課程設(shè)計(jì)(論文)-基于西門子plc-s7-200的自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制設(shè)計(jì)

本科生課程設(shè)計(jì) 論文 I 摘 要 文章探討了如何利用德國(guó)西門子 PLC S7 200 進(jìn)行自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線控制 在本次設(shè)計(jì)中 我們從自動(dòng)控制技術(shù)器件在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用前景及電鍍生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn) 場(chǎng)的環(huán)境來(lái)考慮 以使該生產(chǎn)線真正具備自動(dòng)生產(chǎn)運(yùn)行為目的 制定了采用在當(dāng) 前及以后都應(yīng)用廣泛且能適應(yīng)多種環(huán)境的可編程控制器來(lái)控制整個(gè)整個(gè)工作流程 的方案 重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分 并給出了系統(tǒng)硬件接線圖 PLC 控制 I O 端口分配表以及整體程序流程圖等 實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化 提高了生產(chǎn)效 率 降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 電鍍行車生產(chǎn)線自動(dòng)化結(jié)合其他行業(yè)自動(dòng)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(guò)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) 關(guān)鍵詞 PLC 電鍍 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 II 目 錄 第 1 章 緒論 1 1 1 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 1 1 1 1 基于 PLC 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的概述 1 1 1 2 課題的選題背景及意義 1 1 2 PLC 的發(fā)展和歷史趨勢(shì) 2 1 3 PLC 的分類 2 1 4 PLC 系統(tǒng)組成及各部分的功能 3 1 5 PLC 的基本工作原理 3 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 5 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 6 3 1 PLC 機(jī)型選擇 6 3 2 I O 分配表及其端子接線圖 6 3 3 主電路的設(shè)計(jì) 8 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 10 4 1 軟件的組成及作用 10 4 1 1 PLC 內(nèi)部資源 10 4 1 2 PLC 編程語(yǔ)言 10 4 2 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖 12 第 5 章 系統(tǒng)測(cè)試與分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 18 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 錯(cuò)誤 未定義書簽 錯(cuò)誤 未定義書簽 參考文獻(xiàn) 21 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 1 第 1 章 緒論 1 1 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義 1 1 1 基于 PLC 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)的概述 電鍍行車生產(chǎn)線自動(dòng)化的程度在德國(guó) 意大利 美國(guó)等國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng) 較高 而在我國(guó)尚處在發(fā)展階段 中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化 為自動(dòng)化行業(yè)的迅猛發(fā)展提供了廣闊的空間 電鍍行業(yè)是我國(guó)重要的加工行業(yè) 工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多 生產(chǎn)復(fù)雜 同時(shí)在電鍍中 其氧化 酸洗 堿洗 電鍍等許多工藝具有嚴(yán)重的化學(xué)污染和腐蝕 對(duì)人的身心健康十分不利 而且人 工操作隨機(jī)性大 影響產(chǎn)品質(zhì)量 傳統(tǒng)的方法是使用順序控制器 由于其電路復(fù) 雜 接口多 受外界干擾大 工作可靠性差 維護(hù)也困難 采用 PLC 有較完善的 診斷和自保護(hù)能力 可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力 提高系統(tǒng)的可靠性 1 1 2 課題的選題背景及意義 電鍍就是利用電解的方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(guò)程 簡(jiǎn)單的理解 是物理和化學(xué)的變化和結(jié)合 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?cè)谠O(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(zhǎng) 工藝也較為成熟的一種效果 對(duì)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(guò)這種的處理我們通?？梢缘玫揭恍┙饘偕珴?的效果 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(guò)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 一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外 如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電 鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素 在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍 產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證 有效的減少?gòu)U品率 而且還可以提高生產(chǎn)效 率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 電鍍生產(chǎn)線上對(duì) 行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵 電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車 三臺(tái)行車和四臺(tái)行 車工作 每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行 對(duì)于行車的自動(dòng)控制 早 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 2 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 用 PLC 輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 編 程方便 操作靈活 使用安全 工作穩(wěn)定 性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn) 是 一種很有效的自動(dòng)控制方式 是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效 低成本 高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn) 的發(fā)展方向 1 2 PLC 的發(fā)展和歷史趨勢(shì) 二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器 Programmable Logic Controller PLC 取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái) PLC 得到了快速發(fā)展 在世界 各地得到了廣泛應(yīng)用 同時(shí) PLC 的功能也不斷完善 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 信號(hào)處 理技術(shù) 控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高 PLC 在開關(guān)量處 理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能 今天的 PLC 不再局限于邏輯控 制 在運(yùn)動(dòng)控制 過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用 在現(xiàn)實(shí)生活中相同 I O 點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng) 用 PLC 比用 DCS 其成本要低一些 大 約能省 40 左右 PLC 沒(méi)有專用操作站 它用的軟件和硬件都是通用的 所以維 護(hù)成本比 DCS 要低很多 一個(gè) PLC 的控制器 可以接收幾千個(gè) I O 點(diǎn) 最多可達(dá) 8000 多個(gè) I O 如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖 回路很少 采用 PLC 較為合適 PLC 由于采用通用軟件 在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面 要容易一些 近 10 年來(lái) 隨著 PLC 價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大 越來(lái)越多的 中小設(shè)備開始采用 PLC 進(jìn)行控制 PLC 在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速 隨著中國(guó)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(guó)仍將保 持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭 1 3 PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品種類繁多 其規(guī)格和性能也各不相同 對(duì) PLC 的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu) 功能的差異等進(jìn)行大致分類 PLC 按其 I O 點(diǎn)數(shù)多少一般可分為以下 4 類 1 微型 PLC I O 點(diǎn)數(shù)小于 64 點(diǎn)的 PLC 為超小型或微型 PLC 2 小型 PLC I O 點(diǎn)數(shù)為 256 點(diǎn)以下 用戶程序存儲(chǔ)容量小于 8KB 的為小型 PLC 3 中型 PLC I O 點(diǎn)數(shù)在 512 2048 點(diǎn)之間的為中型 PLC 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 3 4 大型 PLC I O 點(diǎn)數(shù)為 2048 點(diǎn)以上的為大型 PLC 它具有極強(qiáng)的軟件和 硬件功能 自診斷功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能 它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng) 實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn) 管理自動(dòng)化 1 4 PLC 系統(tǒng)組成及各部分的功能 1 中央處理處單元 CPU CPU 的主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接收和儲(chǔ)存 2 存儲(chǔ)器 分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序 包括管理程序 監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程 序做編譯處理的解釋編譯程序 由只讀存儲(chǔ)器 ROM 組成 廠家使用的 內(nèi)容不 可更改 斷電不消失 用戶存儲(chǔ)器 分為用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) 由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM 組成 3 輸入 輸出單元 1 輸入單元 輸入接口電路工作過(guò)程 當(dāng)開關(guān)合上 二極管發(fā)光 然后三極管在光的照射 下導(dǎo)通 向內(nèi)部電路輸入信號(hào) 當(dāng)開關(guān)斷開 二極管不發(fā)光 三極管不導(dǎo)通 向 內(nèi)部電路輸入信號(hào) 也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成 PLC 內(nèi)部 所能接受的數(shù)字信號(hào) 2 輸出單元 輸出接口工作過(guò)程 當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)為高電平 有電流流過(guò) 繼電 器線圈有電流 然后常開觸點(diǎn)閉合 提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓 當(dāng)內(nèi)部電路輸 出數(shù)字信號(hào)為低電平 則沒(méi)有電流流過(guò) 繼電器線圈沒(méi)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(guò)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 1 5 PLC 的基本工作原理 PLC 采用 順序掃描 不斷循環(huán) 的工作方式 1 每次掃描過(guò)程 集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣 集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新 2 輸入刷新過(guò)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 3 一個(gè)掃描周期分為輸入采樣 程序執(zhí)行 輸出刷新 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 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 4 5 掃描周期的長(zhǎng)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) 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 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 5 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 摘要中所述 電鍍的工作流程 如圖 2 1 啟動(dòng) 吊鉤上升 上限行程 開關(guān)閉合 右行至 1 號(hào)槽上方 XK1 行程開關(guān)閉合 吊鉤下降進(jìn)入 1 號(hào)槽 下限行程開關(guān)閉合 電鍍延時(shí) 吊鉤上升 由 2 號(hào)槽內(nèi)吊鉤上升 然后左行至左限位 吊鉤下降至原位 即原位 按照要求 我們要實(shí)現(xiàn)以下工作方式 1 原位 表示設(shè)備處于初始狀態(tài) 吊鉤在下限位置 行車在左限位置 2 連續(xù)工作 當(dāng)?shù)蹉^回到原點(diǎn)后 延時(shí)一段時(shí)間 裝卸零件 自動(dòng)上升右 行 按照工作流程要求不停的循環(huán) 3 單周期工作 設(shè)備始于原點(diǎn) 按下啟動(dòng)按鈕 設(shè)備工作一個(gè)周期 然后 停于原點(diǎn) 要重復(fù)第二個(gè)工作周期 必須再按一下啟動(dòng)按鈕 左限 右限 上限 下限 I 限位II 限位 原位電鍍槽 1電鍍槽 2 圖 2 1 系統(tǒng)流程框圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 6 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 3 1 PLC 機(jī)型選擇 根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求 我們采用了德國(guó)西門子 PLC S7 200 CPU224 型號(hào) 此類型 PLC 無(wú)論獨(dú)立運(yùn)行 還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù) 它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)控制 其應(yīng)用領(lǐng)域 包括各種機(jī)床 紡織機(jī)械 塑料機(jī)械 電梯等行業(yè) S7 200 CPU224 通訊功能完 善 具有極高的性能價(jià)格比是很突出的特點(diǎn) 也是我們采用它的主要原因 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心 此系統(tǒng)的輸入信號(hào)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(guò) 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(lái)控制行車的運(yùn)行和吊鉤的升降 3 2 I O 分配表及其端子接線圖 在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 我們定義的 I O 分配表 如表 3 1 將 6 個(gè)輸入信號(hào)和 4 個(gè)輸入信號(hào)按各自的功能類型分好 并與 PLC 的 I O 點(diǎn)一一對(duì)應(yīng) 數(shù)字量擴(kuò)展 模塊的地址分配是從最靠近 CPU 模塊的數(shù)字量模塊開始 在本機(jī)數(shù)字量地址的基 礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增 本模塊高位實(shí)際位數(shù)未滿 8 位的 未用位不能分 配給 I O 鏈的后續(xù)模塊 模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近 CPU 模塊的模擬量模 塊開始 在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增 我們定義的 I O 端子接線圖 如圖 3 1 由圖表可以看出 PLC 控制系統(tǒng)的輸入 信號(hào)有 6 個(gè) 均為開關(guān)量 PLC 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有 4 個(gè) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 7 表 3 1 I O 分配表 序 號(hào)輸 入序 號(hào)輸 出 1I0 0啟動(dòng)1Q0 0前進(jìn) 2I0 1I 限位2Q0 1后退 3I0 2II 限位3Q0 2上升 4I0 3下限位4Q0 3下降 5I0 4上限位 6I0 5原位 7I0 6無(wú) 8I0 7無(wú) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 8 AC FU 220V 啟動(dòng) I 限位 II 限位 下限位 上限位 原位 24V 前進(jìn) 后退 上升 下降 I1 0I1 0 Q0 0Q0 0 I1 1I1 1 Q0 1Q0 1 I1 2I1 2 Q0 2Q0 2 I1 3I1 3 Q0 3Q0 3 I1 4I1 4 I1 5I1 5 I1 6I1 6 I1 7I1 7 1M1M 1L1L 2M2M 2L2L S7 200 CPU224 圖 3 1 I O 端子接線圖 3 3 主電路的設(shè)計(jì) 電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理 采用電器元件展開的形式 利 用圖形符號(hào)和項(xiàng)目符號(hào)表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電 路圖 電氣原理圖并不按電器元件實(shí)際布置來(lái)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(jiǎn)單 層次分明的特點(diǎn) 適合研究 和分析電路工作原理 在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分 在本次設(shè)計(jì)中我們著重分析 了主電路圖 在本設(shè)計(jì)中 根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求 只需用兩臺(tái)電機(jī)分別控 制吊鉤的上升 下降和行車的左行 右行 主電路如圖 3 2 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 9 L1 L2 L3 M1 3 3 M2 FU1FU2 KM1 KM2KM3 KM4 FR1FR2 QS 圖 3 2 中 接觸控制電動(dòng)機(jī) M1 的正 反轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降 接觸 器控制電動(dòng)機(jī) M2 的正 反轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退 圖 3 2 電鍍生產(chǎn)線主電路圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 10 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 4 1 軟件的組成及作用 4 1 1 PLC 內(nèi)部資源 內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同 分成了許多區(qū)域 如輸入 輸出繼電器區(qū) 定 時(shí)器區(qū) 計(jì)數(shù)器區(qū) 特殊繼電器區(qū)等 下面分別介紹下 1 定時(shí)器 電氣自動(dòng)控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制 靈 活地使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序 它是 PLC 中重要的編程元件 是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件 定時(shí)器的工作過(guò)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(méi) 有瞬動(dòng)觸點(diǎn) 使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值 當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì) 時(shí) 當(dāng)前值從 0 開始按一定的時(shí)間單位增加 當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí) 定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作 利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時(shí)時(shí)間 2 計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器可用來(lái)累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù) 經(jīng)常用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù) 或者進(jìn)行特定功能的編程 使用時(shí)要提前輸入它的特定植 當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足 時(shí) 計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù) 當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定 的設(shè)定值時(shí) 其常開觸點(diǎn)閉合 常閉觸點(diǎn)斷開 3 輸入繼電器 輸入繼電器一般都有一個(gè) PLC 的輸入端子與之對(duì)應(yīng) 它用 于接受外部的開關(guān)信號(hào) 當(dāng)外部的開關(guān)信號(hào)為閉合時(shí) 輸入繼電器的線圈得電 在程序中常開觸點(diǎn)閉合 常閉觸點(diǎn)斷開 4 輸出繼電器 輸出繼電器一般都有一個(gè) PLC 上的輸出端子與之對(duì)應(yīng) 當(dāng) 通過(guò)程序使得輸出繼電器線圈得電時(shí) PLC 上的輸出端開關(guān)閉合 它可以作為控 制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào) 同時(shí)在程序中其常開觸點(diǎn)閉合 常閉觸點(diǎn)斷開 5 內(nèi)部位存儲(chǔ)器 內(nèi)部位存儲(chǔ)器的作用和繼電 接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼 電器相同 它在 PLC 中沒(méi)有輸入 輸出端與之對(duì)應(yīng) 因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部 負(fù)載 這是與輸出繼電器的主要區(qū)別 它主要起邏輯控制作用 以上幾個(gè)是我們?cè)诒敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)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 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 11 4 1 2 PLC 編程語(yǔ)言 PLC 是通過(guò)運(yùn)行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)的 PLC 中的程序由系統(tǒng)程序 和用戶程序兩部分組成 系統(tǒng)程序由 PLC 生產(chǎn)廠家提供 它支持用戶程序的運(yùn)行 用戶程序是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序 S7 200 系列 PLC 的編 程語(yǔ)言非常豐富 有梯形圖 語(yǔ)句表 功能塊圖和順序功能圖等 用戶可以選擇 一種編程語(yǔ)言 如果需要 也可混合使用幾種語(yǔ)言編程 這些編程語(yǔ)言都是面向 用戶的 它使控制程序的開發(fā) 輸入 調(diào)試和修改工作大大簡(jiǎn)化 我們?cè)诒敬卧O(shè) 計(jì)中選擇梯形圖編程 以下我們?cè)敿?xì)介紹下梯形圖的概念 梯形圖左邊有一條垂直的線稱作左母線 右邊一條虛線稱為右母線 母線之 間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出 PLC 梯形圖具有以下一些特點(diǎn) 1 PLC 的梯形圖是 從上到下 按行繪制的 兩側(cè)的豎線類似電氣控制圖的 電源線 通常稱做母線 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(duì) S7 200 系列的 PLC 來(lái)說(shuō) 還有 一種輸出 盒 功能框 它代表附加的指令 如定時(shí)器 計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算 等功能指令 2 電氣控制電路左右母線為電源線 中間各支路都加有電壓 當(dāng)支路接通 時(shí) 有電流流過(guò)支路上的觸點(diǎn)與線圈 梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向 的流動(dòng) 即只能從左向右流動(dòng) 層次改變 接通的順序 也只能先上后下 與程 序編寫時(shí)的步序號(hào)是一致的 3 梯形圖中的輸入接點(diǎn)如 I1 0 I0 1 等 輸出線圈 Q0 0 Q0 1 等不是物 理接點(diǎn)和線圈 而是輸入 輸出存儲(chǔ)器中輸入 輸出點(diǎn)的狀態(tài) 并不是接線時(shí)現(xiàn) 場(chǎng)開關(guān)的實(shí)際狀態(tài) 輸出線圈只對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位 該位的狀態(tài)必須通過(guò) I O 模塊上對(duì)應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 4 梯形圖中使用的各種 PLC 內(nèi)部器件 如輔助繼電器 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器等 也不是真的電器元件 但具有相應(yīng)的功能 因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應(yīng)器件 的名稱稱呼它們 梯形圖中每個(gè)繼電器和觸點(diǎn)均為 PLC 存儲(chǔ)器中的一位 相應(yīng)位 為 1 表示繼電器線圈通電 常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開 相應(yīng)位為 0 表示繼電器線圈斷電 常開接點(diǎn)斷開或常閉接點(diǎn)閉合 5 梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)既可常開 又可常閉 其常開 常閉觸點(diǎn)的數(shù)目 理論上是無(wú)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 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 12 不考慮觸點(diǎn)數(shù)量 這給設(shè)計(jì)者帶來(lái)很大方便 對(duì)于外部輸入信號(hào) 只要接入一個(gè) 信號(hào)到 PLC 即可 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(guò)幾十毫秒 所以控制效果同電氣控制電路是基本 相同的 但在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí) 對(duì)這種并行處理與串行處理的差別有時(shí)候應(yīng)予注意 特別是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時(shí)對(duì)輸入 輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行刷新操作的 PLC 不要因?yàn)閷?duì)串行處理這一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作 4 2 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖 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(guò)程 整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖 如圖 4 1 所示 行車動(dòng)作無(wú)非就是上下左右受控移動(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(guò)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 是 否 開 始 初 始 化 是否停止 電 鍍 槽 1電 鍍 槽 2 工 件 上 線 圖 4 1 電鍍生產(chǎn)線工作流程圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 13 為實(shí)現(xiàn)上述工作流程圖的工作工藝編寫順序工作梯形圖 啟動(dòng) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 14 上升至觸動(dòng) 上限位開關(guān) 停止上升 水平移動(dòng) 水平移動(dòng)至 觸動(dòng) I 限位 開關(guān) 開始 下降 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 15 進(jìn)入電鍍槽 1 進(jìn)行電鍍 T37 計(jì)時(shí)器 開始計(jì)時(shí) 計(jì)時(shí)結(jié)束 自動(dòng)上升 直至觸動(dòng) 上限位開關(guān) 水平移動(dòng) 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 16 水平移動(dòng) 觸動(dòng) II 限位 開關(guān) 下降 進(jìn)行第二次 電鍍 第二次電鍍 計(jì)時(shí)器 T38 開始計(jì)時(shí) 第二次電鍍 結(jié)束 自動(dòng) 上升 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 17 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 18 第 5 章 系統(tǒng)測(cè)試與分析 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析 系統(tǒng)要求 當(dāng)工人將欲電鍍的工件裝入吊藍(lán)后 按下啟動(dòng)按鈕 行車自動(dòng)上 升并前進(jìn) 遇到限位開關(guān)后自動(dòng)下降 遇到槽限位開關(guān)后 停止 30s 然后自動(dòng)上 升 到第二個(gè)鍍槽 30 秒后回到初始位置 由工人卸下工件 行車在任何位置按 下停止按鈕都回到初始位置 為完成以上工作要求 在系統(tǒng)測(cè)試時(shí)選用 S7 200 CPU224PLC 為控制核心實(shí) 際連線如圖 5 1 所示 圖 5 1 PLCI O 接口實(shí)際接線圖 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 19 圖 5 2 系統(tǒng)執(zhí)行上升指令 圖 5 3 系統(tǒng)執(zhí)行前進(jìn)指令 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 20 圖 5 4 系統(tǒng)執(zhí)行下降指令 為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制要求 編寫順序控制梯形圖 詳見第四章 通過(guò)調(diào)試實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)所要求的啟動(dòng) 吊鉤上升 上限行程開關(guān)閉合 右行至 1 號(hào)槽上方 XK1 行程開關(guān)閉合 吊鉤下降進(jìn)入 1 號(hào)槽 下限行程開關(guān)閉合 電鍍延 時(shí) 30s 吊鉤上升 由 2 號(hào)槽內(nèi)吊鉤上升 然后左行至左限位 吊鉤下降 至原位 即原位 經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本系統(tǒng)可以完成課程設(shè)計(jì)的要求 本科生課程設(shè)計(jì) 論文 21 參考文獻(xiàn) 1 李道霖 電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2006 7 2 孫海維 SIMATIC 可編程控制器及應(yīng)用 M 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 1 3 廖常初 可編程控制應(yīng)用技術(shù) M 重慶大學(xué)出版社 2002 3 4 馮立明 電鍍工藝與設(shè)備化學(xué) M 北京工業(yè)出版社 2005 6 5 孫平 可編程控制器原理及應(yīng)用 M 高等教育出版社 2004 8 6 常 曉 玲 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 7 黃 北 剛 工廠電氣控制電路實(shí)例詳解 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 3 8 方 承 遠(yuǎn) 工廠電氣控制技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 9 田 瑞 庭 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 10 廖常初主編 PLC 編程及飲用 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 11 西門子公司 S7 200 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè) 2002 12 西門子公司 S7 200 可編程控制器產(chǎn)品目錄 2005 tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3X