毕业论文终稿-小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计（送全套CAD图纸 资料打包）

下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763北京信息科技大学毕业设计（论文）题目小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名朱勇班级/学号机040525指导老师/督导老师李启光起止时间2008月2日25日2008年6月20日下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763摘要本次毕业设计课题的目标要求是小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计，推料进给装置只是普通机床的一部分，进给装置关键部件主要包括步进电机、联轴器、滚珠丝杠副等等。为了保证设计内容的连续性、完整性、和系统性，首先从推料进给装置的传动系统出发，完成了传动系统结构设计及其各重要部件的分析、选择、以及校核计算。此外，还利用传感器、变送器、S7200PLC及其扩展模块、固态继电器做出了一个简单的温控系统，运用S7200的编程软件V40STEP7MICROWINSP3和EVIEW编程软件EB500完成了控温程序和上位界面的设计。并且能实现定阶段温控和变阶段温控的普通功能。关键词滚珠丝杠副，步进电机、PLC、PID下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763ABSTRACTTHEGRADUATIONPROJECTISTHESUBJECTOFTHEGOALANDREQUIREMENTSOFSMALLMULTISTEPAUTOMATICALLYPUSHEDINTOTHEMATERIALTOTHEPLANTANDTEMPERATURECONTROL,THETOPDISPLAYSYSTEMDESIGNEDTOPUSHMATERIALINTOTHEDEVICEISONLYPARTOFGENERALMACHINETOOLS,FEEDINGDEVICEKEYCOMPONENTSINCLUDESTEPPERMOTOR,COUPLINGS,BALLSCREWS,ETCDEPUTYINORDERTOENSURETHECONTINUITYOFTHEDESIGNCONTENT,INTEGRITY,ANDTHESYSTEMATIC,FIRSTPUSHEDINTOTHEMATERIALTOTHEINSTALLATIONOFTHETRANSMISSIONSYSTEM,COMPLETEDTHESTRUCTURALDESIGNOFTRANSMISSIONSYSTEMANDITSIMPORTANTCOMPONENTSOFTHEANALYSIS,SELECTIONANDCHECKINGCALCULATIONSINADDITION,THEUSEOFSENSORS,TRANSMITTERS,S7200PLCANDITSEXTENSION,SOLIDSTATERELAYSMAKEASIMPLETEMPERATURECONTROLSYSTEM,THEUSEOFTHES7200PROGRAMMINGSOFTWAREV40STEP7MICROWINSP3ANDPARTEVIEWCHENGSOFTWAREEB500COMPLETEDTHETOPTEMPERATURECONTROLPROCEDURESANDINTERFACEDESIGNANDTOACHIEVETHESTAGEOFTEMPERATURECONTROLANDVARIABLETEMPERATURECONTROLSTAGEOFTHEORDINARYFUNCTIONSKEYWORDVICEBALLSCREW、STEPPERMOTOR、COUPLING、PLC、PID下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763目录中文摘要ABSTRACT第一章绪论111推料进给装置简述112课题的提出和课题的主要任务1121推料进给装置传动系统的设计1122基于加工板材对温度的要求对温控装置的设计2第二章推料进给装置的设计方案221滚珠丝杠副的选型计算及其校核222电机的选型计算及其校核423轴承的选型计算及其校核8第三章温度控制系统的基本设计方案931温度控制系统的硬件选择932温度控制系统电路的设计连接11第四章温度控制系统的可编程控制器（S7200）的程序设计1241可编程序控制器的工作原理和过程1242PLC控制系统的设计和调试步骤1443PLC温控程序设计中PID算法的使用1644定阶段温度控制系统的PLC程序设计2745变阶段温度控制系统的PLC程序设计30第五章温度控制系统的上位系统设计（EVIEW）3351EVIEW及其设计软件MT500的介绍和使用方法3352阶段温控系统的EVIEW上位界面的设计3853变阶段温控系统的EVIEW上位界面的设计40第六章结论43参考文献43下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763买文档送全套图纸扣扣414951605第一章绪论11推料进给装置简述自工业革命开始，机器作业逐渐代替了手工作业，而机床作为机器作业的典型代表也日益发展，从人工手动控制的老式机床发展到现在的数控机床。相应的，作为机床作业的基础，推料进给装置的发展也成为了机床发展的一个缩影，从最当初的人工送料到现在的全自动机器送料（涉及到数据库的存取）。随着机床的高速发展，机床设计者对推料进给装置的要求也日渐提高，无论从行程，进给方向还是进给速度方面，提高工作效率，不仅要靠机床的快速加工，迅速而准确的推料进给也是十分必要的。因此在现在的机床推料进给装置的设计上，设计者一般都秉承着进给准确，速度合适，行程合理这几个基本原则12课题的提出和课题的主要任务我的毕业设计的题目是小型多工步自动推料进给装置及温控、上位显示系统设计，主要有两大部分，一部分是机械部分设计，进给装置的传动系统的设计，还有进给装置的结构设计；一部分是电部分的设计，即温控系统硬件和程序的设计，及其上位显示系统的设计。1221推料进给装置传动系统的设计传动系统的作用是将原动机的运动和动力传递给工作机，以完成预期的功能。常用的传动机构有齿轮机构，连杆机构，凸轮机构，螺旋机构，楔块机构，棘轮机构，槽轮机构，摩擦轮机构，挠性件机构，液气动机构，电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生的组合机构。传动机构在使用中最主要的目的是为了实现速度或者力的变换，或实现特定运动规律的要求。根据功率，速度，输出力三者之间的关系PFV式中P输出功率F输出力V输出速度下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763在传输功率一定的情况下，为了得到一个比较大的力输出，可以降低输出速度。如果要使输出力按某一规律变化，则可以通过调整输出速度按某种规律变化来得以实现常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种1）通过啮合方式进行传动（例如齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等）。其中齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动，适用功率和速度范围广，结构紧凑，传动效率高，工作可靠，寿命长，互换性好，依次得到广泛应用。2）通过摩擦方式进行传动（例如摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滚珠丝杠副传动、滑轮传动等）。这类机构简单，维修方便，成本低廉，由于带具有柔软性，有吸收振动的特性，且有缓冲和安全保护的作用特性使带传动适用于两轴中心距较大的传动。3）利用楔块进行传动（例如螺旋传动等）。螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成，螺旋传动的优点是增力效果大，可用较小的转矩得到较大的轴向力，结构简单，传动精度高，平稳无噪音等。4）利用流体作用原理进行传动（例如液压、气动传动等）。液体可以看作一种不可压缩物体，因而液压传动可以传动较大的力，经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情况下，但液压传动速度较慢，例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。相反气动传动机构一般用于传输较小的力，但作用速度快。原动机的输出较为常见的运动形式是匀速转动，而工作机的输出要求是多种多样的，因此进行运动形式的变换是传动机构一个很重要的任务。机械机构中常见的运动形式主要有转动、平动、摆动等。常见的用运动形式的变换机构主要有凸轮机构、螺旋机构、连杆机构、齿轮机构、挠性件机构、摩擦轮机构、流体机构等。它们能将转动变换成移动，或反之，由于运动形式的变化，机构的传力方式也就随之改变。在我的课题里，我把推料进给装置设计在冲压机床上，选择的原动件是步进电动机，做的是旋转运动，而进给动作是在一个水平方向上的直线运动，因此在传动机构方面我选用的是滚珠丝杠副，利用它将电机的旋转运动转换成一个水平方向上的直线进给运动。而且在电机选型后，由于电机的输出轴和丝杠所在的轴可能存在粗细不同的情况，连轴器的选用也成为可能。冲压机床由于加工材料都为较细的板材，如何将直线进给运动均匀的分摊在板材上，使板材能够平稳的进行直线运动，也成为我的考虑范围之内。因此，在进给力的分配上，必须保证钢板在进给方向上受力均匀。我的初步想法是将板材上的受力点设定为2个点。1222基于加工板材温度的要求对温控装置的设计既然设定为冲压机床上的推料进给装置，就得考虑到机床冲压板材时可能出现由于温度过低而出现板材在冲压结束后形成裂纹。而温控装置恰恰就能解决板材温度的问题，但是加工材料是多样的，相应的它们对于温度的要求也是不一样的，而且要将板材在达到温度要求后由于余热的影响降到最小。要一一实现它们的温度要求，温控装置必须能够实现变阶段控温，达到每个阶段温度后的保温时间也能自我设定。第二章推料进给装置的设计方案21丝杠副的选型计算及其校核本次设计中选用的滚珠丝杠型号为汉江机床厂C1400525型滚珠丝杠副，公称直径为D040MM,导程P5MM。采用两端支撑的支撑方式。该丝杆的额定载荷为动载11670N，下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763静载37658N，设定丝杆转速为540R/MIN，1、最大工作载荷FM的计算工作台推料尺寸最大为1000MM1000MM,所推板材的最大厚度为5MM，则板材的重量为G3M3M0005M8900KG/M310N/KG4448N450N由于滚珠是45钢所以，经查得，钢钢的摩擦系数是015，摩擦力F为FFN015450675N得进给方向载荷FXF675N，横向载荷FY0,垂直载荷FZ0采用的是综合导轨,K115,015018FM115675015450145125NKXZG（2）、最大动载荷FQ的计算FQ30WHMLF滚珠丝杆的寿命6054015000/10648606/1NT载荷系数1012WF硬度系数240H滚珠丝杆副的最大工作载荷145125NMF得FQ32861N经比较丝杆的额定动载荷远大于实际最大动载荷，故丝杆可用。（3）传动效率的计算TAN丝杆的螺旋升角2280度0ARCTN/HPD摩擦角，一般取10分93176（4）、丝杆的拉伸或者压缩变形量121MFAMESI最大工作载荷,单位为N145125NMF丝杆两端支撑间的距离，单位为MM2000AA丝杆的弹性模量，钢的21105MPAE丝杆按底径D2确定的截面积单位为MM23920625DS/4120726MM2下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763转矩M，单位为NMMM1451252029025丝杆按底径D2确定的截面积惯性矩（），单位为MM442/6IDI7545MM4其中“”用于拉伸，“”用于压缩。经计算得0016681滚珠与滚道间的接触变形量有预紧2有预紧22301/10MWYJFDZ无预紧328滚珠直径D,单位为MMD3175滚珠总数量圈数列数92ZZ单圈滚珠数Z370/3DD为预紧力，单位为NYJF000075482刚度验算丝杆的总变形量0017434812值不应大于机床定位精度的一半（5）稳定性验算丝杆属于受轴向力的细长杆，如果轴向负载过大，则可能产生失稳现象。失稳时的临界载荷FK应满足2KMFEIFKA临界载荷单位为NK丝杆支撑系数1FK压杆稳定安全系数，一般取254，垂直安装时取小值滚珠丝杆两支撑端的距离A单位为MMA2000156379145125KFM下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976322电机的选型电机分为步进电机和交流伺服电机，交流伺服电机与步进电机相比，二者性能又有较大不同，它主要表现为1控制精度不同两相混合式步进电机步距角一般为36、18，五相混合式步进电机步距角一般为072、036。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为009；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为18、09、072、036、018、009、0072、0036，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360/100000036。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360/131072989秒。是步距角为18的步进电机的脉冲当量的1/655。2低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。3矩频特性不同步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。4过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机。5运行性能不同步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。6速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。在我的推料进给装置中，基本上对启停速度要求不算太过严格，综上所述，初步选中电机类型为步进电机。具体型号是45BF003。计算如下（1）、步进电机转轴上的总转动惯量的计算EQJ下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或130413976321HPJM式中为工作台质量（KG）1为丝杠导程（CM）H计算05/62805/6283001902EQJ（2）、步进电机转轴上的等效负载转矩的计算EQT通常考虑两种情况一种是快速空载启动，另一种是承受最大工作载荷。快速空载启动时电机转轴所受的负载转矩1EQ1MAX0EQFTT快速空载启动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩，单位是ANA移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩，单位是FTNMA滚珠丝杆预紧后折算到电机转轴上的附加摩擦转矩，单位是0而上式中MAX260EQMEQAJNTT电动机转轴的角加速度，单位是2/RADS电动机的转速，单位是MN/IN电动机加速所用的时间，单位是S，一般在031S之间选取AT经计算107503583MXT2HFFPI摩导轨的摩擦力，单位是N摩滚珠丝杆的导程，单位是MHP传动链总效率，一般取07085下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763总的传动比电机的转速丝杆的转速I/MSINSN经计算00671FT2001YJHFPI滚珠丝杆副的预紧力，一般取滚珠丝杆工作载荷的1/3，单位是NYJ滚珠丝杆副未预紧时的传动效率，一般取0900由于选择的是无预紧丝杠最大工作载荷状态下电动机转轴所承受的负载转矩2EQT20EQTFTFHTFPI进给方向最大工作载荷，单位是NF12MAX,EQEQTT代入数据0144410817102115T2EQT004775EQ（3）步进电机的选型将上述计算所得的乘上一个系数K，用K的值来初选电机的最大静转矩，其中EQTEQT的系数K称作安全系数，一般应在254之间选取。K0193EQT（4）步进电机的性能校核最快工作进给速度时的电动机输出转矩校核MAXA60FFV最快工作进给速度AX/INF系统的脉冲当量脉冲从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率所对应的输出转矩，同最大MAXFMAXFT下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763工作负载转矩比较，,满足。MAXFT2EQ最快空载时的电动机输出转矩校核AX60VF最快空载工作进给速度MAX从步进电机的矩频率特性曲线中找出运行频率所对应的输出转矩，同最大工MAXFMAXT作负载转矩比较，,满足。MAXT1EQ最快空载移动时的电动机运行频率校核由最快空载移动速度和系统脉冲当量，算出电动机AX/INV/脉冲对应的运行频率。没有超过所选电动机的极限空载运行频率。MAXF启动频率校核1/QLEMFFJ总的转动惯量对应的启动频率，可以通过上式求得，也可以在步FEQ进电动机的启动惯频特性曲线上找出电机空载启动频率，单位是，由产品资料查得QFZH加在步进电动机上的总的转动惯量，单位是EJ2KGMA步进电动机转子的转动惯量，单位是M算得启动频率小于LF经计算，电机符合要求。23轴承的选型计算及其校核一般主轴常用的几种滚动轴承的配置有以下几种。1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60角接触双列向心推力球轴承组合，承受径向和轴向载荷；后支承采用成对角接触球轴承，特点是刚度高，可以满足强力切削的要求，数控机床应用较多。（图中A）。2）前轴承采用成组角接触球轴承，23个轴承组成一套，要求背靠背安装，承受径向和轴向载荷；后轴承采用双列短圆柱滚子轴承，适用于高速、重载、精度好的主轴要求，但承受的轴向载荷比前一配置小。（图中B）。3）前后支承均采用高精度的成组角接触球轴承，承受径向和轴向载荷；这类轴承具下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763有良好的高速性能，主轴最高转速达4000R/MIN，它的承载能力小，适合于高速度、轻载荷、高精度的数控机床主轴。（图中C）。4）前轴承采用双列圆锥滚子轴承，能够承受较大的径向和轴向载荷，后轴承采用单列圆锥滚子轴承。能承受重载荷尤其能承受较强的动载荷，可调整性好，但限制了主轴最高转速与精度，适合于低速、重载、中等精度的机床。（图中D）。轴承的精度分为2、4、5、6、0五级，2级最高，0级为普通精度级。主轴轴承以4级为主（记为P4），较低精度的主轴可以用P5级，而P6、P0一般不用。前后轴承之间，前轴承对主轴组件的精度影响比后轴承的影响大。因此后轴承精度可以比前轴承低一级。轴承并列使用时，选择背对背的方式。采用推力轴承时，分清楚先装配内径小的圈还是内径大的圈，内径小的圈随轴转动。该设计中采用圆锥滚子轴承，其代号为329142BC,计算系数E032Y19Y01,基本额定静载荷CR70800N额定动载荷COR115000N采用油脂润滑。在我的设计中,选用的是角接触球轴承当轴承承受轴向145125N的力时，FAFDFRTANA145125FR4814FA/FREPFPXFRYFA1004481419129043766NINSTRUCTIONWIZARD，然后在指令向导窗口中选择PID指令。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图1选择PID向导在使用向导时必须先对项目进行编译，在随后弹出的对话框中选择“YES”，确认编译。如果已有的程序中存在错误，或者有没有编完的指令，编译不能通过。如果项目中已经配置了一个PID回路，则向导会指出已经存在的PID回路，并让你选择是配置修改已有的回路，还是配置一个新的回路。图2选择需要配置的回路第一步定义需要配置的PID回路号下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图3选择PID回路号一个程序中可同时进行八路PID运算，回路号为07。第二步设定PID回路参数图4设置PID参数L定义回路设定值（SP，即给定）的范围在低限（LOWRANGE）和高限（HIGHRANGE）输入域中输入实数，缺省值为00和1000，在本例中可理解为测量温度的上下限实际值。以下定义PID回路参数，这些参数都应当是实数MGAIN（增益）即比例常数。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763NINTEGRALTIME（积分时间）如果不想要积分作用，可以把积分时间设为无穷大输入“INF”。ODERIVATIVETIME（微分时间）如果不想要微分回路，可以把微分时间设为0。PSAMPLETIME（采样时间）是PID控制回路对反馈采样和重新计算输出值的时间间隔。注意关于具体的PID参数值，每一个项目都不一样，需要现场调试来定，没有所谓经验参数。第三步设定回路输入输出值图5设定PID输入输出参数在图5中，首先设定过程变量的范围Q指定输入类型AUNIPOLAR单极性，即输入的信号为正，如010V或020MA等BBIPOLAR双极性，输入信号在从负到正的范围内变化。如输入信号为10V、5V等时选用C20OFFSET选用20偏移。如果输入为420MA则选单极性及此项，4MA是020MA信号的20，所以选20偏移，即4MA对应6400，20MA对应32000R反馈输入取值范围A在A设置为UNIPOLAR时，缺省值为032000，对应输入量程范围010V或020MA等，输入信号为正B在A设置为BIPOLAR时，缺省的取值为3200032000，对应的输入范围根据量程不同可以是10V、5V等C在A选中20OFFSET时，取值范围为640032000，不可改变SOUTPUTTYPE（输出类型）可以选择模拟量输出或数字量输出。模拟量输出用来控制一些需要模拟量给定的设备，如比例阀、变频器等；数字量输出实际上是控制输出点的通、断状态按照一定的占空比变化，可以控制固态继电器（加热棒等）下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763T选择模拟量则需设定回路输出变量值的范围，可以选择AUNIPOLAR单极性输出，可为010V或020MA等BBIPOLAR双极性输出，可为正负10V或正负5V等C20OFFSET如果选中20偏移，使输出为420MAU取值范围AD为UNIPOLAR时，缺省值为032000BD为BIPOLAR时，取值32000到32000CD为20OFFSET时，取值640032000，不可改变如果选择了开关量输出，需要设定此占空比的周期。第四步设定回路报警选项图6设定回路报警限幅值向导提供了三个输出来反映过程值PV的低值报警、高值报警及过程值模拟量模块错误状态。当报警条件满足时，输出置位为1。这些功能在选中了相应的选择框之后起作用。V使能低值报警并设定过程值PV报警的低值，此值为过程值的百分数，缺省值为010，即报警的低值为过程值的10。此值最低可设为001，即满量程的1W使能高值报警并设定过程值PV报警的高值，此值为过程值的百分数，缺省值为090，即报警的高值为过程值的90。此值最高可设为100，即满量程的100X使能过程值PV模拟量模块错误报警并设定模块于CPU连接时所处的模块位置。“0”就是第一个扩展模块的位置第五步指定PID运算数据存储区下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图7分配运算数据存储区PID指令（功能块）使用了一个120个字节的V区参数表来进行控制回路的运算工作；除此之外，PID向导生成的输入/输出量的标准化程序也需要运算数据存储区。需要为它们定义一个起始地址，要保证该地址起始的若干字节在程序的其它地方没有被重复使用。如果点击“SUGGESTADDRESS”，则向导将自动为你设定当前程序中没有用过的V区地址。自动分配的地址只是在执行PID向导时编译检测到空闲地址。向导将自动为该参数表分配符号名，用户不要再自己为这些参数分配符号名，否则将导致PID控制不执行。第六步定义向导所生成的PID初使化子程序和中断程序名及手/自动模式图8指定子程序、中断服务程序名和选择手动控制向导已经为初使化子程序和中断子程序定义了缺省名，也可以修改成自己起的名字。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763Y指定PID初使化子程序的名字。Z指定PID中断子程序的名字AA此处可以选择添加PID手动控制模式。在PID手动控制模式下，回路输出由手动输出设定控制，此时需要写入手动控制输出参数一个0010的实数，代表输出的0100而不是直接去改变输出值。第七步生成PID子程序、中断程序及符号表等一旦点击完成按钮，将在你的项目中生成上述PID子程序、中断程序及符号表等。图9生成PID子程序、中断程序和符号表等第八步配置完PID向导，需要在程序中调用向导生成的PID子程序图10PID子程序下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图11调用PID子程序在用户程序中调用PID子程序时，可在指令树的PROGRAMBLOCK（程序块）中用鼠标双击由向导生成的PID子程序，在局部变量表中，可以看到有关形式参数的解释和取值范围。BB必须用SM00来使能PIDX_INIT子程序，SM00后不能串联任何其他条件，而且也不能有越过它的跳转；如果在子程序中调用PIDX_INIT子程序，则调用它的子程序也必须仅使用SM00调用，以保证它的正常运行CC此处输入过程值（反馈）的模拟量输入地址DD此处输入设定值变量地址（VDXX），或者直接输入设定值常数，根据向导中的设定001000，此处应输入一个001000的实数，例过程值AIW0是量程为0200度的温度值，则此处的设定值20代表40度（即200度的20）；如果在向导中设定给定范围为002000，则此处的20相当于20度EE此处用I00控制PID的手/自动方式，当I00为1时，为自动，经过PID运算从AQW0输出；当I00为0时，PID将停止计算，AQW0输出为MANUALOUTPUT（VD4）中的设定值，此时不要另外编程或直接给AQW0赋值。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现FF定义PID手动状态下的输出，从AQW0输出一个满值范围内对应此值的输出量。此处可输入手动设定值的变量地址（VDXX），或直接输入数。数值范围为0010之间的一个实数，代表输出范围的百分比。例如输入05，则设定为输出的50。若在向导中没有选择PID手动功能，则此项不会出现GG此处键入控制量的输出地址HH当高报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能高报警功能，则此项将不会出现II当低报警条件满足时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能低报警功能，则此项将不会出现JJ当模块出错时，相应的输出置位为1，若在向导中没有使能模块错误报警功能，则此项将不会出现调用PID子程序时，不用考虑中断程序。子程序会自动初始化相关的定时中断处理事项，然后中断程序会自动执行。第九步实际运行并调试PID参数没有一个PID项目的参数不需要修改而能直接运行，因此需要在实际运行时调试PID参数。查看DATABLOCK（数据块），以及SYMBOLTABLE（符号表）相应的PID符号标签的内容，可以找到包括PID核心指令所用的控制回路表，包括比例系数、积分时间等等。将此表的地址复制到STATUSCHART（状态表）中，可以在监控模式下在线修改PID参数，而下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763不必停机再次做配置。参数调试合适后，用户可以在数据块中写入，也可以再做一次向导，或者编程向相应的数据区传送参数。3）PID自整定原理在STEP7MICRO/WINV40中可用PID调节控制面板，根据工艺要求为调节回路选择快速响应、中速响应、慢速响应或极慢速响应，PID自整定会根据响应类型而计算出最优化的比例、积分、微分值，并可应用到控制中。以下是PID调节控制面板的介绍图14PID调节控制面板在图14中KK过程值指示显示过程变量的值及其棒图LL当前的输出值指示显示当前使用的设定值、采样时间、PID参数值及显示当前的输出值和棒图MM可显示过程值、设定值及输出值的PID趋势图NN调节参数A选择PID参数的显示当前参数（CURRENT）、推荐参数（SUGGESTED）、手动输入（MANUALB在MANUAL模式下，可改变PID参数，并按UPDATEPLC按钮来更新PLC中的参数C启动PID自整定功能D选择ADVANCED（高级）按钮进入高级参数设定OO当前的PID回路号这里你可以选择需要监视或自整定的PID回路下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763PP时间选项设定这里你可以设定趋势图的时基，时基以分为单位QQ图例颜色这里你可以看到趋势图中不同的颜色代表不同的值的趋势RR帮助按钮SSPID信息显示窗口TT关闭PID调节面板PID步骤如下第一步在PIDWIZARD向导）中完成PID功能配置注意要想使用PID自整定功能，PID编程必须用PID向导来完成第二步打开PID调节控制面板，设置PID回路调节参数在MICRO/WINV40在线的情况下，从主菜单TOOLSPIDTUNECONTROLPANEL或点击进入PID调节控制面板中，如果面板没有被激活（所有地方都是灰色），可点击CONFIGURE（配置）按钮运行CPU。在PID调节面板的E区选择要调节的PID回路号，在D区选择MANUAL（手动），调节PID参数并点击UPDATE（更新），使新参数值起作用，监视其趋势图，根据调节状况改变PID参数直至调节稳定。为了使PID自整定顺利进行，应当做到UU使PID调节器基本稳定，输出、反馈变化平缓，并且使反馈比较接近给定VV设置合适的给定值，使PID调节器的输出远离趋势图的上、下坐标轴，以免PID自整定开始后输出值的变化范围受限制第三步在D区点击ADVANCED（高级）按钮，设定PID自整定选项。如果不是很特殊的系统，也可以不加理会。第四步在手动将PID调节到稳定状态后，即过程值与设定值接近，且输出没有不规律的变化，并最好处于控制范围中心附近。此时可点击D区内的STARTAUTOTUNE按钮启动PID自整定功能，这时按钮变为STOPAUTOTUNE。这时只需耐心等待，系统完成自整定后会自动将计算出的PID参数显示在D区。当按钮再次变为STARTAUTOTUNE时，表示系统已经完成了PID自整定。注意要使用自整定功能，必须保证PID回路处于自动模式。开始自整定后，给定值不能再改变。第五步如果用户想将PID自整定的参数应用到当前PLC中，则只需点击UPDATEPLC。完成PID调整后，最好下载一次整个项目（包括数据块），使新参数保存到CPU的EEPROM中。4）变量换算PID功能块只接受0010之间的实数（实际上就是百分比）作为反馈、给定与控制输出的有效数值，如果是直接使用PID功能块编程，必须保证数据在这个范围之内，否则会出错。其他如增益、采样时间、积分时间、微分时间都是实数。因此，必须把外围实际的物理量与PID功能块需要的（或者输出的）数据之间进行转换。这就是所谓输入/输出的下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763转换与标准化处理。编程软件MICRO/WIN提供了PID指令向导，以方便地完成这些转换/标准化处理。因为A/D（模/数）、D/A（数/模）转换之间的对应关系，S7200CPU内部用数值表示外部的模拟量信号，两者之间有一定的数学关系。例如，使用一个020MA的模拟量信号输入，在S7200CPU内部，020MA对应于数值范围032000；对于420MA的信号，对应的内部数值为640032000。但模拟量转换的目的显然不是在S7200CPU中得到一个032000之类的数值；对于编程和操作人员来说，得到具体的物理量数值（如压力值、流量值），或者对应物理量占量程的百分比数值要更方便，这是换算的最终目标。模拟量的输入/输出都可以用下列的通用换算公式换算OVOSHOSLIVISL/ISHISLOSL其中OV（实数）换算结果IV（整数）换算对象OSH（实数）换算结果的高限OSL实数换算结果的低限ISH（整数）换算对象的高限ISL（整数）换算对象的低限它们之间的关系可以图示如下图15模拟量比例换算关系使用编程软件MICRO/WIN32中的PIDWIZARD（PID向导）生成PID功能子程序，就不必进行020MA与420MA信号之间的换算，只需进行简单的设置。本例中PID子程序获得的当前值是输入电流经过模数转换后得到的640032000之间的数值，设定值是实际的温度值，PID向导根据设置将设定值转换为640032000之间的数值使物理意义一致，计算后输出0010之间的实数。输入电流经过模数转换后得到的640032000之间的数值，通过整数实数转换子程序，按照模数比例换算关系得到实际的温度值，用于显示，方便操作人员监控。44定阶段温度控制系统的PLC程序设计在我的设计中，我实现的是固定4个阶段的控温，4个阶段温度是不固定的，可以人为设置；但每个阶段的保温时间是一样的，同时还能实现即时保温，并且能设置一个固定的停机温度，在机床停止运作时，板材能保证在这个停机温度，同样的，停机温度也是可以人为设置的。首先在设计程序的思路上我没有考虑到即时保温和停机保温，考虑到的只是加热到目下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763标温度，紧接着保温，然后选取下一个目标温度，如此继续的程序问题。在控温装置的硬件电路和装置已经做出来的情况下，假设温度传感器采集到的系统当前温度信号送入PLC中，并且4个阶段温度值和停机保温的温度值都已经设定好（用S7200系列PLC的数据传输指令即可完成），如何控制加热器加热并且加热到正确的阶段温度，这成为我的程序设计首先考虑的问题。既然有4个温度值，可以利用PLC程序执行的特点和大于和小于的比较指令来确定哪个阶段温度值是第一个加热的目标温度值。具体程序如下而加热装置是否加热，我是通过程序中PID指令执行的，加热到当前温度第一个目标温度（阶段温度中的一个）时，可以通过开启一个接通延时定时器，利用它的延时功能来实现保温。具体设计是将延时计时器的接通状态设定为确定下一个目标温度的程序语句（通过号比较当前加热的目标温度和剩余阶段温度来确定下一个目标温度，具体程序如下）的条件。由于PLC中程序的执行是以扫描的形式往复执行的，因此确定下一个目标温度的语句设定一句即可满足整个加热过程的需要。剩下的工作是在设计好的加热和保温程序中加入停机保温和即时保温这2大功能。下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605停机保温实现这一功能比较简单，由于我在上面的程序中用来确定第一个加热目标温度的比较指令是通过大于或小于来实现的，而加热到这个目标温度后用来确定下一个加热目标温度的比较指令是通过等号来实现的，因此在按下停机保温按钮后，立即将程序开始前设定的停机保温的温度值送入目标温度值中即可，在加热到这个温度时，也同样开启了接通延时计时器，但是系统当前的目标温度和阶段温度值中的任何一个都不是等号的关系，即确定不出来下一个目标温度，因此温度会一直维持在这个停机温度值。具体程序如下对于解除停机保温，可以在程序的前端部分通过整个加热系统的开始和停止按钮的开启来设定一个启停标志位，可以利用解除保温按钮和启停标志位来作为系统确定第一个目标温度的条件，这样，当按下解除保温按钮后，PLC中程序又会通过当前温度和设定的4个阶段温度利用大于或小于的比较指令来确定目标温度，进而继续加热。2）即时保温即时保温，顾名思义，按下这一按钮后，整个加热装置要做的工作是将温度值保持在当前温度左右，直到保温时间到或者按下解除保温按钮，在处理的方法上，我选择了一种比较有特点的方法，当按下即时保温按钮后，直接通过延时计时器来控制启停标志位，启停标志位是PID计算的输入，最终实现的是将PID运算暂时停止一段时间，这一段时间即是保温时间，而在这一段时间内，由于做为输入的启停标志位的消失，PLC的PID模块中不会有输出，没输出，也就无法通过固态继电器来控制加热器对材料进行加热。PID算法的惯性不能立即停止加热的，所以误差方面即使存在，由于余热，在设定好的时间内也不会过大。具体PID在程序中如下这只是一个初步的想法，如何通过延时定时器和启停标志位来关闭PLC，而在延时时间到了后，PID运算又会重新开始。对次，我用到了一个下降沿开关，并且在延时定时器的选择上选的是断开延时定时器，当按下即时保温按钮后，断开延时定时器的常闭触电直接置0，直接将启停标志位置0，从而关闭了PID计算，而此时常开触电也被直接置1，在延时时间到了的时候，由于下降沿着的存在，在延时定时器即将改变的瞬间使得启停标志位置1。具体程序语句如下下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763至于解除即时保温按钮，和停机保温的解除保温按钮可以共同使用同一个。无论要解除的是即时保温还是停机保温，都能实现，具体解除保温的按钮见44定阶段温度控制系统的PLC程序设计在即时保温和停机保温还有解除保温的按钮的设计上，要满足的条件必须是按下即时或者停机保温后，程序开始工作，按下解除保温后，系统停止保温工作，但是同时即时保温和停机保温这2个按钮必须得复位，这样才能实现下一次的即时保温或者停机保温，具体程序语句的设计如下45变阶段温度控制系统的PLC程序设计我设计的这套变阶段温度控制程序在程序运行后可以设置控温阶段数，并且每个阶段的控温度数和相应的保温时间都可以设置。在按下开始按钮后，系统能自动选择第一个目标温度并且开始控温，到达目标温度后会自动保温一段时间，然后选择出下一目标温度值，并继续循环加热，控温。并且能实现即时保温60秒，这个时间原理上是可以随意设定的。因为要实现变阶段控温，肯定会有一个存数据和取数据的问题。在这套程序开始设计时，对于我来说，这就是面前的一大难题，用什么指令实现存数据和取数据这种类似数据库的功能用什么样的程序能实现经过翻阅相关的PLC编程资料，我发现基本上能实现上述功能的有2种方法，一种是用间接寻址的方法，另外一种是利用PLC指令中的表功能指令。在对这2种方法学习研究后，得出以下结论每种板材对控温阶段数，阶段温度和相应的保温时间都不一样。用间接寻址的方法能将许多种板材对于以上3中参数的要求储存起来，并且能实现一一调用，但是这种调用是将某套板材的一整套资料一次性取出；用表功能指令能根据板材的不同要求利用填表指令输入控温阶段数，阶段温度和相应的保温时间，利用表功能中的先入先出指令（FIFO）挨个取数据，并且根据存储器填充指令能将表内的数据全部复位清零。对于存取数据，我选择的方式是表功能指令。它总共有以下几个表指令WW填表指令ATT下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763下载论文就送你全套CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763填表指令（ADDTOTABLE）向表格（TBL）中增加一个字的数值（DATA）。表内第一个数是表的最大长度（TL）。第二个数是表内的实际项数（EC）。新数据被放入表内上一次填入的数的后面。每向表内填入一个新的数据，EC自动加1。除了TL和EC外，表内最多可以装入100个数据。TBL为WORD型，DATA为INT型。填入表的数据过多（溢出）时，SM14将被置1。XX查表指令（T