汽車涂裝系統(tǒng)的PLC 控制系統(tǒng)

1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流汽車涂裝系統(tǒng)的PLC 控制系統(tǒng).精品文檔.分類號：TP 39 編號：BY 15 5023 10/11/2 14-0703沈陽化工大學(xué)本科畢業(yè)論文題 目： 汽車涂裝系統(tǒng)的PLC 控制系統(tǒng) 院 系： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣 XXXX 學(xué)生姓名： XXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXX 論文提交日期： 2011 年 06月 26日論文答辯日期： 2011 年 06月 28日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書電氣工程及其自動化專業(yè)0703班學(xué)生：XXXX畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：汽車涂裝車間的plc控制系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：

2、 汽車涂裝車間工藝流程介紹；檢測點統(tǒng)計；SIEMENS S7-200 PLC控制系統(tǒng)簡介；控制系統(tǒng)設(shè)計及選型；控制功能組態(tài)；系統(tǒng)仿真及調(diào)試。畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：SIEMENS SN-200 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計；控制系統(tǒng)硬件選型；控制系統(tǒng)電氣設(shè)計；各控制功能組態(tài)。 起止時間： 2011年 3月- 2011年 6月指導(dǎo)教師： 陳斌 簽字 2011年 3月3 日教研主任： 曹先慶 簽字 2011年 3月 4 日學(xué)院院長： 樊麗萍 簽字 2011年 3月5日摘要隨著汽車市場競爭的日趨激烈以及環(huán)保呼聲的日漸增高，汽車涂裝在保證高裝飾性、高防腐蝕性能的同時，對于環(huán)境保護的效果、涂裝材料和涂裝生產(chǎn)成本

3、以及設(shè)備投資也越來越為重視。汽車油漆車間中央控制系統(tǒng)，擔(dān)負著監(jiān)控車間所有涂裝工藝設(shè)備系統(tǒng)和輸送設(shè)備系統(tǒng)的任務(wù)。它監(jiān)控涂裝過程中的重要生產(chǎn)工藝參數(shù)和生產(chǎn)設(shè)備的運行，以滿足工藝質(zhì)量和保證正常生產(chǎn)節(jié)拍的要求。為適應(yīng)這一要求，充實和加強自動化專業(yè)的實訓(xùn)環(huán)節(jié)，設(shè)計了一個基于PLC的汽車涂裝車間控制系統(tǒng)，為提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力提供了良好的實驗實訓(xùn)平臺。汽車涂裝系統(tǒng)是基于PLC的過程控制系統(tǒng)，本文通過闡述涂裝系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r、工藝流程、及系統(tǒng)仿真，了解涂裝系統(tǒng)全過程。通過對汽車涂裝系統(tǒng)過程的工藝及關(guān)鍵問題的分析，在參考文獻的基礎(chǔ)上，主要針對噴淋控制進行了研究探討，從硬件、軟件兩個方面對汽車涂裝工藝過程中的自

4、動控制系統(tǒng)進行設(shè)計。文章中介紹了PLC的概況、應(yīng)用、結(jié)構(gòu)、特點及發(fā)展趨勢，重點介紹了基于PLC的汽車涂裝系統(tǒng)的硬件選型。這一研究必定為PLC在汽車涂裝過程控制中的應(yīng)用奠定一定基礎(chǔ)，可編程邏輯控制器(PLC)，系統(tǒng)選用SIEMENS S7-200，PLC組態(tài)軟件的設(shè)計采用SIEMENS PLC自帶的編程工具STEP7開發(fā)，完成對涂裝車間的過程控制。從高等教育培養(yǎng)應(yīng)用型人才的教育目標出發(fā)，要求培養(yǎng)具有一定理論知識，同時具有一定實踐能力的應(yīng)用型人才。因此需要培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)理論應(yīng)用于實際的能力。逶過實驗室條件下提供一定的實驗，讓學(xué)生在模擬仿真實驗系統(tǒng)或類似真實的模型安驗系統(tǒng)上進行必要的實踐，促進其理論

5、聯(lián)系實際能力的成長，加深對所學(xué)理論的認識和理解，縮短理論和實踐之間距離，為今后的實際科研、設(shè)計和開發(fā)工作打下一個良好的基礎(chǔ)，以適應(yīng)當(dāng)今社會對應(yīng)用型人才的需要。關(guān)鍵詞： 汽車涂裝； PLC； 過程控制AbstractAs the market competition becomes increasingly fierce and environmental protection, the growing calls to increased car coating in the guarantee high ornamental, high corrosion resistance perfor

6、mance at the same time, for the protection of the environment effect, coating materials and painting production cost and the equipment investment is also more and more attention to. Car paint shop central control system, with responsibility for monitoring workshop equipment system and all coating pr

7、ocess conveying equipment system task. It is one of the most important coating process monitoring production process parameters and production equipment operation, to meet the process quality and ensure normal production requirements of the beat. In order to adapt to this request, enrich and strengt

8、hen the practice link automation specialty, design based on PLC control system, car coating workshop for improving students comprehensive application ability to provide a good experimental training platform.Car coating system is based on the process of PLC control system, this paper expounds the dev

9、eloping situation of the coating system, process flow, and the system simulation system, understand the whole process of coating. Through the car coating system for the process technique and key problems in the analysis, on the basis of the references, mainly for spray control for the study, from tw

10、o aspects of hardware and software of automobile coating process in the process of automatic control system design. The article introduced the general situation of the PLC, application, structure, characters and development trend, the paper focuses on the car coating system based on PLC of hardware

11、selection. This study will surely for PLC in the control car coating process the application must lay foundation, the programmable logic controller (PLC), system chooses SIEMENS s7-200 PLC, configuration software design by SIEMENS PLC own programming tools STEP7 development, the completion of the co

12、ating workshop process control.From higher education training applied talents education aim of training requirements, has certain theory knowledge, at the same time has certain practical ability of the applied talents. Therefore need to train students to study the theory is applied in the actual abi

13、lity. Wei over the laboratory conditions provide certain experiment, let the students in simulation experiment system or similar to the real model Ann check system is necessary to practice, and promoting the theory with the practice of the growth of the ability to studies the theory, deepen the unde

14、rstanding and the understanding, shorten the distance between theory and practice, for future actual scientific research, design and development work lay a good foundation, to meet the social needs to applied talents.Keywords: Car coating; PLC; Process control目 錄第一章 涂裝工藝簡介11.1 緒論11.1.1. 我國涂裝生產(chǎn)線發(fā)展概況1

15、1.2. 汽車涂裝系統(tǒng)工藝流程簡介及流程圖21.2.1 汽車涂裝工藝介紹21.2.2 表面處理21.2.3 涂裝工藝31.3 汽車涂裝工藝流程為41.4 汽車涂裝車間的控制方案51.4.1 中央控制系統(tǒng)的組成5第二章 PLC基本原理介紹62.2 PLC的特點62.3 PLC結(jié)構(gòu)，功能和應(yīng)用62.3.1 PLC結(jié)構(gòu)72.3.2 PLC功能和應(yīng)用82.4 PLC的發(fā)展趨勢8第三章：汽車涂裝車間的系統(tǒng)設(shè)計103.1.1 I/O口資源分配103.2.1 西門子S7-200簡介113.2.2 PU的選擇113.3 汽車涂裝工藝流程143.4 STEPT 7軟件介紹143.4.1 STEP 7 標準軟件包

16、介紹153.4.2 使用STEP 7 的基本步驟163.5調(diào)試仿真18第四章 結(jié)束語214.1全文小結(jié)214.2設(shè)計不足21參考文獻22致 謝23第一章 涂裝工藝簡介1.1 緒論1.1.1. 我國涂裝生產(chǎn)線發(fā)展概況我國涂裝生產(chǎn)線經(jīng)歷了由手工到生產(chǎn)線，到自動生產(chǎn)線的發(fā)展過程，我國的涂裝工藝可以簡單歸納為：前處理噴淋干燥和固化三廢處理。我國的涂裝工業(yè)真正起源于50年代蘇聯(lián)技術(shù)的引進之后。一些援建的項目中開始建立了涂裝生產(chǎn)線，但這些生產(chǎn)線一般是鋼板焊的槽子加鋼結(jié)構(gòu)的噴漆室和干燥室組合的，由電葫蘆手工吊掛工件（少數(shù)用懸掛輸送機）運行，當(dāng)時的酸洗槽一般均為鋼板襯鉛，隨著時代的發(fā)展，出現(xiàn)了襯玻璃鋼或全部采

17、用玻璃鋼的槽子。從60年代開始，由于輕工業(yè)的發(fā)展，首先在自行車制造行業(yè)出現(xiàn)了機械化生產(chǎn)的流水線和自動化生產(chǎn)的流水線，以及在原有槽子流水線生產(chǎn)的基礎(chǔ)上加上程序控制的小車形成的程控流水線，這些主要是在上海天津地區(qū)，這期間我國涂裝工業(yè)的主要任務(wù)還是以防腐為主。伴隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，以及國外涂裝技術(shù)的發(fā)展，通過技術(shù)引進與國外技術(shù)的交流，我國涂裝技術(shù)開始飛速的發(fā)展，在涂裝自動化生產(chǎn)方面，靜電噴涂和電泳涂漆技術(shù)的推廣應(yīng)用。粉末噴涂技術(shù)的噴制及推廣，特別是我國家電行業(yè)、日用五金、鋼制家具、鋁材構(gòu)件、電器產(chǎn)品、汽車工具等領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，使涂裝事業(yè)有了明顯的進步，在涂裝生產(chǎn)線中還出現(xiàn)了智能化的噴涂機器人。1.1

18、.2 課題研究意義涂裝對于汽車制造來講有兩個重要作用，第一是對汽車防腐蝕，第二是給汽車增加美觀。大量資料表明，國內(nèi)外每年因銹蝕造成的損失相當(dāng)驚人。據(jù)世界銀行提供資料，1996年美國國民總產(chǎn)值為74335億美元，因金屬腐蝕損失為2000億美元，約占國民生產(chǎn)總值的2.7%。汽車是以鋼材為主的工業(yè)制品，如不解決腐蝕問題，將嚴重影響汽車的使用壽命和外觀，因此汽車自問世之初，就與涂裝結(jié)下了不解之緣。1886年，“汽車之父”卡爾奔馳在德國斯圖加特制造第一輛汽車時，就用油漆進行防銹和裝飾。100多年過去了，現(xiàn)代汽車不僅是集現(xiàn)代工業(yè)成就之大成的工業(yè)品，更是技術(shù)與藝術(shù)的完美結(jié)合。中國汽車工業(yè)起步于20世紀50年

19、代，近半個世紀來，伴隨著中國汽車工業(yè)發(fā)展的坎坷歷程，汽車涂裝從載貨汽車車身涂裝發(fā)展至轎車車身涂裝，堅持引進、消化和開發(fā)的道路，使中國汽車涂裝技術(shù)逐步現(xiàn)代化。本文以汽車涂裝幾個主要工藝為例，從質(zhì)量、材料、設(shè)備、工藝和環(huán)保等諸方面簡明介紹涂裝工藝技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展。在以下每種工藝的對比表中，把1986年以前歸為以往工藝、1986年以后歸為現(xiàn)代工藝。這是因為，1986年前后我國汽車行業(yè)在引進、消化、吸收國外先進的涂裝技術(shù)方面做了大量的工作，涂裝技術(shù)有了長足的發(fā)展，也大大縮短了與先進涂裝技術(shù)的差距。1.2. 汽車涂裝系統(tǒng)工藝流程簡介及流程圖1.2.1 汽車涂裝工藝介紹汽車涂裝工藝，一般可分為

20、兩大部分：一是涂裝前金屬的表面處理，也叫前處理技術(shù)；二是涂裝的施工工藝。表面處理主要包括清除工件表面的油污、塵土、銹蝕、以及進行修補作業(yè)時舊涂料層的清除等，以改善工件的表面狀態(tài)。包括根據(jù)各種具體情況對工件表面進行機械加工和化學(xué)處理，如磷化、氧化和鈍化處理。 工程機械防銹涂裝工藝一般可分為涂裝前表面處理工藝和防銹底漆涂裝工藝。 1.2.2 表面處理表面處理是防銹涂裝的重要工序之一。工程機械防銹涂裝質(zhì)量在很大程度上取決于表面處理的方式好壞。 據(jù)英國帝國化學(xué)公司介紹 , 涂層壽命受 3 方面因素制約 : 表面處理 , 占 60%; 涂裝施工 , 占 25%; 涂料本身質(zhì)量 , 占 15% 。 工程機

21、械行業(yè) , 不同零部件的表面處理方式。 機械清理可有效去除工件上的鐵銹、焊渣、氧化皮 , 消除焊接應(yīng)力 , 增加防銹涂膜與金屬基體的結(jié)合力 , 從而大大提高工程機械零部件的防銹質(zhì)量。機械清理標準要求達到的Sa2 . 5 級。表面粗糙度要達到防銹涂層厚度的 1 /3 。噴、拋丸所用鋼丸要達到 GB6484 要求。 薄板沖壓件的表面處理稱一般用化學(xué)表面處理。 工藝流程為 : 預(yù)脫脂脫脂熱水洗冷水洗酸洗冷水洗中和冷水洗表面調(diào)整磷化冷水洗熱水洗純水洗干燥 上述工藝過程也可根據(jù)薄板沖壓件的油、銹情況作適當(dāng)調(diào)整 , 或不用酸洗工序 , 或不用預(yù)脫脂工序。而脫脂和磷化是化學(xué)處理工藝中的關(guān)鍵工序 , 這兩道工

22、序直接影響工件化學(xué)處理的質(zhì)量和防銹涂層的質(zhì)量。有關(guān)工藝參數(shù)和相關(guān)輔助設(shè)備也是影響表面處理質(zhì)量的不可忽視的因素。1.2.3 涂裝工藝由于工程機械范圍廣、規(guī)格多、整機重、零部件大 , 一般采用噴涂方式進行涂裝。噴涂工具有空氣噴槍、高壓無氣噴槍、空氣輔助式噴槍及手提式靜電噴槍?？諝鈬姌寚娡啃实?( 30% 左右 ) , 高壓無氣噴槍浪費涂料 , 兩者共同的特點是環(huán)境污染較嚴重 , 所以已經(jīng)和正在被空氣輔助式噴槍和手提式靜電噴槍所取代。如世界第一工程機械公司美國卡特彼勒公司就采用空氣輔助式噴槍進行噴涂 , 對發(fā)動機罩等薄板覆蓋件則采用手提式靜電噴槍。工程機械用涂裝設(shè)備一般采用較為先進的水旋噴漆室。中

23、小零部件也可采用水簾噴漆室或無泵噴漆室 , 前者具有先進的性能 , 后者經(jīng)濟實惠 , 方便實用。由于工程機械整機和零部件較重 , 熱容量大 , 因此 , 其防銹涂層的干燥 , 一般采用烘烤均勻的熱風(fēng)對流的烘干方式。熱源可因地制宜 , 選用蒸汽、電、輕柴油、天然氣和液化石油氣等。 汽車涂裝工藝的特點和側(cè)重點 ：汽車涂裝工藝根據(jù)汽車類型的不同而各有特點和側(cè)重點。 載重汽車的主要涂裝件是前部駕駛室，涂裝要求最高；其他部件如車廂、車架等涂裝要求比駕駛室低。 客車的涂裝與載貨汽車的涂裝有較大區(qū)別?？蛙囓嚿戆ù罅?、骨架、車廂內(nèi)部、車身外表面，其中以車身外表面要求較高。車身外表面不但要求具有良好的保護性和

24、裝飾性，而且噴涂面積大、平面多，有兩種以上的顏色，有時還有汽車色帶。因此，施工周期比載貨汽車長，施工要求比載貨汽車高，施工過程比載貨汽車復(fù)雜。 轎車和小型旅行車，不論在表面裝飾性或底層保護性都比大型客車和載貨汽車的要求高。它的表面涂層屬于一級裝飾精度，具有美麗的外觀，光亮如鏡或光滑的表面，無細微的雜質(zhì)、擦傷、裂紋、起皺、起泡及肉眼可見的缺陷，并應(yīng)有足夠的機械強度。底面涂層屬于優(yōu)良保護層，應(yīng)有優(yōu)良的防銹性和防腐蝕性，很強的附著力；局部或全部刮涂附著力好、機械強度高的膩子，使用數(shù)年也不會出現(xiàn)銹蝕或脫落等現(xiàn)象。1.3 汽車涂裝工藝流程為 工件預(yù)清潔上掛水洗2水洗1脫脂預(yù)脫脂吹水純水洗1水洗4水洗3磷

25、化表調(diào)不合格返修合格入庫檢驗面漆檢查拋光面漆強冷面漆烘干面漆流平噴面漆面漆前擦凈中涂打磨中涂層檢查補灰中涂強冷中涂烘干噴中涂層漆噴PVC涂焊縫密封膠打磨刮灰合格駕駛室不合格返修檢測強冷烘烤轉(zhuǎn)掛瀝水及吹水純水洗2UF2洗UF1洗陰極電泳圖 1-3 汽車涂裝工藝流程1.4 汽車涂裝車間的控制方案1.4.1 中央控制系統(tǒng)的組成 油漆車間中控室中央控制系統(tǒng)的控制對象，主要由兩大部分組成：油漆工藝控制系統(tǒng)和輸送控制系統(tǒng)。中央控制系統(tǒng)主要負責(zé)監(jiān)控這兩個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，協(xié)調(diào)這兩個系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備動作和這兩個系統(tǒng)的之間各設(shè)備動作。油漆工藝和輸送系統(tǒng)時刻要按照中央控制系統(tǒng)發(fā)出的指令所指示的工作方式運動，同時中央控制

26、系統(tǒng)要時刻監(jiān)視油漆工藝和輸送系統(tǒng)的當(dāng)前運動狀態(tài)，按照預(yù)期制定的目標及時地進行調(diào)整和控制，以達到在中央控制系統(tǒng)的控制作用下，使油漆車間生產(chǎn)汽車涂裝產(chǎn)品質(zhì)量得到充分保證，使生產(chǎn)按照預(yù)定的生產(chǎn)節(jié)拍進行，使整個車間維持一種正常的生產(chǎn)運行。a)油漆工藝控制系統(tǒng)油漆工藝控制系統(tǒng)主要是圍繞汽車涂裝生產(chǎn)中各部分工藝過程，對其設(shè)備按照相應(yīng)工藝要求進行控制和檢測。油漆工藝車間汽車涂裝工藝過程主要有預(yù)處理、電泳、密封、底漆和面漆等。油漆工藝控制系統(tǒng)要根據(jù)每一項工藝過程的具體工藝要求，通過控制裝置PLC控制相應(yīng)工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備，例如：預(yù)處理和電泳工藝過程中的各種浸槽和噴淋設(shè)備，密封、底漆和面漆工藝過程中的噴膠或噴漆

27、房設(shè)備和烘房設(shè)備，及各個工藝過程中控制溫度、濕度、壓力和風(fēng)速的環(huán)境設(shè)備。油漆工藝控制系統(tǒng)主要目的是使各個工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備按照工藝要求正常運行，以保證汽車涂裝質(zhì)量。b)輸送控制系統(tǒng) 輸送控制系統(tǒng)主要控制油漆車間的輸送鏈和升降運輸系統(tǒng)。它貫穿著油漆車間的汽車涂裝生產(chǎn)的全過程，即在輸送鏈和升降機的輸送作用下，使轎車白車身以一定的節(jié)拍，按照涂裝工藝順序，依次通過汽車涂裝各個工藝設(shè)備和環(huán)境設(shè)備，完成相應(yīng)涂裝加工工藝。輸送控制系統(tǒng)要通過控制裝置PLC，控制分布在整個油漆車間的各段輸送鏈和升降機運行。輸送控制系統(tǒng)一方面要完成轎車白車輸送、轉(zhuǎn)掛和儲存任務(wù)，另一方面還要按汽車涂裝各部分工藝要求，對輸送的車身還

28、必須要在程序的控制下，實現(xiàn)升降、變節(jié)距、變速、擺動和傾斜等動作，從而保證油漆車間連續(xù)自動化生產(chǎn)。 第二章 PLC基本原理介紹2.1 PLC概況隨著微處理器.計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域。當(dāng)前用于工業(yè)控制的計算機可分為幾類，如可編程控制器，基于PC總線的工業(yè)控制計算機，基于單片機的測控裝置，用于模擬量閉環(huán)的可編程調(diào)節(jié)器，集散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等。可編程控制器是應(yīng)用面最廣，功能最強大，使用最方便的通用工業(yè)控制裝置，它已成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一?？删幊炭刂破魇且环N數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在專業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編

29、程存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算.順序控制.定時.計算和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式.模擬式的輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。2.2 PLC的特點（1）可靠性高，適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境原因：PLC在軟件和硬件上采取了提高可靠性的一些措施：l)、硬件措施：屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護、聯(lián)鎖、模塊化結(jié)構(gòu)、環(huán)境檢測與診斷電路2)、軟件措施：自診斷程序、故障檢測、信息保護與恢復(fù)（2）編程簡單，使用方便（3）控制程序可變，具有很好的柔性（4）直接帶負載能力強（5）接口簡單、維護方便（6）功能完善、便于實現(xiàn)機電一體化（7）通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)趨于標準化，便于實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)控制2.3 PLC結(jié)構(gòu)，功能和應(yīng)

30、用2.3.1 PLC結(jié)構(gòu)主要由CPU模塊，輸入模塊，輸出模塊和編程器組成。圖2.1 PLC控制系統(tǒng)CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，其中系統(tǒng)程序存儲器為ROM。I/O模塊包括輸入模塊和輸出模塊，相應(yīng)的輸入輸出電路如圖13，14所示。 圖22 PLC的輸入電路圖2.3 PLC的輸出電路2.3.2 PLC功能和應(yīng)用可編程控制器自問世以來發(fā)展極為迅速。在工業(yè)控制方面正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)的三大支柱之一。1.順序邏輯控制這是PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它正逐步取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。2.運動控制PLC

31、和計算機數(shù)控 (CNC) 設(shè)備集成在一起，可以完成機床的運動控制。3.定時和計數(shù)控制定時和計數(shù)精度高，設(shè)置靈活，且高精度的時鐘脈沖可用于準確的實時控制。4.模擬量控制PLC 能完成數(shù)模轉(zhuǎn)換或者模數(shù)轉(zhuǎn)換，控制大量的物理參數(shù)，例如，溫度、壓力、速度和流量等。5數(shù)據(jù)處理能完成數(shù)據(jù)運算，邏輯運算、比較傳送及轉(zhuǎn)換等。6.通信和聯(lián)網(wǎng)PLC 之間、 PLC 和上級計算機之間有很強的通信功能。作為實時控制系統(tǒng)，不僅 PLC 數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電、故障時的對策等。2.4 PLC的發(fā)展趨勢隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和市場需求量的增加，PLC的結(jié)構(gòu)和功能有了不斷改進，生產(chǎn)廠家不斷推出功能更強的新產(chǎn)品。目

32、前，PLC的發(fā)展主要有兩個趨勢：其一是向體積小、速度快、功能強、價格低的微小型方向發(fā)展；其二是向大型網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性、兼容性、多功能方向發(fā)展。(1)大型網(wǎng)絡(luò)化網(wǎng)絡(luò)化和加強通信能力是PLC的一個重要發(fā)展趨勢。PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)將有多個PLC、多個加模塊相連，并可與IPC(工業(yè)計算機)EPC(嵌入式計算機)、以太網(wǎng)等相連構(gòu)成整個工廠的自動控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)(如PROFIBUS)在工業(yè)控制中將會得到越來越廣泛地應(yīng)用。(2)高可靠性一些特定的環(huán)境和條件要求自動化系統(tǒng)要有很高的可靠性，因而自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)在PLC中都已得到廠泛的應(yīng)用。(3)多功能為了適應(yīng)各種特殊功能的需要，各個公司陸續(xù)推

33、出了多種智能模塊。智能模塊是以微處理器為基礎(chǔ)的功能部件。它的CPU與PLC的CPU并行工作，占用主機的CPU時間很少，有利于提高PLC掃描速度和完成特殊的控制要求。(4)編程語言向高層次發(fā)展PLC編程語言在原有梯形圖語言、順序功能圖語言和指令表語言的基礎(chǔ)上，不斷豐富和向高層次發(fā)展。如SIEMENS公司的SIMATIC S7可以使用C、從C+等高級語言進行編程。(5)良好的兼容性PLC產(chǎn)品的優(yōu)劣除了要看它內(nèi)在技術(shù)優(yōu)劣外，還需考察它滿足國際標準化的程度和水平。標準化一方面保證了產(chǎn)品出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各廠家產(chǎn)品的相互兼容性。第三章：汽車涂裝車間的系統(tǒng)設(shè)計3.1 基本設(shè)計3.1.1 I/O口資

34、源分配表3-1 I/O口資源分配檢測點名稱地址輸出類型噴淋泵M1I0.0AI熱水泵M2I0.1AI排風(fēng)扇M3I0.2AI供風(fēng)扇M4I0.3AI電泳槽M5I0.4AI加濕泵M6I0.5AI廢水循環(huán)泵M7I0.6AI刮渣機M8I0.7AI熱交換器M9I1.0AI面漆烘房排風(fēng)扇M10I1.1AI烘房循環(huán)風(fēng)扇M11I1.2AI焚燒爐循環(huán)風(fēng)扇M12I1.3AI浸槽溫度I1.4DI備用槽溫度I1.5DI烘房風(fēng)速風(fēng)壓I1.6DI管道防凍溫度I1.7DI烘房溫度I2.0DI焚燒爐溫度I2.1DI烘房內(nèi)燃燒的煤氣壓力I2.2DI焚燒爐內(nèi)燃燒的煤氣壓力I2.3DI水槽水位上線Q0.0DO水槽水位下線Q0.1DO浸

35、槽液位上線Q0.2DO浸槽液位下線Q0.3DO根據(jù)上述對汽車涂裝系統(tǒng)工藝過程和對PLC控制系統(tǒng)的要求的分析，可以確定出PLC控制系統(tǒng)所需I/O點數(shù)，統(tǒng)計結(jié)果如下：數(shù)字量輸入模塊選擇（DI）：總共有12個DI點，即各種泵的啟動、泵的停止、各種風(fēng)扇的啟動、停止，水槽溫度報警、浸槽水溫報警等各種報警系統(tǒng)。數(shù)字量輸出模塊選擇（DO）：該裝置有4個DO點，即水槽水位上限、水槽水位下限、浸槽水位上限、浸槽水位下限。模擬量輸入模塊選擇（AI）：總共有8個AI點，即水槽溫度，浸槽溫度、焚燒爐及烘房溫度、風(fēng)壓，煤氣壓力等。3.2 硬件設(shè)計3.2.1 西門子S7-200簡介S7-200 是一種小型的可編程序控制器

36、，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。3.2.2 PU的選擇集成的24V負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222

37、具有180mA輸出， CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280，400mA?？捎米髫撦d電源。 不同的設(shè)備類型CPU 221226各有2種類型CPU，具有不同的電源電壓和控制電壓。 本機數(shù)字量輸入/輸出點CPU 221具有6個輸入點和4個輸出點，CPU 222具有8個輸入點和6個輸出點，CPU 224具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 224XP具有14個輸入點和10個輸出點，CPU 226具有24個輸入點和16個輸出點。 本機模擬量輸入/輸出點CPU 224XP具有2個輸入點，1個輸出點。 中斷輸入允許以極快的速度對過程信號的上升沿作出響應(yīng)。 高速計數(shù)器CPU 22

38、1/222 4個高速計數(shù)器（30KHz），可編程并具有復(fù)位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90的A/B相增量編碼器 CPU224/224XP/226 6個高速計數(shù)器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。 CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調(diào)試用戶程序。3.3.3各CPU優(yōu)點 CPU 221 本機集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量I/O點。無I/O擴展能力。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS

39、485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 CPU 222 本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量I/O點。可連接2個擴展模塊。6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。 CPU 224 本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高

40、速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 CPU 224XP 本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展值至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/O點。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速計數(shù)器（100KHz），2個100KHz的高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模

41、擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強大控制能力的新型CPU。 CPU 226 本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和

42、功能更強的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 S7-200系列PLC是西門子公司的產(chǎn)品，另外，國內(nèi)外還有一些廠家生產(chǎn)與其完全兼容的產(chǎn)品，例如德國VIPA公司，中國上海正航電子科技有限公司等。由于本系統(tǒng)共有PLC數(shù)字量輸入控制點數(shù)(即DI點數(shù))為：12個PLC數(shù)字量輸出控制點數(shù)(即DO點數(shù))為：4個PLC模擬量輸入控制點數(shù)（即AI點數(shù)）為：8個PLC模擬量輸出控制點數(shù)（即AO點數(shù)）為：0個根據(jù)涂裝車間的控制要求和控制規(guī)模，可選用S7-200CPU224型PLC作為控制器。它具有14個輸入點和10個輸出點。其中所有輸入點用24V電源，共用一個公共點(OV點)，無需外部提供工作

43、電源。對繼電器輸出分別提供4個公共點，每個公共點間相互獨立，即提供4個獨立的輸出通道，對應(yīng)有隔離要求的輸出控制。每臺烘干機有一只水分檢測器，一只數(shù)字顯示表?？偟妮斎朦c為開關(guān)量9點。模擬量l點，輸出點為開關(guān)量6點.可連接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點;13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間;6個獨立的30KHz高速計數(shù)器，2路獨立的20KHz高速脈沖輸出，具有PID控制器;1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力;I/O端子排可以很容易地整體拆卸，是具有較強控制能力的控制器。根據(jù)I/O地址分配及以上I/O點情況，本系統(tǒng)選用CPU

44、224控制器，其中包括14個輸入/10個輸出，另外選用2個EM231模塊，該模塊帶有4個模擬量輸入點，集成16位轉(zhuǎn)化器，有冷端補償作用，不再需要外部變送器，一個模塊就能完成數(shù)據(jù)采集及處理。各模塊連接方式見圖3.2 模塊2 EM231模塊1 EM231主機CPU224圖3.1 各模塊連接方式3.3 汽車涂裝工藝流程預(yù)處理陰極電泳電泳烘干PVC密封中涂色漆閃干罩光清漆面漆烘干氣噴槍噴漆第二適金屬色漆ESTA涂漆色漆中涂烘干圖3.2 汽車涂裝工藝流程3.4 STEPT 7軟件介紹STEP 7 是用于SIMATIC 可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標準軟件包。它是SIMATIC 工業(yè)軟件的組成部分。有下列

45、版本的STEP 7 標準軟件包：用于SIMATIC S7-200 上簡單單站應(yīng)用的STEP 7 Micro/DOS 和STEP 7Micro/WIN。用于使用帶有各種功能的SIMATIC S7-300/ST-400、SIMATICM7-300/M7-400和SIMATIC C 7的STEP 7。3.4.1 STEP 7 標準軟件包介紹標準軟件包的功能STEP 7 標準軟件包提供一系列的應(yīng)用程序（工具）：標準軟件包符號編輯器NETPRO通訊組態(tài)硬件組態(tài)硬件診斷SIMATIC管理器編程語言LAD FBD STL圖3.3 STEP 7 標準軟件包功能圖SIMATIC 管理器SIMATIC Manag

46、er（SIMATIC 管理器）可以管理一個自動化項目的所有數(shù)據(jù)，無論是為哪個可編程控制系統(tǒng)（S7/M7/C7）設(shè)計的。編輯所選數(shù)據(jù)所需要的工具由SIMATIC Manager 自行啟動。符號編輯器使用Symbol Editor（符號編輯器），可以管理所有的共享符號。具有以下功能：為過程信號（輸入/輸出）、位存儲和塊設(shè)定符號名和注釋分類功能。從/向其它的Windows程序?qū)?導(dǎo)出。使用這個工具生成的符號表可供其它所有工具使用。因而，對一個符號特性的任何變化都能自動被其它工具識別。診斷硬件這個功能可以向你提供可編程控制器的狀態(tài)概況。這個概況中可以顯示符號，指示每個模板是否正?；蛴泄收稀ｋp擊故障模

47、板，可以顯示有關(guān)故障的詳細信息。信息的范圍視各個模板而定。顯示關(guān)于模板的一般信息（例如，定貨號、版本、名稱）以及模板狀態(tài)（例如故障），顯示中央I/O和分布式從站的模板信息（例如，通道故障），顯示來自診斷緩存區(qū)的報文。對于CPU，還可顯示以下附加信息：用戶程序處理過程中的故障原因，顯示循環(huán)時間（最長的、最短的和最近一次的），MPI的通訊可能性及負載，顯示性能數(shù)據(jù)（可能的輸入/輸出、位存儲、計數(shù)器、定時器和塊的數(shù)量）編程語言用于S7-300 和S7-400 的編程語言梯形邏輯圖（Ladder Logic）、語句表（StatementList）和功能塊圖（Function Block Diagram

48、）都集成在一個標準軟件包中。梯形邏輯圖（或LAD）是STEP 7編程語言的圖形表達方式。它的指令語法與一個繼電器的梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個觸點、復(fù)合元件以及輸出線圈時，使用梯形圖，可以追蹤電信號在電源示意線之間的流動。語句表（或STL）是STEP 7編程語言的文本表達方式，與機器碼相似。如果一個程序是用語句表編寫的，CPU執(zhí)行程序時則按每一條指令一步一步地執(zhí)行。為使編程更容易，語句表已進行擴展，還包括一些高層語言結(jié)構(gòu)（例如，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的訪問和塊參數(shù)）。功能塊圖（FBD）是STEP 7編程語言的圖形表達方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來表達邏輯。復(fù)合功能（如數(shù)學(xué)功能）可用邏輯框相連直接表

49、達。其它編程語言作為可選軟件包使用。Net Pro（網(wǎng)絡(luò)組態(tài)）通過MPI，可以實現(xiàn)使用Net Pro 時間驅(qū)動的循環(huán)數(shù)據(jù)傳送，只要你在這里：選擇通訊的站在表中輸入數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目標；自動生成要下載的所有塊（SDB），并且自動完整地下載到所有的CPU中。事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳送也是可以實現(xiàn)的，只要你在這里：設(shè)置通訊連接。從集成的塊庫中選擇通訊或功能塊。以你選擇的編程語言為所選的通訊或功能塊賦值參數(shù)。3.4.2 使用STEP 7 的基本步驟設(shè)計自動化任務(wù)解決方案生成一個項目硬件組態(tài)生成一個程序硬件組態(tài)生成一個程序傳送程序到CPU并進行調(diào)試圖3.4 STEP 7使用的步驟圖如上圖所示，你有兩個可選步驟：如果

50、要創(chuàng)建一個使用許多輸入和輸出的綜合程序，建議先做硬件配置。這樣做的優(yōu)點在于STEP 7 在硬件配置編輯器中會顯示可能的地址。如果選擇第二個選項，那么只能根據(jù)所選組件來自行確定每個地址，而不能通過STEP 7調(diào)用這些地址。在硬件配置中，您不僅可以定義地址，還可以改變模塊的參數(shù)和屬性。例如，如果要操作多個CPU，則必須區(qū)分各個CPU 的MPI 地址。以噴淋泵為例，實現(xiàn)對噴淋泵的起停控制圖3.5 噴淋泵起?？刂埔詡溆貌蹨囟葹槔?，通過量化過程實現(xiàn)對備用槽溫度控制圖3.6 備用槽溫度控制3.5調(diào)試仿真程序的調(diào)試視用戶程序的執(zhí)行時，可選擇單次或多次掃描。應(yīng)先將PLC的工作方式設(shè)為“STOP”，使用“調(diào)試（

51、Debug）”菜單中的“多次掃描（Multiple Scans）”或“初次掃描（Fist Scans）”命令。在選擇多次掃描時，要指定掃描的次數(shù)。用狀態(tài)圖監(jiān)控程序：STEP7-Micro/WIN32編程軟件可以使用狀態(tài)圖來監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行情況，并可對編程元件進行強制操作。1、使用狀態(tài)圖 在引導(dǎo)條窗口中單擊“狀態(tài)圖（Status Chart）”圖標，或使用“調(diào)試（Debug）”菜單中的“狀態(tài)圖（Status Chart）”命令就可打開狀態(tài)圖窗口，如圖3.3所示。在狀態(tài)圖的“地址（Address）”欄中鍵入要監(jiān)控的編程元件的直接地址（或用符號表中的符號名稱），在“格式（Format）”欄中顯示編

52、程元件的數(shù)據(jù)類型，在“當(dāng)前數(shù)值（Current Value）”欄中可讀出編程元件的狀態(tài)和當(dāng)前值。圖3.7 “狀態(tài)圖”窗口工具條中狀態(tài)圖的編輯工具有順序排序（Sort Ascending）、逆序排序（Sort Descending）、單次讀取（Single Read）、全部寫（Write All）、強制（Force）、解除強制（Unfore）、解除所有強制（Unfore All）以及讀所有強制（Read All Forced）等。2、強制操作 強制操作是指對狀態(tài)圖中的變量進行強制性地賦值。S7-200允許對所有的I/O位以及模擬量I/O（AI/AQ）強制賦值，還可強制改變最多16個V或M的數(shù)據(jù)，其變量類型可以是字節(jié)、字或雙字。強制。若要強制一個新值，可在狀態(tài)圖的“新數(shù)值（New Value）”欄中輸入新值，然后單擊工具條中的“強制（Force）”按鈕。如果要強制一個已經(jīng)存在的值，可以單擊狀態(tài)圖中“當(dāng)前數(shù)值（Current Value）”欄，然后點擊“強制（Force）”按鈕。讀所有強制。打開狀態(tài)圖，單擊工具條中的“讀所有強制（Read All Forced）”按鈕，則狀態(tài)圖中所有被強制的單元格會顯示強制符號。解除強制。在當(dāng)前值欄中單擊要取消強制的操作數(shù)，然后點擊工具