毕业设计（论文）-基于485总线的PLC控制系统设计.doc

江苏大学毕业设计 1 plcplc 毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题设计（论文）题 目目 基于 485 总线的 plc 控制系统 一、选题的背景和意义： 随着计算机网络通信技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，自动控制系统 已从传统的集中方式向多级分部式，网络化发展。但考虑到我国企业发展的实际情况，尤其是 近几年来迅速发展的乡镇企业私营企业，没有足够的能力实现大型的网络自动化，许多工业现 场往往是由单台 plc 来控制单台设备机组的自动运行，然后这些单台设备机之间通过 plc 通信 端口传递信息，以达到整个生产线的控制。rs485 总线的通讯就是最好的解决方法，使用这种网 络通讯，将控制单元连接成小规模控制系统，以满足企业实现生产线的全程控制。 1、设计方案的选择和论证 2、硬件设计：完成 i/o 的硬件线路设计，通讯接口的接线设计 3、软件设计：完成控制程序和通讯程序的设计与调试 4、系统调试：写出步骤 5、改进意见和设计体会 该自动线是六个 plc 工作站，它们分别来控制传输过程中的上料、检测、安装加工、分类提取、 码垛等过程，并采用 fx2n485bd 扩充适配器，各单元连成一线后，相互之间要进行通讯， 把加工过程中所产生的数据如检测信号，工件颜色，装配信息等送至下一站，系统中的各站开 始工作的运行信号是由前站给出的后站也向前站传送加工信息，plc 一方面要处理各种位置信号 及检测信号和各种控制信号，另一方面通过 fx2n485bd 传输各控制单元之间的信息，以便 能准确的控制上道和下道工序的进行，通过组态软件进行全部系统监控。 1、六台 fx2n 三菱 plc，利用 fx2n485bd 通讯模块构成自动控制系统。 2、最大通讯距离为 50 米。 3、传送速度为 38400bps，通讯方式是半二重双方向。 4、利用组态软件，构成计算机控制系统，动态显示状态变化。 江苏大学毕业设计 2 二、课题研究的主要内容： 1、485 通讯的原理和程序实现 2、组态软件的应用 3、硬件系统的设计 4、软件系统的设计 5 n:n 网络相当于三级总线型结构的中间一级，即控制层，最低一层为远程 i/o 链路，负责 与现场设备通信，收集现场数据，驱动执行器，在远程 i/o 链路中配置周期 i/o 通信机制，这 一层也可配置 as-i(传感器执行器接口)链路，除了 n:n 网络外，比较通用的有主从总线 （1：n）方式，争用总线方式，令牌环方式，浮动主站（n:m）方式，目前已存在若干种现场总 线，现场总线的体系结构，省略了网络层，传输层，回话层及表示层这四层，包括应用层 （application）,数据链路层（datalink），物理层（physical）,这主要时针对工业过程的特 点，使数据在网络流动中尽量减少中间环节，加快数据的传输速度，提高网络通信及数据处理 的实时性，他们之间区别最大之处在于数据链路层协议，尤其是这层中的介质访问控制（mac） 子层，mac 协议可分为如下三个类型。 （1）集中式轮询协议 1：n （2）令牌总线协议 n:n （3）总线仲裁协议。 scada（supervisory control and data acquisition）系统作为生产过程和事物管理自动 化最为有效的计算机软硬件系统之一，它包含两个层次的含义：一是分步式的数据采集系统， 即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即上位机 hmi（human machine interface）系统。 三 rs232c 和 rs422/485 串行通信接口介绍 rs232c 和 rs422/485 串行通沤涌冢琑 s232c 地电气接口电路是单端驱动，单端接收地电路， 有公共地线，这种接口电路不能区分有用信号和干扰信号，抗干扰能力差，故其传输速率和传 输距离收到很大限制。 rs422/485 采用平衡驱动，差分接收电路，取消了信号地地接法，平衡 驱动器相当于两个单端驱动器，当输入同意信号时其输出是反相的，如有共模信号干扰时，接 收器只接收差分信号电压，从而大大提高了抗共模干扰的能力，并能在较长距离内明显提高传 输速率。其传输距离可达 1200m（10kb/s）传输速率可达 10mb/s，分别是 rs232c 的 100 倍和 500 倍。 rs485 是 rs422 的变形，二者的区别是 rs422 为全双工型，rs485 为半双工型，在使用 rs485 互联时，某一时刻只有一个站点可以发送数据，其他站点只能接收，因此，其发送电路必 须由使能端加以控制， 用 fx2n 所组成地 n:n 网络地总站点数最大为 8 个，使用专用协议时， 最多 16 个站，包括 a 系列的可编程控制器，半双工通讯，38400bps， n:n 网络 rs485 连线的选择是 一对导线 ,单对子布线的情况下，在端子 rda 和 rdb 之间连 接端子电阻（110 欧，1/2 瓦棕棕棕），双对子布线的情况下，在端子 sda 和 sdb 之间连接端子 电阻，（220 欧姆，1/4 瓦），而在 rda 和 rdb 之间也是这样。（橙橙棕）， 优点： 1 节省配线，2 提高处理速度，3 实时性好。 四 n:n 网络设计 1 硬件设计， plc 可选用 fx2n,fx2nc,fx1n,fx0n,通讯选用 fx2n-485-bd,或者 fx1n-485- bd，fx0n-485-bd，在本设计中，选用四个 fx2n-485-bd。 2 软件设计， 由于使用了四个 fx2n 可编程控制器，在软件设计中，要分别对每个可编程控 制器进行编程，选一个 plc 为主站， 将网络参数写在这个主站中. 其他程序见附表， 分别为每个可编程控制器写好程序。其通讯通过以下操作实现： 1）主站点的输入点 x000 到 x003（m1000 到 m1003）输出到站点号 1 和 2 的输出点 y010 到 y013。 2）站点 1 的输入点 x000 到 x003（m1064 到 m1067）输出到主站点和站点 2 的输出点 y014 到 y017。 3）站点 2 的输入点 x000 到 x003（m1128 到 m1131）输出到主站点和站点 1 的输出点 y020 到 y023. 4）主站点中的数据寄存器 d1 指定为站点 1 中计数器 c1 的设定值。 计数器 c1 的接触(m1070)状态反映在主站点的输出点 y005 上。 5）主站点中的数据寄存器 d2 指定为站点 2 中计数器 c2 的设定值。 计数器 c2 的接触(m1140)状态反映在主站点的输出点 y006 上。 6）站点 1 中数据寄存器 d10 的值和站点 2 中数据寄存器 d20 的值被加入主站点，并被存入 数据寄存器 d3 中。 7）主站点中数据寄存器 d0 的值和站点 2 中数据寄存器 d20 的值被加入站点 1，并被存入数 据寄存器 d11 中。 8）主站点中数据寄存器 d0 的值和站点 1 中数据寄存器 d10 的值被加入站点 2，并被存入数 据寄存器 d21 中。 五 结果分析 在本试验中，n=3， 在这个网络中，通过 485bd 的通讯功能，链接了这个网络中的数据， 这种通讯是通过在刷新范围内的字软元件和位软件的数值和状态交换来实现的，可以通过改变 一个站点的数值，来改变整个网络的控制状态。 此网络的最大总站点数最大为 8 个，为半双工通讯，可以根据需要来决定站点数的多少， 当增加站点数的时候， 可以通过修改 n=3 的程序，写入增加站点的程序，并在原有的站点进行 相应的改变即可实现。 此网络适用于多点分散控制， 实时性要求高的场合， 且处理速度 快。能节省配线， 。 、系统调试 江苏大学毕业设计 3 三、主要研究（设计）方法论述： 自动线是由六个 plc 工作站相互连接而成的，它们分别来控制传输过程中的上料、检测、安 装加工、分类提取、码垛等过程，通讯模块采用 fx2n485bd 扩充适配器，各单元连成一线 后，相互之间要进行通讯，把加工过程中所产生的数据如检测信号，工件颜色，装配信息等送 至下一站，系统中的各站开始工作的运行信号是由前站给出的后站也向前站传送加工信息，plc 一方面要处理各种位置信号及检测信号和各种控制信号，另一方面通过 fx2n485bd 传输各 控制单元之间的信息，以便能准确的控制上道和下道工序的进行，通过组态软件进行全部系统 监控。 许多工业现场往往是由单台 plc 机来控制单台设备机组的自动运行，然后这些单台设备机 组之间通过 plc 通信端口传递信息，以达到整个生产线的控制。n：n 通讯就是最好的解决方法， 使用这种网络通讯，将控制单元连接成小规模控制系统，以满足企业实现生产线的全程控制。 四、设计（论文）进度安排： 时间（第 周）工 作 内 容 第一周熟悉设计任务，查阅资料，构思方案 第二周硬件系统的设计 第三周硬件系统的设计 第四周软件系统的设计 第五周软件系统的设计 第六周软件系统的设计 第七周软件系统的设计 第八周软件系统的设计 第九周系统仿真调试，修改，完善 第十周系统仿真调试，修改，完善 第十一周系统仿真调试，修改，完善 第十二周撰写论文 江苏大学毕业设计 4 五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日 江苏大学毕业设计 5 摘要摘要 随着计算机网络通讯技术的日益成熟及企业对工业自动化程度要求的提高，自动控制 系统已从传统的集中式控制向多级分布式、网络化方向发展，这些技术是工业控制过程智 能化的发展方向。但考虑我国企业的实际情况，尤其是近几年迅速发展的乡镇私营企业， 没有足够的能力实现大型的网络自动化，许多工业现场往往是由单台 plc 机来控制单台设 备机组的自动运行，然后这些单台设备机组之间通过 plc 通信端口传递信息，以达到整个 生产线的控制。n：n 通讯就是最好的解决方法，使用这种网络通讯，将控制单元连接成小 规模控制系统，以满足企业实现生产线的全程控制。 关键词：关键词：plc，n：n 通讯 江苏大学毕业设计 6 abstractabstract with the growing of computer network communication technology and increasing of industrial enterprises automation requirements, automatic control system develops from the traditional centralized control to the multilevel distributed network, these technology is intelligent direction of industrial process control. but considering the actual situation of chinese enterprises，especially the rapid development of private enterprises in the last few years，insufficient capacity to achieve large network automation，in lots of industrial locale auto-running of single equipment complex is often controlled by single plc set, then information is transferred among all of equipment complex through plcs communication ports, in order to achieve the control of the entire production line. n:n communication is the best solution, using such communication network, control modules is linked into a small control system to meet the whole control of enterprise production lines keywords:keywords: plc n：n communication 江苏大学毕业设计 7 目目 录录 摘要摘要5 5 abstractabstract6 6 引言引言8 8 第一章第一章 概述概述9 9 1.1 系统简介 9 1.2 n：n 通讯的主站点初始化程序（举例） 10 1.3 小型可编程控制器（plc）的简介12 1.3.1 plc 的概述 .12 1.3.2 plc 的工作原理 .12 第二章第二章 系统的总体设计系统的总体设计1313 2.1 软件设计.13 2.2 rs485 总线标准 .16 2.3 硬件选择 .18 2.3.1 传感器 .18 2.4.各站 fx2n-plc 内部资源分配20 2.5 plc 特殊功能寄存器的设定 .22 2.5.1 辅助继电器的设定 .22 致谢致谢2323 附录附录 a a 程序程序2424 3.1 第一站.24 3.2 第二站（搬运站）26 3.3 第三站（加工站）29 3.4 第四站（安装站）31 3.5 第五站（安装搬运站）34 3.6 第六站（分类站）38 附录二附录二 外文资料翻译外文资料翻译4242 江苏大学毕业设计 8 引言引言 目前 plc 网络采用分级分布式复合结构时，一般分为三级（层）1 管理层（以太网） 2 控制层（开放式，标准的现场总线）3 现场层(部件层)也就是指装置层和传感器层以太网 采用 csma/cd(carrier sense multiple assess with collision detection)介质访问控 制方式，即载波监听多路访问/冲突检测方式，该方式可以简单通俗地叙述为“先听后讲， 边讲边听”。以太网在工厂管理层、车间监控层将成为主流技术，与互连网技术结合是未 来 manufactory 技术基础; 在没有严格时间要求的设备层也将获得一定的发展；但对一般 工业网络要求实时性、确定性通信场合，现场总线技术还将处于主导地位；我们必须学会 面对一个多种网络技术并存的现实世界。n:n 网络相当于三级总线型结构的中间一级，即 控制层，最低一层为远程 i/o 链路，负责与现场设备通信，收集现场数据，驱动执行器， 在远程 i/o 链路中配置周期 i/o 通信机制，这一层也可配置 as-i(传感器执行器接口)链 路，除了 n:n 网络外，比较通用的有主从总线（1：n）方式，争用总线方式，令牌环方式， 浮动主站（n:m）方式，目前已存在若干种现场总线，现场总线的体系结构，省略了网络层， 传输层，会话层及表示层这四层，包括应用层（application）,数据链路层（datalink）， 物理层（physical）,这主要是针对工业过程的特点，使数据在网络流动中尽量减少中间环 节，加快数据的传输速度，提高网络通信及数据处理的实时性，他们之间区别最大之处在 于数据链路层协议，尤其是这层中的介质访问控制（mac）子层，mac 协议可分为如下三个 类型（1）集中式轮询协议。1：n（2）令牌总线协议 n:n（3）总线仲裁协议。 scada（supervisory control and data acquisition）系统作为生产过程和事物管理自动 化最为有效的计算机软硬件系统之一，它包含两个层次的含义：一是分步式的数据采集系 统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另一个是数据处理和显示系统，即 上位机 hmi（human machine interface）系统。n:n 网络 rs485 连线的选择是一对导线 , 单对子布线的情况下，在端子 rda 和 rdb 之间连接端子电阻（110 欧，1/2 瓦），双对子布 线的情况下，在端子 sda 和 sdb 之间连接端子电阻，（220 欧姆，1/4 瓦），而在 rda 和 rdb 之间也是这样。优点： 1 节省配线，2 提高处理速度，3 实时性好。 江苏大学毕业设计 9 第一章第一章 概述概述 1.11.1 系统简介系统简介 该模拟生产线是由独立的六个工作站相互连接而成。它们分别是上料检测站、搬运站、 加工检测站、安装站，安装搬运站和分类站。这六个站连接成生产线后可完成工件类别的 检测、加工、搬运、安装和分类并且可以通过 485-bd 总线连接 pc 机对各个工作站进行监 测。 1.上料检测站：回转上料台将工件依次送到检测工位提升装置将工件提升并检测工件 颜色搬运站； 2.搬运站：工件从上站搬运至下一站； 3.加工站：四个工位转换，钻孔单元打孔，检测单元检测正、次品； 4.安装站：选择要安装工件的料仓,工件从料仓中推出，将工件安装到位； 5.安装搬运站：将上站正品工件拿起放入安装工位，将安装工件拿起放下站；将上站 次品工件拿起放入堆放次品处 6.分类站：按工件类型分类，将工件推入库房，统计不同类型工件的类型工件在生产 线上从一站到另一站的物流加工的传递过程如下： 上料检测站将大工件按顺序排好后提升传送，搬运站将大工件从上料检测站搬运至加 工站，加工站将大工件加工并检测被加工的工件，产生成品或废品信息，通知下站，安装 搬运站将成品送至安装工位，安装站再将小工件装入大工件中，最后，由安装搬运站再将 安装好的工件送至分类站，分类站将工件按类送入相应的料仓并统计工件的数量和总量， 如加工站有废品产生，则安装搬运站将废品直接送入废品收料站。 图 1.1 站间通讯的实现及框图 各站连成一模拟生产线后，相互之间要进行通讯，把加工过程中所产生的数据如检 测信号、工件颜色、装配信息、废品信息等，送至下站，使系统安全、可靠运行。系统中 各站开始工作的运行信号，是由前站给出的，后站也要向前站传送加工信息。plc 一方面 江苏大学毕业设计 10 要处理各种位置信号以及检测信号和各种控制信号，另一方面要通过 fx2n-485-bd 传输各 控制单元之间的信息，以便能准确控制上道和下道工序的进行。通过组态软件进行全面系 统控制。系统配置图 1.2。 图 1.2 系统配置 我们以 fx2n 为例介绍 n：n 通讯硬件配置，系统通讯模块采用 fx2n-485-bd 扩充适配 器或 fx2n-cnv-bd 机能扩充板，采用 fx2n-485-bd 时最大通讯距离为 50 米，采用 fx2n- cnv-bd 时最大通讯距离为 500 米，对 fx2nd 的 v2.0 以后的产品，网络的站点数最多 8 个。 传送速度为 38400bps，通信方式是半 2 重双方向。 1.21.2 n n：n n 通讯的主站点初始化程序（举例）通讯的主站点初始化程序（举例） 主站点程序： 图 1.3 主站点程序 从站点 1 程序： 江苏大学毕业设计 11 图 1.4 从站点 1 程序 从站点 2 的程序： 图 1.5 从站点 2 程序 程序分析： 因为 d8178 的设置为 1，所以主站点和其他站点是工作在模式 1 的状态下， 对于软件的传送指令 fnc12，主站点程序的步骤 1 是主站输入点 x000x1003 输出四个检 测信号传送给主站 m1000m1003,从站 1 和从站 2 的步骤是将 m1000m1003 输出到从站 1 和从站 2 的输出点 y010y013,让从站 1 和从站 2 都同时.同样道理,主站步骤 2,从站 1、 江苏大学毕业设计 12 从站 2 的步骤 4 是将从站 2 的输入点 x000x003 输出到主站点 1 的输出点 y020023 上。 站步骤 3，从站 1、从站 2 的步骤 4 是将从站 2 的输入点 x000x003 输出到主站点和站点 1 的输出点 y020y023 上。从站 1 和从站 2 的步骤 1 是用来确定本站的信号。主站步骤 6，从站 1、从站 2 的步骤 5 是将从站点 1 的数据寄存器 d10 的值和从站点 2 中数据寄存器 d20 的值加起来、并被存入主站的数据寄存器 d3 中。主站步骤 7，从站 1 步骤 6、从站 2 的步骤 5 是将主站点数据寄存器 d0 的值和从站点 2 中数据寄存器 d20 的值加起来、并存入 从站 1 的数据寄存器 d3 中。主站步骤 7，从站 1 步骤 5、从站 2 的步骤 6 是将主站点数据 寄存器 d0 的值和从站点 1 中数据寄存器 d10 的值加起来，并被存入从站 2 的数据寄存器 d3 中。系统通过特殊继电器和数据寄存器在 plc 之间进行数据传送，达到生产线的控制目 的。 1.31.3 小型可编程控制器（小型可编程控制器（plcplc）的简介）的简介 1.3.11.3.1 plcplc 的概述的概述 plc 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编 程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作 指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc 内部 有许多不同功能的器件，实际上这些器件是由电子电路和存储器组成的，例如输入继电器 x 是由输入电路和映象输入接点的存储器组成；输出继电器 y 是由输出电路和映象输出接 点的存储器的组成；定时器 t、计时器 c、辅助继电器 m、状态器 s、数据寄存器 d、变址 寄存器 v/z 等都是有存储器组成的。为了把他们区分开来，我们通常用把上面的器件称为 软器件，是等效概念抽象模拟的器件，并非实际的物理器件。从工作过程看，我们只注重 器件的功能，按器件的功能给名称，例如输入继电器 x、输出继电器 y 等，而且每个器件 都有确定的地址标号，这对编程十分重要。plc 是面向用户的专用工业控制计算机，具有 许多明显的特点：可靠性高，抗干扰能力强，编程直观，简单，适应性好，功能完善，接 口功能强。目前它所具有的功能有：顺序控制，过程控制，数据处理，通信联网和显示打 印，可编程控制器的更新很快。 1.3.21.3.2 plcplc 的工作原理的工作原理 plc 采用循环扫描的工作方式，这个工作过程分为内部处理、通信操作、程序输入处 理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。内部处理 阶段，plc 检查 cpu 模块的硬件是否正常，复位监视定时器等。在通信操作服务阶段，plc 与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令，更新编程器的显示能容等，当 plc 处于停 （stop）状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在 plc 处于运行（run）状态时， 从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 江苏大学毕业设计 13 第二章第二章 系统的总体设计系统的总体设计 2.12.1 软件设计软件设计 本设计中主要用的组态软件是 synall2000 监控系统，synall 2000 监控系统作为一 个实时监视管理和数据采集系统，其软硬件系统的配置直接影响到系统的表现，并直接关 系到能否满足其功能。作为开发这样一个系统的工具软件，应该在考虑到大多数应用所面 临的软硬件环境的基础上，尽可能地提高系统各方面的效率，满足应用对系统响应时间和 处理能力方面的需要。 2.1.12.1.1 scadascada 与与 synalsynal 20002000 系统系统 synall 2000 系统是太力信息产业有限公司(原北京赛诺义科贸有限公司)在总结多年 工业生产过程管理和事务处理自动化系统集成经验的基础上，综合研究国内外优秀的组态 系统如 intouch、wincc、fix、logview、citech，并应用最新的软硬件技术研制成功的。 它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网状结构的分布式大型集中监控管理 系统的开发。 2.1.22.1.2 synallsynall 20002000 系统功能系统功能 配合以上特点，synall 2000 系统提供能满足通常生产过程管理和事务管理自动化系 统所需要的系统功能。 1.synall 2000 组态系统提供以下功能： (1)数据词典定义功能 (2)画面生成功能 (3)动画连接功能 (4)操作连接功能 江苏大学毕业设计 14 (5)强劲的后台语言编程功能 (6)其它辅助功能 2.synall 2000 运行系统具有以下功能： (1)生产和管理设备的数据采集功能 (2)多点同时报警处理功能 (3)设备监控参数(变量)的显示、改变、登录和趋势分析 (4)事故追忆功能 (5)安全性管理功能 (6)容错功能 (7)其它功能 2.1.32.1.3 synallsynall 20002000 系统一般使用步骤系统一般使用步骤 synall 2000 系统作为一个通用的组态系统，它为系统集成商提供了一个方便的生产 过程管理和事务管理自动化系统的开发平台，使用 synall 2000 系统的一般步骤如下： 第一步 准备工作，包括： 了解您应用的领域，为组态准备以下初步信息: 1.有哪些变量需要监控？其对应的逻辑智能数据采集设备包括哪些？ 2.怎样用图形元素表达这些监控信息？怎样有效地组织这些图形元素形成监控显示的 基本单位(窗口)？ 3.需要哪些辅助变量和辅助信息窗口，以便表达更准确更丰富的信息？ 4.应用需要配置在不同的物理或行政地区吗？由此确定需要定义属于同一系统的不同 监控子系统。 5.确定需要的版本，synall 2000 系统包括两个版本：“单机版” ， “网络版和容错版” ， 分别满足不同的需要。简单地说，如果您的应用只需在独立的一台计算机上运行 synall 2000 运行系统即可满足要求，我们建议选择 synall 2000 运行系统的单机版，否则选择网 络版。 第二步 系统组态，包括以下步骤： 1定义设备； 2编辑变量词典； 3定义运行系统，为每个运行系统作以下工作： (1)定义画面窗口(一个或多个)； (2)使用作图工具，构造窗口的画面； (3)对需要的图形元素，描述其显示属性(静态和动态)，即动画连接； (4)选定在本系统中进行数据采集的设备； 江苏大学毕业设计 15 (5)定义后台语言，以完成有关的初始化工作、后台控制操作、系统结束操作等； (6)配置运行系统参数，设定屏幕画面刷新时间、后台语言更新时间、初始运行口令等。 4.编译系统，形成运行系统需要的有关文件，包括运行工程文件(.arn)，数据词典文 件(.ntg；.tag)文件。 第三步 系统运行，包括以下步骤： 1安装运行系统到有关的机器上； 2安装.arn 文件及其它需要的文件到相应的计算机中； 3运行: (1)如果是单机版，只要简单地启动系统即可； (2)如果是网络版，需要首先启动网络监控器。 2.1.42.1.4 根据要求制作根据要求制作 synall2000synall2000 窗口窗口 图 2.1 系统总体界面 2.1.52.1.5 命令语言命令语言 2.1.5.12.1.5.1 后台语言后台语言 if _xg.m1020 = = 1 then _xg.a = =_xg.a + 2; 江苏大学毕业设计 16 else if _xg.m1020 = = 1 then _xg.b = =_xg.b + 2; else if _xg.m1070 = = 1 then _xg.c = =_xg.c + 2; else if _xg.m1140 = = 1 then _xg.d = =_xg.d + 2; else if _xg.m1266 = = 1 then _xg.e = =_xg.e + 2; else endif; endif; endif; endif; endif; _xg.f = _xg.f + 2; _xg.g = _xg.g + 2; if _xg.g = =100 then _xg.g = 0; else endif; if _xg.a = = 100 then _xg.a =0; else if _xg.b = = 100 then _xg.b = 0; else if _xg.c = = 100 then _xg.c = 0; else if _xg.d = = 100 then _xg.d = 0; else if _xg.e = = 100 then _xg.e = 0; else if _xg.f = = 100 then _xg.f = 0; else endif endif endif endif endif endif 2.1.5.22.1.5.2 程序说明程序说明 xg.a: 表示转盘；xg.b：工件：xg.c； 机械手（从一站取工件到二站的） ； xg.d：旋转台（打孔） ；xg.e：机械臂（从三站取芯的） ； xg.f：工件芯； xg.g：推手（工件分类的） m1020，m1070，m1140，m1266 是 plc 各站的特殊寄存器，输入各站的状态。 江苏大学毕业设计 17 2.22.2 rs485rs485 总线标准总线标准 在通讯距离为几十到上千米时，广泛采用 rs485 串行总线标准。rs485 采用平衡发 送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低 至 200mv 的电压，rs485 采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此， 发送电路须由使能信号加以控制。rs485 用于多点互联时非常方便，可以省掉许多信号线。 应用 rs485 可以连网构成分布式系统，允许最多并联 32 抬驱动器和 32 台接收器，rs485 的共模输出电压不同，rs485 是在-7v +12 之间，rs 接收器的最小输入阻抗为 12k，rs485 的最大传输距离为 1219m，最大传输速率为 10mbps。平衡双绞线的长度和传 输速率成反比，在 100kbps 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距 离下才能获得最高的传送速率传输。一般 100m 长的双绞线最大传送速率为 1mbps。 图 2.2 485 的原理图 通常情况下，发送驱动器 a，b 之间的正电平在+2v+6v，是一个逻辑状态，负电平 在-2v-6v，是另一个逻辑状态。另有一个信号地 c，在 rs-485 中还有一“使能”端。 “使能”段是用于控制发送驱动器与传输线的切断和连接。当“使能”端起作用时，发送 驱动器处于高阻状态，称作“第三态” ，即它有别于逻辑“1”与“0”的第三态。接受器也 作发送端相对的规定，收、发端通过平衡双绞线将 aa 与 bb 对应相连，当在收端 ab 之间有 大于+200mv 的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mv 时，输出负逻辑电平。接收器接收平 衡线上的电平范围通常在 200mv 至 6v 之间。 连线的选择：连线的选择： rs485 可以选择一对或两对导线进行连接。 （1）在两对导线的情况下，在端子 sda 和 sdb 间以及 rda 和 rdb 间采用终端电阻 （330。1/4w）来进行连接。使 用在产品附件中提供的电阻。 （2）在一对导线的情况下，在端子 pda 和 pdb 间采用终端电阻 （110，1/2w）来进行连接。使 江苏大学毕业设计 18 用作为产品附件中提供的电阻。 2.32.3 硬件选择硬件选择 2.3.12.3.1 传感器传感器 1.1.型号：型号：sb03-1ksb03-1k 参数：u：10-30vdc 1：200lna npn 常开 检测距离（sn）：30cm（可调） 负载 黑 蓝 棕 图 2.3 sb03-1k 型传感器原理图 江苏大学毕业设计 19 图 2.4 sb03-1k 型传感器的结构 2.2.电感式接近开关电感式接近开关 型号：le4-1k 参数：u： 图 2.5 le4-1k 型传感器的原理图 图 2.6 le4-1k 型传感器的结构 3.3.位移传感器位移传感器 型号：vlg10-8 参数：工作电压：10-30vdc 静态功耗：=5ma 输出电压：0-10dvc 线性距离：2-10mm 重复精度：1.0% 输出形式：双态通用 驱动形式：运放驱动 江苏大学毕业设计 20 图 2.7 vlg10-8 型传感器的原理图 图 2.8 vlg10-8 型传感器的结构 2.3.22.3.2 缸磁性开关：缸磁性开关：d-a73d-a73 图 2.9 缸磁性开关 d-a73 的原理图 表 2.1 缸磁性开关 d-a73 参数表 名称 d-a73 用途继电器、程序控制器 负载电压 24vdc100vac 负载电流 5-40mm5-20ma 泄露电流 0ma 内部电压降2.4v 或以下 指示灯接通时发光 安装形式轨道安装 相应时间 1.2ms 绝缘电阻500vac 量度时最少 50m 绝缘耐压 1500vac 环境温度 -10-+60c 保护结构iec 规格 ip67，防浸（jisc0920）以及防油构造 江苏大学毕业设计 21 2.4.2.4.各站各站 fx2n-plcfx2n-plc 内部资源分配内部资源分配 每一站的输入端 ： com：接地；x10:开始按钮； x11:复位按钮； x12:特殊功能按钮 x13:手动/自 动切换；x14:单站/联网切换；x15:停止按钮；x16:上电按钮； 每一站的输出端：y10：l1 开始指示；y11：l2 复位指示；y12：l3 特殊功能知识； y13：l4 停止指示； 1.第一站（上料检测站） 输入端： xo:光电开关 b1；x1:光电开关 b2；x2:光电开关 b3；x3：光电开关；x5:下限位；x6: 下限位； 输出端： com1、com2、com3、com4、接 24v 电源；com 接地；y0：k1 回转台电机；y1：k2 报警 灯；y2：k3 报警；y3：1y1 提升； 2.第二站（搬运站） 输入端： x0：左接近开关 1b1；x1：右接近开关 1b2；x2：缩回限位 2b1；x3：伸出限位 2b2； x4：爪松为“1” ；x5：上限位 4b1；x6：下限位； 输出端： y0：1y1 臂右转；y1：1y2 臂左转；y2：2y1 前臂缩近；y3：2y2 前臂伸出； y4：3y1 爪松开；y5：3y1 抓夹紧；y6：臂下降； 3.第三站（加工站） 输入端： x0：光电开关 b1；x1：接近开关 b2；x2：钻孔工位上限位；x3：钻孔工位下限位； x4：检测工位上限位 2b1；x5：检测工位下限位 2b2；x6：钻孔工位缩回限位 3b1；x7：钻 孔工位伸出限位 3b2； 输出端： y0：m1 工作台电机；y2：m2 钻孔电机；y3：1y1 钻孔电机升降；y4：2y1 检测传感器 升降；y5：3y1 钻孔工位探测器伸缩； 4.第四站（安装站） 输入端： x0：1b1 上限位；x1：1b2 下限位；x2：2b1 左限位；x3：2b2 右限位；x5：4b1 后限 位；x6：4b2 前限位； 江苏大学毕业设计 22 输出端： y0：1y1 下降； y1：1y2 上升； y2：2y1 右移； y3：2y2 左移；y4：3y1 释放； y5：3y2 抽真空；y6：4y1 堆料； 5.第五站（安装搬运站） 输入端： x0：1b1 左限位开关；x1：1b2 右限位开关；x2：2b1 正品右移到位；x3：2b2 正品左 移到位；x5：4b1 下降到位；x6：4b2 上升到位； 输出端： y0：1y1 机械手左移；y1：1y2 机械手右移；y2：2y1 左移；y3：2y2 右移； y4：3y1 松开；y5：3y2 夹紧；y6：4y1 臂下降； 6.第六站（分类站） 输入端： x0：1b1 下限位；x1：1b2 上限位；x2：2b1 右限位；x3：3b1 后限位；x5：3b1 后限 位；x6：3b2 前限位； 输出端： y0：1y1 上升；y1：1y2 下降；y2：2y1 左移；y3：2y2 右移；y4：3y1 伸出； 2.52.5 plcplc 特殊功能寄存器的设定特殊功能寄存器的设定 2.5.12.5.1 辅助继电器的设定辅助继电器的设定 m8038 辅助继电器是用来进行 n：n 网络参数设置的开始继电器，m8183 是主站点通信 错误标志位，m8184 到 m8190 这七个辅助继电器分别是从站点产生通信错误时，它们为 on，m8189 是当各站发生数据通信时为 on。 2.5.22.5.2 数据寄存器设定数据寄存器设定 数据寄存器 d8176 是设置本站点号，0 为主站点号，1 是第一站点，2 是第二站 点7 是第七站点。d8177 是用来设置从站点的总数，设定 07 到特殊数据寄存器 d8177 中，可以确定本系统有几个从站，d8179 是设置通信连接的次数，d8180 是通讯超时的设定 寄存器。 d8178 是设定 02 的值到该寄存器中，确定 n：n 状态在不同的模式下工作时有不同的 特殊继电器和不同的数据寄存器被使用。如下表 2.6 所示： 表 2.6 d8178 对系统各站的设置 站点 号 模式 0模式 1模式 2 江苏大学毕业设计 23 特殊继电 器 数据继电 器 特殊继电器数据寄存 器 特殊寄存器数据寄存 器 0 点4 点32 点4 点64 点8 点 第 0 站 无d0 到 d3m1000 到 m1031d0 到 d3m1000 到 m1063 d0 到 d7 第 1 站 无d10 到 d13m1064 到 m1095d10 到 d13 m1064 到 m1127 d10 到 d17 第 2 站 无d20 到 d23m1128 到 m1159d20 到 d23 m1128 到 m1191 d20 到 d27 第 3 站 无d30 到 d33m1192 到 m1223d30 到 d33 m1192 到 m1255 d30 到 d37 第 4 站 无d40 到 d43m1256 到 m1287d40 到 d43 m1256 到 m1319 d40 到 d47 第 5 站 无d50 到 d53m1320 到 m1351d50 到 d53 m1320 到 m1383 d50 到 d57 第 6 站 无d60 到 d63m1384 到 m1415d60 到 d63 m1384 到 m1447 d60 到 d67 致谢致谢 在毕业设计期间我掌握了 plc 编程的方法，自己懂得了用 synall 2000 制作工控界面， 用它来对生产线进行监控，其中有许多困难，但是收获更多，我获得了宝贵的实践经验， 掌握了一些解决问题的方法。这些都将给我今后的工作学习生活带来很大的益处。 本次毕业设计是在将正炎、杨劲松老师的指导和帮助下完成的。杨老师以其灵活的思 维模式和为我树立了今后学习工作上的榜样，在此，谨向他表示我最诚挚的谢意。 由于水平有限，时间仓促，设计中的漏洞和错误也在所难免，望大家提出建议和指正。 本人不胜感激。 参考文献参考文献 江苏大学毕业设计 24 1.田瑞庭，可编程控制技术器应用，机械工业出版社，1994.7 2.fx2n 系列可编程控制器使用手册 3.王兆义，可编程控制器实用技术，机械工业出版社，1997.7 附录附录 a 程序程序 3.13.1 第一站第一站 第一站流程图： 江苏大学毕业设计 25 图 3.1 第一站流程图 所编程序如下： 0 ld m8088 1 mov k0 d8176 6 m0v k5 d8177 11 m0v k1 d8178 16 mov k3 d8179 21 mov k8 d8180 主站点 初始化； 26 ld m8002 27 or mo 28 ani m1 29 out mo 30 ld mo 31 and x011 32 and x016 33 or m1 34 ani m2 35 out m1 复位，上电； 36 ld m1 37 and x006 38 or m2 39 ani m3 40 out m2 上升到位置准备取零件； 41 ld m2 42 and x010 43 ld m6 44 and x0o6 47 ani m4 48 out m3 49 ani x012 50 out t0 k100 53 ld m3 54 and x000 55 out t1 k10 延时 10s 准备运 零件； 58 ld m3 59 and x000 60 and t1 61 or m4 江苏大学毕业设计 26 62 ani m5 63 out m4 64 ld m4 65 and x005 66 or m5 67 ani m6 68 out m5 下降到位放零件； 69 out t2 72 ld m5 73 ld m1067 74 and x014 75 ldi x014 76 and x012 77 orb 78 anb 79 or m6 80 ani m3 81 out m6 82 ld m0 83 and m8013 84 and x016 85 out y011 复位； 86 ld m2 8