基于PLC的网球自动发射机设计

1前言 (1)

2基于PLC网球自动发射机系统方案设计 (2)

2.1系统设计要求 (2)

2.2基于PLC网球自动发射机方案比较及论证 (3)

2.2.1继电器与可编程控制器的方案比较论证 (3)

2.2.2 PLC经验设计法和顺序控制法的方案比较论证 (3)

3 基于PLC网球自动发射机系统分析 (4)

3.1系统功能分析 (4)

3.2工艺流程图 (4)

3.3输入控制信息分析 (6)

3.4输出控制信息分析 (7)

3.5中间元件表 (8)

4基于PLC网球自动发射机控制系统硬件设计 (9)

4.1系统总图设计 (9)

4.2PLC控制系统图设计 (9)

5 基于PLC网球自动发射机控制系统软件设计 (11)

5.1控制流程图设计 (11)

6基于PLC网球自动发射机系统调试 (12)

7基于PLC网球自动发射机监控系统软件设计 (13)

7.1上位机监控画面的组态设计 (13)

7.2实时数据库的变量设置 (14)

7.3设备窗口的连接设置......................................................................................................错误！未定义书签。

1前言

现代生活越来越繁忙了，可以说竞争压力也越来越大，平时人们都为了使自己不被淘汰而拼命努力的工作，从而使身体没有得到应该有的锻炼，很多现代化的锻炼方式也随之出现，网球是人们都喜欢的锻炼方式，为了使想提高网球运动水平的练习人员提供方便，网球训练机应运而生。简单的所谓网球训练机就是用一块铁绑着绳子，绳子的另一头系上网球，那绳子要有弹性的，那样拍出去的球就还能再回来。针对网球训练项目中的技术要求和存在的问题,提出了设计网球自动发射器的想法。该机器主要是利用PLC编程系统和机械的结合而构成的

本设计以PLC为设计核心，利用一定的机械结构，能自动的一不同方向发射网球，以供练习人员练习。PLC是一种集微机技术，自动化技术，通信技术为一体的通用工业控制装置，它可靠性强，性价比高，使用方便。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

所以本设计采用PLC作为控制的核心，设计一台网球发射机控制系统。该发射机主电路由三台电机构成。第一台电机控制发球，同时分别由PLC输出控制继电器，已达到控制第二，第三台电机的正反转来实现发射机上下左右移动。该设计具有手动和自动两种选择模式。手动模式可以任意向几个方向发球，自动模式时按PLC预设花样发球。此外还有光电传感器以检测球框是否有球，有球则运行，没有球则自动关闭电源。软件部分采用顺序控制法设计，具有很强的可读性且设计清晰。最后采用易控将PLC与上位机相连，使系统具有远程监视功

能。

2基于PLC 网球自动发射机系统方案设计

2.1系统设计要求

此次设计的主要内容是利用日本三菱公司的FX2N 系列PLC 对网球发射机进行控制，其任务是网球发射机要能够每五秒自动发送网球，并通过对发射台高低和摆头的控制，来控制网球发射后的落点。其设计模型图如下所示：

图2.1 发射机装置图 该装置主要有六部分组成：

1）球框：用于存放等待发射的球。

2）发射电机M1：该装置的动力部分，功率0.45kW。

3）发射架：网球被加速后从该发射架发射出来，发射架可以通过配套的机械结构调整高度和角度，以控制发射球的方向。

4）电机M2：上下移动控制（与机械结构配合），功率0.2kW。 5）电机M3：左右移动控制（与机械结构配合），功率0.2kW。

6）底架:用于支撑整个装置，并且也是安装主电路板的地方，底架没有固定，可以将整个装置移动到需要的位置。

系统设计要求如下：

1) 进一步完善机械手控制系统的相关流程分析，画出流程图；

2) 完成全部的输入、输出信号分析，作出输入、输出表，画出输入、输出线路图设计； 3) 完成系统总体硬件线路图的设计，进行正确的选型，给出元器件清单，画出系统安

装配置图；

4) 说明程序模块结构，做出中间元件说明表，完成系统软件程序的编写，对程序进行

清晰的注释；

发射电机M1

5)在工业组态软件平台上设计上位机监控界面，包括运用脚本语言编程和相关的动画

制作；

6)完成相关的调试

2.2基于PLC网球自动发射机方案比较及论证

2.2.1继电器与可编程控制器的方案比较论证

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛用于遥控，遥测，通讯，自动控制，机电一体化等领域。继电器一般都有能反映一定输入变量的感应机构，有能对被控电路实现通断的执行机构，在感应机构（输入部分）和执行机构（输出部分）之间还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。

PLC，是一种电气自动化控制装置，专为工业环境下应用而设计。它使用可编程存储器内部存储用户设计的指令，这些指令用来实现特殊的功能。诸如逻辑运算，顺序操作，定时计数以及算术运算和通过数字或者模拟输入/输出来控制各类机械过程。与传统的继电器相比，PLC具有以下优点：

1）控制程序可变，具有很好的柔性：在工艺流程改变或者生产设备更新的情况下，不必改变PLC硬设备，只需要改变程序即可。

2）具有高度可靠性，适用于工业环境。

3）功能完善：现代的PLC具有数字和模拟量输入输出,逻辑和算数运算等一系列功能，使得控制水平大大提高。

4）易于掌握，便于维修。

根据两种控制器件的特点，本次设计使用PLC作为控制核心。

2.2.2 PLC经验设计法和顺序控制法的方案比较论证

用经验设计法设计梯形图时，没有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时，用大量的中间单元来完成记忆，连锁和互锁等功能，由于需要考虑的因素很多，他们往往交织在一起。分析起来非常困难，并且容易遗漏一些应该考虑的问题，对于初设计者来说，并不适用。

所以本次设计采用顺序控制法来设计程序。

经过以上论证，本次设计采用PLC作为控制的核心器件，并采用顺序控制法编写软件程序达到设计要求。