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小车自动往返装卸料控制学生姓名学号系别专业班级指导教师完成日期目录 TOC o 1-5 h z 目录I HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 引言1设计任务12.1设计内容1 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.2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 2 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 总体方案的确定2 HYPERLINK l bookmark57 o Curr

2、ent Document 3.1小车自动往返装卸料控制系统的构成 2 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3.2工作过程2 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3.3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4控制系统软件设计44.1小车自动往返装卸料控制流程图 4 HYPERLINK l bookmark71 o Current Document I/O分配表5 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document PLC程

3、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）单步子程序运彳亍 74）单周期子程序运行84）自动子程序运行 9 HYPERLINK l bookmark95 o Current Document 4.4组态软件的界面设置10 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 4.5组态与PLC通信12 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 4.6程序调试与运彳亍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15引言近年来，随着大规

4、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

5、 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。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

6、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

7、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，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

8、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；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

9、 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。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

10、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:开躺寻丰每前进(1炸麹痒肆(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S7-2:以西门子为核心，完成对输入输出点的控制。监控系统通过MCG通信协议与 PLC进行I/O点的通信。 1)小车自动控制主电路图KM1 KM2 KR12) PLC装卸料小车接线示意图图3-2小车自动控制示意图图3-3 自动往返小车

11、PLC 外部接线图YV23）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。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彳幸止根据图3-4汇

12、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I0.0KM1刖进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刖进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

13、动方式11在直动按钮门.嘟前遮心哺开，单步心1单周期心苗动心 if的情况下进入手动子为量序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单步育式图4-2单步子程序调用单周期子程序调用图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阳单周期山睁闭的情;兄下进入自动子程序II0J10.310.010.2自动ENM0.3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装料肛漳开，小车前眼位11.1开启的情况下，小车谆止前进并进行装料，同时T羽计时装料时间T39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

14、下，小车进行后退I在启动按言正n啤单周期心举开，手动讥埠步|节自动战璋闭的情;兄下遴入单周期子理序前进检I06ID卫常开，在车门QU缺料门沏不打开，小车前限位I叮关闭的情况下，小车前进10.40.3Q01T39M0.4M0 6100-回貉2装料IU潇开，小车前眼位111开启的情说下，小车傅止前进并进行奘斜，同时T39H时装料时间血 TOC o 1-5 h z I1JT39Q02Q0.2IH-tI，IC)M1.1T39MOB TDN10C- PT1 DO ms网络3I后退按图口研启，小车箭进QU和装料Q关闭，后限位门一口关闭的情:兄E小车进行后退105Q0.2Q0.011.2M1 2Q0.1T

15、II I10711.2T40Q0.3MO.7:M1.2INTONPTWO msT4O图4-6单步运行4) 单周期子程序运行100-I单周期运行网络1=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查栓查血wum中肖以卸助田）谖定值（S） po身前值任）料斗畀日搞汁时条件阿i宣位祭拜隅雨商寮诗时状态辰时利内客注誓|装料走时羞Eg班旦龊值10都值I车门开雌一外酎桀件陟宴位荣傅网IFf丽旬诗射状轰M丽1内春注环再WWXteS(K确认（）帮助（皿图 4-11 定时器计时图名字类型言旬车门亦债单步的单步1底也单周氏巴单周1掏后退幅后退

16、L氏 后退开W fltk tv3Cll fl输出底旨后限位开关 亦口后限位开关1氏画 及时到庄心及时到1 M 料斗冬勺料斗1氏日启动 按钮厦巴启动按钮1 细前进抑前曲氏前进 输出底口前限位开关 氏巧前限位开关1摘手 动笠手咖勺勺卸料偷耳自开迪 开辿 开里开开tx c- SJ/ SJZ tx f c动轲自动1 &心车门开开 时间氏眉料斗开时间开 则、车备图4-12对象选择数 类型数V *1Is3flJl fl4.5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所示开电开怦开辿田丹开辿开业

17、开电开开辿开型开fl i开 I 3flTI开开tx c- SJ/ SJZ tx t- c遥用事匚注帝性扁堂基本腐性电话连接1设*牲名设奇属性值通用岛口父设音0通用串口父设备初始工作很意1 -启幼最小采集用期（财）1000串口端口号（广255）通讯液特率6 9600数据位位数1 - &位停止位位数0 - 1位粉据校蛉方式2 -偶校蕴检查00确认（Y）取消辛助（H）图 4-13 通用串口设备属性版版信贝 换件一 文曾信件信 枸范路信:s. i :OD一 33i 3fi无33：动 : o.兴 IK通道蚯哩设备国性容设奋屈性值内郁同性设蚤诰苗内部届性采隼就化1-优化设叠容秫设备0西门子_ST2D0FP

18、T初的工作状态1 -启刖兹小采箱周期（TR5）设奋地址2通讯等曾时间别快盘采第或斟米每方式0【密卷集-0000曲讯抉态只读A0001手1000.0 只读：Aaa0D0单 甲000. 1只读2 10003曰1000. 2 0004 -前1A1000. 3 H冷A1000* 4 CIO051A1000. 5 斜斗车门启动1八1000, 6 只-0007按钮前眼位开读IO00, 7只-aOOD0关后限位开关读1001.0只,r0009前邃输出肓退读:D01. 1 只DID输出装料卸斜读1001.2读骂-0011手前1卓如单QDDQ. 0 嗨-0Q12周1目动1前QOg 1读写0013邃1QDCIO”

19、 2-0014肓退1抖斗iSAQOOO, 3-A0015车门1读写HDCKL0016启助按忸1前0读兮HOOD.a“ODI眼位开黄1信1读写HOOD.T服位开关12 读写 HtJOO.a“0D138iAAHOOQ.4/-0D19iAAHOOO. 5A0020读写血加” 60021iftAnOOO. 7AU02读写H001r 02读写HDD1. 1人002读写H00k2Ij3秦引i连接娈里通道若称A0024增加i殳备通道 删晞设备通道删 全绑通道快 gjjggg删除连接 芟里删晞全部连 接通谊处理设羞 通事筌理她堕通事筌 理复赳遽道处理 粘贴通事筌理弛启 动设备调汛停止 谡酱调汛|打开 诰苗琴助

20、设帝组 态椅查|诵生 即.消x-0025图 4-14 设“0D26*窗口M和Q。在在图4-14设备编辑窗口，添加所需要的设备通道，并且选择可读写的 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 000300040005-3007,-aoio关关W开开 周动进退斗门动限按位位动步 限手单单自 前后料车启前后只读IUOCL o 具读叮0山1 只读1000. 2 只读 ICIOCL 3 只读1000*4只 读巩U0 5 只读 ICIOCL 5 RiSlOOO. ?只 读迹1* 0只读TCIOI. 1 只读IOOL20 0Lo2030TL45o o o前进出 后退

21、出读写QDU山0读写QDDO* 1读官 QUCJIL 2读写QODtk 3QOZ701010202020200240025002S4.6程序调试与运行图 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 读八111000. 6 读写耐00. 7动步周动进退斗手单 单自前后料图 4-15 I输入连接变量启动按钮1读写M001.D前限位开关1读写M001. 1后限位开关1lAAMOOl. 2图 4-17 M 继电器连接变量1）手动万式前进：小车在料斗下面时o o c“9 o 0运行，小车的车门在打开时不能运行，小车

22、采用点动控制，按 下向前运行按钮，小车向前进，兰01 23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