課程設(shè)計--機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　《電氣與PLC控制》課程設(shè)計任務(wù)書(四) </p><p>　　題目：機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設(shè)計（二）</p><p><b>　　一、課程設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　本課題要求設(shè)計機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)，具體要求是：</p><p>　　采用S7-300系列PLC和五層電梯模型完成控

2、制任務(wù)。用電梯模型中的橋廂來模擬機械滑臺的工作臺，工作臺由三相異步電機拖動，電機速度、正反轉(zhuǎn)運行由變頻器控制。樓層接近限位開關(guān)用于工作臺的位置控制。工作臺的工藝流程由任課老師指定。 </p><p>　　控制要求：工作臺運行狀態(tài)分為三種方式：手動、單周期和自動循環(huán)三種控制方式。其中，運行方式由開關(guān)S1、S2確定：S1斷開—手動，S1合上—自動；在自動方式下，S2斷開—單周期運行，S2合上—自動循環(huán)控制方式。運行方

3、式切換時，滑臺立即停止運行。</p><p>　　手動控制：（點動）手動控制指示燈A亮，按住SB▲（二層），工作臺前進（電梯上升）；按住SB▼（二層），工作臺后退（電梯下降）。（松開按鈕立即停止）</p><p>　　單周期運行：單周期指示燈G亮，滑臺位于初始原點（1層），按動啟動按鈕SB▲（一層），按工藝流程自動運行一周后停在初始原點。按停止按鈕SB▼（五層），立即停止運行。</p

4、><p>　　自動循環(huán)控制：自動循環(huán)燈D亮，滑臺位于初始原點（1層），按動啟動按鈕SB▲（一層），按工藝流程自動循環(huán)運行，運行一周后回到原點后暫停6秒后再接著運行，按停止按鈕SB▼（五層），立即停止運行。</p><p>　　工藝流程中暫停延時需要用指示燈（報警燈）以1HZ的頻率閃爍指示。</p><p><b>　　二、課程設(shè)計目的</b><

5、;/p><p>　　通過本次課程設(shè)計使學生掌握：1）Step7編程軟件的使用方法和梯形圖、SFC圖編程語言的運用；2）實際程序的設(shè)計及實現(xiàn)方法；3）程序的調(diào)試和運行操作技術(shù)。從而提高學生對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試能力。 </p><p><b>　　三、課程設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1、完成硬件選型</b>

6、;</p><p>　　2、程序設(shè)計方法采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC圖進行設(shè)計或經(jīng)驗設(shè)計法。</p><p>　　3、指令實現(xiàn)采用基于M的SFC梯形圖實現(xiàn)或梯形圖實現(xiàn)。</p><p><b>　　4、工藝流程為：</b></p><p><b>　　四、課程設(shè)計內(nèi)容</b></p><

7、p>　　1、熟悉實驗?zāi)K的基本實驗；</p><p>　　2、滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設(shè)計；</p><p>　　3、硬件接線圖、程序清單。</p><p>　　五、課程設(shè)計報告要求</p><p>　　報告應(yīng)采用統(tǒng)一的報告紙書寫，應(yīng)包括評分表、封面、目錄、正文、收獲、參考文獻。</p><p>　　報告中提供如下內(nèi)

8、容：</p><p><b>　　1、目錄</b></p><p><b>　　2、正文</b></p><p>　?。?）課程設(shè)計任務(wù)書；</p><p><b>　?。?）總體設(shè)計方案</b></p><p>　?。?）I/O分配表，PLC外部接線圖

9、，程序中使用的元件及功能表；</p><p>　?。?）程序控制的SFC圖、梯形圖或指令表清單，注釋說明；</p><p>　?。?）調(diào)試、運行及其結(jié)果；</p><p><b>　　3、收獲、體會</b></p><p><b>　　4、參考文獻</b></p><p>　

10、　六、課程設(shè)計進度安排</p><p>　　七、課程設(shè)計考核辦法</p><p>　　本課程設(shè)計滿分為100分，從課程設(shè)計平時表現(xiàn)、課程設(shè)計報告及課程設(shè)計答辯三個方面進行評分，其所占比例分別為20%、20%、60%。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1.對于設(shè)計課題的初步理解………………

11、……………………………2</p><p>　　2.機械滑臺控制系統(tǒng)的簡介及應(yīng)用說明………………………………3</p><p>　　3.機械滑臺的硬件接線圖………………………………………………4</p><p>　　4.I/O模塊的地址分配……………………………………………….….5</p><p>　　5.使用起保停電路的編程構(gòu)思及方法………

12、…………………………6</p><p>　　6.各部分的程序及說明…………………………………………………8</p><p>　　7.程序的調(diào)試運行及其結(jié)果…………………………………………..16</p><p>　　8.本設(shè)計中的創(chuàng)新點………………………………………………..…18</p><p>　　9.個人小結(jié)……………………………………

13、………………………..19</p><p>　　10.參考文獻……………………..………………………………….….20</p><p>　　一．對于設(shè)計課題的初步理解</p><p>　　當拿到設(shè)計課題時，粗略的看了一下設(shè)計要求及其要求實現(xiàn)的功能，由于工藝流程圖比較簡單，所以心中暗自竊喜應(yīng)該會比較容易實現(xiàn)，但是在接下來的設(shè)計中問題就接踵而至了，比如怎樣實現(xiàn)功能FC的

14、調(diào)用，怎樣分配I/O地址，及怎樣銜接FC讓程序有一個很好的可閱讀性及準確可靠的實現(xiàn)性，這個問題在后期的調(diào)試運行中不斷的困擾著每一位同學也包括我自己，但是程序這個東西本來就是修修改改，不斷完善，不斷簡化的，這也是我鼓勵其他同學放在嘴邊的一句話。為了實現(xiàn)簡單，可靠，準確的目的，本設(shè)計在初期就確定使用簡潔明了的起保停電路來設(shè)計，由于連續(xù)和單周期的運行流程是一樣的，故將這兩種工作方式融合在一個程序中，用一個標志來區(qū)分它們的工作流程。還有一個問題

15、在設(shè)計時出現(xiàn)了分歧，就是在連續(xù)和單周期時要求滑臺在原點啟動，所以在設(shè)計時，我讓由手動方式切換到連續(xù)或單周期工作時，或在連續(xù)與單周期工作方式間相互轉(zhuǎn)換，不需要任何動作，使滑臺自動返回原點，我還覺得這樣比較方便，但是隨著后來的不斷深入思考，覺得不應(yīng)該自動回原點，如果在實際控制中，當工作方式切換時，可能不需要回到原點，而是在某一處立即啟動運行，但是本設(shè)計程序中要求是需要回原點的，并且</p><p>　　二．機械滑臺控

16、制系統(tǒng)的簡介及應(yīng)用說明</p><p>　　在這個科技飛速發(fā)展的時代，為了滿足人們的生活，生產(chǎn)的需求，很多設(shè)備都需要設(shè)置多種的工作方式，例如手動工作方式，自動工作方式，后者包括連續(xù)，單周期，單步，自動返回初始狀態(tài)的幾種工作方式，機械滑臺的控制系統(tǒng)在實際工作中也是比較多的，滑臺由某一個位置移動到另一個位置，可以實現(xiàn)物品的移動，工件的加工?；氐奖驹O(shè)計滑臺中，要求滑臺可以實現(xiàn)多種工作方式，及其相互的切換，本設(shè)計應(yīng)用五層

17、電梯模型完成控制任務(wù)?；_控制的應(yīng)用可以實現(xiàn)多種工作方式的相互轉(zhuǎn)換，每一個工作狀態(tài)之間互不影響，不會出現(xiàn)任何程序沖突及出現(xiàn)功能出錯的現(xiàn)象，這在實際的工程應(yīng)用中是十分重要的。</p><p>　　PLC的控制特點決定了機械滑臺工作的穩(wěn)定性及可靠性。本設(shè)計的中心思想就是在要求滑臺按照流程圖一步一步的滑動。滑臺是組合機床，和自動線使用的最多的一種工作機械。在下面的設(shè)計思路及實現(xiàn)方法中將進一步闡明滑臺的控制方法及滑臺的本

18、設(shè)計中的簡單的工藝流程。</p><p>　　三．機械滑臺的硬件接線圖</p><p><b>　　略</b></p><p>　　四．I/O模塊的地址分配</p><p><b>　?。?）地址分配</b></p><p>　?。?）工作方式開關(guān)的切換對照表</p&g

19、t;<p>　　五．使用起保停電路的編程構(gòu)思及方法</p><p><b>　　程序的總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　項目的名稱為“機械滑臺的工藝流程控制”在主程序的OB1中，調(diào)用功能（FC）的方式來實現(xiàn)各種工作方式的切換。公用程序FC1是無條件調(diào)用的，供各種方式公用。工作方式的選擇開關(guān)是由S1，S2的撥動開關(guān)選擇，同時只能選擇一種工作方式。選擇手

20、動工作方式時調(diào)用手動程序FC2，選擇回原點工作方式時調(diào)用回原點程序FC3，選擇連續(xù)，單周期工作方式時調(diào)用自動（單周期及連續(xù)循環(huán)）程序FC4。</p><p>　　OB100中的初始化程序</p><p>　　當橋廂在滑臺的一樓時，系統(tǒng)處于規(guī)定的初始條件，稱為“原點條件”此時一樓的限位開關(guān)I2.1得電，存儲器位M0.5為1狀態(tài)。</p><p>　　CPU剛進入RUN

21、模式的第一個掃描周期時，執(zhí)行組織塊OB100。如果此時原點條件滿足的時，M0.5為1狀態(tài)，順序功能圖的初始步對應(yīng)的M0.0被置位，為進入單周期和連續(xù)循環(huán)工作方式做好準備，如果M0.5為0狀態(tài)時，M0.0將被置位，初始步為不活動步，禁止在單周期和連續(xù)工作方式工作。</p><p><b>　　公用程序FC1</b></p><p>　　公共程序主要用于各種方式之間的切換

22、處理，當系統(tǒng)處于手動工作方式或回原點方式時，I0.2和I2.0為1狀態(tài)。與OB100中的處理相同，如果此時滿足原點條件，順序功能圖的初始步對應(yīng)的M0.0被置位，反之則被復(fù)位。</p><p>　　當系統(tǒng)從自動工作方式切換到手動或回原點工作方式，然后又回到自動工作方式時，可能出現(xiàn)同時有兩個活動步的異常情況，引起錯誤的動作。為此在手動或回原點工作方式時，用MOVE指令將順序功能圖中除初始步之外的各步對應(yīng)的存儲器位復(fù)位

23、。</p><p>　　同樣的原因，在退出回原點工作方式時，將包含回原點的順序功能圖中的各步復(fù)位。</p><p>　　在非連續(xù)循環(huán)方式，即只要I0.1或I0.2中有一個為常閉觸點接通，將表示連續(xù)工作方式的標志位M0.7復(fù)位。</p><p><b>　　手動程序</b></p><p>　　手動操作時用I1.1和I1.

24、2對應(yīng)的2個按鈕控制滑臺的上升與下降，為了保證系統(tǒng)的安全運行，在手動程序中設(shè)置了一些必要的聯(lián)鎖：</p><p>　　用一樓和五樓的限位傳感器開關(guān)I2.1和I2.5的常閉觸點限制滑臺運動的上下極限位置。</p><p>　　設(shè)置上升與下降之間的互鎖，用來防止功能相反的兩個輸出同時為1狀態(tài)。</p><p><b>　　5. 回原點程序</b>

25、</p><p>　　當工作方式由手動工作方式切換到自動方式時，由于要求只能在原點才能啟動自動工作方式，故增加了一個回原點程序，當由手動工作方式切換到自動工作方式時，滑臺立即停止，此時滑臺可能處于任意位置，當按下回原點啟動按鈕式時，使電機快速下降（Q0.2,Q0.4得電）當下降到原點即一樓時，一樓的限位傳感器檢測到信號，是電機停止工作，如果由手動切到自動是滑臺正好在原點即滿足原點條件，則電機不會工作。</p

26、><p>　　當滑臺回到原點的操作結(jié)束后，原點條件滿足，在公共程序中，M0.5變?yōu)?狀態(tài)，，順序功能圖中的初始步M0,0被置位，為自動工作方式做好準備。</p><p>　　6． 自動工作（單周期，連續(xù)）程序</p><p>　　單周期，連續(xù)工作方式均與順序功能圖有關(guān)，因此將這2種工作方式的控制程序合并在自動程序FC4中，用典型的起保停電路來設(shè)計控制電路。</p&

27、gt;<p>　　單周期，連續(xù)這2種工作方式主要是用”連續(xù)”標志M0.7來區(qū)分的。</p><p><b>　　單周期與連續(xù)的區(qū)分</b></p><p>　　在連續(xù)工作方式時，I0.1 和I0.2為1狀態(tài)，在初始狀態(tài)按下啟動按鈕I1.1，M2.0變?yōu)?狀態(tài)，滑臺上升，與此同時控制連續(xù)工作的M0.7的線圈”通電”并自保持。</p><

28、p>　　當滑臺在步M2.4返回原點時，I2.1為1狀態(tài)，因為”連續(xù)”標志M0.7為1狀態(tài)，轉(zhuǎn)換M0.7·I2.1滿足，系統(tǒng)將返回到步M2.0，反復(fù)連續(xù)的工作下去。</p><p>　　在單周期工作方式時，M0.7一直處于0狀態(tài)，當滑臺在步M2.4返回原點時，I2.1為1狀態(tài)，轉(zhuǎn)換條件M0.7·I2.1滿足，系統(tǒng)返回并停留在初始步，按一次啟動按鈕，系統(tǒng)只工作一個周期。</p>

29、<p>　　六．各部分的程序及說明</p><p><b>　　OB1程序</b></p><p>　　公共 手動</p><p>　　回原點 連續(xù)及單周期</p><

30、;p>　　滑臺到達一樓時一樓限位指示燈亮 滑臺到達五樓時五樓限位指示燈亮</p><p>　　手動工作方式A燈亮 單周期工作方式G燈亮</p><p>　　連續(xù)工作方式D燈亮 不工作時工作指示燈全滅</p><p>　　電機高速運轉(zhuǎn)線圈得電

31、 電機反轉(zhuǎn)線圈得電 </p><p><b>　　OB100程序</b></p><p>　　原點條件 初始狀態(tài)</p><p><b>　　FC1程序</b></p><p>　　原點條件

32、 由手動切換到單周期時使手動停止 </p><p>　　當手動工作，回原點工作時，使MB2非初始步。單周期與連續(xù)循環(huán)時使滑臺立</p><p><b>　　即停止</b></p><p>　　當滑臺回原點或連續(xù)與單周期相互轉(zhuǎn)換時滑臺停止工作</p><p>　　當非連續(xù)工作方式時復(fù)位連續(xù)標

33、志</p><p>　　檢測到工作方式切換到單周期時有一個脈沖信號</p><p>　　檢測到工作方式切換到連續(xù)工作時有一個脈沖信號</p><p>　　手動工作時復(fù)位初始條件</p><p>　　當單周期或連續(xù)循環(huán)時置位初始條件</p><p><b>　　FC2（手動工作）</b></p

34、><p>　　手動工作按下上升啟動按鈕I1.1滑臺上升</p><p><b>　　電梯正轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　電機低速</b></p><p>　　按下下降按鈕時I1.2滑臺下降</p><p><b>　　FC3（回原點）</b><

35、;/p><p>　　滑臺不在原點時按下I2.0電機下降到原點停止</p><p>　　FC4（單周期及連續(xù)循環(huán)）</p><p>　　當工作在循環(huán)時使循環(huán)標志得電</p><p><b>　　滑臺上升</b></p><p><b>　　暫停6S</b></p>&

36、lt;p><b>　　滑臺下降</b></p><p><b>　　滑臺上升</b></p><p><b>　　滑臺下降</b></p><p><b>　　單周期運行</b></p><p><b>　　回到初始步</b>&

37、lt;/p><p><b>　　連續(xù)循環(huán)工作方式</b></p><p><b>　　報警燈閃爍</b></p><p><b>　　電機正轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　電機反轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　

38、電機低速</b></p><p><b>　　電機高速</b></p><p><b>　　停止運行</b></p><p>　　連續(xù)及單周期順序功能圖</p><p>　　七.程序的調(diào)試運行及其結(jié)果</p><p>　　1.手動控制的調(diào)試運行及結(jié)果</p&

39、gt;<p>　　手動控制（點動）：手動控制指示燈A燈亮，按住二層上呼按鈕時(I1.1)，滑臺上升，當在任意位置（不超過五層）松開按鈕時，滑臺停止上升，當按住二層下呼按鈕時(I1.2)，滑臺下降，當在任意位置（不低于一層）松開按鈕時，滑臺立即停止下降。為了安全考慮所以設(shè)計了兩個極限位置，當?shù)竭_五層時，五層限位傳感器（I2.5）檢測到信號，立即停止滑臺上升，當達到一層時，一層限位傳感器(I2.1)檢測到信號,立即停止滑臺下降

40、。所設(shè)計的程序可以完成控制的手動控制。</p><p>　　單周期運行：單周期控制指示燈G燈亮，滑臺需位于原點（1層），按動啟動按鈕SB2▲(2層)，滑臺立即高速上升到4層，然后暫停6S，暫停的同時報警燈以1HZ的頻率閃爍指示。之后滑臺高速下降到二樓，按后立即共進到3樓，然后高速下降到1樓。檢測每一層是否到達都用到了每一層的限位傳感器開關(guān)。所設(shè)計的程序可以完成要求控制的單周期控制。</p><

41、p>　　連續(xù)循環(huán)控制：連續(xù)控制指示燈D燈亮，滑臺需位于原點（1層），按動啟動按鈕SB2▲(2層)，滑臺立即高速上升到4層，然后暫停6S，暫停的同時報警燈以1HZ的頻率閃爍指示。之后滑臺高速下降到二樓，按后立即共進到3樓，然后高速下降到1樓，然后暫停6S之后接著第一步繼續(xù)反復(fù)運行。</p><p>　　2.調(diào)試過程中遇到的問題及解決方法解決方法</p><p><b>　　出

42、現(xiàn)的問題</b></p><p>　　1 在各個工作方式的不斷切換過程中會出現(xiàn)功能出錯，滑臺失控的現(xiàn)象。</p><p>　　2 在單周期及連續(xù)循環(huán)的控制中會頻繁的出現(xiàn)滑臺突然停止運行的現(xiàn)象，但是對于的輸入和輸出都已檢測到相應(yīng)動作的信號。</p><p>　　3編程軟件出現(xiàn)死機的情況</p><p><b>　　解決方法

43、</b></p><p>　　1對于第一個問題的出現(xiàn)經(jīng)過反復(fù)查看程序，發(fā)現(xiàn)在每一個工作方式切換之后，沒有將其對應(yīng)的步全部復(fù)位，當切換到另一個工作方式時就出現(xiàn)了幾個步同時活動的情況，只要加一個復(fù)位程序即可。</p><p>　　2第二問題是困擾大家的共同問題，為什么在單周期和連續(xù)運行中會出現(xiàn)，而且滑臺突然停止的樓層不是固定的，而且，循環(huán)幾次之后會出現(xiàn)突然停止的也是不固定的，原本以

44、為出現(xiàn)了雙線圈問題，但是如果是雙線圈問題為什么開始時會可以運行，而是在運行X次之后出現(xiàn)問題，這個問題還未得到根本的解決，期望老師有了答案之后可以給我們一個答案。</p><p>　　3第三問題可能是電腦方面的問題，由于運行的程序過多，操作過于平凡，出現(xiàn)的一種cpu卡機的現(xiàn)象。</p><p>　　八.本設(shè)計中的創(chuàng)新點</p><p>　　對于本次設(shè)計的滑臺控制系統(tǒng)中

45、有一點小小的創(chuàng)新點，也算不上什么創(chuàng)新吧，也就是其他人沒有注意到一個小小的細節(jié)。</p><p>　　控制要求中要求在單周期和連續(xù)這2種控制方式中原點啟動（1層），其他的同學使用的方法是切換到手動工作方式，手動回到原點，我覺得這種操作方式在實際應(yīng)用中比較繁瑣，不方便操作，所以我在設(shè)計中寫了一個回原點的程序，當切換到這2中工作方式時，只要按下回原點開關(guān)（I2.0），此時無論滑臺位于哪一層，都會自動回到原點，省去了許多

46、時間及切換，使操作變得很方便。這個創(chuàng)新的點也許很小，但是在實際應(yīng)用中卻很實用。而且這個程序很小，沒有占有很多的內(nèi)存，不會延長程序的運行時間而影響功能穩(wěn)定及可靠性。</p><p><b>　　九．個人小結(jié)</b></p><p>　　這一次的PLC課程設(shè)計可以說是大學里比較用心去做的一次，所以相比之下也有了許多感想，2周的時間從一開始的構(gòu)思到后期的編程調(diào)試，遇到了許多

47、問題，能解決的，不能解決的，都在老師同學的幫助下克服了。</p><p>　　滑臺的設(shè)計中有幾點讓我感想頗豐的，第一個就是連續(xù)循環(huán)工作方式下不規(guī)律的出現(xiàn)滑臺突然停止的工作的情況，而且到目前為止還沒有解決的問題。第二個是一個設(shè)計方面的問題，使滑臺在每一個樓層的第二個或第三限位傳感器處停止，這個問題我想出的解決方法是用減記數(shù)器來實現(xiàn)，滑臺分為三個接近觸點，當?shù)谝粋€觸點測到滑臺時并不觸發(fā)動作，而是給減記數(shù)器置一個數(shù)，當

48、第二個觸點檢測到滑臺時，減記數(shù)器輸出變?yōu)?，此時用一個下降沿檢測信號，檢測到一個信號，觸發(fā)滑臺動作，從而實現(xiàn)第二個觸點觸發(fā)動作而不是第一個觸點觸發(fā)動作。第三個問題是這個設(shè)計的不足或者可以改進的地方，當滑臺在某一個工作方式時停止了，比如說在單周期工作方式時突然按下停止按鈕滑臺停止工作，為了使其繼續(xù)工作必須返回原點才能啟動，這是不符合實際應(yīng)用的，應(yīng)該可以做出當停止后按下啟動繼續(xù)在原有步的動作下接著繼續(xù)往下運行。還有個安全方面的問題，就是當出

49、現(xiàn)緊急情況時用“緊急停車”按鈕斷開負載電源。</p><p>　　以上就是在設(shè)計中有的一些想法，另一個方面就是通過設(shè)計使我對PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計有了非常深的理解，以及對STEP7編程軟件的使用方法。學?？梢蕴峁┻@樣一個非常好的機會，以及設(shè)備，可以讓我們在自己的努力下實現(xiàn)自己的設(shè)計任務(wù)。修改，修改，不斷地修改，優(yōu)化，優(yōu)化，不斷地優(yōu)化，使自己的程序達到最簡單而可以實現(xiàn)功能，不出現(xiàn)任何的漏洞，BUG，這讓我在編程時費勁

50、了</p><p>　　腦汁，怎樣才能不影響這個，也不影響那個，也許這就是編程的魅力吧。連夜的編程，不斷的在宿舍仿真，當看到最后程序不出現(xiàn)錯誤，按照我的想法一步一步的實現(xiàn)功能時，真的有一種莫名的沖動。可以說一夜沒睡好覺。轉(zhuǎn)眼就要大四畢業(yè)，只有不斷地增加自己的實踐，不斷地提高自己，才能在今后的畢業(yè)工作中立于不敗之地。我們在大學里最應(yīng)該學會的就是快速學習的能力，當你遇到一個問題是要用最短的時間，最簡單可行有效地方法去

51、解決它這才是企業(yè)所想要看到的，過程其實就不是那么重要了。這也是我在這次課程設(shè)計里更深刻體會到的。面的困難，而不是回避問題，這才是一個真正的當代大學生應(yīng)該做的，我做到了。</p><p><b>　　十．參考文獻</b></p><p>　?、帕纬３?S7-300/400 PLC 應(yīng)用教程 ——北京：機械工業(yè)出版社，2011.6</p><p>