小车自动往返装卸料控制课程设计

1、机电一体化课程设计2012 级小车自动往返装卸料控制目录目录I1. 引言12. 设计任务12.1设计内容12.2控制要求11）手动控制方式 12）单步运行方式 23）单周期运行控制要求 24）自动循环控制方式要求 23. 总体方案的确定 23.1 小车自动往返装卸料控制系统的构成 23.2工作过程23.3方案设计31）小车自动控制主电路图 32）PLC装卸料小车接线示意图 33）总体设计方案 44. 控制系统软件设计 44.1小车自动往返装卸料控制流程图 44.2 I/O 分配表 54.3 PLC 程序设计 51 ）主程序中调用运行方式子程序 52）手动子程序运行63）单步子程序运行 74）单

2、周期子程序运行 84）自动子程序运行 94.4 组态软件的界面设置 104.5组态与PLC通信124.6程序调试与运行141）手动方式142）单步方式143）单周期方式154）自动方式155. 程序调试心得与建议 15参考文献151. 引言近年来，随着大规模集成电路的发展，可编程控制器得到了迅速的发展。PLC是以微机技术为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器 -接触器控制技术与计算机和通信 技术融为一体，在工业自动化、机电一体化以及传统的工业控制方面，得到了广泛的应用， 发挥着越来越大的作用。它采用一类可编程控制器的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制， 定时，计数及算术操作

3、等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出信号，控制各 种类型的机械或是生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统 联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。目前， PLC的主要品牌有西门子、三菱、欧 姆龙、韩国LG美国AB ABB松下、富士、施耐德等。而且PLC控制是自动控制中最常 见控制方式之一，小车自动往返与定位控制就是控制应用的一个典型例子， 由于可编程控 制器具有很好的处理小车自动往返与定位控制以及良好的稳定性， 而且可以很简单的改变 控制的方式，因此运用PLC来设计小车自动往返与定位运动越来越普遍。通过本设计，让我们掌握小车往返运行装卸料的控制原理。并且能够

4、综合应用与与 PLC控制技术应用在实际工程中为今后的工作打下基础。了解设计过程，实际动手操作， 对于以后遇到类似的问题也知道如何取解决。2. 设计任务2.1设计内容设计小车自动往返装卸料控制，由PLC控制，组态软件作为人机控制，实现系统运行 监控。编写PLC梯形图和设计组态软件用户程序，最终调试达到控制要求。2.2控制要求如图2-1所示，设计小车自动往返装卸料控制，具体控制要求如下：一辆小车在A,B两点之间运行，在A,B两点各设一个限位开关，如图所示，小车在 A 点时（后限位开关受压动作），操作控制按钮可使小车向前行至料斗下碰到前限位开关， 停止，装料后再返回A地将料卸下。小车要求有4种控制方

5、式。a）手动控制方式；b）单步运行控制方式；c）单周期运行控制方式；d）自动循环运行控制方式。详细控制要求如下：1）手动控制方式在手动控制方式下，可用4个控制按钮控制小车的向前、向后运行，以及车门的打开 和料斗门的打开。小车的运行由三相异步电动机控制，小车的车门和料斗的车门由电磁铁控制， 当电磁 铁得电时，料斗门或斗门打开，失电时关闭。 小车向前运行： 小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运 行，小车采用点动控制，按下向前运行按钮，小车向前进，当小车行至料斗下时，碰到前 限位开关时应停下来。 小车向后运行：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车 采用点动控制，

6、料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点 时，小车碰到后限位开关应停下来。 料斗门打开控制： 小车必须在B点料斗门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸 在地上。按一下料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时 10秒种后 电磁铁失电，斗门关闭。 车门打开控制： 小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。 按一下车门打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时 10秒种后电磁铁失电， 车门关闭。2）单步运行方式小车在A地，并且在车门关好的情况下，按下小车前进按钮，小车自动向前运行，从A地运行到B地停；再按下料斗门打开按钮，料斗门打开装料 10秒

7、；再按下小车后退按 钮，小车自动向后运行到 A处停止；再按下车门打开按钮，车门打开，卸料 10秒后车门 关闭。3）单周期运行控制要求小车在A地点，并且在车门关好的情况下，按一下向前运行按钮。小车就从A地点运 行到B地点停下来，然后料斗门打开装料 10秒钟，之后小车自动向后行到 A地点停止， 车门打开卸料10秒钟后，车门关闭。4）自动循环控制方式要求小车在A地点时，按一下向前运行按钮，小车将自动重复单周期运行过程，断开运行 开关时，小车将在完成一个循环之后，结束运行。在手动控制方式下不能运行，单周期，双周期和自动运行方式，反之，在单周期，双 周期和自动运行方式下也不能进行手动控制。图2-1小车自

8、动往返装卸料控制图3. 总体方案的确定PLC控制是自动控制中最常见控制方式之一， 由于可编程控制器具有很好的处理小车 自动往返与装卸料控制以及良好的稳定性， 而且可以很简单的改变控制的方式，因此运用 PLC来设计小车自动往返与装卸料运动越来越普遍。3.1小车自动往返装卸料控制系统的构成小车前进和后退开关来控制。在装料和卸料的地方用限位开关来实现， 当小车前进到 达B地时，碰到前限位开关，实现小车停车装料动作，并且用定时器计时装料 10秒；当 小车后退到达A地时，碰到后限位开关，实现小车车门开卸料动作，并且用定时器计时卸 料10秒。3.2工作过程工作过程如图3-1所示:开躺寻丰0毎前进(I炸麹&

9、quot;痒肆(I痒卸科图3-1小车自动往返装卸料工作过程3.3方案设计:以西门子PLC进行I/O根据控制目的和要求，进过仔细分析各种因素，制定了整体的设计方案 S7-200为核心，完成对输入输出点的控制。监控系统通过MCG通信协议与点的通信。1) 小车自动控制主电路图T T ?KR1图3-2小车自动控制示意图2) PLC装卸料小车接线示意图图3-3自动往返小车PLC外部接线图3）总体设计方案本设计是基于PLC的小车往返运动装卸料控制系统的设计，我采用的PLC可编程语言 是西门子S7-200系列PLC编程语言。首先在设计外部程序时，用西门子S7-200汇编一个 主程序调用四个子程序。主程序决定

10、小车的运行方式，手动，单步，单周期还是自动。然 后在子程序中详细汇编各种方式的小车往返装卸料。再次在设计的系统中运用继电器M来控制PLC和计算机内部的组态进行读写。这样既能达到PLC控制小车自动往返装卸料界 面的监控状态，又能由组态中开关自行控制小车自动往返装卸料界面的监控状态。4. 控制系统软件设计4.1小车自动往返装卸料控制流程图料科倖止图4-1小车往返顺序功能图根据图3-4汇编PLC程序能够实现小车自动往返装卸料控制。并且确定输入输出的 分配能够更快的编译程序得到实现。4.2 I/O分配表I/O点分配表输入信号输出信号代号名称与功能输入地址代号名称与功能输出地址SQ1手动方式I0.0KM

11、1前进Q0.0SQ2单步方式I0.1KM2后退Q0.1SQ3单周期I0.2YV1料门Q0.2SQ4自动方式I0.3YV2车门Q0.3SB1前进I0.4SB2后退I0.5SB3料门I0.6SB4车门I0.7SQ5启动I1.0SQ6前限位I1.1SQ7后限位I1.2表4-1 I/O 分配表4.3 PLC程序设计1）主程序中调用运行方式子程序 手动子程序调用I主程序选择小车运行方式网貉1 手动方式I在直动按钮门.嘟前遊心哺开，单步心1单周期心苗动心瓏if的情况下进入手动子糧序IOlO11.0I0.3I0.2101孚新图4-2手动子程序调用单步子程序调用网络2 单歩育式在启动按钮门刑单步10 1當开手

12、动W却周期门2自动IQ滞宙的情况下进入单步子程序I0.2I，IEN图4-2单步子程序调用单周期子程序调用I在启动按証n啤单周期心举开，手动讥埠步|节自动战瑋闭的情;兄下遴入单周期子理序10.1I ' id.a单周期EN图4-3单周期子程序调用自动子程序调用阿貉4自动方式在启如钮I自动和10啤步1阳单周期山睜闭的情;兄下逬入自动子程序I10.310.0M0.3I0J10.2自动EN图4-4自动子程序调用2）手动子程序运行手动方式网络1前进檢钮ID卫常开，在车门QU鉄料门沏不打幵，小车前限位I叮关闭的情况下，小车前进10.40.3Q01M0.4装料肛漳开，小车前眼位11.1开启的情况下，小

13、车谆止前进并进行装料，同时T羽计时装料时间I06M0 600.2T39IQ0.2< )INTONPT100 msT39100-后退按钮心研启，小车前迸QUO和装料Q叮关闭，后限位门2关闭的情况下，小车进行后退Q0.0M1 2I0.7Q0.3M07冋貉2|装料IU潇开，小车前眼位111开启的情说下，小车傳止前进并进行奘斜，同时T39H时装料时间血106Q0.2MOB网络3I后退按囲口研启，小车箭进QU和装料Q"关闭，后限位门一咲闭的情:兄E 小车进行后退105Q0.2Q0.011.2M1 2Q0.1M05T4010711.2M1.2MO.7Q0.3<T4OINTONPTWO

14、 ms100-图4-6单步运行4) 单周期子程序运行I单周期运行网络1前进按钮i(M常开，在车门QG矢料门Q"不打开，小车前限位1门关闭的情况下，小车前进QO.111.110.4QQ300.0M0.4Q0.0<I在后限位开奚斤甫开的情况，Th车惇止前进并车门打开进召卸料，同日打40计时卸料1程II 2T40Q0.3I IpH，IC )M1.2T40INTON-PT100 m$图4-7单周期运行4)自动子程序运行网络2I小车前限位I订开启的情况下，小车停止前进并进存装料，同时T甜计时装料时间1匪11.1T39Q0.2I IpH，IC )M1.1T39INTON100PT100 m

15、s网络3在计时口9开启，小车前进QU U和装料QU咲闭，后限俊门茨闭的痔况下，小车逬行歳T39Q0.2Q0.011.2Q0.1T II * ()Q0.1I在后限位开关1吞丁开的情况，小车傳止前进笄车门打开遊行雀斛同时T4S+时卸輛歪112T40Q0l3IH-pH / I()Mt2T40INTONPT100图4-8自动运行4.4组态软件的界面设置图4-9组态界面设置如图4-9所示，小车从A地到B地自动往返运行，并且在B点进行装料，在A点进行 开车门卸料。输出的Q要通过脚本程序的编写连接小车运行。限位开关的感应也需要在脚 本程序中添加。日禺按照设定的时间循环运行小车运行曲I装料堂时器務I卸料定时器

16、图4-10运行策略脚本程序如下所示：IF前进输出=1 THEN后限位开关仁0小车二小车+15en difIF 装料=1 THEN小车二小车en difIF及时到=1 THEN装料=0en difIF后退输出=1 THEN前限位开关仁0小车二小车-15en difIF 卸料=1 THEN小车=小车en difIF 及时至U 1=1 THEN卸料=0en difIF 小车=0 THEN后退输出=0后限位开关1=1en difIF 小车 >=600 THEN前进输出=0前限位开关1=1Endif脚本程序中编写完成，然后通过定时器开启装卸料时间迁矿器计时吉设査內客注誓|装料走时羞內春注稱WWX栓

17、查血 wum 中肖以 卸助田）teS(K>确认（¥）帮助（皿图4-11定时器计时图名字类型 詢车门 亦債单步 約单步1 底也单周 氏巴单周1 掏后退 輻后退L 氏后退输出 底旨后限位开关 亦卩后限位开关1 氏画及时到 庄心及时到1 鮒料斗 約料斗1 氏日启动按钮 廈巴启动按钮丄 鈿前逬 抑前曲 氏®前进输出 底卩前限位开关 氏巧前限位开关1 摘手动 笹手咖 約卸料 餌自动 轲自动1 &心车门幵时间 氏眉料斗开时间 鮒小车型世迪辿里里业辿辿理电豐辿辿里理世辿型里型电业辿辿业电豐辿型 fl I I 3flTI fl I I 3flJl fl11I 1flJI &#

18、167; 幵 I I 卄！Iflm fl I I 3flJl fl11I XT!flTI tx c- SJ/ SJZ tx t- c W f tx tv c -UZ tx tx c- SJ/ SJZ tx f c E f tx tv *1 s i 开开开开开开开开开开开开幵开开开开幵开开开开开开开开开开對数数图4-12对象选择类型4.5组态与PLC通信在通用串口设备属性中要选择串口端口号（1255） 0-COM1才能通讯成功，并且 通讯的时候要关闭西门子S7-200程序编辑。如图4-12所示33动IKOD无 罷般: 3fi斬 iio.s. :：信 息見息“負贝 信信信路信一£ 件范販

19、件曾理 枸版换文鞭处 动动动动动®-=a"” . .1-遥用爭匚注帝性扁蛍基本厲性电话连接检査00确认(Y)取消©辛助(H)图4-13通用串口设备属性秦引 I连接娈里通道若称通道蚯哩设备国性容设奋屈性値内郁同性设蚤诰苗內部届性采隼就化1-优化设脅容秫设备0西门子_ST2D0FPT初的工作状态1 -启前兹小采箱周期(TR5)设奋地址2通讯等曾时间別快盘采第或斟°采毎方式0 -丄巒卷集-0000 0001 0D02 >0003 >0004 冷 CIO05-0007 -OOD0 ,>r0009 "DID>-0011 -0Q12

20、>0013 -0014-0015 >0016 ODIT0D18/-0D19 0020 >0021 U022 00230024x-0025.-0D26手单单曰前斜斗 车门 启动按钮 前眼位幵关 后限位开关 前邃输出 肓退输出 装料 卸斜手前1 車如 单周1 目动1 前邃1肓退1 抖斗 车门1启助按忸1 前眼位开黄1 信服位开关1曲讯挾态 只读1000.0 只读：000. 1 只读1000. 2 ° 11000. 3 H 1000* 4 ° 11000. 5 ° 11000, 6 只读IO00, 7 只读1001.0 只读:D01. 1 只读1001

21、.2 读骂QDDQ. 0 嗨QOg 1 读写QDCIO” 2 iSQOOO, 3 读写HDCKL 0 读兮HOOD. 1 读写HOOD. 2 读写HtJOO. 3 iHOOQ.4 iHOOO. 5 读写血加” 6 iftnOOO. 7 读写H001r 0 读写HDD1. 1 读写H00k2増加i殳备通道 删晞设备通道 删關全鄧通道 快 gjjggg 删除连接芟里 删晞全部连接 通谊处理设羞 通輕理她墮 通輕理复赳 邇道处理粘贴 通輕理弛 启动设备调汛 停止谡醤调汛| 打开诰苗琴助 设帝组态椅査| 诵 生 即.消图4-14设备编辑窗口在图4-14设备编辑窗口，添加所需要的设备通道，并且选择可读写

22、的M和Q 。在连接变量中选择变量类型并且命名不能相同，否则通讯后读写不出来0001> 0002一 00030005-3007,-aoio关关 樹开开 按位位 动步周动进退斗门动限限 手单单自前后料车启前后只读iuocl o 貝读叮0山1只读1000. 2只读 ICIOCL 3 只读1000*4 只读巩U05只读ICIOCL 5 RiSlOOO. ? 只读迹1* 0 只读 TCIOI. 1只读IOOL2图4-15 I输入连接变量o o o O- o o o O2 3 4 51L 11- IL出出 输输 进退料料 前后装卸读写QDU山0读写QDDO* 1读官QUCJIL 2读写QODtk 3

23、6- OO7 ZO Q8 9 0 1 2 3o o o o o O图4-16 Q输出连接变量读WMOOO.0读写MDDD.1读写MOOO.2读写MDDD.3读写MUCM4读写MDDO.E读111000.6读写耐00.7动步周动进退斗 手单单自前后料0024启动按钮1读写M001.D0025前限位开关1读写M001.1002S后限位开关1lMOOl.2图4-17 M继电器连接变量4.6程序调试与运行1）手动方式前进：小车在料斗下面时不能向前运行，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点 动控制，按下向前运行按钮，小车向前进， 当小车行至料斗下时，碰到前限位开关时应停 下来。装料：小车必须在B点料斗

24、门下时，才能打开料斗门，以避免将料卸在地上。按一下 料斗门打开按钮，控制料斗门的电磁铁得电，斗门打开，延时10秒种后电磁铁失电，斗门 关闭。后退：小车在A地点时不能后退，小车的车门在打开时不能运行，小车采用点动控制， 料斗门未关闭时不能运行，按下向后运行按钮时，小车向后运行至A地点时，小车碰到后 限位开关应停下来。卸料：小车必须在A地点时，才能打开车门，以保证将料卸在规定地点。按一下车门 打开按钮，控制车门的电磁铁得电，车门打开，延时10秒种后电磁铁失电，车门关闭。2）单步方式小车在A地，并且在车门关好的情况下，按下小车前进按钮，小车自动向前运行，从A地运行到B地停；再按下料斗门打开按钮，料斗门打开装料10秒；再按下小车后退按钮，小车自动向后运行