小车装卸料设计说明书Word文档下载推荐.docx
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二、课题内容及要求
设计：
小车在S1、S2间作往复运动，由M1拖动。
小车在S1点加入物料（由电磁阀YV控制），时间10S。
小车装完料后从S1点运动到S2点，由电机M2带动小车倾倒物料，时间3S，然后M2断电，车斗复原。
小车在M1的拖动下运动退回S1点，再次循环。
小车每循环3次后，要求停30秒后再开始工作。
要求根据工作示意图，画出端子分配图、梯形图和主电路图。
如果采用经验设计法，要求画出工作流程图；
如果采用顺序控制方法，要求画出状态转移图。
项目示意图见图2.1。
图2.1项目示意图
三、课题设计仪器、设备及材料
由三菱FX2N可编程控制器及其编程软件、MCGS组态软件通用版、模拟版、计算机等组成设计平台。
四、课题设计原理
1、MCGS组态软件功能
1.1MCGS组态软件的整体结构
MCGS5.5软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。
图4.1组态软件整体结构
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与MCGS运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。
MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目录的Program子目录中。
在运行环境中完成对工程的控制工作。
组态软件整体结构见图4.1。
1.2MCGS组态软件五大组成部分见图4.2：
图4.2组态软件五大组成部分
1.3基于MCGS可完成以下工作：
Ø
建立一个新工程
设计画面流程
定义数据变量
进行动画连接
添加模拟设备，使整个画面能模拟运行。
2、编制“装料卸料演示设计”的PLC控制程序，使之能够完成课题设计要求。
3、通过连接MCGS和PLC，完成整体的监视和控制功能。
MCGS组态软件与外部设备的通讯：
MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。
包括数据采集和发送设备指令。
设备驱动程序是由VB、VC程序设计语言编写的DLL（动态连接库）文件，设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序，将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。
MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序，将数据传送到工程中的各个部分，完成整个系统的通讯过程。
每个驱动程序独占一个线程，达到互不干扰的目的。
本设计需要利于MCGS中FX2N的驱动程序进行设备的通道连接，使组态软件与PLC相联系。
五、主要设计重点、难点
PLC程序的模块化设计，MCGS的动画制作、脚本程序，上位机与PLC的综合调试。
六、课题设计步骤
1、PLC系统设计:
1.1首先根据工作过程，分析主要有哪几步组成，然后画出工作流程图见图6.1
图6.1工作流程图
1.2根据工作过程分析I/O信号，画出I/O分配表见图6.2和PLC端子分配图见图6.3。
输入I信号：
启动SB1（X0），停止信号X3，左限位开关S1（X1），右限位开关S2（X2）；
输出O信号：
装料Y0（由电磁阀YV控制），由电动机M1控制的右行出发KM1（Y1）和卸料返回KM2（Y2），由电机M2控制的卸料KM3（Y3）。
图6.2I/O分配表
图6.3PLC端子分配图
1.3根据要求设计主电路图见图6.4
要求小车右行和返回由电动机M1控制，小车倾倒物料由电动机M2控制，因此主电路就需要两台电机的正反转电路。
图6.4主电路图
1.4这里采用顺序控制法设计比较简单，根据设计要求画出状态转移图见图6.5
图6.5状态转移图
1.5为了达到更好的设计效果，丰富上位机动画效果和画面，必须要有必要的中间变量来实现设计，编程中用到的中间变量功能用途表见图6.6
图6.6中间变量功能用途表
1.6编写梯形图如下：
2、上位机MCGS监控系统的设计
2.1设计“自动装料卸料演示设计”监控画面组态图见图6.7
图6.7监控画面组态图
首先在用户窗口，点新建窗口，生成窗口0，在窗口0属性中重命名为装料卸料组态，选择背景颜色为绿色，然后在工具条中点工具箱选择图中需要的元件组态即可。
2.2在实时数据库中新增所有需要的数据对象，并定义数据变量的名称、类型、初始值和数值范围等等，必要时可以添加注释。
实时数据库见图6.8
图6.8实时数据库
2.3窗口、实时数据库和PLC三者建立链接：
将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性链接，再通过设置通道与PLC三者建立链接，并设置相应的动画属性。
在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。
窗口、实时数据库和PLC三者链接关系见图6.9
图6.9窗口、实时数据库和PLC三者链接关系
2.4编写必要的脚本程序，使动画更加丰富、形象和达到设计的需要，所以一般上位机组态当中脚本程序是必须的。
双击运行策略进入循环策略，由循环策略进入策略组态，在策略组态的工具栏中点策略工具箱和新增策略行，从策略工具箱中选择脚本程序拖到新增策略框中，策略工具箱见图6.10，策略组态见图6.11
图6.10策略工具箱
图6.11策略组态
双击策略组态的脚本程序进行编写，本设计的脚本程序如下：
IF车1<
=0THEN%当车1的位置小于等于0时，左限位开关等于1，
M1=1即左限位开关压合。
ENDIF
IF车1>
0THEN%当车1的位置大于0时，左限位开关等于0，即
M1=0左限位开关打开。
ENDIF
IFY1=1THEN%当输出信号Y1等于1时，车1开始以一定
车1=车1+10速度前进。
=720THEN%当车1的位置大于等于720时，右限位开关等
M2=1于1，即右限位开关压合。
720THEN%当车1的位置小于720时，右限位开关等于0，
M2=0即左限位开关打开。
=780THEN%当车1的位置大于等于780时，车1的位置
车1=770被默认到位置770。
IFY2=1THEN%当输出信号Y2等于1时，车1开始以一定
车1=车1-10速度后退。
ENDIF
=0THEN%当车1的位置小于等于0时，车1的位置被默
车1=0认到位置0。
2.5进行设备组态：
首先进入设备窗口，双击进入设备组态，在设备组态的工具栏选设备工具箱，在工具箱中选则通用串口父设备和三菱FX-232，生成设备组态中的通用串口父设备0和设备0，设备组态图见图6.12
图6.12设备组态图
双击生成的通用串口父设备0，进入通用串口属性编辑的基本设置，通用串口设备设置见图6.13
图6.13通用串口设备设置
双击生成的设备0，在设备0的设备属性设置中对基本属性和通道连接进行设置。
点击基本属性中的内部属性，后再点击设置设备内部属性右端生成的省略号，生成三菱-FX232通道属性设置，点击增加通道，设置需要的通道类型、通道地址、连续通道个数、数据位的位数、操作方式，输出Y0的设置见图6.14
图6.14输出Y0的设置
注：
中间继电器M的设置同上在此省略，数据寄存器D的设置见图6.15
图6.15数据寄存器D的设置
最终的通道属性设置结果见图6.16
图6.16通道属性设置结果
最后对设备属性设置中的通道链接进行设置，左键点击通道连接后，进如通道连接设置，使对应数据对象和通道类型匹配，例如数据对象Y0对应读写Y0、数据对象M0对应读写M0、数据对象D0对应读WB0，总之有多少项，就要有多少对应数据对象。
通道链接设置结果见图6.17
图6.17通道链接设置结果
2.6将所建立的工程存盘，并运行该工程：
上位机监视PLC的运行：
按下可编程控制器模拟版的启动按钮X0，观看上位机中的监控画面的动画效果是否与按照PLC的输出同步进行：
按下模拟版的停止按钮X3，观察上位机中的监控画面是否停止工作。
上位机控制PLC的运行：
通过监控画面中的启动、停止按钮控制PLC的工作，观察PLC是否正常工作。
如果有问题，调试程序或上位机监控画面直到达到满意的效果。
七、课题设计的总结
1对设计的小结：
这个课题设计通过生活中常见的一个较简单工作实例，由分析工作过程，从设计PLC程序，到对上位机监控画面的设计，再到PLC与监控画面的联机调试，这样一步步的扩展开，最终实现了一个完整的监控系统。
2对设计的收获与体会：
在整个设计过程中，虽然是一个较简单的监控画面，但是它基本包括了设计一个监控系统的方方面面，很庆幸在恩师的帮助和指导下，独立完成了从PLC控制系统的设计，到上位监控界面的设计，听从了恩师的建议，同时也加入了自己的设计想法，通过这次设计极大的增强了本人对学习工控领域的信心，相信任何复杂的工程设计，都是由小块较简单的组成较复杂的庞大工程，只要肯钻研和勤奋，最终会一块一块地解决，直到解决所有问题。
3对设计的进一步完善提出建议：
PLC设计程序还不够理想，比如急停设计的不够；
也没有自动和手动程序的切换，只有自动程序；
上位监控系统界面在下料结束后，让小车再动，这样显得更形象，可以通过修改梯形图来实现；
同样在小车运料过程中，不能看到小车里的料，如果能看到运送的料，那么动画会更好一些，这个可以通过增加脚本程序和改进动画实现，不过有一定的难度。
八、参考文献
[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].机械工业出版社，2007.07.
[2]郑萍.现代电气控制技术[M].重庆：
重庆大学出版社，2001.12
[3]吴作明.工业组态软件与PLC应用技术[M].北京：
北京航空航天大学出版社，2007.01.
[4]岳庆来.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术.机械工业出版社，2006.05.
[5]郑萍.可编程控制器原理及应用实验指导书[M].西华大学出版，2007.05.
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