多工步组合机床的PLC控制系统设计论文

1、多工步组合机床的PLC控制系统设计论文 多工步组合机床的PLC控制系统设计摘 要本次课题设计的功能是实现对棉纺锭子锭脚加工过程的控制加工棉纺锭子锭脚的是多工步机床它对零件加工前的实习坯件利用七把刀具分为七步钻孔车平面钻深孔车外圆及钻孔粗绞双节孔及倒角精绞双节孔和绞锥角利用慢速电动机和快速电动机实现快慢速的进退电子气阀实现快慢速电动机的转换还将可编程控制器应用于多工步组合机床的电气控制系统设计并对设计思想作了详细介绍通过对多工步组合机床的控制系统的分析设计好系统的主电路和控制电路 PLC的外部接线图以及编写好控制程序的流程图和梯形图等随着机床电气控制技术的不断开展和可编程控制器的广泛应用可编程序

2、控制技术以其灵活性好可靠性高通用性强逐渐取代了传统继电器控制方式PLC对组合机床的应用无疑是当今工业控制的主要开展方向关键词多工步组合机床PLC步进顺序控制Design of Combination Machine Tools Control System of PLCABSTRACTThe control of industrial automation control in industrial production occupies an important position The machine tool industry multi-stage machine and work b

3、ecause of its actioncontrol is more complicated Using traditional relay control need complex the relay fault than wiring maintenance difficulties Feigong time-consuming PLC control but not only greatly simplified wiring installation is very convenient and ensure the reliability reduce the maintenanc

4、e and increase the efficiencyManufacturing is one country or region development of the important pillars its development level mark the country or regions economic strength and technology level the living standards and national defence capabilities While manufacturing production capacity depends on

5、the advanced manufacturing equipment machine tool Many workers step for processing cotton spinning ingots machine a processing machine a feet a spindle feet processing technology is more complex parts processing for solid blank piece before the whole mechanical processing by seven tool points respec

6、tively according to seven workers were cutting step requirements Seven work step is as follows the drilling car plane drill deep holes outside round and drilling coarse twisted double festival hole and chamfering and fine twisted double festival twisted tapered bore holes work step requirements KEY

7、WORDS Multi-step combination machinePLCStepping sequence control目录前 言1第1章 多工步组合机床与PLC211 课题研究的背景2com 我国工业电气控制技术的开展状况212可编程控制器的简介3com控制的定义3com PLC的特点413 课题的提出514 课题研究的意义价值和技术可行性5com PLC控制与继电器控制的比拟5com PLC控制与单片机控制的比拟715 小结7第2章 硬件设计821 PLC选型设计822 PLC的IO编址9com PLC的IO具体分配表923PLC的IO电路设计1024 元件明细表1125 小结14

8、第3章 软件设计1631软件开发平台和编程语言的选择16com发平台16com言的选择1632多工步机床电气控制系统的流程图设计1833 多工步机床电气控制系统梯形图设计1934 小结24第4章 组态设计2641 人机界面HMI设计2742 定义设备和连接变量2943 数据变量定义2944 动画连接与命令语言3045 组态图33结论35谢 辞36参考文献37外文资料翻译38前 言工业机床的控制在工业生产自动化控制中占有重要的位置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本钱而且影响了设备的工效采用PLC控制可使线大

9、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该多工步机床是采用采用PLC控制液压机械传动的机床设备PLC系统设计任务分为硬件和软件设计两局部一般的PLC控制系统有信号输入组件输出执行器件显示器件和PLC构成因此此PLC控制系统的硬件设计就是PLC和上述器件的选取和连可编程控制器不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求同时也照顾到现场电气维护人员的技能和习惯摈弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式独具风格地形成一套以继电器梯形图为根底的形象编程语言和模块化的软件结构使用户程序的编制清晰直观方便易学调试和查错都很容易用户买到所需要的PLC后只需按说明书或提示做少量

10、的安装接线和用户程序的编制工作就可以灵活而方便地将PLC应用于生产实践而且用户程序的编制修改和调试都不需要具有专门的计算机编程语言知识PLC现在已经成为现代工业控制三大支柱PLCCADCAMROBOT之一以其可靠性逻辑功能强体积小可在线修改控制程序具有远程通信联网功能易与计算机接口能对模拟量进行控制具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能日益取代有大量中间继电器时间继电器继数继电器等组成的继电-接触控制系统在机械化工石油冶金轻工电子纺织食品交通等各行各业都得到广泛的应用接着再通过软件的编制最终实现除装卸工件以外的其余自动循环过程采用PLC技术改造的多工步机床和自动控制系统完全符合多工步机床自动

11、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面纺锭子锭脚的加工水平第1章 多工步组合机床与PLC11 课题研究的背景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拟复杂零件加工前为实心坯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绞双节孔及倒角精绞双节孔绞锥孔各个工频的动作分解如图1-1所示图1-1 各个工步的动作分解图com 我国工业电气控制技术的开展状况工业电气控制技术是一种运用控制理论食品仪表计算机和其它信息技术对工业生产过程实现检测控制优化高度管理和决策到达增加产量提高质量降低消耗确保平安等目的综合性技术

12、主要包括工业电气化软件硬件和系统三大局部我国工业电气控制的开展道路大多是引进成套设备的同时进行消化吸收然后进行二次开发和应用目前我国工业控制电气化技术产业和应用都有了很大的开展我国工业计算机系统行业已经形成目前工业电气控制技术正在向智能化网络化和集成化方向开展从20世纪60年代开始西方国家就依照技术及新设备新工艺以及计算机应用开始对传统工业进行改造使工业的得到飞速开展20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成全球市场导致竞争空前剧烈促使企业必须加快及完善效劳体系体系就comS是企业实现在正确的时间将正确的信息以正确的方式传给正确的人以便做出正确的决策即五个正确然而这种自动化需要投入大量的资金

13、是一种高投资高效率同时是高风险的开展模式很难为大多数中小企业所采用12可编程控制器的简介作为通用工业控制计算机30年来可编程控制器从无到有实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃其功能从弱到强实现了逻辑控制到数字控制的进步其应用领域从小到大实现了单体设备控制到胜任运动控制过程控制及集散控制等各种任务的跨越今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备在世界各地发挥着越来越大的作用com控制的定义可编程控制器 简称PLC是指为计算机技术为根底的新型工业控制装置在1987年国际电工委员会方法的PLC做了如下定义PLC是一种专业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

14、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的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程com PLC的特点1 可靠性高抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能PLC由于采用现代规模继承电路技术采用严格的生产工艺制造内部电路采取了先进的抗干扰技术具有很高的可靠性例如三菱公司身材的F系统PLC平均无故障时间高达30万小时一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间那么更长从PLC的机外电路来说使用PLC构成控制系统和同等规模的继电器系统相比电气线接及开关接点已减少到数百甚至数千分之一故障也就大大降低此外PLC带有硬件故障自我检测功能出现故障时可及时

15、发出警报信息在应用软件中应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断这样整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了2 配套齐全功能完善适用性强PLC开展到今天已经形成了大中小各种规模的系列化产品可以用于各种规模的工业控制场合除了逻辑处理功能以外现代PLC大多具有完善的数据运算能力可用于和种数字控制领域近年来PLC的功能单元大量涌现使PLC渗透到了位置控制温度控制CNC等各种工业控制中加上PLC通信能力的增加及人机罗布技术的开展使用PLC组成各种控制系统变得非常容易3 易学易用深受工程技术人员欢送PLC作为通用工业控制计算机是面向工矿企业的工控设备它接口容易

16、编程语言易于为工程技术人员梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能4 系统的设计建造工作量小维护方便容易改造PLC用破储逻辑代替接线逻辑大大减少了控制设备外部的接线使控制系统设计及建行的周期大为缩短同时维护也变得容易起来更重要的是使同一设备经过改变生产程序改变生产过程成为可能5 体积小重量轻能耗低以越小型PLC为倒新近出道的品种底部尺寸小于100mm重量小于150g 功耗仅数瓦由于体积小很容易装入机械内部是实现机电一体化的理想控制设备13 课题的提出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

17、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本钱而且影响了设备的工效PLC是综合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开展的这就使得PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点可靠性高搞干扰能力强通用性强使用方便采用模块化结构使系统组合灵活方便编程语言简单易学便于掌握系统设计周期短对生产工艺改变适应性强安装简单调试方便维护工作量小14 课题研究的意义价值和技术可行性原来用于加工棉纺锭脚的机床用于大量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名个领域广泛应用具

18、有体积小功耗低寿命长可靠性高灵活通用易于编程纪念版及使用方便等特点多工步机床是一种进行物定加工的高效率自动化专用设备它通常采用继电器逻辑控制方式存在着控制柜体积大改变控制方式困难柔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com PLC控制与继电器控制的比拟1 功能强性价比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件有很强的功能可以实现非常复杂的控制功能与相同功能的继电器相比具有很高的性价比可编程序控制器可以通过通信联网实现分散控制集中管理2 硬件配套齐全用户使用方便适应性强可编程序控制器产品已经标准化系列化模块化配备有品种齐全的各种硬件

19、装备供用户选用3 可靠性高抗干扰能力强传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器时间继电器由于触点接触不良容易出现故障PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器仅剩下与输入和输出有关的少量硬件接线可减少互继电器控制系统的110-1100因触点接触不良造成的故障大为减少4 系统的设计安装调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器时间继电器计算机等器件使控制柜的设计安装接线工作量大大减少PLC的梯形图程序一般采用顺序设计方法这种编程方法很有规律很容易掌握对于复杂的控制系统梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多5 编程方法简单梯形图是使用得最多的可编程序控制

20、器的编程语言其电器符号和表达方式与继电器电路原理图相似梯形图语言形象直观易学易懂熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言并用来编制用户程序梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言可编程序控制器在执行梯形图的程序时用解释程序将它翻译成汇编语言后再去执行6 维修工作量少维修方便PLC的故障率很低且有完善的自诊断和显示功能PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的故障迅速的查明故障的原因用更换模块的方法可以迅速地排除故障7 体积小能耗低对于复杂的控制系统使用PLC后可以减少大量的中间继电器和时间继电器小型PLC的体积相当于几个继电

21、器大小因此可将开关柜的体积缩小到原来的12-110PLC的配线比继电器控制系统的配线要小得多故可以省下大量的配线和附件减少大量的安装接线工时可以减少大量费用学得轻松做得舒服com PLC控制与单片机控制的比拟PLC是建立在单片机之上的产品单片机是一种集成电器两者不具有可比性单片机可以构成各种各样的应用系统从微型小型到中型大型都可PLC是单片机应用系统的一个特例对于量大的配套工程采用单片机系统具有本钱低效益高的优点但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定可靠地运行最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能这样可大大简化单片机系统的研制时间性能得到保障效益也就有保证15 小结棉纺行业的现代化要求

22、机械产业不断的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外表粗糙要求高的零件主要靠机床切削加工来到达特别是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千里技术工作可靠性高简单易懂容易掌握维护方便性能优良反响灵活自动化程度高适合我国现在的国情对我国经济的开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 硬件设计21 PLC选型设计PLC技术是工业自动化的重要手段它可以实现逻辑控制顺序控制定时计数算数运算数据运算数据通信等功能并且具有处分支中断自诊断能力PLC

23、技术的逻辑控制功能通过软件编程来实现柔性强控制功能多控制线路大大简化PLC的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周期性顺序扫描和集中批处理的工作方式具有故障检测及诊断程序可靠性极高PLC控制系统为模块结构维护更换方便并可显示故障类型因此本文决定采用PLC进行并且保持原有的操作方式按钮开关的作用不变以方便用户缩短适应期根据PLC的技术特点又可增加一些新的功能S7-200系列西门子PLC家族中的成员之一在西门子工控领域中占有重要的地位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的应用而S7-200系列的产品可以满足设计要求因

24、此设计以西门子公司的S7-200系列入手S7-200主机单元开展至今经历了两代产品第一代产品为CPU21X型包括CPU212CPU214CPU215和CPU216其中每种主机单元可以进行扩展第二代产品为CPU22X型包括CPU221CPU222CPU224CPU224XCPU226和CPU226XM他们已经得到广泛的应用1 CPU221型主机单元 具有6输入4输出共计10数字IO点无IO扩展能力2 CPU222型主机单元 具有8输入6输出共计14个数字IO点可以连接2个IO扩展单元最大扩展至78个数字量IO点或10路模拟量IO3 CPU224型主机单元 具有14输入10输出共计24个数字量IO

25、点可以连接7个扩展单元最大扩展至168个数字量IO点或35路模拟量IO4 CPU224XP型主机单元 具有与CPU224相比增加了2路输入1路输出功3路模拟量IO 5 CPU226型主机单元 具有24个输入16个输出共计40个熟悉IO点可以连接的IO扩展单元最大扩展至248个数字量IO点或35路模拟量IOCPU226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胶囊控制系统硬件电路需要6输入5输出共计10个数字量IO点所以选择CPU226作为主机单元它具有24点开关量输入16点开关量输出因此采用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

26、1主机单元模板CPU22612基板DIN122 PLC的IO编址com PLC的IO具体分配表PLC的输入输出具体分配如表2-2所示表2-2 PLC的输入输出编址PLC的IO电路设计PLC的主电路图如图2-1所示 主电动机 慢速电动机 快速电动机图2-1主电路PLC电路主机单元IO接线图如图2-2所示 图2-2 PLC电路主机单元IO接线图24 元件明细表由于工步机床电气控制系统IO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KM1KM2KM3和KM4两个按钮开关SB1SB2四个限位开关SQ1SQ2SQ3和SQ4两个熔断器FU1和FU2还有三台三相异步交流电动机M1M2和M3统计

27、得出需要接触器四个按钮开关两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按照通常是用来短时接通或断开小电流的控制电路的开关目前按钮在结构上是多种形式的旋钮式用手安东旋转进行操作指示灯式按钮内可装入信号显示信号紧急式装有蘑菇形按帽以表示紧急操作机床常用的按钮开关有LA10LA18LA19LA20和LA25等系列产品其中LA18系列采用积木式结构按钮开关选择额定电压是DC4额定电流5A电气寿命为通断次数大于20万次主要根据使用场合所需要的触电数触电式及颜色选用限位开关用于控制机械设备的行程及保护在实际生产中将限位开关安装在预先安排的位置当装于生产机械运动不见的模块撞击限位开关时限位开关

28、的触点动作实现电路的切换因此限位开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器它的作用原理与按钮类似限位开关有LX19LXW5LXK3LX32和LX33等系列LXW5系列微动开关是适用于交流50HZ或60HZ电压至600V额定控制电流至15A和直流220V额定控制电流20A的控制电路中限位开关广泛用于各种机床和起重机械用以控制其行程进行终端限位保护在电梯的控制电路中还利用行程开关来控制开关轿门的速度自动开关的限位轿厢的上下限位保护LX19系列行程开关适用于交流50HZ交流电压至380V或直流电压值220V的控制电路中将机械信号转换为电信号作控制运动机构的行程和变换其运动方向或速度之用接触器的

29、选择选择接触器主要考虑一下技术资料1 电源种类交流或直流2 主触点额定电压额定电流3 辅助触点种类数量级触点额定电流4 电磁线圈的电源种类频率和额定电压5 额定操作频率即允许的每小时接通的最屡次数额定电压铭牌额定电压是指主触点上的额定电压通常用的电压等级为交流接触器220V380V500V如某负载是380V的三相感应电动机那么应选用380V的交流接触器额定电流铭牌额定电流是指主触点的额定电流通常用的电流等级为上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上接触工作不超过额定温升负载为间断长期工作制时的电流值假设超过8小时必须空载开闭三次以上以消除外表氧化膜如果上诉条件改变就要做相应修正起电流值具体如下当

30、接触器安装在想规内由于冷却条件差电流要降低1020使用当接触器工作于长期工作制而且通电持续率步超过40敞开安装电流允许提高1025箱柜安装允许提高510线圈的额定电压通常的电压等级为直流线圈2448220440V交流线圈36127220380V选择时一般交流对交流直流对直流但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器直流接触器断开时产生的过电压高达1020倍故不宜采用高电压等级电压太低接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠操作频率至每小时接通的次数交流接触器最高为600次h直流接触器可达1200次h接触器用于带有负载主电路的自动接通或断开分直流交流两类适用于交流电动机的频繁启动制动正转反

31、转控制交流接触器的结构原理与直流接触器相似主要由点此系统触点系统灭弧装置复位弹簧和支架底座等局部组本钱设计使用MZJ型交流接触器供远距离接通和断开额定电压至480V额定电流至600A的交流电力线路之用适宜于控制交流电动机的频繁启动停止换向及反接制动电磁阀用来控制流体的自动化根底元件属于执行器并不限于液压气动电磁阀用于控制液压流动方向该设计的机械装置有气压钢控制所以就会用到电磁阀ARE系列的电磁阀主要用于气压流控制根据介质流向要求及管道连接方式克制ARE-050可满足设计全部要求因此选择ARE-050作为控制纵向运动的开关电磁阀选择额定电压是AC220V额定电流5A电气寿命为通断次数大于15万次

32、熔断器选择主要是选择熔断器的种类额定电压熔断器额定电压等级和熔体的额定电流额定电压是根据所保护电路的电压来选择的熔体电流的选择是熔断器选择的核心熔断器种类很多有插入式填料封闭管式及快速熔断器等有RC1A系列RL1系列RT0系列RS0系列等本设计使用RL1系列电动机的额定功率选择的原那么是所迁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根底上使电动机得到充分的利用电动机的额定功率选择的方法是根据生产机械工作时负载转矩功率电流大小变化特点预选电动机的额定功率再根据所选择额定功率效验过载能力和启动能力拖动闸门的电动机常采用短时工作制电动机主电动机 M1 Y100L2-

33、4 5KW 380V快速电动机M2 Y90L-4 2KW 380V慢速电动机M3 X802-4 2KW 380V具体元件明细表如表2-3所示表2-3 元件明细表25 小结 多工步机床自动控制系统使用继电接触器控制实现逻辑控制控制系统体积大运行噪声大功耗高接线复杂故障率高工作稳定性和高可靠性差控制速度慢控制精度差功能变化难度大使用寿命短缺乏故障诊断功能排查故障困难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实现柔性强控制功能多控制线路大大简化PLC的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

34、行为周期性顺序扫描和集中批处理的工作方式具有故障检测及诊断程序可靠性极高PLC控制系统为模块结构维护更换方便并可显示故障类型因此可以采用PLC控制来代替特反响炉控制系统中使用继电接触器控制实现的所有逻辑控制可以保持原有的操作方式按钮开关主令控制器的作用不变以方便用户使用缩短适应期可以采用PLC技术设计信号通信电路操作更简便可靠指示更清晰 第3章 软件设计31软件开发平台和编程语言的选择PLC软件系统由系统程序和用户程序两局部组成系统程序包括监控程序编译程序诊断程序主要用于管理全机将程序语言翻译成机器语言诊断计器故障系统软件由PLC厂家提供并已固化在EPROM中不能直接存取和干预用户程序是用户根

35、据现场控制要求用PLC的程序语言编制的应用程序也就是逻辑控制用于实现各种控制com发平台在硬件设计中已经确定选择德国西门子公司生产的S7-200PLC其软件开发平台为STEP7 MicroWIN32编程软件这是一种基于Windows平台的应用软件是西门子公司专为SIMATIC系统S7-200 PLC研制开发的编程软件它可以使用通用的个人计算机作为图片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监控用户程序的执行状态STEP7 MicroWIN32编程软件要求个人计算机操作系统为Windows95 以上版本硬件配置IBM486以上兼容机内存8MB以上VGA显示器至少5

36、0MB以上硬盘空间光驱鼠标PCPPI电缆com言的选择PLC最常用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采用梯形图编程因此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言表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图形编程器或计算机来编程STEP7 MicroWIN32 编程软件提供了三种编程语言即梯形图LAD语言表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接吧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接有两种以为母线另一为内部横竖线内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成

37、一个指令组这个指令组一般是从装载指令开始必要时再续以假设干个输入指令含LD指令以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讯控制通讯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根底知识不需考虑PLC内部的结构原理只要有继电接触器控制的根底就能在很短时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法因此这种编程语言应用最广梯形图 LAD 编程语言是从继电器控制系统原理图的根底上演变而来的PLC梯形图与继电器控制系统的根本思想是一致的只是在使用符号和表达方式上有一定区别梯形图的一个关键概念是能流 Power Flow 如果有能流从左至右流向线圈那么线圈被鼓励如没有那么线圈

38、未被鼓励能流以通过被鼓励 ON 的常开接点和未被鼓励 OFF 的常闭接点自左向右流能流在任何时候都不会通过接点自右向左流语言表STL类似于计算机的汇编语言是PLC最根底的编程语言他特别适合于熟悉计算机原理和熟悉PLC的结构原理和工作过程的程序员用它可以编写储梯形图LAD或功能块图FBD无法实现的编程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合于那些熟悉数字电子电路的人员顺序功能流程图 SFC 编程是一种图形化的编程方法亦称功能图使用它可以对具有选择等复杂结构的系统进行编程许多PLC都提供了用于SFC编程的

39、指令PLC的编程语言与一般计算机语言相似具有明显的特点它既不同于高级语言也不同与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编程语言以便形象直观地反映所实现的逻辑关系PLC的这些及其它特性使之成为任何一个控制系统的有益局部一旦安装后其作用立即显现其收益也马上实现向其他智能设备一样PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性图3-1 主程序控制流程图33 多工步机床电气控制系统梯形图设计工步一钻孔梯形图如图3-2所示图3-2 钻孔梯形图 工步二车平面梯形图如图3-3所示图3-3 车平面梯形图工步三钻深孔梯形图如图3-4所示图3-4 钻深孔梯形图工步四车外圆及钻孔梯

40、形图如图3-5所示 图3-5 车外圆及钻孔梯形图工步五粗绞双节孔及倒角梯形图如图3-6所示图3-6 粗绞双节孔及倒角梯形图工步六精绞双绞孔梯形图如图3-7所示图3-7 精绞双绞孔梯形图工步七绞锥孔梯形图如图3-8所示 图3-8 绞锥孔梯形图电气控制梯形图如图3-9所示 图3-9 电气控制梯形图34 小结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运算数据通信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实现柔性强控制能力多控制线路大大简化S7-200PLC的编程软件为SIEP7 MicroWIN32是一种基于Windows平台的应用软件它可以使用通用的个人计算

41、机作为图形编程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监控用户程序的执行状态STEP7 MicroWIN32编程软件三种编程语言即梯形图LAD语言表STL及功能块图FBD每种语言都有自己的特点梯形图LAD是在继电接触器控制接触上演变而来的是一种图形化的编程语言编程人员几乎不必具备计算机的根底知识不需考虑PLC内部的结构原理只要有继电接触器控制的根底就能在很短时间内掌握梯形图LAD的使用和编程方法因此这种编程语言应用最广语言表STL类似于计算机的汇编语言是PLC最根底的编程语言它特别适合于熟悉计算机原理和熟悉PLC的结构原理和工作过程的程序员用它可以编写出梯形图LAD

42、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类似于数字电子思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合于那些熟悉数字电子电路的人员本设计控制程序采用梯形图AD语言编制逻辑关系反映的形象直观第4章 组态设计组态王软件是一种通用的工业监控软件它融过程控制设计现场操作以及工厂资源管理于一体将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流聚集在一起实现最优化管理它基于Microsoft Windows XPNT2000 操作系统用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息采用组态王软件开发工业监控工程可以极大地增强用户

43、生产控制能力提高工厂的生产力和效率提高产品的质量减少本钱及原材料的消耗它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发组态王软件结构由工程管理器工程浏览器及运行系统三局部构成 工程管理器工程管理器用于新工程的创立和已有工程的管理对已有工程进行搜索添加备份恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能 工程浏览器工程浏览器是一个工程开发设计工具用于创立监控画面监控的设备及相关变量动画链接命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具 运行系统工程运行界面从采集设备中获得通讯数据并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面实现人与控制设备的交互操作一组态王的主要功能特性1 可视

44、化操作界面真彩显示图形支持渐进色丰富的图库动画连接 2 无与伦比的动力和灵活性拥有全面的脚本与图形动画功能 3 可以对画面中的一局部进行保存以便以后进行分析或打印 4 变量导入导出功能变量可以导出到Excel表格中方便的对变量名称等属性进行修改然后再导入新工程中实现了变量的二次利用节省了开发时间 5 强大的分布式报警事件处理支持实时历史数据的分布式保存6 强大的脚本语言处理能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理7 方便的配方处理功能8 全新的WebServer架构全面支持画面发布实时数据发布历史数据发布以及数据库数据的发布 9 丰富的设备支持库支持常见的PLC设备智能仪表智能模块二组态王的功

45、能组态软件具有监控和数据采集系统好处之一就是能大大缩短开发时间并能保证系统的质量能快速便捷地进行图形维护和数据采集组态王提供了丰富的快速应用设计的工具1 快速便捷的应用设计2 丰富的可扩充的图形库3 对多媒体的支持4 灵活简便的变量定义和管理5 强大的控制语言6 采集和显示历史数据7 全新的灵活多样操作简单的内嵌式报表8 配方管理41 人机界面HMI设计双击桌面图标翻开工程管理器如图4-1所示图4-1 工程管理器图4-2 工程浏览器在工程列表区中选择任一工程双击后或者点击工程管理器上的 开发 此快捷键后就进入了工程的开发环境如图4-2所示双击工程浏览器中的主画面后就进入了开发系统的主画面本控制

46、系统的组态监控画面设计如下列图4-3所示图4-3 组态王系统开发42 定义设备和连接变量在组态王工程浏览器树型目录中选择设备在右边的工作区中出现了新建图标 双击弹出设备配置向导对话框在设备配置向导下的选项中进行设置设备 安装设备驱动PLCFX2-485通讯口 给设备指定唯一的逻辑名称PLC00 选择串口号COM1 设备地址设置指南0 通信参数信息总结这样就完成了设备定义和连接变量PLC0043 数据变量定义实时数据库是组态工程的数据交换和数据处理中心数据变量是构成实时数据库的根本单元建立实时数据库的过程也就是定义数据变量的过程在数据库中的数据词典 中定义数据变量定义数据变量的内容主要包括数据变

47、量的变量名变量类型初始值变化灵敏度最大值最小值的范围连接设备存放器数据类型和读写属性等相关的参数数据变量定义如图4-4所示图4-4 数据变量定义44 动画连接与命令语言一动画连接工程人员在组态王开发系统中制作的画面都是静态的那么它们如何才能反映工业现场的状况呢这就需要通过实时数据库因为只有数据库中的变量才是与现场状况同步变化的数据库变量的变化又如何导致画面的动画效果呢通过动画连接所谓动画连接就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系这样工业现场的数据比方温度液面高度等当它们发生变化时通过IO接口将引起实时数据库中变量的变化如果设计者曾经定义了一个画面图素比方指针与这个变量相关我们将会看到指针在同

48、步偏转动画连接的引入是设计人机接口的一次突破它把工程人员从重复的图形编程中解放出来为工程人员提供了标准的工业控制图形界面并且由可编程的命令语言连接来增强图形界面的功能图形对象与变量之间有丰富的连接类型给工程人员设计图形界面提供了极大的方便组态王系统还为局部动画连接的图形对象设置了访问权限这对于保障系统的平安具有重要的意义图形对象可以按动画连接的要求改变颜色尺寸位置填充百分数等一个图形对象又可以同时定义多个连接把这些动画连接组合起来应用程序将呈现出令人难以想象的图形动画效果图4-5 工件绘制 以工件的夹紧和放松的动画设置为例说明动画连接首先在开发系统中主画面绘制所需的图形如图4-5所示利用动画连

49、接中的特殊选项中的隐含 就可以实现对工件的夹紧和放松动画特殊所有的图形对象都可以定义闪烁隐含两种连接这是两种规定图形对象可见性的连接按动任一按钮弹出相应连接对话框隐含是使被连接对象根据条件表达式的值而显示或隐含条件表达式输入显示或隐含的条件表达式单击可以查看已定义的变量名和变量域图4-6 夹紧动画设置表达式为真时规定当条件表达式值为1TRUE时被连接对象是显示还是隐含当表达式的值为假时定义了显示状态的对象自动隐含定义了隐含状态的对象自动显示先进行夹紧的动画设置选择图形并双击在弹出的动画连接对话框中对选项特殊中的子选项隐含进行设置图4-7 夹紧动画设置接着进行放松的动画设置选择图形并双击在弹出的

50、动画连接对话框中对选项特殊中的子选项隐含进行设置如图4-7所示工件夹紧和放松运行如下图图4-8 工件放松的动画效果图4-9 工件夹紧的动画效果二命令语言组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能极大地增强了应用程序的可用性命令语言的句法和语言非常类似可以说是的一个简化子集具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符数学函数字符串函数控件函数SQL 函数和系统函数应用程序命令语言可以在程序启动时关闭时或在程序运行期间周期执行如果希望周期执行还需要指定时间间隔热键命令语言被链接到设计者指定的热键上软件运行期间操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序事件命令语

51、言规定在事件发生存在消失时分别执行的程序数据改变命令语言只链接到变量或变量的域在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定义的变化灵敏度时它们就被触发执行一次在编辑完成以上的命令语言后运行系统的时候只要单击退出按钮就会退出组态王运行环境45 组态图组态图如图4-10 所示图4-10 组态图 结论PLC技术经过几十年的开展已经相当熟悉其品种齐全功能繁多已被广泛应用于工业控制控制的各个领域用PLC来实现多工步机床电气控制系统自动化的功能能够很好地满足特有的要求针对这个多工步机床的控制系统本文采用S7-200可编程控制器设计多工步机床的电气控制系统实现了棉纺钉子钉脚的加工七个工步的工装电气控制的设计多

52、工步机床的设计等功能使逻辑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此项新型多工步机床电气控制系统采用了先进的技术其工作可靠性高简单易懂容易掌握操作维护方便反映灵活自动化程度高可以满足棉纺钉子钉脚的加工系统中还在一些问题有待于解决希望在老师的指导帮助下作出更好更满意的论文谢 辞毕业设计即将结束在其中学到了很多过程之中丰富了自己也改善了自己大大提高了自己了我的动手能力的能力使我充分体会到了在创作过程中探索的艰难和成功时的喜悦首先感谢段春霞老师和韩英老师的帮助在她们的指导下我才能完成这一论文在此我向所有帮助过我的老师表示诚挚的谢意其次感谢在设计过程中帮助我的同学和提供我廉价的图书管理老师

53、们鉴于本人知识有限又是第一次独立完成这一设计论文中难免有很多的错误或缺乏之处希望各位老师批评指正虽然这个设计做的不是很好但是在设计过程中学的的东西是这次毕业设计的最大收获和财富使我终身受益感谢老师的帮助参考文献王玉中电气控制及PLC应用技术郑州河南科技技术出版社2006史宜巧孙业明等PLC技术及应用工程教程机械工业出版社2021刘艳梅三菱PLC根底与系统设计机械工业出版社2021王宇PLC电气控制与组态设计电子工业出版社2021周美兰周封PLC电气控制与组态设计科学出版社2021com出版社2021com出版社1998com大学出版社2000com出版社2006com出版社2007袁任光可编程

54、控制器应用技术与实例华南理工大学出版社2000王红可编程控制系统使用教程电子工业出版社2002陈宇可编程控制技术编程技巧华南理工大学出版社2002金振华组合机床及其调整与使用机械工业出版社1990com出版社2002杨长能可编程序控制器PC根底及应用重庆重庆大学出版社1999高丽丽PLC控制交流变频器调速控制系统山东山东科技大学2003廖常初可编程序控制器系统开发实例导航重庆重庆大学出版社2001汪晓平可编程控制器系统开发实例导航北京人民大学出版社2004郁汉琪机床电气及可编程控制器实验课程设计指导书高等教育出版社2001外文资料翻译From the world of radio in the

55、 world to a single chip Modern computer technology industrial revolution the world economy from the capital into the economy to knowledge economy Field in the electronic world from the 20th century into the era of radio to computer technology in the 21st century as the center of the intelligent mode

56、rn era of electronic systems The basic core of modern electronic systems are embedded computer systems referred to as embedded systems while the microcontroller is the most typical and most extensive and most popular embedded systems First radio has created generations of excellence in the world Fif

57、ties and sixties in the 20th century the most representative of the advanced electronic technology is wireless technology including radio broadcasting radio wireless communications telegraph Amateur Radio radio positioning navigation and other telemetry remote control remote technology Early that these electronic technology led many young people into the wonderful digital world radio show was a wonderful life the prospects for science and technology Electr