【《送料小车PLC控制系统的硬件和软件设计案例》4100字】

送料小车PLC控制系统的硬件和软件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u5792送料小车PLC控制系统的硬件和软件设计案例 112453第1章送料小车PLC控制系统设计 2201881.1控制系统设计 2236351.1.1运动示意图 2135141.1.2流程设计 2156851.1.3控制方案设计 3288971.2主电路设计及PLC选型设计 499411.2.1主电路设计 4109601.2.2PLC选型设计 594171.2.3I/O口分配表 7324621.3其他器件的选型 8194231.1.1送料小车的参数 8313581.1.2传动方案的选择 9306241.1.3电动机的选择 917897第2章PLC控制系统的程序设计 11102252.1设计控制程序 113512.1.1正反转控制程序 1110152.1.2小车自动往返功能的程序设计 11264252.1.3小车点动控制 12300222.1.4必要的保护环节 13309302.2编程软件选取 139599第3章程序运行调试及动画仿真 14307783.1运行程序选择 14147763.2程序运行 14154563.3MCGS动画仿真 16170083.1.1MCGS组态软件介绍 1671253.1.2仿真界面 17194223.1.3MCGS脚本程序 18第1章送料小车PLC控制系统设计1.1控制系统设计1.1.1运动示意图送料小车的控制系统是一种高效的物料分配系统，常用于流水线。送料小车在装载零件的固定导轨上交替送料小车的工作系统。装配线侧的操作台提供装配零件并停止运输，由需要零件的操作人员和相应的位移开关控制。送料小车工作系统结构及工作循环如下图所示:图1.1送料小车运动示意图1.1.2流程设计图1.2送料小车工作流程图送料小车工作系统的工作流程如上图所示。为装配而加载的零件手动放置在图表中。一旦系统开始自动工作流程，送料小车将停在任一位置，操作台的操作员可以调用送料小车装载交货。控制系统根据呼叫接收第一个应答。进料车可以通过前后移动到达8个工位中的任何一个。1.1.3控制方案设计由于给料车在工作过程中应满足左右五个主要工作要求，可根据工作要求进行设计和分析。按下启动按钮，送料小车系统进工作状态。按顺序对每一个控制台的位置进行编号，并按下相应的呼叫键。控制系统将自动确定输送带的当前位置和呼叫位置，从而确定驱动送料小车的电动机的旋转方向。当来电号W超过传送带当前位置号码n时，传送带电机向前旋转，传送带移动到最高位置。当到达呼叫位置时，位移开关命令机器停止，呼叫位置的行为停止。当呼叫号码W小于输送机当前位置号码n时，小车电机反转，小车移动到小位置。当到达呼叫位置时，位置开关开关命令电机停止，呼叫位置的行为停止。5．当呼叫号码W等于当前位置n时，行为保持在当前位置。各步骤的工作关系如下表所示：表1.1工位关系表小车工位电动机主令电器正转KM1反转KM2在N位置+SB2SQnW>N-SBwSQwW<N++SBwSQwW=N-SBwSQw当每个位置的呼叫信号开始发时，送料小车控制系统上的电路开始接收信号。如果一起接收到多个信号，给料车接收到的信号将作为操作的控制信号。此时，汽车应及时比较接收到的信号，并记录第一个接收到信号的位置。车内PLC系统将W信号的位置与车内以前的n位置进行比较，列出了三种工作模式：1.当w＞n时，小车向右移动。此时，送料小车中电机的KM1按钮被按下，电机向前旋转。2.当w＜n时，小车向左移动。此时，按下送料小车上的电机KM2按钮，电机反转。1.当w=n时，KM121和KM2同时断开，电机不运转。当汽车到达每个位置时，比较汽车的位置n和目标位置W，直到汽车发动机不转，汽车停止，也就是说，直到汽车到达目标位置，所有的工作循环结束。1.2主电路设计及PLC选型设计1.2.1主电路设计主要的工作要求和系统运行过程：电机需要正反转，所以主电路需要电机正反转，由于PLC电路是直流通讯，交流电要转换成直流电。在主电路中，即在主电路中加一个整流器来变换电压。在电路中，必须对电路采取各种保护措施。当直接连接到分支电源时，FU1和FU2熔断器适用于短路保护。还需要FR1热继电器来防止靠近电机的过载。整流后，为了提高PLC的稳定运行，加FU3短路保护，另外需要在整流器附近加FU4短路保护。1.2.2PLC选型设计根据电路要求和车的运动过程：PLC电路包括10个按钮开关，8个行程开关，1个选择开关，10个输出继电器和1个热继电器。根据要求和PLC规范，选择FX2N48MR（输入输出点各24个，继电器输出）。图1.3FX2N-48MR实物图FX2N-48MR是日本三菱公司的可编程控制器(PLC),继电器输出及输入24点,输出24点.FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型PLC，内置用户存储器8Kb，可扩展到16Kb，最大可扩展到256个I/O点，可有多种特殊功能扩展，实现多种特殊控制功能（PID、高速计数、A/D、D/A、等）。有功能很强的数学指令集。通过通信扩展板或特殊适配器可实现多种通信和数据链接。另外，为使电路输出安全工作，添加热继电器，使电路过载保护。图1.4主电路图图1.5PLC接线图图中KMI和KM2分别是控制电机正转运行（小车前进）和反转运行（小车后退)的交流接触器。用KM1和KM2的主触点改变进入电动机的三相电源的相序，即可以改变电动机的旋转方向。图中KM1的线圈串联了KM2的辅助常闭触点,KM2的线圈串联了KMI的辅助常闭触点,组成了硬件互锁电路。可以避免由于正反转（小车前进、后退）切换过程中电感的延时作用,导致原来接通的接触器的主触点还未断弧时，另一个接触器的主触点已经合上而造成交流电源瞬间短路的故障。通过主电路与PLC的控制电路的接线，才能实现PLC对系统的控制。1.2.3I/O口分配表表1.2I/O口分配表元件代号元件功能输入继电器输出继电器元件功能元件代号SB1呼叫开关1X002Y01号指示灯HL1SB2呼叫开关2X003Y12号指示灯HL2SB3呼叫开关3X004Y23号指示灯HL3SB4呼叫开关4X005Y34号指示灯HL4SB5呼叫开关5X006Y45号指示灯HL5SB6呼叫开关6X007Y56号指示灯HL6SB7呼叫开关7X008Y67号指示灯HL7SB8呼叫开关8X009Y78号指示灯HL8SQ1限位开关1X010Y10小车右行KM1SQ2限位开关2X011Y11小车右行KM2SQ3限位开关3X012SQ4限位开关4X013SQ5限位开关5X014SQ6限位开关6X015SQ7限位开关7X016SQ8限位开关8X017SB10启动按钮X000SB11停止按钮X0011.3其他器件的选型1.1.1送料小车的参数设计一台全自动送料小车，可以在水平面上按照预先设定的轨迹行驶，并实现小车的前行后退（左行右行）。小车外观图如下图所示。图1.6小车外观图1图1.7小车外观图2其设计参数如下:全自动送料小车的长度:1500mm；全自动送料小车的载重:≥500kg；全自动送料小车的宽度:1000mm；全自动送料小车的高度:1500mm；全自动送料小车的行驶速度:≤15km/h；1.1.2传动方案的选择采用六轮布局结构。中间两辅助轮起到承重作用，三相异步电动机经过减速器和差速器，通过两半轴将动力传递到两后轮。通过电动机的正反转来达到小车的前进后退。图1.6小车传动方案设计1.1.3电动机的选择本设计需要三相异步电动机，完成小车的正反转。1.运动参数小车运动速度为2m/s，则车轮转速为：n=1000vπd=式中d为小车轮直径。2.电机负荷小车车重PP=ρabhg=2.85×103×1.5×1×0.016×9.8=650.3N小车自重G=mg=500×9.8=490N式（1.3）式中a——小车长度m——货物重量ρ——小车材料密度（Q235）电动机所需额定功率:Pd可选择的电动机转速范围为nd=ia×nw=(16～160)×89.52=1432～14323r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y132S-4的三相异步电动机，额定功率Pen=3.5kW，满载转速为nm=1440r/min，同步转速为nt=1500r/min。图1.1电机尺寸中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸键部位尺寸HL×HDA×BKD×EF×G132475×315216×1401238×8010×33第2章PLC控制系统的程序设计2.1设计控制程序2.1.1正反转控制程序本次设计控制对象为送料小车，其具有前进后退两种控制方式，当电机正转时，小车前进，反之，电机反转时，小车后退图2.1正反转控制梯形图2.1.2小车自动往返功能的程序设计通过分析小车自动往返的工作过程可知，小车前进中撞块压合SQ2后，SQ2动作，首先X5常闭触点断开Y0线圈使小车停止前进，然后X5常开触点再接通Y1线圈使小车后退，完成小车由前进转为后退的动作。图2.2小车往返控制梯形图2.1.3小车点动控制根据点动控制的概念可知，如果解除自锁功能，就能实现点动控制。本程序中利用开关SA来选择点动控制与自动控制，设当SA闭合时，实现小车点动控制。实现小车点动控制的梯形图如图2.3所示。SA闭合时，输入继电器X0线圈得电，则X0常闭触点断开，从而使Y0、Y1失去自锁作用，实现了点动控制。图2.3小车点动控制梯形图2.1.4必要的保护环节小车自动往返控制必须设置限位保护，SQ3与SQ4分别为后退和前进方向的限位保护极限开关。当SQ4被压合后，X7常闭触点断开，YO线圈失电，小车停止前进，实现了限位保护。压合sQ3后可实现后退限位保护。带点动及限位保护的小车自动往返循环控制梯形图如图2.4所示。小车自动往返控制，必须设置限位保护，sQ3与SQ4分别为后退和前进方向的限位保护极限开关。当sQ4被压合后，X6常闭触点断开，YO线圈失电，小车停止前进，实现了限位保护。图2.4带点动及限位保护的小车自动往返循环控制梯形图2.2编程软件选取编程软件选取的是日本三菱公司的GXWORKS2，是三菱PLC三菱电机新一代PLC软件，具有简单工程（Simple

Project）和结构化工程（Structured

Project）两种编程方式，支持梯形图、指令表、SFC、

ST及结构化梯形图等编程语言，可实现程序编辑，参数设定，网络设定，程序监控、调试及在线更改，智能功能模块设置等功能，适用于Q、QnU、L、FX等系列可编程控制器，兼容GX

Developer软件，支持三菱电机工控产品iQ

Platform综合管理软件iQ

Works，具有系统标签功能，可实现PLC数据与HMI、运动控制器的数据共享。与传统的GXDeveloper软件相比，提高了功能及操作性能，变得更加容易使用。第3章程序运行调试及动画仿真3.1运行程序选择本次PLC程序设计采用GXWORKS2软件，为使所有功能方便、快捷、直观展现。决定使用三菱GTDesigner3触摸屏模拟软件。三菱GTDesigner3触摸屏编程软件是三菱电机自动化GOT1000系列图形化操作终端的画面设计软件，集成GTSimulator3仿真软件，具有仿真功能。GTDesigner3是用于创建项目和画面、图形设计、配置和对象参数、公共参数和数据传输的软件。GTSimulator3在电脑上模拟当前的GOT模拟软件。3.2程序运行同时打开GXWORKS2和GTDesigner3软件，编写所有梯形图程序。单击程序调试以启动GXSimulator。在GTDesigner3软件中交互式人机界面编辑界面。1、打开GT3Designer软件，选择您使用的触摸屏型号（GOT1000）并连接API类型，其他默认即可。在屏幕上画出你需要的一切。2、在仿真选项中选择GTSimulator2，在GX2作品中编写程序，先在WOEKS2中进入仿真操作，再在designer3中进入仿真操作。3、最后，系统启动模拟器GT模拟器触摸屏程序。图3.1GTDesigner3