【《基于PLC控制的某厂装卸料运输小车结构设计》12000字（论文）】

基于PLC控制的某厂装卸料运输小车结构设计摘要对于装卸料小车控制系统来说，该工艺设计主要为对装卸料小车进行A地装料、B地卸料和C地卸料，对小车按照规定的流程进行装料、运输、卸料等，系统通过可编程控制器作为控制单元，采用上位机软件作为监控单元，对装卸料小车控制系统进行自动化控制设计。按照系统设计的要求，采用三菱FX3U系列PLC作为主控单元，通过传感器、按钮等对外部的信号进行采集和输入，存储在输入映像寄存器。在梯形图设计中，按照装卸料小车控制系统的流程设计，分为手动控制和自动控制两种方式，对装卸料小车控制系统的功能要求通过梯形图进行逻辑实现，将运算的结果寄存在输出映像寄存器中，输出信号控制外部的电动机、指示灯、电磁阀等设备。按照以上的系统设计思路原理，实现了装卸料小车控制系统的自动化控制。关键词：装卸料 PLC系统仿真顺序控制目录 摘要 3Abstract 4第一章绪论 61.1课题的研究意义和目的 61.2系统的设计内容 71.3系统的设计思路 7第二章装卸料运输小车的总体设计 82.1系统的动作设计要求 82.2系统的设计方案 10第三章装卸料运输小车的硬件设计 123.1PLC的选型 123.2限位开关的选型 133.3电动机的选型 133.4电磁阀的选型 143.5系统的I/O分配设计 153.6系统的主电路设计 163.7系统的PLC电路设计 17第四章装卸料运输小车的软件设计 184.1编程软件的应用 184.2系统的功能流程设计 194.3系统的程序设计 204.3.1手动控制程序 204.3.2自动控制程序 204.3.3外部输出控制程序 244.4系统的模拟运行 26第五章装卸料运输小车的组态仿真 305.1上位机设计的思路 305.2上位机设计的过程 305.3系统的仿真调试 35第六章总结 37参考文献 39第一章绪论1.1课题的研究意义和目的PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在工业现场，PLC对于装卸料小车的应用比较广泛，主要实现对配料的运输功能。按照装卸料小车的设计需求，实现配料的装料、运输、卸料、返回归位等功能。装卸料小车的设计具有很强的顺序思路，按照规定的控制顺序来进行装卸料小车控制的设计。对于装卸料小车的设计，以往的设计采用继电器-接触器控制，对于继电器-接触器的系统，按照功能设计的要求，图纸设计和接线设计比较复杂，并且功能比较固定，无法适应产品的适应性要求。在现场应用中，往往故障率比较高，而且故障的查询维修比较费时费力。特别遇到产品升级或系统改造升级时，继电器-接触器控制系统面对升级需求，往往适应性差，导致系统拆除，为了解决该问题，需要通过PLC系统来进行装卸料小车的自动控制设计。PLC专门为现场特定的工业环境而设计，具有很强的抗干扰性能和适应性能，并且可编程控制器的功能模块类型较多，体积较小，对现场各种工况的工艺需求都能适应，并且具有强大的通讯设计功能，常见的有PROFINET、PROFIBUS等现场总线功能，能够将现场各种设备连接在一起，组成强大的现场控制系统。1.2系统的设计内容本设计针对江西省赣州市龙南区安诚装卸运输机械厂进行构想，系统装卸料小车主要往返于A地、B地、C地之间，A地为装料位、B地和C地为卸料位，通过限位开关进行位置检测。装卸料控制系统主要由电动机、电磁阀、位置监测开关、控制单元等组成。按照规定的流程进行物料输送，通过控制单元实现手自动切换和外部行程开关的监测，按照设定的流程进行控制。具体设计内容如下：（1）对装卸料小车采用异步电动机实现来回往复运动，通过限位开关进行位置保护。（2）系统运行首先进行回位控制，当装卸料小车回位到装料位置后，通过电磁阀控制进行装料，延时200秒后，装料完毕。装卸料小车开始右行，当装卸料小车右行到B地，碰触B地的限位开关后停止，车厢开始翻转，当翻转到位后，开始卸料，卸料延时250秒后，车厢开始返回原位。当返回原位后，装卸料小车开始左行，当左行到装料位置后，继续开始装料，重复以上步骤，将料运往C地进行卸料，卸料完毕后回到原位。（3）对系统进行保护设计，包括装卸料小车的热过载保护、极限限位保护等。如果出现以上故障，将立即停止运行。1.3系统的设计思路按照装卸料小车控制系统的设计基本内容，以及基于PLC的系统设计方法，对于装卸料小车系统的设计，具体设计思路主要包括总体方案设计、系统的硬件选型设计、系统的I/O分配设计、硬件接线图纸设计、功能流程图设计以及系统的软件程序设计、以及系统的仿真调试设计等。按照该设计思路，对每个章节的设计要求如下：（1）在第二章中，对装卸料小车控制系统的总体控制要求进行阐述，对系统的要求提出具体的控制策略和方案选择，明确系统的外部输入部分功能和控制的对象功能等。绘制系统的总体设计方案框图，阐述装卸料小车控制系统的控制架构。（2）在第三章中，对装卸料小车控制系统的设备进行选型，主要包含了可编程控制器选型、输入部分电器元件选型和输出执行元件的选型。对系统的外部输入和输出进行地址分配，按照输入输出地址的分配，对装卸料小车控制系统的接线图进行设计，并对接线图进行详细阐述。（3）在第四章中，对装卸料小车控制系统的功能流程图进行设计，按照功能流程图的功能设计，对系统的程序梯形图进行设计。按照功能和控制方式的要求，对梯形图进行详细描述。（4）对系统进行总结，主要从功能设计的完整性、系统的优点以及设计的不足进行总结，并且对系统后期的改进设计提出建议。第二章装卸料运输小车的总体设计2.1系统的动作设计要求根据装卸料小车的设计基本要求，装卸料小车往返于三地之间，分别为A地、B地和C地。系统主要在A地的装料处将配好的料进行装车，通过电动机正转，将装卸料小车运往B地或C地的卸料处，再进行卸料，当卸完料后，再通过电动机反转，将装卸料小车返回到装料处，进行下一步循环。通过往复运动，来实现装卸料小车的自动控制功能。装卸料小车工作示意图如下图所示。图2-1系统设计示意图根据装卸料小车的控制示意图，主要实现装卸料小车在一地装料处和两地卸料处之间的往复运动，设计的思路为顺序控制，具体设计要求如下：（1）系统分为手动和自动两种控制方式，手动时，通过外部按钮来控制装卸料小车的右行和左行，当碰触相应限位开关的时候，就要停止。（2）在自动控制时，首先进行回位控制，当装卸料小车回位到装料位置后，通过电磁阀控制进行装料，延时200秒后，装料完毕。装卸料小车开始右行，当装卸料小车右行到B地，碰触B地的限位开关后停止，车厢开始翻转，当翻转到位后，开始卸料，卸料延时250秒后，车厢开始返回原位。（3）当返回原位后，装卸料小车开始左行，当左行到装料位置后，继续开始装料，重复以上步骤，将料运往C地进行卸料，卸料完毕后回到原位。（4）卸料完毕后，翻转电磁阀停止动作，归位电磁阀开始动作，车厢开始缓慢归位。当归位到位后，装卸料小车开始左行返回。（5）对装卸料小车的限位进行保护，这样有利于小车安全运行。对装卸料小车往返电动机进行热继电器保护设计。2.2系统的设计方案对于装卸料小车控制系统的设计功能描述，系统的设计主要实现该系统的小车A地装料，B地和C地卸料的控制功能，依据该系统的控制功能和系统控制策略，进行系统的控制方式比较和选择。针对目前市场上的自动控制方案，主要应用方式包括继电器-接触器控制方式、基于单片机的控制方式以及基于PLC的控制方式，每个控制方式都应用在特定的工业场合。PLC应用的范围比较广，重点应用在工业环境下的自动化控制系统。特别是近年来计算机应用技术的发展、通信技术的发展、传感器技术的发展等，为可编程控制器的功能丰富全面提供了条件。PLC应用在各种工业领域，解决现场复杂的工艺功能，将现场所有需要控制的执行单元连接在一起，可以实现高精度和高智能的控制。PLC对现场适应性比较强，具有很强的抗干扰性能，并且可靠性高，稳定性好，能够解决各种复杂的控制功能，PLC的设计，往往根据现场各种各样的需求，通过模块化设计，来更好的适应现场需求。比如现场的数字量或模拟量I/O点数较多，就可以在PLC中扩展更多的数字量模块或模拟量模块。如果现场中需要实现精度比较高的控制，需要将编码器信号或位置传感器信号输入到PLC，就可以在PLC中扩展专用的高速计数模块，用来检测现场的脉冲，达到更高的控制精度。按照以上的分析，系统设计选择可PLC作为控制单元进行装卸料小车的手动控制和自动控制，具体的控制方案如下：（1）系统选用电动机作为小车的驱动单元，电动机实现正反转控制功能，正转时小车右行、反转时小车左行，通过各地的限位开关进行小车的位置检测和控制，对电动机设计采用热继保护功能，保护电动机的稳定运行。（2）选用电磁阀实现小车翻转和归位，并通过PLC输出动作来控制电磁阀的得电和失电。（3）系统设计分为手动控制和自动控制两种方式，手动控制时，通过外部按钮实现小车和电磁阀的点动运行；自动控制时，按照规定的设计流程对小车的运动进行顺序自动控制；（4）对系统进行运行显示、自动显示和故障显示。（5）系统设计采用置位和复位的功能，采用定时器或限位开关进行动作的切换，实现小车的顺序控制动作。按照以上的方案分析，具体设计的方案如下图2-2所示。图2-2系统设计方案框图按照此系统设计的方案框图，完成系统的硬件选型设计、接线图设计、功能图设计以及梯形图设计。对系统进行程序仿真调试，达到设计要求。

第三章装卸料运输小车的硬件设计3.1PLC的选型PLC在开发之初，是为了解决工业现场的控制问题，取得很好的控制效果。PLC是基于工业现场开发的智能控制器，可以解决工业现场的各种工况问题，对于现场的工况，主要包含了现场执行机构的逻辑控制和联锁控制问题、对现场模拟量数据进行检测和控制问题、对现场数据进行远程通讯和数据交互问题、对现场的各种复杂问题进行计算和过程控制问题等。面对这些工况问题，通过PLC来实现，PLC是基于现场环境开发，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、扩展性能比较好等优点，在硬件和软件的开发设计过程中，周期可以预算，后期升级方便，成为当前工业社会发展的可信赖的工控产品，也是现代工业智能化、自动化的发展方向。对于装卸料运输小车的控制，按照课题设计的基本要求和功能点，系统设计需要预留部分功能点，所以按照设计的统计要求，需要输入部分不少于20个，输出部分不少于16个。按照此要求进行PLC的选型设计，三菱公司生产的小型PLC主要为FX系列。对于FX系列可编程控制器，使用的场合比较多，根据使用场合的复杂程度和具体要求进行选择。FX系列PLC的功能比较多，采用GX-Developer或GX-WORKS软件进行程序设计和编译。在硬件中，该PLC可以扩展7个模块，通讯方式为自由口通讯，可以组态MODBUS通讯。通过编程电缆可以实现程序的下载和上传。本设计按照系统控制的要求，选择的PLC为FX3U-48MR,该PLC具有24个DI端子，24个DO端子，使用的电源为交流AC220V。可以实现系统的逻辑控制和数据计算，可以实现上位机和PLC之间的通讯和数据交互。系统设计采用该PLC可以满足设计的要求。图3-1FX3U可编程控制器3.2限位开关的选型小车左行和右行过程中，需要对小车的位置进行判断，对翻转动作和归位动作进行检测，这就需要用到限位开关的电器元件来完成判断检测。限位开关的型号比较多，一般分为接触式限位开关和非接触式限位开关，接触式限位开关由连杆机构、滑轮、电气盒等组成，当机械机构到达限位位置，将碰触限位开关的滑轮，此时连杆机构发生位移变化，将电器盒内的常开触点接通为常闭，常闭触点断开为常开，从而输出信号给PLC。对于非接触式限位开关，主要包括感应器、接线盒等。当机械机构到达限位位置，将非接触式限位开关可以感应到当前机械机构的位置，此时将电器盒内的常开触点接通为常闭，常闭触点断开为常开，输出信号给PLC。对于接触式和非接触式的限位开关选择，主要依据感应对象的特性和要求。如果感应对象为机械机构，就选用接触式限位开关，如果感应对象为不可接触的物体，选用非接触式限位开关。限位开关作为位置检测的主令元件，主要分为两部分，检测部分和电路部分。检测部分负责感应或识别感应对象的当前位置，如果感应到对象达到规定的位置，就通过电路部分的触点实现信号的状态变化，将常开触点变为常闭，将常闭触点变为常开。电路元件都安装在电路小盒子内，小盒子与外部的检测部分连接。本设计按照要求，以及设备安装限位开关的位置和方式，选择的限位开关型号为YBLX-K1/411,该限位开关属于活塞式的限位开关，可以接触感应对象的表面，通过感应对象表面的接触碰触，实现位置的检测。该限位开关的触点电压可以达到AC380V以上，完全满足系统设计的要求。图3-2YBLX-K1/411型限位开关3.3电动机的选型小车的左行和右行，采用正反转控制，按照小车容量的大小，设计的电动机功率需求不小于3kW。电动机在选型过程中，往往需要考虑负载的类型和供电电压等参数，对于电动机的启动运行，当采用直接启动方式，就是通过接触器吸合，电动机瞬时开始运转，这种启动方式的启动电流比较大，一般为额定电流的6倍以上，所以对于直接启动方式的电动机，其电动机功率一般小于15kW.而对于15kW以上的负载，需要考虑星三角启动或软启动方式拖动电动机运行。该启动方式的启动电流有所限制，不会对电网造成很大的冲击和影响。如果要实现电动机的调速功能、转矩控制功能等，这就要考虑采用变频器实现电动机的启动和运行。变频器可以实现异步电动机的速度调节，加减速时间调节以及电流转矩控制调节等。图3-3异步电动机示意图本设计使用的电动机，主要用于对装卸料小车进行拖动，负载为一般负载，轻载运行。所以选择采用Y系列异步电动机实现负载拖动。电动机容量为3kW，额定转速为1440r/min。Y系列的异步电动机使用性能比较好，可靠稳定，使用寿命好，维修方便可靠。3.4电磁阀的选型按照装卸料小车控制系统的设计要求，需要选择电磁阀作为执行元件，对小车翻转和归位进行控制。通过电磁阀动作气缸，来完成小车的翻转动作和归位动作，实现系统的动作输出。介质为常用的介质，接口尺寸为3/8PT，电压等级按照系统要求为DC24V。根据以上的选择数据要求，选择国产电磁阀，具体型号为3V210-80-NC。该电磁阀为两位三通电磁阀，可以直接导通介质或截止介质。该电磁阀一共三个接口，分别为S进气口、P出气口、N排气口，当线圈得电时，S进气口和P出气口之间通路，介质可以流动；当线圈失电时，介质停止流动，并且P出气口的介质可以通过N排气口排出。电磁阀的具体示意图如下图所示。图3-43V210-80-NC电磁阀示意图3.5系统的I/O分配设计在设计控制电路之前我们将对PLC的I/O口进行分析和分配。在设计方案中，我们将使用到向左和向右的两个手动启动按钮，分别对应的输入口为X3和X4，系统停止按钮对应输入口为X1，在A、B、C、限位点对应的分别X12、X10、X11、热继电器为X5，车厢手动翻转为和手动归位分别为X6和X7，Y0和Y1对应着小车的右行和左行，翻转电磁阀和归位电磁阀分别为Y2和Y3，运行指示、自动指示和故障指示分别为Y4、Y5和Y6，装料电磁阀为Y7，具体I/O分配如下图所示：表3-1I/O分配设计表输入功能输入地址输出功能输出地址系统启动X0小车右行Y0系统停止X1小车左行Y1手自动选择X2翻转电磁阀Y2手动右行X3归位电磁阀Y3手动左行X4运行指示Y4热继电器X5自动指示Y5车厢手动翻转X6故障指示Y6车厢手动归位X7装料电磁阀Y7B地右行限位X10C地右行限位X11A地原位限位X12左行极限限位X13反转限位X14归位限位X15右行极限限位X163.6系统的主电路设计根据装卸料小车控制系统的设计内容和方案,对系统的主电路进行设计,系统主电路主要为装卸料小车电动机的设计,该电动机设计需要实现电机正反转控制,对于该电动机的主电路设计,需要电器元件包含了断路器、接触器、热继电器等。断路器的主要作用是通断电动机的主回路，并且实现电动机的过流、短路保护。断路器的额定电流为电动机额定电流的1.5倍到2.5倍。按照1.5倍系数进行计算。按照电动机的容量，选择的断路器型号为DZ47-603P系列断路器。接触器的主要作用是实现主电路触点接通或断开，电动机的启动和停止操作，需要控制系统发出执行命令来控制电动机的启停操作，所以必须要有吸合线圈的动作才能控制交流接触器的主触点接通或断开。选择的交流接触器型号为CJX2-0910AC220V系列。热继电器的主要作用保护电动机过载，由于外部的负载不稳定，电动机拖动负载是变化的。如果外部的负载超过了电动机的承受能力，电动机将很快发热，当电动机温度到达一定临界值时，电动机将会烧坏。选择的热继电器产品型号为JRS1-D09316系列。在主电路设计中，QF为断路器的电气符号、KM为接触器的电气符号，FR为热继电器的电气符号。图3-5小车主电路接线图3.7系统的PLC电路设计在装卸料小车控制系统的硬件设计中，PLC的硬件设计为重要部分的设计，也是决定系统是否正常运行的关键部分。根据设备的选型，选用的PLC型号为FX3U-48MR，电源输入电压等级为AC220V，输入输出端子为继电器型端子。PLC包含了编程电缆接口接口，以及各种PLC状态指示灯。根据系统的I/O分配可知，需要设计输入部分包含了外部按钮启停和方式转换、传感器信号输入、系统保护输入等，输出部分包含了执行元件线圈输出、指示灯输出等。对于PLC的接线，要严格按照系统的I/O分配进行接线设计，这样做的目的是对每个端子的功能进行确定，以便于后期程序设计方便查询，后期调试方便。具体的接线图如下所示。图3-6系统的PLC接线设计图

第四章装卸料运输小车的软件设计4.1编程软件的应用装卸料小车控制系统采用的PLC为FX系列PLC,该系列产品的编程设计软件为GX-Works2.该软件安装在WINDOW操作系统中,可以实现对FX系列的PLC程序设计和监控.该软件可以完成系统的组态设计、程序编译、变量建立、在线监控和下载以及特殊功能块的设置等，软件功能全面，设计梯形图指令丰富，能够完成各种特定功能的实现。该软件可以实现程序下载通讯、MODBUS通讯设计、可以与外界其他设备之间进行数据交互。在进行程序下载时，需要采用专用的通讯电缆，设置好电缆驱动的地址、波特率等，就可以将编译好的梯形图下载到PLC，并可以实现在线监控和修改。GX-Works2软件的界面主要由菜单栏、工具栏、状态栏以及程序编译区域、变量表区域等部分组成。该软件功能丰富，对于初学者来说，可以借助软件的“帮助”来进行学习和查询，了解指令的使用和实例。对相关特殊功能的组态等有详细介绍。当程序设计完成后，通过“编译”可以检查程序是否有错误，并且按照相关提示解决相关错误。对于在线监控程序,可以通过状态表观察每个变量当前的数值。GX-Works2软件的界面如下所示。图4-1GXWorks2软件编程界面4.2系统的功能流程设计按照装卸料小车的功能要求和系统设计方案，对系统的功能流程图设计如下图4-2所示。图4-2系统功能流程图根据以上的功能流程设计，具体分析如下：（1）当PLC上电后，系统开始进行程序循环扫描，首先判断当前时自动控制方式还是手动控制方式。如果是手动控制方式，通过外部的手动按钮，点动控制实现电机的右行和左行，或者电磁阀的翻转和归位等。（2）当选择为自动控制时，按下系统启动按钮，系统开始按照自动控制流程进行运行，主要采用顺序控制的方法，通过定时器延时和外部限位判断进行动作切换。当运行时，小车首先完成回位，当小车回位到原位后，通过装料电磁阀控制进行装料，装料时间通过定时器延时，延时200秒后，装料完毕。装卸料小车开始右行，当装卸料小车右行到B地，碰触B地的限位开关后停止，车厢开始翻转，当翻转到位后，开始卸料，卸料延时250秒后，车厢开始返回原位。当返回原位后，装卸料小车开始左行，当左行到装料位置后，继续开始装料，重复以上步骤，将料运往C地进行卸料，卸料完毕后回到原位。（3）根据此控制流程图，按照经验设计和顺序控制思路的方法进行梯形图设计，完成上述动作的功能。4.3系统的程序设计4.3.1手动控制程序首先系统进行手自动判断，当当前为手动控制时，通过外部按钮X3和X4来实现小车的手动右行和手动左行；通过外部按钮X6和X7来实现车厢的翻转和归位。4.3.2自动控制程序当目前为自动控制位时，通过外部X0按钮输入，系统自动启动，M10得电并自锁。当M10得电自锁后，上升沿进行小车归位操作，当小车归位后，M11置位，小车开始进行装料，装料电磁阀打开。当延时200秒时间到后，T1动作，将M12置位、M11复位，小车开始右行。当小车右行到B地后，碰触X10限位，小车停止，此时M14置位，M13复位，车厢开始翻转，当翻转到位后,M15置位，M14复位，此时小车开始卸料，卸料时间为250秒，T2定时器到后，卸料完毕，M16置位、M15复位，小车开始归位，当归位到位后，M17置位，M16复位，小车开始后行，当小车后行到位后，M18置位，M17复位，小车开始装料，进入下一循环。程序如下。当系统停止运行时，将所有自动运行的位全部复位。当系统下次启动后能正常运行。4.3.3外部输出控制程序当手动M1得电、或者自动M13、M19得电时，在右行极限限位的保护下，Y0输出，小车右行；当手动M2得电、或者自动M16、M23得电时，在左行极限限位的保护下，Y1输出，小车左行；当手动M3得电、或者自动M14、M20得电后，Y2输出，电磁阀翻转输出；当手动M4得电、或自动M16、M22得电后，Y3输出，电磁阀归位输出。当自动位输出后，显示自动运行，当故障输入后，显示当前故障。4.4系统的模拟运行根据装卸料运输小车控制系统的硬件设计和软件设计，需要对系统进行调试。在装卸料运输小车控制系统中，主要设计的功能为该系统的小车A地装料，B地和C地卸料的控制，在装卸料小车控制系统调试过程中，采用系统专用的仿真软件进行系统的调试，每个编程软件都具备调试功能和在线仿真功能，在GX-works编程软件中集成了仿真软件，可以实现外部X的输入，Y输出的状态监控，程序的在线仿真监控以及各种变量的查询监控等。点击工具栏的“在线仿真”，系统将出现以下对话框，如下图所示。图4-3软件仿真对话框当仿真软件运行后，编程软件内的程序开始了循环扫描，并处于在线状态。可以对相关的电气元件变量，通过右键对话框，进行“强制ON”和“强制OFF”的操作，来改变该变量的状态。如下图所示。图4-4软元件测试对话框按照程序的调试，首先进行手动调试，通过外部的按钮输入，以及功能流程图和I/O分配表的提示，对手动部分进行调试。对于相关的按钮，要观察输入的地址是否正确，再观察在线监控的梯形图中相应的功能是否实现，如果功能实现，再观察是否有输出，输出指示灯是否亮。如果输出指示灯亮，说明梯形图没有问题。当手动调试完成后，就可以进行自动调试。在自动调试之前，要了解每个按钮的功能和每个输出元件的功能，掌握好按钮开关的通断顺序。根据装卸料小车控制系统设计，程序的监控效果，以及各种功能都按照功能流程图均已实现，具体仿真效果图如下图所示。图4-5系统手动程序运行图4-6自动程序运行图4-7外部输出程序运行根据三菱仿真软件的仿真效果，对装卸料小车控制系统的手动控制和自动控制功能都完成了实现。装卸料小车控制系统的手动控制部分，主要对小车的手动右行、手动左行、车厢手动翻转、手动归位等进行了调试，自动控制部分主要按照功能流程图实现了系统按照规定的小车运料流程，在A地装料、B地和C地分别卸料的顺序控制，系统功能完全实现，满足了设计的要求。第五章装卸料运输小车的组态仿真5.1上位机设计的思路按照装卸料运输小车控制系统的设计内容和方案，对系统的上位机进行设计，通过可编程控制器和上位机之间的通讯，实现信息的相互通讯，根据实际生产控制要求，进行系统相应的调节。上位机采用组态王6.55进行设计，可以在上位机直观地监控系统的运行状态，并且对系统的参数进行调节，监控设备的状态,显示当前报警,对生产报表或历史趋势进行查询,达到优化控制的目的。在装卸料运输小车控制系统中，主要实现的功能是在A处装料，在B处和C处卸料，小车通过正反转控制，翻转和归位通过电磁阀控制，需要通过上位机进行展现，并且通过相关的参数设置，完成这些功能的优化，更好地实现系统的控制。在上位机的开发设计中，主要设计包含了与PLC驱动的建立、上位机的变量设计、画面设计、动画设计以及命令语言设计等。通过装卸料运输小车控制系统的在线仿真调试，达到系统设计的要求。按照此设计思路，对系统进行组态王上位机的设计。5.2上位机设计的过程首先在操作系统中安装好组态王6.55设计软件,该软件由两部分组成,分别为组态环境和运行环境。所谓组态环境，就是对上位机进行编译设计，实现上位机的驱动设置、变量设计、画面和动画设计以及命令语言设计等。所谓运行环境，就是对编译好的上位机程序进行运行，实现在线监控和信息交互的作用。软件安装好后，打开项目的工程管理器,对项目进行创建。如下图5-1所示。图5-1工程管理器在上图的工程管理器中，可以实现项目的创建，对项目的名称进行命名，对项目的储存位置进行定义。如果需要打开原有设计的项目，就通过搜索来实现，查找原有项目的储存位置。通过项目的属性，设置修改项目名称和项目其他属性。在工程管理器中有“开发”和“运行”，所谓开发，就是对项目进行编译，所谓运行就是对项目进行在线。在项目建立的对话框中，进行项目名称设置，如下图5-2所示。图5-2项目建立对话框当项目名称设置好后，单击“完成”。此时项目就建立好了。项目建立好后，首先进行驱动的设置，对COM2端口进行通讯参数设置，设置波特率为9600，通讯方式为RS232。当这些设置好后，就可以进行驱动添加。如下图5-3所示。图5-3串口设置对话框对串口COM2的相关参数设置好后，就要通过设备配置进行驱动添加，按照本系统设计的要求，采用三菱PLC作为下位机，通过自由口编程电缆进行通讯，在设备配置向导中进行这些参数的设置，并设置好PLC的地址。如下图5-4所示。图5-4驱动程序建立对话框当驱动组态设计好后，就可以实现对上位机变量添加，在变量定义中，需要命名变量的名称、确定变量的类型为内部变量还是PLC变量，变量的地址设置，以及变量的数据类型，为布尔变量还是实数整数变量等，对变量的初始值、最大值和最小值进行设置，并且设置参数断电保存功能等，确定参数的报警以及记录。对于本设计来说，包含了内部变量添加和PLC变量添加。具体的变量定义对话框图如下图5-5所示。图5-5变量设置对话框按照系统设计的内容和方案，对变量进行添加，考虑变量通讯的具体数据，包括对开关量变量、整数型变量、实数型变量等进行添加。变量表要根据设计的需要进行完善。如下图5-6所示。图5-6变量列表图当变量添加完毕后，就可以进行画面的设计，画面设计的基本原则是尽可能反应系统的实时状态，对重要参数进行监控和修改设置，按照需求完成趋势图设计和报表设计，可以设计多个画面，画面之间可以实现互相切换。打开画面编译器，确定画面的大小，以及画面的颜色。通过工具箱进行画面的编译，工具箱内功能完善，可以实现基本的画图功能，按钮添加、状态指示添加、位图功能、字体编译、颜色编译，线径编译以及趋势图等添加编译等。点击某个对象，可以双击对象，该对象将出现在画面的左上角。通过对画面的布局，文字的编译、变量的设置等，就可以实现画面的功能，画面设计美观，操作性好，使用方便。在位图的添加中，可以看到有许多图库符号，包含了各种仪表、电动机、各种阀门、指示灯等，可以通过这些图库，更加形象地反应当前系统的运行状态。对于本设计控制而言，需要添加按钮，并对按钮进行变量设置，需要添加各种指示灯，对指示灯进行命名，对各种参数进行添加，并且设置好参数的变量地址。如下图5-7所示。图5-7画面设计图当画面设计完成后，就可以对画面内部的图形进行动画的设计，所谓动画设计，主要通过变量的状态和数值，对画面内的对象进行状态变化，可以实现状态的颜色变化、移动变化、大小变化、可见性变化、闪烁功能变化等。通过对话框对这些动画进行设置。对于本设计来说，要对指示灯的颜色变化进行动画设计，还需要对其他的变量进行相应的动画功能要求。对设计画面中的某一对象动画设计框图如下图5-8所示。图5-8动画设计对话框对每个需要动画的对象进行变量设置和添加，可以完成系统上位机的状态显示，更形象地反应当前状态的变化。当动画设计完成后，就