小车装卸料设计说明书Word文档下载推荐.docx
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二、课题内容及要求
设计:
小车在S1、S2间作往复运动,由M1拖动。
小车在S1点加入物料(由电磁阀YV控制),时间10S。
小车装完料后从S1点运动到S2点,由电机M2带动小车倾倒物料,时间3S,然后M2断电,车斗复原。
小车在M1的拖动下运动退回S1点,再次循环。
小车每循环3次后,要求停30秒后再开始工作。
要求根据工作示意图,画出端子分配图、梯形图和主电路图。
如果采用经验设计法,要求画出工作流程图;
如果采用顺序控制方法,要求画出状态转移图。
项目示意图见图2.1。
图2.1项目示意图
三、课题设计仪器、设备及材料
由三菱FX2N可编程控制器及其编程软件、MCGS组态软件通用版、模拟版、计算机等组成设计平台。
四、课题设计原理
1、MCGS组态软件功能
1.1MCGS组态软件的整体结构
MCGS5.5软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。
MCGS组态环境是生成用户应用系统的工作环境,由可执行程序McgsSet.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。
图4.1组态软件整体结构
用户在MCGS组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后,生成扩展名为.mcg的工程文件,又称为组态结果数据库,其与MCGS运行环境一起,构成了用户应用系统,统称为“工程”。
MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境,由可执行程序McgsRun.exe支持,其存放于MCGS目录的Program子目录中。
在运行环境中完成对工程的控制工作。
组态软件整体结构见图4.1。
1.2MCGS组态软件五大组成部分见图4.2:
图4.2组态软件五大组成部分
1.3基于MCGS可完成以下工作:
Ø
建立一个新工程
设计画面流程
定义数据变量
进行动画连接
添加模拟设备,使整个画面能模拟运行。
2、编制“装料卸料演示设计”的PLC控制程序,使之能够完成课题设计要求。
3、通过连接MCGS和PLC,完成整体的监视和控制功能。
MCGS组态软件与外部设备的通讯:
MCGS通过设备驱动程序与外部设备进行数据交换。
包括数据采集和发送设备指令。
设备驱动程序是由VB、VC程序设计语言编写的DLL(动态连接库)文件,设备驱动程序中包含符合各种设备通讯协议的处理程序,将设备运行状态的特征数据采集进来或发送出去。
MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动程序,将数据传送到工程中的各个部分,完成整个系统的通讯过程。
每个驱动程序独占一个线程,达到互不干扰的目的。
本设计需要利于MCGS中FX2N的驱动程序进行设备的通道连接,使组态软件与PLC相联系。
五、主要设计重点、难点
PLC程序的模块化设计,MCGS的动画制作、脚本程序,上位机与PLC的综合调试。
六、课题设计步骤
1、PLC系统设计:
1.1首先根据工作过程,分析主要有哪几步组成,然后画出工作流程图见图6.1
图6.1工作流程图
1.2根据工作过程分析I/O信号,画出I/O分配表见图6.2和PLC端子分配图见图6.3。
输入I信号:
启动SB1(X0),停止信号X3,左限位开关S1(X1),右限位开关S2(X2);
输出O信号:
装料Y0(由电磁阀YV控制),由电动机M1控制的右行出发KM1(Y1)和卸料返回KM2(Y2),由电机M2控制的卸料KM3(Y3)。
图6.2I/O分配表
图6.3PLC端子分配图
1.3根据要求设计主电路图见图6.4
要求小车右行和返回由电动机M1控制,小车倾倒物料由电动机M2控制,因此主电路就需要两台电机的正反转电路。
图6.4主电路图
1.4这里采用顺序控制法设计比较简单,根据设计要求画出状态转移图见图6.5
图6.5状态转移图
1.5为了达到更好的设计效果,丰富上位机动画效果和画面,必须要有必要的中间变量来实现设计,编程中用到的中间变量功能用途表见图6.6
图6.6中间变量功能用途表
1.6编写梯形图如下:
2、上位机MCGS监控系统的设计
2.1设计“自动装料卸料演示设计”监控画面组态图见图6.7
图6.7监控画面组态图
首先在用户窗口,点新建窗口,生成窗口0,在窗口0属性中重命名为装料卸料组态,选择背景颜色为绿色,然后在工具条中点工具箱选择图中需要的元件组态即可。
2.2在实时数据库中新增所有需要的数据对象,并定义数据变量的名称、类型、初始值和数值范围等等,必要时可以添加注释。
实时数据库见图6.8
图6.8实时数据库
2.3窗口、实时数据库和PLC三者建立链接:
将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性链接,再通过设置通道与PLC三者建立链接,并设置相应的动画属性。
在系统运行过程中,图形对象的外观和状态特征,由数据对象的实时采集值驱动,从而实现了图形的动画效果。
窗口、实时数据库和PLC三者链接关系见图6.9
图6.9窗口、实时数据库和PLC三者链接关系
2.4编写必要的脚本程序,使动画更加丰富、形象和达到设计的需要,所以一般上位机组态当中脚本程序是必须的。
双击运行策略进入循环策略,由循环策略进入策略组态,在策略组态的工具栏中点策略工具箱和新增策略行,从策略工具箱中选择脚本程序拖到新增策略框中,策略工具箱见图6.10,策略组态见图6.11
图6.10策略工具箱
图6.11策略组态
双击策略组态的脚本程序进行编写,本设计的脚本程序如下:
IF车1<
=0THEN%当车1的位置小于等于0时,左限位开关等于1,
M1=1即左限位开关压合。
ENDIF
IF车1>
0THEN%当车1的位置大于0时,左限位开关等于0,即
M1=0左限位开关打开。
ENDIF
IFY1=1THEN%当输出信号Y1等于1时,车1开始以一定
车1=车1+10速度前进。
=720THEN%当车1的位置大于等于720时,右限位开关等
M2=1于1,即右限位开关压合。
720THEN%当车1的位置小于720时,右限位开关等于0,
M2=0即左限位开关打开。
=780THEN%当车1的位置大于等于780时,车1的位置
车1=770被默认到位置770。
IFY2=1THEN%当输出信号Y2等于1时,车1开始以一定
车1=车1-10速度后退。
ENDIF
=0THEN%当车1的位置小于等于0时,车1的位置被默
车1=0认到位置0。
2.5进行设备组态:
首先进入设备窗口,双击进入设备组态,在设备组态的工具栏选设备工具箱,在工具箱中选则通用串口父设备和三菱FX-232,生成设备组态中的通用串口父设备0和设备0,设备组态图见图6.12
图6.12设备组态图
双击生成的通用串口父设备0,进入通用串口属性编辑的基本设置,通用串口设备设置见图6.13
图6.13通用串口设备设置
双击生成的设备0,在设备0的设备属性设置中对基本属性和通道连接进行设置。
点击基本属性中的内部属性,后再点击设置设备内部属性右端生成的省略号,生成三菱-FX232通道属性设置,点击增加通道,设置需要的通道类型、通道地址、连续通道个数、数据位的位数、操作方式,输出Y0的设置见图6.14
图6.14输出Y0的设置
注:
中间继电器M的设置同上在此省略,数据寄存器D的设置见图6.15
图6.15数据寄存器D的设置
最终的通道属性设置结果见图6.16
图6.16通道属性设置结果
最后对设备属性设置中的通道链接进行设置,左键点击通道连接后,进如通道连接设置,使对应数据对象和通道类型匹配,例如数据对象Y0对应读写Y0、数据对象M0对应读写M0、数据对象D0对应读WB0,总之有多少项,就要有多少对应数据对象。
通道链接设置结果见图6.17
图6.17通道链接设置结果
2.6将所建立的工程存盘,并运行该工程:
上位机监视PLC的运行:
按下可编程控制器模拟版的启动按钮X0,观看上位机中的监控画面的动画效果是否与按照PLC的输出同步进行:
按下模拟版的停止按钮X3,观察上位机中的监控画面是否停止工作。
上位机控制PLC的运行:
通过监控画面中的启动、停止按钮控制PLC的工作,观察PLC是否正常工作。
如果有问题,调试程序或上位机监控画面直到达到满意的效果。
七、课题设计的总结
1对设计的小结:
这个课题设计通过生活中常见的一个较简单工作实例,由分析工作过程,从设计PLC程序,到对上位机监控画面的设计,再到PLC与监控画面的联机调试,这样一步步的扩展开,最终实现了一个完整的监控系统。
2对设计的收获与体会:
在整个设计过程中,虽然是一个较简单的监控画面,但是它基本包括了设计一个监控系统的方方面面,很庆幸在恩师的帮助和指导下,独立完成了从PLC控制系统的设计,到上位监控界面的设计,听从了恩师的建议,同时也加入了自己的设计想法,通过这次设计极大的增强了本人对学习工控领域的信心,相信任何复杂的工程设计,都是由小块较简单的组成较复杂的庞大工程,只要肯钻研和勤奋,最终会一块一块地解决,直到解决所有问题。
3对设计的进一步完善提出建议:
PLC设计程序还不够理想,比如急停设计的不够;
也没有自动和手动程序的切换,只有自动程序;
上位监控系统界面在下料结束后,让小车再动,这样显得更形象,可以通过修改梯形图来实现;
同样在小车运料过程中,不能看到小车里的料,如果能看到运送的料,那么动画会更好一些,这个可以通过增加脚本程序和改进动画实现,不过有一定的难度。
八、参考文献
[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用[M].机械工业出版社,2007.07.
[2]郑萍.现代电气控制技术[M].重庆:
重庆大学出版社,2001.12
[3]吴作明.工业组态软件与PLC应用技术[M].北京:
北京航空航天大学出版社,2007.01.
[4]岳庆来.变频器、可编程控制器及触摸屏综合应用技术.机械工业出版社,2006.05.
[5]郑萍.可编程控制器原理及应用实验指导书[M].西华大学出版,2007.05.
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