送料小车往返运动的控制系统设计.docx
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送料小车往返运动的控制系统设计
送料小车往返运动的控制系统设计
二、控制目的和控制要求
控制目的
根据送料小车自动往返循环控制系统要求，设计一个控制系统，该系统应保证安全、可靠运行的情况，实现计算机的自动监控
控制要求
（1）通过对送料小车自动往返循环控制要求分析，采用PLC控制原理，设计出总体控制原理图，画出硬件电路图
（2）采用西门子编程语言LAD、FBD或STL编制控制程序，完成起控制要
（3）利用INTOUCH组态监控界面，实现控制过程的动态监控
（4）控制系统实现自动控制
三、西门子系列PLC的简单介绍
PLC不仅能进行逻辑控制，在模拟量闭环控制、数字量的智能控制、数据采集、监控、通信联网及集散控制系统方面都得到广泛的应用。
如今，大、中型，甚至小型PLC都配有A/D、D/A转换及运算功能，有的还具有PID功能。
这些功能使PLC在模拟量闭环控制、运动控制、速度控制等方面具有硬件基础。
1、PLC的用途：
（1）顺序控制：
这是PLC最广泛应用的领域，用以取代传统的继电器顺序控制；
（2）运动控制：
PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或多轴位置控制模块；
（3）闭环过程控制：
PLC能控制大量的物理参数；
（4）数据处理：
在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制设备紧密结合的趋向；
2、PLC的特点：
（1）可靠性高，抗干扰能力强；
（2）适用性强，应用灵活；
（3）编程方便，易于使用；
（4）功能强，扩展能力强；
（5）PLC控制系统设计、安装、调试方便；
（6）维修方便，维修工作量少；
（7）PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化；
3、PLC的硬件组成：
硬件包括：
中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、智能I/O接口、编程工具、智能单元；
4、PLC的软件及应用程序编程语言：
（1）系统软件：
第一部分为系统管理程序，它控制PLC的运行，使整个PLC按部就班地工作；第二部分为用户指令解释程序，通过用户指令解释程序，将PLC的编程语言变为机器语言指令；第三部分为标准程序模块与系统调用，包括许多不同功能的子程序及其调用管理程序；
（2）编程语言：
梯形图编程；指令表编程；状态流程图编程；
四、总体方案设计
控制要求
（1）第一次按下送料按钮，预先装满的小车前进送料到达卸料处（SQ2）自动停下来卸料
（2）经过卸料所需设定时间t2延时后，车子则自动的返回到装料处（SQ1）
（3）经过装料所需设定的时间t1延时后，车子自动的再次前进送料，卸完料后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。
设计原则
（1）最大限度的满足要求被控对象的要求。
（2）满足控制要求的前提下，力求使控制系统操作简单，使用及维修方便。
（3）控制系统安全可靠，具有足够的使用寿命。
（4）在满足以上各点的情况下，尽量少花钱，多办事。
（5）考虑到生产发展和工艺的改进，在选择控制系统设备时，设备能力应适当留有裕量。
工作流程图
送料小车前进到卸料处
送料小车卸料
送料小车后退到装料处
送料小车装料
1、PLCI\0口分配
I0.0启动
I0.1停止
Q0.0前进
Q0.1卸料
Q0.2后退
Q0.3装料
2、硬件电路图
硬件电路图如下图所示：
图
（1）硬件电路图
控制元件选择
控制元件选择
序号
名称
型号规格
数量
1
熔断器
NT00CRT16-000
4
2
刀开关
HS11100319
1
3
接触器
LC1-D5011
4
4
指示灯
XB2BVB3C
4
6
PLC主机
FX2N-128MR
1
7
继电器
SSR-D205W
4
3、设计步骤
根据设计案例设计要求，此案例只有自动的运行过程，因此在设计过程中不必考虑手动环节，这就简化了程序的设计，在这个案例中，只要完成了送料小车的四个功能，就完成了设计要求，即送料小车的前进，卸料，后退和装料，循环往复，在软件设计过程中主要用到定时器来完成设计要求，T38定时10s为小车前进的时间，T39定时1s为小车卸料的过程，T40定时10s为小车后退的时间，T41定时为2s为小车装料的时间，程序设计如下
PLC控制软件如下
Network1//送料小车控制系统梯形图
//网络注释I0.0启动I0.1停止
LDI0.0
OM0.0
ANI0.1
=M0.0
Network2
//Q0.0送料小车前进
LDNT38
AM0.0
LDT41
OQ0.0
OI0.0
ALD
TONT38,100
=Q0.0
Network3
//Q0.1送料小车卸料
LDNT39
AM0.0
LDT38
OQ0.1
ALD
=Q0.1
TONT39,10
Network4
//Q0.2送料小车后退
LDNT40
AM0.0
LDT39
OQ0.2
ALD
=Q0.2
TONT40,100
Network5
//Q0.3送料小车装料
LDNT41
AM0.0
LDT40
OQ0.3
ALD
=Q0.3
TONT41,20
五、安装调试过程
（1）打开标记名字典，定义I00、I01、Q00、Q01、Q02、Q03；对应建立的访问名是CHEN，对应的项目分别是010001、010002、000001、000002、000003、000004；抓图如
（2）（3）（4）（5）
（1）将编好的控制软件下载到PLC中，根据控制功能，运行调试，直到满足控制要求；然后关闭。
（2）启动MODBUS,定义topic。
（3）进入INTOUCH，设置访问名，应于MODBNS一置，选择DDE协议。
设计标记名字典，逐个选择MODBUS里的I/O型标记名。
运行INTOUCH程序，观察运行情况是否正常，如不正常，修改有关程序或设置，直至运行正常，性能良好。
（4）启动开始按钮。
（5）进入自动运行状态，首先送料小车前进，如图
（2）所示。
（6）送料小车到达指定地点并卸料，如图（3）所示。
（7）送料小车卸完料后后退到装料处，如图（4）所示。
（8）送料小车开始装料，如图（5）所示。
（9）送料小车循环往复运行。
送料小车控制系统运行界面如下图
图2送料小车前进
图3卸料
图4后退到装料处
如图5送料小车开始装料
六、调试中遇到的问题及解决办法
在调试过程中，最开始的时候程序能够正常的运行，但是界面却不能够正常的反映程序运行的过程，检查MODBUS中topic，INTOUCH中的访问名，标记名字典中访问名是否一致，以及他们三个内部的设置是否正确。
这样重新操作一次，但仍然没有解决问题，然后检查运行前PLC是否已经关闭，如没有关闭，将其关闭，重新操作一次，这样问题就解决了
注意操作步骤一定要正确，先下载程序到PLC，不运行。
然后打开MODBUS,最后打开INTOUCH运行，注意观察MODBUS提示。
七、测试结果分析
这个控制系统没有手动的控制过程，直接是自动的环节，这样就减少了手动的过程，首先启动开始按钮，然后看小车的运行，首先装满料的小车前进到达卸料地点，然后卸料，然后小车后退到达装料地点并装料，循环往复，这样就完成了设计要求，在这个设计过程中完全满足设计要求。
八、心得体会
在这次培训过程中，让我们知道了自己还有许多欠缺的地方，同时理论知识也不扎实，动手实践的能力较差，在设计的过程中，让我知道在设计中首先对被控系统工作原理和工作要求的归纳、分析、理解，然后开始硬件的配置和程序的设计；通过这次培训考试，我明白了作为一个电气工作者，无论是在设计中或者是在工作中，一定要把安全放到第一位，特别是在设计的过程中，一定要考虑这个环节。
在今后的工作中，一定要注意举一反三，通过自己所学的知识，再联系以前所做的设计，运用到工作环节，同时还有很多东西要学，充实自己，并运用到实践当中去。
PLC控制技能测试试题二
基于西门子PLC的送料车自动往返循环控制
一、控制目的
根据送料车自动往返循环控制系统要求，设计一控制系统，该系统应保证安全、可靠运行的情况，实现计算机自动监控。
二、工程原理
1、送料车自动循环控制系统的构成
送料车工作示意图如下图所示。
车子由电动机拖动，电动机正转车子前进，电动机反转车子后退。
送料车工作示意图
2）工作过程
（1）第一次按下送料按钮，预先装满料的小车前进送料到达卸料处（SQ2）自动停下来卸料。
（2）经过卸料所需设定的时间ｔ2延时后，车子则自动的返回到装料处（SQ1）。
（3）经过装料所需设定的时间ｔ1延时后，车子自动的再次前进送料，卸完料后车子又自动返回装料，如此自动往返循环送料。
三、测试要求
1、通过对送料车自动往返循环控制要求分析，采用PLC控制原理，设计出总体控制原理图，画出硬件电路图。
2、采用西门子编程语言LAD、FBD或STL编制控制程序，完成其控制要求。
3、利用INTOUCH组态监控界面，实现控制过程的动态监控。
4、控制系统实现自动控制。
四、测试步骤
1、控制功能分析：
根据控制要求，列出控制量统计表及实现功能，分析电信号的控制范围。
2、总体方案设计：
根据控制功能分析，选择合适的控制元件，给出总体方案设计图。
3、画硬件电路图：
根据总体方案，详细画出硬件电路图。
4、控制软件编制：
根据动作流程，画出其流程图，编写、修改控制程序。
5、监控界面设计：
根据动作流程，利用INTOUCH组态设计出其监控界面。
6、软件调试：
将编制好的软件下载到PLC中，根据控制功能，运行调试，直到满足控制要求。
五、测试设备
1、计算机
2、PLC控制屏
六、时间安排
测试时间：
4小时
七、测试评估
测试评估有监考教师随测试过程同步进行，测评项目及评分标准如下。
最终成绩由测试成绩+测试报告。
序号
测评内容
具体要求
分值
1
控制功能分析
列出控制量统计表及实现功能，少列一个控制量扣0.5分
5
给出控制信号的控制范围，错一个控制信号的控制范围扣0.5分
5
2
总体方案设计
选择出合适的控制元件，错一个控制元件扣0.5分
5
画出总体方案设计图，错一处扣0.5分
15
3
画硬件电路图
画出详细硬件电路图，错一处扣0.5分，最多扣分不超过10分
15
4
控制软件编制
画流程图
5
PLC控制软件编制，完成基本功能
20
5
监控界面设计
监控软件编制，完成监控功能
20
6
软件调试
软件调试，试运行，完成一项功能给1分，最多10分。
10
八、测试报告要求
1、测试题目
2、控制目的与要求
3、总体方案设计
4、硬件设计
5、软件设计
6、组态界面设计
7、安装调试过程
8、调试中遇到的问题及解决办法
9、测试结果分析
10、心得体会
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