1、 課 程 設(shè) 計 課程名稱 機電傳動控制 題目名稱 裝卸料小車多方式運行的PLC控制 學(xué) 院 材料與能源學(xué)院 專業(yè)班級 11材加2班 學(xué) 號 311 學(xué)生姓名 陳 指導(dǎo)老師 劉 偉 2014年6月21日目錄摘要第1章 任務(wù)描述 11 控制任務(wù)和要求12 問題分析及解決方案第2章 系統(tǒng)總體方案硬件設(shè)計部分21 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理22 I/O地址分配表 23 PLC卡外部接線圖第3章 用GX Developer設(shè)計系統(tǒng)軟件部分 31 控制流程圖32 用 GX Developer編寫系統(tǒng)梯形圖及對應(yīng)的語句指令程序33 系統(tǒng)梯形圖程序說明及檢測第4章 用Automation Studio設(shè)計系統(tǒng)軟

2、件部分并仿真41 仿真方案及硬件電路圖和接線圖42 用Automation Studio編寫系統(tǒng)軟件部分43 仿真結(jié)果第5章 結(jié)果分析51 系統(tǒng)調(diào)試及解決問題52 結(jié)果分析心得體會參考文獻(xiàn)摘要 在現(xiàn)代化生產(chǎn)中，生產(chǎn)機械的先進(jìn)性和電氣自動化程度反映了工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的水平。現(xiàn)代化機械設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)已不再是傳統(tǒng)的單純機械系統(tǒng)，而是機電一體化的綜合系統(tǒng)，機電傳動控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化機械的重要組成部分。本次課程設(shè)計通過對“裝卸料小車多方式運行的PLC控制”，意在鞏固課堂知識，將理論融入時間，熟悉掌握PLC編程，以及練習(xí)學(xué)會運用GX Developer軟件，和運用Automation Studio仿真。 關(guān)鍵詞

3、：PLC 梯形圖 仿真 第1章 任務(wù)描述 某車間有5個工作臺，裝卸料小車往返于各個工作臺之間，根據(jù)某個請求在某個工作臺卸料。每個工作臺有一個位置開關(guān)（分別為SQ1-SQ5，小車壓上時為ON）和一個呼叫按鈕（分別為SB1SB5）。裝卸料小車有3種運行狀態(tài)，左行（電機正轉(zhuǎn)）右行（電機反轉(zhuǎn)）和停車。11 控制任務(wù)和要求裝卸料小車示意圖如圖1-1所示圖1-1 裝卸料小車示意圖 假設(shè)小車的初始位置是停在m （m=1-5）號工作臺，此時SQm為ON。假設(shè)n（n=1-5）號呼叫臺，如果mn，小車左行到呼叫工作臺停車。mn小車右行到呼叫工作臺停車。m=n 小車不動。小車的停車位置應(yīng)有指示燈顯示（用1位LED燈

4、顯示）。12 問題分析及解決方案車間有五個工作臺，裝卸料小車往返于各個工作臺之間，當(dāng)某個工作臺呼叫時，分析此時小車可能的相對位置，從而確定小車的運動方向（向左、向右或不動）。假設(shè)各工作臺位置從左到右依次為1號，2號，3號，4號，5號。例如：3號工作臺呼叫，若小車在3號工作臺，則不需動作；否則，若小車在1號或2號臺，小車左行；若小車在3號或4號臺，小車右行。以此類推。每個工作臺的位置開關(guān)（SQ1SQ5，小車壓上時為ON）和呼叫按鈕（SB1SB5）做PLC的輸入信號，當(dāng)小車位于某工作臺時，相應(yīng)的指示燈亮，指示小車的位置，做PLC的輸出信號。第2章 系統(tǒng)總體方案硬件設(shè)計部分 21 PLC的基本結(jié)構(gòu)及

5、原理PLC按結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機。另外還有獨立的I/O擴(kuò)展單元與主機配合使用。主機中，CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機等外部設(shè)備的連接。PLC基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：22 I/O地址分配表GX Developer輸入地址Automation Studio輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備X000IN0SB1X001IN1SB2X002IN2SB3X003IN3SB4X004IN4SB5X005IN5SQ1X006IN6SQ2

6、X007IN7SQ3X010IN8SQ4X011IN9SQ5X014IN14X14（急停總開關(guān)）GX Developer輸出地址Automation Studio輸出地址對應(yīng)的外部設(shè)備Y001OUT0電機正轉(zhuǎn)輸出Y002OUT1電機反轉(zhuǎn)輸出Y003OUT31號工作臺呼叫燈Y004OUT42號工作臺呼叫燈Y005OUT53號工作臺呼叫燈Y006OUT64號工作臺呼叫燈Y007OUT75號工作臺呼叫燈內(nèi)部繼電器Automation Studio里的PLC卡對應(yīng)地址功能說明M1OUT0控制電機正轉(zhuǎn)線圈M2OUT1控制電機反轉(zhuǎn)線圈M3OUT81號工作臺呼叫燈控制線圈M4OUT92號工作臺呼叫燈控制線圈

7、M5OUT103號工作臺呼叫燈控制線圈M6OUT114號工作臺呼叫燈控制線圈M7OUT125號工作臺呼叫燈控制線圈M8OUT13控制電機反轉(zhuǎn)線圈M9OUT14控制電機正轉(zhuǎn)線圈M10OUT15控制電機反轉(zhuǎn)線圈M11OUT16控制電機正轉(zhuǎn)線圈M12OUT17控制電機反轉(zhuǎn)線圈M13OUT18控制電機正轉(zhuǎn)線圈 23 PLC卡外部接線圖第3章 用GX Developer設(shè)計系統(tǒng)軟件部分31 控制流程圖32 用 GX Developer編寫系統(tǒng)梯形圖及對應(yīng)的語句指令程序其梯形圖為： 梯形圖對應(yīng)的語句指令程序： 33 系統(tǒng)梯形圖程序說明及檢測1呼叫位置的確定 呼叫位置的確定可通過指示燈的亮滅來加以判斷，即采

8、用自鎖電路，當(dāng)總開關(guān)X14按下，且呼叫按鈕Xn按下時，輸出繼電器Ym線圈高電平并保持，只有當(dāng)小車離開該工作臺并觸碰到其他工作臺的限位開關(guān)時，指示燈熄滅，即呼叫位置轉(zhuǎn)移。如下示：2小車位置的確定 采用圖示指令程序，當(dāng)總開關(guān)X14按下，系統(tǒng)會通過行程開關(guān)的設(shè)置自動判斷小車的位置，例如，當(dāng)小車處于1號工作臺時，此時行程開關(guān)X005會被置以高電平，同時系統(tǒng)自動將K1寫入D0，即記錄下小車此時的位置 3小車運動方向的控制 小車的運動方向控制可以通過觸電比較指令來實現(xiàn)，即通過比較小車所在位置與呼叫工作臺的位置大小從而決定小車的運動方向，同時實現(xiàn)兩個方向運動互鎖，即當(dāng)小車往一個方向運行時，另外一個不得導(dǎo)通，

9、保證不發(fā)生程序干涉。程序如下：4檢測結(jié)果 檢測結(jié)果如下示，程序正常沒有錯誤：第4章 用Automation Studio設(shè)計系統(tǒng)軟件部分并仿真41 仿真方案及硬件電路圖和接線圖 仿真方案： 采用1個單向運動油缸表示小車，活塞的運動代表小車的運動，同時采用1個三位四通電磁換向閥與程序關(guān)聯(lián)，用以控制活塞運動，為保證油路完整，還需要一個油泵和一個郵箱。 同時采用正反轉(zhuǎn)控制線路，用以實現(xiàn)小車的左右行。 同時用多個線圈和觸點開關(guān)完成各個線路的自鎖和互鎖，保證程序的互不干涉，小車（油缸活塞）的正常運行。 每個工作臺有一個位置開關(guān)（分別為SQ1-SQ5，小車壓上時為ON）和一個呼叫按鈕（分別為SB1SB5）

10、。裝卸料小車有3種運行狀態(tài)，左行（電機正轉(zhuǎn)）右行（電機反轉(zhuǎn)）和停車。 其硬件電路圖和接線圖如下示： 42 用Automation Studio編寫系統(tǒng)軟件部分43 仿真結(jié)果 假設(shè)當(dāng)3號呼叫臺呼叫時，結(jié)果如下示：第5章 結(jié)果分析51系統(tǒng)調(diào)試及問題解決 1由于需要采用GX Developer和Automation Studio等不同軟件完成任務(wù)，所以在任務(wù)開始前需要進(jìn)行相關(guān)知識的資料查找。由于各個軟件存在不同之處，所以在程序編寫時，為了達(dá)到效果，在GX Developer里使用了Mov指令和比較指令，用簡短的程序完成梯形圖的編寫；而在Automation Studio中采用順序結(jié)構(gòu)編程，將比較語句

11、分成每個可能的狀態(tài)，并采用自鎖互鎖等約束條件，使程序正常運行，同時完成仿真效果。 2使用Automation Studio仿真的一個難點還在于選用何種元件表示小車的運動，因為在Automation Studio的梯形圖程序是根據(jù)硬件電路和接線圖進(jìn)行編制的，因此經(jīng)過比對，選擇油路表示結(jié)果最好，即用單向運動油缸的活塞運動表示小車運動，用三位四通電磁換向閥控制油路以控制活塞運動（小車）方向。同時，用限位開關(guān)表示工作臺，用以完成呼叫臺呼叫和呼叫臺指示燈亮滅的動作。 3由于Automation Studio的梯形圖程序采用順序結(jié)構(gòu)，所以程序長且復(fù)雜，需要把握好各種關(guān)聯(lián)關(guān)系。例如：在編程過程中，在編寫程序

12、時曾重復(fù)使用了M1和M2兩個繼電器，因為小車只需重復(fù)左行和右行兩個動作，但是，其實在梯形圖編制中不能重復(fù)利用一個繼電器作為輸出，因為會造成程序本身出現(xiàn)混亂和干涉，使得仿真不能實現(xiàn)。關(guān)于這個問題的解決方案是，采用多個繼電器作為輸出，并將相應(yīng)的繼電器（即需要完成左行或者右行動作）作為輸入與M1和M2對應(yīng)串聯(lián)，這樣，只需要將M1和M2關(guān)聯(lián)硬件電路圖，就能滿足程序順序結(jié)構(gòu)的要求和運動要求。如圖示： 例如：如圖一示，按下SB2（IN1）按鈕左行動作，判斷需要完成左行動作，則繼電器M9（OUT14）會被接通。如圖二示，M9（OUT14）會作為輸入將M1（OUT0）接通，完成左行指令，小車左行。圖一 圖二

13、52 結(jié)果分析 采用不同軟件完成的系統(tǒng)任務(wù)編程均合理正常，沒有錯誤。同時仿真結(jié)果滿足初始要求，能直觀反映小車的運動。同時也存在幾個缺點： 1Automation Studio的梯形圖程序采用順序結(jié)構(gòu)，程序段過長，程序在執(zhí)行的時候需要從到到位一次讀取，所以硬件電路圖仿真時反應(yīng)需要一定的時間，但是程序順序讀取速度很快，基本可以忽略反應(yīng)時間，不影響仿真整體效果。 2小車的運動采用單向油缸活塞的運動表示，由于實際中活塞運動受油壓控制，故在轉(zhuǎn)換或者關(guān)閉某方向油路是，小車（活塞）會因為慣性力繼續(xù)前進(jìn)，所以在硬件電路圖中需要盡可能保持限位開關(guān)之間的距離，避免影響，同時需要降低油泵的參數(shù)，減少慣性影響。 3同

14、時，由于才有順序編程，程序在運行中需要不斷的去判斷和執(zhí)行每個指令，為了達(dá)到效果，硬件電路圖采用刀開關(guān)而不是按鈕，是為了保證程序的穩(wěn)定運行并滿足運動要求。心得體會通過此次課程設(shè)計，真正將理論知識融入實踐。從剛拿到題目的迷茫，到資料的查找、到自主學(xué)習(xí)GX Developer和Automation Studio兩個軟件、再到方案的擬定、程序的編寫、硬件仿真、程序檢測等，一步步下來，逐漸練習(xí)并掌握PLC編程和軟件的應(yīng)用。在熟練各個環(huán)節(jié)后，再進(jìn)一步完善和改進(jìn)，是整體方案更加符合要求。這次課程設(shè)計的完成，不單單反映了自己的學(xué)習(xí)成果，在這個過程中，不懂就問、不懂就自己查找資料，在循序漸進(jìn)的過程中，感受到自主學(xué)習(xí)的樂趣，也享受著最后成果的快樂。在此，需要特別感謝同學(xué)和老師的幫助，在我遇到問題時，愿意為我提供各種資料，在各位的幫助下，很快的解決某些問題并掌握編程技巧。我相信通過此次課程設(shè)計，我會