对位置，从而确定小车的运动方向（向左、向右或不动）。假设各工作台位置从左到右依次为1号，2号，3号，4号，5号。例如：3号工作台呼叫，若小车在3号工作台，则不需动作；否则，若小车在1号或2号台，小车左行；若小车在3号或4号台，小车右行。以此类推。每个工作台的位置开关（SQ1SQ5，

5、小车压上时为ON）和呼叫按钮（SB1SB5）做PLC的输入信号，当小车位于某工作台时，相应的指示灯亮，指示小车的位置，做PLC的输出信号。第2章 系统总体方案硬件设计部分 2·1 PLC的基本结构及原理PLC按结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/O单元是连接CPU与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。PLC基本结构如下图所示：2·2 I/O地址分配表GX D

6、eveloper输入地址Automation Studio输入地址对应的外部设备X000IN0SB1X001IN1SB2X002IN2SB3X003IN3SB4X004IN4SB5X005IN5SQ1X006IN6SQ2X007IN7SQ3X010IN8SQ4X011IN9SQ5X014IN14X14（急停总开关）GX Developer输出地址Automation Studio输出地址对应的外部设备Y001OUT0电机正转输出Y002OUT1电机反转输出Y003OUT31号工作台呼叫灯Y004OUT42号工作台呼叫灯Y005OUT53号工作台呼叫灯Y006OUT64号工作台呼叫灯Y007OU

7、T75号工作台呼叫灯内部继电器Automation Studio里的PLC卡对应地址功能说明M1OUT0控制电机正转线圈M2OUT1控制电机反转线圈M3OUT81号工作台呼叫灯控制线圈M4OUT92号工作台呼叫灯控制线圈M5OUT103号工作台呼叫灯控制线圈M6OUT114号工作台呼叫灯控制线圈M7OUT125号工作台呼叫灯控制线圈M8OUT13控制电机反转线圈M9OUT14控制电机正转线圈M10OUT15控制电机反转线圈M11OUT16控制电机正转线圈M12OUT17控制电机反转线圈M13OUT18控制电机正转线圈 2·3 PLC卡外部接线图第3章 用GX Developer设计系

8、统软件部分3·1 控制流程图3·2 用 GX Developer编写系统梯形图及对应的语句指令程序其梯形图为： 梯形图对应的语句指令程序： 3·3 系统梯形图程序说明及检测1·呼叫位置的确定 呼叫位置的确定可通过指示灯的亮灭来加以判断，即采用自锁电路，当总开关X14按下，且呼叫按钮Xn按下时，输出继电器Ym线圈高电平并保持，只有当小车离开该工作台并触碰到其他工作台的限位开关时，指示灯熄灭，即呼叫位置转移。如下示：2·小车位置的确定 采用图示指令程序，当总开关X14按下，系统会通过行程开关的设置自动判断小车的位置，例如，当小车处于1号工作台时，此

9、时行程开关X005会被置以高电平，同时系统自动将K1写入D0，即记录下小车此时的位置 3·小车运动方向的控制 小车的运动方向控制可以通过触电比较指令来实现，即通过比较小车所在位置与呼叫工作台的位置大小从而决定小车的运动方向，同时实现两个方向运动互锁，即当小车往一个方向运行时，另外一个不得导通，保证不发生程序干涉。程序如下：4·检测结果 检测结果如下示，程序正常没有错误：第4章 用Automation Studio设计系统软件部分并仿真4·1 仿真方案及硬件电路图和接线图 仿真方案： 采用1个单向运动油缸表示小车，活塞的运动代表小车的运动，同时采用1个三位四通电磁换

10、向阀与程序关联，用以控制活塞运动，为保证油路完整，还需要一个油泵和一个邮箱。 同时采用正反转控制线路，用以实现小车的左右行。 同时用多个线圈和触点开关完成各个线路的自锁和互锁，保证程序的互不干涉，小车（油缸活塞）的正常运行。 每个工作台有一个位置开关（分别为SQ1-SQ5，小车压上时为ON）和一个呼叫按钮（分别为SB1SB5）。装卸料小车有3种运行状态，左行（电机正转）右行（电机反转）和停车。 其硬件电路图和接线图如下示： 4·2 用Automation Studio编写系统软件部分4·3 仿真结果 假设当3号呼叫台呼叫时，结果如下示：第5章 结果分析5·1系统调

11、试及问题解决 1·由于需要采用GX Developer和Automation Studio等不同软件完成任务，所以在任务开始前需要进行相关知识的资料查找。由于各个软件存在不同之处，所以在程序编写时，为了达到效果，在GX Developer里使用了Mov指令和比较指令，用简短的程序完成梯形图的编写；而在Automation Studio中采用顺序结构编程，将比较语句分成每个可能的状态，并采用自锁互锁等约束条件，使程序正常运行，同时完成仿真效果。 2·使用Automation Studio仿真的一个难点还在于选用何种元件表示小车的运动，因为在Automation Studio的

12、梯形图程序是根据硬件电路和接线图进行编制的，因此经过比对，选择油路表示结果最好，即用单向运动油缸的活塞运动表示小车运动，用三位四通电磁换向阀控制油路以控制活塞运动（小车）方向。同时，用限位开关表示工作台，用以完成呼叫台呼叫和呼叫台指示灯亮灭的动作。 3·由于Automation Studio的梯形图程序采用顺序结构，所以程序长且复杂，需要把握好各种关联关系。例如：在编程过程中，在编写程序时曾重复使用了M1和M2两个继电器，因为小车只需重复左行和右行两个动作，但是，其实在梯形图编制中不能重复利用一个继电器作为输出，因为会造成程序本身出现混乱和干涉，使得仿真不能实现。关于这个问题的解决方

13、案是，采用多个继电器作为输出，并将相应的继电器（即需要完成左行或者右行动作）作为输入与M1和M2对应串联，这样，只需要将M1和M2关联硬件电路图，就能满足程序顺序结构的要求和运动要求。如图示： 例如：如图一示，按下SB2（IN1）按钮左行动作，判断需要完成左行动作，则继电器M9（OUT14）会被接通。如图二示，M9（OUT14）会作为输入将M1（OUT0）接通，完成左行指令，小车左行。图一 图二 5·2 结果分析 采用不同软件完成的系统任务编程均合理正常，没有错误。同时仿真结果满足初始要求，能直观反映小车的运动。同时也存在几个缺点： 1·Automation Studio的

14、梯形图程序采用顺序结构，程序段过长，程序在执行的时候需要从到到位一次读取，所以硬件电路图仿真时反应需要一定的时间，但是程序顺序读取速度很快，基本可以忽略反应时间，不影响仿真整体效果。 2·小车的运动采用单向油缸活塞的运动表示，由于实际中活塞运动受油压控制，故在转换或者关闭某方向油路是，小车（活塞）会因为惯性力继续前进，所以在硬件电路图中需要尽可能保持限位开关之间的距离，避免影响，同时需要降低油泵的参数，减少惯性影响。 3·同时，由于才有顺序编程，程序在运行中需要不断的去判断和执行每个指令，为了达到效果，硬件电路图采用刀开关而不是按钮，是为了保证程序的稳定运行并满足运动要求。

15、心得体会通过此次课程设计，真正将理论知识融入实践。从刚拿到题目的迷茫，到资料的查找、到自主学习GX Developer和Automation Studio两个软件、再到方案的拟定、程序的编写、硬件仿真、程序检测等，一步步下来，逐渐练习并掌握PLC编程和软件的应用。在熟练各个环节后，再进一步完善和改进，是整体方案更加符合要求。这次课程设计的完成，不单单反映了自己的学习成果，在这个过程中，不懂就问、不懂就自己查找资料，在循序渐进的过程中，感受到自主学习的乐趣，也享受着最后成果的快乐。在此，需要特别感谢同学和老师的帮助，在我遇到问题时，愿意为我提供各种资料，在各位的帮助下，很快的解决某些问题并掌握编程技巧。我相