课题：配料车控制系统程序

    学院：计算机科学学院

    专业：自动化四班

    学号：********

    姓名：***

    指导老师：樊金荣 陈勉

引言

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。例如智能机器人以及立体式存储仓库的产生等等，一改往日以前人们取料时间长，难度大，效率低等缺点。

本次课程设计题目配料车控制系统程序设计也正是在这样的背景下应运而生的，本次课程设计的目的是掌握机电传动控制系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法以及继电器—接触器控制电路的PLC改造方法。掌握机电传动控制系统中继电器—接触器控制和PLC控制的基本原理，设计方法及两者的关系。掌握常用电器元件的选择方法。具备一定的控制电路的分析能力与设计能力。运用所学的可编程控制器的相关知识在实验电路板上实现小车取料的控制。改变以往人工取料时间长，难度大，效率低的缺点。提高工作效率，节省人力资源。

 可编程序控制器（Programmable Logic Controller）是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。英文缩写为PC或PLC。它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC，机器人和CAD/CAM）之一。

初期的PLC只是用于逻辑控制的场合，代替继电器控制系统。随着微电子技术的发展，PLC以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域。目前，可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控制器的所有优点，又吸收和发展了其他控制装置的优点，包括计算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。在许多场合，可编程序控制器可以构成各种综合控制系统，例如构成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工作站等等。

这次课程设计主要对配料车的原理和PLC应用作了简要的说明和概述。

   封面………………………………………………………………1

引言………………………………………………………………2

1 课题要求………………………………………………………4

2 系统总体方案计………………………………………………4

2.1 系统硬件配置及组成原理…………………………………4  

2.2 系统变量定义及分配表……………………………………5 

2.3 系统接线图设计……………………………………………5 

2.4 系统可靠性设计……………………………………………6 

3 控制系统设计…………………………………………………6 

3.1 控制过程工艺流程图设计…………………………………6 

3.2 控制程序顺序功能图设计…………………………………7

3.3 控制程序设计思路…………………………………………7 

3.4 创新设计内容………………………………………………12 

4 人机界面设计…………………………………………………12 

4.1 选用界面介绍………………………………………………12

4.2 画面制作与设计……………………………………………13 

5 系统调试及结果分析…………………………………………17

5.1 系统调试及解决的问题……………………………………17 

5.2 结果分析……………………………………………………19

结束语  …………………………………………………………23

参考文献…………………………………………………………23 

附录：带功能注释的源程序………………………………………24 

1.课题要求

1.1课题设计目的

随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，人们已经对越来越多的事物不是进行手动操作，而是进行人工智能控制。正是在这样的科技大潮牵引下，我们所学的知识也越来越多的和先进科技接轨了。本次课程设计正是基于此种情况，其目的是为了实现小车自动取料功能。

1.2设计内容

配料车从配料罐出发，到A处取m车料，送回配料罐，再到B处取n车料，送回配料罐进行配料混合。

1.3实现目标

要求分别完成两种控制操作方式：

（1）配料车最初停在配料罐处(光电开关SQ1),按下启动按钮SB1后,配料车到A处(光电开关SQ2)取料,送回配料罐。到A处取料次数由计数器C1决定。然后,到B处(光电开关SQ2)取料。在B处取料次数由计数器C2决定。最后配料车停在配料罐处。

（2）配料车最初停在配料罐处(光电开关SQ1),按下A处取料启动按钮SB3,配料车到A处取料(光电开关SQ2),在A处取料次数由计数器C1决定,取料完成后回到配料罐处停止;按下B处取料启动按钮SB4,配料车到B处取料(光电开关SQ2)取料,在B处取料次数由计数器C2决定,取料完成后回到配料罐处停止。

运行中的配料车可以由停止按钮SB2停止运行。

2 系统总体方案设计

2.1 系统硬件配置及组成原理

 本题目的设计为满足设计要求共分配有11个I/O点，输入7个，输出4个。根据ＰＬＣ功能及其参数我选择了20点的CPM1A。

CPM1A基本参数如下：

100—240V AC电源；

24V DC输入；

继电器输出；

本机集成7输入/4输出；

共11个数字量I/O点；

2.2 系统变量定义及分配表 

2.4 系统可靠性设计 

限位开关SQ1,SQ2,SQ3用来指示配料车已到达配料罐或者是A处，B处，准备下一动作。

启动按钮0.01：按动此按钮，小车到A取料C1次后继续到B取料C2次，然后停止。

A处启动按钮0.02：按动此按钮，小车到A取料C8次，然后停止。

B处启动按钮0.03：按动此按钮，小车到B取料C11次，然后停止。

停止按钮0.00：用于使整个工作过程结束。

线圈（KM1）1.00:作为输出，线圈吸合时，电机正转，表示小车向右行驶。

线圈（KM2）1.01:作为输出，线圈吸合时，电机反转，表示小车向左行驶。

电磁阀（YV1）1.02：作为输出，阀闭合时，小车在A处或B处取料。

电磁阀（YV1）1.02：作为输出，阀闭合时，小车在配料罐处卸料。

3 控制系统设计 

3.1 控制过程工艺流程图设计

3.2 控制程序顺序功能图设计

3.3 控制程序设计思路

3.4 创新设计内容 

本题有两道小题，分别完成两种不同的控制要求，原本选择的是用两个顺序功能图来完成的，后来经过思考后，觉得可以把两者结合在一个功能图中，只需要在系统上电后，与第一小题形成选择分支结构即可，当小车停在配料罐处，选择任意一种启动按钮，就可以实现不同的控制要求，这样一来，既节省了检查的时间，也节省了课程设计的空间，后面的人机界面也只需要做一个就可以了，给书写报告带来很多方便，也体现了整个题目的一体化。

4 人机界面设计 

4.1 选用界面介绍 

我选择的是PT，即触摸式可编程终端。 

触摸式可编程终端由显示器和触摸屏系统组成，俗称触摸屏(PT)，是一种用触摸方式进行人机交互的人机界面。 

触摸屏是在显示器屏幕上面加了一层具有检测功能的透明薄膜。通过手指触摸的方式进行人机交互、检测和接受信息。 

触摸屏的特点：操作简便：只需用手指轻触屏幕上的有关指示按纽，便可进入信息世界。 

界面友好：使用者既使没有计算机的专业知识，根据屏幕上的信息、指令、也可进行操作。 

信息丰富：存储信息种类丰富，包括文字、声音等。信息存储量几乎不受，任何复杂的数据信息，都可纳入多媒体系统。 

安全可靠：可长时间连续运行，系统稳定可靠，正常操作一般不会出现错误和死机，易与维护。 

触摸屏系统工作原理: 触摸屏系统一般包括触摸屏控制器和触摸检测装置。其中，触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸位置信号，转换成触点坐标，发送给CPU，同时接收经CPU计算、处理后发回的指令并加以执行。 

触摸检测装置是一种透明的薄膜，安装在显示器的前端并与显示屏为一体，主要作用是检测用户的位置信息，并传送给触摸屏控制卡的CPU。这样，当用手指或其他物体触摸触摸屏时，所触摸的位置会被检测出来形成坐标值。

 在该立体仓库中，每一台PLC都连接有可编程终端，用来显示设备的运行状态，或用来手动控制设备的运行。

4.2 画面制作与设计

 1.功能对象分析

本系统有7个输入，4个输出，都是位信号，因此对应于本系统的功能对象为ON/OFF按钮、位灯。

2.新建项目文件和屏幕

打开NS-Designer软件，新建新项目（New Project）,选择PT的类型及系统版本，如图1。然后新建一个屏幕，如图2.新建屏幕后，对其属性进行修改，本次只需要修改背景颜色为白色，如图3。

图1

图2

图3

3.建立屏幕0

点击“ON/OFF BUTTON”对象，拖到屏幕中，并复制7个，双击该对象，对属性进行设置，如下图。

其他的位灯和标签也以此来做，需要注意的是地址不同。全部完成后，美化界面即可。最后得到下面的界面。

5 系统调试及结果分析 

5.1 系统调试及解决的问题 

做好人机界面后，要与PC连接调试。

返回PLC界面，点击”启动PLC-PT结合模拟“，如下图。

点击后，出现下面对话框，点击确定。

之后就会出现PLC与PT模拟结合。

调试时候遇到许多问题，首先就是，点击模拟，显示出错，后来发现是我电脑上安装的软件不全，不可以进行模拟，后来借的同学的电脑用的，就可以模拟了。接着就是点击按钮与开关，发现程序运行不正确，仔细检查，原来是复制的7个按钮，没有改地址，都是0.00，所以调试失败，改过来之后，就可以正常运行了。

5.2 结果分析 

然后进行下面的调试，小车开始在配料罐处，所以关电开关SQ1闭合。

点击启动按钮SB1,小车开始向右行驶，小车向右行驶时，已经不在配料罐处，因此SQ1断开。

经过一段时间（随机）小车右行到A处，此时SQ2闭合，小车开始取料，这里设一个定时器T0，设T0=3s后，小车取料完成。

小车取料完成后，向左行驶，同理此时SQ2断开。

一段时间后小车返回到配料罐处，此时SQ1又闭合，这里设定时器T3，设卸料时间T3=3s.

3s后，卸料完成。如此完成一个A处循环,小车又向右行驶继续到A处取料，设小车到A处取料次数C1=3，到B处取料次数C2=2.小车到A处取料与到B处取料类似，小车到A处取料3次完成后，接着向右行驶直到关电开关SQ3闭合，即到达B处，又重复如A处的循环，如此取料2次后，整个循环结束，小车停在配料罐处。

第二种要求即按下A处启动按钮SB2小车到A处取料完成后停在配料罐，按下B处启动按钮SB3，小车下可以到B处取料，最后也停在配料罐处，这与前面连续循环的调试类似，唯一不同的是，A处循环完成后，需要按下SB3才可以完成要求，在此不再重述。小车在运行过程中，无论何时按下停止按钮SB1，都可以停止，满足题目的所有要求。

结束语  

短短1周的课程设计就要结束了，经过整个设计过程，这次设计使我学到很多很多的的东西，不仅巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识和不足，比如最基本的PLC的选型。通过到图书馆及上网搜索资料，我进一步的了解了该领域的好多知识。通过理论分析与实践的反复进行和论证，许多问题都有了较好的解决方案。

PLC应用技术是一门实践性很强的专业课，可PLC编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。所以我更加珍惜这次设计。

软件的部分，依次实现了PLC流程图、梯形图的控制方式。实训的同时可以对基本的Offic软件的操作有了一定的熟悉。通过这次课设使我更加看到了自己的不足，我认识到不管做什么事都需要大胆假设，小心求证，绝不能想当然的猜测。而且通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和思考的能力。在以后的学习工作中我都会记住这次课设经验，使我受益匪浅。

课程设计结束了，但是我深知，我所学习的知道的还是远远不够的，通过课程设计也让我增强了学习PLC的兴趣。在以后的学习生活中，我会把这种钻研精神继续发扬下去，争取学到更多有用的知识，不断丰富自己。

参考文献 

《欧姆龙CJ1系列PLC原理与应用》     樊金荣 编著

附录：带功能注释的源程序 下载本文