電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_本科畢業(yè)論文.doc

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1、五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化是未來(lái)工業(yè)的重要方向。在我國(guó)電鍍生產(chǎn)是一項(xiàng)較為傳統(tǒng)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)，為了更加適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)進(jìn)度，改變其生產(chǎn)效率低下的狀況，因此需要對(duì)其進(jìn)行改造。本設(shè)計(jì)主要目的是應(yīng)用型號(hào)為三菱FX-1N-40MR的PLC結(jié)合組態(tài)王對(duì)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視和控制。整條生產(chǎn)線采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行方式，并提供相關(guān)的指示報(bào)警功能。論文中介紹了課題設(shè)計(jì)的背景，接著對(duì)設(shè)計(jì)中所需要的硬件和軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述。在對(duì)硬件部分進(jìn)行選型后，根據(jù)生產(chǎn)要求給出了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)和PLC的硬件接線。為了更加適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，采用兩臺(tái)行車進(jìn)行協(xié)調(diào)配合工作并用組態(tài)王對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)

2、行模擬運(yùn)行演示。用組態(tài)王作為系統(tǒng)上位機(jī)，配合下位機(jī)完成對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的的實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)組態(tài)王可以提供實(shí)際應(yīng)用中的參考數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)提供幫助。關(guān)鍵詞：PLC；電鍍；組態(tài)王Abstract Automation of industrial production is an important direction of the industry of the future. In China, electroplating production is a traditional industry.In order to more adapt to the modernization of pr

3、oduction progress, Improve the production efficiency, so need to modify it. Purpose of this design is the application model of mitsubishi FX-1N-40MR PLC combination of kingview for real-time monitoring and control of automatic electroplating production line. The whole production line adopts automati

4、c and manual two kinds of operation mode, and provide the related instructions alarm function. The thesis introduces the background of the project design, and then to design the hardware and software needed to carry on the simple description. In part of hardware type selection, system hardware and s

5、oftware design are given on the production requirement and PLC hardware connection. In order to more adapt to the industrial field of application, two driving is adopted to improve the coordination work with kingview to site to run the simulation demo. Use kingview as the upper machine system, with

6、a complete real-time monitoring of the scene of the industrial machine. And kingview can provide reference data in the actual application, for equipment maintenance and maintenance to provide help.Keywords PLC electroplating KingView45目錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1課題背景介紹11.1.1PLC與在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用11.1.2組態(tài)王監(jiān)控軟

7、件在工業(yè)中的應(yīng)用11.1.3課題的選題背景及意義11.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求21.3本章小結(jié)2第2章 硬件與軟件的簡(jiǎn)介32.1 PLC系統(tǒng)組成32.1.1 中央控制處理單元（CPU）32.1.2存儲(chǔ)器42.1.3輸入/輸出接口電路42.1.4電源42.1.5 PLC的基本工作原理42.2組態(tài)王軟件簡(jiǎn)述52.2.1工程瀏覽器52.2.2工程管理器62.2.3畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)62.3 GXdeveloper與GXSimulator簡(jiǎn)述72.4本章小結(jié)7第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)83.1主電路設(shè)計(jì)83.1.1 吊鉤與吊籃的運(yùn)動(dòng)關(guān)系設(shè)計(jì)93.2控制電路設(shè)計(jì)103.2.1PLC機(jī)型選擇103.2.2 I/O分配表11

8、3.2.3 PLC外圍接線圖123.3生產(chǎn)線工作流程及功能設(shè)計(jì)133.4小結(jié)14第4章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)154.1 PLC編程語(yǔ)言154.2程序流程圖設(shè)計(jì)164.3 PLC程序梯形圖設(shè)計(jì)174.3.1 自動(dòng)手動(dòng)功能的切換174.3.2 手動(dòng)功能程序的編寫(xiě)174.3.3 自動(dòng)功能程序的編寫(xiě)184.4 小結(jié)19第5章 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)205.1建立新工程205.2創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面215.3定義I/O設(shè)備235.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)255.5動(dòng)畫(huà)連接265.6編寫(xiě)語(yǔ)言命令275.7小結(jié)29第6章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試30結(jié)論31參考文獻(xiàn)32致謝33附錄1 梯形圖34附錄2 指令表42第1章 緒論1.1課題背景介紹1.1.1

9、PLC與在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用可編程控制器具有的編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、體積小、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，具有抗干擾能力強(qiáng)模塊化組合，靈活方便維修便利，施工周期縮短通信功能強(qiáng)，高度網(wǎng)絡(luò)化等等的特點(diǎn)使其在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)化生產(chǎn)線、工藝流程控制等。在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，一般需要采集大量的離散或者模擬量來(lái)進(jìn)行分析匯總，并且根據(jù)邏輯順序或者設(shè)定條件條件來(lái)判斷下一個(gè)動(dòng)作流程。PLC還有個(gè)重要的功能就是按照程序所設(shè)定的邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，降低器件的損壞率。對(duì)于傳統(tǒng)工藝流程控制來(lái)說(shuō)，這些工作是依靠復(fù)雜的氣動(dòng)或者繼電器控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而且這些電路難以更改，造成生產(chǎn)線功能難以

10、增加或修改，這是由于傳統(tǒng)工業(yè)控制所帶來(lái)的諸多不便，PLC的發(fā)明便是順應(yīng)時(shí)代的產(chǎn)物，PLC技術(shù)的出現(xiàn)使其變得異常方便快捷。1.1.2組態(tài)王監(jiān)控軟件在工業(yè)中的應(yīng)用伴隨著我國(guó)工業(yè)化道路逐步開(kāi)展，企業(yè)對(duì)檢測(cè)的自動(dòng)化、系統(tǒng)的監(jiān)控能力要求日趨嚴(yán)格。不但要求要有更高的可靠性、更準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)性、界面的友好、操作的簡(jiǎn)單。而且要求系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期短、系統(tǒng)升級(jí)簡(jiǎn)便等。組態(tài)王軟件其實(shí)就是一個(gè)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，它專門(mén)面向工業(yè)控制技術(shù)。它能為用戶提供大量的工具模塊，為適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，這些工具模塊可以自由組合成所需要的功能模塊。同時(shí)組態(tài)王對(duì)編程語(yǔ)言技術(shù)要求低，一般人都能很好地完成一個(gè)復(fù)雜的項(xiàng)目工程。此外，組態(tài)王的友好的圖形

11、化操作界面保持了跟windows一致，這點(diǎn)是非常便于開(kāi)發(fā)人員和用戶的組織和管理的。1.1.3課題的選題背景及意義隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的日新月異，人們對(duì)工業(yè)控制自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高。電鍍是我國(guó)歷史較為悠久的一個(gè)加工行業(yè)，如今在傳統(tǒng)的電鍍生產(chǎn)線上依然存在大量過(guò)時(shí)的設(shè)備和相關(guān)技術(shù)，這些生產(chǎn)線多為依靠氣傳統(tǒng)的控制技術(shù)，更有甚者完全人工操作。一件合格的電鍍產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)多個(gè)電鍍工位與嚴(yán)格電鍍時(shí)間。在電鍍之前一般要經(jīng)過(guò)除油、除銹、弱酸浸蝕等具有化學(xué)污染和腐蝕的處理，嚴(yán)重危害人的身體健康。在電鍍過(guò)程中采用人工操作會(huì)造成諸多不利的隨機(jī)事件發(fā)生，將會(huì)降低產(chǎn)品質(zhì)量。因此我國(guó)電鍍生產(chǎn)行業(yè)中的自動(dòng)化改造是勢(shì)在必行的，

12、而且傳統(tǒng)的電鍍工藝也不能夠滿足現(xiàn)代化的需要，電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量的提升不但要有成熟的電鍍工藝設(shè)備和品質(zhì)過(guò)硬的電鍍液，還與電鍍產(chǎn)品在電鍍過(guò)程中是否嚴(yán)格按照正確的工藝順序操作、每一道工序所需的電鍍時(shí)間是否控制在要求之內(nèi)等等因素有關(guān)。利用PLC對(duì)電鍍生產(chǎn)線改造，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)線結(jié)構(gòu)。借助PLC編程簡(jiǎn)單、反應(yīng)靈敏、受環(huán)境影響小的特點(diǎn)，是符合現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)的控制方式?？偟膩?lái)說(shuō)電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)化不但能大幅度提高產(chǎn)品的質(zhì)量，而且能提高生產(chǎn)效率降低人工成本，為社會(huì)和企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1、本設(shè)計(jì)包含有啟動(dòng)、暫停、自動(dòng)和手動(dòng)檔位的切換，PLC開(kāi)始運(yùn)作時(shí)默認(rèn)為自動(dòng)待命狀態(tài)。2、在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可

13、以隨時(shí)改變行車與吊鉤的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，便于生產(chǎn)線的維修與保護(hù)。3、要求有行車和吊鉤實(shí)時(shí)狀態(tài)指示。例如當(dāng)?shù)蹉^上升時(shí)必須有狀態(tài)指示燈進(jìn)行指示，這樣有利于遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)了解電鍍生產(chǎn)線的運(yùn)行狀況。4、為防止行車的撞車和吊鉤的越限，系統(tǒng)必須提供對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)報(bào)警功能，并生成報(bào)警事件記錄文檔。5、提供行車與吊鉤位置的實(shí)時(shí)和歷史曲線圖，方便調(diào)查生產(chǎn)線的故障原因。1.3本章小結(jié)本章主要介紹了了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)背景，同時(shí)介紹了可編程控制器PLC與組態(tài)王在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用和這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的大體要求。由于可編程控制器在工業(yè)中大范圍的應(yīng)用，所以選用基于PLC的電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制設(shè)計(jì)作為課題既能夠跟我國(guó)當(dāng)前實(shí)際相結(jié)合，能讓學(xué)生更加深入

14、地了解PLC。而且在畢業(yè)設(shè)計(jì)中能將大學(xué)所學(xué)知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際中也符合大學(xué)本科教育的具體要求。第2章 硬件與軟件的簡(jiǎn)介2.1 PLC系統(tǒng)組成圖2-1 PLC硬件框圖2.1.1 中央控制處理單元（CPU）中央控制處理單元PLC的控制核心所在。它主要用來(lái)接收和存儲(chǔ)使用者通過(guò)編程器輸入其中的用戶程序和相關(guān)數(shù)據(jù)；檢查PLC電源和電路的工作狀態(tài)、存儲(chǔ)單元（RAM和ROM）、I/O口以及定時(shí)器的狀態(tài)。同時(shí)它也能診斷用戶所輸入程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。在通電并開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，PLC首先以掃描的方式把接收到數(shù)據(jù)分別放到輸入輸出口的鎖存區(qū)，這些數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)場(chǎng)的各種裝置的輸入狀態(tài)和設(shè)定的數(shù)據(jù)。然后對(duì)編程者所編寫(xiě)好程序按順序進(jìn)行讀

15、取，在經(jīng)過(guò)對(duì)程序的命令解釋后，按照用戶程序指令的邏輯和運(yùn)算后產(chǎn)生相應(yīng)的控制驅(qū)動(dòng)指令，并把這些指令信號(hào)先送至寄存器刷新原來(lái)的控制信號(hào)，待程序處理完后輸出至相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，完成對(duì)工業(yè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)更新。2.1.2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器為半導(dǎo)體電路具有記憶功能。在PLC中存儲(chǔ)器是由系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)、用戶存儲(chǔ)區(qū)組成。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器是不可以被用戶直接讀取的，斷電不會(huì)消失。用以存放系統(tǒng)程序、廠家的模塊化子程序以及系統(tǒng)參數(shù)。用戶存儲(chǔ)區(qū)：用戶存儲(chǔ)區(qū)主要是用來(lái)存放用戶按要求所編制的程序。用戶可對(duì)其擦寫(xiě)，是由隨機(jī)存儲(chǔ)器組成的。2.1.3輸入/輸出接口電路輸入/輸出接口電路也稱為I/O模塊，PLC通過(guò)輸入口獲取工業(yè)現(xiàn)

16、場(chǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過(guò)處理后生成相應(yīng)的邏輯指令信號(hào)并通過(guò)I/0口對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的更新。由于外部設(shè)備所輸入的信號(hào)和輸出設(shè)備所需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的多樣性。而且PLC所能處理的只是其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。所以新輸入電平信號(hào)在輸入模塊處轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電平信號(hào)才能進(jìn)行指令解釋。當(dāng)要驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備時(shí)，由于外設(shè)的驅(qū)動(dòng)電平各有不同，所以在控制信號(hào)輸出前還要轉(zhuǎn)換成外設(shè)所能識(shí)別的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為了降低外界的環(huán)境的影響，輸入/輸出模塊一般具有光電轉(zhuǎn)換和濾波功能。同時(shí)在輸入輸出的接口上一般有狀態(tài)指示燈，這樣可以使用戶更直觀地了解PLC的實(shí)時(shí)狀態(tài)和便于維護(hù)。2.1.4電源為滿足自身電路的正常運(yùn)行同時(shí)擺脫對(duì)電網(wǎng)的依賴，廠家在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)加入

17、開(kāi)關(guān)電源模塊。PLC對(duì)外部供電的穩(wěn)定性要求不高，可以在額定值的百分之十二左右波動(dòng)。2.1.5 PLC的基本工作原理PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式工作。PLC通電開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)編程者事先編寫(xiě)好并燒寫(xiě)入PLC用戶存儲(chǔ)器的程序按指令步序號(hào)作周期性循環(huán)掃描。當(dāng)沒(méi)有遇到跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，就從首條指令開(kāi)始逐條掃描執(zhí)行至遇到END指令為止。在結(jié)束完一輪指令掃描執(zhí)行工作后，CPU再次從首條程序開(kāi)始重復(fù)上一輪的工作。同時(shí)在程序掃描過(guò)程中也對(duì)輸入輸出進(jìn)行刷新，為下一輪控制做準(zhǔn)備。PLC的單個(gè)掃描周期包含三個(gè)步驟：1、對(duì)外部信號(hào)輸入的采樣；2、根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和處理執(zhí)行；3、執(zhí)行完后對(duì)外設(shè)狀態(tài)的刷

18、新。1、輸入采樣階段：首先PLC將存儲(chǔ)在輸入鎖存器中外部設(shè)備所輸入的信號(hào)寫(xiě)入指定的寄存區(qū)。關(guān)閉輸入端口，開(kāi)始準(zhǔn)備新一輪的程序執(zhí)行。2、程序執(zhí)行階段： 在輸入掃描完畢后根據(jù)輸入信號(hào)根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯、運(yùn)算處理，并將生成的控制信號(hào)存入輸出狀態(tài)寄存器中。3、輸出刷新階段：所有用戶程序經(jīng)過(guò)指令解釋并且執(zhí)行后，PLC將在上一階段所更新的狀態(tài)寄存器的電平信號(hào)送至輸出鎖存器中，最后用繼電器或、晶體管或著晶閘管驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。2.2組態(tài)王軟件簡(jiǎn)述亞控組態(tài)王由工程瀏覽器、工程管理器、畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)組成。由于組態(tài)王具有友好的人機(jī)界面、對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)情況有很強(qiáng)適應(yīng)性、系統(tǒng)的開(kāi)放性和豐富的拓展模等特點(diǎn)，為傳統(tǒng)工業(yè)控

19、制軟件所存在的種種限制提供出了良好的解決方案，大大縮短了工程的開(kāi)發(fā)周期。組態(tài)王在構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控畫(huà)面上的自由度非常的高，用戶完全可以根據(jù)自己的理解去構(gòu)建一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)可以對(duì)畫(huà)面中的各種需要監(jiān)控到的元素通過(guò)動(dòng)畫(huà)、報(bào)警窗口等簡(jiǎn)潔直觀地表達(dá)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。為了便于組態(tài)王軟件與外部設(shè)備之間的通信或數(shù)據(jù)交換，包含了種類齊全的設(shè)備驅(qū)動(dòng)和外部設(shè)備的通信接口。圖2-1 組態(tài)王與外設(shè)的通訊2.2.1工程瀏覽器工程瀏覽器是組態(tài)王的一個(gè)重要的組成部分，其可以顯示當(dāng)前所有工程，并可以對(duì)單個(gè)工程進(jìn)行快捷管理，內(nèi)嵌組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。主要用于工程的新建、監(jiān)控畫(huà)面的創(chuàng)建、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的模擬、系統(tǒng)中各種變量的建立等等。在工程瀏

20、覽器的左側(cè)邊欄可以看到，工程瀏覽器有三個(gè)可選目錄，他們分別是“系統(tǒng)”、“變量”、“站點(diǎn)”以及“畫(huà)面”如圖2-2。通過(guò)這些項(xiàng)目下面的子目錄可以讓工程人員建立、查看、修改工程的各個(gè)部分。圖2-2 工程瀏覽器2.2.2工程管理器點(diǎn)擊進(jìn)入組態(tài)王后，工程管理器是的軟件首個(gè)界面。用于組態(tài)工程的創(chuàng)建和集中管理本機(jī)上的已有組態(tài)王工程，可對(duì)現(xiàn)有的組態(tài)工程進(jìn)行操作，如添加、備份、刪除、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。如圖2-3所示：圖2-3工程管理器如圖2-3中，左側(cè)的小紅旗表示默認(rèn)的當(dāng)前工程，也就是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的工程。2.2.3畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)由于組態(tài)王的畫(huà)面制作開(kāi)發(fā)系統(tǒng)是內(nèi)嵌于工程瀏覽器的，為工程人

21、員模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生成人機(jī)交互界面而提供了各種各樣的圖素組合。同時(shí)工程人員所設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的畫(huà)面工程在TouchVew運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，但由于TouchExplorer和TouchVew是相互獨(dú)立的，所以同一個(gè)工程的被編輯和運(yùn)行可以同時(shí)進(jìn)行。正是由于這種相互獨(dú)立性，為工程的調(diào)試提供了極大的便利。2.3 GXdeveloper與GXSimulator簡(jiǎn)述GXDEVELOPER是三菱專用編程軟件，支持三菱全系列的可編程控制器（PLC）。利用GXDEVELOPER可以將在軟件端編寫(xiě)好的程序燒寫(xiě)進(jìn)可編程控制器里面，從而對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。如果手上沒(méi)有實(shí)體的PLC，但是要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，那么我們可以借助三菱專用的仿真軟

22、件GXSimulator。GXSimulator是在GXDEVELOPER基礎(chǔ)上才能安裝的，它提供了一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，安裝后可實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)行程序的離線仿真調(diào)試。而且由于GXSimulator允許在PC機(jī)上進(jìn)行程序的開(kāi)發(fā)和調(diào)試，因此對(duì)程序的錯(cuò)誤的修改提供里極大的便利。2.4本章小結(jié)本章主要對(duì)本次設(shè)計(jì)所用硬件設(shè)備和軟件進(jìn)行說(shuō)明。第一節(jié)介紹了可編程控制器PLC的主要組成部分和功能以及基本工作原理，讓讀者對(duì)PLC的組成有一個(gè)大體的了解。在第二、三中分別講述了組態(tài)王軟件的組成以及說(shuō)明GXdeveloper與GXSimulator在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的作用，為接下來(lái)的工作做好準(zhǔn)備。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1主

23、電路設(shè)計(jì)一般意義上來(lái)說(shuō)主電路是指電氣線路中強(qiáng)電流的通路部分，主要是從電源作為開(kāi)端，電動(dòng)機(jī)為末端。在它們之間相連的電器元件：一般由刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、接觸器、繼電器和電動(dòng)機(jī)等組成。電氣原理圖能夠簡(jiǎn)介直觀表達(dá)出各個(gè)部件之間的連接點(diǎn)和連接順序，參照原理圖為電氣設(shè)備的接線提供了極大的便利。圖3-1 PLC電鍍生產(chǎn)線的主電路圖如圖3-1所示，當(dāng)下企業(yè)所應(yīng)用的電鍍生產(chǎn)線均為多臺(tái)行車同時(shí)運(yùn)行，為了更接近企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，此次設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)行車協(xié)調(diào)運(yùn)作作為設(shè)計(jì)模型。圖3-1中電機(jī)M1、M2為一組，M3、M4為一組，分別為行車和行車對(duì)應(yīng)的吊鉤提供動(dòng)力。接觸器KM1、KM2控制電機(jī)M1的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)A行車的左右移動(dòng)；接觸

24、器KM3、KM4控制電機(jī)M2的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)A行車上的吊鉤的上下移動(dòng)。接觸器KM5、KM6控制電機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)B行車的左右移動(dòng)；接觸器KM7、KM8控制電機(jī)M4的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)B行車上的吊鉤的上下移動(dòng)。采用電磁失電制動(dòng)型電機(jī)控制吊鉤上下運(yùn)動(dòng)，防止行車在左右移動(dòng)過(guò)程中由于重力因素使電鍍籃下降。FU為熔斷器對(duì)整個(gè)電路起保護(hù)作用，F(xiàn)R為熱繼電器對(duì)電機(jī)分別保護(hù)。3.1.1 吊鉤與吊籃的運(yùn)動(dòng)關(guān)系設(shè)計(jì)圖3-2 吊鉤與吊籃的運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖在電鍍的過(guò)程中，需要吊鉤去吊起電鍍籃移動(dòng)至每一個(gè)電鍍槽并放置在其中。為了節(jié)省成本，吊鉤提起與放下電鍍籃的動(dòng)作就采用簡(jiǎn)單的倒三角的溝槽來(lái)完成。如圖3-2，吊鉤提起電鍍籃的動(dòng)作過(guò)

25、程如下：首先吊鉤保持在下限處，通過(guò)左移或者右移使吊鉤的三角形溝槽鐵置于電鍍籃倒三角掛鐵下方，然后吊鉤上升，在上升的過(guò)程中就能順利地提起電鍍籃。當(dāng)?shù)蹉^需要放下電鍍籃時(shí)，只需要把提起動(dòng)作的流程倒過(guò)來(lái)就行了。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)?shù)蹉^處于下限處的時(shí)候，吊鉤就已經(jīng)和電鍍籃沒(méi)有接觸了，這種設(shè)計(jì)方式可以使生產(chǎn)線在不用做其他動(dòng)作調(diào)整的情況下的行車就能直接回到原點(diǎn)，準(zhǔn)備提起下一個(gè)電鍍籃。倒三角形的設(shè)計(jì)主要是為了防止行車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，防止由于震動(dòng)致使電鍍籃的錯(cuò)位和脫落情況發(fā)生。3.2控制電路設(shè)計(jì)3.2.1PLC機(jī)型選擇控制電路的設(shè)計(jì)采用了PLC來(lái)進(jìn)行過(guò)程控制，擺脫了傳統(tǒng)繼電器控制的種種局限。對(duì)于復(fù)雜的電路，利用

26、PLC可以實(shí)現(xiàn)在不需要對(duì)控制電路進(jìn)行大范圍的修改情況下增加或修改原電路功能。因?yàn)槲覀冎缹?duì)于電氣電路，如果控制電路改動(dòng)了，必須對(duì)相應(yīng)的繼電器進(jìn)行改動(dòng)，所以我們只需要對(duì)PLC重新編程，更改輸入輸出電路的接口便能夠?qū)崿F(xiàn)新功能。正是由于PLC相對(duì)傳統(tǒng)繼電器控制的種種優(yōu)勢(shì)，所以PLC的工業(yè)控制是未來(lái)的趨勢(shì)。目前市面上PLC的種類很多，而且對(duì)于每個(gè)廠家所生產(chǎn)的PLC，其外形、結(jié)構(gòu)、功能還有配套設(shè)備均有差別，面向的工業(yè)場(chǎng)合也各有不同。根據(jù)場(chǎng)合所需，合理選擇PLC，不但能合理的節(jié)省成本支出，而且對(duì)于提高PLC利用率也有重要意義。我們主要通過(guò)考慮以下幾個(gè)方面的因素來(lái)對(duì)PLC進(jìn)行選型。一、對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行詳細(xì)的剖

27、析在此基礎(chǔ)上提出設(shè)計(jì)所需要實(shí)現(xiàn)的控制要求。為了更接近企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，我們采用了兩臺(tái)行車的協(xié)調(diào)運(yùn)作此次設(shè)計(jì)的主要要求。安裝四臺(tái)電機(jī)分別控制兩臺(tái)型行車的上升、下降、左行、右行。配合行程限位開(kāi)關(guān)對(duì)行車與吊鉤的位置進(jìn)行確定，防止行車與吊鉤的在移動(dòng)過(guò)程中的不到位或者錯(cuò)位。二、確定PLC的輸入輸出設(shè)備。根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的控制在要求，本設(shè)計(jì)所需的輸入設(shè)備包括按鈕、行程限位開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，輸出設(shè)備有接觸器、指示信號(hào)燈。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)可知道設(shè)計(jì)中一共有21個(gè)信號(hào)輸入端和12個(gè)輸出控制端。輸入輸出口數(shù)量的確定對(duì)PLC的選型具有重要的指導(dǎo)意義，因?yàn)槿绻x的PLC的IO口數(shù)量過(guò)多時(shí)會(huì)造成資源浪費(fèi)，過(guò)少時(shí)就需要加多擴(kuò)展模塊，這

28、樣就不得已而增加了投資成本。三、選擇PLC型號(hào)。根據(jù)設(shè)計(jì)所需的IO口數(shù)量、容量、電源、成本等，我們選擇了三菱公司的PLC，型號(hào)為FX1N-40MT-001。FX1N-40MT-001一共有40個(gè)IO口，其中24個(gè)是輸入口，16個(gè)是輸出口。采用RS422通信方式，方便在組態(tài)王和編程軟件上進(jìn)行工程調(diào)試。圖3-3 FX1N-40MT-001實(shí)物圖3.2.2 I/O分配表表3-1 輸入輸出點(diǎn)分配表輸入輸出原件代號(hào)作用繼電器原件代號(hào)作用繼電器SB1啟動(dòng)按鈕X000SB8B手動(dòng)上升X021SQ1電鍍正槽位行程開(kāi)關(guān)X002SB9B手動(dòng)下降X022SQ2電鍍負(fù)槽位行程開(kāi)關(guān)X003SB10B手動(dòng)向右X023SQ

29、3回收槽位行程開(kāi)關(guān)X004SB11B手動(dòng)向左X024SQ4清洗槽位行程開(kāi)關(guān)X005SB12自動(dòng)X025SQ5行車A左原位行程開(kāi)關(guān)X006SB13手動(dòng)X026SQ6吊鉤A上限X007KM1吊鉤A上升Y000SQ7吊鉤A下限X010KM2吊鉤A下降Y001SQ8行車B右原位行程開(kāi)關(guān)X011KM3行車A向右Y002SQ9吊鉤B上限X012KM4行車A向左Y003SQ10吊鉤B下限X013KM5吊鉤B上升Y004SB2暫停X001KM6吊鉤B下降Y005SB3繼續(xù)X014KM7行車B向右Y006SB4A手動(dòng)上升X015KM8行車B向左Y007SB5A手動(dòng)下降X016SB6A手動(dòng)向右X017SB7A手動(dòng)

30、向左X0203.2.3 PLC外圍接線圖圖3-4 plc外部接線圖由于PLC只能接收開(kāi)關(guān)變量,所以如果要實(shí)現(xiàn)SA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的功能,一般就在編程時(shí)加入斷電保持繼電器，用按鈕觸發(fā)繼電器的接通和斷開(kāi)來(lái)模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的功能。根據(jù)3-4PLC的外圍接線圖所示，設(shè)計(jì)一共有23個(gè)輸入端和8個(gè)輸出端。對(duì)于三菱FX1n40MT，它有24個(gè)輸入端和16個(gè)輸出端。在滿足本設(shè)計(jì)的要求前提下又能節(jié)省資源，選擇三菱FX1n40MT是較為合理的。3.3生產(chǎn)線工作流程及功能設(shè)計(jì)圖3-5 系統(tǒng)工作流程圖在系統(tǒng)通電時(shí)，行車與吊鉤均在原位時(shí)，按下“啟動(dòng)”按鈕，生產(chǎn)線默認(rèn)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。一、自動(dòng)狀態(tài)下，兩臺(tái)行車與吊鉤的工作流程大致如下

31、：1、行車A在上掛處把電鍍籃提起至上限后，向右行駛至“電鍍正”槽位停止，吊鉤A下降使電鍍籃放置進(jìn)電鍍正槽里面進(jìn)行工件的電鍍處理，時(shí)間延時(shí)30S。2、30秒后，吊鉤A提起電鍍籃至上限處，進(jìn)行延時(shí)20S的滴液處理，使電鍍液滴回電鍍正槽。3、吊鉤A保持在上限處，行車A繼續(xù)向右前進(jìn)至“電鍍負(fù)”槽位，電鍍籃下降至電鍍負(fù)槽內(nèi)進(jìn)行電鍍30S，30S后提升電鍍籃至上限進(jìn)行滴液10S。4、行車A向右行至“回收槽”位，吊鉤A下降，把電鍍籃放置到“回收槽”，在吊鉤A保持在下限處的情況下直接向左移動(dòng)返回至行車A的原點(diǎn)，準(zhǔn)備提起第二個(gè)電鍍籃。5、在A行車把電鍍籃放置至回收槽的同時(shí)發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)行車B，B行車保持吊鉤在下限

32、處并向左移動(dòng)至“回收槽”位。6、吊鉤B提起電鍍籃至上限處后，向右移動(dòng)至“清洗槽”，吊鉤B下降把電鍍籃放置至清洗槽內(nèi)，清洗30秒。7、清洗30秒后，吊鉤B提起電鍍籃至上限處，延時(shí)10秒。8、經(jīng)過(guò)10后，行車B繼續(xù)向右移動(dòng)返回“行車B原位”9、返回原位后，吊鉤B下降，把電鍍籃放置下掛臺(tái)處，等待行車A的下一次信號(hào)。10、至此，兩臺(tái)行車共同配合完成了一個(gè)電鍍籃工件的電鍍工作。二、手動(dòng)功能主要是為了方便機(jī)器維修與保護(hù)。啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)默認(rèn)加載的的是自動(dòng)功能，在切換到手動(dòng)檔后，系統(tǒng)才能使用手動(dòng)功能。-在手動(dòng)情況下，可以控制行車與吊鉤的每一個(gè)動(dòng)作和起停，并且可以在任何時(shí)候暫停啟動(dòng)其動(dòng)作，同時(shí)行車、吊鉤動(dòng)作要實(shí)現(xiàn)互

33、鎖。在手動(dòng)上升時(shí)，下降開(kāi)關(guān)無(wú)效，反之亦然，同理手動(dòng)左移時(shí)，右移開(kāi)關(guān)無(wú)效。三、實(shí)時(shí)狀態(tài)指示、報(bào)警功能和曲線圖主要是為了監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，可以遠(yuǎn)程的了解到系統(tǒng)的動(dòng)作。并在行車或吊鉤出現(xiàn)越限的情況下即使報(bào)警，及時(shí)通知工作人員進(jìn)行斷電維修。在功能設(shè)計(jì)過(guò)程中，還考慮到對(duì)于PLC的電鍍生產(chǎn)線是否應(yīng)該具有掉電保持功能，也就是說(shuō)當(dāng)生產(chǎn)線在生產(chǎn)過(guò)程中突然停電了，待重新供電后，生產(chǎn)線可以接著執(zhí)行斷電前未完成的任務(wù)，而不是從頭開(kāi)始執(zhí)行。對(duì)于PLC控制的設(shè)備，每個(gè)執(zhí)行元件都會(huì)有個(gè)初始狀態(tài)，設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，首先要執(zhí)行程序的初始化，讓每一個(gè)執(zhí)行元件恢復(fù)至初始狀態(tài)，當(dāng)所有的執(zhí)行元件的初始化完成時(shí)才能進(jìn)入程序的自動(dòng)運(yùn)行。但是程

34、序自動(dòng)運(yùn)行時(shí)的掉電保持方式是不適合電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制上的，因?yàn)楫?dāng)由PLC控制的設(shè)備在運(yùn)作過(guò)程中突然停電時(shí)，設(shè)備由于停電而不能執(zhí)行接下來(lái)的動(dòng)作，此時(shí)PLC是無(wú)法完成對(duì)所有設(shè)備工件的狀態(tài)的記錄的，當(dāng)再次供電時(shí)，想控制設(shè)備繼續(xù)執(zhí)行未完成的動(dòng)作就需要這些狀態(tài)記錄,并確定在程序沒(méi)有受到停電的干擾而出現(xiàn)錯(cuò)誤的的情況下,才能允許從停電位置繼續(xù)執(zhí)行。但是在現(xiàn)實(shí)中當(dāng)PLC重新上電后，容易產(chǎn)生程序錯(cuò)亂或形成死循環(huán)，所以考慮到安全的因數(shù)，在工業(yè)中是不允許這樣做的。還有一個(gè)重要的原因是，由于工件的電鍍是定時(shí)的，當(dāng)工件在電鍍槽里面電鍍時(shí)停電，當(dāng)再次供電時(shí)已經(jīng)超過(guò)定時(shí)時(shí)間情況下，工件就需要當(dāng)成廢品處理而不是繼續(xù)完成未

35、完成的電鍍流程。因此在本設(shè)計(jì)中便刪除了生產(chǎn)線在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下的掉電保持功能。3.4小結(jié)電鍍生產(chǎn)線的系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中，主電路設(shè)計(jì)主要用四臺(tái)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)行車的左右移動(dòng)和吊鉤的上升和下降。選擇了三菱FX1N40MT作為控制中心，既充分利用了PLC資源又節(jié)約了成本。在本章中，給出了PLC的輸入輸出口的接線圖，作為實(shí)際生產(chǎn)線的接線參考。最后根據(jù)系統(tǒng)的工作流程圖詳細(xì)介紹了整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)詳細(xì)生產(chǎn)過(guò)程，并指出了生產(chǎn)中一些必須注意的事項(xiàng)。第4章 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)4.1 PLC編程語(yǔ)言不同的商家的PLC有不同的編程語(yǔ)言，但其編程語(yǔ)言都是大同小異的。由于在此次設(shè)計(jì)中PLC的選型為三菱公司的，所以在進(jìn)行對(duì)電鍍生

36、產(chǎn)線的編程之前先了解一下三菱PLC的編程語(yǔ)言。（1）梯形圖 梯形圖最初是由繼電器系統(tǒng)的控制思路轉(zhuǎn)型過(guò)來(lái)的，采用的編程符號(hào)與電氣線路相同，由于可編程序控制器屬于微機(jī)控制系統(tǒng)，梯形圖除了能完成基本的邏輯控制之外還可以加入大量的指令運(yùn)算，執(zhí)行效率大大高于繼電-接觸系統(tǒng)。梯形圖由于具有直觀、簡(jiǎn)潔、方便的編程特點(diǎn)，常常被工程開(kāi)發(fā)人員所用。 （2）指令表 指令表的格式與計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言相似。用規(guī)定的指令助記符和操作數(shù)實(shí)現(xiàn)功能要求，各種類型的PLC在指令表的編程上有些許不同，不過(guò)總體思路一樣。它按照程序員的編程順序逐條解釋并執(zhí)行，由于指令表的簡(jiǎn)單易懂易用，有利于初學(xué)者的入門(mén)，因此得到了廣泛的使用。指令表的編

37、程也是非常靈活，即使同一功能的梯形圖轉(zhuǎn)換得到指令語(yǔ)句表也各有差異。 （3）順序功能圖 順序功能圖顧名思義就是應(yīng)用于順序控制類的程序設(shè)計(jì)，順序功能圖由每一步控制程序段、執(zhí)行條件、分支結(jié)構(gòu)和有向線段組成。順序功能圖非常適用于復(fù)雜的過(guò)程控制，它將復(fù)雜的控制過(guò)程分解成各個(gè)順序步，每個(gè)步對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的工藝動(dòng)作，把這些步按照一定的順序有機(jī)的進(jìn)行排列組合，就構(gòu)成整體的控制程序。 （4）功能塊圖 功能快圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語(yǔ)言，所以熟悉數(shù)字邏輯電路的人會(huì)比較容易掌握，該程序語(yǔ)言類似“與門(mén)”、“或門(mén)”的方框來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左邊為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右邊為輸出變量，輸入端、輸出端的小圓圈表示“

38、非運(yùn)算”，信號(hào)由左向右流動(dòng)1。4.2程序流程圖設(shè)計(jì)圖4-1 程序的總體流程圖在把程序?qū)懭氲絇LC后，按下“啟動(dòng)”按鈕，程序的默認(rèn)是進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)操作者想轉(zhuǎn)到手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可以利用“自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換”開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。但當(dāng)在手動(dòng)運(yùn)行情況下要轉(zhuǎn)為自動(dòng)運(yùn)行之前一定要注意行車與吊鉤的位置復(fù)位，否則會(huì)出現(xiàn)故障。圖4-2 生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行功能流程圖對(duì)于行車B來(lái)說(shuō)，只有在A行車到發(fā)送了驅(qū)動(dòng)信號(hào)以后B才執(zhí)行一次程序，在執(zhí)行完后將回到原點(diǎn)保持靜止，直至下一次驅(qū)動(dòng)信號(hào)的到來(lái)。4.3 PLC程序梯形圖設(shè)計(jì)4.3.1 自動(dòng)手動(dòng)功能的切換 自動(dòng)和手動(dòng)的切換時(shí)電鍍生產(chǎn)線必須具備的功能之一。因?yàn)樯a(chǎn)線的故障率肯定會(huì)隨著機(jī)器運(yùn)行

39、的時(shí)間長(zhǎng)度逐漸升高的。當(dāng)出現(xiàn)故障或者需要調(diào)試時(shí)，可以借助手動(dòng)功能進(jìn)行步進(jìn)運(yùn)行，此舉為維修與調(diào)試提供了極大的便利。同時(shí)生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行功能的加入可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的精度、降低人工成本。如圖4-3，當(dāng)程序開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，利用cj指令跳轉(zhuǎn)到P0位置，P0是自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)的起始點(diǎn)。在生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)試需要切換到手動(dòng)時(shí)，則按下X26按鈕接通M500掉電繼電器，使M500常閉斷開(kāi)，就相當(dāng)于切斷了cj指令從而進(jìn)入手動(dòng)功能，下面將會(huì)有詳細(xì)介紹。手動(dòng)和自動(dòng)功能可以隨時(shí)切換，當(dāng)切換到手動(dòng)功能的同時(shí)對(duì)自動(dòng)功能下得狀態(tài)寄存器進(jìn)行清零，防止對(duì)后面再次自動(dòng)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤。圖4-3 自動(dòng)手動(dòng)切換程序4.3.2 手動(dòng)功能程序的編寫(xiě)

40、由于手動(dòng)功能一般是在維修或者調(diào)試下才需要調(diào)用的功能，所以手動(dòng)能的編寫(xiě)需考慮到在維修調(diào)試時(shí)隨時(shí)能暫停和繼續(xù)，因此編程時(shí)采用了掉電保持繼電器。如圖4-4，當(dāng)按下按鈕X15，M501保持接通，輸出Y0吊鉤開(kāi)始上升。在上升的過(guò)程中按下X16，雖然M502接通，但是由于Y0和Y1互鎖，所以在吊鉤的上升和下降不能同時(shí)進(jìn)行，這樣可以保護(hù)電機(jī)，防止電機(jī)燒壞。如果在吊鉤在上升時(shí)切換到下降狀態(tài)，需要按下X1，暫停上升后，下降按鈕X16才能生效。在吊鉤運(yùn)動(dòng)時(shí)，按下X1暫停動(dòng)作后需要再次按下X15才能繼續(xù)其上升動(dòng)作。在編寫(xiě)行車與吊鉤的手動(dòng)功能時(shí)，考慮到安全因素，對(duì)需要進(jìn)行動(dòng)作的互鎖。行車的左右運(yùn)動(dòng)互鎖、吊鉤的上下也需

41、要互鎖。對(duì)于行車和吊鉤來(lái)說(shuō)，只有上下左右四個(gè)動(dòng)作，所以其他的手動(dòng)功能也是用相同的方法可以實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)的程序在附錄表中。圖4-4 行車A吊鉤的手動(dòng)功能4.3.3 自動(dòng)功能程序的編寫(xiě)圖4-5 自動(dòng)運(yùn)行程序（1）圖4-6 自動(dòng)運(yùn)行程序（2）如圖4-5和4-6，生產(chǎn)線自動(dòng)檔的入口在P0，“自動(dòng)手動(dòng)”開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)時(shí)行車處于自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)按下X0按鈕啟動(dòng)電鍍生產(chǎn)線的自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。 在啟動(dòng)自動(dòng)檔之前要把行車與吊鉤進(jìn)行位置的復(fù)位，否則會(huì)造成錯(cuò)誤。生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，首先Y0接通，A吊鉤上升，至上限處時(shí)吊鉤停止運(yùn)行，A行車向右移動(dòng)至電鍍槽行程開(kāi)關(guān)處，其余執(zhí)行步驟均采用步進(jìn)方式進(jìn)行編程來(lái)完成。在考慮到在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下

42、掉電的情況，由于安全的因素，當(dāng)再次供電時(shí)程序不會(huì)在上次斷電的地方繼續(xù)未執(zhí)行程序，所以刪除的掉電保持的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)。4.4 小結(jié)在本章開(kāi)篇首先介紹了三菱PLC的主要編程語(yǔ)言的種類的基本知識(shí)。接下來(lái)的小節(jié)中主要是根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的控制要求，利用三菱專用的編程軟件gx developer來(lái)進(jìn)行編程，在編程之前首先要對(duì)編程對(duì)象進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際思考設(shè)計(jì)需要哪些功能，利用什么樣的編程方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在編程之前可以借助流程圖來(lái)幫我們梳理清楚條件與步驟，借助流程圖來(lái)指導(dǎo)下一步編程思路有重要意義。在章節(jié)中詳細(xì)介紹了自動(dòng)和手動(dòng)功能的編程思想，也講述了在編程中應(yīng)該考慮與實(shí)際相結(jié)合，不能忽略安全因素。第5章 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)

43、5.1建立新工程一、在繪制組態(tài)畫(huà)面前，首先要先建立一個(gè)工程文件。啟動(dòng)“工程管理器”，點(diǎn)擊新建工程。圖5-1工程管理器二、點(diǎn)擊“瀏覽”選擇新工程所存放的位置。在這里我的是選擇D盤(pán)畢“業(yè)設(shè)計(jì)”文件夾內(nèi)。點(diǎn)擊“下一步”進(jìn)入下一步驟。圖5-2 選擇工程存放位置三、輸入新建工程的名稱“電鍍生產(chǎn)線”至此我們完成了一個(gè)新工程的建立。圖5-3 新建工程名稱5.2創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面在新建好工程了，我們需要對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)建模，組態(tài)王畫(huà)面就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)模擬。通過(guò)工程瀏覽器可以在同一個(gè)工程下建立多個(gè)畫(huà)面，用戶在畫(huà)面上建立的每一個(gè)圖形在通過(guò)拷貝后，在其他每一個(gè)畫(huà)面中重復(fù)使用?？梢詫?duì)畫(huà)面中的每個(gè)圖形進(jìn)行“編程”從而實(shí)現(xiàn)，圖

44、形之間的動(dòng)畫(huà)連接。在工程瀏覽器中點(diǎn)擊“畫(huà)面”后，就可以在右邊的對(duì)話框中新建此次設(shè)計(jì)所需要的畫(huà)面，在這里，我建立了四個(gè)畫(huà)面，如圖5-4所示：圖5-4 新建組態(tài)畫(huà)面一、電鍍生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)模擬圖5-5下：圖5-5 電鍍生產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)模擬畫(huà)面二、電鍍生產(chǎn)線的監(jiān)控畫(huà)面如圖5-6下：圖5-6 監(jiān)控畫(huà)面三、行車和吊鉤在運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)各種越限、錯(cuò)位的情況，圖6-7就是當(dāng)出現(xiàn)這些情況時(shí)的實(shí)時(shí)報(bào)警以及記錄。圖5-7 報(bào)警畫(huà)面四、行車與吊鉤的實(shí)時(shí)、歷史運(yùn)行曲線。在此畫(huà)面內(nèi)我們可以看到行車與吊鉤所處于的位置。當(dāng)生產(chǎn)線發(fā)生故障時(shí)，我們可以通過(guò)翻閱這些曲線記錄，便可以得到故障在哪一個(gè)位置開(kāi)始發(fā)生了，對(duì)維修工作具有一定的指導(dǎo)

45、意義。圖5-8 運(yùn)動(dòng)曲線監(jiān)控畫(huà)面5.3定義I/O設(shè)備在組態(tài)王對(duì)PLC程序進(jìn)行調(diào)試時(shí)，必須在組態(tài)王和PLC之間建立一個(gè)連接通道。因此我們需要定義I/O設(shè)備，點(diǎn)擊工程瀏覽器的“設(shè)備”并在右側(cè)出現(xiàn)的對(duì)話框中新建設(shè)備。圖5-9 定義I/O設(shè)備在點(diǎn)擊“新建”出現(xiàn)如下對(duì)話框，在此次設(shè)計(jì)中，為我用的是三菱FX的PLC，所以可以根據(jù)下圖選擇“編程口”圖5-9 選擇設(shè)備在接下來(lái)的步驟中，我們要給新建的I/O設(shè)備指定一個(gè)唯一的名稱，并選擇COM口以及其他設(shè)置，在這里就不一一贅述了。經(jīng)過(guò)以上工作后，我們就完成了組態(tài)王和PLC的通信連接。設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器對(duì)話框中顯示出所新建的外部設(shè)備名稱。當(dāng)要驗(yàn)證外部

46、設(shè)備與PLC是否能正常通行時(shí)，雙擊該設(shè)備名稱，在新彈出的對(duì)話框中選中測(cè)試PLC。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(lái)，相當(dāng)于把程序與界面聯(lián)系了起來(lái)，為以后的控制做好了準(zhǔn)備。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)的變量詞典時(shí)，要把該變量設(shè)為I/O變量同時(shí)也要把該變量的連接設(shè)備連接到相應(yīng)的新建設(shè)，完成以上工作后才可以和組態(tài)王通信。5.4構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)在建立好組態(tài)王畫(huà)面以后，我們要建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，用于組態(tài)王和PLC之間的數(shù)據(jù)交換。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)庫(kù)”再點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)詞典”后就可以在出現(xiàn)的對(duì)話框里新建變量了。在新建變量時(shí)需要對(duì)變量進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。如圖5-10：圖5-10 定義變量變量可以根據(jù)I/O分配表來(lái)

47、建立。在“變量類型”中我們有內(nèi)存離散、內(nèi)存整數(shù)、內(nèi)存實(shí)數(shù)、內(nèi)存字符串、I/O離散、I/O整數(shù)、I/O實(shí)數(shù)、I/O字符串選擇。一般的開(kāi)關(guān)量都屬于IO離散型，而需要與內(nèi)部物件動(dòng)畫(huà)連接的則可以定義為內(nèi)存形。5.5動(dòng)畫(huà)連接建立好數(shù)據(jù)詞典后，接下來(lái)的工作是建立動(dòng)畫(huà)連接，對(duì)畫(huà)面里的圖形分配一個(gè)變量，當(dāng)變量發(fā)生變化時(shí)，圖形便做出相應(yīng)的動(dòng)作，使所建立起來(lái)的畫(huà)面運(yùn)動(dòng)起來(lái)。雙擊畫(huà)面中的圖形，彈出圖5-11對(duì)話框：圖5-11 動(dòng)畫(huà)面接在圖5-11對(duì)話框的里面，我們可以設(shè)置該圖形所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。例如行車的左移右移，我們可以選擇“水平移動(dòng)” 出現(xiàn)圖5-12對(duì)話框，圖5-12 水平移動(dòng)動(dòng)畫(huà)設(shè)置對(duì)話框點(diǎn)擊“？”在彈出的“選擇

48、變量名”對(duì)話框中選中“行車移動(dòng)”并可以在這個(gè)對(duì)話框里面設(shè)置“移動(dòng)距離”和該移動(dòng)距離所對(duì)應(yīng)的值。5.6編寫(xiě)語(yǔ)言命令在畫(huà)面中右擊 畫(huà)面，選中“畫(huà)面屬性”，在畫(huà)面名稱右面有“命令語(yǔ)言一欄”，雙擊，彈出如圖4-17所示對(duì)話框。組態(tài)王語(yǔ)言編寫(xiě)類似于面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，但它只有IF/ELSE和WHILE語(yǔ)句表達(dá)式，兩種語(yǔ)句表達(dá)式可以兼容，它們之間本身也可以嵌套使用，基本的語(yǔ)法形式都一樣。該軟件還有大量的函數(shù)可以使用，此次設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用了“showpicture”函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的切換。應(yīng)用程序命令語(yǔ)言編輯框如圖5-13：圖5-13 應(yīng)用程序命令語(yǔ)言編寫(xiě)對(duì)話框設(shè)計(jì)中所編寫(xiě)的應(yīng)用程序命令語(yǔ)言程序?yàn)椋?暫停事件if(

49、本站點(diǎn)暫停=1)本站點(diǎn)A吊鉤上升=0;本站點(diǎn)A吊鉤下降=0;本站點(diǎn)A行車前進(jìn)（向右）=0;本站點(diǎn)A行車后退（向左）=0;本站點(diǎn)B吊鉤上升=0;本站點(diǎn)B吊鉤下降=0;本站點(diǎn)B行車前進(jìn)（向右）=0;本站點(diǎn)B行車后退（向左）=0; /A行車與吊鉤運(yùn)動(dòng)if(本站點(diǎn)A吊鉤上升=1)本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)=本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)+10;if(本站點(diǎn)A吊鉤下降=1)本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)=本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)-10;if(本站點(diǎn)A行車前進(jìn)（向右）=1)本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=本站點(diǎn)A行車移動(dòng)+10;if(本站點(diǎn)A行車后退（向左）=1)本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=本站點(diǎn)A行車移動(dòng)-10;/B行車與吊鉤運(yùn)動(dòng)if(本站點(diǎn)B行車前進(jìn)（向右）=1)本站點(diǎn)

50、B行車移動(dòng)=本站點(diǎn)B行車移動(dòng)-10;if(本站點(diǎn)B行車后退（向左）=1)本站點(diǎn)B行車移動(dòng)=本站點(diǎn)B行車移動(dòng)+10;if(本站點(diǎn)B吊鉤上升=1)本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)=本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)+10;if(本站點(diǎn)B吊鉤下降=1)本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)=本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)-10;/A位置if(本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=0)本站點(diǎn)行車A原位=1; if(本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)=0)本站點(diǎn)行車A下限=1;if(本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)=90)本站點(diǎn)行車A上限=1;if(本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=170)本站點(diǎn)電鍍正=1;if(本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=320)本站點(diǎn)電鍍負(fù)=1;if(本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=470)本站點(diǎn)回收槽=1;/B位置if(本站點(diǎn)B行車移動(dòng)=0

51、)本站點(diǎn)行車B原位=1;if(本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)=0)本站點(diǎn)行車B下限=1;if(本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)=90)本站點(diǎn)行車B上限=1;if(本站點(diǎn)B行車移動(dòng)=190)本站點(diǎn)清洗槽=1;if(本站點(diǎn)B行車移動(dòng)=320)本站點(diǎn)回收槽=1;/觸摸屏報(bào)警if(本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=480 | 本站點(diǎn)A行車移動(dòng)=100 | 本站點(diǎn)A吊鉤移動(dòng)=335 | 本站點(diǎn)B行車移動(dòng)=100 | 本站點(diǎn)B吊鉤移動(dòng)=-10)本站點(diǎn)B吊鉤報(bào)警=1;5.7小結(jié)組態(tài)王畫(huà)面設(shè)計(jì)要根據(jù)軟件的設(shè)計(jì)并結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)繪制。在畫(huà)面中用簡(jiǎn)單的圖形來(lái)表示工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)裝置或者功能表示。在畫(huà)面完成后需要建立一個(gè)數(shù)據(jù)詞典，通過(guò)動(dòng)畫(huà)連接的設(shè)置把圖形和現(xiàn)場(chǎng)每一

52、種設(shè)備的可能的運(yùn)行狀態(tài)關(guān)聯(lián)，并利用組態(tài)王程序的編寫(xiě)最終使整個(gè)畫(huà)面協(xié)調(diào)運(yùn)作起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控和模擬。第6章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試設(shè)計(jì)的最后階段把軟件和硬件結(jié)合起來(lái)進(jìn)行連接調(diào)試，實(shí)現(xiàn)電鍍生產(chǎn)線系統(tǒng)的監(jiān)控功能。根據(jù)工程畫(huà)面中的各個(gè)圖形部件之間的動(dòng)畫(huà)連接和控制關(guān)系，組態(tài)王實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)情況的模擬并生成相關(guān)數(shù)據(jù)。首先用rs232轉(zhuǎn)USB數(shù)據(jù)線連接好PLC與PC。在PC端設(shè)置好com口以及傳輸波特率等。在plc能與gx developer通信的情況下把所編好的程序燒寫(xiě)進(jìn)plc里面。程序燒寫(xiě)完后，就是在組態(tài)王與plc之間建立連接，組態(tài)王模擬實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，在生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生各種信號(hào)傳輸至plc的輸入端，

53、plc經(jīng)過(guò)指令解釋后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)指導(dǎo)組態(tài)王的下一個(gè)狀態(tài)。具體的調(diào)試的過(guò)程就是實(shí)現(xiàn)電鍍生產(chǎn)線功能的過(guò)程，在這里就不一一贅述了。結(jié)論通過(guò)對(duì)電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的課題設(shè)計(jì)讓我更加深入了解到了我國(guó)電鍍行業(yè)的發(fā)展歷史和前景，也了解到了PLC對(duì)整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)。此次設(shè)計(jì)為了更加貼近實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，我們采用兩臺(tái)行車與吊鉤的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。利用兩臺(tái)行車的配合協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的大大提高。在進(jìn)行吊鉤設(shè)計(jì)時(shí)，采用了吊鉤與電鍍籃之間倒三角咬合關(guān)系，并且把這種關(guān)系利用CAD的作圖方式簡(jiǎn)單地描述出來(lái)，這種設(shè)計(jì)不但使電鍍籃在運(yùn)動(dòng)中更加穩(wěn)定而且還能糾行程開(kāi)關(guān)不靈敏所造成的定位不準(zhǔn)確，同時(shí)也為設(shè)計(jì)節(jié)省了電

54、力成本，符合企業(yè)的應(yīng)用要求。程序的編寫(xiě)是此次設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，由于事先去現(xiàn)場(chǎng)參觀了電鍍生產(chǎn)線的運(yùn)作流程，所以在編程時(shí)考慮了每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最大限度地貼合實(shí)際生產(chǎn)線，并努力使它體現(xiàn)在程序的設(shè)計(jì)中，所以總的來(lái)說(shuō)這次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)還是不錯(cuò)的。在組態(tài)王畫(huà)面的設(shè)計(jì)中盡量用最簡(jiǎn)潔的換面表達(dá)出整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作流程，并利用組態(tài)王的編程時(shí)整個(gè)畫(huà)面協(xié)調(diào)運(yùn)作起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的仿真模擬和監(jiān)控。最終，在經(jīng)過(guò)不懈的努力下，電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本完成，并且在不斷的調(diào)試中逐漸完善。參考文獻(xiàn)1 史宜巧等.PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程.機(jī)械工業(yè)出版社，2009 2 李道霖. 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2010 3

55、 初航.三菱FX系列PLC編程及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，2011 4 J. wider, K. Foit. The use of the Mitsubishi PLC systems in students preparation for realization of industrial tasks. VOLUME 14 ISSUE 1-2January-February 20065 劉艷梅等.三菱PLC基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2009 6 肖明耀.三菱FX系列PLC應(yīng)用技巧實(shí)訓(xùn).中國(guó)電力出版社，2010 7 楊公源 黃琦蘭 可編程控制器應(yīng)用與實(shí)踐 清華大學(xué)出版社 2007.58 魏俊

56、民.模擬量輸出通道.工業(yè)計(jì)算機(jī)與接口技術(shù).20079 嚴(yán)盈富.監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門(mén).北京：人民郵電出版社,200610 廖常初.西門(mén)子人機(jī)界面(觸摸屏)組態(tài)與應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械出版社,200711 北京亞控科技有限公司.組態(tài)王中級(jí)培訓(xùn)教程12 廖常初主編.PLC編程及飲用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 13 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 14 組態(tài)王軟件在監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 .李瑞先.文章編號(hào): 10057277 ( 2006) 05004903致謝歷時(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(guò)各方面查找資料后，我最終完成了基于PL

57、C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(guò)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(jiàn)自己辛苦幾個(gè)月的設(shè)計(jì)成果。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)專業(yè)的一次總結(jié)，對(duì)專業(yè)綜合能力的一次應(yīng)用。在剛接觸到“電鍍生產(chǎn)線”這個(gè)名詞時(shí)，我還是對(duì)生產(chǎn)線沒(méi)有多少了解，通過(guò)上網(wǎng)和查找資料也沒(méi)有多少收獲，幸好在李澄非老師的幫助指導(dǎo)下，我們得以去生產(chǎn)線的現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了解，這為畢業(yè)設(shè)計(jì)最大限度地理清了思路，讓我在接下來(lái)的設(shè)計(jì)中有了一個(gè)總的指導(dǎo)思想。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我遇見(jiàn)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

58、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(wèn)詢，在網(wǎng)絡(luò)上面搜索答案，到圖書(shū)館借書(shū)，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(shuō)，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(wèn)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(wèn)題，解決問(wèn)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(guò)程中我的成長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)離不開(kāi)我尊敬的指導(dǎo)老師李澄非老師，還有我親愛(ài)的同學(xué)們，沒(méi)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！附錄1 梯形圖附錄2 指令表