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PLC课程设计报告
北京信息科技大学
机电综合课程设计
--单自由度运动控制系统设计
题目:
单轴变行程运动控制
学院:
机电工程学院
专业:
机械设计制造及其自动化
学生姓名:
班级/学号机械
指导老师
起止时间:
2011年12月31日至2012年01月13日
目录
第一章课程设计题目:
单轴变行程运动控制…………………………………3
1.要求可以实现设定行程的控制工作台前向运动,且具有回原点功能。
…………………3
2.人机界面设计有相应设定值输入界面及当前位置实时动画显示。
………………………3
第二章课程设计目的及任务……………………………3
1.完成运动控制系统方案规划与硬件选型。
……………………………………3
2.完成控制软件编程与调试。
……………………………………3
3.完成人机界面规划与设计,实现在线仿真。
…………………………………3
4.完成课程设计任务说明书编写:
含接线原理图,程序流程图,人机界面说明及设计说明书。
…………………………………3
第三章课程设计内容与步骤……………………………………3
3.1程序流程图及分析……………………………………3
3.2用户定义符号表……………………………………4
3.3开环运动控制模块功能分析及注意事项……………………………………4
3.4编程思路与独特设计……………………………………5
3.5人机界面设计……………………………………9
3.6其他编程中发现和解决的问题。
……………………………………10
第四章调试手段、过程及结果说明………………………………12
第五章课设总结………………………………12
结束语………………………………12
致谢………………………………12
参考文献………………………………13
机电系统课程设计
第一章、课程设计题目:
单轴变行程运动控制
1.要求可以实现设定行程的控制工作台前向运动,且具有回原点功能。
2.人机界面设计有相应设定值输入界面及当前位置实时动画显示。
第二章、课程设计目的及要求:
1.完成运动控制系统方案规划与硬件选型。
2.完成控制软件编程与调试。
3.完成人机界面规划与设计,实现在线仿真。
4.完成课程设计任务说明书编写:
含接线原理图,程序流程图,人机界面说明及设计说明书。
第三章、课程设计内容与步骤:
3.1程序流程图及分析
在整个运行过程中,由流程图可看出:
当输入距离后,程序可实现前进、后退,复位,缓停和急停,当缓停和急停关断后可以继续运行。
实验要求分别实现以下功能:
(1)输入指定输入距离前进
(2)输入指定输入距离后退(3)复位这三个功能。
分析前进功能:
在要求前进时,判断前进是/否,如果为是时,执行前进功能。
并进行时时显示,如果达到输入距离,判断是否达到前进位移,到达后则自动停止,如果未到达指定输入距离,则判断否,继续执行前进直到前行位移达到输入距离。
分析后退功能:
在要求后退时,判断后退是/否,如果为是时,执行后退功能。
如果达到输入距离,判断是否达到后退位移,到达后则停止,如果未到达指定输入距离则判断否,继续执行后退直到后退位移达到输入距离。
分析复位功能:
在要求复位时,判断复位是/否,如果为是时,执行复位功能,并且判断是否回到原点,如果达到原点,则判断是执行停止;如果未到达原点则判断否,继续执行复位直到复位到原点。
3.2用户定义符号表
3.3开环运动控制模块功能分析及注意事项
子程序是通过包络设定出来的,有PTO0_CRTL,PTO0_RUN,PTO0_LDPOS,在这次的设计中我们用到了前三个子程序,分别是控制脉冲输出,包罗的运行和给某个地址赋值。
(1)PTO0_CTRL控制系统初始化,I_STOP或者D_STOP置1时,开环停止当前动作,分别为急停和缓停。
(2)PTO0_RUN控制运行包罗轮廓,记录当前运动所走的脉冲数。
(3)PTO0_LDPOS可以将NEW_P~中的值赋给C_Pos,实现数据的清零。
3.4编程思路与独特设计
实现程序的总体控制,控制开环系统的停止、实现限位:
使程序按照包罗0设定轮廓的速度、脉冲设置运行,进行前进和返回运动:
使工作台的复位运动按照包罗1的速度、脉冲设置运行:
设定向右前进的方向为1,返回和复位方向为0;并将输入的位移数转换为脉冲赋给地址VD45:
方向控制
包罗0运行时,将脉冲数时时输送给变化位移地址,并转化为位移量输出:
包罗0运行结束后,将脉冲量进行清零处理:
包罗0运行过程中,前进时将变化位移和原点值相加给最终值进行输出,返回时原点值减去变化位移给最终值进行输出,实现目标位移显示的改变和滑动模拟开关量的运动:
原点值始终为上一次程序运行结束后的最终值;复位时将变化位移、位移显示值清零:
程序总体主要实现的功能是变行程运动控制,通过在人机界面设置地址与PLC地址相对应来接收与输入数据,通过对PLC操作,进行转换(DI_R)、位移与脉冲之间的转换,实现对运动位移、速度的控制。
3.5人机界面设计
如图画面2所示,人机界面上共有四个位按钮,分别控制工作台的进给、复位、急停和缓停;三个数值显示:
一个位移输入,一个工作台当前位移显示,另一个输入值转换的脉冲个数显示;随着输入值的不同,可以改变工作台移动距离;一个滑动模拟量开关,实时显示工作台移动位置,所有运算全部放入PLC中。
按键的监视地址与PLC中的地址相对应。
3.6其他编程中发现和解决的问题
(1)首先发现的问题是:
当工作台运行到限位开关后就自动停止,再按前进、返回或者复位按钮,工作台都不运动。
通过不断调试更改PLC程序,我们在第一个控制网络中,在控制限位的程序里,右限位前加了一个Q0.2常开,在左限位前加了一个Q0.2常闭,如图:
当工作台前进时Q0.2置1,到达右限位后,第一行程序导通,实现缓停;按下复位按钮使Q0.2置0,第二行程序导通,使工作台向相反方向前进。
到达左限位后与上述原理相同。
(2)其次与人机界面链接后,发现了一些问题:
第一个是目标位移显示的变化与和输入位移对不上,后来通过检查触屏和PLC地址的对应问题,将其地址改为:
VD390(即位移显示)后,运行正确。
第二个是输入位移、运行程序后,滑块模拟量开关不跟随滑动,或滑动后无法正常返回。
通过更改程序中的地址使之与PLC控制相对应好后滑块能够跟随滑动,通过更改程序使SUB_R的减法关系对应好后,顺利实现滑块模拟开关量的返回运动。
最主要的就是位移显示数据格式的转化,一开始没有转化,数据直接飘飞。
后来进行如下图转化:
然后再进行运算:
(3)第三个问题是在执行过程中若假设向右走,在包络0未结束时点击左行会使原数据飘飞:
分析原因为包络没有结束,运算过程不会因为方向的改变而再次从零进行加减运算。
例如运行了3米的距离,然后反向,这样会直接从三米进行反向的加减运算。
从而出错。
处理方法禁止这种操作,只有在停止过程及包络0结束时方可进行变相及Q0.2的置位复位。
改进如图:
4第四个问题是返回原点即左极限位置时位移显示不一定显示0和如何进行复位操作问题。
引入包络1使其唯一足够长的回到左限位位置,触碰左极限开关。
在触碰左极限的同时将位移显示清零。
同时与包络1共用同一包络缓存。
如图:
第四章、调试手段、过程及结果说明
在实现工作台的进给,急停,缓停,复位时,先不与人机界面链接,只是通过PLC的输入、输出口控制工作台的运动,运行正常后再链接触屏。
和人机界面链接时,将与PLC控制相连接的进给I1.0,复位I0.2,改为进给M3.0,复位M3.2,并与画面中的按钮相对应,并进行反复调试和修改程序。
通过调试程序和更改画面中的地址,最终实现了在人机界面设计输入位移值,并显示当前位置实时动画显示,控制工作台前向运动,且具有回原点功能。
第五章、课设总结
通过此次课程设计,首先学会了如何使用PMDESIGNER,这是我们以前没有接触过的软件,通过看老师给的PPT和练习学会了使用,并做出了跟本组课设有关的一个人机界面。
其次就是了解了包络,开始的时候对“包络“这个此感到很陌生,也不知道是做什么使的、如何用。
后来通过前一周的认识学习,知道了包络主要是用来控制程序运行时的速度和脉冲。
它有PTO0_CRTL,PTO0_RUN,PTO0_LDPOS和PTO0_MAN四个子程序,通过编程和不断地试验、调试,了解了PTO0_CRTL实现总体控制,主要实现急停和缓停;PTO0_RUN实现程序的运行并记录当前运动所走的脉冲数;PTO0_LDPOS通过将NEW_P~中的值赋给C_Pos,可以实现数据的清零;PTO0_MAN虽然在我们的课设题目中没有用到,但是通过看指导书,大概了解了一下它是用来实现手动控制的,允许电动机按不同的速度启动、停止、运行。
再有就是学会了如何将PLC程序与人机界面相联接,就是使PLC程序中的地址和人机界面一一相对应,实现用人机界面控制工作台的运行。
并且此次综合课程设计,让我对PLC有了更好地学习,包括一些小细节的东西,例如MOV_DW、MUL_DI、ADD_R、SUB_R、DI_R,通过编程序、改程序对它们的使用更加明确。
感谢指导老师让我们放手去做,充分练习、锻炼能力,并且感谢老师的帮助和讲解,老师,通过老师的讲解让我们明白错误出现在哪里、应当怎么修改。
通过这次综合课程设计我觉得有很大的收获,首先就是书本上的学过的知识,在此我得到了很好的实践、,通过自己敢于动手使我得到了很好的锻炼,练习的这个过程,我也发现了自己的弱项与不足,便于抓紧弥补。
总之此次课程设计让我收获颇多,受益匪浅,使我明白了要想弄懂、学会就要敢于亲自动手去做、大胆去做,来不断提高自己的能力。
参考文献
[1]西门子s7-200PLC工程应用技术教程/姜建芳主编.—北京:
机械工业出版社,2010.6
[2]机电一体化设计基础/郑堤,唐可洪主编.—北京:
机械工业出版社,1997.7(2011.1重印)
[3]STEP7MICROWIN软件帮助
[4]PanelMaster快速入门
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