基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

摘要洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEIVPAGE9畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文討論了如何利用德國(guó)西門子PLCS7-200進(jìn)行自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制，在本次設(shè)計(jì)中，我們從自動(dòng)控制技術(shù)器件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用前景及電鍍生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境來考慮，以使該生產(chǎn)線真正具備自動(dòng)生產(chǎn)運(yùn)行為目的，從而采用在當(dāng)前及以后都應(yīng)用廣泛且能適應(yīng)多種環(huán)境的可編程控制器來控制整個(gè)工作流程的方案。重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC控制I/O端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了工作人員的工作環(huán)境質(zhì)量。為適應(yīng)現(xiàn)代傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)，還采用了基于組態(tài)王軟件的系統(tǒng)作為上位機(jī)，配合下位機(jī)PLC完成了該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)功能，更好的使該自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)融入到現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中。關(guān)鍵詞：PLC，電鍍，組態(tài)王DesignofGalvanizationProductionLineControlSystemBasedonPLCABSTRACTThisarticlediscussedhowcarriedontheautomatedgalvanizationproductionlinecontrolusingGermanSiemensPLCS7-200.Inthisdesign,wetakeconsideroftheautomaticcontroltechnologycomponentinthedomesticapplicationprospectandtheenvironmentofthegalvanizationproductionline,andthismakesthisproductionlinetrulytohavetheautomaticproductionmovementasthegoal.Weformulateaplanthatusesaprogrammablecontrollerwhichcanadaptmanykindsofenvironmentincurrentandlatertocontroltheentirework.Weanalyzedthesystemsoftwareandhardwaredesignwithemphasis,andprovidethesystemhardwarewiringdiagram,PLCI/Oportdistributionlistandtheoverallprogramflowdiagramandsoon.Thisdesignrealizedthegalvanizationproductionautomation,enhancedtheproductefficiency,andreducedthelaborintensity.Inordertoadaptthemoderntraditionindustrycontrolsystem,wealsousedtheKingViewsoftwaresystemwhichhadtakenonasthepositionmachine.AndcoordinatePLCaslowerpositionmachine.Allthishasmadethissystemhadthefunctionofcurrenttimemonitoring.Thatcausedthisautomaticproductionsystemintegratetothemodernindustrycontrolsystembetter.KEYWORDS:PLC,Galvanization,KingView前言目錄前言 1第1章緒論 21.1控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 21.1.1控制系統(tǒng)的概述 21.1.2課題的選題背景及意義 21.2控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求 31.3 PLC系統(tǒng)組成 41.3.1CPU 41.3.2存儲(chǔ)器 41.3.3輸入/輸出接口電路 41.4 PLC的基本工作原理 51.5小結(jié) 5第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 62.1主電路設(shè)計(jì) 62.2PLC機(jī)型選擇 72.3I/O分配表及其端子接線圖 72.3.1I/O地址分配 72.3.2PLC外部接線圖 82.4小結(jié) 9第3章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 103.1軟件的組成及作用 103.1.1PLC內(nèi)部資源 103.1.2PLC編程語言 113.2程序流程圖設(shè)計(jì) 123.3程序梯形圖設(shè)計(jì) 133.4指令表 153.5小結(jié) 18第4章系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計(jì) 194.1組態(tài)軟件介紹 194.2監(jiān)控畫面設(shè)計(jì) 204.2.1建立新工程 204.2.2創(chuàng)建組態(tài)畫面 224.2.3定義I/O設(shè)備 244.2.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 274.2.5動(dòng)畫連接 294.2.6編寫語言命令 304.3小結(jié) 31第5章系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 32結(jié)論 37謝辭 38參考文獻(xiàn) 39外文資料翻譯 40前言本設(shè)計(jì)的工作過程是這樣的，在電鍍生產(chǎn)線左側(cè)，工人將零件裝入行車的吊籃并發(fā)出自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，行車提升吊籃并自動(dòng)前進(jìn)。按工藝要求在需要停留的槽位停止，并自動(dòng)下降。在按要求達(dá)到定時(shí)時(shí)間后自動(dòng)上升，如此完成工藝規(guī)定的每一道工序直至生產(chǎn)線末端，行車便自動(dòng)返回原始位置，并由工人裝卸零件。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。用PLC輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展的主流方向。第1章標(biāo)題第1章緒論1.1控制系統(tǒng)概述與選題背景意義1.1.1控制系統(tǒng)的概述一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素[1]。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵[2]。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行[3]；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高[4]。1.1.2課題的選題背景及意義中國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化，為自動(dòng)化行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了廣闊的空間。電鍍行業(yè)是我國(guó)重要的加工行業(yè)，但是大多數(shù)中小企業(yè)仍在使用許多過時(shí)的技術(shù)和設(shè)備，大量的生產(chǎn)線為半機(jī)械化和半自動(dòng)化控制，一些甚至為手工操作。工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多、生產(chǎn)復(fù)雜，同時(shí)在電鍍中，其氧化、酸洗、堿洗、電鍍等許多工藝具有嚴(yán)重的化學(xué)污染和腐蝕，對(duì)人的身心健康十分不利，而且人工操作隨機(jī)性大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法是使用順序控制器，由于其電路復(fù)雜，接口多，受外界干擾大，工作可靠性差，維護(hù)也困難。采用PLC有較完善的診斷和自保護(hù)能力，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的可靠性。用PLC輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展方向。1.2控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求如摘要中所述，電鍍的工作流程如圖1-1：?jiǎn)?dòng)——吊鉤上升——上限行程開關(guān)閉合——右行至1號(hào)槽上方——XK1行程開關(guān)閉合——吊鉤下降進(jìn)入1號(hào)槽——下限行程開關(guān)閉合——電鍍延時(shí)——吊鉤上升……由3號(hào)槽內(nèi)吊鉤上升，繼續(xù)右行，碰到右限位，然后左行至左限位，吊鉤下降至下限位，即原位。按照要求，我們要實(shí)現(xiàn)以下工作方式：連續(xù)工作，當(dāng)?shù)蹉^回到原點(diǎn)后，延時(shí)一段時(shí)間（裝卸零件），自動(dòng)上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)；單周期工作，設(shè)備始于原點(diǎn)，按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備工作一個(gè)周期，然后停于原點(diǎn)，要重復(fù)第二個(gè)工作周期，必須再按一下啟動(dòng)按鈕；步進(jìn)工作，設(shè)備始于原點(diǎn)，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備只會(huì)運(yùn)行一步，然后停止；再按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，設(shè)備會(huì)再向前運(yùn)行一步，然后停止；按照此過程一直工作下去，直至一個(gè)工作周期完成。圖1-1電鍍生產(chǎn)線的工作流程PLC系統(tǒng)組成PLC分為箱式和模塊式兩種，但他們的組成是相同，基本上都是由CPU，存儲(chǔ)器，輸入/輸出接口電路，電源模塊等幾部分組成的[5]。下面分別對(duì)幾種單元進(jìn)行介紹。1.3.1CPUCPU是整個(gè)PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用。它按照PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中。同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。1.3.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。1.3.3輸入/輸出接口電路1.輸入接口輸入接口電路工作過程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。2.輸出接口輸出接口工作過程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或者不動(dòng)作。PLC的基本工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式，主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。每次掃描過程，集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入[6]。元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定：CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時(shí)間；指令條數(shù)。由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。1.5小結(jié)就目前的工業(yè)發(fā)展情況和學(xué)校的教育實(shí)際而言，選擇基于PLC的電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)作為本科階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)，既能與當(dāng)前的生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，能夠在一定程度上解決當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的問題，又能與大學(xué)本科教育的具體實(shí)際相吻合，將大學(xué)階段所學(xué)的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，具有很好的效果。第1章標(biāo)題第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1主電路設(shè)計(jì)電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號(hào)和項(xiàng)目符號(hào)表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用[7]。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺(tái)電機(jī)分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖2-1。圖2-1中，接觸器KM1，KM2控制電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器KM3，KM4控制電動(dòng)機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退。圖2-1電鍍生產(chǎn)線主電路圖2.2PLC機(jī)型選擇各種PLC的品種很多，它們的結(jié)構(gòu)形式，性能，價(jià)格也都各不相同，適合的場(chǎng)合也各有側(cè)重。合理選擇PLC型號(hào)，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)具有重要意義[8]。S7-200系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴(kuò)展單元等。目前提供的S7-200CPU有：CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM，不同型號(hào)的PLC性能差別也比較大。所以在實(shí)際設(shè)計(jì)中，要在滿足功能的要求下，選擇能夠保證系統(tǒng)可靠工作，維護(hù)使用方便以及價(jià)格適中的型號(hào)。根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國(guó)西門子PLCS7-200CPU226型號(hào)，此類型PLC無論獨(dú)立運(yùn)行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、電梯等行業(yè)。S7-200CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價(jià)格比是很突出的特點(diǎn)，也是我們采用它的主要原因。PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號(hào)有兩部分，一部分是原點(diǎn)、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號(hào)和傳感器信號(hào)作為PLC的輸入變量，經(jīng)過PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)來控制行車的運(yùn)行和吊鉤的升降。2.3I/O分配表及其端子接線圖2.3.1I/O地址分配在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們定義的I/O分配表如表2-2所示。在本設(shè)計(jì)中，我將12個(gè)輸入信號(hào)和4個(gè)輸入信號(hào)按各自的功能類型分好，選定與之功能相對(duì)應(yīng)的元器件，然后再與PLC的I/O點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，編排地址如表2-1所示。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址分配是從最靠近CPU模塊的數(shù)字量模塊開始，模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我選定I0.0—I0.7和I1.0—I1.4作為輸入信號(hào)，Q0.0—QO.3作為輸出信號(hào)。具體分配見表2-1所示。表2-1I/O分配表序號(hào)輸入序號(hào)輸出1I0.0上限位SQ113Q0.0上升KM12I0.1下限位SQ214Q0.1下降KM23I0.2左限位SQ315Q0.2右行KM34I0.3右限位SQ416Q0.3左行KM45I0.4XK1行程開關(guān)SQ56I0.5XK2行程開關(guān)SQ67I0.6XK3行程開關(guān)SQ78I1.0啟動(dòng)Q19I1.1停止Q210I1.2步進(jìn)Q311I1.3單周期SB112I1.4連續(xù)SB2 2.3.2PLC外部接線圖在本設(shè)計(jì)中定義的I/O端子接線圖如圖2-2所示。由圖表可以看出,PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有12個(gè)，均為開關(guān)量。其中單操作按鈕開關(guān)2個(gè)，行程開關(guān)3個(gè)，限位開關(guān)4個(gè)，選擇工作方式開關(guān)3個(gè)。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有4個(gè)，其中2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2，2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)行車電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4。圖2-2I/O端子接線圖2.4小結(jié)在本章中，主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，選擇了西門子S7—200作為本設(shè)計(jì)的PLC機(jī)型，既能夠充分發(fā)揮S7—200系列PLC的性能特點(diǎn)，又能夠滿足本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。在后續(xù)的章節(jié)中重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)中確定了采用2臺(tái)電機(jī)組成系統(tǒng)工作的主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本思路，從而在此基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的I/O端口分配以及外部端子接線。第3章REF_Ref168484495\h錯(cuò)誤！未找到引用源。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE18第3章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1軟件的組成及作用3.1.1PLC內(nèi)部資源內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入/輸出繼電器區(qū)、定時(shí)器區(qū)、計(jì)數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等，下面分別介紹下[9]。1.定時(shí)器：電氣自動(dòng)控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制，靈活地使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序。它是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件[10]。定時(shí)器的工作過程與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0開始按一定的時(shí)間單位增加；當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時(shí)時(shí)間。2.計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器可用來累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)常用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或者進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開[11]。3.輸入繼電器：輸入繼電器一般都有一個(gè)PLC的輸入端子與之對(duì)應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號(hào)。當(dāng)外部的開關(guān)信號(hào)為閉合時(shí)，輸入繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。4.輸出繼電器：輸出繼電器一般都有一個(gè)PLC上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過程序使得輸出繼電器線圈得電時(shí)，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào)。同時(shí)在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。5.內(nèi)部位存儲(chǔ)器：內(nèi)部位存儲(chǔ)器的作用和繼電-接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒有輸入/輸出端與之對(duì)應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用[12]。以上幾個(gè)是我們?cè)诒敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中可能需要用到的PLC軟元件，另外PLC還有很多其它的軟元件。3.1.2PLC編程語言PLC是通過運(yùn)行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)的。PLC中的程序由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成，系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運(yùn)行；用戶程序是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。S7-200系列PLC的編程語言非常豐富，有梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語言，如果需要，也可混合使用幾種語言編程。這些編程語言都是面向用戶的，它使控制程序的開發(fā)、輸入、調(diào)試和修改工作大大簡(jiǎn)化。我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選擇梯形圖編程。以下我們?cè)敿?xì)介紹下梯形圖的概念[13]。梯形圖左邊有一條垂直的線稱作左母線，右邊一條虛線稱為右母線。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。PLC梯形圖具有以下一些特點(diǎn)。1.PLC的梯形圖是“從上到下”按行繪制的，兩側(cè)的豎線類似電氣控制圖的電源線，通常稱做母線（BusBar），大部分梯形圖只保留左母線；梯形圖的每一行是“從左到右”繪制，左側(cè)總是輸入接點(diǎn)，最右側(cè)為輸出元素，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如指示燈、接觸器、中間繼電器、電磁閥等。對(duì)S7-200系列的PLC來說，還有一種輸出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能指令。2.電氣控制電路左右母線為電源線，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時(shí)，有電流流過支路上的觸點(diǎn)與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流動(dòng)，即只能從左向右流動(dòng)。層次改變（接通的順序）也只能先上后下，與程序編寫時(shí)的步序號(hào)是一致的[14]。3.梯形圖中的輸入接點(diǎn)如I1.0、I0.1等，輸出線圈Q0.0、Q0.1等不是物理接點(diǎn)和線圈，而是輸入、輸出存儲(chǔ)器中輸入、輸出點(diǎn)的狀態(tài)，并不是接線時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)；輸出線圈只對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，該位的狀態(tài)必須通過I/O模塊上對(duì)應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而完成其動(dòng)作。4.梯形圖中使用的各種PLC內(nèi)部器件，如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，也不是真的電器元件，但具有相應(yīng)的功能，因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應(yīng)器件的名稱稱呼它們。梯形圖中每個(gè)繼電器和觸點(diǎn)均為PLC存儲(chǔ)器中的一位，相應(yīng)位為“1”，表示繼電器線圈通電、常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開；相應(yīng)位為“0”，表示繼電器線圈斷電、常開接點(diǎn)斷開或常閉接點(diǎn)閉合。5.梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)既可常開，又可常閉，其常開、常閉觸點(diǎn)的數(shù)目理論上是無窮多個(gè)（受存儲(chǔ)容量限制），也不會(huì)磨損，因此，梯形圖設(shè)計(jì)中，可不考慮觸點(diǎn)數(shù)量，這給設(shè)計(jì)者帶來很大方便。對(duì)于外部輸入信號(hào)，只要接入一個(gè)信號(hào)到PLC即可[15]。6.電氣控制電路中各支路是同時(shí)加上電壓并行工作的，而PLC是采用循環(huán)掃描方式工作，梯形圖中各元件是按掃描順序依次執(zhí)行的，是一種串行處理方式。由于掃描時(shí)間很短（一般不過幾十毫秒），所以控制效果同電氣控制電路是基本相同的。但在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，對(duì)這種并行處理與串行處理的差別有時(shí)候應(yīng)予注意，特別是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時(shí)對(duì)輸入、輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行刷新操作的PLC，不要因?yàn)閷?duì)串行處理這一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作。3.2程序流程圖設(shè)計(jì)我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制了整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)工作和單周期工作的流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識(shí)該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程，工作流程圖如圖3-1所示。在PLC運(yùn)行時(shí)，先對(duì)程序進(jìn)行初始化，然后程序?qū)?huì)對(duì)輸入進(jìn)行判斷，查看系統(tǒng)是工作在連續(xù)工作狀態(tài)還是單周期工作狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)工作在連續(xù)狀態(tài)時(shí)，程序會(huì)按照設(shè)計(jì)不進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而可以一直循環(huán)下去，達(dá)到連續(xù)工作的設(shè)計(jì)要求。當(dāng)系統(tǒng)工作在單周期狀態(tài)時(shí)，按照設(shè)計(jì)程序會(huì)進(jìn)行計(jì)數(shù)，在系統(tǒng)完成一個(gè)周期的運(yùn)行后會(huì)檢驗(yàn)計(jì)數(shù)結(jié)果，從而結(jié)束整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，即達(dá)到單周期運(yùn)行的控制要求。由于步進(jìn)程序的編寫過程和工作原理是基于以上兩種工作方式的基礎(chǔ)上，通過并行添加程序代碼實(shí)現(xiàn)步進(jìn)工作所需邏輯狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，故步進(jìn)工作方式程序流程圖就不再畫出。圖3-1電鍍生產(chǎn)線連續(xù)工作和步進(jìn)工作程序流程圖3.3程序梯形圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采取先簡(jiǎn)單，后復(fù)雜的處理方法。編程過程中先解決連續(xù)工作和單周期工作的軟件編寫，然后解決步進(jìn)工作方式的軟件編寫，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的程序。在連續(xù)工作和單周期工作程序的軟件編寫中采取主程序相同，利用一個(gè)計(jì)數(shù)程序?qū)崿F(xiàn)兩種工作方式。在連續(xù)工作時(shí)程序不計(jì)數(shù)，在單周期工作時(shí)程序會(huì)計(jì)數(shù)一次，通過這種方式使兩種工作方式在一個(gè)程序中實(shí)現(xiàn)，從而完成兩種工作方式的設(shè)計(jì)。在步進(jìn)工作方式的軟件編寫中，同樣采取與以上兩種工作方式相同的主程序，只在原來兩種工作方式的軟件程序中并行添加實(shí)現(xiàn)步進(jìn)的各種邏輯條件即可，使步進(jìn)程序的執(zhí)行是在以上兩種程序的基礎(chǔ)上通過附加條件實(shí)現(xiàn)，最終完成整個(gè)軟件程序的編寫。圖3-2程序梯形圖3.4指令表指令編程是另一種PLC編程方法，指令表也可以很容易從梯形圖得到，本設(shè)計(jì)具體指令表如下。Network1LDI1.1OM0.3ANI1.0=M0.3Network2LDI1.3OI1.4OM0.1=M0.1Network3LDI1.3OM0.0ANI1.4=M0.0Network4LDM0.1AI1.0OM0.2ANQ0.0ANI0.0ANI0.1ANI0.2ANI0.3ANI0.4ANI0.5ANI0.6=M0.2Network5LDM0.0AI0.2LDI1.0CTUC48,1Network6LDNI1.2AM0.2OQ0.0LDNI1.2AT37ANC48OLDLDI1.2AI1.0AM0.2OLDLDNC48AI1.0AI1.2OLDANM0.3ANI0.4ANI0.2ANI0.0ANQ0.2ANI0.5ANI0.6ANQ0.1ANI0.3ANI1.1=Q0.0Network7LDNI1.2AI0.0OQ0.2LDI1.2AI1.0AI0.0OLDANI0.4ANI0.5ANI0.6ANI0.3ANQ0.3ANI1.1=Q0.2Network8LDNI1.2AI0.2LDNI1.2AI0.4OLDLDNI1.2AI0.5OLDLDNI1.2AI0.6OLDLDI1.2AI1.0AI0.2OLDLDI1.2AI1.0AI0.4OLDLDI1.2AI1.0AI0.5OLDLDI1.2AI1.0AI0.6OLDOQ0.1ANI0.1ANQ0.0ANI1.1=Q0.1Network9LDI0.1ANI1.2TONT37,50Network10LDNI1.2AI0.3ANI0.4LDI1.2AI1.0AI0.3ANI0.4OLDOQ0.3ANI0.2ANQ0.2ANI1.1=Q0.33.5小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在了解了PLC軟件編程的基本知識(shí)和方法步驟后，本設(shè)計(jì)采取了先采用梯形圖編程后，再寫出軟件指令的基本思路，完成系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)中，采用了先簡(jiǎn)易、后復(fù)雜的思路。在編寫過程中先完成連續(xù)工作和單周期工作方式的軟件編寫，然后在這兩種工作方式的基礎(chǔ)上結(jié)合步進(jìn)工作方式的具體特點(diǎn)，編寫出步進(jìn)工作方式的程序，然后對(duì)照程序梯形圖寫出程序指令表，從而完成整個(gè)系統(tǒng)的軟件編寫工作。REF_Ref168484640\r\h錯(cuò)誤！未找到引用源。REF_Ref168484646\h錯(cuò)誤！未找到引用源。PAGE69第4章系統(tǒng)組態(tài)畫面設(shè)計(jì)4.1組態(tài)軟件介紹組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具[16]。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，HumanMachineInterface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制[17]。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)性與并行處理；建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶分步組態(tài)，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；利用豐富的“動(dòng)畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面；引入“運(yùn)行策略”的概念[18]。它具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：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；無與倫比的動(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?。蛔兞繉?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)省了開發(fā)時(shí)間；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。強(qiáng)大的腳本語言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理；全新的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；方便的配方處理功能。豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。提供硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式[19]。4.2監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)4.2.1建立新工程啟動(dòng)組態(tài)王軟件的工程管理器，在菜單中點(diǎn)擊“新建”彈出對(duì)話框如圖4-1。圖4-1工程向?qū)е粏螕簟跋乱徊健崩^續(xù)，會(huì)出現(xiàn)如圖4-2所示“新建工程向?qū)е睂?duì)話框。此對(duì)話框是為了讓操作者選擇工程所在的路徑。根據(jù)設(shè)計(jì)的具體要求選擇合適的路徑即可。圖4-2工程向?qū)е诠こ搪窂轿谋究蛑休斎胍粋€(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框”，如圖4-3所示。圖4-3工程向?qū)е诠こ堂Q文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱。點(diǎn)擊“完成”，則完成了一個(gè)新工程的建立。4.2.2創(chuàng)建組態(tài)畫面進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象?！敖M態(tài)王”采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，使用戶可以方便地建立畫面的圖形界面。用戶構(gòu)圖時(shí)可以像搭積木那樣利用系統(tǒng)提供的圖形對(duì)象完成畫面的生成。同時(shí)支持畫面之間的圖形對(duì)象拷貝，可重復(fù)使用以前的開發(fā)結(jié)果[20]。進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選中工程瀏覽器左側(cè)的畫面，在右側(cè)雙擊新建按鈕，則彈出如圖4-4所示對(duì)話框。圖4-4新畫面在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。設(shè)置完成后就完成了一個(gè)新畫面的創(chuàng)建，就可以在新畫面里面進(jìn)行系統(tǒng)畫面的設(shè)計(jì)。圖4-5開發(fā)系統(tǒng)圖4-6完成的系統(tǒng)畫面在工具箱中可以選定各種現(xiàn)有圖形，并且可以用繪圖工具繪制各種圖形、添加文本、調(diào)劑顏色等操作。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，畫出本系統(tǒng)工作所需要圖畫，如圖4-6所示。4.2.3定義I/O設(shè)備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比鐖D4-7和4-8所示。圖4-7設(shè)置配置向?qū)б粓D4-8設(shè)備配置向?qū)еx擇PLC后，會(huì)出現(xiàn)一系列生產(chǎn)廠家，根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求與實(shí)驗(yàn)室設(shè)備具體條件相結(jié)合，我們選擇西門子S7-200系列PLC，如圖4-8通信描述選擇PPI即可。單擊“下一步”進(jìn)入如圖4-9所示對(duì)話框。圖4-9設(shè)備配置向?qū)еx擇COM1即可符合本設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備要求。再次單擊“下一步”既進(jìn)入下一步設(shè)置如圖4-10。圖4-10設(shè)備配置向?qū)е倪x擇地址為“2”。單擊“下一步”，彈出如圖4-11所示對(duì)話框。圖4-11通信參數(shù)設(shè)置此步驟選擇系統(tǒng)默認(rèn)的值就可以，單擊“下一步”進(jìn)入如圖4-12所示設(shè)備配置參數(shù)信息總結(jié)。圖4-12設(shè)備配置信息總結(jié)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，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“PLC”，如圖4-13所示。需要檢測(cè)外部輸入量是否與PLC相連時(shí)，只用雙擊該設(shè)備，在彈出的對(duì)話框中選擇測(cè)試PLC即可。至于新建的設(shè)備相當(dāng)于一個(gè)中間裝置，它將實(shí)物PLC與自己建造的變量聯(lián)系起來，相當(dāng)于把程序與界面聯(lián)系了起來，為以后的控制做好了準(zhǔn)備。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。圖4-13新建設(shè)備PLC4.2.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)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“定義變量”對(duì)話框如圖4-14所示。在變量名中填入所需設(shè)置的變量名，如“XX”。圖4-14定義變量在變量類型中選取變量類型，一般的變量類型有“內(nèi)存”和“IO”兩種類型，在這兩種類型中又分“離散、整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符串形”。一般的開關(guān)量都屬于IO離散型，而需要與內(nèi)部物件動(dòng)畫連接的則可以定義為內(nèi)存形。在小的工程中，一般的變量都是這樣定義的，它不需要大規(guī)模的應(yīng)用。而在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般都需要定義許多變量，而這些變量都是彼此相關(guān)聯(lián)的，這樣在這樣按著圖3-15所示的步驟定義的話，工作量非常的大，既浪費(fèi)人力，又浪費(fèi)時(shí)間。所以該軟件開發(fā)了一種結(jié)構(gòu)變量的定義的方法，即可以有效地解決該問題，又使軟件的工作效率大大的提高了。點(diǎn)擊“確定”則可以完成一個(gè)變量的定義。按照該步驟，完成所需變量的定義，在工程瀏覽器“變量詞典”中可以看到定義的變量，在以后的動(dòng)畫連接中可以隨時(shí)查看所需的變量。自此，一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)建立完畢。4.2.5動(dòng)畫連接在新畫面中雙擊需要連接的物件，彈出如圖4-15所示對(duì)話框。圖4-15動(dòng)畫連接在對(duì)話框中有各種連接，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇，分別選擇“水平移動(dòng)”和“垂直移動(dòng)”兩種連接方式，彈出對(duì)話框如圖4-16所示。圖4-16水平移動(dòng)連接在表達(dá)式框中填入表達(dá)式，在下面的移動(dòng)距離中填寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按確定即可。按照上面的步驟，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，分別對(duì)畫面中的物件進(jìn)行動(dòng)畫連接，從而實(shí)現(xiàn)了外部輸入量與內(nèi)部事物的數(shù)據(jù)連接。4.2.6編寫語言命令在畫面中右擊畫面，選中“畫面屬性”，在畫面名稱右面有“命令語言一欄”，雙擊，彈出如圖4-17所示對(duì)話框。在該軟件中編寫語言有兩種語言方式，IF/ELSE和WHILE語句，兩種語句可以兼容，互相嵌套使用。而這兩種語句本身也可以嵌套使用，基本的語法形式都一樣。另外，再輸入一些符號(hào)時(shí)須在中文方式下。該軟件還有大量的函數(shù)可以使用，所有的應(yīng)用功能都如圖4-17面板上所示。圖4-17畫面語言命令編寫在空白處填入所需命令語句，點(diǎn)擊“確認(rèn)”即可。根據(jù)整個(gè)過程運(yùn)行要求，以及所設(shè)定的變量，現(xiàn)編程序如下。if(\\本站點(diǎn)\SS==1)\\本站點(diǎn)\SXYX=\\本站點(diǎn)\SXYX+20;if(\\本站點(diǎn)\XJ==1)\\本站點(diǎn)\SXYX=\\本站點(diǎn)\SXYX-20;if(\\本站點(diǎn)\ZXC==1)\\本站點(diǎn)\ZYYX=\\本站點(diǎn)\ZYYX-20;if(\\本站點(diǎn)\YY==1)\\本站點(diǎn)\ZYYX=\\本站點(diǎn)\ZYYX+20;至此，整個(gè)程序的組態(tài)軟件編寫已經(jīng)完成，即可進(jìn)入下一個(gè)階段的工作。4.3小結(jié)在本章中主要介紹了系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)。在了解了組態(tài)軟件的基本知識(shí)后，先完成系統(tǒng)工程的建立，然后再按照使用步驟完成系統(tǒng)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)，并且在畫面的設(shè)計(jì)過程中力爭(zhēng)做到畫面的簡(jiǎn)潔和形象。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體要求，在完成了系統(tǒng)監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)后，再完成組態(tài)畫面的各種要素和變量的定義，最后根據(jù)系統(tǒng)工作原理和仿真效果編寫出畫面語言命令，即完成了本階段設(shè)計(jì)。第5章系統(tǒng)軟硬件調(diào)試我們?cè)谠O(shè)計(jì)的最后階段把軟件和硬件結(jié)合起來，成功實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線系統(tǒng)的監(jiān)控功能。我們編輯好畫面圖，根據(jù)各個(gè)部件之間的相互聯(lián)系和控制關(guān)系，按照上一章所述的操作步驟進(jìn)行設(shè)備連接，最后終于在運(yùn)行環(huán)境里實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下的自動(dòng)運(yùn)行，下面將會(huì)在PLC和組態(tài)軟件的共同運(yùn)用下一步一步完成系統(tǒng)的仿真和調(diào)試工作。編輯好的畫面如圖5-1所示，上面的各種圖形界面所代表的實(shí)物都一一標(biāo)出。圖5-1組態(tài)監(jiān)控畫面按動(dòng)“連續(xù)”按鈕，再按“啟動(dòng)”，系統(tǒng)向上運(yùn)行，如圖5-2所示。圖5-2連續(xù)工作上升按動(dòng)上限開關(guān)，系統(tǒng)向右運(yùn)行，如圖5-3所示。圖5-3連續(xù)工作右行按動(dòng)行程開關(guān)中的任何一個(gè)，系統(tǒng)下行，如圖5-4所示。圖5-4連續(xù)工作槽1下降定時(shí)時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)上升，如右圖5-5所示。圖5-5連續(xù)工作槽1上升當(dāng)右行到右限位時(shí)，碰到右限位開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)向左運(yùn)行，如圖5-6所示。圖5-6連續(xù)工作左行系統(tǒng)左行到左限位，碰到左限開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)開始下降向原位回歸，如圖5-7所示。圖5-7連續(xù)工作下降系統(tǒng)下降到下限，即到達(dá)原位時(shí)，碰到原位的下限開關(guān)，定時(shí)后即可進(jìn)入下一個(gè)運(yùn)行周期。整個(gè)系統(tǒng)的工作模式有連續(xù)、單周期和步進(jìn)三種方式。上面演示的只是連續(xù)工作一種模式，當(dāng)系統(tǒng)工作在其他方式時(shí)，仿真效果相似，就不再列出。結(jié)論這次對(duì)電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)讓我更多的了解到了電鍍這個(gè)工藝的發(fā)展前景，讓我重新認(rèn)識(shí)了用PLC來設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的使用價(jià)值。同時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)使我對(duì)專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步的提高，是對(duì)我專業(yè)綜合能力的又一次練習(xí)。在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中PLC的編程是整個(gè)設(shè)計(jì)最主要的一部分，我的編程是采用梯形圖編程語言，所有的編寫步驟和編寫要點(diǎn)是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求來完成的，而且我編寫程序之前對(duì)電鍍生產(chǎn)線的工作流程做了詳細(xì)的分析，每個(gè)步驟考慮都很嚴(yán)密，所以總的來說，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還是比較好的。但是在編寫的過程中我還是遇到了很多問題，比如說在電鍍過程中要求定時(shí)，這在實(shí)際生產(chǎn)中有著無可比擬的重要性，而我恰恰在定時(shí)的設(shè)置上遇見了問題，而且在編寫過程中有一些小的細(xì)節(jié)我也沒有考慮的足夠細(xì)致。最終，在通過各方面的努力下，該電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本完成，在設(shè)計(jì)當(dāng)中我充分考慮到了操作的方便性，工藝的簡(jiǎn)單性。在設(shè)計(jì)當(dāng)中的基本參考資料是基于各種參考書目和教材，再通過各種途徑獲取更詳細(xì)的資料設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)的。當(dāng)然，各位指導(dǎo)老師和同一組的同學(xué)也對(duì)我做了很多的指導(dǎo)和幫助，這對(duì)我能按時(shí)按要求完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很大的作用。附錄PAGE16謝辭歷時(shí)幾個(gè)月的努力，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，在同學(xué)們的幫助下，在自己通過各方面查找資料后，我最終完成了基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在此，我鄭重的向在此過程中給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)們表達(dá)深深的謝意，同時(shí)也感謝學(xué)校能夠給我們提供這么好的實(shí)驗(yàn)條件，能讓我們不僅僅是在紙張上完成自己的課程設(shè)計(jì)，更是讓我們能親眼看見自己辛苦幾個(gè)月的設(shè)計(jì)成果。在設(shè)計(jì)的過程中我遇見了不少的困難，這些困難不僅僅是靠我們的教材和課堂上面老師教給我們的那些知識(shí)就能解決的，我們必須自己想辦法解決。向老師求教，向同學(xué)們問詢，在網(wǎng)絡(luò)上面搜索答案，到圖書館借書，這都是我這次能一次又一次克服這些困難所使用的方法。所以說，畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)的不僅僅是我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握，更是檢驗(yàn)和鍛煉我們解決問題和獲取知識(shí)的能力，我認(rèn)為我的這些能力就在這次設(shè)計(jì)中得到了很大的鍛煉?？傊?，這此的設(shè)計(jì)教會(huì)了我很多，不僅僅是專業(yè)知識(shí)得到擴(kuò)展，更多的是發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力和獲取知識(shí)的能力得到鍛煉。當(dāng)然，在這個(gè)過程中我的成長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不開我尊敬的指導(dǎo)老師段春霞老師和韓英老師，還有我親愛的同學(xué)們，沒有他們的幫助我遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能得到今天的進(jìn)步。我再次向他們表達(dá)謝意，祝他們身體健康，工作順利！參考文獻(xiàn)[1]李道霖.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.北京:電子工業(yè)出版社,2006.7[2]孫海維.SIMATIC可編程控制器及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.1[3]廖常初.可編程控制應(yīng)用技術(shù).重慶:重慶大學(xué)出版社,2002.3[4]馮立明.電鍍工藝與設(shè)備化學(xué).北京:北京工業(yè)出版社,2005.6[5]孫平.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京:高等教育出版社,2004.8[6]常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007

[7]

黃北剛.工廠電氣控制電路實(shí)例詳解.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.3

[8]方承遠(yuǎn).工廠電氣控制技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002[9]田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994

[10]廖常初主編.PLC編程及飲用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005[11]西門子公司.S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè),2002[12]西門子公司.S7-200可編程控制器產(chǎn)品目錄,2005[13]北京亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司.“組態(tài)王”使用手冊(cè),2002[14]汪志鋒.可編程控制器原理和應(yīng)用.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2004[15]汪曉平.PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京:人民郵電出版社,2004[16]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2001.12[17]周美蘭等.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社,2000[18]李道林主編.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.北京:電子出版社,2006[19]李長(zhǎng)久. PLC原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.8[20]周美蘭等.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社,2000附錄PAGE16外文資料翻譯PROGRAMMABLELOGICCONTROLLERSINTRODUCTIONControlengineeringhasevolvedovertime.Inthepasthumanswasthemainmethodforcontrollingasystem.Morerecentlyelectricityhasbeenusedforcontrolandearlyelectricalcontrolwasbasedonrelays.Theserelaysallowpowertobeswitchedonandoffwithoutamechanicalswitch.Itiscommontouserelaystomakesimplelogicalcontroldecisions.Thedevelopmentoflowcostcomputerhasbroughtthemostrecentrevolution,theProgrammableLogicController(PLC).TheadventofthePLCbeganinthe1970s,andhasbecomethemostcommonchoiceformanufacturingcontrols.PLChavebeengainingpopularityonthefactoryfloorandwillprobablyremainpredominantforsometimetocome.Mostofthisisbecauseoftheadvantagestheyoffer.Costeffectiveforcontrollingcomplexsystems.Flexibleandcanbereappliedtocontrolothersystemsquicklyandeasily.Computationalabilitiesallowmoresophisticatedcontrol.Troubleshootingaidsmakeprogrammingeasierandreducedowntime.Reliablecomponentsmaketheselikelytooperateforyearsbeforefailure.LADDERLOGICLadderlogicisthemainprogrammingmethodusedforPLC.Asmentionedbefore,ladderlogichasbeendevelopedtomimicrelaylogic.Thedecisiontousetherelaylogicdiagramswasastrategicone.Byselectingladderlogicasthemainprogrammingmethod,theamountofretrainingneededforengineersandtradespeoplewasgreatlyreduced.Moderncontrolsystemsstillincluderelays,butthesearerarelyusedforlogic.Arelayisasimpledevicethatusesamagneticfieldtocontrolaswitch,aspicturedinFigure2.1.Whenavoltageisappliedtotheinputcoil,theresultingcurrentcreatesamagneticfield.Themagneticfieldpullsametalswitch(orreed)towardsitandthecontactstouch,closingtheswitch.Thecontactthatcloseswhenthecoilisenergizediscallednormallyopen.Thenormallyclosedcontactstouchwhentheinputcoilisnotenergized.Relaysarenormallydrawninschematicformusingacircletorepresenttheinputcoil.Theoutputcontactsareshownwithtwoparallellines.Normallyopencontactsareshownastwolines,andwillbeopen(non-conducting)whentheinputisnotenergized.Normallyclosedcontactsareshownwithtwolineswithadiagonallinethroughthem.Whentheinputcoilisnotenergizedthenormallyclosedcontactswillbeclosed(conducting).Relaysareusedtoletonepowersourcecloseaswitchforanother(oftenhighcurrent)powersource,whilekeepingthemisolated.AnexampleofarelayinasimplecontrolapplicationisshowninFigure2.2.Inthissystemthefirstrelayontheleftisusedasnormallyclosed,andwillallowcurrenttoflowuntilavoltageisappliedtotheinputA.ThesecondrelayisnormallyopenandwillnotallowcurrenttoflowuntilavoltageisappliedtotheinputB.Ifcurrentisflowingthroughthefirsttworelaysthencurrentwillflowthroughthecoilinthethirdrelay,andclosetheswitchforoutputC.ThiscanbereadlogicallyasCwillbeonifAisoffandBison.1.3PROGRAMThefirstPLCwereprogrammedwithatechniquethatwasbasedonrelaylogicwiringschematics.Thiseliminatedtheneedtoteachtheelectricians,techniciansandengineershowtoprogramacomputer-but,thismethodhasstuckanditisthemostcommontechniqueforprogrammingPLCtoday.AnexampleofladderlogiccanbeseeninFigure2.5.Tointerpretthisdiagramimaginesthatthepowerisontheverticallineonthelefthandside,wecallthisthehotrail.Ontherighthandsideistheneutralrail.Inthefiguretherearetworungs,andoneachrungtherearecombinationsofinputs(twoverticallines)andoutputs(circles).Iftheinputsareopenedorclosedintherightcombinationthepowercanflowfromthehotrail,throughtheinputs,topowertheoutputs,andfinallytotheneutralrail.Aninputcancomefromasensor,switch,oranyothertypeofsensor.AnoutputwillbesomedeviceoutsidethePLCthatisswitchedonoroff,suchaslightsormotors.Inthetoprungthecontactsarenormallyopenandnormallyclosed,whichmeansifinputAisonandinputBisoff,thenpowerwillflowthroughtheoutputandactivateit.ThesecondrungofFigure2.5ismorecomplex,thereareactuallymultiplecombinationsofinputsthatwillresultintheoutputYturningon.Ontheleftmostpartoftherung,powercouldflowthroughthetopifCisoffandDison.Powercouldalso(andsimultaneously)flowthroughthebottomifbothEandFaretrue.Thiswouldgetpowerhalfwayacrosstherung,andthenifGorHistruethepowerwillbedeliveredtooutputY.Inlaterchapterswewillexaminehowtointerpretandconstructthesediagrams.ThereareothermethodsforprogrammingPLC.Oneoftheearliesttechniquesinvolvedmnemonicinstructions.AnexampleofmnemonicsisshowninFigure2.6.Inthisexampletheinstructionsarereadonelineatatimefromtoptobottom.Thefirstline00000hastheinstructionLDN(inputloadandnot)forinput00001.Iftheinputisoffitremembersa0,iftheinputisonitremembersa1(note:thisisthereverseoftheLD).TheANDstatementrecallsthelasttwonumbersrememberedandiftheyarebothtruetheresultisa1;otherwisetheresultisa0.Thisresultnowreplacesthetwonumbersthatwererecalled,andthereisonlyonenumberremembered.Theprocessisrepeatedforlines00003and00004,butwhenthesearedonetherearenowthreenumbersremembered.TheoldestnumberisfromtheAND,thenewernumbersarefromthetwoLDinstructions.TheANDinline00005combinestheresultsfromthelastLDinstructionsandnowtherearetwonumbersremembered.TheORinstructiontakesthetwonumbersnowremainingandifeitheroneisa1theresultisa1,otherwisetheresultisa0.ThelastinstructionistheST(storeoutput)thatwilllookatthelastvaluestoredandifitis1,theoutputwillbeturnedon;ifitis0theoutputwillbeturnedoff.TheladderlogicprograminFigure2.6,isequivalenttothemnemonicprogram.EvenifyouhaveprogrammedaPLCwithladderlogic,itwillbeconvertedtomnemonicformbeforebeingusedbythePLC.Inthepastmnemonicprogrammingwasthemostcommon,butnowitisuncommonforuserstoevenseemnemonicprograms.SequentialFunctionCharts(SFC)havebeendevelopedtoaccommodatetheprogrammingofmoreadvancedsystems.Thesearesimilartoflowcharts,butmuchmorepowerful.TheexampleseeninFigure2.7isdoingtwodifferentthings.Toreadthechart,startatthetopwhereissaysstart.Belowthisthereisthedoublehorizontallinethatsaysfollowbothpaths.AsaresultthePLCwillstarttofollowthebranchontheleftandrighthandsidesseparatelyandsimultaneously.Onthelefttherearetwofunctionsthefirstoneisthepowerupfunction.Thisfunctionwillrununtilitdecidesitisdone,andthepowerdownfunctionwillcomeafter.Ontherighthandsideistheflashfunction;thiswillrununtilitisdone.Thesefunctionslookunexplained,buteachfunction,suchaspowerupwillbeasmallladderlogicprogram.Thismethodismuchdifferentfromflowchartsbecauseitdoesnothavetofollowasinglepaththroughtheflowchart.StructuredTextprogramminghasbeendevelopedasamoremodernprogramminglanguage.ItisquitesimilartolanguagessuchasBASIC.AsimpleexampleisshowninFigure2.8.ThisexampleusesaPLCmemorylocationN7:0.Thismemorylocationisforaninteger,aswillbeexplainedlaterinthebook.Thefirstlineoftheprogramsetsthevalueto0.Thenextlinebeginsaloop,andwillbewheretheloopreturnsto.ThenextlinerecallsthevalueinlocationN7:0,adds1toitandreturnsittothesamelocation.Thenextlinecheckstoseeiftheloopshouldquit.IfN7:0isgreaterthanorequalto10,thentheloopwillquit,otherwisethecomputerwillgobackuptotheREPEATstatementcontinuefromthere.EachtimetheprogramgoesthroughthisloopN7:0willincreaseby1untilthevaluereaches10.N7:0:=0;REPEATN7:0:=N7:0+1;UNTILN7:0>=10END_REPEAT;PLCConnectionsWhenaprocessiscontrolledbyaPLCitusesinputsfromsensorstomakedecisionsandupdateoutputstodriveactuators,asshowninFigure2.9.Theprocessisarealprocessthatwillchangeovertime.Actuatorswilldrivethesystemtonewstates(ormodesofoperation).Thismeansthatthecontrollerislimitedbythesensorsavailable,ifaninputisnotavailable,thecontrollerwillhavenowaytodetectacondition.ThecontrolloopisacontinuouscycleofthePLCreadinginputs,solvingtheladderlogic,andthenchangingtheoutputs.Likeanycomputerthisdoesnothappeninstantly.Figure2.10showsthebasicoperationcycleofaPLC.WhenpoweristurnedoninitiallythePLCdoesaquicksanitychecktoensurethatthehardwareisworkingproperly.IfthereisaproblemthePLCwillhaltandindicatethereisanerror.Forexample,ifthePLCbackupbatteryislowandpowerwaslost,thememorywillbecorruptandthiswillresultinafault.IfthePLCpassesthesanitychecksitwillthenscan(read)alltheinputs.Aftertheinputsvaluesarestoredinmemorytheladderlogicwillbescanned(solved)usingthestoredvalues-notthecurrentvalues.Thisisdonetopreventlogicproblemswheninputschangeduringtheladderlogicscan.Afterthisthe