畢業(yè)論文關于日本三菱fx2n型可編程序控制器(plc)的設計

1、 畢業(yè)設計說明書畢業(yè)設計說明書專專 業(yè)：業(yè)： 班班 級：級： 姓姓 名：名： 學學 號：號： 課課 題：題： 指導教師：指導教師： 年年 月月 日日目目 錄錄摘要摘要-1前言前言-3第一章第一章 方案的選擇方案的選擇-61.1 設計方案-61.2 設計方案的比較和選擇-6 方案一- 6 方案二- 61.3 總體方案的確立-7第二章第二章 系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的設計- 82.1 控制系統(tǒng)的設計步驟-82.2 PLC 控制系統(tǒng)的類型-82.3 鑄造機的工藝流程-10開機時的注意事項-10系統(tǒng)運行操作-102.3.3 系統(tǒng)保護及報警-11操作注意事項-11第三章硬件和軟件設計第三章硬件和軟件設計-12硬件

2、設計-123.23.2 FX2N 的概述-123.33.3 CPU 的選型-123.43.4 部分指令介紹-133.53.5 I/O 的配置-133.63.6 軟件設計-14主程序設計-14 手動設計-14順控設計-153.6.43.6.4 全自動設計-15第四章系統(tǒng)調試第四章系統(tǒng)調試-17文獻綜述文獻綜述-18總結總結-22致謝致謝-23參考文獻參考文獻-24附錄附錄 1 系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖附錄附錄 2 程序及注釋程序及注釋摘摘 要要本課題介紹是鑄造機的 PLC 電控系統(tǒng)，是我校湯仕龍老師為重慶中冶邁克機電設計的，電氣采用日本三菱 FX2NFX2N 型可編程序控制器(PLC)進行控制設計,

3、其目的是提高系統(tǒng)運行的可靠性和自動化程度,減輕操作工人的勞動強度和電氣維修工人的工作量及維護時間，以提高產品的質量和產量和勞動生產率。本文內容包括了：系統(tǒng)方案的設計選擇，硬件和軟件的設計,CPU 的選型及系統(tǒng)的調試等。關鍵詞：鑄造機 三菱 FX2N PLC SummaryThe text t introduce the electyicity cortrol PLC system of the Found Machines Its our teacher Tang made for Chongqing zhongye maike company.Its a Especial equipment

4、 .The programme introduce FX2N PLC catena. FX2N made of MITSUBISHI company of Japan. In order to improve the proprety run credibility and robotization plane . Ease the workers work intensity 、workload and maintenance .The mostly is improve quality and work productivity .The text content include proj

5、ect design 、hardware design 、 sofeware design and CPU choice along with the propriety debug and so on.Keyword : Found machine MITSUBISHI PLC 前前 言言本次設計是采用日本三菱 FX2NFX2N 型可編程序控制器(PLC)進行設計的,其目的在于提高系統(tǒng)運行的可靠性和自動化程度,減輕操作工人的勞動強度和電氣維修工人的工作量及維護時間，以提高產品的質量和產量和勞動生產率。本論文共分了四章，第一章介紹系統(tǒng)方案的選擇及方案的確定。第二章介紹的是設計的步驟、鑄造機的工

6、藝流程和操作的注意事項。第三章介紹的是硬件和軟件的設計 I/O 的配置和 CPU 的選型等。第四章介紹的是系統(tǒng)的調試。在設計的過程中，我參考了很多關于設計中遇到問題的書籍，還有任老師和我同組的蔡大偉同學給我提出了寶貴的意見，在此對他們表示謝意。由于編者水平有限，書中錯誤和缺點是難免的，殷切希望老師和同學多多指正。 二零零四年六月二零零四年六月第一章第一章 設計方案設計方案方案的選擇在一個設計中是很重要的，因為最后所選擇的方案始終貫穿在所設計的整個系統(tǒng)中。在方案的選擇時，考慮它對整個系統(tǒng)有沒有影響和干擾，對整個系統(tǒng)的設計是不是會增加難度，對以后的工作崗有沒有幫助。只有全局觀，才能最終選擇出最佳設

7、計方案。種類繁多的大、中、小型 PLC，小到作為少量繼電器控制裝置的代替物，大到作為分布控制系統(tǒng)中的上位機，幾乎可以滿足各種工業(yè)控制的需要。另外，新的 PLC 產品還在不斷的涌現。所有這些，一方面給設計者選用 PLC 提供了很大的選擇范圍，另方面也給設計者選用 PLC 帶來了難處，究竟選用哪一種 PLC 最適合自己的需要呢？如日本的三菱 PLC、日本歐姆龍 OMRON PLC 、西門子 PLC 等。選用的 PLC 必須滿足被控對象的控制要求；選用的 PLC 不僅要著眼于現在，還要適當地考慮到將來發(fā)展的需求；在滿足上述二個前提的情況下，力求使該系統(tǒng)具有較好的性能價格比。方案一：方案一：采用日本三

8、菱公司的 PLC，其滿足鑄機控制系統(tǒng)中輸入、輸出點數和要實現的基本功能。是一款性價比較高的 PLC，其功能也是十分強大的，可以同多種上位機進行通信。其特點：其特點：FX2N 系列是由電源、CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器。而且，AC 電源、DC 輸入型的內裝 DC24V 電源作為傳感器的輔助電源；FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。其中三菱 FX2N 有三種編程語言，有作為程序基礎的指令表達方式，有在圖形圖象上進行階梯信號作圖的梯形圖方式，還有依據機械動作的流程進行程序設計的 SFC 方式。采用輸入刷新指令，可在

9、順序掃描過程中得到最新信號，并立即輸出運算結果。供短時脈沖接受與優(yōu)先處理用的 3 種中斷功能。在停止過程中也保持運行過程中的狀態(tài)?？梢詫幊唐髦械某绦蚣幼⑨尅C 使用 A7PHP/A7HGP、A6GPP/A6PHP 相對應的編程軟件，可以在 RUN 時改變程序。總之三菱 FX2N 是小型化，高速度，高性能和所有方面都是相當 FX 系列中最高檔次的超小程序裝置，除輸入出 1625 點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 方案二方案二采用日本的 OMRON,其同樣的能滿足鑄造機的控制系統(tǒng)中的輸入和輸出點數和要實現的

10、基本功能.也可以與多種上位機進行通信.OMRON 是個性價比的 PLC 系統(tǒng)它的底板上安裝了一個電源和 CPU，編程簡單易學。OMRON 是電源、CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元可編程控制器。OMRON 的 PC 有三種操作方式：PROGRAN、MONITOR 和 RUN。在給 PC 編程時必須使 PC 處于 PROGRAM 方式。無論是三菱 PLC 還是歐姆龍 PLC 都完全符合系統(tǒng)的要求， 針對我們只學習過三菱 PLC的現狀，還有在以后的工作中的需要,所以本次設計將采用三菱公司的 FX2N 系列進行課題設計。第二章第二章 系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的設計2.1 控制系統(tǒng)的設計步驟控制系統(tǒng)的設計步

11、驟 控制系統(tǒng)的設計步驟如圖 2-1 所示。（1）根據被控對象的控制要求，確定整個系統(tǒng)的輸入、輸出設備的數量，從而確定PLC 的 I/O 點數，包括開關量 I/O、模擬量 I/O 以及特殊功能模塊等。（2）充分估計被控對象和工廠今后發(fā)展的要求，所選的 PLC 的 I/O 點數應留有一定的余量。另外，在性能價格比變化不大的情況下，盡可能選用同類型中功能強的新一代PLC。例如：對三菱公司的小型 PLC 來說，一般應選用 FX 系列 PLC，而不再選用 F 系列PLC。（3）確定選用的 PLC 機型。（4）建立 I/O 分配表，繪制 PLC 控制系統(tǒng)的流程圖。（5）根據控制要求繪制用戶程序的流程圖。（

12、6）編制用戶程序，并借助編程器將用戶程序裝入 PLC 的用戶程序存儲器。（7）在實驗市模擬調試用戶程序。（8）完成第 7 步的工作后，進入現場聯(lián)機調試用戶程序。（9）整個系統(tǒng)的調試工作結束后，編制技術文件。（10）交付使用。 PLC 控制系統(tǒng)的類型控制系統(tǒng)的類型一般來說，PLC 控制系統(tǒng)可以分成下列三種類型：1由 PLC 構成的單機控制系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的被控對象通常是單一的機器或生產流水線，例如：注塑機、機床、簡易生產流水線等，其控制器則由單臺 PLC 構成，如圖 2-2 所示。雖然這類系統(tǒng)一般不需要與其它控制器或計算機進行通信，但是，設計者還是應考慮將來是否有通信聯(lián)網的需要，如果有的話，則應選

13、擇具有通信功能的 PLC。2 由 PLC 構成的集中控制系統(tǒng) 這種系統(tǒng)的被控對象通常由數臺機器或數條流水線構成，該系統(tǒng)的控制器則由單臺PLC 構成，如圖 2-3 所示。每個被控對象與 PLC 的指定 I/O 相連接。由于采用一臺 PLC控制，因此，各被控對象之間的數據、狀態(tài)的交換不需要另設專門的通信線路。但是這種系統(tǒng)也有一個缺點，即一旦 PLC 出現故障，整個系統(tǒng)立即停止工作。因此，對大型的集中控制系統(tǒng)，可以采用冗余系統(tǒng)克服上述缺點。 3由 PLC 構成的分布式控制系統(tǒng)這類系統(tǒng)的被控對象比較多，他們分布在一個較大的區(qū)域內，相互之間的距離較遠，而且，各被控對象之間要求經常地交換數據和信息。這種系

14、統(tǒng)的控制器采用若干個相互之間具有通信聯(lián)網功能的 PLC 構成，系統(tǒng)的上級機可以采用 PLC，也可以采用工業(yè)控制計算機。如圖 2-4 所示。 可編程控制器被控對象 1被控對象 2被控對象 3圖圖 2-.2 單機控制系統(tǒng)單機控制系統(tǒng) 圖圖 2-3 集中控制系統(tǒng)集中控制系統(tǒng) 圖圖 2-4 公布式控制系統(tǒng)公布式控制系統(tǒng) 可編程控制器被控對象上 級 機被控對象 nP L C nP L C 2被控對象 2被控對象 1P L C 1被控對象分布控制要求，確定 I/O 點數確定 PLC 機型建 I/O 分配表，繪制 PLC 與外設接線圖繪制流程圖編制用戶程序程序裝入存貯器模擬調試滿足要求嗎設計控制柜現場接線聯(lián)

15、機調試滿足要求嗎滿足要求嗎編制技術文件交付使用修改修改圖圖 2.12.1 PLCPLC 控制系統(tǒng)的設計的設計步驟控制系統(tǒng)的設計的設計步驟2.32.3 鑄造機工藝流程鑄造機工藝流程（流程圖如圖 2-5 所示）開機時的注意事項開機時的注意事項(1)合上 PLC 控制柜內的所有空氣開關（空氣開關可以免除由電線頻繁短路而經常更換保險絲的麻煩，空氣開關通過機械脫扣裝置對電接點作通、斷切換?？諝忾_關只能作二級輔助保險，起保護作用） ，接通 PLC 電源及直流 24V 供電電源。(2)將手動順控轉換開關置于手動位置，按下油泵啟停按鈕，電機在卸荷狀態(tài)下啟動（再次按下油泵啟停按鈕，油泵電機停止運行） ，其控制由

16、計算機自動完成，此時才可進行鑄造機運行操作。系統(tǒng)運行操作系統(tǒng)運行操作該系統(tǒng)操作為手動與順控兩種方式。手動方式手動方式將手動順控轉換開關置于手動位置，啟動油泵電機，點動運行啟停按鈕，運行指示燈點亮，此時，可根據鑄造機運行要求操作相應的控制按鈕即可；運行中可反復點動運行啟停按鈕，來停止運行和返回原運行狀態(tài)。順控方式順控方式 進行順控操作之前，必須用手動方式將鑄造機的合模缸退回到尾部位置，再將手動順控轉換開關置于順控位置，按下步進按鈕，系統(tǒng)將從合模缸進 1 開始按序動作，每一動作完成則自動停止，再次按下步進按鈕，系統(tǒng)進入下一工序，以后重復上述過程，直到回到原始位置為止；運行中可反復點動運行啟停按鈕，

17、來停止運行和返回原運行狀態(tài)。 將轉換開關置于順控位置通電油泵電機啟動點動運行啟停開關將轉換開關置于手動位置手動運行出模脫模缸脫模合模缸第二次退鋁水定型旋轉缸前傾旋轉缸前傾倒入水合模缸第二次進放入模具合模缸第一次退合模缸第一次進合模缸必在尾部順控運行第一步順控運行第二步順控運行第三步順控運行第四步將轉換開關置于全自動位置脫模缸脫模合模缸自動第二次退當定時間到鋁水定型自動旋轉缸前傾旋轉缸自動前傾倒入鋁水合模缸自動第二次進放入模具合模缸自動第一次進合模缸自動第一次退圖圖 2-52-5 鑄造機工藝流程圖鑄造機工藝流程圖全自動方式全自動方式進行全自動操作的時候，點動運行啟停按鈕，運行指示燈亮后，按鑄造機

18、工藝流程的全自動操作即可，運行中可反復點動運行啟停按鈕，來停止運行和返回原運行狀態(tài)。 系統(tǒng)保護及報警系統(tǒng)保護及報警 本系統(tǒng)有以下保護。(1)(1)系統(tǒng)設有短路保護。(2)(2)油泵電機設有過載保護（在主電路柜內）, 系統(tǒng)設有回油濾油器堵指示信號,并設有相應的聲音報警，按下報警解除按鈕即可解除報警聲。(3)(3)系統(tǒng)設有完善的互鎖保護。輸入輸出點分布表輸入輸出點分布表輸入點輸入點輸入點輸出點輸出點X0 脫模缸進X10 退 2X21 前傾到位Y0 脫模缸進Y16 濾油器堵X1 脫模缸退 2X11 退 1Y1 脫模缸退Y25 系統(tǒng)失壓報警X2 合模缸進 1X12 油泵啟停X23 脫模缸進到位Y2 合

19、模缸進Y26 濾油器堵電笛X3 合模缸退X13 過載X24 脫模缸退到位Y3 合模缸退Y27 保壓X4 后傾X14 壓力上限X25 系統(tǒng)失壓Y4 后傾X5 前傾X15 濾油器堵X27 保壓Y5 前傾X6 手動/順控X17 報警解除Y6 卸荷閥X7 步進開關X20 后傾到位Y11 濾油器堵操作注意事項操作注意事項(1)(1)本系統(tǒng)的輸入信號由控制按鈕和各檢測裝置發(fā)出，嚴禁將交流 220V 電源接入控制按鈕和檢測裝置輸入觸點，否則將損壞 PLC 計算機。(2)(2)電氣柜及外部接線不許改動。第三章第三章 硬件和軟件的設計硬件和軟件的設計在畢業(yè)設計開始的時候,任老師和湯老師帶我們去參觀了現場機械的工

20、作流程,通過現場的參觀我繪制了輸入電路和輸出電路（圖紙詳見附錄） 。三菱 FX2N 系列 PLC 擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制系統(tǒng)配置即固定又靈活； 編程簡單； 備有可自由選擇，豐富的品種； 令人放心的高性能； 高速運算； 使用于多種特殊用途； 外部機器通訊簡單化； 共同的外部設備等特點；FX2N是從 16 路到 256 路輸入/輸出的多種應用的選擇方案；FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。三菱 FX2N 是由電源、CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器。而且，AC 電源、DC 輸入型的內裝 DC

21、24V 電源作為傳感器的輔助電源.三菱 FX2N 有三種編程語言，有作為程序基礎的指令表達方式，有在圖形圖象上進行階梯信號作圖的梯形圖方式，還有依據機械動作的流程進行程序設計的 SFC 方式。在此次課程設計中采用的是梯形圖方式。三菱 FX2N 除輸入出 16-25 點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。在基本單元上連接擴展單元或擴展模塊，可進行 16-256 點的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128 點的主機，可以采用最小 8 點的擴展模塊進行擴展。三菱 FX2N 可根據電源及輸出形式，

22、自由選擇。程序容量：內置 800 步 RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴充至 16K 步。豐富的軟元件應用指令中有多個可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數字開關的數據讀取，16 位數據的讀取，矩陣輸入的讀取，7 段顯示器輸出等。數據處理、數據檢索、數據排列、三角函數運算、平方根、浮點小數運算等。采果用輸入刷新指令，可在順序掃描過程中得到最新信號，并立即輸出運算結.三菱 FX2N 供短時脈沖接受與優(yōu)先處理用的 3 種中斷功能。三菱 FX2N 在停止過程中也保持運行過程中的狀態(tài)三菱 FX2N 可以對編程器中的程序加注釋。3.33.3 CPU

23、CPU 的選型的選型在選擇 CPU 型號的時候，往往需要綜合考慮 CPU 的基本性能、速度、存儲容量等因素。（1 1）CPUCPU 的基本性能的基本性能 CPU 的基本性能要與控制任務相適應，具體表現在兩個方面：最大允許配置的 I/O 點數：這個性能與 CPU 的尋址能力有關，不同型號的 CPU 允許配置的 I/O 上限是不一樣的。復雜控制功能和先進控制功能：一般來說，小型 PLC 在這一方面是比較薄弱的。（2 2）響應速度）響應速度 響應速度應滿足系統(tǒng)的實時性要求，通常影響響應速度的因素主要包括：PLC 固有的 I/O 響應滯后、CPU 本身的指令處理速度以及應用程序的長短。因此，提高響應速

24、度的途徑響應的也有三種：采用高速響應模塊、選擇處理速度快的 CPU、優(yōu)化軟件結構以縮短掃描周期。事實上。絕大多數 PLC 都能夠滿足一般的工業(yè)控制要求，只有少數需要有快響應要求的系統(tǒng)，需要仔細考慮系統(tǒng)的實時性要求。（3 3）存儲器容量）存儲器容量 存儲器主要是用來保存應用程序以及系統(tǒng)運行所需的相關數據，而應用程序的大小是與系統(tǒng)模塊、控制要求、實現方法及編程水平等許多因素有關，其中 I/O 點數在很大程度上可以反映 PLC 系統(tǒng)對存儲器的要求。因此在工程實踐中，存儲器容量一般是通過 I/O 點數粗略估算的。根據統(tǒng)計經驗，每個 I/O 借口及有關功能占用的內存可以大致估算如下： 開關量輸入 總字節(jié)

25、數=總點數*10； 開關量輸出 總字節(jié)數=總點數*8； 模擬量輸入/輸出 總字節(jié)數=通道數*100； 定時器/記數器 總字節(jié)數=定時器/記數器*2；通信接口 總字節(jié)數=接口數量*300。 3.43.4 部分指令介紹部分指令介紹 調用指令調用指令Call（Subroutine Call）是子程序調用指令，SRET(Sub-routine Return)是子程序返回指令，常數 n 為子程序調用指令的指針，其選擇范圍為 P0P62。操作碼 CALL 之后加“P”表示當其控制線路由“段開”到“閉合”時才執(zhí)行子程序調用指令。SRET 指令不需要控制線路，直接與左電力軌相聯(lián)。CALL 指令的編程代碼為“F

26、NC 01”，SRET 指令的編程代碼為“FNC 02”。3.53.5 I/OI/O 的配置的配置I/O 配置主要是根據控制要求選擇合適的 I/O 模塊，并把輸入點（輸入通道）與輸入信號、輸出點（輸出通道）與輸出控制信號一一對應編號，并對系統(tǒng)安裝署名書說接線圖的形式描述出來。I/O 的數量、信號類型以及輸出信號的驅動能力是 I/O 配置的關鍵。電源模塊和其它附屬硬件的選擇電源模塊和其它附屬硬件的選擇根據系統(tǒng)中各模塊所消耗的電源總量及其實際的系統(tǒng)結構，最后還需要為 PLC 系統(tǒng)配置一個或多個電源模塊。一般來說，電源模塊提供的電流至少需要有 30%的余量。此外通信電纜、通信連接器、信號連接器等一些

27、附屬硬件的配備也是硬件設計的內容。電氣元件明細表電氣元件明細表產品名稱產品名稱鑄造機電控系統(tǒng)鑄造機電控系統(tǒng)序號序號元件名稱元件名稱元件代號元件代號型號規(guī)格型號規(guī)格單單位位數數量量廠廠 家家1隔離斷路器QF1C65N-25A 3 極個1施耐德2隔離斷路器QF2、QF5C65N-6A 單極個2施耐德3隔離斷路器QF3C65N-10A 雙極個1施耐德4隔離斷路器QF4C65N-10 雙極個1施耐德5電笛MS-190個1AC220V6可編程序控制器PLCCPM1A-40 CDR-A-V1臺1三菱 FX2N7繼電器（帶座）KA0KA17MK2P-1套9OMNON 公司8控制按鈕SB1SB9XB2-EA1

28、31 套109 綠 1 紅，施耐德9轉換開關SA1XB2-BD2C ZB2BZ101C個個11施耐德信號燈HL0HL15XB7-EV6 DC24個43 紅 施耐德10接觸器KMLC1-D1810臺1施耐德11直流電源DC1S-2000-24 CDR 臺1臺灣明緯12接線端子SAK2.5/EN節(jié)80魏德米勒13配線槽PXC1-50/50米魏德米勒14熱繼電器FRLR2-D1316C個1（9-13）A 施耐德采用 GPP 編寫的，開始編程時我把系統(tǒng)分為三個部分來編寫，然后在將各個程序進行合并，重要是為了方便讀寫程序并且在程序出錯的時候可以便于檢查。三個部分分別是：第一部分手動程序；第二部分半自動程

29、序；第三部分自動程序。由于該系統(tǒng)為一臺被控對象，因此采用單機控制系統(tǒng)。該鑄造機主要包括合模缸、旋轉缸、脫模缸、液壓站四個部分。三個液壓缸采用一臺油泵電機驅動，通過液壓站向三個液壓缸輸出液壓，使鑄造機的合模缸前進、后退旋轉缸前傾、后傾脫模缸脫模。根據現場的要求，在操作人員的操縱下，鑄造機的相應機構投入運行。下面以手動和順控對它的運行進行分析和程序設計。3.3.主程序設計主程序設計主程序主要包括（1 1）油泵電機啟動及系統(tǒng)短路保護程序。（2 2）油泵電機設有過載保護程序、回油濾油器程還有系統(tǒng)失壓報警程序。當發(fā)生上述故障系統(tǒng)指示信號,并設有相應的聲音報警，按下報警解除按鈕即可解除報警聲。（3 3）系

30、統(tǒng)設有完善的互鎖保護。程序及注釋見附錄。3.3.手動設計手動設計開始操作時，啟動鑄造機工作，先按下合模缸進的按鈕，這時油泵電機開始向合模缸注入液壓油，然后合模缸開始前進，當合模缸前進到合模缸壓力上限時（由液壓站壓力來檢測儀表側得）合模缸停止運行同時卸荷閥打開液壓油流入油泵電機。這是合模缸第一次進到壓力上限，這時的壓力上限試模狀態(tài)，還不能放入模具。按動合模缸退按鈕，油泵電機向合模缸注入液壓油合模缸開始后退，合模缸不能退到鑄造機尾部而是退到比尾部更靠前的位置（限位開關限位開關 1 1 的位置） 。其目的在于試模狀態(tài)后鑄造機可以以較短的距離完成第二次合模。這樣可以節(jié)省時間提高工作效率。第二次合模完成

31、以后，為了保證工藝和在旋轉缸翻轉時的安全合模缸進入保壓階段。按照工藝流程按動旋轉缸后傾按鈕，油泵電機向旋轉缸注入液壓油旋轉缸開始后傾。當旋轉缸后傾到后傾到位限位開關時，旋轉缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流會油泵電機。這時由另外一名操作人員將融化的鋁水倒入以放入模具的機件中。由溫度檢測元件檢測機件中的鋁是否冷卻如果已冷卻自動提示進行下一步的操作。工件冷卻以后操作人員按動旋轉缸前傾按鈕，油泵電機向旋轉缸注入液壓油旋轉缸前傾。當旋轉缸前傾到前傾到位限位開關時，旋轉缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流會油泵電機。解除保壓，液壓油流回油泵電機。此時操作人員按照工藝流程按動合模缸退按鈕，液壓油從新流入合模缸，

32、合模缸開始第二次后退。為了取模方便合模缸第二次退并退到機器的尾部也就是限位開關 2 的位置，到位后合模缸停止工作，液壓油流回油泵電機。由于鋁冷卻后人工取模比較困難，因此在這個系統(tǒng)中設計了脫模工藝。合模缸退到位后。操作人員按到脫模按鈕，脫模缸前進脫模到位后自動后退復原。這時一個循環(huán)完畢。程序及注釋見附錄。3.3.順控設計順控設計在手動過程中操作人員在頻繁的按動按鈕，這樣即不利于提高工作效率同時隨著操作時間的延長操作人員難免會犯一些錯誤，這樣不利于安全生產。因此，將手動系統(tǒng)中的合模缸前進后退、旋轉缸前傾后傾、脫模缸前進后退統(tǒng)一為一個步進開關。這樣就是把手動該為順控也就是該為半自動控制。其操作分為四

33、個步驟都由一個步進開關控制。這樣操作人員就可以減輕一些負擔。下面對其進行簡要說明：鑄造機順控工作時，合模缸必須在鑄造機的尾部。因為一個循環(huán)工序的開始必須定一個位置為起始位。當操作人員第一次按動步進開關時合模缸進，此時油泵電機向合模缸注入液壓油合模缸前進，當前進到合模缸壓力上限時（由液壓站壓力檢測儀表側得）合模缸停止運行同時卸荷閥打開液壓油流會油泵電機。這是合模缸第一次進到壓力上限，但是根據工藝要求這次進到壓力上限為試合模并不放入模具，進到壓力上限的同時合模缸自動退的限位開關 1 的位置。其目的在于試合模以后鑄造機可以以較短的距離完成第二次合模與手動相同。先將膜具放好再第二次按動步進開關合模缸進

34、，油泵電機向合模缸注入液壓油合模缸。與手動相同當第二次合模完成以后，為了保證工藝和在旋轉缸翻轉時的安全合模缸進入保壓階段。不需要按動旋轉缸后傾按鈕，旋轉缸自動后傾，油泵電機向旋轉缸注入液壓油旋轉缸。當旋轉缸后傾到后傾到位限位開關時，旋轉缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流會油泵電機。這時由另外一名操作人員將融化的鋁水倒入以放入模具的機件中。由溫度檢測元件檢測機件中的鋁是否冷卻如果已冷卻自動提示操作人員進行下一步的操作。鑄件冷卻以后操作人員第三次按動步進開關旋轉缸前傾，油泵電機向旋轉缸注入液壓油旋轉缸前傾。當旋轉缸前傾到前傾到位限位開關時，旋轉缸停止工作同時卸荷閥打開液壓油流會油泵電機。解除保壓，液

35、壓油流回油泵電機。此時操作人員按照工藝流程第四次步進開關合模缸退，液壓油從新流入合模缸，合模缸開始第二次后退。為了取模方便合模缸第二次退并退到機器的尾部也就是限位開關 2 的位置，到位后合模缸停止工作，液壓油流回油泵電機。由于鋁冷卻后人工取模比較困難，因此在這個系統(tǒng)中設計了脫模工藝。合模缸退到位后。操作人員按到脫模按鈕，脫模缸前進脫模到位后自動后退復原。這時一個順控循環(huán)完畢。程序及注釋見附錄。3.3. 全自動程序設計全自動程序設計上面介紹了手動程序設計和順控程序設計，手動程序設計和順控程序設計都有其的優(yōu)點和缺點，手動過程中的頻繁按動按鈕，在生產過程中不利于生產效率，浪費了工作時間。在順控操作中

36、雖然可以減輕一些負擔，減少了安全隱患，但是還是不完全的提高了生產效率。全自動程序的設計是將順控（半自動狀態(tài)）系統(tǒng)中的步進開關用線圈代替，它會產生一個脈沖信號直接進行下一步的操作。其操作部分步進開關控制直接由線圈代替了，并在旋轉缸前傾后加個定時器，因為在放入模具的時候是人為動作的，操作人員在工作時可能會有意外事情發(fā)生，所以必須加個定時器，這樣工藝可以順利完成，在全自動設計中操作人員就可以大大減少了時間，提高了生產率。全自動程序的工藝流程與手動和順控程序設計近似，在全自動的程序設計中我用到的線圈過多致使線圈的重復帶來了不少的麻煩。 全自動程序及注釋詳見附錄。第四章第四章 系統(tǒng)調試系統(tǒng)調試在第三章里

37、我介紹了手動、程序、全自動和主程序的設計，以及鑄造機的工作情況，下面為系統(tǒng)的調試部分。在編寫程序的時候，遇到了些問題，比如：在什么情況下油泵電機開始向合模缸注入液壓油，在什么情況下油泵電機應該啟動；怎么實現合模缸進退、旋轉缸前傾后傾和脫模缸進退。怎么實現系統(tǒng)失壓報警、濾油器堵報警、合模缸保壓；在全自動的過程中怎么來設置個定時器；還有各個串并聯(lián)線圈間的互鎖問題；主要是如何讓系統(tǒng)正常安全的工作。上述問題都是在程序設計過程當中都必須要解決的。在編寫手動程序時，問題就是在手動過程中主要是用到一些簡單的指令常開常閉觸點的串并聯(lián)線圈的自鎖互鎖等。比如說按動 X1 時合模缸第一次進線圈 M307 合模缸第一

38、次進的標志）接通。M307 和 M310（合模缸第二次進標志）并聯(lián)于 M402（合模缸進的總標志） 。M402 驅動油泵電機向合模缸注入液壓油合模缸前進。在編寫手動程序時要注意各個動作之間的互鎖，即每一個缸有兩個動作這兩個動作之間注意要加入互鎖功能同時還要靠限位開關控制各個缸的動作。而合模缸與旋轉缸之間要加入互鎖功能。調試順控程序由于在順控程序所有動作都由一個步進開關點動完成，因此要注意對各個動作建立標志加以區(qū)分比如旋轉缸 M405（前傾標志）和 M404（后傾標志） ，加以互鎖。全自動程序的編寫就是步進開關 X7 用線圈代替，它會產生一個脈沖信號直接進行下一步的操作，并加以互鎖。其操作部分步

39、進開關控制直接由線圈代替了，并在旋轉缸前傾后加個定時器。主程序的調試主要是油泵電機啟動及系統(tǒng)短路保護程序。油泵電機設有過載保護程序、回油濾油器程還有系統(tǒng)失壓報警程序。當發(fā)生上述故障是系統(tǒng)有指示信號,并設有相應的聲音報警，按下報警解除按鈕即可解除報警聲。系統(tǒng)設有完善的互鎖保護。文獻綜述我國加入 WTO 后，鑄造業(yè)的機遇大于挑戰(zhàn)，在國內外兩個市場都有較大的增長潛力對于鑄造生產，國外廣泛采用流水線大量生產；高壓造型、射壓造型、靜壓造型和氣沖造型；造芯全部用殼芯和冷、熱芯盒工藝。國內除汽車等行業(yè)中少數廠家采用半自動、自動化流水線大量生產外，多數廠家仍采用較落后的鑄造工藝裝備。由于受能源、勞動力價格和環(huán)

40、境因素的影響，西方工業(yè)發(fā)達國家的鑄件產量將會逐漸減少，轉而向發(fā)展中國家采購一般鑄件，但同時又會向發(fā)展中國家出口高附加值、高技術含量的優(yōu)質鑄件。當前，世界經濟全球化進程的加速為我國鑄造業(yè)的發(fā)展提供了機遇，國際和國內市場對我國鑄件的需求呈持續(xù)增長的趨勢。抓緊我國鑄造業(yè)的結構調整和技術改造；努力提高鑄件質量檔次，提高和理環(huán)境污染的水平，實現鑄鐵材料的高附加值化是應付未來更加激烈的市場競爭，滿足用戶多樣化需求的主要對策。重慶中冶邁克機電的鑄造機是我校湯仕龍老師為其設計的專用設備，其電氣采用日本OMRON CPM1-40CDR-A-V1 型可編程序控制器(PLC)進行控制系統(tǒng)設計,其目的在于配合液壓控制

41、提高系統(tǒng)運行的可靠性和自動化程度,減輕操作工人的勞動強度和電氣維修工人的工作量及維護時間，以提高產品的質量和產量和勞動生產率;與此同時,降低電耗和油耗,節(jié)約能源. 電氣控制系統(tǒng)的作用：充分發(fā)揮機械設備的性能;對系統(tǒng)實現順序控制與連鎖保護;提高系統(tǒng)的自動化程度,減少操作人員的勞動強度.本次畢業(yè)設計的軟件部分改用三菱 PLC 完成。一、可編程控制器在工業(yè)中的應用可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員,是專門為工業(yè)控制應用而實際制造的通用控制器。早期的可編程控制器稱作可編程控制器（Programmable Logic Comtroller） ，簡稱 PLC

42、，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍。它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術與計算機技術和通信技術融為一體,它具有著可靠性高、功能強、應用靈活、編程簡單、使用方便等一系列優(yōu)點。它是一種書記運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應用而設計知道的計算機，它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力,因此,在冶金、機械、能源（電力、石油、煤炭） 、化工、輕紡、交通、港口、食品等工業(yè)部門都得到了廣泛的應用。二、PLC 的來源在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征）中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯

43、條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數據采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現的。1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，使得電氣控制功能實現的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫 Programmable Controller（PC） 。三、PLC 的發(fā)展隨著電子技術和計算機技術的發(fā)生，PC 的功能越來越強大，其概念和內涵也不斷擴展。1、上世紀 80 年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為 PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國 A

44、-B 公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller（PLC） ，并將“PLC”作為其產品的注冊商標?，F在，仍常常將 PLC 簡稱 PC。2、上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 3040%。在這時期，PLC 在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC 逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS 系統(tǒng).3、近年，工業(yè)計算機技術（IPC）和現場總線技術（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分 PLC市場，PLC 增長速度出現漸緩的趨勢，

45、但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。4、目前，世界上有 200 多廠家生產 300 多品種 PLC 產品，主要應用在汽車（23%） 、糧食加工（16.4%） 、化學/制藥（14.6%） 、金屬/礦山（11.5%） 、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。四、典型的 PLC 產品和分類1、國外施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum 等；羅克韋爾（A-B 公司） ，SLC、MicroLogix、Control Logix 等；三菱 FX2N 系列； 日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。2、國內PLC 生產廠約 30 家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產能

46、力和名牌產品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產. 雖然我國在 PLC 生產方面非常弱，但在 PLC 應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入 10 萬臺套 PLC 產品，年銷售額 30 億人民幣，應用的行業(yè)也很廣。3、PLC 的分類PLC 在 90 年代已經形成微、小、中、大、巨型多種 PLC在我國，一般按 I/O 點數將其分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）： 微型：32 I/O 小型： 256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O在我國應用的 PLC 系統(tǒng)中，I/O 64 點以下 PLC 銷售額占整個 PLC 的 47%，6

47、4 點256 點的占 31%，合計占整個 PLC 銷售額的 78%。4、PLC 的應用在我國應用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現八國聯(lián)軍的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美PLC居多，小型控制系統(tǒng)、機床、設備單體自動化及OEM產品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網絡和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。五、PLC發(fā)展的重點1、人機界面更加友好PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數PLC品牌擁有與之相應的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使

48、更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC網絡IPCCRT的模式被廣泛應用。2、網絡通訊能力大大加強PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技術發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現場總線技術及以太網技術也同步發(fā)展。如羅克韋爾AB公司主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。3、開放性和互操作性大大發(fā)展PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據的局面，各自發(fā)展

49、自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進程，可以從以下方面反映：1）IEC形成了現場總線標準，這一標準包含8種標準，但必竟是一個經過標準推出后，各廠商紛紛將自己的產品適應這些標準，或者開發(fā)與之相應的新產品。2）IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規(guī)定了指令表（IL） 、梯形圖（LD） 、順序功能圖（SFC） 、功能塊圖（FBD） 、結構化文本（ST）五種編程語言。這是以數字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然

50、PLC開發(fā)上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌的產品。3) OPC基金會推出了OPC（OLE for Process Control）標準，這進一步增強了軟硬件的互操作性，通過OPC一致性測試的產品，可以實現方便的和無縫隙數據交換。目前，多數PLC軟件產品和相當一部分儀表、執(zhí)行機構及其它設備具有了OPC功能。OPC與現場總線技術的結合，是未來控制系統(tǒng)向FCS技術發(fā)展的趨勢。4) PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC的網絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方

51、面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）DCS（過程控制）的模式變成PLCIPC模式。5、工業(yè)以太網的發(fā)展對PLC有重要影響。以太網應用非常廣泛，與工業(yè)網絡相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網引進控制領域。目前的挑戰(zhàn)在于1）硬件上如合適應工業(yè)惡劣環(huán)境；2）通訊機制如何提高其可靠。以太網能否順利進入工控領域，還存在爭論。但以太網在工控系統(tǒng)的應用卻日益增多，適應這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應以太網的產品或中間產品。六、 PLC 的網絡及發(fā)展趨勢 一個或若干 PLC 與 PC 機聯(lián)出系統(tǒng)，PC 機起到原

52、編程器及人機界面操作站的作用，這20 世紀 90 年代的新潮流，這樣為系統(tǒng)集成帶來了商機，同時編程軟件和人機界面軟件(監(jiān)控軟件或稱組態(tài)軟件)及軟件接口(或稱驅動軟件)也得到了發(fā)展。 近年來，PLC 廠家在原來 CPU 模板上提供物理層 RS232/422/485 接口的基礎，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數據通訊技術發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現場總線技術及以太網技術也同步發(fā)展，所以 PLC 構成的 PCS 系統(tǒng)比 DCS的開放性所處的現狀稍好一些。目前羅克韋爾 AB 公司已形成了多層結構體系，即 Ether Net、Control Net、Device Net

53、 及 Asi 等現場總線(原 DH+網也可兼容)。西門子公司在Profibus-DP 通訊網絡及 Profibus-FMS 網絡以外，提出了 S7 Routing 網絡，即 Profibus-DP 和 Industrial Enternet 兩層結構。網絡還在發(fā)展，我國應已積極的姿態(tài)投入其中。 2001 年我國機械工業(yè)成為工業(yè)發(fā)展新亮點，總產值比上年增長 17.15%，汽車產量為世界前 10 位，機床產量為世界第 5 位。機械工業(yè)利潤增長 33.35%，占整個工業(yè)新增利潤六成多。出口同樣出現可喜的增長?，F在機械工業(yè)提出要實施網絡化，對這一點，PLC 從業(yè)人員應有清醒的認識，應對網絡化的開放性、

54、網絡構成的性能/價格比和網絡的可靠性、安全性、先進性上特別下功夫。 網絡向上連是互聯(lián)網問題，向下連是現場總線問題，另外現有網絡能否用以太網“e網到底”方式、網絡采用客戶器/服務器方式、瀏覽器/服務器方式、生產者/消費者方式、接口軟件采用 OPC 方式等問題都有待進一步落實。PLC 與智能 MCC 馬達控制中心、與數控機床配套的 NC/CNC 數控設備，以及與其它運行控制系統(tǒng)、電控設備、變頻器和軟起動器等連成系統(tǒng);PLC 要與 DCS 分工合作，充當 DCS 的遠程 I/O 站等;PLC 要與 IPC 分工合作，除用IPC 作人機界面外，作軟件 PLC 的 I/O 部件也是可行的;此外還有 PL

55、C 與緊急停車安全系統(tǒng)(ESD，Emergency Shut Down Systems)的關系、與立體倉庫、機器人、CAD/CAM 等等都要處理好關系?？傊?，PLC 要兼容各種新技術，使 PLC 成為真正意義上的“電腦” 。 PLC 的應用領域是寬闊的，還有許多領域急待開拓，如用于海關過境車輛認證(深圳鹽田)、自動售藥(若干中藥店)在我國已有實例。另外，在離散事件系統(tǒng)中，如公路網交通流(車輛計數、乘客計數及停留時間計量)、物流系統(tǒng)、柔行制造系統(tǒng)(敏捷制造系統(tǒng))及一切非標準隨服務系統(tǒng)中，均可以采用 PLC，進而建模和采取對策并優(yōu)化。PLC 的前途一片美好，一切悲觀的論點是站不住腳的。至于技術進步

56、，PLC 與其它技術融合以至消失，那還需要一定的時間！總總 結結本次畢業(yè)設計，課題量相對比較大，需要設計者對三菱 FX2N 這個工具有較全面的認識，并且要有一定編程知識基礎。通過設計“鑄造機的 PLC 系統(tǒng)”這一系統(tǒng)，我進一步了解 GPP 這個編程軟件，還接觸了些別的編程軟件。三菱 FX2N 系列 PLC 是一個很好的程序裝置，它擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制系統(tǒng)配置即固定又靈活； 編程簡單； 備有可自由選擇，豐富的品種； 令人放心的高性能； 高速運算； 使用于多種特殊用途； 外部機器通訊簡單化； 共同的外部設備等特點；FX2N 是從 16 路到 256 路輸入/輸出的多種

57、應用的選擇方案；FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置，滿足用戶的各種操作需要。本次設計的“鑄造機的 PLC 系統(tǒng)”可利用液壓系統(tǒng)與繼電器的配合使用 PLC 變成，則實現對系統(tǒng)的靈活控制。另外，系統(tǒng)的工作時，各操作執(zhí)行過程均有相應的指示等和安全報警信號。為安全控制的可靠性，提供了充分的保障。且便于現場維護，實現設備的經濟運行。要設計一個功能完善的 PLC 系統(tǒng)，設計者要擁有慎密的思維，還要有耐心細致的工作作風。通過這次畢業(yè)設計，我深刻體會到慎密的思維對于編程設計來說是多么重要，更重要的是這次畢業(yè)設計培養(yǎng)了我耐心細致的工作作風和良好的編程

58、習慣。由于本人水平有限，本設計不可能很完善，錯漏難免，希望各位老師和同學批評指正，本人不勝感激。致致 謝謝 兩個多月畢業(yè)設計接近尾聲了，留給我思考的卻有很多，帶給我經驗和心得也很多，此次設計主要是鑄造機的 PLC 電控系統(tǒng)，在設計的過程中我們參考了大量的有關 PLC 應用的書籍，這彌補了我以前在 PLC 學習中的不足，也填補了我對 PLC 在實際應用中認識的空白。設計的圓滿完成還得益于老師和同學的幫助，在此我要衷心的感謝我的指導教師任國梅老師，我的同組設計者蔡大偉同學。以及那些在設計中給過我?guī)椭耐瑢W和老師，我想沒有你們的幫助，我的設計完成的就沒有這么順利，謝謝你們！ 參參 考考 文文 獻獻1

59、 可編程控制器原理與應用 顧戰(zhàn)松 陳鐵年 國防工業(yè)出版社2 工廠電氣控制技術 方承遠 機械工業(yè)出版社3 歐姆龍編程手冊 4 FX2N PLC 編程手冊5 FX2N PLC 使用手冊 6 可編程序控制器 PC 基礎與應用 楊長能 張興毅 重慶大學出版社7 可編程序控制原理與應用 金廣業(yè) 李景學 電子工業(yè)出版社8 可編程序控制器原理與應用 朱邵祥 張宏生等 上海交通大學9 電氣控制原理與設計 方承遠 寧夏人民出版社10 工廠電氣控制設備 趙明 許主 機械工業(yè)出版社11 可編程序控制器應用技術 田瑞庭 機械工業(yè)出版社 g an employment tribunal claiEmployment t

60、ribunals sort out disagreements between employers and employees.You may need to make a claim to an employment tribunal if:you dont agree with the disciplinary action your employer has taken against youyour employer dismisses you and you think that you have been dismissed unfairly.For more informatio