基于PLC的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc

西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘要摘要：針對(duì)目前網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)射模式單一的情況，本文提出了一種針對(duì)不同層 次鍛煉者的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)提供三種不同的模式供鍛煉者選擇，即手動(dòng)模式，自動(dòng)模式 一和自動(dòng)模式二。本設(shè)計(jì)在兩種不同方案的基礎(chǔ)上選擇了使用 PLC 控制發(fā)射機(jī)的方案。 通過(guò)對(duì)輸入輸出信息的分析確定了使用什么型號(hào)的 PLC 控制器件。然后對(duì)發(fā)射機(jī)工藝 流程進(jìn)行分析，從而確定了整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)，利用順序編程的方法編寫(xiě)控制程序，使 用梯形圖測(cè)試功能初步驗(yàn)證了程序的正確性。使用易控組態(tài)軟件對(duì)整個(gè)程序進(jìn)行模擬 驗(yàn)證，進(jìn)而進(jìn)一步確定編程的正確性。使用 MX Component 進(jìn)行了綜合測(cè)試，驗(yàn)證了 組態(tài)軟件與 GX Developer 成功通信。本設(shè)計(jì)完成了設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī) 主要功能。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)，PLC，GX Developer，易控組態(tài)軟件，MX Component Abstract: In order to improve the insufficient that the present automatic transmitter launch mode was single ，this design proposed a design for different levels of exercisers.This design provided three different patterns for the exercisers to choose, namely, manual mode, automatic mode and automatic mode.On the basis of two different schemes，this design chose PLC control transmitter scheme. A According to the analysis of the input and output information， we determined the type of PLC controller device.And then analyze the transmitter process, to determine the structure of the whole program, the method of using sequential programming write control program . Using ladder diagram test functions preliminary verifies the correctness of the program.Using INSPEC for simulating the whole program verification, and further to determine the correctness of the programming.Using MX Component has carried on the comprehensive test to verify the configuration software and GX Developer communication success.This design completed the target of the design , and realized main the function of the tennis automatic transmitter . Keywords: Tennis automatic transmitter, PLC, GX Developer, INSPEC, MX Component 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄目錄 1 1 前言前言.1 2 2 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì)網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì).3 2.1 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)要求.3 2.2 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì).4 2.2.1 方案一 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī).4 2.2.2 方案二 基于 VB 和單片機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī).4 2.3 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案論證.5 2.3.1 方案一.5 2.3.2 方案二.5 2.4 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案選擇.6 3 3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)分析的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)分析 .7 3.1 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)功能分析.7 3.2 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工藝流程圖.7 3.2.1 總體工藝流程圖.8 3.2.2 手動(dòng)模式工藝流程圖.8 3.2.3 自動(dòng)模式一工藝流程圖.9 3.2.4 自動(dòng)模式二工藝流程圖.11 3.3 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸入控制信息分析.12 3.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸出控制信息分析.12 3.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī) PLC 輸入輸出表設(shè)計(jì).12 3.6 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的 PLC 選型.13 4 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)硬件設(shè)計(jì)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)硬件設(shè)計(jì).14 4.1 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工作電路圖設(shè)計(jì).14 4.2 PLC 外部接線圖設(shè)計(jì).15 4.3 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的 PLC 選型.15 4.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的電機(jī)選型.16 4.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的光電開(kāi)關(guān)選型.16 4.6 元器件表 .16 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 5 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)軟件設(shè)計(jì)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)軟件設(shè)計(jì).18 5.1 中間元件表的制定.18 5.2 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)程序順序功能圖設(shè)計(jì).20 5.2.1 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)主程序順序功能圖設(shè)計(jì).20 5.2.2 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)手動(dòng)模式程序順序功能圖設(shè)計(jì).21 5.2.3 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)自動(dòng)模式一程序順序功能圖設(shè)計(jì).21 5.2.4 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)自動(dòng)模式二程序順序功能圖設(shè)計(jì).23 5.3 PLC 編程平臺(tái) GX DEVELOPER介紹.24 5.4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)程序設(shè)計(jì).24 5.5 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)程序調(diào)試.28 6 6 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).30 6.1 易控組態(tài)軟件介紹.30 6.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)界面設(shè)計(jì).31 6.3 易控變量組設(shè)置.32 6.4 易控 FX 串口設(shè)置.34 7 7 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)綜合調(diào)試的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)綜合調(diào)試.36 7.1 綜合調(diào)試平臺(tái)說(shuō)明.36 7.2 綜合調(diào)試的步驟.38 7.3 整體的綜合調(diào)試.38 8 8 總結(jié)總結(jié).39 9 9 致謝致謝.40 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).41 附錄附錄 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)元件表的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)元件表.42 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 0 頁(yè) 1 1 前言前言 PLC 是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可 以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算 術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械 或生產(chǎn)過(guò)程。PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、 輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)、功 能強(qiáng)大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。 早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller,PLC） ， 它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種采用微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的 工業(yè)控制裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編 程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆， 所以將可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng) PLC。PLC 自 1969 年美國(guó)數(shù)據(jù)設(shè)備公司（DEC）研制出現(xiàn)， 現(xiàn)行美國(guó)、日本、德國(guó)的可編程序控制器質(zhì)量?jī)?yōu)良，功能強(qiáng)大。 自 1969 年針對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開(kāi)發(fā)的第一臺(tái) PLC 問(wèn)世以來(lái)，迄今 已近 30 多年了 ，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又比同于順序 控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微機(jī)處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿(mǎn)足各種工業(yè)領(lǐng) 域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī) 常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)形式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)地形 象編程語(yǔ)言和模塊化地軟件結(jié)構(gòu)，使用程序地編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò) 都很容易。 用戶(hù)買(mǎi)到所需 PLC 后，只需按說(shuō)明書(shū)或提示，座少量地安裝接線和用戶(hù)程序地編制工 作，就可以靈活而方便地將 PLC 應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶(hù)程序的編制、修改和調(diào)試 不需要具有專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。這樣就破除了”電腦“的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算 機(jī)技術(shù)的普遍運(yùn)用?？删幊炭刂破?PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中是最值得重視的先進(jìn) 控制技術(shù)。 PLC 現(xiàn)已成為工業(yè)控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、 邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、以易與計(jì)算機(jī) 接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制，具備高速計(jì)數(shù)與位控等性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代 由大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)繼電接觸控制系統(tǒng)，在 機(jī)械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng) 用。PLC 應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先進(jìn)的重要標(biāo)志之一。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè) 近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，人民生活水平的提高，生活也變得越來(lái)越繁忙了。 隨之而來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)壓力也越來(lái)越大，平時(shí)人們都為了使自己不被淘汰而拼命努力的工作 和學(xué)習(xí)，從而導(dǎo)致身體沒(méi)有得到應(yīng)該有的鍛煉。很多現(xiàn)代化的鍛煉方式也隨之出現(xiàn)， 網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)是多數(shù)人們都喜歡的鍛煉方式，為了給想提高網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)水平的練習(xí)人員提供 方便，網(wǎng)球訓(xùn)練機(jī)便應(yīng)運(yùn)而生。簡(jiǎn)單的說(shuō)，所謂網(wǎng)球訓(xùn)練機(jī)就是用一塊鐵綁著繩子， 繩子的另一頭系上網(wǎng)球，那繩子要有彈性的，那樣拍出去的球就還能再回來(lái)。本文針 對(duì)網(wǎng)球訓(xùn)練項(xiàng)目中的技術(shù)要求和存在的問(wèn)題,提出了設(shè)計(jì)網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的想法。該機(jī) 器主要是利用 PLC 編程系統(tǒng)和機(jī)械的結(jié)合而構(gòu)成的。該發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)了三種模式供用戶(hù) 選擇，手動(dòng)模式適用于初學(xué)者或者技術(shù)一般的鍛煉者，模式一適用于有一定基礎(chǔ)的鍛 煉者，模式二適用于有一定能力基礎(chǔ)較好的鍛煉者。三種模式由三個(gè)選擇開(kāi)關(guān)控制。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 2 2 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì)網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì) 2.12.1 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)要求網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)要求 根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)，網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)大致要求如下： （1）要求設(shè)計(jì)的網(wǎng)球訓(xùn)練器可以發(fā)射出一定質(zhì)量的球。 （2）要求每隔 5 秒發(fā)射一球。 （3）需設(shè)置發(fā)射器的左右上下極限。 （4）每執(zhí)行一步發(fā)射就自動(dòng)檢測(cè)改時(shí)候是否發(fā)射筐中有網(wǎng)球，如果沒(méi)有就自動(dòng)關(guān)斷 電源，等待裝入網(wǎng)球，如果檢測(cè)有，就繼續(xù)發(fā)射。 發(fā)射機(jī)主要有六部分組成： （1）球框：存裝待發(fā)射球。 （2）發(fā)射電機(jī) M1：發(fā)射網(wǎng)球，功率 0.45KW。 （3）發(fā)射管：球框中的球通過(guò)發(fā)射管發(fā)射。 （4）電機(jī) M2：上下移動(dòng)發(fā)射機(jī)，功率 0.2KW。 （5）電機(jī) M3：左右移動(dòng)發(fā)射機(jī)，功率 0.2KW。 （6）發(fā)射架：支撐整個(gè)發(fā)射機(jī)，可控制整個(gè)發(fā)射機(jī)的高度。 設(shè)計(jì)模型結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1。 發(fā)射電機(jī) M1 發(fā)射機(jī)上下移動(dòng)電機(jī) M2 發(fā)射機(jī)左右移動(dòng)電機(jī) M3 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 3 頁(yè) 圖 2.1 網(wǎng)球發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu) 2.22.2 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 2.2.12.2.1 方案一方案一 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī) 利用上位機(jī)控制 PLC，通過(guò)電機(jī)動(dòng)作，作用于球，將球發(fā)射出去，通過(guò)上下移動(dòng)控 制電機(jī)以及左右移動(dòng)控制電機(jī)控制發(fā)射機(jī)的位置，從而能夠發(fā)出不同檔次的網(wǎng)球，這 樣的設(shè)計(jì)使得用戶(hù)范圍得以擴(kuò)大。通過(guò)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)框中有無(wú)網(wǎng)球，反饋到上位 控制系統(tǒng)控制發(fā)射機(jī)動(dòng)作。該方案的方框圖如圖 2.2。 控制器執(zhí)行器對(duì)象 檢測(cè)元件 +- 上位機(jī)控 制系統(tǒng) 通信 圖 2.2 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)方框圖 2.2.22.2.2 方案二方案二 基于基于 VB 和單片機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)和單片機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī) 將 VB 程序引入 PC 機(jī)，PC 機(jī)作用于單片機(jī)，單片機(jī)輸出作用于歩進(jìn)電機(jī)，從而控 制網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的發(fā)射筒，進(jìn)而也能發(fā)射不同位置的網(wǎng)球。通過(guò)光電傳感器，檢測(cè)框中 是否有球，將信號(hào)反回給單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)控制發(fā)射機(jī)動(dòng)作。該系統(tǒng)方框圖如圖 2.3。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) PC機(jī)（VB界面） 單片機(jī)系統(tǒng) RS232 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 步進(jìn)電機(jī) 位置傳感器 （光電開(kāi)關(guān)和微 動(dòng)開(kāi)關(guān)） 圖 2.3 基于 VB 和單片機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)方框圖 2.32.3 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案論證網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案論證 2.3.12.3.1 方案一方案一 （1）控制程序可變，具有良好的柔韌性：對(duì)于一個(gè)工廠或用戶(hù)來(lái)說(shuō)，需求不會(huì)是 一層不變的，總會(huì)隨著外界的變化而變化，而 PLC 正好能滿(mǎn)足這個(gè)條件，只需改動(dòng) PLC 程序，而不需要改動(dòng)硬件，就能實(shí)現(xiàn)工藝的變形，滿(mǎn)足要求。 （2）具有高度可靠性，適用與惡劣環(huán)境：PLC 對(duì)環(huán)境要求低，據(jù)研究表明，PLC 故 障間隔時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 5 年以上，所以是相當(dāng)可靠的?？煽啃詻Q定了它的生產(chǎn)效益，只有穩(wěn) 定的運(yùn)行，才能保證生產(chǎn)的持續(xù)和高效。 （3）功能健全，可以應(yīng)用于各種環(huán)境：PLC 具有數(shù)字和模擬量的輸入/輸出、邏輯 運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等多種功能?？梢赃\(yùn)用在大多數(shù)場(chǎng)合，所以 適用性相當(dāng)強(qiáng)、 （4）操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)：一旦做好 PLC，便可通過(guò)上位控制 PLC 的運(yùn)行，操作簡(jiǎn) 單，如果遇到大改動(dòng)，只需變更 PLC 內(nèi)部程序就可以實(shí)現(xiàn)功能的改變。 （5）體形小巧，功能強(qiáng)大，耗電量?。簩?duì)于其他控制系統(tǒng)，PLC 更加便捷，體積小， 耗電量低，對(duì)于小型生產(chǎn)更加適用。 （6）性?xún)r(jià)比高：隨著科技的發(fā)展，PLC 的生產(chǎn)費(fèi)用日益降低，功能卻日益強(qiáng)大，讓 更多的生產(chǎn)部門(mén)能夠承擔(dān)，低廉的造價(jià)和強(qiáng)大功能相對(duì)比，PLC 逐漸被廣大人群接受。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 2.3.22.3.2 方案二方案二 （1）體積相當(dāng)?。?jiǎn)纹瑱C(jī)體積相當(dāng)小，耗電量極低，可以用在生活中的各種小物品 上，例如遙控器，手機(jī)等。體積過(guò)小，則功能相對(duì) PLC 不夠完善，無(wú)法代替 PLC 運(yùn)用 與大型生產(chǎn)。 （2）變動(dòng)方便：當(dāng)需要根據(jù)環(huán)境變化改變單片機(jī)時(shí)，只需更改程序，便可以實(shí)現(xiàn)功 能的改變。 （3）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。 （4）單片機(jī)可靠性高，可工作到 106 107小時(shí)無(wú)故障。 （5）控制功能強(qiáng)。 2.42.4 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案選擇網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的方案選擇 PLC 和單片機(jī)相比較，有很多相同的優(yōu)點(diǎn)，但是單片機(jī)就目前看來(lái)很難在戶(hù)外場(chǎng)合 穩(wěn)定運(yùn)行。單片機(jī)的運(yùn)行受到室外各種不利因素的影響較大，如溫度驟降，風(fēng)雨雷電 等天氣因素，突然的沖擊等等。PLC 與之相比，承受此類(lèi)不利因素的能力相比較高。由 于本設(shè)計(jì)需要的輸入輸出點(diǎn)位比較多，單片機(jī)一般難以達(dá)到。而且工程項(xiàng)目一般很少 完全依賴(lài)單片機(jī)完成，應(yīng)用 PLC 解決功能比較復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)電路更為簡(jiǎn)單。 而且 PLC 的可行性，現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)維護(hù)與替換都比單片機(jī)更為方便。綜合上述因素選擇方 案一較為妥當(dāng)。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 3 3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)分析分析 3.13.1 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)功能分析功能分析 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)總體上由三個(gè)電機(jī)，一個(gè)球框，一根發(fā)射管和一個(gè)支 架構(gòu)成。用兩個(gè)電機(jī)分別調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)的上下和左右運(yùn)動(dòng)，再用一個(gè)電機(jī)控制球的發(fā)射。 在球框中安裝一個(gè)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)筐中是否有球，無(wú)球時(shí)停止動(dòng)作。發(fā)射機(jī)上安 裝有控制面板，用戶(hù)可以根據(jù)需要選擇不同模式發(fā)射網(wǎng)球。該發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)了三種模式 供用戶(hù)選擇，手動(dòng)模式適用于初學(xué)者或者技術(shù)一般的鍛煉者，模式一適用于有一定基 礎(chǔ)的鍛煉者，模式二適用于有一定能力基礎(chǔ)較好的鍛煉者，三種模式由三個(gè)選擇開(kāi)關(guān) 控制。當(dāng)用戶(hù)按下啟動(dòng)鍵啟動(dòng)發(fā)射機(jī)時(shí)，如果發(fā)射機(jī)有球那么正常運(yùn)行燈就點(diǎn)亮，如 果沒(méi)有球，那么無(wú)球報(bào)警燈就點(diǎn)亮，在運(yùn)行中如果沒(méi)有球了，那么正常運(yùn)行燈熄滅， 無(wú)球報(bào)警燈就點(diǎn)亮。設(shè)計(jì)模型簡(jiǎn)圖如圖 3.1。 圖 3.1 基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)簡(jiǎn)圖 3.23.2 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工藝流程圖工藝流程圖 通過(guò)控制電機(jī) M1 、M2 的旋轉(zhuǎn)，將發(fā)射機(jī)移動(dòng)到特定的九個(gè)位置，并在該點(diǎn)完成 發(fā)球。需要控制發(fā)射機(jī)的啟停和發(fā)球時(shí)間間隔，以及發(fā)射機(jī)移動(dòng)過(guò)程的循環(huán)方式。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 3.2.13.2.1 總體工藝流程圖總體工藝流程圖 當(dāng)用戶(hù)按下啟動(dòng)按鈕，光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)框中是否有球，有則亮起正常運(yùn)行燈， 否則停止執(zhí)行命令并亮起無(wú)球報(bào)警燈。正常運(yùn)行時(shí)，默認(rèn)發(fā)射機(jī)每次停止時(shí)都在場(chǎng)地 中間位置。用戶(hù)需要根據(jù)自身實(shí)際能力選擇不同的運(yùn)行模式來(lái)控制發(fā)射機(jī)運(yùn)行。每次 執(zhí)行完一次子程序系統(tǒng)返回主程序。總體工藝流程如圖 3.2。 手動(dòng)模式自動(dòng)模式二 檢測(cè)是否有球 發(fā)射機(jī)置中 模式選擇 自動(dòng)模式一 停止 啟動(dòng) N Y 圖 3.2 總體工藝流程圖 3.2.23.2.2 手動(dòng)模式工手動(dòng)模式工藝流程圖藝流程圖 當(dāng)用戶(hù)按下手動(dòng)按鈕后，程序進(jìn)入手動(dòng)模式。通過(guò)按下向左、向右、向下、向上 按鈕控制發(fā)射機(jī)的位置，按下發(fā)射按鈕發(fā)射網(wǎng)球。手動(dòng)模式工藝流程圖如圖 3.3。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) Y Y N N Y 是否按下向上 開(kāi)始發(fā)球 M2正轉(zhuǎn) M2反轉(zhuǎn)M3正轉(zhuǎn)M3反轉(zhuǎn) 是否到上極限是否到下極限是否到左極限是否到右極限 是否按下發(fā)球 M2停止M2停止M3停止M3停止 N Y N Y N Y N Y 是否按下向下是否按下向左是否按下向右 N N Y N Y 圖 3.3 手動(dòng)模式工藝流程圖 3.2.33.2.3 自動(dòng)模式一工藝流程圖自動(dòng)模式一工藝流程圖 當(dāng)用戶(hù)按下自動(dòng)模式一時(shí)，發(fā)射機(jī)開(kāi)始自動(dòng)執(zhí)行模式一程序。首先從起點(diǎn)向上移 動(dòng)到達(dá)上極限開(kāi)始發(fā)球，發(fā)射完設(shè)定的數(shù)目后往下到達(dá)中間點(diǎn)，如此將上下左右中五 個(gè)點(diǎn)走遍。自動(dòng)模式一流程圖如圖 3.4。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 9 頁(yè) M2正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器上升 M2停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否到達(dá)上限 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器下降 是否到達(dá)中間位置 M2停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器下降 是否到下限 M2停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M2正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器上升 是否到達(dá)中間位置 M2停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器左移 是否到達(dá)左極限 M3停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器右移 是否到中間位置 M3停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn)，發(fā)射 器右移 是否到右極限 M3停止，M1啟 動(dòng)發(fā)球 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn)，發(fā)射 器左移 是否到中間位置 A N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y A 圖 3.4 自動(dòng)模式一流程圖 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 3.2.43.2.4 自動(dòng)模式二工藝流程圖自動(dòng)模式二工藝流程圖 當(dāng)用戶(hù)按下自動(dòng)模式二時(shí)，發(fā)射機(jī)開(kāi)始自動(dòng)執(zhí)行自動(dòng)模式二程序。首先從起點(diǎn)斜 向運(yùn)行到左上極限點(diǎn)開(kāi)始發(fā)球，發(fā)射完設(shè)定數(shù)目后開(kāi)始右移到右上極限點(diǎn)，如此直到 回到起點(diǎn)。自動(dòng)模式二工藝流程圖如圖 3.5。 M2正轉(zhuǎn)，M3正 轉(zhuǎn) 是否達(dá)到左上極限 M2停，M3停， 發(fā)球3次 是否發(fā)射了三次 M3反轉(zhuǎn) 是否達(dá)到右上極限 M3停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M2反轉(zhuǎn) 是否到達(dá)右下極限 M2停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M3正轉(zhuǎn) 是否達(dá)到左下極限 M3停，發(fā)球3 次 是否發(fā)射了三次 M2正轉(zhuǎn)，M3反 轉(zhuǎn) 是否居中 B B N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y N Y 圖 3.5 自動(dòng)模式二流程圖 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 11 頁(yè) 3.33.3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸入控制信息分析的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸入控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)需求，系統(tǒng)需要的輸入控制信號(hào)有以下幾 種：發(fā)射機(jī)啟動(dòng)停止信號(hào)（由啟動(dòng)停止開(kāi)關(guān)產(chǎn)生） ；手動(dòng)模式、自動(dòng)模式一、自動(dòng)模式 二選擇信號(hào)（由手動(dòng)模式、自動(dòng)模式一、自動(dòng)模式二選擇開(kāi)關(guān)產(chǎn)生） ；手動(dòng)模式控制發(fā) 射機(jī)信號(hào)（由按鍵向上、向下、向左、向右產(chǎn)生） ；九個(gè)點(diǎn)位的信號(hào)（由九個(gè)行程開(kāi)關(guān) 產(chǎn)生） ；手動(dòng)發(fā)球信號(hào)（由發(fā)球按鍵產(chǎn)生） ；有無(wú)球信號(hào)（由光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)產(chǎn)生） 。其中 啟動(dòng)停止開(kāi)關(guān)用于控制整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)啟與停止，模式選擇開(kāi)關(guān)用于用戶(hù)選擇不同模式， 九個(gè)行程開(kāi)關(guān)用于系統(tǒng)判定發(fā)射機(jī)是否到達(dá)預(yù)定位置，手動(dòng)方向按鍵用于用戶(hù)選擇發(fā) 射機(jī)將要到達(dá)的位置，手動(dòng)發(fā)射鍵用于用戶(hù)選擇到達(dá)位置后是否發(fā)射網(wǎng)球，光電檢測(cè) 開(kāi)關(guān)用于判斷框中是否有球。 3.43.4 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸出控制信息分析的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)輸出控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的系統(tǒng)功能，系統(tǒng)輸出信息有如下幾個(gè)：輸出到 控制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)發(fā)射電機(jī)的啟停信號(hào) Y0，輸出到控制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)向上運(yùn)動(dòng)的 電機(jī)啟停信號(hào) Y1，輸出到控制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)向下運(yùn)動(dòng)的電機(jī)啟停信號(hào) Y2，輸出到控 制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)向左運(yùn)動(dòng)的電機(jī)啟停信號(hào) Y3，輸出到控制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)向右運(yùn)動(dòng) 的電機(jī)啟停信號(hào) Y4，輸出到控制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行燈點(diǎn)亮熄滅的信號(hào) Y5，輸出到控 制網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)無(wú)球報(bào)警燈點(diǎn)亮熄滅的信號(hào) Y6。 3.53.5 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī) PLCPLC 輸入輸出表設(shè)計(jì)輸入輸出表設(shè)計(jì) 根據(jù)輸入輸出信息的分析，將輸入輸出信息制定了兩張表格，并且分析了大概的 作用。輸入輸出表如表 3.1。 表 3.1 輸入輸出信息表 元件符號(hào)端子名稱(chēng)名稱(chēng)及作用 SB1X0 總啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB2X1 總停止開(kāi)關(guān) SB3X2 手動(dòng)電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SB4X3 手動(dòng)電機(jī) M2 反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SB5X4 手動(dòng)電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) SB6X5 手動(dòng)電機(jī) M3 反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) SB7X6 手動(dòng)發(fā)球開(kāi)關(guān) SB8X7 自動(dòng)模式一開(kāi)關(guān) SB9X10 自動(dòng)模式二開(kāi)關(guān) SB10X24 手動(dòng)模式開(kāi)關(guān) S1X12 上極限限位開(kāi)關(guān) S2X13 下極限限位開(kāi)關(guān) S3X14 左極限限位開(kāi)關(guān) S4X15 右極限限位開(kāi)關(guān) S5X16 左上極限限位開(kāi)關(guān) S6X17 左下極限限位開(kāi)關(guān) S7X20 右下極限限位開(kāi)關(guān) S8X21 右上極限限位開(kāi)關(guān) S9X22 網(wǎng)球檢測(cè)開(kāi)關(guān) S10X23 中間限位開(kāi)關(guān) KM0Y0 發(fā)球電機(jī) M1 狀態(tài) KM1Y1 電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)狀態(tài) KM2Y2 電機(jī) M2 反轉(zhuǎn)狀態(tài) KM3Y3 電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)狀態(tài) KM4Y4 電機(jī) M3 反轉(zhuǎn)狀態(tài) KM5Y5 無(wú)球報(bào)警燈狀態(tài) KM6Y6 運(yùn)行指示燈狀態(tài) 3.63.6 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的 PLCPLC 選型選型 根據(jù)上文的分析，本設(shè)計(jì)共有 20 個(gè)輸入信號(hào)以及 7 個(gè)輸出信號(hào)，參照 FX2 系列的 基本單元與擴(kuò)展單元表格（見(jiàn)表于 P113，鄭萍主編.現(xiàn)代電氣控制技術(shù).重慶：重慶大 學(xué)出版社，2001） ，選擇有 24 個(gè)輸入點(diǎn)以及 24 個(gè)輸出點(diǎn)的 FX2-48MR 即可完成功能。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 13 頁(yè) 4 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)硬件設(shè)計(jì)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)硬件設(shè)計(jì) 4.14.1 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工作電路圖設(shè)計(jì)網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工作電路圖設(shè)計(jì) 系統(tǒng)由 3 臺(tái)電機(jī)以及接觸器等元件構(gòu)成。電機(jī) M1 是控制發(fā)射機(jī)發(fā)球，功率為 0.45KW，電機(jī) M2 正、反轉(zhuǎn)控制發(fā)射管向上、下移動(dòng)，M3 正、反轉(zhuǎn)控制發(fā)射管向上、下 移動(dòng)，空氣開(kāi)關(guān)與接觸器額定電流略大于電機(jī)額定電流。網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工作電路圖 如圖 4.1。 圖 4.1 網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)工作電路圖 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 4.24.2 PLCPLC 外部接線圖設(shè)計(jì)外部接線圖設(shè)計(jì) PLC 端口與對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)相連接，從而控制輸出端口，實(shí)現(xiàn) PLC 與硬件的連接。具體接 線圖如圖 4.2。 圖 4.2PLC 外部接線圖 4.34.3 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的 PLCPLC 選型選型 本設(shè)計(jì)共有 20 個(gè)輸入信號(hào)以及 7 個(gè)輸出信號(hào)，參照 FX2 系列的基本單元與擴(kuò)展單 元表格，選擇有 24 個(gè)輸入點(diǎn)以及 24 個(gè)輸出點(diǎn)的 FX2-48MR 即可完成功能。 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 15 頁(yè) 4.44.4 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的電機(jī)選型的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的電機(jī)選型 我們需要三個(gè)電機(jī)，一個(gè)電機(jī)控制發(fā)射管的上下移動(dòng)，一個(gè)電機(jī)控制發(fā)射管的左 右移動(dòng)，再有一個(gè)電機(jī)控制網(wǎng)球的發(fā)射，由于網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的三個(gè)電機(jī)都沒(méi)有大的負(fù)載， 所以只需要小型電機(jī)即可。 4.54.5 基于基于 PLCPLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的光電開(kāi)關(guān)選型的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的光電開(kāi)關(guān)選型 我們需要一個(gè)光電開(kāi)關(guān)隨時(shí)檢測(cè)網(wǎng)球發(fā)射機(jī)的籃筐中是否有球，所以需要一個(gè)良 好的光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)框中無(wú)球時(shí)，能觸發(fā)光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)停止網(wǎng)球發(fā)射 機(jī)。 4.64.6 元器件表元器件表 整個(gè)設(shè)計(jì)所用到的各種元件記錄表見(jiàn)表 4.1。 表 4.1 元器件型號(hào)表 序號(hào)元件代號(hào) 元件名稱(chēng) 元件型號(hào) 單位數(shù)量 01M1交流電機(jī)SGMGH-05A臺(tái)1 02M2交流電機(jī)SGMGH-02A臺(tái)1 03M3交流電機(jī)SGMGH-02A臺(tái)1 04QF1空氣開(kāi)關(guān)C65N-3PC16A個(gè)1 05QF2.QF3空氣開(kāi)關(guān)C65N-3PC10A個(gè)1 06FR1熱繼電器TK-E02R-C只1 07FR2.FR3熱繼電器TK-E02M-C只2 08FU1熔斷器RT14-20只3 09FU2-FU4熔斷器RT14-20只8 10FU5熔斷器RT14-20只2 11PLC可編程控制器FX2N-48MR臺(tái)1 12SB1啟動(dòng)開(kāi)關(guān)XB2BA31C個(gè)1 13SB2停止開(kāi)關(guān)XB2BA41C個(gè)1 14SB3-SB6手動(dòng)控制按鍵XB2BA61C個(gè)4 15SB7手動(dòng)發(fā)球XB2BA21C個(gè)1 16SB8自動(dòng)模式 1XB2BA51C個(gè)1 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 16 頁(yè) 17SB9自動(dòng)模式 2XB2BA51C個(gè)1 18SB10手動(dòng)模式開(kāi)關(guān)XB2BA51C個(gè)1 19KM1-KM5交流接觸器EB9-30-1個(gè)6 20S1-S8限位開(kāi)關(guān)ZCK-D59C個(gè)8 21S9光電開(kāi)關(guān)E3JK-DS30M1個(gè)1 22S10居中限位開(kāi)關(guān)ZCK-D59C個(gè)1 23L無(wú)球報(bào)警燈LED個(gè)1 24L運(yùn)行指示燈LED個(gè)1 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 17 頁(yè) 5 5 基于基于 PLC 的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)的網(wǎng)球自動(dòng)發(fā)射機(jī)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì) 5.15.1 中間元件表的制定中間元件表的制定 根據(jù)程序設(shè)計(jì)需要，分析整個(gè)程序流程圖結(jié)合發(fā)射機(jī)的工藝流程，需要使用不少 的中間元件，一部分用于控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，一部分用于控制發(fā)球時(shí)間，還有一部分用于 控制發(fā)球次數(shù)。根據(jù)不同類(lèi)型的中間元件的功能與作用我們將選擇的原件列表如下表 5.1。 表 5.1 中間元件表 序號(hào)中間元件功能作用 00M0 開(kāi)機(jī)狀態(tài)標(biāo)識(shí) 01M1 觸發(fā)電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)自鎖 02M2 觸發(fā)電機(jī) M2 反轉(zhuǎn)自鎖 03M3 觸發(fā)電機(jī) M2 再次反轉(zhuǎn)自鎖 04M4 觸發(fā)電機(jī) M2 再次正轉(zhuǎn)自鎖 05M5 觸發(fā)電機(jī) M3 正轉(zhuǎn)自鎖 06M6 觸發(fā)電機(jī) M3 反轉(zhuǎn)自鎖 07M7 觸發(fā)電機(jī) M3 再次反轉(zhuǎn)自鎖 08M8 觸發(fā)電機(jī) M3 再次正轉(zhuǎn)自鎖 09M9 觸發(fā)電機(jī) M2 再次正轉(zhuǎn)自鎖 10M10 觸發(fā)電機(jī) M2、M3 正轉(zhuǎn)自鎖 11M11 觸發(fā)電機(jī) M3 反轉(zhuǎn)自鎖 12M12 觸發(fā)電機(jī) M2 反轉(zhuǎn)自鎖 13M13 上限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 14M14 中限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 15M15 下限位發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 16M16 中限位再次發(fā)球結(jié)束標(biāo)志 西華大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 18 頁(yè) 17M17 左極限發(fā)球結(jié)束標(biāo)志