折板机PLC控制系统设计

1、 辽宁科技大学本科生毕业设计 第28页折板机plc控制系统设计摘 要折板机控制系统是用来控制折板生产线的，是工业自动控制领域中经常应用到的，人们从事生产生活活动对板材的需求量很大，u型板板材在现实生活中也有极广的应用：从汽车的金属顶蓬到我们身上的金属饰物，从石油管道阀门中的一个u片到航天科技中的细小的电机组成零件，从农业灌溉中的u型铁制渠道到卫星接收器的金属外皮等等。可以说，我们的科研、生产和生活与其息息相关。正因为u型板材的重要作用，为了提高u型板材的生产效率，保证板材制成品的质量和板材生产的安全，应该对其生产线、生产工艺以及生产可靠性加以改进。u型板折板机控制系统通过可编程控制器的编程和组

2、态软件的使用，解决了以往对u型板加工费时、费力、费材料的问题并消除了存在的安全隐患。plc的编程应用cx-programmer编程软件完成plc的程序设计。cx-programmer编程软件支持模块化设计，在程序编写时可以直接将编写好的程序通过rs-232c传送到plc来控制现场设备。为了能实时监控u型板整个加工过程的工作状态、设备运行情况，实现远程监控，利用世纪星组态软件完成实时监控系统的设计。关键词：u型板折板机；可编程控制器；世纪星组态软件abstractfolding plate machine control system is used to controll folding pl

3、ate production line, which is used extersirely in industrial automation field. people have greatly demand to slab in their production and living activities, so u-shaped slab is broadly applied in reality, as to metal, from cars roof to peoples ornament , from a u-shaped piece of oil value to a elect

4、rical spare of space technology , from the u-shaped metal channel in agriculture to the metal to statellite receiving set and so on .we draw the conclusion that our scientific research is closely related to our production and living. because the u-shaped slab plays an important role, so its producti

5、on line, production technology and production reliability are to be improved for raising its productivity, ensuring quality of the end product and safety in production.the thesis “u-shaped folding plate machine control system” describes the utilization of programmable logical controller and configur

6、ation-software, which can solute the hidden trouble of safety and can solve the issue to processing fees, the energy and materials .besides, plc program completes its design by using cx-programmer. due to program software support the patterning design, so when the program is edited, the ready progra

7、m can be transmitted to plc directly, through rs-232c to control spot equipment. in order to remote monitor, the u-shaped plate processing condition, run-time equipment situation constantly ,it is necessary to complete control system design by using century star configuration-software.keyword: the u

8、 type plank folds trigger；programmable logical controller；century star configuration-software目 录1 绪 论11.1 工艺简介11.2 u型折板机plc控制系统的特点21.3 设计的主要内容31.4 课题研究方法32 控制系统硬件设计42.1 系统控制要求42.2 控制系统的硬件连接52.2.1 plc的组成52.2.2 plc硬件系统的接线图72.2.3 i/o地址分配82.2.4 气动系统设计92.3 plc控制系统抗干扰的措施102.3.1 控制系统中的干扰及其来源102.3.2 主要抗干扰措施

9、113 u型板折板机控制系统软件的设计133.1软件的设计思想133.1.1 折板机控制系统的流程图143.2 plc的程序设计143.2.1 控制系统的启动部分的设计153.2.2 控制系统周期循环和单周期单步骤选择的设计153.2.3 模板上下移动的程序设计153.2.4 折板上下移动的程序设计163.2.5 单步一键控制功能简介173.2.6 无板报警功能的实现184 主画面的设计194.1 世纪星组态软件介绍204.1.1 组态软件的功能214.1.2 组态软件的特点224.2主画面的设计224.3 变量的定义24结 论26致 谢27参考文献281 绪 论1.1 工艺简介u板折板机是型

10、材加工厂常用的加工设备，它可以把板面金属板料折成如图1（a）所示的u形状。u板折板机的基本组成结构如图1（b）所示，由模板、左右折板、气压机构（气缸和活动铰链）、左右限位开关组成。模板装在模板座上，模板两端的形状不同，加工出来的u板料的开角形状就不同，折角的大小由左右限位开关的位置决定。根据不同要求，模板可以随时更换。在气压的推动下，模板与模板座一起下移或上移。被加工的金属板料放在平台上，当模板下移压紧板料后，工作平台上的左、右折板在气压机构的推动下，可向上折、也可以折回，把板料加工成u型。折板机操作盘如图1（c）所示，操作盘面上设置有接通或断开plc电源的开关、工作方式选择开关、启动/停止开

11、关、复位按钮和操作按钮。u型折板机结构及操作盘示意图如图1所示： （a） （b） （c）图1.1 u型折板机结构及操作盘示意图折板机的控制分为单步和单周期两种方式。单步方式时，按二次操作按钮执行一个工作步。单周期方式时，按一次操作按钮连续完成上述加工过程后自停，加工过程不循环。模板下移和上移是用双线圈的三位五通电磁阀2控制的。当电磁线圈cy2-0通电时模板上移，当电磁线圈cy2-1通电时模板下移。左、右折板上折和折回各用一个双线圈的三位五通电磁阀1、3控制，当电磁阀的电磁线圈cy1-0和cy3-1通电时，折板上折，当电磁阀的电磁线圈cy1-1和cy3-0通电时折板返回。两个折板必须都上折到位才

12、能开始保压。折板机运行过程中可以停机。完成一个加工过程自动停机时，模板应在上方原位，左、右折板应返回到水平原位。停机再开机时，如果模板和左、右折板都在原位，则可以开始进行板料加工。如果不在原位，要将它们复位到原位才可以开始加工。手动复位时，用复位按钮来控制模板和两个折板的复位，但模板上移和折板的折回动作不能同时启动，以免两者发生摩擦而损坏模板和折板。自动运行和手动操作过程中，若误按操作按钮时不应出现误动作。1.2 u型折板机plc控制系统的特点折板机广泛用于航空、造船、汽车工业，与人们的生产生活息息相关。随着u型板用途不断拓展展，对板材的质量和数量要求也越来越高。为了提高生产效率，保证板材制成

13、品的质量和板材生产的安全，有必要对原有生产线进行技术改进。现有的u型板生产线普遍存在着诸如生产效率不高、生产不稳定，生产安全无保证等特点。采用plc控制技术对生产线进行改进，可以很好的控制生产线加工过程并对生产过程进行实时监控，对那些顺序控制要求很强的生产线尤为必要。plc控制的u型折板机具有以下特点：(1) 机器性能稳定，调整方便。在u型板的自动加工中，只要隔一定时间抽样检测一批产品，检查产品尺寸是否符合要求，型板弯曲处是否裂纹，如果产品质量达标，说明机器工作性能稳定，能连续高效生产；调整模板和限位开关可以加工不同大小的u型板， 同时控制程序设有单步、单周期和复位方式，加工调整方便。(2)

14、操作方便，稳定可靠。u型折板机采用plc控制，大大提高了系统工作可靠性、柔性，运行更加稳定；操作面板简洁，且用互锁开关，同时控制程序设有误操作时误动作的禁止环节，操作使用方便可靠。(3) 控制回路简单，经济适用。气动驱动回路简单，并用plc控制，驱动控制系统成本相对较低，能适应单件和大批量生产，能很好地满足中小规模型材厂加工需要。1.3 设计的主要内容本文介绍了较理想的u型板生产线加工过程，着重说明了u型板折板机的控制过程。主要内容包括：第一章绪论，第二章控制系统的硬件设计和连接，第三章u型板折板机控制系统软件的设计，第四章组态的设计。本设计强化了其功能，可以进行周期循环工作，不在向以前只能完

15、成单周期操作，增加了单步操作，方便特殊规格的产品少量加工，同时保留了以往单周期操作，新增加了一键单步操作的功能。在plc的程序设计中，加入了报警功能，解决了无板生产线空加工造成的u型板折板机生产线使用寿命缩短和机械部件的损坏。1.4 课题研究方法本课题有两个研究内容：plc和组态软件。u型板折板机控制系统设计的提出，主要是为了研究plc和组态软件是如何具体在工业生产中应用的：plc的功能指令的应用对生产的帮助情况如何，组态软件的编辑、使用和画面如何，以及它们在自动化领域中有那些优势和特点，又有什么不足。2 控制系统硬件设计2.1 系统控制要求 u型板折板机控制系统是通过可编程控制器，来完成对折

16、板过程控制的。它可以把生产效率提高，减少劳动力，保证产品的质量、规格，还可以满足用户对不同规格的u板的需求。它要求把原材料钢板由卷展开、压平，轧成段并u折成板，一条龙流水式操作。u型板折板机示意图2.1所示，它的具体要求如下：(1) 折板机的控制分为单步骤单周期和周期循环两种方式。单步单周期方式时，按一种操作按钮执行一个步骤或一个周期。周期方式循环时，按一次操作按钮连续完成上述加工过程，加工过程循环。(2) 模板下移和上移是用双线圈的电磁阀控制的。当一个线圈通电时模板上移，当另一个线圈通电时模板下移。左、右折板下折和折回各用一个两线圈的电磁阀，当电磁阀的一个线圈通电时折板下折，当另一个线圈通电

17、时折板返回。两个折板必须都下折到位才能开始保压。(3) 折板机运行过程中可以停机。完成一个加工过程自动停机时，模板应在上方原位，左、右折板应返回到水平原位。停机再开机时，如果模板和左、右折板都在原位，则可以开始进行板料加工。如果在原位，要将它们复位到原位才可以开始加工。手动复位时，用复位按钮来控制模板和两个折板的复位，但模板下移和折板的折回动作不能同时启动，以免两者发生摩擦而损坏模板和折板。(4) 自动运行和手动操作过程中，若误按操作按钮时不应出现误动作。新增加了单键控制模板，折板动作的功能。当u型板生产线上长时间没有板材，或者是生产线有故障产生时，可以通过按警报开始按钮来报警。报警灯亮的同时

18、，u型板折板机生产线停止工作，直至按下报警解除按钮。(5) 当报警灯解除时，运行指示灯亮起，传送带又开始运动，轧刀也开始动作，工作又开始可以进行。按停止键时，生产线停止工作。图2.1 u型板折板机示意图2.2 控制系统的硬件连接 2.2.1 plc的组成plc分为两种功能部件：主机（cpu单元）和扩展单元。cpu单元：plc主机由电源、中央处理器（cpu）、存储器、输入接口、输出接口及外围接口设备构成。plc是当前自动化设备中的一种控制装置，是专门用于控制的计算机系统，它可以用于完成逻辑顺序控制、运动控制、定时控制、计数控制，它还具有a/d和d/a功能、数据处理功能、通信联网功能。即可以进行单

19、机控制也可以联网构成一个控制网络，即可以与上位机通信，也可以进行同级通信。1. 输入接口电路：输入接口电路是plc与控制现场输入信号相连的输入通道。输入接口电路由极性判断电路、光电耦合电路、抗干扰滤波电路、输入指示电路和输入缓冲器组成。光电耦合电路起到隔离输入信号的作用，它利用光电管的光电惯性来防止现场的瞬时强电干扰信号窜入主机。对交流输入信号还可采用变压器或继电器隔离。主机输入接口电路把干净的输入信号转换成cpu能接受的信号。2. 输出接口电路：输出接口电路一般由继电器、光电隔离电路、功率放大电路和接线端子组成。输出接口电路的作用是接受plc主机的输出信号，进行功率放大、电气隔离，从输出接线

20、端子向现场的输出设备提供相应的驱动信号。plc的输出有三种形式，即继电器输出、晶体管输出和双向可控硅输出，继电器输出属于有触点输出，它的使用范围较宽，后两种是无触点输出，它们没有电火花产生。用户可以根据执行部件的需要来做选择。当前有多种规格的plc来适应不同的控制要求。每一种规格的功能都不尽相同，可以做足够的选择。plc具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以很好的满足实际中工业的控制要求。图2.2给出了plc主机的一般结构框图。这个框图介绍了plc主机的工作模式，也简单的说明了个器件的组成情况。图2.2 plc主机的一般结构框图3. 存储器：存储器分为系

21、统存储器和用户存储器两种，系统存储器用于存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释子程序、功能子程序的调用管理程序以及按对应定义（i/o）、内部继电器、定时器/计数器、移位寄存器等）存储系统参数等。系统工作程序相关到plc的性能，出厂时已固化在(rom)或eprom芯片上，不能由用户直接存取。用户存储器（ram）中的数据通常是“容易丢失”的，如果机器停电，所存内容就会消失，为避免这一现象，通常采用低功率低损耗cmos-ram及后援电池锂电池在停电期间向cmos-ram供电，只要用户程序及数据送入内存，即使plc的电源出现故障或停电时，因为有cmos-ram供电，所以仍能完整的

22、保存程序，直至用户需要改变时为止。4. cpu：cpu是plc的核心元件，它可以在plc运行时，运行监控程序检测内部电源和各种器件的工作状态，监测用户程序输入时的语法错误。按照plc中监控程序赋予的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。扫描现场输入装置的状态和数据，并把它们存入输入寄存器状态表或数据寄存器中。从用户程序存储器中逐条读取用户程序中的指令，对指令进行解释，按指令规定的任务，按照输入寄存器状态表、数据寄存器、输出寄存器状态表执行用户程序，并用执行结果更新输出寄存器状态表和数据寄存器的内容。5. 外围设备接口：外围设备接口用于连接i/o扩展单元、打印机、上位计算机、编程器、盒式

23、录音机、eprom/eeprom及其写入器等。6. 电源：plc的电源把外接交流电转换成plc正常工作所需要的直流电，并滤除现场的电源干扰信号以及稳定的电压。另外，它还向可充电锂电池充电。扩展单元：1. i/o扩展单元：plc的输入输出接线端子数量（输入输出点数）有限，当实际的输入输出信号多于plc接线端子数时，可以使用i/o扩展单元进行补充。2. 专用单元：专用单元用于其他功能的扩展，包括模拟定时器单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、上位机计算机连接单元和通信单元等。专用单元的技术特征、与plc主机的连接和编程方法参看相关产品说明。plc的程序是通过plc的程序编程器送到plc的用户程序存

24、储器的。图2.3 plc接线图2.2.2 plc硬件系统的接线图本课程设计共用12个输入点，10个输出点。选用了欧姆龙公司的cpm2a型号的plc。plc需接入220v交流电源，在将24v直流电源连接到plc的输入输出端子口上。完成后的系统硬件接线图见图2.3。2.2.3 i/o地址分配plc的i/o地址分配及端子接线如表2.1所示 表2.1 i/o分配表名 称输入地址名 称输出地址生产线启动按钮0000传送带电机1000周期循环按钮0001轧刀运行1002单周期单步骤按钮0002模板下移1003模板下移按钮0003左折板下移1004折板下移按钮0004右折板下移1005模板折板上移按钮000

25、5无板报警指示灯1006生产线停止按钮0006运行指示灯1007长期无板警报按钮0007模板上移1103解除报警按钮0008左折板上移1104单步一键按钮0009右折板上移1105单周期单步复位按钮00102.2.4 气动系统设计u 形折板机的气动驱动系统是折板驱动执行机构运动的动力装置，主要实现形折板机模板上下移动和折板的折压动作，工作过程为：压缩空气经气源三件后分三路，一路到模板控制气缸8，另两路分别到左右折板控制气缸7、9，电磁阀2的电磁线圈cy2-0通电时，压缩空气经电磁阀2和节流阀5进入模板气缸8上缸体，模板下降至压紧板材并碰到st1行程开关止，电磁阀2的电磁线圈cy2-1通电时，压

26、缩空气进入气缸8下缸体，则模板上升回到原位；电磁阀1、3的电磁线圈cy1-0和cy3-1通电时， 左右折板气缸7、9推动折板，缓慢折板，至左右限位行程开关，折板停止，形成u型，电磁阀1、3的电磁线圈cy1-1和cy3-0通电时，左右折板气缸7、9推动折板，折板回复至水平原位，折板折板停止。2.3 plc控制系统抗干扰的措施2.3.1 控制系统中的干扰及其来源 现场电磁干扰是plc控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的因素之一，所谓治标先治本，找出问题所在，才能提出解决问题的办法。因此必须知道现场干扰的源头。1. 干扰源及一般分类：影响plc控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位

27、，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压叠加所形成。共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏（这就是一些系统i/o模件损坏率较高的主要原因），这种共模干扰可为直流，亦可为交流。“差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。2. plc系统中干扰的主要来源及

28、途径强电干扰：lc系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。柜内干扰：制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对plc造成一定程度的干扰。来自信号线引入的干扰：plc控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，

29、这是很严重的。由信号引入干扰会引起i/o信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。来自接地系统混乱时的干扰：地是提高电子设备电磁兼容性（emc）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使plc系统将无法正常工作。来自plc系统内部的干扰：要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。变频器干扰：是变频器启动及运行过程中产生谐波对电网产生传导干扰，引起电网电压畸变，影响电网的供电质量；二是变频器的输出会产生较强的

30、电磁辐射干扰，影响周边设备的正常工作。2.3.2 主要抗干扰措施1电源的合理处理，抑制电网引入的干扰：对于电源引入的电网干扰可以安装一台带屏蔽层的变比为1:1的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰，还可以在电源输入端串接lc滤波电路。2. 正确选择接地点，完善接地系统：良好的接地是保证plc可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是plc控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。plc控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对plc系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，

31、引起地环路电流，影响系统正常工作。例如电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端a、b都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响plc内逻辑电路和模拟电路的正常工作。plc工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑低电位的分布干扰容易影响plc的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟低电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和

32、误动作。它们的解决方法有：将电源线接地端和柜体连线接地为安全接地。如电源漏电或柜体带电，可从安全接地导入地下，不会对人造成伤害。plc控制器为了与所控的各个设备同电位而接地，叫系统接地。接地电阻值不得大于4，一般需将plc设备系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。信号与屏蔽接地一般要求信号线必须要有唯一的参考地，屏蔽电缆遇到有可能产生传导干扰的场合，也要在就地或者控制室唯一接地，防止形成“地环路”。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在plc侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏蔽电缆连

33、接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理，选择适当的接地处单点接点。3. 对变频器干扰的抑制变频器的干扰处理一般有下面几种方式：加隔离变压器:主要是针对来自电源的传导干扰，可以将绝大部分的传导干扰阻隔在隔离变压器之前。使用滤波器:滤波器具有较强的抗干扰能力，还具有防止将设备本身的干扰传导给电源，有些还兼有尖峰电压吸收功能。使用输出电抗器:在变频器到电动机之间增加交流电抗器主要是减少变频器输出在能量传输过程中线路产生电磁辐射，影响其它设备正常工作。以上三种方法是较常用到的，还有诸如把它们混合使用等等，根据不同情况而定。3 u型板折板机控制系统软件的设计u型板折板机控制系统的设计是把plc应用在自

34、动化生产线上的，是通过plc来完成对传送带、平板机、轧板机和折板机控制的，这个控制系统的设计应该满足现实中对u型板折板机生产线的基础要求。它要保证满足生产的稳定性，安全，产品的质量要好，规格要规范，使用的劳动力要少，但生产的效率要有明显的提高。在u型板折板机生产线上如果长时间没有钢材板料来进行加工或加工过程出现故障，那么，整条生产线要全部停止运行，直到生产线上重新装上板材或故障已经排除，u型板折板机生产线才会重新运作。如果生产结束或工作任务已经完成，可以按生产线停止按钮，按下此按钮后，所有工作元件应当全部复位。板折板机控制系统除了满足上述要求外，还应在折板动作后有一个保压定型的过程。3.1软件

35、的设计思想控制系统的软件组成：这里选用了欧姆龙编程软件cx-programmer，用来完成对u型板折板机控制系统的设计。1. plc系统软件与工作过程：在系统软件的支持下，plc对用户程序进行逐条解释，并加以执行，直到用户程序结束，然后返回到程序的起始有开始新一轮的扫描。由于采用的是循环扫描的工作方式，所以只有扫描到“线圈”的触点时，才会动作，没有扫描到时，触点就不会动。并且plc扫描一次用户程序的时间即扫描周期与用户程序的长短和扫描速度有关，一般为1ms至几十毫秒。2. 应用软件：plc控制系统的应用软件是指未完成plc实际控制任务而编制的各种软件。随着plc应用领域范围的不断扩大，应用水平

36、的提高，plc应用软件也大大丰富起来了。这里选用了欧姆龙编程软件cx-programmer。欧姆龙cmp2a型号plc采用的是梯形图编程语言，这种语言能很简单、很容易掌握、也很直观的看到程序的执行的结果。比起c语言和汇编语言等计算机语言，梯形图语言逻辑性更强，它以图形代替一成不变的指令，让人更容易的记住它。指令也更简单明了化，不用过多的涉及计算机的原理和结构。所以即使对计算机原理与结构掌握不够好，学习起梯形图语言也不会有太大的障碍。梯形图主要是以逻辑的顺序控制来编程的，也就是以内部继电器的接通顺序，以及一些特殊的指令，如时间继电器tim、计数器指令cnt、数据移位指令sft、分支指令及分支结束

37、指令等配合使用，来实现自动控制的目的。3.1.1 折板机控制系统的流程图图3.1 u型板折板机流程图3.2 plc的程序设计控制程序是u型板折板机设计的核心，程序设计的好坏关系到机器使用性能和操作方便性，同时须考虑程序的工作效率。因此，折板机控制程序设计为：复位操作、单周期、单步加工控制和误动作的禁止等组成环节，各控制环节程序相互融合，设计精巧。3.2.1 控制系统的启动部分的设计本课题u型板折板机控制系统，在程序上针对现实生产中的问题有了很多特别的设计。例如：启动程序的设计。在次此启动程序的设计上，加入了2000这个中间继电器。并用其来完成2000的自保，保持整个系统处在工作状态或工作前的准

38、备状态。同时，2000的长开触点闭合，程序运行。如图3.2 图3.2 启动程序3.2.2 控制系统周期循环和单周期单步骤选择的设计u型板折板机在实际的控制中应该具有周期循环的功能，这样可以大大提高生产效率；同时它也应该具有单周期、单步骤分别加工的功能，可以满足小批量，有着特殊要求和用途的板材制作，在本次系统设计中，折板机就具有分要求不同加工的功能。0001按钮是用来启动周期循环加工过程的，0002则是用来控制单周期和单步骤执行的按钮，在程序的设计上，它们用到了互锁设计，保证在工作中的过程中，只能也只可以有一种工作方式。循环与单步单周期单步骤的选择程序设计如图3.3所示 图3.3 循环与单步单周

39、期单步骤的选择程序设计3.2.3 模板上下移动的程序设计模板在本设计中应该有两种工作模式，模板的下移和模板的上移。控制这两种工作模式除了周期循环外，还有两个按钮0003和0005，用来进行单步操作。0003是控制模板的下移，0005则是控制模板的上移，上移和下移不能同时动作而且在程序的设计中添加有互锁保护，在出现报警后，应立刻停止运行。模板下移程序设计，模板上移程序设计，如图3.4和3.5所示图3.4 模板下移程序设计图3.5 模板上移程序设计3.2.4 折板上下移动的程序设计折板有两个，分为左右折板，它们是用来u折板材的，靠的是气阀。折板在本设计中应该有两种工作模式，折板的下移和折板的上移。

40、在两个工作状态之间应该有一定时间来保压，对板材进行定型。本控制系统除了控制这两种工作模式周期循环外，还有两个按钮0004和0005，用来进行单步操作。0004是控制折板的下移，0005则是控制折板的上移，上移和下移不能同时动作而且在程序的设计中添加有互锁保护，在出现报警后，应立刻停止运行。需要解释的是，模板和折板的上移是同一个按钮，折板完成后，折板是在模板上的器件，理应同时动作。它们下移时则不能同时动作，因为折板在正常情况下，不应该出现空折。折板下移程序和折板上移的程序设计，如图3.6和3.7所示图3.6 折板下移程序设计 图3.7 折板上移程序设计3.2.5 单步一键控制功能简介为了控制的简

41、便，快捷，特别增加了单步一键控制的功能。它是由一个移位寄存器来完成的。在实际的应用上，一键功能可以对每一步进行控制和监控，便于加工特殊板材。它的程序设计如图3.8所示图3.8 一键功能的程序设计3.2.6 无板报警功能的实现u型板折板机在加工过程时又两种情况需要报警：一个是在生产过程中长时间没有加工的材料；另一个是在加工的过程中出现意外事故或故障时，也是需要报警的。报警结束停止后，要保证生产线继续运行。无板报警指示功能的程序设计，如图3.9所示。图3.9 无板报警指示功能的程序设计4 主画面的设计随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多

42、的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难。通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。

43、组态（configuration）为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有：(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（包括硬件设备或系统结构）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/odriver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完

44、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。最早开发的通用组态软件是dos环境下的组态软件，其特点是具有简单的人机界面（mmi）、图库、绘图工具箱等基本功能。随着windows的广泛应用，windows环境下的组态软件成为主流。与dos环境下的组态软件成为主流。与dos环境下的组态软件相比，其最突出的特点是图形功能有了很大的增强。国外许多优秀通用组态软件是在英文状态下开发的，它具有应用时间长、用户界面不理想、不支持或不免费支持国内普遍使用的硬件设备、组态软件本身费用和组态软件培训费用高昂等因素，这些也正是国内通用组态软件在国内不能广泛应用

45、的原因。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，通用组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通用组态软件，填补了国内空白，为国内的组态软件发展带来了新的动力。4.1 世纪星组态软件介绍世纪星组态软件是在pc机上开发的智能型人机接口软件系统，它以 microsoft windows 95/98/nt/2000中文平台作为其操作系统，充分利用了windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。它比以往使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，并且可以利用pc机丰富的软件资源进行二次开发。 世纪星组态软件由开发系统csmaker和运行系统

46、csviewer两部分组成。csmaker和csviewer是各自独立的windows 32位应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在开发系统中设计开发的工程和画面应用程序必须在csviewer运行环境中才能运行。 世纪星组态软件开发系统csmaker是其应用程序的集成开发环境。开发者在这个环境中完成工况画面的设计、数据库定义、动画连接、设备安装、命令语言编写等。开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。利用图形控件功能可以大大减少设计界面的时间，从整体上提高工控软件的质量

47、。 世纪星组态软件的实时运行环境csviewer，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与i/o服务程序的数据交换。世纪星组态软件由开发系统csmaker和运行系统csviewer两部分组成。csmaker和csviewer是各自独立的windows 32位应用程序，均可单独使用；两者又相互依存，在开发系统中设计开发的工程和画面应用程序必须在csviewer运行环境中才能运行。世纪星组态软件开发系统csmaker是其应用程序的集成开发环境。开发者在这个环境中完成工况画面的设计、数据库定义、动画连接、设备安装、命令语言编写等。开发系统具有先进完善的图形生成功能；数据库中有多种数据

48、类型，能合理地抽象控制对象的特性，对数据的报警、趋势曲线、历史数据记录、安全防范等重要功能有简单的操作办法。利用图形控件功能可以大大减少设计界面的时间，从整体上提高工控软件的质量。世纪星组态软件的实时运行环境csviewer，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与i/o服务程序的数据交换。它通过实时数据库管理从工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史数据记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。4.1.1 组态软件的功能组态（configuration）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。“在组

49、态概念出现之前，要实现某一任务，都是通过编写程序（如使用basic、c、fortran等）来实现的。编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。组态软件的出现，解决了这个问题。过去需要几个月的工作通过组态几天就可以完成。组态软件就是提供组态功能的一些软件，组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。“组态的概念最早出现在工业计算机控制中，如dcs（集散控制系统）组态、plc（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，如autocad、photoshop、powerpoint都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自

50、己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的5。” 组态工具的解释引擎要根据这些组态结果实时运行情况。表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务，实际上，则不是那样。组态软件主要包括人机界面软件（hmi）、基于pc的控制软件以及生产执行管理软件。组态软件的功能包括：(1) 工业生产过程的动态可视化控制(2) 生产过程中生产数据的采集和管理(3) 生产过程监控报警(4) 报表功能(5) 基于网络数据的上传和相应控制4.1.2 组态软件的特点1.延续性和可扩充性，用通用组态软件开发

51、的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可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，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io 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。4.2主画面的设计在开发系统

52、 csmaker中设计开发的应用程序必须在 csviewer 运行环境中才能运行。csmaker 是其应用程序的集成开发环境。软件开发者在这个环境中完成界面的设计、数据库定义、动画连接等。利用图形控件功能可以大大减少设计界面的时间，从整体上提高工控软件的质量，使用方便（类似excel），功能强大，不但可以得到实时报表和历史报表（班报、日报、月报、年报等），同时，在报表中可任意插入柱状图、圆饼图、折线图、散点图等，并能方便打印。全新管理组态概念：内嵌数据库管理功能将组态软件上升到管理层次，在系统中可以直接管理用户、设备及各种用户所需的数据。设备组态功能：驱动程序采用com组件技术，实现世纪星组态

53、软件与驱动程序的完美整合；系统配置了设备安装向导，使用户轻松组态各种硬件设备；已经支持上千种国内外的硬件设备。首先要新建立一个工程项目，单击“工程项目管理/新建”菜单选项，在对话框中键入工程项目名称、选择工程项目路径及分辨率即可。用鼠标左键单击“文件/新画面”菜单选项，弹出“新画面”对话框，如图 4.1所示：图4.1 “新画面”对话框图在对话框画面名称中键入“u型板折板机控制系统的”字样，然后对画面背景色、类型、边框、位置等选项进行设定，单击“确定”即可。此时新画面创建的准备工作已经完成，下面要在以建好的画面中画入实物，选择“绘图/绘制自定义图库”菜单选项，弹出如图 4.2所示的自定义图库选择

54、画面，选择合适的画面，如传送带，平板机，轧板机，展卷滚轮等。图4.2 自定义图库选择画面图针对u型板折板机的特点，对整个画面的不同图形控件进行有机排序，要在界面上把u型板折板机的工艺过程表示出来。对于一个自动化系统来说，关键参数的实时状态跟踪是至关重要的，报警功能作为实现的手段是必不可少的。如何能及时准确的获取报警信息对工程人员来说存在很大的挑战，因为我们不能时刻守在，一刻不停、不知疲倦的运行的设备周围等待报警的出现。我们综合用户需求，提出解决即时通知报警的一揽子系统。您可以通过：视频：记录现场实时生产过程画面，支持本地或远程实时播放、保存、多画面、回放。同时可以对云台和摄像头进行远程控制。超视距的现场监控得以实现。争取达到对整个画面空间的最优利用，最终世纪星的主画面如图4.3世纪星主画面图所示，它是一条u型板折板机的生产线，由四大部件所组成，展卷机，平板机，轧钢机，u型板折板机的生产线。从原始的钢板材料进行加工，直至u型板的成品被生产出来，这个世纪星画面的全图都能满足，还有报警功能使的u型板折板机控制