多工步机床控制系统设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）基于PLC的多工步组合机床控制系统设计摘 要现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，就是要求能够对工件进行铣端面、镗孔、钻孔、检查、扩孔、攻丝、转位、钻深孔等工序的加工。当然要完成这些动作，仅凭传统的继电器控制方式，将很难以实现。这就需要有一种新型的控制方式可编程控制器。在多工步组合机床对棉纺锭子锭脚的加工中，就要求多工步机床同时具备加工：钻孔，车平面，钻深孔，车外圆及钻孔，粗铰双节孔及倒角，精铰双节孔，铰锥孔，各个工步的动作。这就必须依靠可编程控制器的强大功能来加以实施，因为采用PLC控制，可使接线大为简化，不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修费，提高了工效。关键词：多工步，PLC，机床Design of multi-stage combination control machine based on PLC ABSTRACT Modern sense, for processing metal mechanical parts of machine tools, the workpiece is required to face milling, boring, drilling, inspection, reaming, tapping, transfer, deep hole drilling and other machining processes. Of course, to complete these actions alone traditional relay control, it will be difficult to achieve. This requires a new control method - programmable logic controller. In the multi-step combination of machine tool spindle legs on the processing of cotton spindles, the machine requires both a multi-step process: Drilling, plane, drill hole, cylindrical and drilling vehicles, crude Double hinge hole and chamfer , Double precision hinge hole, hinge cone, each process step in the action. This must rely on the power of programmable controllers to be implemented, because the use of PLC control, can greatly simplify the wiring, installation is not only convenient, but also to ensure the reliability, reduce maintenance costs, improve work efficiency. KEY WORDS: multi-step，PLC，machine tool目录前言1第1章 绪论21.1课题研究的背景21.1.1多工步组合机床在国民经济中的地位及其发展简史。31.1.2 我国多工步组合机床技术装备现状及发展趋势31.2 PLC控制系统研究41.2.1 PLC的定义和概念41.2.2 PLC的国内外发展状况41.2.3 PLC的未来发展趋势41.3 课题的提出及课题研究的意义51.4 小结5第2章 多工步机床电气控制系统的硬件设计72.1 PLC的选型设计72.2 PLC的I/O编址82.3 PLC的I/O点分配82.4多工步组合机床控制系统主电路102.5 元件明细表102.6 小结11第3章 多工步组合机床控制系统的软件设计123.1. 编程语言的选择123.2 多工步机床电气控制系统的流程图设计133.3 多工步机床控制系统的梯形图设计143.4多工步组合机床控制系统梯形图对应的指令表183.5 小结22第4章 多工步组合机床控制系统的组态设计234.1 组态软件的简介234.1.1组态软件产生的背景234.1.2 组态软件的主要特点244.1.3组态软件的系统构成244.2我国组态软件的现状及未来的发展趋势244.3新组态工程的建立254.3.1 组态画面的创建264.3.2 I/O设备定义264.3.3各个图素动画连接设备284.4多工步组合机床控制系统组态图294.5 PLC系统与组态的连接304.6小结30第5章 多工步组合机床控制系统的调试32结论33谢辞34参考文献35附录36外文资料翻译395前言多工步机床是一种进行特定加工的高效率、自动化专用设备。他通过采用继电器逻辑控制方式，存在着控制椐体积大、改变控制方式困难、柔韧性差、设备的电控系统故障率高，检修周期长等缺点。 特别是在更换产品而改变动作循环时，需重新设计、安装、调试，不能适应现代生产要求。若将原系统改装为PLC控制系统，则能克服上述缺点。本课题多工步组合机床的PLC控制系统的设计主要是运用PLC控制系统来控制机床，实现了以软件代替部分硬件。要求能够对工件进行铣端面、镗孔、钻孔、检查、扩孔、攻丝、转位、钻深孔等工序的加工。根据上述要求，首先是主电路图的设计，即把各个动力头的电机的主电路图设计好。其次是电气元件的选择。第三是地址表的分配。第四是画出顺序功能图表第五根据顺序功能图写出梯形图。最后是指令表的书写。在上述工作完成之后就需要我们绘制出系统组态图，最后是系统的调试和仿真。通过毕业设计的实践，查阅资料、初步设计，通过老师的精心指导，我初步学了组合机床的PLC控制系统的设计原理。大大的提高了我的个人能力。由于自己的有限的知识，本课题还有很多的缺点，还需要各位老师的指导。 第1章 绪论1.1课题研究的背景多工步机床是一种进行特定加工的高效率、自动化专用设备。采用继电器逻辑控制方式，存在着控制椐体积大、改变控制方式困难、柔韧性差、设备的电控系统故障率高，检修周期长等缺点。而采用PLC控制，可使接线大为简化，不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修费，提高了工效。本文设计的多工步机床是用于加工棉纺锭子锭脚的一种加工机床，其锭脚加工工艺比较复杂，零件加工前为实心胚件，整个机械加工过程由七个工步要求依次进行切削。七个工步依次为：钻孔，车平面，钻深孔，车外圆及钻孔，粗铰双节孔及倒角，精铰双节孔，铰锥孔，各个工步的动作分解如图1-1所示。图1-1各个工步的动作分解图1.1.1 多工步组合机床在国民经济中的地位及其发展简史一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平 现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过渡，这就推动了机床的迅速发展。1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，续车床之后，随着机械制造业的发展，至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。1.1.2 我国多工步组合机床技术装备现状及发展趋势我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.2 PLC控制系统研究1.2.1 PLC的定义和概念PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。1.2.2 PLC的国内外发展状况20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。1.2.3 PLC的未来发展趋势21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。 1.3 课题的提出及课题研究的意义在机床行业中，多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。原来用于加工棉纺锭子锭脚的机床用量大的继电器控制，可靠性低容易产生误动作，故障不易检查，维修频繁，噪声大且耗能，越来越满足不了生产需要。同时可编程控制器作为一种新型的工业自动化装置已在工业控制各个领域广泛应用，具有体积小，功耗低，寿命长，可靠性高，灵活通用，易于编程，维修及使用方便等特点。将PLC技术应用于制动器杠杆加工的专用组合机床，使该机床实现除装卸工件以为的全部自动循环过程，避免了过去由于大量使用继电器带来的种种缺点，改善并提高了控制性能，提高了生产效率，降低了生产成本。多工步机床是一种进行特定加工的高效率、自动化专用设备。他通过采用继电器逻辑控制方式，存在着控制椐体积大、改变控制方式困难、柔韧性差、设备的电控系统故障率高，检修周期长等缺点。随着技术的进步，这类控制系统已显示出越来越多的弊端。近年来PLC在工业自动控制领域应用越来越广，PLC抗干扰能力强，可靠性高、寿命长，适用于工业设备的改造，他在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势，较好的提高了其可靠性和灵活性，是其他工控产品无法比拟的。如果用PLC控制技术对这些系统实施改造，这具有普遍的技术及经济意义。1.4 小结棉纺行业的现代化，要求机械产业不断地提供各种先进的设备，为制造和维修这些设备，就必须具备制造各种金属零件的设备。机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度要求高的零件，主要靠机床切削加工来达到，特别形状复杂和精度要求高的零件，往往需要几道切削加工工步才能完成。开发研制的此项多工步机床的电气控制系统的方案采用先进技术、工作可靠性高、简单易懂、操作维护方便、性能优良、反应灵活、自动化程度高，适合我国现在的国情，对我国经济的发展，以及机床利用自动控制系统的进步有着重要的现实意义和实用价值。第2章 多工步机床电气控制系统的硬件设计2.1 PLC的选型设计西门子工控产品在工控领域应用市场中有较高的占有率，其功能比较全面和典型，具有一定的代表性。S7-200系列PLC是西门子SIMATIC PLC家族中的成员之一，在西门子工控领域应用中占有重要地位。S7-200系列PLC体积小，价格低廉，软硬件功能强大，系统配置方便，它一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。而S7-200系列的产品可以满足本设计要求，因此设计以西门子公司的S7-200系列入手。S7-200主机单元发展至今，经历了两代产品。第一代产品为CPU21X型，包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216,其中每种主机单元都可以进行扩展。第二代产品为CPU22X型，包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224XP、CPU226和CPU226XM,它们已经得到了广泛的应用。1. CPU221型主机单元 具有6输入/4输出共计10数字I/O点，无I/O扩展能力。2. PLC222型主机单元 具有8输入/6输出共计14个数字I/O点，可以连接2个I/O扩展单元，最大扩展至78个数字量I/O点或10路模拟量I/O。3. PLC224型主机单元 具有14输入/10输出共计24个数字量I/O点，可以连接7个扩展单元，最大至168个数字量I/O点或35路模拟量I/O。4. CPU224XP型主机单元 具有与CPU224相比增加了2路输入/1路输出共3路模拟量I/O。5. CPU226型主机单元 具有24输入/16输出共计40个数字I/O点，可以连接7个I/O扩展单元，最大扩展至248个数字量I/O点或35路模拟量I/O。6. CPU226XM型主机单元 CPU226XM型主机单元和CPU226型相比，I/O点都一样，只是存储容量有所区别。CPU22X系列具有多种功能模块和人机界面可供选择，具有功能齐全的编程软件，控制系统的设计更简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。多工步机床电气控制系统硬件电路需要6输入/5输出共计11个数字量I/O点，同时考虑到要留有一定的余量，价格问题，所以选择CPU222作为主机单元，它具有8电开关量输入/6点开关量输出，这表明硬件系统满足全部工艺要求。因此采用1个基板即可。PLC的具体硬件配置如表2-1所示。表2-1 PLC的具体配置序号名称类型数量1主机单元模块CPU22212基板DIN12.2 PLC的I/O编址PLC的输入/输出（I/O）编址如表2-2所示。表2-2 PLC的输入/输出（I/O）编址输入输出I0.0Q0.0I0.1Q0.1I0.2Q0.2I0.3Q0.3I0.4Q0.4I0.5Q0.5I0.6I0.72.3 PLC的I/O点分配PLC的输入/输出具体分配如表2-3所示。表2-3 PLC的输入/输出具体分配信号名称信号符号I/O编址输入电源启动开关SB1I0.0DC24V横向工进开始SQ1I0.1DC24V限位开关横向延时开始SQ2I0.2DC24V限位开关横向快退结束SQ3I0.3DC24V限位开关纵向快退结束SQ4I0.4DC24V限位开关停止开关SB2I0.5DC24V正转接触器KM1Q0.0AC220V反转接触器KM2Q0.1AC220V快速接触器KM3Q0.2AC220V电磁阀DT1Q0.3AC220V主轴接触器KM4Q0.4AC220V图2-1多工步组合机床控制系统主电路2.4多工步组合机床控制系统主电路多工步组合机床控制系统主电路如图2-2所示。图2-2多工步组合机床控制系统的I/O接线图2.5 元件明细表由多工步机床电气控制系统I/O点及元件的数量和类型可知，该系统有一个电磁阀，四个接触式接触器KM1、KM2、KM3和KM4，两个按钮开关SB1和SB2，四个限位开关SQ1、SQ2、SQ3和SQ4，两个熔断器FU1和FU2，还有三台三相异步交流电动机M1、M2和M3。统计得出需要接触器四个，按钮开关二个，限位开关四个，电磁阀一个，熔断器两个，三相异步交流电动机三台。电动机的额定功率选择的原则是：所有额定功率要满足生产机械在拖动的各个环节（启动、调速、制动等）对功率和转矩的要求并在此基础上使电动机得到充分利用。主电动机M1 Y100L2-4 5KW 380V快速电动机M2 Y90L-4 2KW 380V慢速电动机M3 Y802-4 2KW 380V具体元件明细表如表2-4所示。表2-4元件明细表元件名称符号型号数量启动按钮SBLAY16-82刀开关QSHH31限位开关SQALP-3104接触器KMM2J4电磁阀YVARE-0501主电动机M1Y100L2-41快速电动机M2Y90L-41慢速电动机M3Y802-41熔断器FURL122.6 小结继电器逻辑控制方式，存在着控制椐体积大、改变控制方式困难、柔韧性差、设备的电控系统故障率高，检修周期长。PLC控制，可使接线大为简化，不但安装十分方便，而且保证了可靠性，减少了维修费，提高了工效。PLC技术可以实现逻辑控制、顺序控制、定时、计数、算术运算、数据处理、数据通信等功能，并且具有处理分支、中断、自诊断能力。PLC技术的逻辑控制功能通过软件编程来实现，柔韧性强控制功能多，控制线路大大简化。PLC的程序运行为循环扫描工作方式，且有故障检测及诊断程序，可靠性极高。采用PLC技术改造的多工步机床自动控制系统完全符合多工步自动控制的生产特点，能够满足多工步机床自动控制的各种要求，从而提高了棉纺锭子锭脚的加工水平。第3章 多工步组合机床控制系统的软件设计3.1. 编程语言的选择 PLC最常见的三种编程语言，一是梯形图，二是语句表STL，三是功能块图FBD。采用梯形图编程，是因为他直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件；采用语句表STL形式便于实验，因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的梯形图编程器或计算机来编程。 STEP7 Micro/WIN32编程软件提供了三种编程语言，即梯形图，语句表STL，及功能块图FBD，每种语言都有自己的特点。 梯形图：梯形图是通过连线把PLC指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用以表达所使用的PLC指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种：一种为母线，另一种为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这个指令组一般总是从装载（LD）指令开始，必要时再继已若干个输入指令（含LD指令），已建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通信处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。编程人员几乎不必具有计算机的基础知识，不需考虑PLC内部的结构原理，只要有继电器接触控制的基础，就能在很短的时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法，因此这种编程语言应用最广泛。 语句表STL类似于计算机的汇编语言，是PLC最基础的编程语言。它特别适用于熟悉计算机原理和熟悉PLC的结果原理和工作过程的程序员，用它可以编写出梯形图LAD或功能块图FBD无法实现的程序，程序执行速度最快。 功能块图FBD类似于数字电子电路，它是将具有各种与、或、非、异或等逻辑关系的功能块图按照一定的控制逻辑组合起来。这种编程语言适用于那种熟悉数字电子电路的人员。 PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同于一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。本文编程确定选用梯形图LAD汇编语言，以便形象、直观的反映所实现的逻辑关系。3.2 多工步机床电气控制系统的流程图设计程序控制图如3-1所示。图3-1 主程序控制流程图3.3 多工步机床控制系统的梯形图设计多工步机床电气控制的梯形图如图3-2所示。图3-2 多工步组合机床控制系统梯形图3.4多工步组合机床控制系统梯形图对应的指令表49Network 1LD I0.0O M0.1AN M0.2= M0.1Network 2LD I0.1A M0.1O M0.2AN M0.4= M0.2Network 3LD I0.2LPSAN M0.2= M0.3LPPTON T37, 30Network 4LD T37A M0.2O M0.4AN M0.5= M0.4Network 5LD I0.3A M0.4O M0.5AN M0.6= M0.5Network 6LD I0.4A M0.5O M0.6AN M0.7= M0.6Network 7LD I0.1A M0.6O M0.7AN M1.0= M0.7Network 8LD T37A M0.7O M1.0AN M1.1= M1.0Network 9LD I0.3A M1.0O M1.1AN M1.2= M1.1Network 10LD M1.1O M1.2AN I0.1= M1.2Network 11LD T37A M1.2O M1.3AN M1.4= M1.3Network 12LD I0.3A M1.3O M1.4AN M1.5= M1.4Network 13LD I0.1A M1.4O M1.5AN M1.6= M1.5Network 14LD T37A M1.5O M1.6AN M1.7= M1.6Network 15LD I0.3A M1.6O M1.7AN M2.0= M1.7Network 16LD I0.1A M1.7O M2.0AN M2.1= M2.0Network 17LD T37A M2.0O M2.1AN M2.2= M2.1Network 18LD I0.3A M2.1O M2.2AN M2.3= M2.2Network 19LD I0.1A M2.2O M2.3AN M2.4= M2.3Network 20LD T37A M2.3O M2.4AN M2.5= M2.4Network 21LD SM0.1R M0.1,22Network 22LD M2.3A M2.4= M2.5Network 23LD M0.1O M0.2O M0.6O M0.7O M1.1O M1.2O M1.4O M1.5O M1.7O M2.0O M2.2O M2.3AN M0.3AN Q0.3= Q0.1Network 24LD Q0.1O Q0.3AN M0.2AN M0.7AN M1.2AN M1.5AN M2.0AN M2.3= Q0.2Network 25LD M0.4O M1.0O M1.3O M1.6O M2.1O M2.4AN Q0.1= Q0.3Network 26LD M0.5AN Q0.1= Q0.63.5 小结 PLC技术可以实现逻辑控制，顺序控制，定时，计数，算数运算，数据处理，数据通信等功能，并且有处理分支，中断，自诊断能力。PLC技术的逻辑控制功能通过软件编程实现，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。S7-200 PLC的编程软件为STEP7 Micro/win32,是一种基本windows平台的应用软件，它可以使用的个人计算机作为图形编辑器，用于在线或离线开发用户程序，用于在线对PLC进行各种操作，并且可以在线实时监控用户程序的运行状态。STEP7 Micro/wIN32编程软件提供了三种编程语言，即梯形图LAD，语句表STL及功能块图FBD，每种语言都有自己的特点。编程人员可跟据需要选择不同的编程语言。第4章 多工步组合机床控制系统的组态设计4.1 组态软件的简介4.1.1组态软件产生的背景 “组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，Human Machine Interface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。4.1.2 组态软件的主要特点（1）延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。4.1.3组态软件的系统构成从总体上讲，组态软件是由两大部分构成的：系统开发环境：系统开发环境由若干个组态程序组成，如图形界面组态程序、实时数据库组态程序等。系统运行环境：系统运行环境由若干个运行程序组成，如图形界面运行程序、实时数据库运行程序等。必备程序组件：图形界面开发程序、图形界面运行程序、实时数据库系统组态程序、实时数据库系统运行程序、I/O驱动程序。扩展可选组件包括：通用数据库接口（ODBC接口）组态程序、通用数据库接口（ODBC接口）运行程序、策略（控制方案）编辑组态程序。4.2我国组态软件的现状及未来的发展趋势组态软件产品于80年代初出现，并在80年代末期进入我国。但在90年代中期之前，组态软件在我国的应用并不普及。究其原因，大致有以下几点： （1）国内用户还缺乏对组态软件的认识，项目中没有组态软件的预算，或宁愿投入人力物力针对具体项目做长周期的繁冗的上位机的编程开发，而不采用组态软件； （2）在很长时间里，国内用户的软件意识还不强，面对价格不菲的进口软件（早期的组态软件多为国外厂家开发），很少有用户愿意去购买正版。 （3）当时国内的工业自动化和信息技术应用的水平还不高，组态软件提供了对大规模应用、大量数据进行采集、监控、处理并可以将处理的结果生成管理所需的数据，这些需求并未完全形成。社会信息化的加速是组态软件市场增长的强大推动力。长期以来，中国的组态软件市场都是由国外的产品占主角，中国本土的组态软件进入国际市场还有很长的路要走，需要具有综合优势。中国的工程公司、自动化设备生产商在国际市场取得优势对组态软件进入国际市场也具有一定的推动作用。相信民族组态软件的崛起是迟早的事情。随着我国经济发展水平的提升，信息化社会将为组态软件带来更多的市场机会。4.3新组态工程的建立启动“组态王”工程管理器（ProjManager），选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如图4-1所示。 图4-1 新建工程向导一 图4-2 新建工程向导二单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”，如图4-2所示。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如图4-3所示。 图4-3 新建工程向导三 图4-4 是否设为当前工程对话框 单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程，如图4-4所示。 单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。4.3.1 组态画面的创建继续上节的工程，进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如图4-5所示。在“画面名称”处输入新的画面名称，如多工步，其它属性目前不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。 图4-5 新建画面 图4-6 组态王开发系统4.3.2 I/O设备定义继续上节的工程。选择工程浏览器左侧大纲项“设备COM1”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，运行“设备配置向导”，如图4-7所示。选择“S7-200系列”的“PPI”项，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图4-8所示。 图4-7设备配置向导 图4-8 设备配置向导二一为外部设备取一个名称，输入PLC，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图4-9所示。为设备选择连接串口，假设为COM1，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图4-10所示。 图4-9设备配置向导三 图4-10 设备配置向导四填写设备地址为2，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图4-11所示。设置通信故障恢复参数(一般情况下使用系统默认设置即可)，单击“下一步”，弹出“设备配置向导”，如图4-12所示。 图4-11 设备配置向导五 图4-12 设备配置向导六请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”。 设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外部设备“PLC”。在定义数据库变量时，只要把I/O变量连结到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。4.3.3各个图素动画连接设备（1）快进图素与变量“快进1”连接，双击图素，弹出如图4-13所示画面，添加变量，进行设置。 图4-13 快进图素与变量快进1连接(2)在快进1的动画连接界面中选择“水平移动”选项，弹出如图4-14所示画面，添加表达式，进行设置。图4-14水平移动连接4.4多工步组合机床控制系统组态图钻孔画面运行效果如图4-16所示。车平面画面运行效果如图4-17所示。 图4-16 钻孔画面运行效果 图4-17 车平面画面运行效果 图4-18 车外圆及钻孔画面运行效果 图4-19 铰锥孔画面运行效果车外圆及钻孔画面运行效果如图4-18所示。铰锥孔画面运行效果如图4-19所示。4.5 PLC系统与组态的连接打开工程浏览器，选择“设备/COM1”，右击“PLC1”，弹出快捷菜单，选择“测试PLC1”，弹出“串口设备测试”对话框。如图4-20所示。选择要进行通讯测试的设备的寄存器。添加：单击该按钮，将定义的寄存器添加到“采集列表”中，等待采集。删除：如果不再需要测试某个采集列表中的寄存器，在采集列表中选择该寄存器，单击该按钮，将选择的寄存器从采集列表中删除。读取/停止：当没有进行通讯测试的时候，“读取”按钮可见，单击该按钮，对采集列表中定义的寄存器进行数据采集。同时，“停止”按钮变为可见。当需要停止通讯测试时，单击“停止”按钮，停止数据采集，同时“读取”按钮变为可见。图4-20串口设备测试设备测试属性页4.6小结组态就是用应用软件中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程，组态软件已经成为工业自动化系统的必要组成部分，即“基本单元”或“基本元件”，因此吸引了大型自动化公司纷纷投资开发自有知识产权的组态软件，以期依靠强大的市场产生大批量的销售，从中获取利润。组态软件处于监控系统的中间位置，向上、向下均具有比较完整的接口，因此对上、下应用系统的渗透能力也是组态软件的一种本能。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容监控组态软件将会不断被赋予新的内容。第5章 多工步组合机床控制系统的调试在长期的软件开发实践中，人们积累了许多成功的经验，同时也总结了许多失败的教训。在此过程中，控制系统调试的重要性正逐渐被人们所认识，现在系统调试成本在整个软件开发成本中已占有很很高的比重。在PLC控制系统的程序调试之前，都将有大量的准备工作要做，这就需要设计人员具有扎实的专业知识和周密的设计计划。在完成一切的准备工作之后，将PLC安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器，执行器和硬接线等方面的问题，以及PLC的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，对应出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入实际的运行了。通过系统的调试，我们验证了程序的正确，证实了用PLC技术实现逻辑控制功能，柔性强，控制功能多，控制线路大大简化。输入、输出回路均带有光电隔离等抗干扰和过载保护措施，程序运行为循环扫描工作方式，且有故障检测及诊断程序，可靠性极高，控制系统为模块化结构，维护方便，并可显示故障类型。操作简便、可靠，指示清晰。结论多工步机床由于其工步及动作多，控制较复杂，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多，接线复杂，因此故障多，维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响了设备的工效。原来用于加工棉纺锭子锭脚的机床用量大的继电器控制，可靠性低容易产生误动作，故障不易检查，维修频繁，噪声大且耗能，越来越满足不了生产需要。同时可编程控制器作为一种新型的工业自动化装置已在工业控制各个领域广泛应用，具有体积小，功耗低，寿命长，可靠性高，灵活通用，易于编程，维修及使用方便等特点。将PLC技术应用于制动器杠杆加工的专用组合机床，使该机床实现除装卸工件以为的全部自动循环过程，避免了过去由于大量使用继电器带来的种种缺点，改善并提高了控制性能，提高了生产效率，降低了生产成本。采用PLC技术改造的多工步机床自动控制系统完全符合多工步自动控制的生产特点，能够满足多工步机床自动控制的各种要求，从而提高了棉纺锭子锭脚的加工水平。谢辞随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。这大学的最后一课也即将划上句号！通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 在此要感谢我的指导老师段春霞老师和韩英老师对我悉心的指导，感谢她们给予我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。再次谢谢所有曾经教育过我的老师和我的父母，以及那些我认识的和不认识的朋友们！谢谢你们！谢谢你们一路相伴！参考文献1 高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，20042 李 辉. S7-200PLC编程原理与工程实训. 北京航空航天大学出版社，20083 吴中俊，黄永红可编程序控制器原理及应用.机械工业出版社，2005 4 周万珍，高鸿斌. PLC分析与设计应用. 北京：电子工业出版社，20045 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社，20046 胡学林.可编程控制器教程（基础篇）电子工业出版社，20037 王永华现代电气控制及PLC应用技术北京航空航天大学出版社，20038 李建兴可编程序控制器及其应用北京：机械工业出版社，19999 邱公伟可编程控制器网络通信及应用北京：清华大学出版社，200010 邹益仁现场总线控制系统的设计和开发北京：国防工业出版社，200311 方承远电气控制原理与设计北京：机械工业出版社，2000 12 马小军主编建筑电气控制技术.北京：机械工业出版社，200313 齐从谦主编PLC技术及应用北京：机械工业出版社，200214 余雷声等编电气控制与PLC应用北京：机械工业出版社，199815 刘永华主编电气控制与PLC北京航空航天大学出版社，2007.916 齐占山机床电气控制技术北京：机械工业出版社，1993附录 外文资料翻译ABOUT THREE-PHASE ASYNCHRONOUS1