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正文內(nèi)容

基于三菱plc立體車庫(kù)畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-02 08:00 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作原理:當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組(各相差120度電角度),通入三相對(duì)稱交流電后,將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組,從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流(轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路),載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力,從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn),并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同。 3. 傳感器 (1)載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè)只有下層載車板有平移運(yùn)動(dòng),在每個(gè)車位上分別安裝有限位開(kāi)關(guān),用于檢測(cè)載車板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。(2)載車板升降是否到位檢測(cè)只有上層載車板有升降運(yùn)動(dòng),在每個(gè)載車板垂直運(yùn)動(dòng)的軌道上,在低層和上層分別安裝一只限位開(kāi)關(guān),用于檢測(cè)載車板下降和上升是否到位。其中,各個(gè)限位開(kāi)關(guān)都是自動(dòng)復(fù)位式。 4. 控制點(diǎn)分布 (1)一層載車板左右平移控制。一層載車板有兩個(gè),每個(gè)載車板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作。(2)二層載車板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制。二層載車板有兩個(gè),每個(gè)載車板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作。(3)三層載車板升降運(yùn)動(dòng)控制。三層載車板有三個(gè),每個(gè)載車板只有升降兩個(gè)動(dòng)作,采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控制。(4)只有二、三層的載車板使用吊鉤,每個(gè)載車板用2 套吊鉤,吊鉤用電磁鐵控制。5 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PLC的特點(diǎn)及選型,抗干擾能力強(qiáng) (1)所有的I/O接口電路均采用光電隔離,使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。(2)各輸入端均采用RC濾波器,其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms。 (3)各模塊均采用屏蔽措施,以防止輻射干擾。(4)采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。(5)對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。(6)良好的自診斷功能,一旦電源或其他軟,硬件發(fā)生異常情況,CPU立即采用有效措施,以防止故障擴(kuò)大。(7)大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。,控制程序可變,使用方便PLC品種齊全的各種硬件裝置,可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng),用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后,在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下,不必改變PLC的硬設(shè)備,只需改編程序就可以滿足要求。因此,PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外,在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。,適應(yīng)面廣現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能,還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線,又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。,容易掌握目前,大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀,又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平,所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn),電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件,控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí),PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試,更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且,由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能,模塊化等等,使維修也極為方便。、重量輕、功耗低、維護(hù)方便PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品,其結(jié)構(gòu)緊湊,堅(jiān)固,體積小,重量輕,功耗低,具有強(qiáng)抗干擾能力,易于裝入設(shè)備內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。綜上所述,根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,從經(jīng)濟(jì)性,實(shí)用性和可靠性等方面考慮,本次采用三菱FX2N80MR001型PLC作為控制系統(tǒng)的核心控制器。本控制器集成了40點(diǎn)輸入,40點(diǎn)輸出,共有80個(gè)數(shù)字量I/O口。而本次控制系統(tǒng)需要24個(gè)輸入點(diǎn)和22個(gè)輸出點(diǎn),所以,選用三菱FX2N80MR001型PLC可以滿足課題需要,而且也保證了I/O口的使用裕量,可以滿足控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展需求。 PLC的I/O口資源配置 根據(jù)立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的要求功能,對(duì)PLC進(jìn)行I/O分配,具體分配如下:輸入分配如表1所示。 表1 PLC輸入口分配表輸入輸入設(shè)備輸入輸入設(shè)備X0啟動(dòng)按鈕X153號(hào)載車板左限位開(kāi)關(guān)X1緊停按鈕X164號(hào)載車板左限位開(kāi)關(guān)X23號(hào)載車板按鈕X173號(hào)載車板下限位開(kāi)關(guān)X34號(hào)載車板按鈕X204號(hào)載車板下限位開(kāi)關(guān)X45號(hào)載車板按鈕X213號(hào)載車板上限位開(kāi)關(guān)X56號(hào)載車板按鈕X224號(hào)載車板上限位開(kāi)關(guān)X67號(hào)載車板按鈕X235號(hào)載車板下限位開(kāi)關(guān)X71號(hào)載車板右限位開(kāi)關(guān)X246號(hào)載車板下限位開(kāi)關(guān)X102號(hào)載車板右限位開(kāi)關(guān)X257號(hào)載車板下限位開(kāi)關(guān)X111號(hào)載車板左限位開(kāi)關(guān)X265號(hào)載車板上限位開(kāi)關(guān)X122號(hào)載車板左限位開(kāi)關(guān)X276號(hào)載車板上限位開(kāi)關(guān)X133號(hào)載車板右限位開(kāi)關(guān)X307號(hào)載車板上限位開(kāi)關(guān)X144號(hào)載車板右限位開(kāi)關(guān)X31載車板復(fù)位輸出分配如表2所示。表2 PLC輸出端口分配表輸出輸出設(shè)備輸出輸出設(shè)備Y01號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y145號(hào)電機(jī)下降Y12號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y156號(hào)電機(jī)下降Y21號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y167號(hào)電機(jī)下降Y32號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y175號(hào)電機(jī)上升Y43號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y206號(hào)電機(jī)上升Y54號(hào)電機(jī)右轉(zhuǎn)Y217號(hào)電機(jī)上升Y63號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y223號(hào)載車板防墜電磁鐵Y74號(hào)電機(jī)左轉(zhuǎn)Y234號(hào)載車板防墜電磁鐵Y108號(hào)電機(jī)下降Y245號(hào)載車板防墜電磁鐵Y119號(hào)電機(jī)下降Y256號(hào)載車板防墜電磁鐵Y128號(hào)電機(jī)上升Y267號(hào)載車板防墜電磁鐵Y139號(hào)電機(jī)上升Y27報(bào)警燈 電氣控制系統(tǒng)PLC接線圖PLC接線設(shè)計(jì):在升降橫移式立體停車庫(kù)中,控制系統(tǒng)中的主要控制對(duì)象首先是車庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī),控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn),其次是車庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置,為了保證載車板能橫移到預(yù)定位置以及載車板能上升或下降到指定位置,采用了雙穩(wěn)位置開(kāi)關(guān)。PLC接線圖如圖6所示。圖6 PLC外部接線圖電機(jī)控制及接線設(shè)計(jì):在存取車時(shí)車位的升降不能同時(shí)進(jìn)行,車位的升降和橫移也不能同時(shí)進(jìn)行,這兩個(gè)動(dòng)作必須是互鎖的,即當(dāng)上層車位在升降時(shí),地面層車位不能移動(dòng),反之亦然,并且上層車位每次只能有一個(gè)車位進(jìn)行上下升降運(yùn)動(dòng)??梢栽诔绦蛑杏米枣i和互鎖的方式完成。電機(jī)控制原理如圖7所示。 圖7 電動(dòng)機(jī)控制原理圖 PLC控制程序設(shè)計(jì)本文所設(shè)計(jì)的PLC存取車控制系統(tǒng)只針對(duì)上2層和3層的車位, 對(duì)于第1層車位, 存取車直接開(kāi)進(jìn)開(kāi)出即可。控制軟件采用梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)。需要說(shuō)明的是,載車板所用鏈條和載車板上的吊點(diǎn)懸吊托架在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),防墜掛鉤已經(jīng)掛住了載車板。取車流程和存車流程如圖8和9所示。圖8 取車程序流程圖圖9 存車程序流程圖根據(jù)立體車庫(kù)的運(yùn)行控制要求,程序設(shè)計(jì)方案如下:程序所用狀態(tài)元件、定時(shí)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均選用具有掉電保護(hù)功能的元件,當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)元件保持掉電前的狀態(tài),以保存現(xiàn)場(chǎng)信息,待上電后繼續(xù)完成被中斷的動(dòng)作當(dāng)發(fā)生意外情況時(shí), 按下急停按鈕中止系統(tǒng)的運(yùn)行并保存現(xiàn)場(chǎng)斷點(diǎn)信息當(dāng)出現(xiàn)電氣或機(jī)械故障時(shí),如電機(jī)過(guò)載、過(guò)熱時(shí)自動(dòng)中止系統(tǒng)運(yùn)行,同時(shí)由人進(jìn)行故障處理。 控制系統(tǒng)程序梯形圖基于PLC立體車庫(kù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)程序梯形圖,見(jiàn)附錄。6 基于組態(tài)王的監(jiān)控界面設(shè)計(jì) 組態(tài)王軟件介紹 Windows 98/2000/NT/XP中文平臺(tái)的中文界面的人機(jī)界面軟件,采用了多線程、COM+組件等新技術(shù),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù),軟件運(yùn)行穩(wěn)定可靠。、工程管理和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)三部分組成。在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個(gè)組成部分,也可以完成數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作;工程管理器內(nèi)嵌畫(huà)面管理系統(tǒng),用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫(huà)面的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫(huà)面制作系統(tǒng)TouchMake和工程運(yùn)行系統(tǒng)TouchVew來(lái)完成的。 利用組態(tài)王實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控建立新組態(tài)王工程的一般過(guò)程是(定義畫(huà)面)。 。 (定義變量)。 。 。 建立組態(tài)王新工程 要建立新的組態(tài)王工程,首先為工程指定工作目錄(或稱“工程路徑”)?!敖M態(tài)王”用工作目錄標(biāo)識(shí)工程,不同的工程應(yīng)置于不同的目錄。工作目錄下的文件由“組態(tài)王”自動(dòng)管理。 創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面 進(jìn)入組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)后,就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫(huà)面,在每個(gè)畫(huà)面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些畫(huà)面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對(duì)象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形(圓角矩形)、直線、橢圓(圓)、扇形(圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形(多邊線)、文本等基本圖形對(duì)象,及按鈕、趨勢(shì)曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。提供了對(duì)圖形對(duì)象在窗口內(nèi)任意移動(dòng)、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對(duì)齊等編輯操作,全面支持鍵盤(pán)、鼠標(biāo)繪圖,并可提供對(duì)圖形對(duì)象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具。第一步:定義新畫(huà)面進(jìn)入新建的組態(tài)王工程,選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件\畫(huà)面”,在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo),彈出對(duì)話框如圖10所示。 圖10 新建畫(huà)面在“畫(huà)面名稱”處輸入新的畫(huà)面名稱:立體車庫(kù),其它屬性目前不用更改。點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。如圖11所示。圖11 組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)第二步:在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中通過(guò)“工具箱”和“圖庫(kù)”,繪制立體車庫(kù)組態(tài)畫(huà)面,如圖12所示。圖12 創(chuàng)建圖形界面設(shè)計(jì)好組態(tài)畫(huà)面之后選擇“文件\全部存”命令保存現(xiàn)有畫(huà)面。 定義 I/O 設(shè)備組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。外部設(shè)備包括:下位機(jī)(PLC、儀表、模塊、板卡、變頻器等),它們一般通過(guò)串行口和上位機(jī)交換數(shù)據(jù);其他Windows 應(yīng)用程序,它們之間一般通過(guò)DDE 交換數(shù)據(jù);外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)備之后,組態(tài)王才能通過(guò)I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方便定義外部設(shè)備,組態(tài)王設(shè)計(jì)了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)用戶一步步完成設(shè)備的連接。本設(shè)計(jì)中使用三菱FX2N80MR PLC和組態(tài)王進(jìn)行通信。PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。其中PLC 連接在計(jì)算機(jī)的COM1 口。繼續(xù)上面的工程。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備\COM1”,在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo),運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?。選擇“FX2系列PPI”項(xiàng),單擊“下一步”。為外部設(shè)備取一個(gè)名稱,輸入“三菱PLC”,單擊“下一步”,彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。為設(shè)備選擇連接串口,假設(shè)為COM1,單擊“下一步”。填寫(xiě)設(shè)備地址,為1,單擊“下一步”。設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可),單擊“下一步”,彈出“設(shè)備配置向?qū)А?。檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確,確認(rèn)無(wú)誤后,單擊“完成”。設(shè)備定義完成后,可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“三菱PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí),只要把IO變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上,它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”軟件的核心部分,工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕上,操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié),所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在TouchVew 運(yùn)行時(shí),它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。變量在畫(huà)面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫(huà)面開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中定義,定義時(shí)要指定變量名和變量類型,某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的集合記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)\數(shù)據(jù)詞典”,在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo),彈出“變量屬性”對(duì)話框如圖13所示。此對(duì)話框可以對(duì)數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作,以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理工作。在“變量名”處輸入變量名:a1;在“變量類型”處選擇變量類型:IO離散,在“連接設(shè)備”中選擇先前定義好的IO 設(shè)備:三菱PLC;在“寄存器”中定義為:X1;在“數(shù)據(jù)類型”中定義為:Bit類型。其它屬性目前不用更改,單擊“確定”即可。圖13 創(chuàng)建IO變量 建立動(dòng)畫(huà)連接定義動(dòng)畫(huà)連接是指在畫(huà)面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系,當(dāng)變量的值改變時(shí),在畫(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表示出來(lái);或者由軟件使用者通過(guò)圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。雙擊圖形對(duì)象——即“小車”,彈出“動(dòng)畫(huà)連接”對(duì)話框,如圖14所示。圖14 動(dòng)畫(huà)連接同理,其余變量也如此設(shè)置后返回組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。設(shè)置完成之后,選擇“文件\全部存”菜單命令。 運(yùn)行和調(diào)試組態(tài)王工程已經(jīng)初步建立起來(lái),進(jìn)入到運(yùn)行和調(diào)試階段。在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中選擇“文件\切換到 View”菜單命令,進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。在運(yùn)行系統(tǒng)中選擇“畫(huà)面\打開(kāi)”命令,從“打開(kāi)畫(huà)面”窗口選擇“立體車庫(kù)”畫(huà)面。調(diào)出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫(huà)面,即可看到畫(huà)面的動(dòng)態(tài)變化。自動(dòng)調(diào)試如圖15所示。調(diào)試結(jié)果:此車庫(kù)設(shè)置了自動(dòng)和手動(dòng)操控方式。自動(dòng)方式下車庫(kù)由PLC設(shè)計(jì)的程序控制;手動(dòng)方式下,車庫(kù)則由人工按鈕觸發(fā)接觸器等執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)車庫(kù)進(jìn)行控制,手動(dòng)控制是人工的調(diào)整車位進(jìn)行存車和取車操作。本次調(diào)試在組態(tài)王里進(jìn)行,調(diào)試效果良好。存在問(wèn)題:本次課題設(shè)計(jì)的立體車庫(kù),雖然經(jīng)過(guò)仿真和演示看到了基本部分的實(shí)際效果,但整個(gè)課題還是存在不足之處。本次設(shè)計(jì)由于自身的編程水平和時(shí)間限制,所以PLC的程序使用基本指令編程,只實(shí)現(xiàn)了基本功能,所以程序存在漏洞和不妥之處;本次設(shè)計(jì)只對(duì)車庫(kù)的控制部分做了詳細(xì)說(shuō)明,而對(duì)其他機(jī)械構(gòu)建和硬件部分只做了圖示和基本概述,所以有所欠缺;本次設(shè)計(jì)只是理論和仿真,所以真正的實(shí)際運(yùn)用還是有待實(shí)踐。15 自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)控制界面 手動(dòng)動(dòng)調(diào)試如圖16所示。圖16 自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)控制界面7 立體車庫(kù)控制系統(tǒng)程序仿真下面僅就3號(hào)載車板的進(jìn)與出
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