小車裝卸料設計說明書

1、 題 目：自動裝料卸料演示設計 姓 名： 專 業(yè)： 日期： 年 月 日自動裝料卸料演示設計一、課題設計目的本課題設計通過生活中的一個較簡單的工作過程，如何進行系統(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)轉移圖，在三菱FX2N系列編程平臺上編梯形圖、軟仿真、調(diào)試；同時學習了用上位機組態(tài)軟件根據(jù)題目要求設計合理的監(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的軟硬件設計和上位機的監(jiān)控程序設計，形成了一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。二、課題內(nèi)容及要求設計：小車在S1、S2間作往復運動，由M1拖動。小車在S1點加入物料（由電磁閥YV控制），時間10S。小車裝完料后從S

2、1點運動到S2點，由電機M2帶動小車傾倒物料，時間3S，然后M2斷電，車斗復原。小車在M1的拖動下運動退回S1點，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)驗設計法，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)轉移圖。項目示意圖見圖2.1。圖2.1 項目示意圖三、課題設計儀器、設備及材料由三菱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、計算機等組成設計平臺。四、課題設計原理1、MCGS組態(tài)軟件功能1.1 MCGS組態(tài)軟件的整體結構MCGS 5.5軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。M

3、CGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(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)生成應用系統(tǒng)運行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結果組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫圖4.1組態(tài)軟件整體結構用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS 運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(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。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。組

4、態(tài)軟件整體結構見圖4.1。主控窗口設備窗口用戶窗口實時數(shù)據(jù)庫運行策略MCGS工控組態(tài)軟件菜單設計設置工程屬性設定存盤結構添加工程設備連接設備變量注冊設備驅(qū)動創(chuàng)建動畫顯示設置報警窗口人機交互界面定義數(shù)據(jù)變量編寫控制流程使用功能構件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 建立一個新工程Ø 設計畫面流程Ø 定義數(shù)據(jù)變量Ø 進行動畫連接Ø 添加模擬設備，使整個畫面能模擬運行。2、編制“裝料卸料演示設計”的PLC控制程序，使之能夠完成課題設計要求。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)軟件與外部設備的通訊：MCGS通過設備驅(qū)動程序與外部設備進行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設備指令。設備驅(qū)動程序是由VB、VC程序設計語言編寫的DLL（動態(tài)連接庫）文件，設備驅(qū)動程序中包含符合各種設備通訊協(xié)議的處理程序，將設備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進來或發(fā)送出去。MCGS負責在運行環(huán)境中調(diào)用相應的設備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中的各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅(qū)動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。本設計需要利于MCGS中FX2N的驅(qū)動程序進行設備的通道連接，使組態(tài)軟件與PLC相聯(lián)系。五、主要設計重點、難點PLC程序的模塊化設計，MCGS的動畫制作、

6、腳本程序，上位機與PLC的綜合調(diào)試。六、課題設計步驟1、PLC系統(tǒng)設計: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，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：啟動SB1(X0)，停止信號X3，左限位開關S1(X1)，右限位開關S2(X2)；輸出O信號：裝料Y0（由電磁閥YV控制），由電動機M1控制的右行出發(fā)KM1(Y1)和卸料返回KM2(Y2)，由電機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)要求設計主電路圖見圖6.4要求小車右行和返回由電動

7、機M1控制，小車傾倒物料由電動機M2控制，因此主電路就需要兩臺電機的正反轉電路。圖6.4 主電路圖1.4這里采用順序控制法設計比較簡單，根據(jù)設計要求畫出狀態(tài)轉移圖見圖6.5圖6.5 狀態(tài)轉移圖1.5為了達到更好的設計效果，豐富上位機動畫效果和畫面，必須要有必要的中間變量來實現(xiàn)設計，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MCGS監(jiān)控系統(tǒng)的設計2.1設計“自動裝料卸料演示設計”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，然后在工具條中點工

8、具箱選擇圖中需要的元件組態(tài)即可。2.2在實時數(shù)據(jù)庫中新增所有需要的數(shù)據(jù)對象，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，必要時可以添加注釋。實時數(shù)據(jù)庫見圖6.8圖6.8 實時數(shù)據(jù)庫2.3 窗口、實時數(shù)據(jù)庫和PLC三者建立鏈接：將用戶窗口中圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關性鏈接，再通過設置通道與PLC三者建立鏈接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。窗口、實時數(shù)據(jù)庫和PLC三者鏈接關系見圖6.9圖6.9窗口、實時數(shù)據(jù)庫和PLC三者鏈接關系2.4編寫必要的腳本程序，使動畫更加豐富、形象和達到設計的需要

9、，所以一般上位機組態(tài)當中腳本程序是必須的。雙擊運行策略進入循環(huán)策略，由循環(huán)策略進入策略組態(tài)，在策略組態(tài)的工具欄中點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)的腳本程序進行編寫，本設計的腳本程序如下：IF 車1<=0 THEN %當車1的位置小于等于0時，左限位開關等于1， M1=1 即左限位開關壓合。ENDIFIF 車1>0 THEN %當車1的位置大于0時，左限位開關等于0，即 M1=0 左限位開關打開。ENDIF IF Y1=1 THEN %當輸出信號Y1等

10、于1時，車1開始以一定 車1=車1+10 速度前進。ENDIFIF 車1>=720 THEN %當車1的位置大于等于720時，右限位開關等 M2=1 于1，即右限位開關壓合。ENDIFIF 車1<720 THEN %當車1的位置小于720時，右限位開關等于0， M2=0 即左限位開關打開。ENDIFIF 車1>=780 THEN %當車1的位置大于等于780時，車1的位置 車1=770 被默認到位置770。ENDIFIF Y2=1 THEN %當輸出信號Y2等于1時，車1開始以一定 車1=車1-10 速度后退。ENDIF IF 車1<=0 THEN %當車1的位置小于等

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

12、、通道地址、連續(xù)通道個數(shù)、數(shù)據(jù)位的位數(shù)、操作方式，輸出Y0的設置見圖6.14圖6.14輸出Y0的設置注：中間繼電器M的設置同上在此省略，數(shù)據(jù)寄存器D的設置見圖6.15圖6.15 數(shù)據(jù)寄存器D的設置最終的通道屬性設置結果見圖6.16圖6.16 通道屬性設置結果最后對設備屬性設置中的通道鏈接進行設置，左鍵點擊通道連接后，進如通道連接設置，使對應數(shù)據(jù)對象和通道類型匹配，例如數(shù)據(jù)對象Y0對應讀寫Y0、數(shù)據(jù)對象M0對應讀寫M0、數(shù)據(jù)對象D0對應讀WB0，總之有多少項，就要有多少對應數(shù)據(jù)對象。通道鏈接設置結果見圖6.17圖6.17 通道鏈接設置結果2.6將所建立的工程存盤，并運行該工程：上位機監(jiān)視PLC的

13、運行：按下可編程控制器模擬版的啟動按鈕X0，觀看上位機中的監(jiān)控畫面的動畫效果是否與按照PLC的輸出同步進行：按下模擬版的停止按鈕X3，觀察上位機中的監(jiān)控畫面是否停止工作。上位機控制PLC的運行：通過監(jiān)控畫面中的啟動、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)試程序或上位機監(jiān)控畫面直到達到滿意的效果。 七、課題設計的總結1對設計的小結：這個課題設計通過生活中常見的一個較簡單工作實例，由分析工作過程，從設計PLC程序，到對上位機監(jiān)控畫面的設計，再到PLC與監(jiān)控畫面的聯(lián)機調(diào)試，這樣一步步的擴展開，最終實現(xiàn)了一個完整的監(jiān)控系統(tǒng)。2對設計的收獲與體會：在整個設計過程中，雖然是一個較

14、簡單的監(jiān)控畫面，但是它基本包括了設計一個監(jiān)控系統(tǒng)的方方面面，很慶幸在恩師的幫助和指導下，獨立完成了從PLC控制系統(tǒng)的設計，到上位監(jiān)控界面的設計，聽從了恩師的建議，同時也加入了自己的設計想法，通過這次設計極大的增強了本人對學習工控領域的信心，相信任何復雜的工程設計，都是由小塊較簡單的組成較復雜的龐大工程，只要肯鉆研和勤奮，最終會一塊一塊地解決，直到解決所有問題。3對設計的進一步完善提出建議：PLC設計程序還不夠理想，比如急停設計的不夠；也沒有自動和手動程序的切換，只有自動程序；上位監(jiān)控系統(tǒng)界面在下料結束后，讓小車再動，這樣顯得更形象，可以通過修改梯形圖來實現(xiàn)；同樣在小車運料過程中，不能看到小車里的料，如果能看到運送的料，那么動畫會更好一些，這個可以通過增加腳本程序和