word格式.摘要：針對目前網球自動發射機發射模式單一的情況，本文提出了一種針對不同層次鍛煉者的設計。本設計提供三種不同的模式供鍛煉者選擇，即手動模式，自動模式一和自動模式二。本設計在兩種不同方案的基礎上選擇了使用PLC控制發射機的方案。通過對輸入輸出信息的分析確定了使用什么型號的PLC控制器件。然后對發射機工藝流程進行分析，從而確定了整個程序的結構，利用順序編程的方法編寫控制程序，使用梯形圖測試功能初步驗證了程序的正確性。使用易控組態軟件對整個程序進行模擬驗證，進而進一步確定編程的正確性。使用MXComponent進行了綜合測試，驗證了組態軟件與GXDeveloper成功通信。本設計完成了設計目標，實現了網球自動發射機主要功能。關鍵詞：網球自動發射機，PLC，GXDeveloper，易控組態軟件，MXComponentAbstract:Inordertoimprovetheinsufficientthatthepresentautomatictransmitterlaunchmodewassingle，thisdesignproposedadesignfordifferentlevelsofexercisers.Thisdesignprovidedthreedifferentpatternsfortheexerciserstochoose,namely,manualmode,automaticmodeandautomaticmode.Onthebasisoftwodifferentschemes，thisdesignchosePLCcontroltransmitterscheme.Accordingtotheanalysisoftheinputandoutputinformation，wedeterminedthetypeofPLCcontrollerdevice.Andthenanalyzethetransmitterprocess,todeterminethestructureofthewholeprogram,themethodofusingsequentialprogrammingwritecontrolprogram.Usingladderdiagramtestfunctionspreliminaryverifiesthecorrectnessoftheprogram.UsingINSPECforsimulatingthewholeprogramverification,andfurthertodeterminethecorrectnessoftheprogramming.UsingMXComponenthascarriedonthecomprehensivetesttoverifytheconfigurationsoftwareandGXDevelopercommunicationsuccess.Thisdesigncompletedthetargetofthedesign,andrealizedmainthefunctionofthetennisautomatictransmitter.Keywords:Tennisautomatictransmitter,PLC,GXDeveloper,INSPEC,MXComponent目錄184261前言 1231652網球自動發射機方案設計 3102202.1網球自動發射機設計要求 3236572.2網球自動發射機方案設計 496042.2.1方案一基于PLC的網球自動發射機 481132.2.2方案二基于VB和單片機的網球自動發射機 4217912.3網球自動發射機的方案論證 570772.3.1方案一 5234412.3.2方案二 5188222.4網球自動發射機的方案選擇 6322293基于PLC的網球自動發射機系統分析 740293.1基于PLC的網球自動發射機功能分析 741703.2基于PLC的網球自動發射機工藝流程圖 7254943.2.1總體工藝流程圖 8177373.2.2手動模式工藝流程圖 8159063.2.3自動模式一工藝流程圖 9101573.2.4自動模式二工藝流程圖 1194613.3基于PLC的網球自動發射機輸入控制信息分析 1273793.4基于PLC的網球自動發射機輸出控制信息分析 12312803.5基于PLC的網球自動發射機PLC輸入輸出表設計 12236333.6基于PLC的網球自動發射機的PLC選型 13205614基于PLC的網球自動發射機硬件設計 14296554.1網球自動發射機工作電路圖設計 14242314.2PLC外部接線圖設計 15251504.3基于PLC的網球自動發射機的PLC選型 15324704.4基于PLC的網球自動發射機的電機選型 1663084.5基于PLC的網球自動發射機的光電開關選型 1629194.6元器件表 1614835基于PLC的網球自動發射機軟件設計 1894765.1中間元件表的制定 18186555.2網球發射機程序順序功能圖設計 2047805.2.1網球發射機主程序順序功能圖設計 20100735.2.2網球發射機手動模式程序順序功能圖設計 2173035.2.3網球發射機自動模式一程序順序功能圖設計 21181905.2.4網球發射機自動模式二程序順序功能圖設計 23323125.3PLC編程平臺GXDeveloper介紹 24301255.4基于PLC的網球自動發射機程序設計 24135385.5基于PLC的網球自動發射機程序調試 28207936基于PLC的網球自動發射機上位監控系統設計 30200296.1易控組態軟件介紹 303236.2上位監控系統界面設計 31187986.3易控變量組設置 32283916.4易控FX串口設置 34244457基于PLC的網球自動發射機綜合調試 3666297.1綜合調試平臺說明 36308797.2綜合調試的步驟 38233707.3整體的綜合調試 38319208總結 39108779致 4024714參考文獻 4124503附錄基于PLC的網球自動發射機元件表 421前言PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC已經廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，它具有高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController,PLC），它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種采用微型計算機技術的工業控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（PersonalComputer）的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。PLC自1969年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國、日本、德國的可編程序控制器質量優良，功能強大。自1969年針對工業自動控制的特點和需要而開發的第一臺PLC問世以來，迄今已近30多年了，它的發展雖然包含了前期控制技術的繼承和演變，但又比同于順序控制器和通用的微機控制裝置。它不僅充分利用微機處理器的優點來滿足各種工業領域的實時控制要求，同時也照顧到現場電氣操作維護人員的技能和習慣，摒棄了微機常用的計算機編程語言的表達形式，獨具風格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎地形象編程語言和模塊化地軟件結構，使用程序地編制清晰直觀、方便易學，調試和查錯都很容易。用戶買到所需PLC后，只需按說明書或提示，座少量地安裝接線和用戶程序地編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應用于生產實踐。而且用戶程序的編制、修改和調試不需要具有專門的計算機編程語言知識。這樣就破除了”電腦“的神秘感，推動了計算機技術的普遍運用?？删幊炭刂破鱌LC在現代工業自動化控制中是最值得重視的先進控制技術。PLC現已成為工業控制三大支柱（PLC、CAD/CAM、ROBOT）之一，以其可靠性高、邏輯功能強、體積小、可在線修改控制程序、具有遠程通信聯網功能、以易與計算機接口、能對模擬量進行控制，具備高速計數與位控等性能模塊等優異性能，日益取代由大量中間繼電器、時間繼電器、計數繼電器等組成的傳統繼電—接觸控制系統，在機械、化工、石油、冶金、電力、輕工、電子、紡織、食品、交通等行業得到廣泛應用。PLC應用深度和廣度已經成為一個國家工業先進的重要標志之一。近年來，隨著國民經濟的增長，人民生活水平的提高，生活也變得越來越繁忙了。隨之而來的競爭壓力也越來越大，平時人們都為了使自己不被淘汰而拼命努力的工作和學習，從而導致身體沒有得到應該有的鍛煉。很多現代化的鍛煉方式也隨之出現，網球運動是多數人們都喜歡的鍛煉方式，為了給想提高網球運動水平的練習人員提供方便，網球訓練機便應運而生。簡單的說，所謂網球訓練機就是用一塊鐵綁著繩子，繩子的另一頭系上網球，那繩子要有彈性的，那樣拍出去的球就還能再回來。本文針對網球訓練項目中的技術要求和存在的問題,提出了設計網球自動發射機的想法。該機器主要是利用PLC編程系統和機械的結合而構成的。該發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。2網球自動發射機方案設計2.1網球自動發射機設計要求根據實際的經驗，網球自動發射機大致要求如下：（1）要求設計的網球訓練器可以發射出一定質量的球。（2）要求每隔5秒發射一球。（3）需設置發射器的左右上下極限。（4）每執行一步發射就自動檢測改時候是否發射筐中有網球，如果沒有就自動關斷電源，等待裝入網球，如果檢測有，就繼續發射。發射機主要有六部分組成：（1）球框：存裝待發射球。（2）發射電機M1：發射網球，功率0.45KW。（3）發射管：球框中的球通過發射管發射。（4）電機M2：上下移動發射機，功率0.2KW。（5）電機M3：左右移動發射機，功率0.2KW。（6）發射架：支撐整個發射機，可控制整個發射機的高度。發射電機M1發射機上下移動電機M2發射機左右移動電機M3設計模型結構圖如圖2.1。發射電機M1發射機上下移動電機M2發射機左右移動電機M3 圖2.1網球發射機結構2.2網球自動發射機方案設計2.2.1方案一基于PLC的網球自動發射機利用上位機控制PLC，通過電機動作，作用于球，將球發射出去，通過上下移動控制電機以及左右移動控制電機控制發射機的位置，從而能夠發出不同檔次的網球，這樣的設計使得用戶圍得以擴大。通過光電檢測開關檢測框中有無網球，反饋到上位控制系統控制發射機動作。該方案的方框圖如圖2.2。圖2.2基于PLC的網球自動發射機系統方框圖2.2.2方案二基于VB和單片機的網球自動發射機將VB程序引入PC機，PC機作用于單片機，單片機輸出作用于歩進電機，從而控制網球發射機的發射筒，進而也能發射不同位置的網球。通過光電傳感器，檢測框中是否有球，將信號反回給單片機，通過單片機控制發射機動作。該系統方框圖如圖2.3。圖2.3基于VB和單片機的網球自動發射機系統方框圖2.3網球自動發射機的方案論證2.3.1方案一（1）控制程序可變，具有良好的柔韌性：對于一個工廠或用戶來說，需求不會是一層不變的，總會隨著外界的變化而變化，而PLC正好能滿足這個條件，只需改動PLC程序，而不需要改動硬件，就能實現工藝的變形，滿足要求。（2）具有高度可靠性，適用與惡劣環境：PLC對環境要求低，據研究表明，PLC故障間隔時間長達5年以上，所以是相當可靠的?？煽啃詻Q定了它的生產效益，只有穩定的運行，才能保證生產的持續和高效。（3）功能健全，可以應用于各種環境：PLC具有數字和模擬量的輸入/輸出、邏輯運算、算術運算、定時、計數、順序控制等多種功能?？梢赃\用在大多數場合，所以適用性相當強、（4）操作簡單，易于維護：一旦做好PLC，便可通過上位控制PLC的運行，操作簡單，如果遇到大改動，只需變更PLC部程序就可以實現功能的改變。（5）體形小巧，功能強大，耗電量?。簩τ谄渌刂葡到y，PLC更加便捷，體積小，耗電量低，對于小型生產更加適用。（6）性價比高：隨著科技的發展，PLC的生產費用日益降低，功能卻日益強大，讓更多的生產部門能夠承擔，低廉的造價和強大功能相對比，PLC逐漸被廣大人群接受。2.3.2方案二（1）體積相當?。簡纹瑱C體積相當小，耗電量極低，可以用在生活中的各種小物品上，例如遙控器，手機等。體積過小，則功能相對PLC不夠完善，無法代替PLC運用與大型生產。（2）變動方便：當需要根據環境變化改變單片機時，只需更改程序，便可以實現功能的改變。（3）低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品。（4）單片機可靠性高，可工作到10^6～10^7小時無故障。（5）控制功能強。2.4網球自動發射機的方案選擇PLC和單片機相比較，有很多相同的優點，但是單片機就目前看來很難在戶外場合穩定運行。單片機的運行受到室外各種不利因素的影響較大，如溫度驟降，風雨雷電等天氣因素，突然的沖擊等等。PLC與之相比，承受此類不利因素的能力相比較高。由于本設計需要的輸入輸出點位比較多，單片機一般難以達到。而且工程項目一般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設計使得系統電路更為簡單。而且PLC的可行性，現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。3基于PLC的網球自動發射機系統分析3.1基于PLC的網球自動發射機功能分析基于PLC的網球自動發射機總體上由三個電機，一個球框，一根發射管和一個支架構成。用兩個電機分別調節發射機的上下和左右運動，再用一個電機控制球的發射。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。發射機上安裝有控制面板，用戶可以根據需要選擇不同模式發射網球。該發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射機時，如果發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3.1。圖3.1基于PLC的網球自動發射機簡圖3.2基于PLC的網球自動發射機工藝流程圖通過控制電機M1、M2的旋轉，將發射機移動到特定的九個位置，并在該點完成發球。需要控制發射機的啟停和發球時間間隔，以及發射機移動過程的循環方式。3.2.1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，否則停止執行命令并亮起無球報警燈。正常運行時，默認發射機每次停止時都在場地中間位置。用戶需要根據自身實際能力選擇不同的運行模式來控制發射機運行。每次執行完一次子程序系統返回主程序?？傮w工藝流程如圖3.2。圖3.2總體工藝流程圖3.2.2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、向上按鈕控制發射機的位置，按下發射按鈕發射網球。手動模式工藝流程圖如圖3.3。圖3.3手動模式工藝流程圖3.2.3自動模式一工藝流程圖當用戶按下自動模式一時，發射機開始自動執行模式一程序。首先從起點向上移動到達上極限開始發球，發射完設定的數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3.4。圖3.4自動模式一流程圖3.2.4自動模式二工藝流程圖當用戶按下自動模式二時，發射機開始自動執行自動模式二程序。首先從起點斜向運行到左上極限點開始發球，發射完設定數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3.5。圖3.5自動模式二流程圖3.3基于PLC的網球自動發射機輸入控制信息分析根據基于PLC的網球自動發射機的系統需求，系統需要的輸入控制信號有以下幾種：發射機啟動停止信號（由啟動停止開關產生）；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生）；手動模式控制發射機信號（由按鍵向上、向下、向左、向右產生）；九個點位的信號（由九個行程開關產生）；手動發球信號（由發球按鍵產生）；有無球信號（由光電檢測開關產生）。其中啟動停止開關用于控制整個系統的開啟與停止，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判定發射機是否到達預定位置，手動方向按鍵用于用戶選擇發射機將要到達的位置，手動發射鍵用于用戶選擇到達位置后是否發射網球，光電檢測開關用于判斷框中是否有球。3.4基于PLC的網球自動發射機輸出控制信息分析根據基于PLC的網球自動發射機的系統功能，系統輸出信息有如下幾個：輸出到控制網球自動發射機發射電機的啟停信號Y0，輸出到控制網球自動發射機向上運動的電機啟停信號Y1，輸出到控制網球自動發射機向下運動的電機啟停信號Y2，輸出到控制網球自動發射機向左運動的電機啟停信號Y3，輸出到控制網球自動發射機向右運動的電機啟停信號Y4，輸出到控制網球自動發射機運行燈點亮熄滅的信號Y5，輸出到控制網球自動發射機無球報警燈點亮熄滅的信號Y6。3.5基于PLC的網球自動發射機PLC輸入輸出表設計根據輸入輸出信息的分析，將輸入輸出信息制定了兩表格，并且分析了大概的作用。輸入輸出表如表3.1。表3.1輸入輸出信息表元件符號端子名稱名稱及作用SB1X0總啟動開關SB2X1總停止開關SB3X2手動電機M2正轉開關SB4X3手動電機M2反轉開關SB5X4手動電機M3正轉開關SB6X5手動電機M3反轉開關SB7X6手動發球開關SB8X7自動模式一開關SB9X10自動模式二開關SB10X24手動模式開關S1X12上極限限位開關S2X13下極限限位開關S3X14左極限限位開關S4X15右極限限位開關S5X16左上極限限位開關S6X17左下極限限位開關S7X20右下極限限位開關S8X21右上極限限位開關S9X22網球檢測開關S10X23中間限位開關KM0Y0發球電機M1狀態KM1Y1電機M2正轉狀態KM2Y2電機M2反轉狀態KM3Y3電機M3正轉狀態KM4Y4電機M3反轉狀態KM5Y5無球報警燈狀態KM6Y6運行指示燈狀態3.6基于PLC的網球自動發射機的PLC選型根據上文的分析，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，萍主編.現代電氣控制技術.：大學，2001），選擇有24個輸入點以及24個輸出點的FX2-48MR即可完成功能。4基于PLC的網球自動發射機硬件設計4.1網球自動發射機工作電路圖設計系統由3臺電機以及接觸器等元件構成。電機M1是控制發射機發球，功率為0.45KW，電機M2正、反轉控制發射管向上、下移動，M3正、反轉控制發射管向上、下移動，空氣開關與接觸器額定電流略大于電機額定電流。網球自動發射機工作電路圖如圖4.1。圖4.1網球自動發射機工作電路圖4.2PLC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PLC與硬件的連接。具體接線圖如圖4.2。圖4.2PLC外部接線圖4.3基于PLC的網球自動發射機的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FX2-48MR即可完成功能。4.4基于PLC的網球自動發射機的電機選型我們需要三個電機，一個電機控制發射管的上下移動，一個電機控制發射管的左右移動，再有一個電機控制網球的發射，由于網球發射機的三個電機都沒有大的負載，所以只需要小型電機即可。4.5基于PLC的網球自動發射機的光電開關選型我們需要一個光電開關隨時檢測網球發射機的籃筐中是否有球，所以需要一個良好的光電檢測開關，當框中無球時，能觸發光電檢測開關斷開，以實現停止網球發射機。4.6元器件表整個設計所用到的各種元件記錄表見表4.1。表4.1元器件型號表序號元件代號元件名稱元件型號單位數量01M1交流電機SGMGH-05A臺102M2交流電機SGMGH-02A臺103M3交流電機SGMGH-02A臺104QF1空氣開關C65N-3PC16A個105QF2.QF3空氣開關C65N-3PC10A個106FR1熱繼電器TK-E02R-C只107FR2.FR3熱繼電器TK-E02M-C只208FU1熔斷器RT14-20只309FU2-FU4熔斷器RT14-20只810FU5熔斷器RT14-20只211PLC可編程控制器FX2N-48MR臺112SB1啟動開關XB2BA31C個113SB2停止開關XB2BA41C個114SB3-SB6手動控制按鍵XB2BA61C個415SB7手動發球XB2BA21C個116SB8自動模式1XB2BA51C個117SB9自動模式2XB2BA51C個118SB10手動模式開關XB2BA51C個119KM1-KM5交流接觸器EB9-30-1個620S1-S8限位開關ZCK-D59C個821S9光電開關E3JK-DS30M1個122S10居中限位開關ZCK-D59C個123L無球報警燈LED個124L運行指示燈LED個15基于PLC的網球自動發射機軟件設計5.1中間元件表的制定根據程序設計需要，分析整個程序流程圖結合發射機的工藝流程，需要使用不少的中間元件，一部分用于控制電機運動，一部分用于控制發球時間，還有一部分用于控制發球次數。根據不同類型的中間元件的功能與作用我們將選擇的原件列表如下表5.1。表5.1中間元件表序號中間元件功能作用00M0開機狀態標識01M1觸發電機M2正轉自鎖02M2觸發電機M2反轉自鎖03M3觸發電機M2再次反轉自鎖04M4觸發電機M2再次正轉自鎖05M5觸發電機M3正轉自鎖06M6觸發電機M3反轉自鎖07M7觸發電機M3再次反轉自鎖08M8觸發電機M3再次正轉自鎖09M9觸發電機M2再次正轉自鎖10M10觸發電機M2、M3正轉自鎖11M11觸發電機M3反轉自鎖12M12觸發電機M2反轉自鎖13M13上限位發球結束標志14M14中限位發球結束標志15M15下限位發球結束標志16M16中限位再次發球結束標志17M17左極限發球結束標志18M18中限位第3次發球結束標志19M19右極限發球結束標志20M20左上極限發球結束標志21M21右上極限發球結束標志22M22右下極限發球結束標志23M23左下極限發球結束標志24M24觸發電機M2正轉、M3反轉自鎖25M25手動電機M2正轉自鎖26M26手動電機M2反轉自鎖27M27手動電機M3正轉自鎖28M28手動電機M3反轉自鎖29M29啟動狀態標志序號中間元件功能作用01T0上限位發球計時02T1中限位發球計時03T2下限位發球計時04T3中限位再次發球計時05T4左極限發球計時06T5中限位第3次發球計時07T6右極限發球計時08T7左上極限發球計時09T8右上極限發球計時10T9右下極限發球計時11T10左下極限發球計時12C1上限位發球計數13C2中限位發球計數14C1下限位發球計數15C3中限位再次發球計數16C4左極限發球計數17C5中限位第3次發球計數18C6右極限發球計數19C7左上極限發球計數20C8右上極限發球計數21C9右下極限發球計數22C10左下極限發球計數5.2網球發射機程序順序功能圖設計5.2.1網球發射機主程序順序功能圖設計通過主程序的啟動開關控制整個程序的啟動，由于每次開機發射機都處于中間位置，此時，當啟動發射機后，通過面板按鍵選擇需要進入的程序，發射機執行對應的程序使發設機工作。選擇自動模式一后，發射機進入模式一自動運行狀態；選擇自動模式二后，發射機進入模式二自動運行狀態；選擇手動模式后，發射機等待用戶手動按鍵命令。系統主程序順序功能圖如圖5.1。圖5.1主程序控制順序功能圖5.2.2網球發射機手動模式程序順序功能圖設計用戶通過按鍵選擇手動模式后，發射機等待用戶按鍵選擇需要移動的方向。當按下向上按鍵的時候，發射機向上移動直到抵達上極限，然后停止，等待用戶按下發射鍵執行發射命令；當按下向下按鍵的時候，發射機向下移動直到抵達下極限，然后停止，等待用戶按下發射鍵執行發射命令；當按下向左按鍵的時候，發射機向左移動直到抵達左極限，然后停止，等待用戶按下發射鍵執行發射命令；當按下向右按鍵的時候，發射機向右移動直到抵達右極限，然后停止，等待用戶按下發射鍵執行發射命令。手動模式程序順序功能圖如圖5.2。圖5.2手動模式程序順序功能圖5.2.3網球發射機自動模式一程序順序功能圖設計用戶按下自動模式一按鍵后，系統自動開始運行。發射機從起始位（就是中間位置）開始向上移動，到達上極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往下移動；到達中間位置后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機再次開始往下移動；到達下極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始再次往上移動；到達中間位置后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往左移動；到達左極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往右移動；到達中間位置后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始再次往右移動；到達右極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始再次往左移動回到中間位置。自動模式一程序順序功能圖如圖5.3。圖5.3自動模式一程序順序功能圖5.2.4網球發射機自動模式二程序順序功能圖設計用戶按下自動模式二按鍵后，系統自動開始運行。發射機從起始位（就是中間位置）開始向左上方移動，到達左上極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往右移動；到達右上極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往下移動；到達右下極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機再次開始往左移動；到達左下極限后運動電機停止，發球電機啟動開始發球，發完三次球后發射機開始往右上方向移動直到回到起始位置。自動模式二程序順序功能圖如圖5.4。圖5.4自動模式二程序順序功能圖5.3PLC編程平臺GXDeveloper介紹GXDeveloper是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QNU、QS、QNA、ANS、ANA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監控及調試，具有異地讀寫PLC程序功能。GXDeveloper具有以下特點：(1)軟件的共GXDeveloper能夠制作Q系列，QNA系列，A系列（包括運動控制（SCPU））,FX系列的數據,能夠轉換成GPPQ,GPPA格式的文檔。此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。(2)利用Windows的優越性，使操作性飛躍上升能夠將Excel,Word等作成的說明數據進行復制，粘貼，并有效利用。(3)程序的標準化：用標號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認識軟元件的而能夠根據標示制作成標準程序。用標號編程做成的程序能夠依據匯編從而作為實際的程序來使用；功能塊（以下，略稱作FB）FB是以提高順序程序的開發效率為目的而開發的一種功能。把開發順序程序時反復使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運用到別的順序程序時的順序輸入錯誤；只要在任意的回路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。(4)能夠簡單設定和其他站點的由于連接對象的指定被圖形化而構筑成復雜的系統的情況下也能夠簡單的設定。(5)能夠用以下各種方法和可編程控制器CPU連接：經由串行通訊口;經由USB;經由MELSECNET/10(H)計算機插板;經由MELSECNET(Ⅱ)計算機插板;經由CC-Link計算機插板;經由Ethernet計算機插板;經由CPU計算機插板;經由AF計算機插板。(7)豐富的調試功能：由于運用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進行調試作業，沒有必要再和可編程控制器連接，沒有必要制作條使用的順序程序；在幫助中有CPU錯誤，特殊繼電器/特殊寄存器的說明，所以對于在線中發生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的容的情況下提供非常大的便利；數據制作中發生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數據制作的時間能夠大幅度縮短。5.4基于PLC的網球自動發射機程序設計考慮到程序功能并不復雜而且程序段相似，采用順序控制指令，通過主程序調用子程序實現系統功能。由于采用的中間繼電器為斷電無法保持類型，無需使用條件轉移指令即可實現功能。采用先編寫主程序后編寫子程序的思想，使用CALL指令調用子程序從而實現用戶按鍵選擇不同模式的功能。整個程序結構比較簡單，所以后期調試也較為方便。這樣使得程序結構清晰明了。主程序以及部分子程序如下圖5.5。圖5.5主程序及部分子程序5.5基于PLC的網球自動發射機程序調試三菱FX系列PLC所采用的編程平臺GXDeveloper下可安裝GXSIMULINK仿真模塊，在程序編輯完成后，可在GX平臺上啟動仿真平臺。程序將被吸入到在存虛擬出現的一個PLC。編輯界面轉入到監控界面，并出現梯形圖邏輯測試工具。在窗口選擇“工具菜單”，添加X，Y，T，M軟元件存監視窗口，界面設置如圖5.6。圖5.6梯形圖邏輯測試窗口仿真調試時，X、Y、M和T分別對應PLC的輸入、輸出和中間繼電器。跟據需要置數的X標號，用鼠標左鍵點擊對應的X，強制X等于1，然后查看Y、T、M的變化是否滿足預期。通過這種強制置數方式，從而達到仿真效果。用這種方法分別調試主程序，手動程序，自動模式一程序，自動模式二程序，以此來驗證程序的正確性。初期調試時，在仿真過程中，會遇到執行子程序1時，其它子程序使用的常開繼電器也被置一，后來發現是主程序結束后忘記加上FEND指令，導致子程序標記無效。由于很多點的行程開關繼電器同時出現在不同子程序，所以觀察程序是否正確要準確找到不同的觀察點來判定。6基于PLC的網球自動發射機上位監控系統設計6.1易控組態軟件介紹易控（INSPEC）是一套通用的監控和數據采集（SCADA）軟件，亦稱人機界面（HMI/MMI）軟件，俗稱組態軟件。易控以通訊的方式和控制系統相連，能讀寫控制系統部的信息，并以圖形和動畫等直觀形象的方式呈現這些信息，以方便對控制流程的監視。也可以通過易控直接對控制系統發出指令、設置參數干預控制流程。易控能對控制系統的數據進行運算處理，將結果返回給控制系統，協助控制系統完成復雜的控制功能，易控還能對從控制系統得到的以及自己產生的數據進行存儲、報表等等其他功能，從而延伸控制系統的能力和彌補控制系統的不足。比如易控可以作為中間橋梁，將控制系統和工廠的企業管理信息系統聯接起來，將多個控制系統聯接起來，使他們之間能交換數據、共享資源，協助和管理曾經是各自孤立的控制系統。從而在更大圍優化了控制結構，提高綜合自動化效率。易控可以應用于機械制造、化工、電力、冶金等任何涉及自動化控制的領域，它本身沒有行業的限制，只要它和控制系統之間能進行數據交換即可。易控設置了常見的PLC、DCS、PC板卡、智能儀表等設備的支持。易控（INSPEC）易控（INSPEC）組態式監控系統PLC等控制系統PLC等控制系統PLC等控制系統其他的控制系統圖6.1易控控制模式圖6.2上位監控系統界面設計新建一個工程，工程名為“網球自動發射機”。工程欄里新建畫面1并打開。“圖形”欄選擇“常用”并選擇10個大小相同的“button”并依次排好。（4）分別右鍵單擊每一個“button”選擇“屬性”欄目中“文本”修改名稱為“啟動”，“停止”，“模式一”，“模式二”，“手動”，“上升”，“下降”，“向左”，“向右”，“發球”。（5）“圖庫”中選擇“指示。儀表”并選擇兩個二極管在桌面上布好，以作運行指示燈，故障燈之用。（6）“圖庫”欄“指示。儀表”中選擇9個指示燈并按4個正方形形式布置。（7)將上述圖形在桌面上按一定順序布置好并保存，控制界面如圖6.3。圖6.3控制界面圖6.3易控變量組設置打開易控，新建變量組，并在變量表中新建變量組，并依此與輸入輸出I/O表對應起始地址，單元長度，寄存器類型，數據類型，變量組等。易控變量組設置見表6.3和6.4。表6.3變量組設置表6.4變量組設置6.4易控FX串口設置打開易控，新建I/O通信，并在串口設置中選擇虛擬設備，再選擇PLC，然后選擇型號為三菱FX系列編程口基本屬性設置等。易控FX串口設置見圖6.4和圖6.5。圖6.4串口設置圖圖6.5串口設置圖7基于PLC的網球自動發射機綜合調試7.1綜合調試平臺說明綜合調試，就是將PLC和易控連接起來，運行易控，通過控制易控按鍵，實現動畫的動作，從而驗證整個設計的成功與否。級聯需要通過軟件MXComponent連接PLC與易控。具體設置如圖7.1以及圖7.2。圖7.1MXComponent設置圖7.2MXComponent設置在實際中微機作為PLC的編程硬件平臺，GXDeveloperVersion7作為編程的軟件平臺，轉換器為JH-04或者SC-08將微機的RS-232串口進行轉換，使得PLC與微機進行相關通信，系統連接圖如圖7.3。 圖7.3級聯示意圖軟件測試中微機就被易控軟件以及虛擬存單元代替了，軟件MXcomponent代替了轉換器起到易控與GXDeveloper的作用，綜合仿真的連接示意圖如圖7.4。圖7.4軟件綜合仿真示意圖7.2綜合調試的步驟首先按照上述進行MXComponent的程序設置，然后運行GXDeveloper，打開網球自動發射機的程序，點擊梯形圖測試按鈕開始仿真，最后打開易控組態軟件，運行網球自動發射機，當運行工程時，界面下方會編譯輸出，如果沒有輸出警告或者錯誤，說明易控設計成功，如圖7.5。圖7.5易控編譯輸出界面7.3整體的綜合調試在完成上訴準備后，點擊模擬界面按鈕查看運行狀態，通過觀察GXDeveloper繼電器存監視窗口里面的變化確定是否成功。界面如圖7.6。圖7.6綜合調試8總結通過兩個周的努力，我們利用PLC和易控組態軟件設計出了網球自動發射機。通過實驗，可以實現發射機在9個不同位置發球。該發射機可以根據用戶的需要調節不同難度的模式進行發球，是一個能滿足大多數人需要的簡易網球自動發射機。但是，本設計還存在很多需要改善的地方。最大缺陷是本實驗設計的網球發射機不能滿足高水平運動員的運動需求，不能隨機不規律的發球，發射出去的球落地點比較單一，而且發射機移動需要一定時間，對于專業人員的訓練不是很好。如果進行相關改進后應用與實際，能夠改善目前網球自動發射機發射方式單一的不足。在這兩周的時間里我們又重溫了電氣技術與PLC的相關知識，進一步了解了用相關知識進行PLC設計的相關方法和步驟。在對問題全面思考的能力上有了一定的提升，對課本知識的理解與運用的能力也得到了提升。課程設計前期大家都顯得比較迷茫，熟話說的好嘛，萬事開頭難。經過大家對以往知識的復習，從網上收集相關資料，慢慢開始有了頭緒。首先對系統功能的分析與工藝流程的探討確定了系統大概的運行流程，進而分析出系統的結構組成，然后根據具體的基本要求從而討論除了系統的模式劃分。在模式確定了的基礎上友探討出了各個模式的運行過程框圖，從而得出了輸入輸出表。然后根據自身實際以及時