【文章內容簡介】 很少完全依賴單片機完成，應用 PLC 解決功能比較復雜的系統(tǒng)設計使得系統(tǒng)電路更為簡單。而且 PLC 的可行性，現(xiàn)場升級維護與替換都比單片機更為方便。綜合上述因素選擇方案一較為妥當。 西華大學課程設計說明書 第 6 頁3 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機系統(tǒng)分析 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機功能分析基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機總體上由三個電機，一個球框，一根發(fā)射管和一個支架構成。用兩個電機分別調節(jié)發(fā)射機的上下和左右運動，再用一個電機控制球的發(fā)射。在球框中安裝一個光電檢測開關，檢測筐中是否有球，無球時停止動作。發(fā)射機上安裝有控制面板，用戶可以根據(jù)需要選擇不同模式發(fā)射網(wǎng)球。該發(fā)射機設計了三種模式供用戶選擇，手動模式適用于初學者或者技術一般的鍛煉者，模式一適用于有一定基礎的鍛煉者，模式二適用于有一定能力基礎較好的鍛煉者，三種模式由三個選擇開關控制。當用戶按下啟動鍵啟動發(fā)射機時，如果發(fā)射機有球那么正常運行燈就點亮，如果沒有球，那么無球報警燈就點亮，在運行中如果沒有球了，那么正常運行燈熄滅，無球報警燈就點亮。設計模型簡圖如圖 。 圖 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機簡圖 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機工藝流程圖 通過控制電機 M1 、M2 的旋轉，將發(fā)射機移動到特定的九個位置，并在該點完成發(fā)球。需要控制發(fā)射機的啟停和發(fā)球時間間隔，以及發(fā)射機移動過程的循環(huán)方式。 西華大學課程設計說明書 第 7 頁 總體工藝流程圖 當用戶按下啟動按鈕，光電檢測開關檢測框中是否有球，有則亮起正常運行燈，否則停止執(zhí)行命令并亮起無球報警燈。正常運行時，默認發(fā)射機每次停止時都在場地中間位置。用戶需要根據(jù)自身實際能力選擇不同的運行模式來控制發(fā)射機運行。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 。手動模式 自動模式二檢測是否有球發(fā)射機置中模式選擇自動模式一停止啟動NY 圖 總體工藝流程圖 手動模式工藝流程圖當用戶按下手動按鈕后，程序進入手動模式。通過按下向左、向右、向下、向上按鈕控制發(fā)射機的位置，按下發(fā)射按鈕發(fā)射網(wǎng)球。手動模式工藝流程圖如圖 。 西華大學課程設計說明書 第 8 頁 YYNN Y 是否按下向上開始發(fā)球 M 2 正轉 M 2 反轉 M 3 正轉 M 3 反轉是否到上極限 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M 2 停止 M 2 停止 M 3 停止 M 3 停止NY N Y N Y NY 是否按下向下 是否按下向左 是否按下向右NNY NY 圖 手動模式工藝流程圖 自動模式一工藝流程圖 當用戶按下自動模式一時，發(fā)射機開始自動執(zhí)行模式一程序。首先從起點向上移動到達上極限開始發(fā)球，發(fā)射完設定的數(shù)目后往下到達中間點，如此將上下左右中五個點走遍。自動模式一流程圖如圖 。 西華大學課程設計說明書 第 9 頁M 2 正轉 ， 發(fā)射器上升M 2 停止 ， M 1 啟動發(fā)球 是否到達上限是否發(fā)射了三次M 2 反轉 ， 發(fā)射器下降是否到達中間位置M 2 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 2 反轉 ， 發(fā)射器下降是否到下限M 2 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 2 正轉 ， 發(fā)射器上升是否到達中間位置M 2 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 3 正轉 ， 發(fā)射器左移是否到達左極限M 3 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 3 反轉 ， 發(fā)射器右移是否到中間位置M 3 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 3 反轉 ， 發(fā)射器右移是否到右極限M 3 停止 ， M 1 啟動發(fā)球是否發(fā)射了三次M 3 正轉 ， 發(fā)射器左移是否到中間位置 A NYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNYNY A 圖 自動模式一流程圖 西華大學課程設計說明書 第 10 頁 自動模式二工藝流程圖 當用戶按下自動模式二時，發(fā)射機開始自動執(zhí)行自動模式二程序。首先從起點斜向運行到左上極限點開始發(fā)球，發(fā)射完設定數(shù)目后開始右移到右上極限點，如此直到回到起點。自動模式二工藝流程圖如圖 。M 2 正轉 ， M 3 正轉是否達到左上極限M 2 停 ， M 3 停 ，發(fā)球 3 次是否發(fā)射了三次M 3 反轉是否達到右上極限M 3 停 ， 發(fā)球 3次是否發(fā)射了三次M 2 反轉是否到達右下極限M 2 停 ， 發(fā)球 3次是否發(fā)射了三次M 3 正轉是否達到左下極限M 3 停 ， 發(fā)球 3次是否發(fā)射了三次M 2 正轉 ， M 3 反轉是否居中 B BNYNYNYNYNYNYNYNYNY 圖 自動模式二流程圖 西華大學課程設計說明書 第 11 頁 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸入控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的系統(tǒng)需求，系統(tǒng)需要的輸入控制信號有以下幾種：發(fā)射機啟動停止信號（由啟動停止開關產(chǎn)生） ；手動模式、自動模式一、自動模式二選擇信號（由手動模式、自動模式一、自動模式二選擇開關產(chǎn)生） ；手動模式控制發(fā)射機信號（由按鍵向上、向下、向左、向右產(chǎn)生） ；九個點位的信號（由九個行程開關產(chǎn)生） ；手動發(fā)球信號（由發(fā)球按鍵產(chǎn)生） ；有無球信號（由光電檢測開關產(chǎn)生） 。其中啟動停止開關用于控制整個系統(tǒng)的開啟與停止，模式選擇開關用于用戶選擇不同模式，九個行程開關用于系統(tǒng)判定發(fā)射機是否到達預定位置，手動方向按鍵用于用戶選擇發(fā)射機將要到達的位置，手動發(fā)射鍵用于用戶選擇到達位置后是否發(fā)射網(wǎng)球，光電檢測開關用于判斷框中是否有球。 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機輸出控制信息分析 根據(jù)基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的系統(tǒng)功能，系統(tǒng)輸出信息有如下幾個：輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機發(fā)射電機的啟停信號 Y0，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向上運動的電機啟停信號 Y1，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向下運動的電機啟停信號 Y2，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向左運動的電機啟停信號 Y3，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機向右運動的電機啟停信號 Y4，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機運行燈點亮熄滅的信號 Y5，輸出到控制網(wǎng)球自動發(fā)射機無球報警燈點亮熄滅的信號 Y6。 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機 PLC 輸入輸出表設計根據(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 。 表 輸入輸出信息表元件符號 端子名稱 名稱及作用SB1 X0 總啟動開關SB2 X1 總停止開關SB3 X2 手動電機 M2 正轉開關SB4 X3 手動電機 M2 反轉開關SB5 X4 手動電機 M3 正轉開關SB6 X5 手動電機 M3 反轉開關 西華大學課程設計說明書 第 12 頁SB7 X6 手動發(fā)球開關SB8 X7 自動模式一開關SB9 X10 自動模式二開關SB10 X24 手動模式開關S1 X12 上極限限位開關S2 X13 下極限限位開關S3 X14 左極限限位開關S4 X15 右極限限位開關S5 X16 左上極限限位開關S6 X17 左下極限限位開關S7 X20 右下極限限位開關S8 X21 右上極限限位開關S9 X22 網(wǎng)球檢測開關S10 X23 中間限位開關KM0 Y0 發(fā)球電機 M1 狀態(tài)KM1 Y1 電機 M2 正轉狀態(tài)KM2 Y2 電機 M2 反轉狀態(tài)KM3 Y3 電機 M3 正轉狀態(tài)KM4 Y4 電機 M3 反轉狀態(tài)KM5 Y5 無球報警燈狀態(tài)KM6 Y6 運行指示燈狀態(tài) 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLC 選型 根據(jù)上文的分析，本設計共有 20 個輸入信號以及 7 個輸出信號，參照 FX2 系列的基本單元與擴展單元表格（見表于 P113，：重慶大學出版社，2022） ，選擇有 24 個輸入點以及 24 個輸出點的 FX248MR 即可完成功能。 西華大學課程設計說明書 第 13 頁4 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機硬件設計 網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖設計 系統(tǒng)由 3 臺電機以及接觸器等元件構成。電機 M1 是控制發(fā)射機發(fā)球，功率為，電機 M2 正、反轉控制發(fā)射管向上、下移動，M3 正、反轉控制發(fā)射管向上、下移動，空氣開關與接觸器額定電流略大于電機額定電流。網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖如圖 。 圖 網(wǎng)球自動發(fā)射機工作電路圖 西華大學課程設計說明書 第 14 頁 PLC 外部接線圖設計 PLC 端口與對應開關相連接，從而控制輸出端口，實現(xiàn) PLC 與硬件的連接。具體接線圖如圖 。 圖 外部接線圖 基于 PLC 的網(wǎng)球自動發(fā)射機的 PLC 選型本設計共有 20 個輸入信號以及 7 個輸出信號，參照 FX2 系列的基本單元與擴展單元表格，選擇有 24 個輸入點以及 24 個輸出點的 FX248MR 即可完成功能。