1、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。2. 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
2、)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
3、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
4、)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。图2-1 小车自动往返装卸料控制图3.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
5、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: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:以西门子S7-200为核心,完成对输入输出点的控
6、制。监控系统通过MCGS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图3-2小车自动控制示意图2)PLC装卸料小车接线示意图图3-3 自动往返小车PLC外部接线图3)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
7、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。4.控制系统软件设计4.1小车自动往返装卸料控制流程图图4-1 小车往返顺序功能图根据图3-4 汇编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输出地址SQ1手动方式I0.0KM1前进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Q0.3SB1I0.4SB2I0.5SB3I0.6SB4I0.7SQ5启动I1.0SQ6前限位I1.1SQ7
8、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图4-2 手动子程序调用单步子程序调用图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图4-4 自动子程序调用2)手动子程序运行图4-5 手动运行3)单步子程序运行图4-6 单步运行4)单周期子程序运行图4-7单周期运行4)自动子程序运行图4-8 自动运行4.4组态软件的界面设置图4-9 组态界面设置如图4-9所示,小车从A地到B地自动往返运行,并且在B点进行装料,在A点进行开车门卸料。输出的Q要通过脚本程序的编写连接小车运行。限位开关的感应也需要在脚本程序中添
9、加。图4-10 运行策略脚本程序如下所示:IF 前进输出=1 THEN 后限位开关1=0小车=小车+15endifIF 装料=1 THEN 小车=小车IF 及时到=1 THEN 装料=0IF 后退输出=1 THEN前限位开关1=0小车=小车-15IF 卸料=1 THEN IF 及时到1=1 THEN 卸料=0IF 小车=0 THEN后退输出=0后限位开关1=1IF 小车 = 600 THEN前进输出=0 前限位开关1=1 Endif脚本程序中编写完成,然后通过定时器开启装卸料时间。图4-11 定时器计时图图4-12 对象选择类型4.5 组态与PLC通信在通用串口设备属性中要选择串口端口号(12
10、55)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所示图4-13 通用串口设备属性图4-14 设备编辑窗口在图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M和Q 。在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。图4-15 I输入连接变量图4-16 Q输出连接变量图4-17 M继电器连接变量4.6 程序调试与运行1)手动方式前进: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。装料:小车必须在B点料斗门下时,才能打开料
11、斗门,以避免将料卸在地上。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。2)单步方式3)单周期方式4)自动方式小车在A地点时,按一下向前运行按钮,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。,断开运行开关时,小车将在完成一个循环之后,结束运行。5.程序调试心得与建议通过本次设计,让我很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。?在本次设计中,我们还需要大量的以前没有学到过的知识,于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中,我们要判断优劣、取舍相关知识,不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的,在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域,这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中,总是遇到这
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