畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）多工步組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 多工步組合機(jī)床的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要工業(yè)機(jī)床的控制在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中占有重要的位置。在機(jī)床行業(yè)中，多工步動(dòng)作多機(jī)床由于其工步及，控制較為復(fù)雜。采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此故障多，維修困難、費(fèi)時(shí)費(fèi)力。采用plc控制，可是接線大為簡(jiǎn)化，不但安裝十分方便，而且保證了可靠性，減少了維修量，提高了功效。制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)實(shí)力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力蛀牙取決于執(zhí)照設(shè)備機(jī)床的先進(jìn)程度。多工步機(jī)床用于加工棉紡錠子錠腳的一種加工機(jī)床，某錠腳加工工藝比較復(fù)雜，零件加工前

2、為實(shí)心毛坯件，整個(gè)機(jī)械加工由7個(gè)刀具分分別按照7個(gè)工步要求依次進(jìn)行切削。7個(gè)工步依次為：鉆孔、車平面、鉆深孔、車外圓及鉆孔、粗絞雙節(jié)孔及倒角、精絞雙節(jié)孔、絞錐孔的工步要求。關(guān)鍵詞：制造業(yè)，多工步機(jī)床，plc控制，梯形圖design of combination machine tools control system of plc abstractthe control of industrial automation control in industrial production occupies an important position. the machine tool indust

3、ry , multi-stage machine and work because of its action,control is more complicated. using traditional relay control, need complex, the relay, fault than wiring, maintenance difficulties, feigong time-consuming. plc control, but not only greatly simplified wiring, installation is very convenient, an

4、d ensure the reliability, reduce the maintenance and increase the efficiency.manufacturing is one country or region development of the important pillars, its development level mark the country or regions economic strength and technology level, the living standards and national defence capabilities.

5、while manufacturing production capacity depends on the advanced manufacturing equipment, machine tool. many workers step for processing cotton spinning ingots machine a processing machine a feet, a spindle feet processing technology is more complex, parts processing for solid blank piece before, the

6、 whole mechanical processing by seven tool points respectively according to seven workers were cutting step requirements. seven work step is as follows: the drilling, car plane, drill deep holes, outside, round and drilling, coarse twisted double festival hole and chamfering and fine twisted double

7、festival, twisted tapered bore holes work step requirements. key words: manufacturing,multi-stage machine, plc control,iadder-iagram 7目錄 前 言1第1章 多工步組合機(jī)床與plc21.1 課題研究的背景21.1.1 我國(guó)工業(yè)電氣控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r21.2可編程控制器的簡(jiǎn)介31.2.1可編程控制的定義31.2.2 plc的特點(diǎn)41.3 課題的提出51.4 課題研究的意義，價(jià)值和技術(shù)可行性51.4.1 plc控制與繼電器控制的比較51.4.2 plc控制與單片機(jī)控制

8、的比較71.5 小結(jié)7第2章 硬件設(shè)計(jì)82.1 plc選型設(shè)計(jì)82.2 plc的i/o編址92.2.1 plc的i/o具體分配表92.3 plc的i/o電路設(shè)計(jì)102.4 元件明細(xì)表112.5 小結(jié)14第3章 軟件設(shè)計(jì)163.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言的選擇163.1.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)163.1.2編程語(yǔ)言的選擇163.2多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)183.3 多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)193.4 小結(jié)24第4章 組態(tài)設(shè)計(jì)264.1 人機(jī)界面（hmi）設(shè)計(jì)274.2 定義設(shè)備和連接變量294.3 數(shù)據(jù)變量定義294.4 動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言304.5 組態(tài)圖33結(jié)論35謝 辭36參考文獻(xiàn)

9、37外文資料翻譯38前 言工業(yè)機(jī)床的控制在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中占有重要的位置。多工步機(jī)床由于其工步及動(dòng)作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修成本，而且影響了設(shè)備的工效。采用plc控制，可使線大為簡(jiǎn)化，不但安裝十分方便，而且保證了可靠性，減少了維修費(fèi)，提高了工效。該多工步機(jī)床是采用采用plc控制，液壓機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)床設(shè)備。plc系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。一般的plc控制系統(tǒng)有信號(hào)輸入組件，輸出執(zhí)行器件，顯示器件和plc構(gòu)成。因此，此plc控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)就是plc和上述器件的選取和連可編程控制器不僅充分利用

10、微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶買到所需要的plc后，只需按說(shuō)明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將plc應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。plc現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱（plc、cad/cam、robot）之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信

11、聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代有大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、繼數(shù)繼電器等組成的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。接著，再通過(guò)軟件的編制，最終實(shí)現(xiàn)除裝卸工件以外的其余自動(dòng)循環(huán)過(guò)程。采用plc技術(shù)改造的多工步機(jī)床和自動(dòng)控制系統(tǒng)完全符合多工步機(jī)床自動(dòng)的生產(chǎn)特點(diǎn)，能夠滿足多工步機(jī)床自動(dòng)控制的各種要求，從而提高了面紡錠子錠腳的加工水平。第1章 多工步組合機(jī)床與plc1.1 課題研究的背景本文設(shè)計(jì)的多工步機(jī)床是用于加工棉紡錠子錠腳的一種加工機(jī)床,其錠腳加工工藝比較復(fù)雜,零件

12、加工前為實(shí)心坯件,整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程由七個(gè)工步要求依次進(jìn)行切削七個(gè)工步依次為：鉆孔、車平面、鉆深孔、車外圓及鉆孔、粗絞雙節(jié)孔及倒角、精絞雙節(jié)孔、絞錐孔，各個(gè)工頻的動(dòng)作分解如圖1-1所示。圖1-1 各個(gè)工步的動(dòng)作分解圖1.1.1 我國(guó)工業(yè)電氣控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r工業(yè)電氣控制技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論，食品儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、高度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低消耗，確保安全等目的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)電氣化軟件，硬件和系統(tǒng)三大部分。我國(guó)工業(yè)電氣控制的發(fā)展道路，大多是引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制電氣化技術(shù)，

13、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)電氣控制技術(shù)正在向智能化，網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，西方國(guó)家就依照技術(shù)（及新設(shè)備，新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用）開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)的得到飛速發(fā)展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場(chǎng)的形成。全球市場(chǎng)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前激烈，促使企業(yè)必須加快及完善服務(wù)體系體系、就是企業(yè)t.q.c.s，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便做出正確的決策”。即“五個(gè)正確”。然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效率同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。1.2可編程控制器

14、的簡(jiǎn)介作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來(lái)，可編程控制器從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。1.2.1可編程控制的定義可編程控制器( 簡(jiǎn)稱plc），是指為計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)辦法的plc做了如下定義：“plc是一種專業(yè)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏

15、輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令、并能通過(guò)數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程”。1.2.2 plc的特點(diǎn)1. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代規(guī)模繼承電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司身材的f系統(tǒng)plc平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣線接及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，

16、出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2. 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大，中，小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于和種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制，溫度控制，cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增加及人機(jī)羅布技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員

17、歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc用破儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建行的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變生產(chǎn)程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。5. 體積小，重量輕，能耗低以越小型plc為倒，新近出道的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g, 功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是

18、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.3 課題的提出在機(jī)床行業(yè)中，多工步機(jī)床由于其工步及動(dòng)作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難。費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修成本，而且影響了設(shè)備的工效。plc是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活，方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的，這就使得plc具有許多其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)：可靠性高，搞干擾能力強(qiáng)；通用性強(qiáng)，使用方便；采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便；編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易學(xué)，便于掌握；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)；安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。1.4 課題研究的意義，價(jià)值和技術(shù)可行性原來(lái)用于加工棉紡錠

19、腳的機(jī)床用于大量的繼電器控制，可靠性低容易產(chǎn)生誤動(dòng)作，故障不易檢查，維修頻繁，噪聲大且耗能，越來(lái)越滿足不了生產(chǎn)需要。同時(shí)可編程控制器作為一種新型的工業(yè)自動(dòng)化裝置已在工業(yè)控制名個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，具有體積小，功耗低，壽命長(zhǎng)，可靠性高，靈活通用，易于編程，紀(jì)念版及使用方便等特點(diǎn)。多工步機(jī)床是一種進(jìn)行物定加工的高效率，自動(dòng)化專用設(shè)備。它通常采用繼電器邏輯控制方式，存在著控制柜體積大，改變控制方式困難，柔性差，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊端。1.4.1 plc控制與繼電器控制的比較1. 功能強(qiáng)，性價(jià)比高一臺(tái)小型plc內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的

20、編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性價(jià)比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2. 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝備供用戶選用。3. 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，plc用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作量少pl

21、c用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，計(jì)算機(jī)等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)，安裝，接線工作量大大減少。plc的梯形圖程序一般采用順序設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。5. 編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電器符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂。熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯

22、編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。6. 維修工作量少，維修方便plc的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管或編程器提供的故障，迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7. 體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用plc后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型plc的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開(kāi)關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2-1/10。plc的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要小得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。學(xué)得輕松，做得舒服。1.4.2 plc控制與單片機(jī)控制的比較p

23、lc是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電器，兩者不具有可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型，小型到中型，大型都可，plc是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。對(duì)于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低，效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠地運(yùn)行。最好的方法是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入plc的功能，這樣可大大簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的研制時(shí)間，性能得到保障，效益也就有保證。1.5 小結(jié)棉紡行業(yè)的現(xiàn)代化，要求機(jī)械產(chǎn)業(yè)不斷的提供各種先進(jìn)的設(shè)備為制造和維修這些設(shè)備，就必須具備制造各種金屬零件的設(shè)備。機(jī)械零件的形狀精度，尺寸精度和表面粗糙要求高的零件，主要靠機(jī)床切削加工來(lái)達(dá)到，特別是

24、形狀復(fù)雜和精度要求高的零件，往往需要幾道切削加工工步才能完成。開(kāi)發(fā)研制的此項(xiàng)多工步機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的方案采用千里技術(shù)，工作可靠性高，簡(jiǎn)單易懂，容易掌握，維護(hù)方便，性能優(yōu)良，反應(yīng)靈活，自動(dòng)化程度高，適合我國(guó)現(xiàn)在的國(guó)情，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及機(jī)床利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的進(jìn)步有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1 plc選型設(shè)計(jì)plc技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化的重要手段，它可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處分支、中斷、自診斷能力。plc技術(shù)的邏輯控制功能通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。plc的

25、輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過(guò)載保護(hù)措施。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，具有故障檢測(cè)及診斷程序，可靠性極高。plc控制系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。因此本文決定采用plc進(jìn)行，并且保持原有的操作方式、按鈕、開(kāi)關(guān)的作用不變，以方便用戶，縮短適應(yīng)期。根據(jù)plc的技術(shù)特點(diǎn)又可增加一些新的功能。s7-200系列西門子plc家族中的成員之一，在西門子工控領(lǐng)域中占有重要的地位。s7-200系列plc體積小，價(jià)格低廉，軟硬件功能強(qiáng)大，系統(tǒng)配置方便，它一推向市場(chǎng)就在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而s7-200系列的產(chǎn)品可以滿足設(shè)計(jì)要求，因此設(shè)計(jì)以西門子公司的s7-200

26、系列入手。s7-200主機(jī)單元發(fā)展至今，經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品為cpu21x型，包括cpu212、cpu214、cpu215和cpu216，其中每種主機(jī)單元可以進(jìn)行擴(kuò)展。第二代產(chǎn)品為cpu22x型，包括cpu221、cpu222、cpu224、cpu224x、cpu226和cpu226xm，他們已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。1. cpu221型主機(jī)單元 具有6輸入/4輸出共計(jì)10數(shù)字i/o點(diǎn)，無(wú)i/o擴(kuò)展能力。2. cpu222型主機(jī)單元 具有8輸入/6輸出共計(jì)14個(gè)數(shù)字i/o點(diǎn)，可以連接2個(gè)i/o擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至78個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)或10路模擬量i/o。3. cpu224型主機(jī)單元 具有14輸

27、入/10輸出共計(jì)24個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，可以連接7個(gè)擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o。4. cpu224xp型主機(jī)單元 具有與cpu224相比增加了2路輸入/1路輸出功3路模擬量i/o。 5. cpu226型主機(jī)單元 具有24個(gè)輸入/16個(gè)輸出共計(jì)40個(gè)熟悉i/o點(diǎn)，可以連接的i/o擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至248個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)或35路模擬量i/o。cpu226系列具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，具有功能齊全的編程軟膠囊，控制系統(tǒng)硬件電路需要6輸入/5輸出共計(jì)10個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，所以選擇cpu226作為主機(jī)單元，它具有24點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入16點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出。因此采用1個(gè)

28、基板即可。plc的具體硬件配置如表2-1所示。表2-1 plc的具體配置序號(hào)名稱類型數(shù)量1主機(jī)單元模板cpu22612基板din12.2 plc的i/o編址2.2.1 plc的i/o具體分配表plc的輸入/輸出具體分配如表2-2所示。表2-2 plc的輸入/輸出編址2.3 plc的i/o電路設(shè)計(jì)plc的主電路圖如圖2-1所示。 主電動(dòng)機(jī) 慢速電動(dòng)機(jī) 快速電動(dòng)機(jī)圖2-1主電路plc電路主機(jī)單元i/o接線圖如圖2-2所示。 圖2-2 plc電路主機(jī)單元i/o接線圖2.4 元件明細(xì)表由于工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)及元件的數(shù)量和類型可知，該系統(tǒng)有一個(gè)電磁閥，四個(gè)接觸式接觸器km1、km2、km3和k

29、m4，兩個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)sb1、sb2，四個(gè)限位開(kāi)關(guān)sq1、sq2、sq3和sq4，兩個(gè)熔斷器fu1和fu2，還有三臺(tái)三相異步交流電動(dòng)機(jī)m1、m2和m3。統(tǒng)計(jì)得出需要接觸器四個(gè)，按鈕開(kāi)關(guān)兩個(gè)，限位開(kāi)關(guān)四個(gè)，電磁閥一個(gè)，熔斷器兩個(gè)，三相異步交流電動(dòng)機(jī)三臺(tái)。按照通常是用來(lái)短時(shí)接通或斷開(kāi)小電流的控制電路的開(kāi)關(guān)。目前按鈕在結(jié)構(gòu)上是多種形式的：旋鈕式用手安東旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作；指示燈式按鈕內(nèi)可裝入信號(hào)顯示信號(hào)；緊急式裝有蘑菇形按帽，以表示緊急操作。機(jī)床常用的按鈕開(kāi)關(guān)有l(wèi)a10、la18、la19、la20和la25等系列產(chǎn)品，其中l(wèi)a18系列采用積木式結(jié)構(gòu)。按鈕開(kāi)關(guān)選擇額定電壓是dc4，額定電流5a，電氣壽命為通斷

30、次數(shù)大于20萬(wàn)次。主要根據(jù)使用場(chǎng)合所需要的觸電數(shù)、觸電式及顏色選用。限位開(kāi)關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將限位開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)不見(jiàn)的模塊撞擊限位開(kāi)關(guān)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，限位開(kāi)關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。限位開(kāi)關(guān)有l(wèi)x19、lxw5、lxk3、lx32和lx33等系列。lxw5系列微動(dòng)開(kāi)關(guān)是適用于交流50hz或60hz，電壓至600v，額定控制電流至15a和直流220v，額定控制電流20a的控制電路中，限位開(kāi)關(guān)廣泛用于各種機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控

31、制電路中，還利用行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制開(kāi)關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開(kāi)關(guān)的限位，轎廂的上下限位保護(hù)。lx19系列行程開(kāi)關(guān)適用于交流50hz，交流電壓至380v或直流電壓值220v的控制電路中，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，作控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程和變換其運(yùn)動(dòng)方向或速度之用。接觸器的選擇，選擇接觸器主要考慮一下技術(shù)資料：1. 電源種類：交流或直流。2. 主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流。3. 輔助觸點(diǎn)種類、數(shù)量級(jí)觸點(diǎn)額定電流。4. 電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓。5. 額定操作頻率，即允許的每小時(shí)接通的最多次數(shù)。額定電壓：銘牌額定電壓是指主觸點(diǎn)上的額定電壓。通常用的電壓等級(jí)為交流接觸器：220v，380v，500v。如某負(fù)載是

32、380v的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，則應(yīng)選用380v的交流接觸器。額定電流：銘牌額定電流是指主觸點(diǎn)的額定電流。通常用的電流等級(jí)為：直流接觸器：25，40，60，100，150，250，400，600a交流接觸器：5 ，10，20，40，60，100，150，250，400，600a上述電流是指接觸器安裝在敞開(kāi)式控制屏上，接觸工作不超過(guò)額定溫升，負(fù)載為間斷長(zhǎng)期工作制時(shí)的電流值。若超過(guò)8小時(shí)，必須空載開(kāi)閉三次以上，以消除表面氧化膜。如果上訴條件改變，就要做相應(yīng)修正起電流值，具體如下：當(dāng)接觸器安裝在想規(guī)內(nèi)，由于冷卻條件差，電流要降低1020%使用當(dāng)接觸器工作于長(zhǎng)期工作制，而且通電持續(xù)率步超過(guò)40%；敞開(kāi)安裝，

33、電流允許提高1025%；箱柜安裝，允許提高510%。線圈的額定電壓：通常的電壓等級(jí)為直流線圈：24，48，220，440v交流線圈：36，127，220，380v（選擇時(shí)一般交流對(duì)交流，直流對(duì)直流，但交流負(fù)載頻繁動(dòng)作時(shí)可采用直流吸引線圈的接觸器；直流接觸器斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓高達(dá)1020倍，故不宜采用高電壓等級(jí)，電壓太低，接通線圈用的繼電器或接觸器的聯(lián)鎖觸點(diǎn)不可靠。）操作頻率：至每小時(shí)接通的次數(shù)，交流接觸器最高為600次/h，直流接觸器可達(dá)1200次/h。接觸器用于帶有負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或斷開(kāi)。分直流、交流兩類，適用于交流電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。交流接觸器的結(jié)構(gòu)原理與直流接觸器

34、相似，主要由點(diǎn)此系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置、復(fù)位彈簧和支架底座等部分組成。本設(shè)計(jì)使用mzj型交流接觸器供遠(yuǎn)距離接通和斷開(kāi)。額定電壓至480v，額定電流至600a的交流電力線路之用，適宜于控制交流電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、停止、換向及反接制動(dòng)。電磁閥用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，該設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置有氣壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。are系列的電磁閥主要用于氣壓流控制，根據(jù)介質(zhì)流向要求及管道連接方式克制are-050可滿足設(shè)計(jì)全部要求，因此選擇are-050作為控制縱向運(yùn)動(dòng)的開(kāi)關(guān)。電磁閥選擇額定電壓是ac220v，額定電流5a，電氣壽命為通斷次數(shù)大于

35、15萬(wàn)次。熔斷器選擇，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電壓等級(jí)和熔體的額定電流。額定電壓是根據(jù)所保護(hù)電路的電壓來(lái)選擇的。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心，熔斷器種類很多有插入式、填料封閉管式及快速熔斷器等，有rc1a系列、rl1系列、rt0系列、rs0系列等。本設(shè)計(jì)使用rl1系列。電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇的原則是：所遷額定功率要滿足生產(chǎn)機(jī)械在拖動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)（啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等）對(duì)功率和轉(zhuǎn)矩的要求并在此基礎(chǔ)上使電動(dòng)機(jī)得到充分的利用。電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇的方法是：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)負(fù)載（轉(zhuǎn)矩、功率、電流）大、小變化特點(diǎn)，預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定功率，再根據(jù)所選擇額定功率效驗(yàn)過(guò)載能力和啟動(dòng)能力。拖動(dòng)

36、閘門的電動(dòng)機(jī)常采用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)。主電動(dòng)機(jī) m1 y100l2-4 5kw 380v快速電動(dòng)機(jī)m2 y90l-4 2kw 380v慢速電動(dòng)機(jī)m3 x802-4 2kw 380v具體元件明細(xì)表如表2-3所示。表2-3 元件明細(xì)表 2.5 小結(jié) 多工步機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)使用繼電接觸器控制實(shí)現(xiàn)邏輯控制，控制系統(tǒng)體積大、運(yùn)行噪聲大、功耗高、接線復(fù)雜、故障率高、工作穩(wěn)定性和高可靠性差、控制速度慢、控制精度差、功能變化難度大、使用壽命短，缺乏故障診斷功能，排查故障困難。plc技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。plc技術(shù)的邏輯

37、控制功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。plc的輸入/輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過(guò)載保護(hù)措施。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，具有故障檢測(cè)及診斷程序，可靠性極高。plc控制系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。因此可以采用plc控制來(lái)代替特反應(yīng)爐控制系統(tǒng)中使用繼電接觸器控制實(shí)現(xiàn)的所有邏輯控制，可以保持原有的操作方式、按鈕、開(kāi)關(guān)、主令控制器的作用不變，以方便用戶使用，縮短適應(yīng)期?？梢圆捎胮lc技術(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)通信電路。操作更簡(jiǎn)便、可靠、指示更清晰。 第3章 軟件設(shè)計(jì)3.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言的選擇plc軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。

38、系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序，主要用于管理全機(jī)、將程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，診斷計(jì)器故障。系統(tǒng)軟件由plc廠家提供并已固化在eprom中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，用plc的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序（也就是邏輯控制）用于實(shí)現(xiàn)各種控制。3.1.1軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)在硬件設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定選擇德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的s7-200plc。其軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)為step7 micro/win32編程軟件。這是一種基于windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，是西門子公司專為simatic系統(tǒng)s7-200 plc研制開(kāi)發(fā)的編程軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖片編輯器，用于在線或離線開(kāi)發(fā)用戶程序，

39、用于在線對(duì)plc進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。step7 micro/win32編程軟件要求個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為windows95 以上版本，硬件配置：ibm486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8mb以上，vga顯示器，至少50mb以上硬盤空間，光驅(qū)，鼠標(biāo)，pc/ppi電纜。3.1.2編程語(yǔ)言的選擇plc最常用的三種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是語(yǔ)句表stl，三是功能塊圖fbd。采用梯形圖編程，因此他直觀易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件：采用語(yǔ)言表stl形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。step7 micro/win32 編程軟件提供

40、了三種編程語(yǔ)言，即梯形圖lad，語(yǔ)言表stl及功能塊圖fbd，每種語(yǔ)言都有自己的特點(diǎn)。梯形圖：梯形圖是通過(guò)連接吧plc指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的plc指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連接有兩種：以為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般是從裝載指令開(kāi)始，必要時(shí)再續(xù)以若干個(gè)輸入指令（含ld指令），以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。編程人員幾乎不必具有計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，不需考慮plc內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的基

41、礎(chǔ)，就能在很短時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖lad的使用和編程方法，因此這種編程語(yǔ)言應(yīng)用最廣。梯形圖(lad)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的。plc梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流”(power flow)。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如沒(méi)有，則線圈未被激勵(lì)。“能流”以通過(guò)被激勵(lì)(on)的常開(kāi)接點(diǎn)和未被激勵(lì)(off)的常閉接點(diǎn)自左向右流。“能流”在任何時(shí)候都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流。語(yǔ)言表stl類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，是plc最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。他特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉plc的結(jié)構(gòu)原理和工作

42、過(guò)程的程序員，用它可以編寫儲(chǔ)梯形圖lad或功能塊圖fbd無(wú)法實(shí)現(xiàn)的編程，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖fbd類似于數(shù)字電子電路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來(lái)。這種編程語(yǔ)言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。順序功能流程圖(sfc)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對(duì)具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多plc都提供了用于sfc編程的指令。plc的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相似，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。本文編程確定選用梯形圖lad編程語(yǔ)言，以便形象、直觀地反映所

43、實(shí)現(xiàn)的邏輯關(guān)系。plc的這些及其它特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣，plc的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。 3.2多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)程序控制流程圖如3-1所示。圖3-1 主程序控制流程圖3.3 多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)工步一：鉆孔梯形圖如圖3-2所示。圖3-2 鉆孔梯形圖 工步二：車平面梯形圖如圖3-3所示。圖3-3 車平面梯形圖工步三：鉆深孔梯形圖如圖3-4所示。圖3-4 鉆深孔梯形圖工步四：車外圓及鉆孔梯形圖如圖3-5所示。 圖3-5 車外圓及鉆孔梯形圖工步五：粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖如圖3-6

44、所示。圖3-6 粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖工步六：精絞雙絞孔梯形圖如圖3-7所示。圖3-7 精絞雙絞孔梯形圖工步七：絞錐孔梯形圖如圖3-8所示。 圖3-8 絞錐孔梯形圖電氣控制梯形圖如圖3-9所示。 圖3-9 電氣控制梯形圖3.4 小結(jié)plc技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。plc技術(shù)的邏輯控制功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制能力多，控制線路大大簡(jiǎn)化。s7-200plc的編程軟件為siep7 micro/win32，是一種基于windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編程器，用于在線或離線開(kāi)發(fā)用

45、戶程序，用于在線對(duì)plc進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。step7 micro/win32編程軟件三種編程語(yǔ)言，即梯形圖lad，語(yǔ)言表stl及功能塊圖fbd，每種語(yǔ)言都有自己的特點(diǎn)。梯形圖lad是在繼電接觸器控制接觸上演變而來(lái)的，是一種圖形化的編程語(yǔ)言。編程人員幾乎不必具備計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)不需考慮plc內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的基礎(chǔ)，就能在很短時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖lad的使用和編程方法，因此這種編程語(yǔ)言應(yīng)用最廣。語(yǔ)言表stl類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，是plc最基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言。它特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉plc的結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程的程序員，用它可以編寫出梯形圖lad或

46、功能塊圖fbd無(wú)法實(shí)現(xiàn)的程序，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖fbd類似于數(shù)字電子思路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來(lái)。這種編程語(yǔ)言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。本設(shè)計(jì)控制程序采用梯形圖ad語(yǔ)言編制，邏輯關(guān)系反映的形象、直觀。第4章 組態(tài)設(shè)計(jì)組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于microsoft windows xp/nt/2000 操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王

47、軟件開(kāi)發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工

48、程瀏覽器的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。一、組態(tài)王的主要功能特性：1. 可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫連接。 2. 無(wú)與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能。 3. 可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。 4. 變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到excel表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間。 5. 強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。6. 強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。7. 方便的配方處理功能。8. 全新

49、的webserver架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。 9. 豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見(jiàn)的plc設(shè)備、智能儀表、智能模塊。二、組態(tài)王的功能：組態(tài)軟件具有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，好處之一就是能大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集。組態(tài)王提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。1. 快速便捷的應(yīng)用設(shè)計(jì)；2. 豐富的可擴(kuò)充的圖形庫(kù)；3. 對(duì)多媒體的支持；4. 靈活簡(jiǎn)便的變量定義和管理；5. 強(qiáng)大的控制語(yǔ)言；6. 采集和顯示歷史數(shù)據(jù)；7. 全新的靈活多樣、操作簡(jiǎn)單的內(nèi)嵌式報(bào)表；8. 配方管理。4.1 人機(jī)界面（hmi）設(shè)計(jì)雙擊桌面圖標(biāo)，打開(kāi)

50、工程管理器，如圖4-1所示。圖4-1 工程管理器圖4-2 工程瀏覽器在工程列表區(qū)中選擇任一工程雙擊后或者點(diǎn)擊工程管理器上的 “開(kāi)發(fā)” 此快捷鍵后，就進(jìn)入了工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境，如圖4-2所示。雙擊工程瀏覽器中的“主畫面”后，就進(jìn)入了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的主畫面，本控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)如下圖4-3所示。圖4-3 組態(tài)王系統(tǒng)開(kāi)發(fā)4.2 定義設(shè)備和連接變量在組態(tài)王工程瀏覽器樹(shù)型目錄中，選擇“設(shè)備”，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo), 雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框。在“設(shè)備配置向?qū)А毕碌倪x項(xiàng)中進(jìn)行設(shè)置：設(shè)備 安裝“設(shè)備驅(qū)動(dòng)plcfx2-485通訊口” 給設(shè)備指定唯一的邏輯名稱“plc00” 選擇串口號(hào)“co

51、m1” 設(shè)備地址設(shè)置指南“0” 通信參數(shù)信息總結(jié)。這樣就完成了設(shè)備定義和連接變量“plc00”。4.3 數(shù)據(jù)變量定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。在“數(shù)據(jù)庫(kù)”中的“數(shù)據(jù)詞典” 中定義數(shù)據(jù)變量，定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)變量的：變量名、變量類型、初始值、變化靈敏度、最大值最小值的范圍、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性等相關(guān)的參數(shù)；數(shù)據(jù)變量定義如圖4-4所示。圖4-4 數(shù)據(jù)變量定義4.4 動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言一、動(dòng)畫連接工程人員在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，那么它們?nèi)绾尾拍芊从彻I(yè)現(xiàn)場(chǎng)

52、的狀況呢？這就需要通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的變量才是與現(xiàn)場(chǎng)狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)變量的變化又如何導(dǎo)致畫面的動(dòng)畫效果呢？通過(guò)“動(dòng)畫連接”所謂“動(dòng)畫連接”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，比如溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)i/o接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化，如果設(shè)計(jì)者曾經(jīng)定義了一個(gè)畫面圖素比如指針與這個(gè)變量相關(guān)，我們將會(huì)看到指針在同步偏轉(zhuǎn)。動(dòng)畫連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來(lái)，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語(yǔ)言連接來(lái)增強(qiáng)圖形界面的功能。圖形對(duì)象與變量之間有豐富的連接類型，給工

53、程人員設(shè)計(jì)圖形界面提供了極大的方便?！敖M態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動(dòng)畫連接的圖形對(duì)象設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，這對(duì)于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。圖形對(duì)象可以按動(dòng)畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等，一個(gè)圖形對(duì)象又可以同時(shí)定義多個(gè)連接。把這些動(dòng)畫連接組合起來(lái)，應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動(dòng)畫效果。圖4-5 工件繪制 以工件的“夾緊”和“放松”的動(dòng)畫設(shè)置為例說(shuō)明動(dòng)畫連接；首先在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中主畫面繪制所需的圖形，如圖4-5所示。利用動(dòng)畫連接中的“特殊”選項(xiàng)中的“隱含” 就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的“夾緊”和“放松”動(dòng)畫。特殊：所有的圖形對(duì)象都可以定義閃爍、隱含兩種連接，這是兩種規(guī)定圖形對(duì)象可見(jiàn)性的連接。按動(dòng)任一

54、按鈕彈出相應(yīng)連接對(duì)話框。隱含：是使被連接對(duì)象根據(jù)條件表達(dá)式的值而顯示或隱含。條件表達(dá)式：輸入顯示或隱含的條件表達(dá)式，單擊“？”可以查看已定義的變量名和變量域。圖4-6 “夾緊”動(dòng)畫設(shè)置表達(dá)式為真時(shí)：規(guī)定當(dāng)條件表達(dá)式值為1（true）時(shí)，被連接對(duì)象是顯示還是隱含。當(dāng)表達(dá)式的值為假時(shí)，定義了“顯示”狀態(tài)的對(duì)象自動(dòng)隱含，定義了“隱含”狀態(tài)的對(duì)象自動(dòng)顯示。先進(jìn)行夾緊的動(dòng)畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動(dòng)畫連接”對(duì)話框中對(duì)選項(xiàng)“特殊”中的子選項(xiàng)“隱含”進(jìn)行設(shè)置。圖4-7 “夾緊”動(dòng)畫設(shè)置接著進(jìn)行放松的動(dòng)畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動(dòng)畫連接”對(duì)話框中對(duì)選項(xiàng)“特殊”中的子選項(xiàng)“隱含”進(jìn)行設(shè)置。如圖4

55、-7所示；工件“夾緊”和“放松”運(yùn)行如圖所示。圖4-8 工件放松的動(dòng)畫效果圖4-9 工件夾緊的動(dòng)畫效果二、命令語(yǔ)言組態(tài)王除了在定義動(dòng)畫連接時(shí)支持連接表達(dá)式，還允許用戶編寫命令語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用程序的功能，極大地增強(qiáng)了應(yīng)用程序的可用性。命令語(yǔ)言的句法和語(yǔ)言非常類似，可以說(shuō)是的一個(gè)簡(jiǎn)化子集，具有完備的詞法語(yǔ)法查錯(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、sql 函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。應(yīng)用程序命令語(yǔ)言：可以在程序啟動(dòng)時(shí)、關(guān)閉時(shí)或在程序運(yùn)行期間周期執(zhí)行。如果希望周期執(zhí)行，還需要指定時(shí)間間隔。熱鍵命令語(yǔ)言：被鏈接到設(shè)計(jì)者指定的熱鍵上，軟件運(yùn)行期間，操作者隨時(shí)按下熱鍵都可以啟動(dòng)這段命令語(yǔ)言程序。事件命令語(yǔ)

56、言：規(guī)定在事件發(fā)生、存在、消失時(shí)分別執(zhí)行的程序。數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言：只鏈接到變量或變量的域。在變量或變量的域值變化到超出數(shù)據(jù)字典中所定義的變化靈敏度時(shí)，它們就被觸發(fā)執(zhí)行一次。在編輯完成以上的命令語(yǔ)言后，運(yùn)行系統(tǒng)的時(shí)候只要單擊“退出”按鈕就會(huì)退出組態(tài)王運(yùn)行環(huán)境。4.5 組態(tài)圖組態(tài)圖如圖4-10 所示。圖4-10 組態(tài)圖36 結(jié)論plc技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)熟悉。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制控制的各個(gè)領(lǐng)域。用plc來(lái)實(shí)現(xiàn)多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化的功能，能夠很好地滿足特有的要求。針對(duì)這個(gè)多工步機(jī)床的控制系統(tǒng)，本文采用s7-200可編程控制器設(shè)計(jì)多工步機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了棉紡釘子釘腳的加工、七個(gè)工步的工裝、電氣控制的設(shè)計(jì)、多工步機(jī)床的設(shè)計(jì)等功能，使邏輯功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)。柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大