小车自动往返装卸料控制课程设计

1、小车自动往返装卸料控制课程设计 机电一体化课程设计 2021 级 小车自动往返装卸料控制 学生姓名 学 号 系 别 专业班级 指导教师 完成日期 目录 2.2 控制要求 . 错误! 未指定书签。 2）plc 装卸料小车接线示意图 . 错误! 未指定书签。 4.6 程序调试与运行 . 错误! 未指定书签。 1. 引言 近年来，随着大规模集成电路的发展，可编程控制器得到了迅速的发展。plc 是以微机技术为核心的通用工业控制装置，它将传统的继电器-接触器控制技术与计算机和通信技术融为一体，在工业自动化、机电一体化以及传统的工业控制方面，得到了广泛的应用，发挥着越来越大的作用。 它采用一类可编程控制器

2、的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数及算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出信号，控制各种类型的机械或是生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。目前，plc 的主要品牌有西门子、三菱、欧姆龙、韩国 lg、美国 ab、abb、松下、富士、施耐德等。而且 plc 控制是自动控制中最常见控制方式之一，小车自动往返与定位控制就是控制应用的一个典型例子，由于可编程控制器具有很好的处理小车自动往返与定位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定位运动

3、越来越普遍。 通过本设计，让我们掌握小车往返运行装卸料的控制原理。并且能够综合应用与与plc 控制技术应用在实际工程中为今后的工作打下基础。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），

4、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) 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

5、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

6、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）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，

7、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

8、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 p

9、lc 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

10、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 名称与功能 输入地址 名称与功能 输出地址 sq1 手动方式 i0.0 km1 前进 q0.0 sq2 单步方式 i0.1 km2 后退 q0.1 sq3 单周期 i0.2 yv1 料门 q0.2 sq4 自动方式 i0.3 yv2 车门 q0.3 sb1 前进 i0.4 sb2 后退 i0.5 sb3 料门 i0.6 sb4 车门 i0.7 sq5 启动 i1.0 sq6 前限位 i1.1 sq7 后限位 i1.2 表 4-1 i

11、/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

12、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+15 endif if 装料=1 then 小车=小车 endif if 及时到=1 then 装料=0 endif if 后退输出=1 then 前限位开关 1=0 小车=小车-15 endif if 卸料=1 then 小车=小车 endif if 及时到 1=1 then 卸料=0 endif if 小车=0 then 后退输出=0 后限位开关 1=1 endif if 小车 = 600 then 前进输出=0

13、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（1255）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

14、-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。 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

15、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）单周期方式 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。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。，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