plc四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘摘 要要 傳送帶系統(tǒng)最大特點(diǎn)是它的綜合性和系統(tǒng)性，綜合性主要涉及機(jī)械技術(shù)、微電子 技術(shù)、電工電子技術(shù)、傳感測(cè)試技術(shù)、接口技術(shù)、信息變換技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種 技術(shù)有機(jī)地結(jié)合，并綜合應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中；而系統(tǒng)性指的是生產(chǎn)線的傳感檢測(cè)、傳輸 與處理、控制、執(zhí)行與驅(qū)動(dòng)等機(jī)構(gòu)在微處理單元的控制下協(xié)調(diào)有序地工作，有機(jī)地融合 在一起。本系統(tǒng)完成一個(gè)基于 plc 的四級(jí)傳送帶的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單 元由一臺(tái) PLC 承擔(dān)其控制任務(wù)，各 PLC 之間通過實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。所以， 本設(shè)計(jì)綜合應(yīng)用了多種技術(shù)知識(shí)，如傳感器應(yīng)用技術(shù)、PLCPLC 控制和組網(wǎng)、步進(jìn)電機(jī)位置控 制和變頻器技術(shù)等。

2、 關(guān)鍵字關(guān)鍵字： 組態(tài) 自動(dòng)化 PLC 電機(jī) Abstract The biggest characteristic of the automatic production line is a comprehensive system and its comprehensive, mainly involved in mechanical technology, microelectronics technology, electrical and electronic technology, sensing technology, interface technology and infor

3、mation transformation technology, network communication technology and other technology organically, and applied to production equipment and systems; means the production line of the sensor detection, transmission and processing, control, execution and driving mechanism in the control of the micro p

4、rocessing unit under the coordination and orderly work together organically. The system completes the design of an automatic heating line for the production of automobile carpet. The control mode of the system is that each working unit is controlled by a PLC, and each PLC is connected by RS485 seria

5、l communication. Therefore, the design of the application of a variety of technical knowledge, such as sensor application technology, PLC control and networking, stepper motor position control and inverter technology, etc. Key words: network configuration automation PLC motor 目目 錄錄 摘 要.I Abstract.II

6、 目 錄.V 第一章控制系統(tǒng)綜述.7 1.1 課題的研究背景及意義.7 1.2 課題研究的內(nèi)容.7 第三章 控制器的選擇 .11 3.1 控制器的選擇.11 3.1.1 技術(shù)參數(shù).12 3.1.2 基礎(chǔ)組成.13 第四章 PLC 接線分配.14 4.1 系統(tǒng)的一般原則.14 4.2 PLC 的功能分析與選型.14 4.3 四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)及地址分配.15 4.4 四級(jí)傳送控制系統(tǒng)的電氣接線.15 第五章 PLC 編程.17 5.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖.17 5.2 PLC 的編程語(yǔ)言.17 5.3 手動(dòng)程序的組成.18 5.4 數(shù)字濾波程序設(shè)計(jì).19 第六章觸摸屏選型.1 6

7、.1 觸摸屏的現(xiàn)狀與應(yīng)用.1 5.2 觸摸屏組態(tài)的下載和調(diào)試.1 6.2 變量組態(tài).2 第七章結(jié)論與展望.6 7.1 結(jié)論.6 7.2 不足之處及未來展望.6 致 謝.7 參考文獻(xiàn).8 第一章第一章 程序咨詢程序咨詢 1.1 課題的研究背景課題的研究背景及意義及意義 二十世紀(jì)以來，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人們研究和制造了成千上萬種自動(dòng)控制系統(tǒng)， 極大地推動(dòng)了生產(chǎn)勞動(dòng)、社會(huì)服務(wù)、軍事工程和科學(xué)研究等活動(dòng)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的 發(fā)展，這是機(jī)械化、電氣化和自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期 的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20 世 紀(jì) 60 年代以后，由于電子

8、計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算 機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)等。研制出適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)型式 的柔性制造系統(tǒng)（FMS） 。以柔性制造系統(tǒng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化車間，加上信息管理、生產(chǎn) 設(shè)備自動(dòng)化，出現(xiàn)了采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動(dòng)化（FA） 。 現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng) 化技術(shù)的革新提供了必要條件。70 年代以來，自動(dòng)化開始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的 智能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到國(guó)防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的 自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、全國(guó)鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、國(guó)家電力網(wǎng)自動(dòng) 調(diào)度系

9、統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)管理 系統(tǒng)等。自動(dòng)化的應(yīng)用正從工程領(lǐng)域向非工程領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化、人口控制、 經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海 洋開發(fā)和宇宙探測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著 效果。工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要 內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。 本系統(tǒng)模擬一個(gè)生產(chǎn)流水線的生產(chǎn)過程，完成一個(gè)自動(dòng)化 的汽車地毯自動(dòng)加熱產(chǎn) 線的設(shè)計(jì)電氣原理圖和氣路的設(shè)計(jì)和連接、變頻器和伺服放大器的參數(shù)設(shè)置。 1.2 課題研究的內(nèi)容課題研究的內(nèi)容 課題所研究的內(nèi)容主要

10、是用可編程控制器（PLC）四級(jí)傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。由于大部 分老式產(chǎn)線可靠性欠佳，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，檢修起來比較困難，以節(jié)約資金。因此，對(duì)生產(chǎn) 線的控制技術(shù)進(jìn)行研究，找出一條適合自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)線的改造之路，并進(jìn)而提高國(guó)自動(dòng) 化產(chǎn)線技術(shù)水平和質(zhì)量，具有十分重要的意義。 以前的繼電器邏輯控制方式存在功能弱、故障多、可靠性差和工作壽命短等缺陷， 提出采用功能強(qiáng)、故障率低、可靠性高的可編程控制器（PLC）來控制產(chǎn)線。 論文的主要內(nèi)容如下： 首先對(duì)四級(jí)傳送系統(tǒng)及可編程控制器（PLC）作了比較全面的總結(jié)和介紹。接著 根據(jù)傳送帶系統(tǒng)的控制要求，設(shè)計(jì)模擬控制模板，確定 PLC 所需的輸入/輸出口的數(shù)量， 確定 PLC 的型號(hào)，

11、選定主機(jī)機(jī)型，并進(jìn)行擴(kuò)展。然后設(shè)計(jì) PLC 的外部接線圖、流程圖 等，編寫控制程序，最后對(duì)編寫的控制程序進(jìn)行仿真和調(diào)試。 本次設(shè)計(jì)采用三菱 fx3u 系列 plc 作為主要的控制單元，通過采集流水線的溫度來 控制傳送帶運(yùn)行過程，從而實(shí)現(xiàn)了四級(jí)傳送帶的控制。 第二章PLC 簡(jiǎn)介 2.1 PLC 的定義 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。它采用 可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和 算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī) 械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成

12、一個(gè)整體， 易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 2.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽 車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類： （1）開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、 順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、 印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度 等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬

13、量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字 量（Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模 塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 （3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開 關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可 驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品 幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 （4）過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)

14、， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中 用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模 塊。PID 處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控 制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn) 換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以 與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到 別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大

15、型控制系統(tǒng)，如無人控制的 柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制 系統(tǒng)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展， 工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 2.5 PLC 的編程語(yǔ)言 編程語(yǔ)言是 PLC 的重要組成部分，PLC 為用戶提供了完整的編程語(yǔ)言，以適應(yīng)用戶 編程的需要。利用編程語(yǔ)言，按照不同的控制要求編寫不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè) 計(jì)和改變幾點(diǎn)起的硬件接線線路，這就是所謂

16、的 4“可編程序” 。程序由編程器送到 PLC 內(nèi)部的存儲(chǔ)器中，它也能方便地讀出、檢查與修改。 PLC 共有 5 種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言，其中有三種圖形語(yǔ)言，即梯形圖、功能塊圖，和順序 功能圖，兩種文本語(yǔ)言，即結(jié)構(gòu)化文本和指令表。其中梯形圖是最早使用的一種 PLC 語(yǔ)言，也是現(xiàn)在最常用的編程語(yǔ)言。它是從繼電氣控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來 的，它繼承了繼電氣控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電器邏輯關(guān)系的表達(dá)方法，梯形圖 預(yù)計(jì)電氣控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定 區(qū)別，所以在邏輯控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。它的最大特點(diǎn)就是直觀、清晰。 第三章第三章 控制器的選擇控制器的選擇

17、3.1控制器的選擇控制器的選擇 Fx3u-48mr 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。Fx3u- 48mr 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 Fx3u-48mr 系列具有極高的性能/價(jià)格比。 Fx3u-48mr 系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、 便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊 Fx3u- 48mr 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控 制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)

18、化控制有關(guān)的工 業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓 機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。 Fx3u-48mr 系列 PLC 可提供 5 個(gè)不同的基本型號(hào)的 8 種 CPU 供您使用。 Fx3u-48mrCPU 的技術(shù)指標(biāo) 特性CPU 221 CPU 222 CPU 224CPU 224XPCPU 226 本機(jī) I/O 數(shù)字量 模擬量 6 入/4 出 - 8 入/6 出 - 14 入/10 出 - 14 入/10 出 2 入/1 出 24 入/16 出 - 最大擴(kuò)展模 塊數(shù)量 0 個(gè)模 塊 2 個(gè)模 塊 7 個(gè)模塊7 個(gè)

19、模塊7 個(gè)模塊 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2048 字 節(jié) 2048 字 節(jié) 8192 字節(jié)10240 字節(jié)10240 字 節(jié) 掉電保持時(shí) 間 50 小時(shí)50 小時(shí)100 小時(shí)100 小時(shí)100 小時(shí) 程序存儲(chǔ)器： 可在運(yùn)行 模式下編輯 不可在運(yùn) 行模式下編 輯 4096 字 節(jié) 4096 字 節(jié) 4096 字 節(jié) 4096 字 節(jié) 8192 字節(jié) 12288 字節(jié) 12288 字節(jié) 16384 字節(jié) 16384 字 節(jié) 24576 字 節(jié) 高速計(jì)數(shù)器 單相 雙相 4 路 30KHz 2 路 20KHz 4 路 30KHz 2 路 20KHz 6 路 30KHz 4 路 20KHz 4 路 30KHz 2 路

20、 200KHz 3 路 20KHz 1 路 100KHz 6 路 30KHz 4 路 20KHz 脈沖輸出 （DC） 2 路 20KHz 2 路 20KHz 2 路 20KHz2 路 100 KHz2 路 20KHz 模擬電位器11222 實(shí)時(shí)時(shí)鐘配時(shí)鐘卡配時(shí)鐘卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置 通訊口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485 浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算有有有有有 I/O 映象區(qū)256 128 入/128 出 256 128 入/128 出 256 128 入/128 出 256 128 入/128 出 256 128 入/128 出 布爾指令執(zhí)行速 度 0.22s /指令0.22s

21、 /指令0.22s /指令0.22s /指令0.22s /指令 外形尺寸 （mm） 908062908062120.5806214080621908062 3.1.1 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) Fx3u-48mrPLC 的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如表 3-1 所示。 表 3-1 Fx3u-48mrPLC 的技術(shù)參數(shù) CPU311CPU313 CPU323 CPU331CPU340 CPU341 CPU351 CPU352 I/O 點(diǎn)數(shù)80/160160/320102410244096 AI/AO 點(diǎn)數(shù)64In-32Out64In-32Out128In-64Out1024In-256Out2048In-256Out

22、 寄存器字512 1024 204899999999 用戶邏輯內(nèi)存6K 字節(jié)6K 字節(jié)16K 字節(jié)32K/80K80K 程序運(yùn)行速度18ms/K0.6ms/K0.4ms/K0.3ms/K0.22ms/K 內(nèi)部線圈10241024102410244096 計(jì)時(shí)/計(jì)數(shù)器17034068020002000 高速計(jì)數(shù)器有有有有有 軸定位模塊有有有有有 可編程協(xié)處理 器模塊 沒有沒有有有有 浮點(diǎn)運(yùn)算無無無無無/有 超控沒有沒有有有有 后備電池時(shí)鐘沒有沒有有有有 口令有有有有有 中斷沒有沒有沒有有有 診斷I/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPUI/O、CPU 3.1.2 基礎(chǔ)組成基礎(chǔ)組成

23、系列 Fx3u-48mr 基礎(chǔ)部分包括： 1、基板 基板是 PLC 系統(tǒng)的基礎(chǔ)，因?yàn)樗械膭e的配置模板都要安裝在機(jī)架基板上。作為 一個(gè)基本的小單元，每個(gè)系統(tǒng)都至少有一個(gè)基板，它通常包含 CPU（在某些場(chǎng)合，也 被稱作“CPU 底板” ） 。多數(shù)系統(tǒng)都要求有更多的配置模板安裝在同一個(gè)基板上，同時(shí) 有些也需要本地?cái)U(kuò)展和遠(yuǎn)程基板同主機(jī)架連接在一起，所以基板大致可分為三種不同 類型的：CPU 基板，擴(kuò)展基板和遠(yuǎn)程基板，這些基板按照可見尺寸分為 5 槽和 10 槽 的，命名原則即是基板上可安裝的模板數(shù)量。 2、電源模板 每一個(gè)機(jī)架，無論是 CPU 基板，擴(kuò)展機(jī)架基板或是遠(yuǎn)程機(jī)架基板，也無論是 5 槽 還

24、是 10 槽大小的基板，都必須要有自己的供電電源模塊。供電電源模塊總是安裝在機(jī) 架基板的最左端的槽中，各種不同型號(hào)的電源模板可適應(yīng)于各種不同的需求。 3、CPU CPU 是PLC 的管理者，每個(gè)PLC 系統(tǒng)都需要有CPU. ，一個(gè) CPU 使用它的固件 和應(yīng)用程序直接對(duì)PLC 進(jìn)行操作并且進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控以確認(rèn)系統(tǒng)中沒有故障。一些系列 90-30 CPU 集成在基板上，但大多數(shù)都是通過插槽同底板連接的。在某些情況下， CPU 裝于個(gè)人電腦中使用個(gè)人電腦接口連接卡同90-30 系列的輸入，輸出和可選模板 進(jìn)行連接。 4、I/O 模塊 這類模板是使PLC 同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的輸入和輸出相接口，例如開關(guān)，傳感器

25、，繼電器 和電磁閥?？晒┦褂玫陌ㄩ_關(guān)量和模擬量類型模板。 5、電纜 這些電纜是使 PLC 各相關(guān)組成部分連接在一起或 PLC 同別的系統(tǒng)的連接。許多 標(biāo)準(zhǔn)需求用到的電纜均可以從 s7-200 產(chǎn)品列表中選出，它們主要用于： (1)基板間的相互連接 (2)編程人員連接到 CPU 或別的可選模塊 (3)可選模板同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或別的控制系統(tǒng)的連接. 第四章第四章 PLCPLC接線分配接線分配 4.1 系統(tǒng)的一般原則系統(tǒng)的一般原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì) 量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1.最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分

26、發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC 控制系 統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深 入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí) 要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方 案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 2.保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。 這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng) 安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行

27、，而且在非正常情況下 （如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等） ，也能正常工作。 3.力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在 滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不 斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控 制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 本設(shè)計(jì)以四層電梯模型設(shè)計(jì)為例。 4.2 PLC的功能分析與選型的功能分析與選型 PLC 的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作

28、的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下 應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、 定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種 類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò) 充其功能的原則設(shè)計(jì)從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸 的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模 塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 綜合以上因素，汽車地毯自動(dòng)

29、加熱系統(tǒng)的核心是 PLC 技術(shù)，因此自動(dòng)卷簾門控汽 車地毯自動(dòng)加熱系統(tǒng)制系統(tǒng) PLC 應(yīng)用系統(tǒng)很重要。此項(xiàng)目中我們用到的 PLC 系統(tǒng)為 Fx3u-48mr。此系統(tǒng)的外部硬件接線如圖 4.1 所示。 4.3 四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)的四級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)及地址分配點(diǎn)及地址分配 輸入功能輸出功能 xo急停Y0一級(jí)皮帶啟動(dòng) X1手自動(dòng)Y1二級(jí)皮帶啟動(dòng) X2皮帶 1 啟動(dòng)Y2三級(jí)皮帶啟動(dòng) X3皮帶 1 停止Y3四級(jí)皮帶啟動(dòng) X4皮帶 2 啟動(dòng)Y4一級(jí)皮帶報(bào)警 X5皮帶 2 停止Y5二級(jí)皮帶報(bào)警 X6皮帶 3 啟動(dòng)Y6三級(jí)皮帶報(bào)警 X7皮帶 3 停止Y7四級(jí)皮帶報(bào)警 X10皮帶 4 啟動(dòng)Y10高速

30、X11皮帶 4 停止Y11低速 X12自動(dòng)啟動(dòng) X13自動(dòng)停止 X14皮帶 1 變頻故障 X15皮帶 2 變頻故障 X16皮帶 3 變頻故障 X17皮帶 4 變頻故障 X20物料開關(guān) X21高速低速選擇 4.4 四級(jí)傳送控制系統(tǒng)的電氣接線四級(jí)傳送控制系統(tǒng)的電氣接線 在此項(xiàng)目中所用到的 PLC 練劍編程模塊，分別有電源模塊、CPI 模塊、以太網(wǎng)模 塊、IC694MDL645 模塊、IC694MDL754 模塊。以下分別是 IC694MDL645 模塊、 IC694MDL754 模塊的外部接線圖。如圖 3.1 所示。 圖 4.1 Fx3u-48mr模塊外部接線圖 第五章第五章 PLCPLC編程編程

31、 5.1 控制系統(tǒng)的程序流程圖控制系統(tǒng)的程序流程圖 根據(jù)本課題的控制要求，所設(shè)計(jì)的程序按照以下的流程進(jìn)行，以達(dá)到本系 統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)要求和完成系統(tǒng)的最佳設(shè)計(jì)。系統(tǒng)流程如圖 4.1 所示。 圖 4.1 流程圖 5.2 PLC的編程語(yǔ)言的編程語(yǔ)言 設(shè)計(jì)梯形圖的基本方法和步驟： （1）首先根據(jù)工藝過程控制要求，畫出控制流程圖，力求表達(dá)清晰、準(zhǔn)確。 必要時(shí)可以把控制系統(tǒng)分解成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，盡量簡(jiǎn)化，利于編程 （2）將所有的輸入信號(hào)（按鍵，行程限位開關(guān)，壓力開關(guān)，壓力、速度、 時(shí)間等傳感器）和輸出控制對(duì)象（接觸器、電動(dòng)機(jī)等）分別列出，按被采用的 PLC 型號(hào)內(nèi)部邏輯元件編號(hào)范圍，對(duì) I/O 端子做出

32、相應(yīng)的分配和安排。 （3）根據(jù)控制流程圖，有規(guī)律的分配和利用 PLC 內(nèi)部有關(guān)的邏輯元件（如 輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）構(gòu)成相應(yīng)的基本回路。 （4）以梯形圖的形式來描述控制要求，繪制梯形圖要遵循編程原則。 （5）編寫程序清單時(shí)，必須按梯形圖的邏輯行和邏輯單元的編排順序（由 上而下，從左到右）依次進(jìn)行。 本系統(tǒng)的程序軟件采用 GE FUNCA PLC 梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過 程中應(yīng)遵循以下編程規(guī)則： a.每個(gè)繼電器的線圈和他的觸點(diǎn)均用同一個(gè)編號(hào)，每個(gè)元件的觸點(diǎn)使用時(shí) 沒有數(shù)量限制。 b.梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有 觸點(diǎn)） 。線圈不能直接接在左邊的

33、母線上。 c.在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，他很 容易引起誤操作，應(yīng)避免。 d.在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析 PLC 的周期掃描原理和 邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有電流流動(dòng)，這個(gè)電流只能在梯形圖中單 向流動(dòng)即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下流動(dòng)。 e.無論選用何種 PLC 機(jī)型，所使用的軟件編號(hào)（即地址）必須在該機(jī)型的 有效范圍以內(nèi)。 硬件設(shè)計(jì)完成過后，就需要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，通過軟件設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)能滿足 設(shè)計(jì)的要求，因此軟件設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)的過程中也是相當(dāng)?shù)闹匾?5.35.3 傳送帶控制程序傳送帶控制程序 以下是傳送帶控制模式的選擇程序設(shè)計(jì)。 本次設(shè)

34、計(jì)的系統(tǒng)可以對(duì)傳送帶各級(jí)電機(jī)進(jìn)行分級(jí)控制，以下就是四級(jí)傳送帶的各個(gè)級(jí)別控 制的梯形圖設(shè)計(jì)。 圖 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)一 皮帶 1 控制程序 皮帶 2 控制梯形圖 皮帶 3 控制梯形圖 網(wǎng)絡(luò)二是找出最大值和最小值。 皮帶 4 控制梯形圖 以下程序是對(duì)傳送帶故障報(bào)警輸出的設(shè)計(jì)。 圖 4.3.5 網(wǎng)絡(luò)五 第六章觸摸屏選型第六章觸摸屏選型 6.1觸摸屏的現(xiàn)狀與應(yīng)用觸摸屏的現(xiàn)狀與應(yīng)用 PLC（Programmable Logical Controller）通常稱為可編程邏輯控制器，是一種以微處 理器為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的 工業(yè)自動(dòng)控制裝置，由于它擁有體積小、

35、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特 別是它適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性，使它的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)被稱為 現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱（即 PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。 人機(jī)界面是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間做雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、 按鈕、圖形、數(shù)字等處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。隨著 機(jī)械設(shè)備的飛速發(fā)展，以往的操作界面需由熟練的操作員才能操作，而且操作困難，無 法提高工作效率。但是使用人機(jī)界面能夠明確指示并告知操作員設(shè)備目前的狀況，使操 作變的簡(jiǎn)單生動(dòng)，并且可以減少操作上的失誤，即使是新手也可以輕松的操作整個(gè)機(jī)器 設(shè)備。使用人機(jī)界面還可以

36、使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少 PLC 控制器所 需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)的成本。同時(shí)由于面板控制的小型化及高性能 ，相對(duì)的提高了 整套設(shè)備的附加價(jià)值。 觸摸屏作為一種新型的人機(jī)界面，從一出現(xiàn)就受到關(guān)注，它的簡(jiǎn)單易用，強(qiáng)大的功能 及優(yōu)異的穩(wěn)定性使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境，甚至可以用于日常生活之中，應(yīng)用非常廣 泛，比如：自動(dòng)化停車設(shè)備、自動(dòng)洗車機(jī)、天車升降控制、生產(chǎn)線監(jiān)控等，甚至可用于 智能大廈管理、會(huì)議室聲光控制、溫度調(diào)整。 隨著科技的飛速發(fā)展，越來越多的機(jī)器與現(xiàn)場(chǎng)操作都趨向于使用人機(jī)界面，PLC 控制 器強(qiáng)大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也呼喚一種功能及與之匹配而操作又簡(jiǎn)單的人機(jī)的出現(xiàn)，

37、 觸摸屏的應(yīng)運(yùn)而生無疑是 21 世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域里的一個(gè)巨大的革新。 5.2觸摸屏組態(tài)的下載和調(diào)試 1.安裝 ADP6.0 組態(tài)軟件，在光盤中找到 ADP6.0 文件夾,在 DISK1 中找到 SETUP.EXE 并雙擊執(zhí)行,一路 NEXT,注意安裝路徑,在提示輸入序列號(hào)時(shí)在 ADP6.0 文件夾中找到并打 開“SN.TXT”輸入序列號(hào)后繼續(xù)安裝,完成后再重啟計(jì)算機(jī)。 2.重新開機(jī),雙擊執(zhí)行桌面上的 ADP 圖標(biāo),進(jìn)入組態(tài)編輯狀態(tài).打開附帶的樣例工程 “觸摸屏.V6F”在“選項(xiàng)”菜單中選取“傳輸設(shè)定”其中“PC 通訊口”為計(jì)算機(jī)與觸摸 屏通訊時(shí)用到的計(jì)算機(jī)串口號(hào),這里設(shè)定為“COM1”速率固定為

38、,點(diǎn)確定回到主畫面中,連 接觸摸屏與計(jì)算機(jī)的連線。 3.在開啟電源的前提下,打開觸摸屏上的電源開關(guān),觸摸屏應(yīng)得電發(fā)出二秒的“滴” 聲,并在觸摸屏上顯示系統(tǒng)目錄等待調(diào)試。否則檢查觸摸屏的 24V 電源有沒有接入,以及 電源板是否正常。 4.按 F4/SET 對(duì)觸摸屏進(jìn)行校準(zhǔn),在出現(xiàn) TOUCH 對(duì)話窗口后,按 Panel 出現(xiàn)校準(zhǔn)窗口, 在顯示屏的左上角顯示一白色小塊,用筆尖輕輕點(diǎn)擊,在“滴”的一聲后,提示該點(diǎn)已校準(zhǔn),然 后會(huì)在右下角出現(xiàn)白色小塊,也用筆尖輕輕點(diǎn)擊,在“滴”的一聲后,提示該點(diǎn)已校準(zhǔn).同 時(shí)畫面出現(xiàn)一方形螺旋框,用筆尖輕觸中間的小方塊,在“滴”的一聲后,提示該點(diǎn)已校準(zhǔn).同 時(shí)出現(xiàn)另

39、一畫面,詢問是否再次校準(zhǔn),點(diǎn) NO 退出校準(zhǔn).回到系統(tǒng)目錄。 5.在系統(tǒng)目錄下點(diǎn) F2/CONFG 進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置,其中 PLC communication port 為 設(shè)置 PLC 通訊口,設(shè)定為 COM1 口,（面板上方的串口）另一個(gè) Download/upload/copy port 為下載/上傳/復(fù)制端口,設(shè)定為 COM2 口。 （面板下方的串口）用 9 針串口線連接計(jì) 算機(jī)和觸摸屏。該線內(nèi)部連接為 2,3 平行,5 腳接地形式。 6.在應(yīng)用中選擇“編譯”對(duì)工程進(jìn)行編譯，如果有錯(cuò)誤，編譯窗口會(huì)自動(dòng)給出提示， 直到全部修改正確后才能進(jìn)行下一步操作。再到“應(yīng)用”中選取“下載應(yīng)用” ，

40、將此工程 下載到觸摸屏中，只有在計(jì)算機(jī)與觸摸屏連線正確，而且觸摸屏設(shè)置也正確的情況下才 能正常下載，否則檢查連線和設(shè)置是否有誤。根據(jù)工程的大小，下載到觸摸屏所用的時(shí) 間會(huì)比較長(zhǎng)。下載完畢之后會(huì)有提示音提示。 WinCC 的組態(tài)在人機(jī)界面的制作中是必不可少的過程，只有正確的將各個(gè)變量正確的組 合到 WinCC 當(dāng)中，我們才能正常的監(jiān)視加熱爐的工作狀態(tài)和實(shí)時(shí)的對(duì)加熱爐進(jìn)行控制。 6.26.2 變量組態(tài)變量組態(tài) 變量組態(tài)是通過 PC ACCESS 完成的，PC ACCESS 是專用于 S7-200 PLC 的 OPC Server（服務(wù)器）軟件，它向 OPC 客戶端提供數(shù)據(jù)信息，可以與任何標(biāo)準(zhǔn)的 O

41、PC Client（客戶端）通訊。變量組態(tài)完成后，可以用軟件自帶的 OPC 客戶測(cè)試端檢測(cè)其項(xiàng) 目的變量是否通訊及配置是否正確。 變量組態(tài)在畫面組態(tài)前是相當(dāng)重要的工作，只有通過 OPC 客戶測(cè)試端檢測(cè)通訊正常后， WinCC 組態(tài)后的變量才能正常和 PLC 通訊。 OPC 的使用步驟：設(shè)置通訊訪問通道、創(chuàng)建 PLC、創(chuàng)建 Folder、創(chuàng)建 Item、測(cè)試通訊 質(zhì)量。當(dāng)測(cè)試通訊質(zhì)量顯示好時(shí)，說明了變量組態(tài)完成。變量組態(tài)如表 5.1。 表 5.1 變量組態(tài)表 名稱地址數(shù)據(jù)類型存取 TVD296REALRW INPUTVD200REALRW KcVD332REALRW TiVD340REALRW

42、TdVD344REALRW PVD204REALRW 傳送帶1調(diào)試界面 四個(gè)傳送帶同時(shí)運(yùn)行 三個(gè)傳送帶運(yùn)行界面 傳送帶 2 調(diào)試界面 1 和 2 傳送帶調(diào)試界面 傳送帶 3 調(diào)試界面 以上通過對(duì)四級(jí)傳送帶各個(gè)組合的運(yùn)行方式進(jìn)行了調(diào)試。 第七章結(jié)論與展望第七章結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論結(jié)論 本次設(shè)計(jì)完成了四級(jí)傳送帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC 電氣控制硬件設(shè)計(jì)及其 PLC 控制梯形 圖程序的設(shè)計(jì)，能實(shí)現(xiàn)模型四級(jí)傳送系統(tǒng)設(shè)計(jì)和傳送帶的控制等功能。該四級(jí)傳送系統(tǒng) 中的 PLC 易于擴(kuò)展，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展和修改，可適用于更多 自動(dòng)化產(chǎn)線層的模型。該產(chǎn) 線實(shí)體模型運(yùn)行穩(wěn)定，控制系統(tǒng)邏輯性強(qiáng)，滿足了 PLC 實(shí)踐教學(xué)的

43、需要，使得 PLC 教學(xué) 更接近工程實(shí)際，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，同時(shí)，也搭建了一個(gè) PLC 控制系統(tǒng)的硬 件平臺(tái)，可用于其他的 PLC 實(shí)踐課程中。沒有理論基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊，畢業(yè)設(shè)計(jì)就無從談 起。在有了一定基礎(chǔ)知識(shí)后，我開始細(xì)心研究所要完成的課題，嘗試著運(yùn)用學(xué)到的知識(shí) 來與課題內(nèi)容進(jìn)行融合，力氣找出最佳的方法再實(shí)現(xiàn)其功能。經(jīng)過幾個(gè)多月的努力，我 把以前所學(xué)到的知識(shí)和所做的內(nèi)容進(jìn)行整理和總結(jié)，確定正確的設(shè)計(jì)思路，順利完成了 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過這次可控放大器設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際 設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，同時(shí) 也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)及軟件運(yùn)用等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的 掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了 豐富，并且意志及抗壓能力也得到了不同程度的提高。 7.27.2 不足之處及未來展望不足之處及未來展望 在設(shè)計(jì)的過