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JDC01-006@PLC在太阳能清洗机上的控制,机械毕业设计全套

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PLC 技术在太阳能硅片清洗机控制上的应用 摘要 文章介绍了 PLC 的结构和工作原理，概述了太阳能硅片清洗机的结构和工艺流程，对 PLC 在 太阳能硅片清洗机控制上的应用可行性进行了探讨，对 PLC 控制 太阳能硅片 清洗机梯形图及程序进行了分析，对太阳能硅片清洗机采用 PLC 控制的优越性进行了总结。设备产品质量高，控制系统可靠性高，自动化水平高。随着 PLC 技术的不断发展， PLC在 太阳能硅片清洗机的控制上将有更广阔的应用前景。 关键词 太阳能硅片清洗机 ; PLC; 梯形图 ; 程序 ; 控制 nts 2 目 录 前言 PLC 控制太阳能硅片清洗机的意义 3-4 第 1章 概述 5-9 1.1 PLC的由来 5 1.2 PLC的分类与特点 5 -6 1.3 PLC的应用领域与发展趋势 6 1.4 PLC的结构和工作原理 6-7 1.5 PLC的工作方式 7 1.6 PLC应用系统的设计 步骤 7-9 第 2章 太阳能硅片清洗机 PLC 控制设计 9 -32 2.1 太阳能硅片清洗机的介绍 1 0 2.2 PLC应用可行性及优越性 1 0-11 2.3 PLC控制清洗机的程序设计 11-33 2.3.1 PLC的选型 11-12 2.3.2可编程控制器的输入与输出接口分配 12-15 2.3.3梯形图与指令表 15-33 第 3章 回顾与展望 33-34 致 谢 34-35 参考文献 35 附图 36 nts 3 前 言 近年来我国太阳能电池生产量和市场销售量分别以年均 15%和 20%的速度增长，去年全国太阳能电池产量达到 2.4兆瓦，创历史新高。专家预测，未来 3-5年内全国太阳能电池生产总量将猛增 至 15-20兆瓦。 太阳能是一种清洁、可再生能源，而太阳能电池因为实现了直接将太阳能转化为电能而受到世界各国的重视。去年全球太阳能电池生产量已达到 200 兆瓦，总装机容量达到 100 万千瓦。世界光伏界一般认为，到 2010年太阳能电池成本将降低到可以与常规能源竞争。我国太阳能资源丰富，年日照数在 2200 小时以上的地区占国土面积的 2/3 以上。全国目前还有6000 万人口需要解决电视、通讯、照明及生产用电问题，光伏电池的市场前景十分广阔。 太阳能光伏产业的迅速发展，使得我国 太阳能硅片 清洗设备的发展举世 瞩目，并呈 现稳定增长势头 。 伴随着硅片的大直径化 ,器件结构的超微小化、高集成化 ,对硅片的洁净程度、表面的化学态、微粗糙度等表面状态的要求越来越高，主流工艺已经在从 90nm 向 65nm 过渡。高集成化的器件要求硅片清洗必须减少给硅片表面带来的破坏和损伤 ,减少溶液本身或工艺过程中带来的 玷污 。而 太阳能 清洗设备也正向着小型化、非盒式化及一次完成化方向发展 ,以减少工艺过程中的 玷污 ,满足 90nm 乃至 65nm 级器件工艺的要求。这无论对清洗工艺还是对清洗设备都是一个极大的挑战 ,传统的清洗方法已不能满足要求。 江苏林洋新能源有限公司采用的是 深圳捷佳创精密设备有限公司的硅片清洗设备，本设备是一个全自动的处理设备，清洗过程由三菱 FX2N系列PLC控制，操作员通过 10.4英寸彩色触摸屏控制生产。 nts 4 PLC 控制的清洗设备有如下的特点： 1、可靠性高，由于采取了一系列的 PLC高可靠性的措施， PLC的平均无故障时间（ MTBF）一般可达 35万小时。而且 PLC 的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作； 2、编程简单， PLC 最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时 ，可以现场改变程序，使用方便、灵活； 3、体积小、结构紧凑、安装、维修方便。 PLC 的体积小，重量轻，便于安装。一般 PLC都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能，便于操作和维修人员检查，可以较容易通过更换模块插件来迅速排除故障。 PLC的结构紧凑，它与被控对象的硬件连接方式简单、接线少，便于维护。 nts 5 第 1 章 概 述 1.1 PLC的由来 20世纪 60 年代末，美国最大的汽车制造商通用汽车公司（ GM）为了适应汽车型号不断更新的需要，试图寻找一种新的生产线控制方法，使之尽可能地减 少重新设计继电器控制系统的工作量以及尽量减少控制系统硬连接线的数量，以降低生产成本，缩短制造周期，减少生产线的故障率，从而有效地提高生产效率。首先，由美国数字设备公司（ DEC）研制出符合上述想法的工业控制装置，命名为可编程逻辑控制器，即 PLC（ Programmable Logic Controller）。 1969年，第一台 PLC在 GM公司汽车生产上首次运行，成功地取代了沿用多年的继电器控制器系统，尽管当时的 PLC 功能仅具有逻辑控制、定时、计数等功能 ,但却标志着一种新型的工业控制装置问世。 随着微电子技术和计 算机技术的飞速发展， 20世纪 70年代中期又出现了微处理器和微型计算机，这些新技术很快被用到 PLC 之中，使得 PLC 不仅具有逻辑控制功能，而且还增加了运算、数据处理和传递等功能，从而成为具有计算机功能的新型工业控制装置。 1980 年美国电器制造商协会(NEMA)正式将其命名为可编程控制器 (Programmable Controller)简称 PC。 1.2 PLC的分类与特点 PLC一般可按 I/O点数和结构形式分类。按 I/O点数可分为小型、中型和大型几类。一般小于 512点为小型 PLC。 512 2048 点为中型， 2048点以上为大型 PLC。按结构形式可分为整体式和模块式两类。整体式 PLC又称为单元式或箱体式。整体式 PLC 是将电源、 CPU、 I/O 部件都集中在一个机箱内 ,其结构紧凑、体积小、价格低。模块式 PLC 是将 PLC 各部分分成若干个单独的模块 ,如 CPU 模块、 I/O 模块、电源模块和各种功能模块。有时可根据需要将整体式和模块式结合起来 ,称为叠装式 PLC。它除基本单元和扩展nts 6 单元外 ,还有扩展模块和特殊功能模块 ,配置比较合理。 PLC 的特点 :1 可靠性高 2编程简单 3通用性强 4体积小、结构紧凑 ,安装、维修方便。 1.3 PLC的应用领域与发展趋势 PLC已广泛应用于国内外的机械、冶金、化工、汽车、轻工等行业中。若按应用类型来划分 ,PLC的应用领域大致可分为如下几个领域。 1、开关逻辑控制 2、闭环构成控制 3、位置控制 4、监控系统 5、分布式系统。 PLC的发展趋势： 1、向高速度、大存储容量方向发展； 2、向多品种方向发展；3、编程语言多样化； 4、发展智能模块； 5、加强联网和通信功能。 1.4 PLC的结构和工作原理 PLC 主要有中央处理单元 (CPU)、存储器 (RAM、 ROM)、输入 /输出部件(I/O)、电源和编程器几大部分组成。 PLC 是以微机处理器为核心的数值式电子、电气自动控制装置 ,也可以说是一种专用微型计算机。各种 PLC 的具体结构虽然多种多样 ,但组成的一般原理基本相同，即都是以微处理器为核心，并辅以外围电路和 I/O 单元等硬件所构成的。正像通用的微机一样 ,PLC的各种功能的实现 ,不仅基于其硬件的作用 ,而且要靠其软件的支持。实际上， PLC 就是一种工业控制计算机，其系统组成、工作原理、操作使用原理都与计算机相同。 PLC的操作是按其程序要求进行的，而程序是用程序语言表达的。表达方式有多种多样，不同的 PLC 生产厂家，不同的机种，采用的表达方 式也不相同。但基本上可归纳为字符表达式 (即用文字符号来表达程序 ,如语句表程序表达方式 )和图形符号表达方式 (即用图形符号来表达程序 ,如梯形图程序表达方式 )这两大类。也有将这两种方式结合起来表示 PLC的程序。 （ 1）梯形图 PLC 的梯形图编程语言与传统的“继电、接触 ” 控制原理图十分相似，它形象、直观、实用 ,为广大电气技术人员所熟知。这种变成语言继承了传统的继电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和nts 7 输入输出形式，使得程序直观易读。当今世界各国的 PLC 制造家所生产的PLC大都采用梯形图语言编程。 （ 2）指令表 用指令表所描述的编程方式是一种与计算机汇编语言相类似的助记符编程方式。由于不同型号的 PLC 的表识符和参数表示方法不一，所以无千篇一律的格式。 （ 3）逻辑符号图 采用逻辑符号图表示控制逻辑时 ,首先要定义某些逻辑符号的功能和变量函数，它类似于 “ 与 ” 、 “ 或 ” 、 “ 非 ” 逻辑电路结构的编程方式。一般来说，用这三种逻辑能够表达所有的控制逻辑。这是国际电工委员会 (IEC)颁布的 PLC 编程语言之一。 （ 4）高级语言编程 随着软件技术的发展，近年来推出的 PLC，尤其是大型的 PLC，已开始用高级语言进行编程。许多 PLC 采 用类似 PASCAL 语言的专用语言，系统软件具有这种专用语言编程的自动编译程序。采用高级语言编程后，用户可以像使用普通微型计算机一样操作 PLC。除了完成逻辑控制功能外，还可以进行 PID 调节、数据采集和处理以及与计算机通信等。 1.5 PLC的工作方式 通常把 PLC 看作是由等效的继电器、计时器、计数器等元件组成的装置。PLC 采用循环扫描的工作方式，其工作过程可分为 :内部处理、通信服务、输入处理、程序执行、输出处理几个阶段，整个过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。在内部处理阶段 ,PLC 检查 CPU 模块内部硬件是否 正常，复位监视计时器，以及完成其他一些内部处理。在通信处理阶段， PLC与带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。在 PLC 处于停止运行状态时，只完成内部处理和通信服务工作。在 PLC 处于运行状态时，除完成上述操作外，还要完成输入处理、程序执行、输出处理工作。 nts 8 1.6 PLC应用系统的设计步骤 PLC应用系统的设计一般按下述几个步骤进行： （ 1）熟悉被控对象 首先要全面详细地了解被控对象的机械结构和生产工艺过程，了解机械设备的运动要求、运动方式和步骤 ,归纳出工作循环图或状态 (功能 )图。 （ 2）明确控制任务与设计要求 要了解工艺过程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对控制系统的要求，归纳出电气执行元件的动作节拍表。PLC控制系统的根本任务就是正确实现这个节拍表。 （ 3）指定电器控制方案 根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，还要确定系统应有的其它功能。 （ 4）确定控制系统的输入输出信号 通过研究工艺过程或机械运动的各个步骤、各种状态、各种功能的发生、维持、结束、转换和其它的相互关系，来确定各种控制信号和检测反馈信号、相互的转换和联系信号。并且确定哪些信号需要输入 PLC，哪些信号要由 PLC输出或者哪些外部负载要由PLC驱动，分类统计出各输入输出量的性质及参数。 （ 5） PLC 的选型与硬件配置 根据以上步骤得到的结果，选择合适的 PLC型号并确定各种硬件配置。 （ 6） PLC 元件的编号分配 对各种输入输出信号占用 PLC输入、输出端点及其它 PLC 元件进行编号分配，并设计出 PLC的外部线路图。 （ 7）程序设计 程序设计是 PLC 系统应用中最关键的问题，也是整个控制系统设计的核心，其主要工作就是要设计出梯形图和语句表程序。 （ 8）模拟运行与调试程序 将设计好的程序通过编程器或微机传送 至PLC内部之后，首先要逐条进行检查和验证，改正程序设计中的逻辑、语法、数据错误或输入过程中的按键及传输错误，然后，可以在实验室里进行模拟运行与调试程序，观察在可能的情况下个输入量、输出量之间的变化关nts 9 系是否符合设计要求，发现问题及时修改设计，并改正传送到 PLC 中去的程序，直到完成满足工作循环图或状态流程图的要求。在进行程序设计和模拟运行调试的同时，可以进行平行地进行控制系统的其它部分的设计、装配、安装和接线工作。 （ 9）现场运行调试 完成以上各种工作之后，即可将已初步调试好的程序传送到现场使用的 PLC存储 器中， PLC接入实际输入信号与实际负载，进行现场运行调试，即解决调试中发现的问题，直到完全满足设计要求，即可交付使用。 nts 10 第 2 章 太阳能硅片清洗机 PLC控制设计 2.1 太阳能硅片清洗机的介绍 太阳能硅片清洗机由槽体、移栽机械手、抽风装置、人机界面和电控柜等五部分组成，其控制部分主要由三菱 FX2N系列 PLC 控制， 操作员通过10.4 英寸彩色触摸屏控制生产。其生产工艺流程 如图 1 所示，手动将装有硅片的提篮放入上料位，移载机械手抓取提篮，按设定程序将提篮转移到各工艺槽进行腐蚀或清洗，相关工艺 槽具有加热、超声、喷淋、排液、温度检测、液位检测等功能，完成处理过程后，机械手将提篮转移至下料位，手动取出提篮。 硅片检验 硅片插合制绒面HF 酸慢拉喷淋漂洗 去损伤层H Cl 酸干燥 检测漂洗漂洗喷淋上料清洗工艺流程：图 1 清洗工艺流程2.2 PLC应用可行性及优越性 PLC控制的清洗设备有如下的特点： 1、可靠性高，由于采取了一系列的 PLC 高可靠性的措施， PLC 的平均无故障时间（ MTBF）一般可达 35万小时。而且 PLC 的环境适应性也很强，它能在工业环境下可靠地工作； nts 11 2、编程简单， PLC 最常用的编程语言是梯形图语言。这种编程语言形象直观，容易掌握，不需要专门 的计算机知识，便于广大现场工程技术人员掌握。当工作流程需要改变时，可以现场改变程序，使用方便、灵活； 3、体积小、结构紧凑、安装、维修方便。 PLC 的体积小，重量轻，便于安装。一般 PLC 都具有自诊断、故障报警、故障种类显示等功能，便于操作和维修人员检查，可以较容易通过更换模块插件来迅速排除故障。 PLC的结构紧凑，它与被控对象的硬件连接方式简单、接线少，便于维护。 2.3 PLC控制清洗机的程序设计 2.3.1 PLC的选型 选择日本三菱 FX2N系列小型模块按 I/O点数分类，一般小于 512点为小型 PLC， 512 2048 点为中型 ,2048 点以上为大型 PLC。此清洗机输入输出点小于 256 点应选小型 PLC，即选 FX2N-128MR加扩展单元 FX2N-48ER。 表 1-1 FX2N 系列 PLC技术指标 电 源 AC110120V/220240V单相 5060Hz 电源波动范围 AC99132V/198264V，电源可瞬间失效 10ms 环境温度 055 环境湿度 4596%（无凝露） 防震性能 1055Hz， 0.5mm（最大： 2G） 抗冲击性能 10G，在 x， y， z三个方向定时 抗噪声能 力 X504V 峰 -峰值， 1 s， 30100Hz（噪声模拟器） 击穿电压（绝缘耐压） AC1500V， 1min（接地端与其它端子间） 绝缘电阻 5M， 500VDC（接地端与其它端子间） 接地电阻 小于 100（如接地有困难可不接地） 环境 无腐蚀性气体，无导电粉末，微粒 nts 12 2.3.2 可编程控制器的输入与输出分配 PLC I/O接口分配表： X0 臂停止 Y0 X1 自动 /手动 Y1 X2 自动起动 Y2 X3 自动停止 Y3 X4 蜂鸣停止 Y4 运行指示 X5 紧急停止 Y5 原点指示 X6 电机过载 Y6 故障指示 X7 变频报警 Y7 蜂鸣器 X10 1槽水位仪 Y10 1槽水泵 X11 2槽水位仪 Y11 2槽水泵 X12 3槽水位仪 Y12 3槽水泵 X13 4槽水位仪 Y13 4槽水泵 X14 5槽水位仪 Y14 5槽循环水泵 X15 7槽水位仪 Y15 5槽补水泵 X16 8槽水位仪 Y16 8槽水泵 X17 9槽水位仪 Y17 10槽循环水泵 X20 1#机上升到位 Y20 1#机横移左行 X21 1#机上减速位 Y21 1#机横移右行 X22 1#机下减速位 Y22 1#机横移慢速 X23 1#机下降到位 Y23 1#机横移快速 X24 1#机上升 Y24 1#机提拉上升 X25 1#机下降 Y25 1#机提拉下降 X26 1#机左移 Y26 1#机提拉慢速 X27 1#机右移 Y27 1#机提拉快速 X30 上料位 Y30 1#后盖开 X31 1#槽位 Y31 1#后盖闭 X32 2#槽位 Y32 2#后盖开 X33 3#槽位 Y33 2#后盖闭 X34 4#槽位 Y34 3#后盖开 X35 5#槽位 Y35 3#后盖闭 X36 6#槽位 Y36 1#机横移刹车 X37 1#机下钩位 Y37 1#机提拉刹车 X40 1#后盖开位 Y40 10槽补水泵 nts 13 X41 1#后盖闭位 Y41 上料电机 X42 2#后盖开位 Y42 下料电机 X43 2#后盖闭位 Y43 干燥抽风机 X44 3#后盖开位 Y44 酸槽抽风机 X45 3#后盖闭位 Y45 碱槽抽风机 X46 4#后盖开位 Y46 炉 1风机 X47 4#后盖闭位 Y47 炉 2风机 X50 6#后盖开位 Y50 1槽自动加热 X51 6#后盖 闭位 Y51 2槽自动加热 X52 11#后盖开位 Y52 3槽自动加热 X53 11#后盖闭位 Y53 4槽自动加热 X54 13#后盖开位 Y54 予交换槽加热 X55 13#后盖闭位 Y55 热交换槽加热 X56 14#后盖开位 Y56 炉 1自动加热 X57 14#后盖闭位 Y57 炉 2自动加热 X60 2#机上升到位 Y60 2#机横移左行 X61 2#机上减速位 Y61 2#机横移右行 X62 2#机下减速位 Y62 2#机横移慢速 X63 2#机下降到位 Y63 2#机横移快 速 X64 2#机上升 Y64 2#机提拉上升 X65 2#机下降 Y65 2#机提拉下降 X66 2#机左移 Y66 2#机提拉慢速 X67 2#机右移 Y67 2#机提拉快速 X70 空 Y70 4#后盖开 X71 7#槽位 Y71 4#后盖闭 X72 8#槽位 Y72 1#排放阀 X73 9#槽位 Y73 补风机 X74 10#槽位 Y74 2#排放阀 X75 10#槽水位 Y75 11槽喷淋 X76 12#槽水位 Y76 2#机横移刹车 X77 2#下钩位 Y77 2#机提拉 刹车 X100 上料位检测 1 Y100 6#后盖开 X101 上料位检测 2 Y101 6#后盖闭 X102 下料位检测 1 Y102 11#后盖开 X103 下料位检测 2 Y103 11#后盖闭 X104 预热槽水位 Y104 炉 1后盖开 nts 14 X105 储水槽 1水位 Y105 炉 1后盖闭 X106 储水槽 2水位 Y106 炉 2后盖开 X107 热交换槽水位 Y107 炉 2后盖闭 X110 3#机上升到位 Y110 3#机横移左行 X111 3#机上减速位 Y111 3#机横移右行 X112 3#机下减速位 Y112 3#机横移慢速 X113 3#机下降到位 Y113 3#机横移快速 X114 3#机上升 Y114 3#机提拉上升 X115 3#机下降 Y115 3#机提拉下降 X116 3#机左移 Y116 3#机提拉慢速 X117 3#机右移 Y117 3#机提拉快速 X120 1-2交错开关 Y120 3#排放阀 X121 3-4交错开关 Y121 4#排放阀 X122 11#槽位 Y122 7#排放阀 X123 12#槽位 Y123 9#排放阀 X124 13#槽位 Y124 6槽喷淋 X125 14#槽位 Y125 超声波 X126 下料位 Y126 3#机横移刹车 X127 3#机下钩位 Y127 3#机提拉刹车 X130 1#臂上保护 Y130 1#补水阀 X131 1#臂下保护 Y131 2#补水阀 X132 1#臂横移保护 Y132 3#补水阀 X133 2#臂上保护 Y133 4#补水阀 X134 2#臂下保护 Y134 7#补水阀 X135 2#臂横移保护 Y135 9#补水阀 X136 3#臂上保护 Y136 空 X137 3#臂下 保护 Y137 空 X140 3臂 #横移保护 Y140 总补水泵 X141 1#手动补水 Y141 空 X142 2#手动补水 Y142 空 X143 3#手动补水 Y143 空 X144 4#手动补水 Y144 空 X145 7#手动补水 Y145 空 X146 9#手动补水 Y146 空 X147 空 Y147 空 nts 15 2.3.3 梯形图与指令表 (1) 时间设定指令表 序号 指令 数据 0 LD M8000 1 MUL D411 K60 D440 8 MOV D440 D511 D511 = 1#设定时间 13 MUL D412 K60 D442 20 MOV D442 D512 D512 = 2#设定时间 25 MOV D512 D513 D512 = 2#设定时间 D513 = 3#设定时间 30 MOV D512 D514 D512 = 2#设定时间 D514 = 4#设定时间 35 MUL D415 K60 D448 42 MOV D448 D515 D515 = 5#设定时间 47 MUL D416 K60 D450 54 MOV D450 D516 D516 = 6#设定时间 当 PLC执行程序时 M8000为 ON，数据寄存器 D411的内容乘以数值 60送 D440数据寄存器中，然后执行传送指令将 D440的内容传送到 D511中 (D411为人nts 16 为设定时间、 D511 为人机界面显示时间，设定时间以分钟为单位显示时间以秒为单位 )。执行乘法指令，将 D412 的数值乘以数值 60 送 D442 中，然后执行传送指令将 D442 的内容送到 D512 中 (D512 为 2 槽设定时间 )。再执行传送指令将 D512 的数值传送到 D513 中 (D513 为 3 槽设定时间 )。执行传送将 D512的数值传送到 D514中 (D514 为 4槽设定时间，二、三、四槽时间一致 )。执行传送将 D415中的数值乘以数值 60送 D448 中，传送将 D448 的数值送 D515 中 (D515 为 5 槽设定时间 )。执行乘法指令将 D416 的数值乘以数值 60送 D450 中，传送将 D450的数值送 D516中 (D516 为 6槽设定时间 )。 (2)机械手提料、放料梯形图 nts 17 nts 18 nts 19 图 2-2机械手提料、放料梯形图 nts 20 (3)机械手提料、放料指令表 nts 21 nts 22 nts 23 nts 24 nts 25 X101（上料位检测）得电，即辅助继电器 M510得电， M510触点闭合，时间继电器 T10 开始计时 (时间数值 D510 为人为设定时间 )。 T10 时间到 1号槽内无料 (M511 常闭时为 1#槽无料 )、 1 号、 2 号、 3 号、 4 号、 5 号槽没有料要提的情况下上料有货开始提篮， 1号机械手在上料位提料完毕上升到位时，上料位有货复位。 1号机械手移动到 1号槽位开始下降，下降到位时放料完成 1号槽 M511置位显示 1号槽有料同时时间继电器对 1槽设定的时间开始计时。执行下一 步指令，在 2、 3、 4#槽只要有一个槽无料时同时 2、3、 4、 5槽没有料要提的情况下， 1号槽设定时间到机械手开始在 1号位处提篮。机械手在 1 号槽位 X31 得电，升降马达运行到 X20 上升到位点， 1号槽有料复位，机械手将提取的料放到 2 号槽内，同时 T12 开始计时。 2号槽设定时间到，在 5 号槽没有料的情况下同时其他各槽没有提篮请求，机械手提取花篮运行到 5 号槽放料。其他各槽提放料的具体动作同上料位提篮运行到 1 号槽放料的过程一样。 nts 26 （ 4）取料、放料、开盖梯形图 nts 27 图 2-3取料、放料、开盖梯形图 S110或 S120得电， 即 1号机械臂在左移或右移状态时， 1号槽有货提 M411得电，取 1 号开盖保持。 2 号槽无料时取料放 2 号槽， 2 号槽开盖保持； 2号槽有料、 3 号槽无料时取料放 3 号槽， 3 号槽开盖保持； 2 号、 3 号槽有料、 4 号槽无料时取料放 4 号槽， 4 号槽开盖保持。执行下一步指令， 1 号机械臂在左移或右移状态时， 2号槽有货提， M412 得电，取 2号开盖保持。1号机械臂在左移或右移状态时， 3号槽有货提， M413 得电，取 3号开盖保持。 1号机械臂在左移或右移状态时， 4号槽有货提， M414得电，取 4号开盖保持。 1号机械臂在左移或右移状态时， 5号槽有货提， M415得电，放 6号开盖保持。 （ 5）机械手取料、放料梯形图 nts 28 nts 29 图 2-4 机械手取料、放料梯形图 上料有货提， M410 得电， M441 在失电状态即机械手停止动作， M451得电， 1 号机械手在待机状态，同时 M199 得电，机械手在上位原点传送数值 1 到数值存储器 D611 中，传送数值 2 到数值存储器 D612 中 (D611 为 1号机取料位、 D612为 1号机放料位 )； 1号槽有货提， M411得电， M441 在失电状态即机械手停止动作， M451 得电， 1号机械手在待机状态，同时 M199得电，机械手在上位原点传送数值 2 到数 值存储器 D611 中； 2 号槽无料时传送数值 3到 D612中； 2号槽有料、 3号槽无料时传送数值 4到 D612中；2号槽有料、 3号槽有料、 4号槽无料时传送数值 5到 D612； 2号槽有货提，nts 30 M412 得电， M441 在失电状态即机械手停止动作， M451 得电， 1 号机械手在待机状态，同时 M199得电，机械手在上位原点时传送数值 3到数值存储器 D611中，传送数值 6到数值存储器 D612中； 3号槽有货提， M413 得电， M441 在失电状态即机械手停止动作， M451 得电， 1 号机械手在待机状态，同时 M199 得电，机械手在上位原点时传送数 值 4 到数值存储器 D611 中，传送数值 6到数值存储器 D612中； 4号槽有货提， M414 得电， M441在失电状态，即机械手停止动作， M451 得电， 1 号机械手在待机状态，同时 M199得电，机械手在上位原点时传送数值 5 到数值存储器 D611 中，传送数值 6到数值存储器 D612 中； 5 号槽有货提， M415 得电， M441 在失电状态即机械手停止动作， M451得电， 1号机械手在待机状态，同时 M199得电，机械手在上位原点时传送数值 6到数值存储器 D611中，传送数值 7到数值存储器 D612中。 （ 6） 1号机械手手动控制梯形图 nts 31 nts 32 图 2-5 1号机械手手动控制梯形图 nts 33 M9得电， 1#机械手进入手动状态。 X24得电时， 1 号机械手上升，输出Y24(1 号机械手提拉上升 )，上升到位或 1 号机械手保护动作时，机械手停止工作。 X25 得电时， 1#机械手提拉上升 Y24 互锁 ,输出 Y25(1 号机械手提拉下降 )，下降到位或 1 号机械手保护动作时，机械手停止工作。 1 号机械手在各槽位点时同时上升到位或下降到位且输入一脉冲信号 X26 时，辅助继电器 M210 得电同时自保持。 M210 得电或 1 号机械手横移左行、常按 1号机械手左移按钮 X26， 1 号机械手横移 右行互锁，输出 Y20（ 1 号机械手横移左行）。常按 X27， 1号机械手横移左行互锁，输出 Y21（ 1号机横移右行）。 1号机横移左行 Y20动作或横移右行 Y21动作时， 1号机横移刹车 Y36动作，输出 Y22(1 号机横移慢速 )。 1号机提拉上升 Y24 动作或提拉下降 Y25动作时， 1号机提拉刹车 Y37动作，输出 Y26(1号机横移慢速 )。 nts 34 第 3 章 回顾与展望 如果说 20 世纪 60 年代初期发展起来的 PLC 主要是以它的高可靠性、灵活性和小型化来代替和补充传统的继电 -接触控制，那么当今的 PLC控制太阳能硅片清洗机则吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果。从单机自动化到整条生产线的自动化，乃至整个公司的生产自动化， PLC承担着极其重要的角色，因而被称之为“工业自动化三大支柱”之一。 近年来，国内外太阳能硅片清洗机设备使用的 PLC 在软、硬件技术方面得到迅速提升，目前又有许多新型 PLC 产品控制的太阳能硅片清洗机设备推出，如 PCC、软 PLC控制方式的太阳能硅片清洗机设备。以计算机为平台的 Soft PLC（即软 PLC）可以说是这方面的优秀代表， Soft PLC 基于工业计算机的柔 性可编程逻辑控制技术，充分利用计算机的高速、大容量、丰富功能及各种软件资源。 Soft PLC 是开放的可编程控制器，在实时控制、网络控制和分布控制领域可获得广泛的应用。 Soft PLC 是实时多任务操作系统，能提供强大功能的指令、更加快速的扫描与指令执行速度和安全的操作。开放式的结构容易连接各种 I/O模块、 PID模块运动控制模块和装置、网络。它采用独特的 TOPDOC软件进行编程调试，编程语言为梯形图 C/C+和 JAVA等高级语言。 可以预见，随着 PLC技术的不断发展， PLC技术在太阳能硅片清洗机设备上将有更加 广泛的应用。 nts 35 致 谢 回想起毕业论文这紧张而繁忙的两个多月，我不胜感慨。从最初的“山重水复疑无路”到“柳暗花明又一村”，从最初方案的确定到具体细节的实施，从初稿的完成到反复的修改、完善，直至最后定稿，无不包含着一份辛劳。虽然第一次看到自己的论文项目完成，心中不免激动，但对于我，感受得更多的还是平静，因为“一份耕耘，一份收获”，只有经历风雨的人才有可能见到美丽的彩虹。 我这次能顺利完成毕业论文，首先要归功于赵彬老师及企业导师李保伟给我的大力支持和无私帮助。赵彬在资料提供、相关知识介绍、实地考察、论文 初稿的审定和修改等许多方面给了我巨大的帮助，他那一丝不苟、循循善诱的精神使我倍感亲切的同时又能耐心处理论文中所遇到的任何一个小问题，使本论文的推理和说明都尽可能的严密。在写论文过程中，老师们也对我进行了悉心指导和耐心讲解，并提供相关资料以供查询，使我能顺利完成论文，对此我万分感激。还有其它小组的许多同学毫无保留地为我提供了许多有用的资料，为我完成毕业论文节省了宝贵的时间。在此，一并表示衷心感谢。 由于时间仓促及个人水平有限，本论文疏漏之处在所难免，恳请各位老师们批评指正。 nts 36 参考文献： 1 熊 葵容 .电器逻辑控制技术 M.北京 :科学出版社 ,1998. 2 王兆义 .可编程控制器教程 M.北京 :机械工业出版社 ,2004. 3 齐从谦 ,王士兰 .PLC技术及应用 M.北京 :机械工业出版社 ,2000. 4 朱绍祥，王宏生等 .可编程控制器（ PC）原理与应用 M.上海 :上海交通大学出版社 ,1988. 5 郁汉琪 .电气控制与可编程序控制器应用技术 M.南京 :东南大学出版社 ,2003. nts南通纺织职业技术学院毕业设计 PLC 技术在太阳能硅片清洗机控制上的应用 岳维维 班级 03纺机电 专业 新型纺织机电技术 教学系 机电工程系 指导老师 赵斌 完成时间 06 年 3 月 22 日至 06 年 5 月 22 日 nts南通纺织职业技术学院 学生毕业设计（论文）任务书 姓名 岳维维 专业 新型纺织机电技术 班级 03 纺机电 联系方式 13862977891 指导教师 赵 斌 职称 副教授 工作单位 南通纺织职业技术学院 论文目的与要求： 通过毕业设计，掌握 PLC 应用知识，熟悉 PLC 在太阳能硅片清洗设备上的控制原理，通过论文工作将专业理论和岗位实践相结合，提高机电一体化技术应用能力。 要求：真题真做，论文格式规范符合学校要求，详见附件一 。 参考资料： 1 朱绍祥，王宏生等 .可编程控制器（ PC）原 理与应用 M.上海 :上海交通大学出版社 ,1988. 2 郁汉琪 .电气控制与可编程序控制器应用技术 M.南京 :东南大学出版社 ,2003. 进度安排： 自 2006 年 3 月 22 日起至 2006 年 5 月 22 日，共计 9 周。 具体安排如下： 1、调研、搜集资料，论文提纲或设计方案确定 3 月 22 日 - 3 月 28 日 2、完成论文初稿或初步设计，通过第二次检查 3 月 29 日 - 4 月 25 日 3、修改并完善毕业设计（论文），通过第三次检查，定稿、装订 6 月 1 日 4、通过毕 业设计（论文）审核，准备答辩 6 月 2 日 5、其他 教研室审核 教学系审核 nts南通纺织职业技术学院 毕业论文开题报告书 2005-2006 学年 机电系 新型纺织机电技术 专业 学号 03233136 姓名 岳维维 专业 新型纺织机电技术 企业导师 李保伟 学校导师 赵斌 开题日期 2006 年 3 月 22 日 填表日期 2006 年 3 月 22 日 nts毕业论文题目 PLC 技术在太阳能硅片清洗机控制上 的应用 毕业论文的内容和要求 一 选题依据： 我于 2005 年 12 月进入江苏林洋新能源有限公司实习，在公司主要负责 太阳能硅片 清洗设备的保养与维护工作。 公司太阳能硅片清洗设备采用的是深圳捷佳创精密设备有限公司制造的硅片清洗设备，本设备是一个全自动的处理设备，清洗过程由三菱FX2N 系列 PLC 控制，操作员通过 10.4 英寸彩色触摸屏控制生产。基于在学校学到的PLC 知识，以及自己在工作岗位中对太阳能硅片清洗设备硬件、软件方面的浓厚兴趣，便写此篇论文 。 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 采用可编程序的存储器，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命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，它是综合了继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的。PLC 具有许多其他控制器所无法相比的特点： 1 可靠性高，抗干扰能力强。（ 1）硬件措施： a、屏蔽：对 PLC 的电源变压器、内部 CPU、编程器等主要部件采用导电、导磁良好的材料进行屏蔽，以防外界的电磁干扰。b、滤波：对 PLC 的输入输出线路采用了多种形式的滤波，以消除或抑制高频干扰。 c、隔离：在 PLC 内部的微处理器和输入输出电路之间，采用了光电隔离措施，有效地隔离了输入输出间点的联系，减少了故障和误动作。 d、采用模块式结构：这种结构有助于在故障情况下短时维修。（ 2）软件措施： a、故障检测：设计了故障检测软件定期地检测外界环境。如掉电、欠电压、强干扰信号等，以便及时进行处理。 b、信息保护和恢复：信息保护和恢复软件使 PLC 偶发性故障条件出现时，将 PLC 内部信息进行保护，不遭破坏。一旦故障条件消失，恢复原来的信息，使之正常工作。 c、设置了警戒时钟WDT：如果 PLC 程序每次循环执行时间超过了 WDT 规定的时间，预示程序进入死循环，立即报警。 d、对程序进行检查和检验，一旦程序出错，立即报警，并停止执行。 2 通用性强，使用方便。 PLC 产品已系列化和模块化， PLC 的开发商为用户提供了品种齐全的 I/O 模块和配套部件。用户在进行控制系统的设计时，不需要自己设计和制作硬件装置，只需根据控制要求进行模块的配置。用户所做的工作只是设计满足控制对象的控制要求的应用程序。 3 采用模块化结构，使系统组合灵活方便。 PLC 的各个部件，均采用模块化设计，各模块之间可由机架和电缆连接。系统的功能和规模可根据用户的实际需求进 行组合，使系统的性能价格更容易趋于合理。 4 编程语言简单、易学，便于掌握。 PLC 是继电器接触器控制系统发展而来的一种新型工业自动化控制装置。 PLC 的开发制造商为了便于工程技术人员方便学习和掌握PLC 编程，采取了与继电器接触器控制原理相似的梯形图语言，易学、易懂。 5 系统设计周期短。由于系统硬件的设计任务仅仅是根据对象的控制要求配置适当的模块，而不要去设计具体的接口电路，这样大大缩短了整个设计所花费的时间，加快了整个工程的进度。 6 对生产工艺改变适应性强。 PLC 的核心部件是微处理器，它实际上是一种工业控制计算机，其控制功能是通过软件编程来实现的。当生产工艺发生变化时，不必改变PLC 硬件设备，只需改变 PLC 中的程序。 7 安装简单、调试方便、维护工作量小。 PLC 软件设计和调试大多可在实验室里进行，用模拟实验开关代替输入信号，其输出状态可以观察 PLC 上的相应发光二极管，也可以另接输出模拟实验板。模拟调试好后，再将 PLC 控制系统安装到现场，进行联机调试，这样既省时间又很方便。 nts二 本课题国内外研究现状及发展趋势 长期以来， PLC 始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应 用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，PLC 还必须依靠其他新技术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业 PC 所带来的冲击。 PLC 需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。在全球工业计算机控制领域，围绕开放与再开放过程控制系统、开放式过程控制软件、开放性数据通信协议，已经发生巨大变革，几乎到处都有 PLC，但这种趋势也许不会继续发展下去。随着软 PLC(SoftPLC)控制组态软件技术的诞生与进一步完善和发展，安装有 SoftPLC 组态软件和基于工业 PC 控制系统的市场份额正在逐步得到增长，这些事实使传统 PLC 供应商在思想上已经发生了戏剧性的变化，他们必须面对现实，在传统 PLC的技术发展与提高方面 做 出更加开放的高姿态。对于控制软件来讲，这是 PLC 控制器的核心， PLC 供应商正在向工业用户提供开放式的编程组态工具软件，而且对于工业