装卸料小车多方式运行PLC控制

信息科学与工程学院课程设计报告(2012～2013学年第二学期)题目装卸料小车多方式运行PLC控制院（系、部）控制系课程名称电气控制技术综合课程设计专业自动化年级2010级学号1015321018姓名黄佳琛指导老师晏来成郑义民1015321018黄佳琛10自动化1班2目录第1章引言.................................................................................错误!未定义书签。1.1三菱FX2N系列PLC介绍.............................................错误!未定义书签。1.2设计内容及要求...........................................................错误!未定义书签。第2章系统总体方案设计.........................................................................................42.1系统硬件配置及组成原理.............................................................................42.1.1PLC的基本结构......................................................................................42.1.2运料小车的工作原理及其主要组成部分............................................42.2系统变量定义及分配表.................................................................................42.3PLC接线图设计.............................................................................................52.4系统可靠性设计.............................................................................................6第3章控制系统设计.................................................................................................73.1控制程序流程图设计.....................................................................................73.2控制程序设计思路.........................................................................................83.3控制程序具体实现.........................................................................................9第4章上位监控系统设计.........................................................错误!未定义书签。4.1PLC与上位监控软件通讯..............................................................................104.1.1组态软件...............................................................错误!未定义书签。4.1.2组态通讯...............................................................错误!未定义书签。4.2上位监控系统组态设计.................................................错误!未定义书签。4.3实现的效果...................................................................................................11第5章系统调试及结果分析.....................................................错误!未定义书签。5.1系统调试及解决的问题.................................................错误!未定义书签。5.2结果分析.........................................................................错误!未定义书签。结束语...........................................................................................错误!未定义书签。参考文献.......................................................................................错误!未定义书签。附录：源程序.............................................................................................................161015321018黄佳琛10自动化1班3第一章引言1.1三菱FX2N系列PLC介绍FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。1.2设计内容及要求本次设计要求装运料小车满足多方式运行的PLC控制，实现控制如下：1.假设小车的初始位置是停在m（m＝1～5）号工作台，此时SQm为ON。2.假设n（n＝1～5）号工作台呼叫，如果：m＞n，小车左行到呼叫工作台停车。m＜n，小车右行到呼叫工作台停车。m＝n，小车不动。3.小车的停车位置应有指示灯指示。1015321018黄佳琛10自动化1班4第二章系统总体方案设计2.1系统硬件配置及组成原理2.1.1PLC的基本结构PLC按结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。整体式PLC是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的I/O扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU是PLC的核心，I/0单元是连接CUP与现场设备之间的接口电路，通信接口用于PLC与编程器和上位机等外部设备的连接。PLC基本结构如下图所示。2.1.2运料小车的工作原理及其主要组成部分运料小车工作原理是：运料小车通过PLC的输入单元接收来自各个工台呼叫按钮的呼叫信号和限位开关的通断信号，然后PLC根据写入的梯形图程序对输入单元采集到的信号进行处理后更新输出单元，从而使输出单元所连接接触器通断状态发生变化，进而达到控制三相异步电动机转向和运转，从而控制小车运行方向及运行方式。2.2系统变量定义及分配表I/O口分配表软元件号功能X000呼叫按钮SB1X001呼叫按钮SB2X002呼叫按钮SB3X003呼叫按钮SB4X004呼叫按钮SB5X005位置开关SQ11015321018黄佳琛10自动化1班5X006位置开关SQ2X007位置开关SQ3X010位置开关SQ4X011位置开关SQ5X014启动开关SQ6Y000接触器KM1（左行）Y001接触器KM2（右行）Y003呼叫指示灯L1Y004呼叫指示灯L2Y005呼叫指示灯L3Y006呼叫指示灯L4Y007呼叫指示灯L52.3PLC接线图设计FX2NX00X01X02X03X04X05X06X07X10X11X12X13X14COMY00Y01Y02Y03Y04Y05Y06Y07Y10Y11Y12Y13Y14COM工台1呼叫SB1工台2呼叫SB2工台3呼叫SB3工台4呼叫SB4工台5呼叫SB5限位开关SQ1限位开关SQ2限位开关SQ3限位开关SQ4限位开关SQ5紧急制动开关SQ6DC24V接触器KM1接触器KM2呼叫指示灯L1呼叫指示灯L2呼叫指示灯L3呼叫指示灯L4呼叫指示灯L51015321018黄佳琛10自动化1班62.4系统可靠性设计1.接触器KM1和KM2分别控制电机正反转，两者若同时闭合可能发生危险，故在程序中Y000与Y002加入了互锁，保证KM1和KM2只有其中一个被接通。2.使用开关SQ6作为系统的启动/紧急制动开关，该开关闭合能使小车紧急制动并能保持小车位置信息，使开关断开小车又能马上恢复正常工作。3.使用限位开关。使用限位开关确保小车能准确停在每个呼叫位置。1015321018黄佳琛10自动化1班7第三章控制系统设计3.1控制系统流程图设计开始判断是否有呼叫呼叫位置大于小车位置右行左行接触到限位开关接触到限位开关停车制动停车制动卸料延时是否还有需要左行呼叫卸料延时是否还有需要左行呼叫停车YNNYYYNNNYYN1015321018黄佳琛10自动化1班83.2控制程序设计思路程序控制算法实现主要可归纳为以下三种方案。方案一：采取按钮呼叫信号互锁的方式。保证只有1个按钮呼叫信号被记忆，只有待系统记忆信号被处理后，方能再次响应其他信号。该方法优点是程序简单，容易实现，且该算法有较好的移植性能快速移植到工台数量较多的系统上，不足是该算法灵活性差，效率低下，不能满足工业生产的高效性需求，例如我在极短时间间隔内，先最左边工台呼叫，其次最右边工台呼叫，紧接着左边第二个工台呼叫，则小车要先从右往左响应第一个呼叫，又从最左边运行到最右边响应第二次呼叫，最后又要运行至最左边第二个工台响应第三次呼叫，走的路程极长，响应时间长。故不采用该算法。方案二：采取信号记录排序方式。即首先对工台发出的信号按照位置顺序进行编码，在数据寄存器区开辟一片区域按时间顺序存储呼叫信号，小车先从数据寄存器获取一个信号信息往一个方向运动，并在每次接触到位置开关时，删除一个呼叫信号，并根据小车位置信号与呼叫位置信号比较，看该方向信号是否都被响应，如果仍存在未被响应信号则继续保持运动方向不变，若无该方向信号，则减少是否有反方向信号，有则反向运行，没有则停止。该算法既有较高的效率，能满足工业生产的高效性需。求但该算法非常比较复杂，需要PLC有较快的运算速度和较大的内存存储空间，且在工台较多且工台呼叫频繁的场合可能会因为超出存储区而产生信号遗失。方案三：采取小车位置编码及呼叫信号保持的方法。由于运料小车每次只能在接触到一个位置开关时，使一个位置开关变为高电平，故可以在每次小车接触到位置开关时进行执行一次编码指令，将位置开关高电平信号进行编码从而确定小车的位置信号；用指示灯输出自保持来保持每次呼叫信号，通过判断输出给指示灯信号来判断，对应位置是否有呼叫信号输出，并根据小车位置来判断小车的运动方向，同时做一互锁，小车一个方向运动时，若仍有比较信号为高电平则小车运动方向被保持。直至响应完此方向信号为止，这种方案算法代码量与方案一相差不多，而实现效果又能实现方案二的最优路径效果，故采用此方案。故控制程序大体方案按方案三思路。即保证小车先响应完一个方向上所有需要响应信号后再响应反方向信号。这样能使小车