畢業(yè)設(shè)計(jì)--plc在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 ：PLC在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電鍍行車生產(chǎn)線自動(dòng)化的程度在德國、意大利、美國等國家的發(fā)展水平已經(jīng)較高，而在我國尚處于發(fā)展階段。本課題以行業(yè)現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合其他行業(yè)自動(dòng)

2、控制技術(shù)的應(yīng)用情況，提出了基于PLC的電鍍行車自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，并通過應(yīng)用機(jī)械、可編程序控制器(PLC)等多項(xiàng)專門技術(shù)開發(fā)的自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)。本文首先分析和制定了該生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)思想和方案，確保了該生產(chǎn)線系統(tǒng)具備真正的自動(dòng)化生產(chǎn)能力且結(jié)構(gòu)簡單。在該生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定性，編程簡單，易于使用，而且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)線過程控制中的控制器PLC。</p><p>　　重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3、部分，并給出了系統(tǒng)主電路圖、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。為適應(yīng)現(xiàn)代傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)，我們還采用了基于組態(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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC、電鍍生產(chǎn)線、控制系統(tǒng)、組態(tài)王</p><p><

4、b>　　Abstract</b></p><p>　　Plating production line driving the degree of automation in Germany, Italy, the United States and other countries have higher levels of development, while in China is still

5、 in development stage.The topics to the industry status quo as the starting point, combined with other industry application of automatic control technology proposed PLC-based automatic electroplating production line desi

6、gn lane, and through the application of mechanical, programmable logic controller (PLC) and many other speci</p><p>　　Key parts of the system hardware and software design, and the system hardware, wiring dia

7、gram, PLC control I / O port allocation table and the overall program flow, etc., to achieve a plating production automation, improve productivity and reduce labor intensity.In order to adapt the modern tradition industr

8、y control system, we also used based on the configuration king software system had taken on the position machine, coordinate lower position machine PLC has completed this system real-time mon</p><p>　　Key wo

9、rds: PLC ,Electroplating production line,Control System, Configuration King目 錄</p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　Abstract(英文摘要)Ⅱ</p><p><b>　　目 錄III</b></

10、p><p><b>　　前 言 1</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>　　1.1 PLC的發(fā)展和歷史趨勢3</p><p>　　1.2 PLC的分類4</p><p>　　1.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能7</p&

11、gt;<p>　　1.4 PLC的基本工作原理7</p><p>　　1.5 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義8</p><p>　　1.5.1 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述8</p><p>　　1.5.2 課題的選題背景及意義8</p><p>　　1.6 控制對象的設(shè)計(jì)要求詳述9</p>

12、<p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.1.1應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)11</p><p>　　2.1.3PLC的機(jī)型選擇11</p><p>　　2.2 I/O分配表及其端子接線

13、圖13</p><p>　　2.3主電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　2.4 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖15</p><p>　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)18</p><p>　　3.1 軟件的組成及應(yīng)用18</p><p>　　3.1.1 PLC內(nèi)部資源19</p><p>　　3.

14、1.2 PLC編程語言20</p><p>　　3.1.3 組態(tài)軟件20</p><p>　　第四章 梯形圖程序及其說明22</p><p><b>　　結(jié) 論 33</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn) 34 </b></p><p>　　致謝及聲明

15、 35 </p><p><b>　　前言</b></p><p>　　我們設(shè)計(jì)的工作過程是這樣的：電鍍生產(chǎn)線的一側(cè)，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，行車的左行和右行，前進(jìn)與后退以及上升與下降的運(yùn)動(dòng)分別由電動(dòng)機(jī)M1,M2,M3拖動(dòng)通過電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)

16、動(dòng)，按工藝要求在需要停留的槽位停止，這由位置控制指令信號(hào)既固定于軌道一側(cè)的限位開關(guān)發(fā)出來控制吊籃與槽位的對位。通過程序指令，由延時(shí)繼電器控制在各個(gè)槽位的停留時(shí)間，停留一定時(shí)間后自動(dòng)提升。如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工藝，直至生產(chǎn)線的末端自動(dòng)返回原位，卸下處理器件，并進(jìn)行計(jì)數(shù)，重新裝料發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。</p><p>　　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

17、根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對于行車的自動(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。</p><p>　　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

18、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，有效的減少廢品率，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。</p><p>　　隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，存儲(chǔ)控制程序逐步替代接線程序控制，成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。所謂程序控制，就是將控制邏輯程序語言的形式存放在存儲(chǔ)器中，通過執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的控制

19、要求。這樣的系統(tǒng)稱為存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)。在存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內(nèi)部的接線，而只需通過通過編程器中的某些程序語言內(nèi)容。</p><p>　　可編程控制器就是一種存儲(chǔ)程序控制器。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們直接連接到可編程控制器的輸入端子和輸出端子。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制任務(wù)，同樣需要針對具體的控制對象，分析控制系統(tǒng)要求，確定所需用戶的輸出輸入設(shè)備

20、，然后運(yùn)行相應(yīng)的程序語言便指出相應(yīng)的程序，利用編程器和其他設(shè)備寫入可編程控制器的存儲(chǔ)器中。每條程序語言確定一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí)CPU一次讀取查出其中的程序語句，對它們的內(nèi)容解釋并加以執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果用以輸出設(shè)備，兩支被控制對象工作。可編程控制器時(shí)通過軟件實(shí)現(xiàn)控制邏輯的，能夠使用不同控制任務(wù)的需要，通用性強(qiáng)，使用靈活，可靠性強(qiáng)。</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p>

21、<p>　　1.1 PLC的發(fā)展和歷史趨勢</p><p>　　PLC發(fā)展至今已有近40年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，PLC亦再不斷的發(fā)展，正朝著新的技術(shù)發(fā)展。</p><p>　　一是PLC網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個(gè)趨勢：一方面，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除外

22、形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分；另一方面，現(xiàn)場總線技術(shù)得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場的智能化設(shè)備，比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線、同軸電纜、光纜）鏈接起來，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)展更方便

23、，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更好，也更具開放意義。</p><p>　　二是PLC向高性能小型化方向發(fā)展，PLC的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的機(jī)種，體積僅為60×90×75mm，相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC已不再是早期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了，而是具有越來越強(qiáng)的模

24、擬量處理能力，以及其他過去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說，PLC系統(tǒng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別越來越小了，用PLC同樣可以構(gòu)成一個(gè)過程控制系統(tǒng)。</p><p>　　三是PLC操作向簡易化方向發(fā)展。目前PLC推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商PLC所有編程的語言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編

25、程語言，難度較大。PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配方和文本顯示器等編程和應(yīng)用也是PLC程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用普通的方法對它們編程時(shí)，需要熟悉有關(guān)的特殊存儲(chǔ)器的意義，在編程時(shí)對它們賦值，運(yùn)行時(shí)通過訪問它們來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān)，編程的過程既繁瑣又容易出錯(cuò)，阻礙了PLC的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡化對復(fù)雜任務(wù)的編程，在這一點(diǎn)上西門子就充當(dāng)了先行者，西門子S7-200的編程軟件設(shè)計(jì)了大

26、量的編程向?qū)В恍枰趯υ捒蛑休斎胍恍﹨?shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序，大大方便了用戶的使用。</p><p>　　近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。</p><p>　　1.2 P

27、LC的分類</p><p>　　世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下 獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國引進(jìn)的，對美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定 位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。</p>

28、<p><b>　　美國PLC產(chǎn)品</b></p><p>　　美國是PLC生產(chǎn)大國，有100多家PLC廠商，著名的有A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美國最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國PLC市場的一半。</p><p>　　A- B公司產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大、

29、中型PLC產(chǎn)品是PLC-5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，CPU模塊為PLC-5/10、PLC-5/12、 PLC-5/15、PLC-5/25時(shí)，屬于中型PLC，I/O點(diǎn)配置范圍為256～1024點(diǎn)；當(dāng)CPU模塊為PLC-5/11、PLC-5/20、 PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L時(shí)，屬于大型PLC，I/O點(diǎn)最多可配置到3072點(diǎn)。 該系列中PLC-5/250功能最強(qiáng)，最多可配置到

30、4096個(gè)I/O點(diǎn)，具有強(qiáng)大的控制和信息管理功能。大型機(jī)PLC-3最多可配置到8096個(gè)I/O 點(diǎn)。A-B公司的小型PLC產(chǎn)品有SLC500系列等。</p><p>　　GE公司的代表產(chǎn)品是：小型機(jī)GE-1、GE- 1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模塊結(jié)構(gòu)。GE－l用于開關(guān)量控制系統(tǒng)，最多可配置到112個(gè)I/O點(diǎn)。GE-1/J是更小型化的產(chǎn) 品，其I/O點(diǎn)最多可配置到96點(diǎn)。GE-1/P是GE-1

31、的增強(qiáng)型產(chǎn)品，增加了部分功能指令（數(shù)據(jù)操作指令）、功能模塊（A/D、D/A等）、遠(yuǎn)程I /O功能等，其I/O點(diǎn)最多可配置到168點(diǎn)。中型機(jī)GE-Ⅲ，它比GE-1/P增加了中斷、故障診斷等功能，最多可配置到400個(gè)I/O點(diǎn)。大型機(jī) GE-Ⅴ，它比GE-Ⅲ增加了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理、表格處理、子程序控制等功能，并具有較強(qiáng)的通信功能，最多可配置到2048個(gè)I/O點(diǎn)。GE-Ⅵ/P最多可配 置到4000個(gè)I/O點(diǎn)。</p><p>

32、;　　德州儀器（TI）公司的小型PLC新產(chǎn)品有510、520和TI100等，中型PLC新產(chǎn)品有TI300、5TI等，大型PLC產(chǎn)品有PM550、530、560、565等系列。除TI100和TI300無聯(lián)網(wǎng)功能外，其它PLC都可實(shí)現(xiàn)通信，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　莫迪康（MODICON）公司有M84系列PLC。其中M84是小型機(jī)，具有模擬量控制、與上位機(jī)通信功能，最多I/O點(diǎn)為112點(diǎn)。M484是中

33、型機(jī)， 其運(yùn)算功能較強(qiáng)，可與上位機(jī)通信，也可與多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，最多可擴(kuò)展I/O點(diǎn)為512點(diǎn)。M584是大型機(jī)，其容量大、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)，最多可擴(kuò)展I/O 點(diǎn)為8192。M884增強(qiáng)型中型機(jī)，它具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)的控制功能，主機(jī)模塊配置2個(gè)RS-232C接口，可方便地進(jìn)行組網(wǎng)通信。</p><p><b>　　歐州的PLC產(chǎn)品</b></p><p>　　德國的西

34、門子（SIEMENS）公司、AEG公司、法國的TE公司是歐洲著名的PLC制造商。德國的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。在中、大型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國的A-B公司齊名。</p><p>　　西門子PLC主要產(chǎn)品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC，最多可配置到 256個(gè)I/O點(diǎn)；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024個(gè)I/O點(diǎn)

35、；S5-115UH是中型機(jī)，它是由兩臺(tái)SS－115U組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)； S5-155U為大型機(jī)，最多可配置到4096個(gè)I/O點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路；SS－155H是大型機(jī)，它是由兩臺(tái)S5-155U組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)。而S7系列是西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上近年推出的新產(chǎn)品，其性能價(jià)格比高，其中S7-200系列屬于微型PLC、S7-300系列屬于于中小 型PLC、S7-400系列屬于于中高性能的大型PLC。</p>

36、<p><b>　　本的PLC產(chǎn)品</b></p><p>　　日本的小型PLC最具特色，在小型機(jī) 領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本的小型機(jī)就可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，所以格外受用戶 歡迎。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場上，日本產(chǎn)品約占有70％的份額。</

37、p><p>　　歐姆龍（OMRON）公司的PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。微型機(jī)以SP系列為代表，其體積極小，速度極快。小型機(jī)有 P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等。P型機(jī)現(xiàn)已被性價(jià)比更高的CPM1A系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1系列內(nèi)置RS-232C接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并具有軟PID功能，CQM1H是 CQM1的升級(jí)產(chǎn)品。中型機(jī)有C200H、C200HS、C200HX、C

38、200HG、C200HE、CS1系列。C200H是前些年暢銷的高性能中型 機(jī)，配置齊全的I/O模塊和高功能模塊，具有較強(qiáng)的通信和網(wǎng)絡(luò)功能。C200HS是C200H的升級(jí)產(chǎn)品，指令系統(tǒng)更豐富、網(wǎng)絡(luò)功能更強(qiáng)。C200HX /HG/HE是C200HS的升級(jí)產(chǎn)品，有1148個(gè)I/O點(diǎn)，其容量是 C200HS的2倍，速度是C200HS的3．75倍，有品種齊全的通信模塊，是適應(yīng)信息化的PLC產(chǎn)品。CS1系列具有中型機(jī)的規(guī)模、大型機(jī)的功能，是 一種極

39、具推廣價(jià)值的新機(jī)型。大型機(jī)有 C1000H、C2000H、CV（CV500／CV1000／CV2000／CVM1）等。 C1000H、C2000H可單機(jī)或雙</p><p>　　松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為微型機(jī)，F(xiàn)P1為整體式小型機(jī)，F(xiàn)P3為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FP10、FP10S（FP10的改進(jìn)型）、FP20為大型 機(jī)，其中FP20是最新產(chǎn)品。松下公司近幾年P(guān)LC產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：指令系統(tǒng)功能強(qiáng)；有的機(jī)型還提

40、供可以用FP-BASIC語言編程的CPU及多種智能 模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)提供了軟件手段；FP系列各種PLC都配置通信機(jī)制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級(jí)PLC網(wǎng)絡(luò)和開發(fā) PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來方便</p><p>　　三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國的銷量也不小。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了 特殊功能單元和通信功能，比F

41、系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼F1/F2系列之后，20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò) 功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在90年代開發(fā)的整體式高功能小型機(jī)，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N幾年推出的高功能整體式小 型機(jī)，它是FX2的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來還不斷推出滿足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FX0N、FX1N及α系列 等產(chǎn)品。</p>

42、<p>　　三菱公司的大中型機(jī)有A系列、QnA系列、Q系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)8192點(diǎn)。其中Q系列具有超小的體積、豐富的機(jī)型、靈活的安裝方式、雙CPU協(xié)同處理、多存儲(chǔ)器、遠(yuǎn)程口令等特點(diǎn)，是三菱公司現(xiàn)有PLC中最高性能的PLC。</p><p>　　1.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能</p><p>　　1、CPU運(yùn)算和控制中心</p><

43、;p>　　它在整個(gè)系統(tǒng)中起“心臟”作用。 </p><p><b>　　2、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　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。</p><p>　　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

44、電不消失。</p><p>　　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。</p><p><b>　　3、輸入/輸出接口</b></p><p><b>　　(1) 輸入接口：</b></p><p>　　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

45、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)。</p><p><b>　　(2) 輸出接口</b></p><p>　　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)

46、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)作或不動(dòng)作。 </p><p>　　1.4PLC的基本工作原理</p><p>　　PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式</p><p>　　1、 每次掃描過程。集中對輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對輸出信號(hào)進(jìn)行

47、刷新。</p><p>　　2、 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。</p><p>　　3、一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。</p><p>　　4、 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。</p><p>　　5、 掃

48、描周期的長短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)</p><p>　　6、 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。</p><p>　　1.5 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義</p><p>　　1.5.1 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述</p><

49、p>　　PLC是一種專門為在工業(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，它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點(diǎn)。</p><p>　　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)

50、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，有效的減少廢品率，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。 因此用PLC來設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)是不錯(cuò)的選擇。</p><p>　　1.5.2 課題的選題背景及意義</p><p>　　電鍍就是利用電解的方

51、式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。簡單的理解，是物理和化學(xué)的變化和結(jié)合。</p><p>　　隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細(xì)分，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，在實(shí)際產(chǎn)品得到應(yīng)用的設(shè)計(jì)效果也日新月異，電鍍是我們在設(shè)計(jì)中經(jīng)常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時(shí)間較長，工藝也較為成熟的一種效果。對于這種工藝的應(yīng)用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)非常多，而通過這種的處理我們通?？梢缘玫揭恍┙饘偕珴傻男Ч?/p>

52、，如高光、亞光等，搭配不同的效果構(gòu)成產(chǎn)品效果的差異性，通過這樣的處理為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)增加一個(gè)亮點(diǎn)。電鍍工藝的應(yīng)用我們一般作以下用途：a:防腐蝕b:防護(hù)裝飾c:抗磨損d:電性能（根據(jù)零件工作要求，提供導(dǎo)電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。</p><p>　　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

53、。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，有效的減少廢品率，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。</p><p>　　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；對于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序

54、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。</p><p>　　用PLC輔以變頻器對電鍍自動(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。</p><p>　　1.6 控

55、制對象的設(shè)計(jì)要求詳述</p><p>　　電鍍生產(chǎn)線除裝卸工件外，要求整個(gè)生產(chǎn)過程能自動(dòng)進(jìn)行，這主要體現(xiàn)在行車的控制上，同時(shí)還要求行車和吊鉤的正反向運(yùn)行均能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制，以便對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。行車自動(dòng)工作控制過程如下。</p><p>　　行車在原位，吊鉤下降到最下方，限位開關(guān)SQ4、SQ6被壓下，操作人員將要電鍍的工件放在掛具上，即可開始電鍍工作。</p><p&

56、gt;　?。?）吊鉤上升 按下啟動(dòng)按鈕SB1，吊鉤上升，當(dāng)碰到上限位開關(guān)SQ5后，吊鉤上升停止。</p><p>　　（2）行車前進(jìn) 在吊鉤停止的同時(shí)，M2接通，行車前進(jìn)。</p><p>　?。?）吊鉤下降 行車前進(jìn)至壓下限位開關(guān)SQ1，行車停止前進(jìn)；同時(shí)M1接通，吊鉤下降。</p><p>　?。?）定時(shí)電鍍 吊鉤下降至下限開關(guān)SQ6時(shí)，

57、吊鉤停止T0開始計(jì)時(shí)，定時(shí)電鍍280s。</p><p>　　（5）吊鉤上升 T0定時(shí)到，使M1接通，吊鉤上升。</p><p>　　（6）定時(shí)滴液 吊鉤上升至壓下SQ5時(shí)，吊鉤停止上升，同時(shí)T1開始計(jì)時(shí)，工作停留28s滴液。</p><p>　?。?）行車后退 T1定時(shí)到，使M2接通，行車后退。轉(zhuǎn)入下道工序。</p><p&g

58、t;　　后面各工序的動(dòng)作過程，依次類推。最后行車退到原位上方，吊鉤下放。機(jī)構(gòu)回到原位。如果再按下啟動(dòng)按鈕SB1，則開始下一個(gè)工作循環(huán)。</p><p><b>　　2、控制要求</b></p><p>　?。?）在原位時(shí)有原位指示燈HL亮；</p><p>　?。?）由SA1開關(guān)選擇工作狀態(tài)：點(diǎn)動(dòng)控制和單次循環(huán)控制；</p>&l

59、t;p>　?。?）停止操作，按下停止按鈕后，完成一個(gè)循環(huán)后才停止操作（停在原位狀態(tài)上）。</p><p><b>　　系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1.1應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　?、臥LC控制系統(tǒng)類型&l

60、t;/p><p>　　① 由PLC構(gòu)成的單機(jī)控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?用PLC構(gòu)成遠(yuǎn)程I/0控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?、?系統(tǒng)的運(yùn)行方式</b></p>

61、<p><b>　?、?手動(dòng)運(yùn)行方式。</b></p><p><b>　?、?自動(dòng)運(yùn)行方式。</b></p><p>　　2.1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)</p><p><b>　?、?工藝要求</b></p><p><b>　?、?設(shè)備狀況</b&g

62、t;</p><p><b>　?、?控制功能</b></p><p>　　⑷ I/0點(diǎn)數(shù)和種類</p><p><b>　?、?系統(tǒng)的先進(jìn)性</b></p><p>　　2.1.3PLC的機(jī)型選擇</p><p>　?、?合理的結(jié)構(gòu)型式</p><p&

63、gt;　　整體式PLC的每一個(gè)I／O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I／O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I／O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　?、瓢惭b方式的選擇</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為

64、集中式、遠(yuǎn)程I／O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。</p><p>　　集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I／O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I／O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I／O可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I／O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>&l

65、t;b>　?、菓?yīng)用功能要求</b></p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。</p><p>　　對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A／D和D／A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。</p><p>　　對于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID

66、運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。</p><p><b>　?、软憫?yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊

67、的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I／O處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p><b>　?、上到y(tǒng)可靠性的要求</b></p><p>　　對于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p><b>　　

68、⑹機(jī)型盡量統(tǒng)一</b></p><p>　　一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：</p><p>　?、贆C(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購和管理。</p><p>　?、跈C(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。</p><p>　?、蹤C(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資

69、源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求以及以上根據(jù)，我們采用了德國西門子PLC S7-300 CPU314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)。S7-300 CPU314通訊功能完善，具有

70、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</p><p>　　2.2 I

71、/O分配表及其端子接線圖</p><p>　　在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們定義的I/O分配表如表所示。</p><p>　　我們定義的I/O端子接線圖如圖所示。</p><p><b>　　2.3主電路的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分。</p><p>　　電

72、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。電氣原理圖并不按電器元件實(shí)際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、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)場等方面得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　我采用三相異步電動(dòng)機(jī)控制作為行車和吊鉤的動(dòng)力單元。三相異步電

73、動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)容易，運(yùn)行可靠，價(jià)格便宜，具有較好的為太和動(dòng)態(tài)特性點(diǎn)。下圖為電動(dòng)機(jī)的主電路圖，其中M1為控制行車的電動(dòng)機(jī)，M2為控制吊鉤的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　2.4 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖</p><p>　　我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識(shí)該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，如圖2-3所示。</p><p>

74、　　行車動(dòng)作無非就是上下左右前后受控移動(dòng)，按照指定的順序(即動(dòng)作表)完成一系列的動(dòng)作。要求有幾套動(dòng)作表可以選擇，動(dòng)作可以靜態(tài)修改，也可以在運(yùn)行時(shí)由上位機(jī)動(dòng)態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個(gè)動(dòng)作定義為：“到幾號(hào)工位上升，再到幾號(hào)工位下降”，或者是“延時(shí)幾秒”，每個(gè)動(dòng)作表由若干個(gè)動(dòng)作字組成，放在PLC 的數(shù)據(jù)寄存器里，動(dòng)作表由PLC程序初始化，也可以在運(yùn)行時(shí)通過串行通訊由上位機(jī)讀取和修改，PLC程序在運(yùn)行時(shí)只是不斷地解釋和執(zhí)行動(dòng)作表。<

75、/p><p>　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 軟件的組成及應(yīng)用</p><p>　　3.1.1 PLC內(nèi)部資源</p><p>　　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。</p><p>　　1、定時(shí)器：電氣自動(dòng)控制的大

76、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。</p><p>　　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

77、延時(shí)時(shí)間。</p><p>　　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。</p><p>　　3、輸入繼電器：輸入繼電器一般都有一個(gè)PLC的輸入端子與之對應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號(hào)。

78、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。</p><p>　　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。</p><p>　　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

79、的中間繼電器相同，它在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應(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。</p><p>　　以上幾個(gè)是我們在本次系統(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。</p><p>　　3.1.2 PLC編程語言</p><p>　　PLC是通過運(yùn)行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)

80、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化。我們在本次設(shè)計(jì)中選擇梯形圖編程。以下我們詳細(xì)介紹下梯形圖的概念

81、。</p><p>　　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。</p><p>　　PLC梯形圖具有以下一些特點(diǎn)：</p><p>　　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（Bus Bar），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

82、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)、按紐、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。</p><p>　　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

83、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。</p><p>　　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)場開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)；輸出線圈只對應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，該位的狀態(tài)必須通過I/O模塊上對應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。</p&

84、gt;<p>　　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。</p><p>　　5、梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)既可

85、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。對于外部輸入信號(hào)，只要接入一個(gè)信號(hào)到PLC即可。</p><p>　　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

86、制電路是基本相同的。但在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，對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Υ刑幚磉@一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作。</p><p>　　3.1.3 組態(tài)軟件</p><p>　　計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開辟了廣闊的發(fā)展空間，我們可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通

87、過采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷、雙機(jī)熱備等先進(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)更加安全可靠。</p><p>　　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。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。對應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine

88、 Interface）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，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(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。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)

89、展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對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。</p><p>　　組態(tài)軟件：對應(yīng)全稱為Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition，中文翻譯為：人機(jī)界面/

90、監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件，一般英文簡稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴(kuò)展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列的數(shù)據(jù)整合。</p><p>　　組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡單，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，便于用戶分步組態(tài)，保證體統(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

91、生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面；引入“運(yùn)行策略”的概念</p><p>　　它具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：</p><p>　　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、動(dòng)畫連接。 2、無與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能可以對畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。</p><p>　　3、變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格

92、中，方便的對變量名稱等屬性進(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。</p><p>　　4、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。</p><p>　　5、全新的Web Server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)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。</p>&

93、lt;p>　　6、方便的配方處理功能。豐富的設(shè)備支持庫，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。</p><p><b>　　梯形圖程序及其說明</b></p><p><b>　　OB100：</b></p><p>　　說明：在機(jī)器啟動(dòng)運(yùn)行第一個(gè)掃描周期，將mw3初始化。<

94、/p><p><b>　　OB1：</b></p><p>　　說明：開關(guān)I1.0通，進(jìn)入FC1，點(diǎn)動(dòng)控制。</p><p>　　說明：按下行程開關(guān)SQ6，SQ4，吊鉤在原位，HL指示燈亮。</p><p>　　說明：在原位（SQ6、SQ4按下），按下啟動(dòng)，吊鉤上升。 </p><p>　　停止開關(guān)按

95、下，循環(huán)一圈停止。停在原位。</p><p>　　說明：上升到上限位開關(guān)SQ5按下，停止上升，行車前進(jìn)。</p><p>　　說明：到鍍槽限位開關(guān)SQ1，停止行車前進(jìn)，吊鉤下降到鍍槽。</p><p>　　說明：到下限位SQ6，吊鉤停止下降，計(jì)時(shí)280s后，吊鉤上升。</p><p>　　說明：上升到上限位SQ5，吊鉤停止上升，計(jì)時(shí)28s后，

96、行車后退到回收液槽。</p><p>　　說明：后退到回收液槽限位開關(guān)SQ2，行車后退停止，吊鉤下降到回收液槽。</p><p>　　說明：下降到下限位開關(guān)SQ6，吊鉤下降停止，計(jì)時(shí)30s后，吊鉤上升。</p><p>　　說明：上升到上限位開關(guān)SQ5，吊鉤停止上升，計(jì)時(shí)15s后，行車后退到清水槽。</p><p>　　說明：后退到清水槽限位

97、開關(guān)SQ3，行車停止后退，吊鉤下降到清水槽。</p><p>　　說明：下降到下限位開關(guān)SQ6，吊鉤停止下降，計(jì)時(shí)30s后，吊鉤上升。</p><p>　　說明：上升到上限位開關(guān)SQ5，吊鉤停止上升，計(jì)時(shí)15s后，行車后退到限位開關(guān)SQ4。</p><p>　　說明：后退到限位開關(guān)SQ4，行車停止后退，吊鉤下降到原位。</p><p>　　說

98、明：吊鉤上升指示燈。（電動(dòng)機(jī)M1正轉(zhuǎn)）</p><p>　　說明：原位指示燈（HL）</p><p>　　說明：吊鉤下降指示燈。（電動(dòng)機(jī)M1反轉(zhuǎn)）</p><p>　　說明：行車前進(jìn)指示燈。（電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)）</p><p>　　說明：行車后退指示燈。（電動(dòng)機(jī)M2反轉(zhuǎn)）</p><p>　　說明：計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)指示燈。

99、</p><p><b>　　FC1：</b></p><p>　　說明：（程序段1）在原位（SQ6），按下啟動(dòng)，吊鉤上升。</p><p>　?。ǔ绦蚨?）上升到限位開關(guān)SQ5按下，停止上升，行車前進(jìn)。</p><p>　　說明：（程序段3）到鍍槽限位開關(guān)SQ1，停止行車前進(jìn)，吊鉤下降到鍍槽。</p>&

100、lt;p>　?。ǔ绦蚨?）到下限位SQ6，吊鉤停止下降，吊鉤上升。</p><p>　　說明：（程序段5）上升到上限位SQ5，吊鉤停止上升，行車后退到回收液槽。</p><p>　?。ǔ绦蚨?）后退到回收液槽限位開關(guān)SQ2，行車后退停止，吊鉤下降到回收液槽。</p><p>　　說明：（程序段7）上升到上限位開關(guān)SQ6，吊鉤停止上升，行車后退到清水槽。<

101、/p><p>　?。ǔ绦蚨?）下降到下限位開關(guān)SQ5，吊鉤下降停止，吊鉤上升。</p><p>　　說明：(程序段9)后退到清水槽限位開關(guān)SQ3，行車停止后退，吊鉤下降到清水槽。</p><p>　?。ǔ绦蚨?0）下降到下限位開關(guān)SQ6，吊鉤停止下降，吊鉤上升。</p><p>　　說明：(程序段11)上升到上限位開關(guān)SQ5，吊鉤停止上升，行車后

102、退到限位開關(guān)SQ4。</p><p>　　說明：(程序段12)后退到限位開關(guān)SQ4，行車停止后退，吊鉤下降到原位。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　電鍍是一門具有悠久歷史的表面處理技術(shù)，近幾年來，隨著新的工藝技術(shù)方法，尤其是一些新的鍍層材料和復(fù)合電鍍技術(shù)的出現(xiàn)，極大擴(kuò)展了這一項(xiàng)表面處理技術(shù)的應(yīng)用。并使其成為現(xiàn)代

103、表面工程技術(shù)的重要組成部分。那么，通過我們這次對電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅讓我們更多的了解到了電鍍這個(gè)工藝的發(fā)展前景，而且讓我們重新認(rèn)識(shí)了用PLC來設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的使用價(jià)值，整個(gè)設(shè)計(jì)對我們即將走入社會(huì)的畢業(yè)生來講是一次很大的鍛煉，是我們對專業(yè)知識(shí)有了進(jìn)一步的提高。</p><p>　　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)中我們充分考慮到了操作的方便性，元件的實(shí)惠性和工藝的簡單性。在設(shè)計(jì)當(dāng)中我們的基本參考資

104、料是基于各種有關(guān)于PLC方面的書籍，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。</p><p>　　PLC機(jī)型的選擇以及主電路的設(shè)計(jì)是該次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，根據(jù)工藝要求確定了輸入輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)從而選擇了西門子系列的S7-300CPU314型PLC,主電路的設(shè)計(jì)過程中主要考慮到了電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)、主電路的保護(hù)以及電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)等方面，較好的完成了該項(xiàng)工作。最后完成了梯形圖的的繪制。</p>

105、<p>　　但是在編寫的過程中我們還是遇到了很多問題，這樣的系統(tǒng)如果能夠?qū)嶋H驗(yàn)證的話會(huì)很到程度上提高我們的動(dòng)手能力。而且在編寫過程中有一些小的細(xì)節(jié)我們也沒有考慮到，如果說能夠有足夠的條件來調(diào)試的話能夠大大提高我們系統(tǒng)的正確性。當(dāng)然在以后的類似設(shè)計(jì)當(dāng)中我們將會(huì)盡量的達(dá)到這些要求。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]陳立定

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