小車裝卸料設(shè)計(jì)說明書

1、 題 目：自動(dòng)裝料卸料演示設(shè)計(jì) 姓 名： 專 業(yè)： 日期： 年 月 日自動(dòng)裝料卸料演示設(shè)計(jì)一、課題設(shè)計(jì)目的本課題設(shè)計(jì)通過生活中的一個(gè)較簡單的工作過程，如何進(jìn)行系統(tǒng)的分析它的工作流程，畫出主電路原理圖、PLC端子分配圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，在三菱FX2N系列編程平臺(tái)上編梯形圖、軟仿真、調(diào)試；同時(shí)學(xué)習(xí)了用上位機(jī)組態(tài)軟件根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)合理的監(jiān)控界面、腳本程序、變量的鏈接、數(shù)據(jù)的通信與交換方式等等。這樣就有PLC的軟硬件設(shè)計(jì)和上位機(jī)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)，形成了一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。二、課題內(nèi)容及要求設(shè)計(jì)：小車在S1、S2間作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，由M1拖動(dòng)。小車在S1點(diǎn)加入物料（由電磁閥YV控制），時(shí)間10S。小車裝完料后從S

2、1點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S2點(diǎn)，由電機(jī)M2帶動(dòng)小車傾倒物料，時(shí)間3S，然后M2斷電，車斗復(fù)原。小車在M1的拖動(dòng)下運(yùn)動(dòng)退回S1點(diǎn)，再次循環(huán)。小車每循環(huán)3次后，要求停30秒后再開始工作。要求根據(jù)工作示意圖，畫出端子分配圖、梯形圖和主電路圖。如果采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，要求畫出工作流程圖；如果采用順序控制方法，要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。項(xiàng)目示意圖見圖2.1。圖2.1 項(xiàng)目示意圖三、課題設(shè)計(jì)儀器、設(shè)備及材料由三菱FX2N可編程控制器及其編程軟件、MCGS組態(tài)軟件通用版、模擬版、計(jì)算機(jī)等組成設(shè)計(jì)平臺(tái)。四、課題設(shè)計(jì)原理1、MCGS組態(tài)軟件功能1.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結(jié)構(gòu)MCGS 5.5軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。M

3、CGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫圖4.1組態(tài)軟件整體結(jié)構(gòu)用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。組

4、態(tài)軟件整體結(jié)構(gòu)見圖4.1。主控窗口設(shè)備窗口用戶窗口實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設(shè)計(jì)設(shè)置工程屬性設(shè)定存盤結(jié)構(gòu)添加工程設(shè)備連接設(shè)備變量注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)創(chuàng)建動(dòng)畫顯示設(shè)置報(bào)警窗口人機(jī)交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構(gòu)件1.2 MCGS組態(tài)軟件五大組成部分見圖4.2：圖4.2 組態(tài)軟件五大組成部分1.3基于MCGS可完成以下工作：Ø 建立一個(gè)新工程Ø 設(shè)計(jì)畫面流程Ø 定義數(shù)據(jù)變量Ø 進(jìn)行動(dòng)畫連接Ø 添加模擬設(shè)備，使整個(gè)畫面能模擬運(yùn)行。2、編制“裝料卸料演示設(shè)計(jì)”的PLC控制程序，使之能夠完成課題設(shè)計(jì)要求。3、通過連接MCGS和PLC，完

5、成整體的監(jiān)視和控制功能。MCGS組態(tài)軟件與外部設(shè)備的通訊：MCGS通過設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是由VB、VC程序設(shè)計(jì)語言編寫的DLL（動(dòng)態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。MCGS負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。本設(shè)計(jì)需要利于MCGS中FX2N的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行設(shè)備的通道連接，使組態(tài)軟件與PLC相聯(lián)系。五、主要設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)PLC程序的模塊化設(shè)計(jì)，MCGS的動(dòng)畫制作、

6、腳本程序，上位機(jī)與PLC的綜合調(diào)試。六、課題設(shè)計(jì)步驟1、PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì):1.1首先根據(jù)工作過程，分析主要有哪幾步組成，然后畫出工作流程圖見圖6.1圖6.1工作流程圖1.2根據(jù)工作過程分析I/O信號(hào)，畫出I/O分配表見圖6.2和PLC端子分配圖見圖6.3。輸入I信號(hào)：啟動(dòng)SB1(X0)，停止信號(hào)X3，左限位開關(guān)S1(X1)，右限位開關(guān)S2(X2)；輸出O信號(hào)：裝料Y0（由電磁閥YV控制），由電動(dòng)機(jī)M1控制的右行出發(fā)KM1(Y1)和卸料返回KM2(Y2)，由電機(jī)M2控制的卸料KM3(Y3)。圖6.2 I/O分配表圖6.3 PLC端子分配圖1.3根據(jù)要求設(shè)計(jì)主電路圖見圖6.4要求小車右行和返回由電動(dòng)

7、機(jī)M1控制，小車傾倒物料由電動(dòng)機(jī)M2控制，因此主電路就需要兩臺(tái)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)電路。圖6.4 主電路圖1.4這里采用順序控制法設(shè)計(jì)比較簡單，根據(jù)設(shè)計(jì)要求畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖見圖6.5圖6.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖1.5為了達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果，豐富上位機(jī)動(dòng)畫效果和畫面，必須要有必要的中間變量來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，編程中用到的中間變量功能用途表見圖6.6圖6.6 中間變量功能用途表1.6編寫梯形圖如下：2、上位機(jī)MCGS監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)“自動(dòng)裝料卸料演示設(shè)計(jì)”監(jiān)控畫面組態(tài)圖見圖6.7圖6.7 監(jiān)控畫面組態(tài)圖首先在用戶窗口，點(diǎn)新建窗口，生成窗口0，在窗口0屬性中重命名為裝料卸料組態(tài)，選擇背景顏色為綠色，然后在工具條中點(diǎn)工

8、具箱選擇圖中需要的元件組態(tài)即可。2.2在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中新增所有需要的數(shù)據(jù)對(duì)象，并定義數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍等等，必要時(shí)可以添加注釋。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫見圖6.8圖6.8 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫2.3 窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和PLC三者建立鏈接：將用戶窗口中圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性鏈接，再通過設(shè)置通道與PLC三者建立鏈接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，圖形對(duì)象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動(dòng)畫效果。窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和PLC三者鏈接關(guān)系見圖6.9圖6.9窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和PLC三者鏈接關(guān)系2.4編寫必要的腳本程序，使動(dòng)畫更加豐富、形象和達(dá)到設(shè)計(jì)的需要

9、，所以一般上位機(jī)組態(tài)當(dāng)中腳本程序是必須的。雙擊運(yùn)行策略進(jìn)入循環(huán)策略，由循環(huán)策略進(jìn)入策略組態(tài)，在策略組態(tài)的工具欄中點(diǎn)策略工具箱和新增策略行，從策略工具箱中選擇腳本程序拖到新增策略框中，策略工具箱見圖6.10，策略組態(tài)見圖6.11圖6.10策略工具箱圖6.11 策略組態(tài)雙擊策略組態(tài)的腳本程序進(jìn)行編寫，本設(shè)計(jì)的腳本程序如下：IF 車1<=0 THEN %當(dāng)車1的位置小于等于0時(shí)，左限位開關(guān)等于1， M1=1 即左限位開關(guān)壓合。ENDIFIF 車1>0 THEN %當(dāng)車1的位置大于0時(shí)，左限位開關(guān)等于0，即 M1=0 左限位開關(guān)打開。ENDIF IF Y1=1 THEN %當(dāng)輸出信號(hào)Y1等

10、于1時(shí)，車1開始以一定 車1=車1+10 速度前進(jìn)。ENDIFIF 車1>=720 THEN %當(dāng)車1的位置大于等于720時(shí)，右限位開關(guān)等 M2=1 于1，即右限位開關(guān)壓合。ENDIFIF 車1<720 THEN %當(dāng)車1的位置小于720時(shí)，右限位開關(guān)等于0， M2=0 即左限位開關(guān)打開。ENDIFIF 車1>=780 THEN %當(dāng)車1的位置大于等于780時(shí)，車1的位置 車1=770 被默認(rèn)到位置770。ENDIFIF Y2=1 THEN %當(dāng)輸出信號(hào)Y2等于1時(shí)，車1開始以一定 車1=車1-10 速度后退。ENDIF IF 車1<=0 THEN %當(dāng)車1的位置小于等

11、于0時(shí)，車1的位置被默 車1=0 認(rèn)到位置0。ENDIF2.5進(jìn)行設(shè)備組態(tài)：首先進(jìn)入設(shè)備窗口，雙擊進(jìn)入設(shè)備組態(tài)，在設(shè)備組態(tài)的工具欄選設(shè)備工具箱，在工具箱中選則通用串口父設(shè)備和三菱FX-232，生成設(shè)備組態(tài)中的通用串口父設(shè)備0和設(shè)備0，設(shè)備組態(tài)圖見圖6.12圖6.12 設(shè)備組態(tài)圖雙擊生成的通用串口父設(shè)備0，進(jìn)入通用串口屬性編輯的基本設(shè)置，通用串口設(shè)備設(shè)置見圖6.13 圖6.13通用串口設(shè)備設(shè)置雙擊生成的設(shè)備0，在設(shè)備0的設(shè)備屬性設(shè)置中對(duì)基本屬性和通道連接進(jìn)行設(shè)置。點(diǎn)擊基本屬性中的內(nèi)部屬性，后再點(diǎn)擊設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性右端生成的省略號(hào)，生成三菱-FX232通道屬性設(shè)置，點(diǎn)擊增加通道，設(shè)置需要的通道類型

12、、通道地址、連續(xù)通道個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)位的位數(shù)、操作方式，輸出Y0的設(shè)置見圖6.14圖6.14輸出Y0的設(shè)置注：中間繼電器M的設(shè)置同上在此省略，數(shù)據(jù)寄存器D的設(shè)置見圖6.15圖6.15 數(shù)據(jù)寄存器D的設(shè)置最終的通道屬性設(shè)置結(jié)果見圖6.16圖6.16 通道屬性設(shè)置結(jié)果最后對(duì)設(shè)備屬性設(shè)置中的通道鏈接進(jìn)行設(shè)置，左鍵點(diǎn)擊通道連接后，進(jìn)如通道連接設(shè)置，使對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象和通道類型匹配，例如數(shù)據(jù)對(duì)象Y0對(duì)應(yīng)讀寫Y0、數(shù)據(jù)對(duì)象M0對(duì)應(yīng)讀寫M0、數(shù)據(jù)對(duì)象D0對(duì)應(yīng)讀WB0，總之有多少項(xiàng)，就要有多少對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象。通道鏈接設(shè)置結(jié)果見圖6.17圖6.17 通道鏈接設(shè)置結(jié)果2.6將所建立的工程存盤，并運(yùn)行該工程：上位機(jī)監(jiān)視PLC的

13、運(yùn)行：按下可編程控制器模擬版的啟動(dòng)按鈕X0，觀看上位機(jī)中的監(jiān)控畫面的動(dòng)畫效果是否與按照PLC的輸出同步進(jìn)行：按下模擬版的停止按鈕X3，觀察上位機(jī)中的監(jiān)控畫面是否停止工作。上位機(jī)控制PLC的運(yùn)行：通過監(jiān)控畫面中的啟動(dòng)、停止按鈕控制PLC的工作，觀察PLC是否正常工作。如果有問題，調(diào)試程序或上位機(jī)監(jiān)控畫面直到達(dá)到滿意的效果。 七、課題設(shè)計(jì)的總結(jié)1對(duì)設(shè)計(jì)的小結(jié)：這個(gè)課題設(shè)計(jì)通過生活中常見的一個(gè)較簡單工作實(shí)例，由分析工作過程，從設(shè)計(jì)PLC程序，到對(duì)上位機(jī)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)，再到PLC與監(jiān)控畫面的聯(lián)機(jī)調(diào)試，這樣一步步的擴(kuò)展開，最終實(shí)現(xiàn)了一個(gè)完整的監(jiān)控系統(tǒng)。2對(duì)設(shè)計(jì)的收獲與體會(huì)：在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，雖然是一個(gè)較

14、簡單的監(jiān)控畫面，但是它基本包括了設(shè)計(jì)一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的方方面面，很慶幸在恩師的幫助和指導(dǎo)下，獨(dú)立完成了從PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，到上位監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)，聽從了恩師的建議，同時(shí)也加入了自己的設(shè)計(jì)想法，通過這次設(shè)計(jì)極大的增強(qiáng)了本人對(duì)學(xué)習(xí)工控領(lǐng)域的信心，相信任何復(fù)雜的工程設(shè)計(jì)，都是由小塊較簡單的組成較復(fù)雜的龐大工程，只要肯鉆研和勤奮，最終會(huì)一塊一塊地解決，直到解決所有問題。3對(duì)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步完善提出建議：PLC設(shè)計(jì)程序還不夠理想，比如急停設(shè)計(jì)的不夠；也沒有自動(dòng)和手動(dòng)程序的切換，只有自動(dòng)程序；上位監(jiān)控系統(tǒng)界面在下料結(jié)束后，讓小車再動(dòng)，這樣顯得更形象，可以通過修改梯形圖來實(shí)現(xiàn)；同樣在小車運(yùn)料過程中，不能看到小車?yán)锏牧?，如果能看到運(yùn)送的料，那么動(dòng)畫會(huì)更好一些，這個(gè)可以通過增加腳本程序和