基于 PLC 的磨线机和剥线机控制系统的设计与实现分析研究 电气自动化专业

基于PLC的磨线机和剥线机控制系统的设计与实现摘要PLCPLC广泛的应用。PLCPLCPLCPLC作：PLC控制技术的产生、发展、国内外应用现状以及与其他控制技术的对研究意义。PLCPLCPLC控制系统硬件设计和软件设计的方法和步骤。PLCPLC设备选型、I/O分配、PLC接线图、线径检测器、模拟PLC的人机界面的设计。PLCPLC设计、PLC设备选型、I/O分配、PLCPLCPLC（见附录PLC的研制成功将能产生较大的经济效益。关键词：PLC，磨线机，剥线机，控制系统TheDesignandImplementationofControlSystemofWire-GrindingMachineandWire-StrippingMachineBasedonPLCAbstractthedevelopmentofautomaticcontroltheoryandPLCtechnology,thePLCcontroltechnologywhichhastheadvantagesofusepowerfulfunction,highreliability,strongapplicabilityandthesimplicityofbuildingacontrolsystemandsoon,hasgotabroadapplicationincreasingly.Duringthestudytimeofgraduate,theauthorhasfinishedtheresearchworkoftwoprojectswhicharewire-grindingmachineandwire-strippingmachine.BothofthesystemsarebasedonPLCtechnology.ThesearethebackgroundstothisarticlewhichmainlydiscussestheapplicationofthePLCcontroltechnology,andthefollowingresearchworkiscompleted.First,thisarticlegivesaoverviewofPLCcontroltechnologyaboutgeneration,development,statusquoofapplicationathomeandabroad,andthecontrastwithothercontroltechnique.Thesource,background,statusquoofresearchathomeandabroad,significanceofresearchaboutthetwoprojects,thecontrolsystemofwire-grindingmachineandwire-strippingmachine,areintroduced.Second,amethodwhichissuitedwidelyaboutthedesignofcontrolsystembasedonPLCiscovered.StartingwiththestructureanddesignprincipleofcontrolsystembasedonPLC,analyzesthemethodandstepsofhardwaredesignandsoftwaredesignemphatically.Third,thedesignwhichincludestheoveralldesign,hardwaredesignandsoftwaredesigntothecontrolsystemofwire-grindingmachinebasedonPLCisimplemented.Duringthesystem’soveralldesign,amethodofmultistagewire-grindingisproposed,andthetheoryofcalculatingwirediameterisalsoanalyzed.TheselectionofPLCequipment,I/Odistribution,PLCwiringdiagram,thewirediameterdetector,analoginputmoduleandservoamplifiersarebelongtothesystem’shardwaredesign.ThesoftwaredesigntothesystemincludesthedesignofmanymodulesofPLCprogramandmanyhuman-machineinterfaces.Fourth,thedesignwhichincludestheoveralldesign,hardwaredesignandsoftwaredesigntothecontrolsystemofwire-strippingmachinebasedonPLCiscompleted.theoveralldesign,calculatingthepulsenumberofsteppingmotorisanalyzed.moreisthatthemethodofspeedcurvelikeladdercontrollingsteppingmotorisusedalso.ThedesignofhardwaretothesystemincludesthedesignofreducingPLCinputnumbers,theselectionofPLCequipment,I/Odistribution,PLCwiringdiagram,steppingmotorandsoon.ThedesignofsoftwaretothesystemisthedesignofPLCprogramwhichincludesmainroutines,twosegmentswire-strippingmodule,threesegmentswire-strippingmodule,functionalpressedkeysmoduleandtheinputmoduleofdigitalpressedkeysandsoon.Sincethecontrolsystemofwire-grindingmachinebasedonPLCbegantoprocesswire,thesystemwhichlastabouthalfandoneyearrunsstablyandandtheproductionhasahighquality.Accordingtotheuser’sidentification(referringtoappendix),thissystem’sperformanceindexhasarrivedatthesamelevelofthiskindsofproductsinforeign.Atpresent,thecontrolsystemofwire-strippingmachinebasedonPLCisinanadvancedstateofdebugginganddevelopment.AsitisdevelopeditwillbringagreatbeneficialeffecttotheKeywords：PLC,wire-grindingmachine,wire-strippingmachine,controlsystem目 录摘要 IAbstract II第一章绪论 1PLC控制技术的产生和发展 1PLC控制技术国内外应用现状 1PLC控制技术与其他控制技术的区别 2PLC控制技术与继电器控制技术的区别 2PLC控制技术和通用计算机控制技术的区别 3PLC控制技术与单片机控制技术的区别 3磨线机控制系统的研究背景、研究现状及研究意义 4剥线机控制系统的研究背景、研究现状及研究意义 4项目的来源 5本章小结 5第二章PLC控制系统设计的一般方法 6PLC的结构和工作原理 6PLC的基本结构 6PLC的工作原理 7PLC的编程语言 8PLC控制系统的组成 9PLC控制系统的设计原则 9PLC控制系统的设计步骤 10PLC控制系统硬件设计 PLC机型选择 I/O模块及点数的选择 存储容量的选择 12特殊功能模块的选择 12PLC控制系统软件设计 12PLC程序设计步骤 12PLC程序设计方法 13人机界面设计 14本章小结 15第三章磨线机控制系统的设计与实现 16磨线机系统简介 16磨线机系统组成 16磨线机系统工作原理 17磨线机控制系统总体设计 18线径加工数学建模 18线径检测计算方法 19系统闭环控制原理 20磨线机控制系统硬件设计 21PLC设备选型及I/O分配 21PLC接线图 22线径检测器 23模拟量输入模块 24伺服放大器 25磨线机控制系统软件设计与实现 25磨线机控制系统PLC程序 25磨线机控制系统人机界面 29本章小结 37第四章剥线机控制系统的设计与实现 38剥线机系统简介及具体设计要求 38剥线机系统组成 38剥线机系统工作原理 39剥线机具体设计要求 39剥线机控制系统总体设计 40步进电机脉冲计算 40步进电机加、减速控制 41剥线机工作方式 42剥线机控制系统硬件设计 46减少PLC输入点数原理 46PLC设备选型及I/O分配 47PLC接线图 48步进电机 49提高控制精度的措施 50剥线机控制系统软件设计与实现 50设计思想和设计方案 50主程序 51两段剥皮模块 51三段剥皮模块 53功能按键模块 54数字按键输入模块 54本章小结 55第五章总结与展望 56系统运行情况 56全文总结 56后续工作展望 57参考文献 58附录高精度磨线机计算机控制系统项目结题验收书 60攻读硕士期间科研成果 61致谢 62第一章绪论随着微电子技术、控制技术及信息技术的不断发展，PLC（ProgrammableLogicController，即可编程逻辑控制器）控制技术也得到了迅速的发展。PLCPLCPLC景、研究现状及研究意义。PLC控制技术的产生和发展在早期的工业控制中，多采用继电器控制系统，这种系统体积大、耗电多，改变生产60求，公开招标。随后，美国数字设备公司（DEC）并成功的应用于汽车生产线上[1]。PLCPLC技术得到了迅速的发展，如：日本的三菱、松下、OMRON；德国的西门子、BBC200PLC400多个系列的产品[2]。PLC20801632PLC得到了巨大的发展，使其在概念上、设计上、性价比等方面都有了很大的突破。可编程控制器具有了浮点运算、函数运算、高速计数、中断计数、PID控制及联网等功能[3]PLC技术的应用范围和领域不断扩大。PLC控制技术国内外应用现状目前，不仅在传统制造领域，PLC控制技术在其他领域也已得到了广泛的应用。PLC控制技术，设计了水净化工艺控制系统[4]，PLC在该系统PLC的太阳能热水器控制系统[5]，在该系统中，PLC通过控制液位、电源的通断、采集温度和风压等数据实现PLC的裂纹检测台PLCPLCPLCPLC的垃圾焚烧炉控制系统PLC控制系统稳PLCPLC遥控系统[9]，特别适合于在中、小型船舶上应用，也可应用于在航船舶的主机遥控系统的改造设计中。在国外，D.Russell在设计的工厂信息系统[10]PLC应用于采集、预处理并传送实时数据给计算机，节约了成本，保证了系统的稳定性，收到了很好的效果；在生物研等人为了研究微生物在不同浓度氧气环境中的生长和生产情况AtefAAta等人在机器人应用于颜色识别的研究[12]PLC技术。在线（本文指金属细线及线束等）加工领域，PLCPLC应用在铜线加工中[13]PLC应用在环锭捻线机上[14]等等，但总的来PLCPLC线加工领域的应用具有一定的参考意义。PLC控制技术与其他控制技术的区别随着电子技术和信息技术的飞速发展，出现了多种实用的控制技术，如继电器控制技PLC和应用领域。PLC控制技术与继电器控制技术的区别PLCPLC比较相似，信号的输入/PLC不同之处，主要体现在以下几个方面[1]。PLCPLC控制逻辑的灵活性和扩展性都很好。PLC令的执行时间在微秒数量级。PLC0.001s到若干分钟，通过编写程序来进行定时控制，非常方便。PLC实现计数功能。PLCPLC了方便。PLC多使用集成电路，价格相对比较昂贵。PLC控制技术和通用计算机控制技术的区别PLC是专门为工业控制环境而设计的，而通用计算机是专门为科学计算和数据处理等而设计的，两者采用的都是计算机结构，但两者设计的出发点不同，因此也存在许多的差异，主要体现在以下几个方面[15,16]。PLC主要用于工业控制领域。PLC能适用于环境差的工业现场。CPLC用。PLCPLCPLC要比通用计算机便宜。PLC控制技术与单片机控制技术的区别单片机控制技术一般用于数据采集和工业控制，单片机在配置上比通用计算机简单，I/OPLC简单的工业控制过程和数据处理能力要求比较高的场合。PLC处理能力不如后者。所以二者各有所长，不能互相替代。PLCPLC对于工业控制技术人员来说是必不可少的技能之一。磨线机控制系统的研究背景、研究现状及研究意义（台资企业（圆柱型（用于光的传输孔需要有锥度的金属细线穿孔，而市场上只能提供粗细均匀、无锥度的金属细线（如：124.7m。该公司以前采用化学腐蚀的方法来加工金属细线，由于化学腐蚀的非均匀性，加工的金属细线品质差，达不到厂家的要求，致使陶瓷插针成品合格率低。正是在上述背景下，以该公司委托设计的磨线机控制系统为具体的研究内容，提出了基于先进的PLC控制技术来设计磨线机的控制系统。经过调研，目前国内生产打磨金属细线机器的厂家还非常的少；在国外，生产此类设MICROCUTPLCPLC领域具有一定的参考意义。另外，经过一年多的生产运行，该系统打磨的金属细线满足厂家的要求，加工的陶瓷插针成品合格率高，仅此一项，厂家每年可节约成本约100万元。剥线机控制系统的研究背景、研究现状及研究意义然的趋势。RF-200全自动电脑ZDBX-2PLC具有可精确控制剥线长度、不损坏铜芯、剥线速度快、废品率低等特点，但开发成本高，GD-CO2-B30/55SCB系列激光剥线机等。Machinemakerss.公司生CTSS32KawaKM-702N型数字剥线机等。ThomasNet公司生产的UniStrip2600KoderaC373型高性能剥线机等。PLC预期该系统的研制成功将能产生较大的经济效益，可广泛应用于各种电子行业的线束加工。项目的来源本论文的工作来源于以下两个项目：（，属于校企横向合作项目。该项目的控制系统部分由作者负责完成，机械设备部分由委托方负责。（2007106020809M7剥皮扭线机的研制（负责人：刘建。该项目的机械设备部分委托东莞建通电子五金有限公司完成。本章小结PLC景、国内外研究现状、研究意义等。第二章PLC控制系统设计的一般方法PLCPLCPLCPLC的输入/PIDPLC联网等复杂功能。PLCPLCPLC的控制系统具有一定的指导意义。PLC的结构和工作原理PLCPLCPLCPLC的结构和工作原理。PLC的基本结构CU/（I/）接口、电源等部分组成[17]2-1所示。输出接口中央处理器输入接口电源输出接口中央处理器输入接口电源存储器编程器编程器图2-1PLC的基本组成简图UCI/OPLCPLCCPU和位片式微处理器。存储器包括系统存储器和用户存储ROM中，用户不能直接更改。用户（程序区）和功能存储器（数据区）两部分。用户程序存储器用来存放根据具体的控制任务编写的PLC程序，需要经常调试、修改，存储器类型一般RAM（有掉电保护EPROMEEPROM输入/输出（I/O）接口：PLCI/OPLC24V直流电源。PLC的工作原理C从硬件结构上看与计算机组成相似，它也有中央处理器（U、存储器、输入/PLCSTOPRUN方式，STOPPLC中。PLC的工作过程可以概括地归纳为上电初始化，CPU自诊断过程，网络通信处理，用户程序扫描，输入/输出信息处理等五个阶段[18]。图2-2为PLC的工作过程示意图。上电初始化C上电初始化C 网 用P 络 户U 通 程自 信 序诊 处 扫断 理 描输入输出信息处理图2-2PLC的工作过程上电初始化：PLC对电源、PLC内部电路、用户程序的语法进行检查。CPU自诊断：PLCCPUI/OI/O位监控定时器等。PLCPLC之间以及PLC与计算机或其他终端设备之间的信息交换。用户程序扫描阶段：PLC靠执行用户程序来实现控制要求。PLCCPU采用分输入/输出信息处理：PLC在正常运行状态下，每一个扫描周期都要进行输入、PLCPLC的编程语言PLCPLC编程语言[16,19]：顺序功能图（SFC）步1转换条件1步1动作动作1步3步2步3步2动作22-3顺序功能图（SequentialFunctionChart，SFC）是为了满足顺序逻辑控制而设计的编程2-3梯形图（LD）梯形图（LadderDiagram，LD）PLC程序设计中用得最多的一种编程语言。梯形图PLC2-4FX2NPLC梯形图示例。图2-4三菱FX2N系列PLC梯形图PLC控制系统的组成PLC控制系统主要由硬件部分和软件部分组成[21]。硬件部分PLC控制系统的硬件部分不仅包括符合系统控制要求的PLC机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块、通信模块、模拟量输入/输出模块和其他特殊功能模块等，还包括（按钮、开关、传感器等、输出设备（接触器、继电器等）和执行装置控制的现场设备（电机、水泵、阀门等。软件部分PLCI/OPLC控制程序及人机界面等。PLC控制系统的设计原则PLC控制系统是为现场工艺控制服务的，其设计一般应遵循以下几个原则[1,22,30]：PLCPLC系统硬件的费用。PLC控制系统未来的可扩展性。控制系统的构成应力求简单、实用，操作、维护、检修方便，安全可靠。PLC控制系统的设计步骤开始设计分析控制要求确定输入/输出设备开始设计分析控制要求确定输入/输出设备选择合适的PLC现场安装与配线现场联机调试模拟调试PLC程序设计I/O分配设计结束整理技术文件图2-5PLC控制系统设计步骤示意图图2-5为PLC控制系统设计的一般步骤，具体分析如下：PLC要求和控制要求，设计出令人满意的控制系统。确定输入/输出设备：根据控制要求选择合适的输入设备（控制按钮、开关、传感器等）和输出设备（接触器、继电器等CI/O点数。PLCI/OPLC控制系统的功能要求，选择PLCPLC的机型、存储容量、电源模块和其他功能模块等。I/OPLCI/O端子和输入/I/O端子的连接图。PLCPLCPLC程序设计阶段一般先画出程序流程图，再编写程序。模拟调试：可以用按钮、开关来模拟数字量，用电压源和电流源来代替模拟量，对程序反复调试、修改，直到满足控制要求。现场安装与配线：将输入/PLC之间的连线接好。PLC程序与现场的输入/I/O元器件明细表、使用说明书等。PLC控制系统硬件设计在PLC控制系统的设计中硬件设计和软件设计是两个主要部分。PLCPLCPLCPLC控制系统硬件设计的主要探讨内容。PLC机型选择PLC比最优的机型。PLCPIDPLCPLC件，因此，在设计控制系统时，对环境条件要进行充分的考虑[23]。I/O模块及点数的选择PLCI/O接口模块来实现的。PLC信息的准确无误，PLCI/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。根据实际应用的不同，PLCI/O块及模拟量输出模块，可根据实际需要进行选择使用[24]。I/O点数的确定既要尽可能的降低费用，又要充分考虑一定的余量。一般I/O点数较多，PLC价格也较高，若备用的I/O点数量太多，将使成本增加。根据被控对象的输入、输出总点数，并考虑到今后的调整和扩充，通常I/O点数按实际需要的10%～20%考虑备用量[25]。存储容量的选择PLCI/O点数、控制要求、编程者的编程水平PLC的最大存储容量PLCPLC最大存储容量可达到上兆字节。选择存储容量时一般只能做大致的估算：用户存储容量＝开关量输入点数×10＋开关量输出点数×5＋模拟量输入/字节30%～50%的余量，对于经验缺乏者，留有的余量应该更大些。特殊功能模块的选择PLCPLCI/OI/OA/D转换、D/A转换、高速计PLCPIDPLC控制系统软件设计PLC控制系统软件的设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计。PLC程序设计步骤图2-6为PLC程序设计的基本步骤，具体分析如下：PLC编程的主要依据，要尽可能详细。PLC编写程序的模拟调试。可分单元或分模块来调试程序，然后对整个程序进行调试。编写程序PLC程序与现场的输入/的设计是否满足控制要求。前期准备工作PLC使用说明书和帮助文件等。前期准备工作开始设计开始设计程序逻辑流程图设计程序逻辑流程图设计否否模拟调试正常？是现场联机调试否联机调试正常？是整理技术文件设计结束修改程序修改程序模拟调试图2-6PLC程序设计步骤PLC程序设计方法在实际工程中，PLC辑流程图设计法、解析法（逻辑设计法、时序图设计法等[28]，前三种方法比较常用，也PLC程序设计中常用的方法。经验设计法定的局限性和随意性，设计所需的时间和设计的质量都与设计者的经验有很大的关系。经验设计法一般用于对简单的控制系统的PLC程序设计，可以收到快速完成的效果。对于比较复杂的控制系统，则很少采用经验设计法。顺序功能图设计法PLC（或命令组成2-3个稳定状态（即一个步）PLC输出触点的动作。采用顺序功能图设计法时，首先要理顺系统的工艺控制过程，明确各步的转换条件；（般用梯形图。要用好顺序功能图设计法，重要的是熟练掌握功能图的画法及根据功能图编程的方法。逻辑流程图设计法流程图即流程框图或称为框图，它是用约定的几何图形、有向线和简单的文字说明来描述控制系统的处理过程和程序的执行步骤。流程图从结构上分有单一顺序流程图、并发顺序流程图及选择顺序流程图等。图2-7为单一顺序流程图的表示方法。条件条件1YESNO动作2动作12-7单一顺序流程图逻辑流程图设计法就是根据控制系统的工艺流程，首先画出系统的逻辑流程框图，然PLCPLC工具，也是本文项目中用得最多的一种设计方法。人机界面设计在某些场合的PLC控制系统的设计中，需要有方便用户操作的人机界面。人机界面的功能有：一是通过人机界面，满足用户方便的与机器“交流”；二是通过人机界面中诸如仿真动画、实时数据显示等，用户可以获得系统执行过程中的一些重要信息；三是用户可以通过人机界面选择命令、键入数据或设置参数等方式来调整控制系统的执行。在人机界面设计时，通常需要考虑以下几点[30,31]：时间就能掌握。VBVCDELPHI等，也可使用工业组态软件来设计。设计人员可根据实际情况来选择。系统的实际情况和要求来选择。本章小结PLCPLCPLC控制系统的设计原则和设计步骤、PLC控制系统的硬件设计和软件设计的一些要点，为后续章节的磨线机控制系统的设计和剥线机控制系统的设计做好准备。第三章磨线机控制系统的设计与实现东莞建通电子五金有限公司光纤生产部门以前采用化学腐蚀的方法，将均匀、无锥度的金属细线加工得到有锥度的金属细线，由于化学腐蚀的非均匀性，得到的金属细线品质差，无法满足需要。无锥度的金属细线打磨成前端锥度均匀的符合厂家要求的金属细线。整个磨线机系统主要包括控制系统部分和机械部分，作者完成磨线机控制系统部分，其他机械部分由东莞建通电子五金有限公司负责。磨线机系统简介磨线机系统组成磨线机系统主要由核心控制器、线径检测系统、转线系统、磨线伺服系统、收线伺服系统等部分组成。图3-1为磨线机系统结构简图。转线轮

前夹持轮

上、下砂带 线径检测

后夹持轮收线轮拉力板 线匝加工台PLC起点PLC转线电机

变频器A

伺服放大器

磨线电机收线电机

B伺服放大器3-1磨线机系统结构简图核心控制器PLC、计算机控制台等部分。PLC控线径检测系统线径检测系统是磨线机系统的重要组成部分，主要由线径检测器及其工作电源两部分磨线机的后序动作。转线系统转线系统由变频器、转线电机、转线轮、前后夹持轮、拉力板等部分组成。在磨线机打磨金属细线的过程中，前后夹持轮夹紧金属细线，拉力板拉紧金属细线，转线电机带动转线轮及前、后夹持轮旋转，从而带动被打磨的金属细线旋转。磨线系统磨线系统由磨线伺服放大器、磨线电机、加工台等部分组成。上、下砂带在打磨金属控制打磨的位移。收线系统收线系统由收线伺服放大器、收线电机、收线轮等部分组成。通过设定伺服放大器来控制收线电机的速度，PLC控制收线的长度。磨线机系统工作原理磨线机的功能是为将市面上粗细均匀、无锥度的金属细线打磨成前端有一定锥度，形状如针型的金属细线。计算机控制台计算机控制台PLCPLC转线系统线匝 转线系统

磨好 收线系统磨线系统的线 收线系统磨线系统3-2磨线机系统工作原理图PC3-2自动模式和收线模式，通过上位机的人机界面切换控制。手动工作模式手动工作模式下，控制系统驱动转线系统完成装线流程。金属细线由线匝引出，穿过后夹持轮、工作台、前夹持轮，并经拉力板拉紧，完成装线。手动工作模式下可单独控制前后夹持轮的夹紧与放松及旋转、工作台的前后移动、上下砂带的夹紧与放松、砂带的旋转及拉力板的拉伸等动作。自动工作模式在自动工作模式下，控制系统主要驱动磨线系统完成打磨金属细线的任务。首先启动上下砂带放松）退回起点，并确认前后夹持轮已经锁紧，然后启测值，磨线机自动完成整个打磨任务。收线工作模式磨线机控制系统总体设计线径加工数学建模要将市面上粗细均匀的金属细线打磨成前端锥度均匀的金属细线，经过分析，提出了分多段打磨的线径加工方案。最后一段加 原始线径工线径工线径RnR1金属细线最后加工段Ln工段L1加工长度L0收线长度L3-3线径加工示意图如图3-3所示，加工长度为L0长的金属细线分成多段来打磨，每段打磨一定的线径磨削量ΔR当磨削掉ΔRL2Ln加工段打磨完成后，为平滑每段之间的小梯度，最后再打磨一遍所有加工段。除最后加工段长度Ln外所有其他加工段长度与第一加工段长度L1相同。这样，在L0、L1、Ln作为参数设定的情况下，需加工的总段数n即可以确定为：nL0Ln1L1

（3-1）若当前正在加工第m（m＝1、2、3……n）段，由式（3-1）可得：当前加工段长度Lm可表示为：

LmL0(m1)*L1

（3-2）每段线径磨削量ΔR与原始线径R1、最后一段加工线径Rn之间的关系可以表示为：ΔRR1Rnn

（3-3）由式（3-3）Rm计算公式为：RmR1m*ΔR

（3-4）线径检测计算方法光源光源线径检测头横截面光光源(a) 3-4线径检测原理图线径检测器通过光电转换将变化的光信号转变成变化的电压信号。图3-4为线径检测的电压值最大；图（b）为有线时的情况，从光源射来的光被金属细线挡住一部分，线径S S

UuUm

(3-5)Sm：[m] 待检测线径

m r

uUrSr：[m] 标准线径Uu：[V] 无线时电压值Um：[V] 有待检测线时电压值Ur：[V] 有标准线时电压值系统闭环控制原理主要与转线速度V2K得出如下关系式：

ΔRCV2

（3-6）其中C为磨削量系数。由式（3-6）可知，当转线速度V1和磨线速度V2都达到一个适合速度的情况下，磨削量ΔR主要就取决于打磨次数K，因此打磨任务主要在于控制打磨的次数。每段线径值线径检测器磨线电机PLC每段线径值线径检测器磨线电机PLC3-5系统闭环控制原理图3-5PLC则，再次打磨当前段。磨线机控制系统硬件设计PLCI/O分配合理选择PLC对于提高PLC控制系统的性价比起着重要作用，PLC的选择应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等几个方面[32,33]。FX2NPLCFX2NFXPLC[34]，除了具有一般输入输出的功能外，还具有模拟量控制、定位控制等特殊功能。FX2N系列PLC产品性能说明如下[1,34]：256点超高速的运算速度(0.08μs/步)8000RAM16000步5A/B相高速计数器辅助继电器：3072点；计时器：256点；计数器：235点；数据寄存器：8000点丰富的功能扩展模块在磨线机控制系统中，采用组态软件设计的人机操作界面，可节省许多PLC的输入/1915I/O10％～20％的备用量[25]，FX2N-48MTPLC24243-1为磨线机控制系PLC输入/输出模块对应具体应用的规划。表3-1磨线机控制系统PLC输入/输出模块对应用途输入信号输出信号编号用途编号用途X0高速计数器C252A相Y0磨线伺服电机启停及方向控制X1高速计数器C252B相Y1磨线伺服电机启停及方向控制X2高速计数器C252计数器复位Y2磨线伺服电机速度控制（砂带夹持）X3高速计数器C253A相Y3磨线伺服电机速度控制（砂带放松）X4高速计数器C253B相Y5收线伺服电机启停及方向控制X5高速计数器C253计数器复位Y10转线马达控制X10检测有否上砂带传感器Y11拉力板拉/放控制X11检测有否下砂带传感器Y12前夹持轮锁/放控制X12左原点传感器Y13砂带夹持/放松X13检测前夹持轮是否夹紧传感器Y14上砂带旋转X14检测砂带是否夹持传感器Y15下砂带旋转X15检测后夹持轮是否夹紧传感器Y16后夹持轮锁/放控制X16检测是否断线传感器Y25紧急停止标识灯X20暂停按钮Y26暂停标识灯X21自动过程退出按钮Y27正常运行标识灯X22自动过程启动按钮X25左侧极限保护微动开关X26右侧加工长度上限微动开关X27右侧极限保护微动开关PLC接线图3-6PLCX2X5PLCC252、C253的复位信号。C253相C253AC253相C253A高速计数器C252B相高速计数器C252A相磨线电机LBLALBRLARMCOMX0X1X2X3X4X5X6X7X10X11X12X13X14X15X16X17X20X21X22X23X24X25X26X27COMST1转线控制砂带夹放伺服放大器MR-E-100AM收线电机COMLBRLARLBLA伺服放大器MR-E-200AFX2N-48MT断线暂停图3-6磨线机控制系统PLC输入/输出接线图线径检测器线径检测器实时检测金属细线的线径，并输出模拟电压或电流信号。图3-7为磨线机系统线径检测器示意图。当金属细线拉紧后，左、右支点和左、右定点用于固定待检测段的细线，通过旋转左、右支点可细微调节两支点间细线的高度，以确保细线完全处于光源射出的光束中。左定点

线径检测头光源

右定点左支点 右支点图3-7线径检测器示意图本系统使用的线径检测器灵敏度、精确度高，对工作环境要求严格，详细的电气特性如表3-2所示。表3-2线径检测器电气特性[35]线径检测范围0.02mm～0.20mm精确度1m供电电源DC＋15V±5%；－15V±5%电源接脚Pin8：＋15V；Pin6：－15V；Pin3：ground输出电压±10V（BNC）输出电流Max100mA采样频率≤30KH噪声电压±1mVp-p尺寸175×80×57mm3暖机时间10min工作环境温度20℃±5℃模拟量输入模块PLCFX2N-2AD模拟量输入模块来解决模拟信号到数字信号的转变。线径检测器金属细线线径检测器

模拟信号

PLCFX2N-2ADPLCFX2N-2AD图3-8FX2N-2AD工作原理图3-8FX2N-2AD的工作原理图。线径检测器检测线径时，不同的金属细线将引起不同强度的模拟电压信号的输出，FX2N-2ADPLC。FX2N-2ADFX2N-2AD模块FX2N-2AD模块模数转换关系图数字值4000数字值PLCPLCVINIIN＋－线径检测器信号输出端

FX2N-2AD

0 10V模拟值（a） （b）图3-9FX2N-2AD接线图及模数转换关系图伺服放大器MR-E-200AACMR-EMR-E10000脉冲/度定位[37]。磨线机控制系统软件设计与实现PLC计两大部分。PLC程序PLCPLC程序中要考虑组态软件与PLCPLC程序设计与实现中的难点之一。PLCGXDeveloper编程软GXDeveloperSimulator调试仿真软件。装线模块装线模块是自动磨线模块的前期准备工作，编程时将装线模块程序置于自动磨线步控开始后夹持轮开装线结束拉力板缩回指令之前。装线模块需要完成的功能是将金属细线由磨线机最右端的线匝引出，依次穿过后夹持轮、前夹持轮并用拉力板拉到适当的松紧度，所有动作通过人机界面控制一步步手动完成。图3-10为装线模块逻辑流程。开始后夹持轮开装线结束拉力板缩回线扯紧？线扯紧？否是前夹持轮开前夹持轮关拉力板缩回拉力板拉伸后夹持轮关3-10拉力板缩回拉力板拉伸后夹持轮关磨线模块自动磨线模块是磨线机控制系统软件的核心部分。考虑到自动磨线模块的动作是顺序GXDeveloper软件中的步控指令[38]来实现每所示。S0自动程序入口S0S10M73=1磨线启动标志砂带放松Y13=0S10X14＝0

S18

加工台快速右移至第一加工段最右点M110长度到位S11加工台快速退回左原点S11S12X12=1S12S13转线马达启动Y10=1T0旋转2秒S13加工台快速右移至M100加工长度到位

S19S20S21

停留5秒T5时间到加工台慢速左移至原点，最后一遍打磨X12=1复位标志位，自动磨线结束S14砂带夹持Y13=1X14＝1S14S15停留2秒S15T1时间到S16加工台慢速左移至原点，磨线，线径采样S16X12=1S17砂带放松、旋转S17Y13=0，Y14=1，Y15=1M202＝1ORM205＝1

M201＝1ANDM204＝1加工线径和段数都到位图3-11自动磨线顺序功能图在自动磨线程序入口处，需满足一系列的条件才能启动磨线机进入自动磨线流程。图有拉紧的线前夹持轮锁紧后夹持轮锁紧按下启动按钮有拉紧的线前夹持轮锁紧后夹持轮锁紧按下启动按钮启动磨线AND3-12磨线联锁启动条件在磨线模块程序中必需考虑的另一个方面是磨线过程结束的条件，当正常的磨线结束3-13线联锁停止条件，图中满足任意条件时，磨线机将停止磨线工作。切断电源加工台到达右极限加工台到达左极限断线磨线结束按下停止按钮磨线过程自动停止OR切断电源加工台到达右极限加工台到达左极限断线磨线结束按下停止按钮磨线过程自动停止OR开始后夹持轮开收线结束开始后夹持轮开收线结束收线马达停止收线到位？收线到位？否是收线马达转动前夹持轮开3-14收线逻辑流程图3-14作之间的互锁是该系统PLC程序设计与实现的另一个难点。采样结束计算多点采样平均值采样结束计算多点采样平均值开始开始采样次数到？否是否采样点数到？是计算当前采样点平均值采样1个数据3-15线径采样逻辑流程图20203cm取一个551m点运算。磨线机控制系统人机界面6.5（而不是编程方式的用户开发界面和简捷的使用方法[39]。设计要求板等部件的动作，每个动作都有动画同步显示。停；在磨线过程中，需实时监视磨线关键数据，动画同步显示磨线过程。时监控。PLC程序。线径校准功能：应能提供手动采样并校准的功能。系统管理功能：应能设置管理员与普通用户的权限、密码等功能。设计思想人机界面是系统功能的很好体现，考虑到磨线机控制系统操作人员是生产线上的工人，所以在人机界面设计时，尽量简单、易用，适合生产线工人操作。在磨线机人机界面设计时，我们的设计思想是：力求做到界面简洁、清晰、美观、大方。尽量做到按键动画提示效果例如用鼠标左键单击或按下F1整个过程。数据的准备PLC3-33-4PLCPLC程序中对应的寄存器名称。3-3数值型变量变量用途变量用途DT8总加工段数DT228第5段磨线长度（白色）DT12已完成加工段数计数器DT230第6段磨线长度（白色）DT25收线长度测量值DT232第7段磨线长度（白色）DT80工作台位移DT234第8段磨线长度（白色）DT102本段应加工线径DT236第9段磨线长度（白色）DT104本段采样线径DT238第10段磨线长度（白色）DT106实时采样线径DT240第1段磨线长度（红色）DT200总加工长度键盘输入DT242第2段磨线长度（红色）DT201初始段加工长度输入DT244第3段磨线长度（红色）DT202末段加工长度键盘输入DT246第4段磨线长度（红色）DT205原始线径键盘输入DT248第5段磨线长度（红色）DT206末段线径键盘输入DT250第6段磨线长度（红色）DT207收线长度键盘输入DT252第7段磨线长度（红色）DT220第1段磨线长度（白色）DT254第8段磨线长度（红色）DT222第2段磨线长度（白色）DT256第9段磨线长度（红色）DT224第3段磨线长度（白色）DT258第10段磨线长度（红色）DT226第4段磨线长度（白色）3-4开关型变量变量用途变量用途M0手动选择M74自动程序启动M1左移手控M700选择收线模式M2右移手控M755收线模式下后夹持轮放松M3砂带夹持手控M766收线模式下前夹持轮放松M4砂带旋转手控M777收线模式下拉力板拉伸M5后夹持轮锁放手控M6前夹持轮锁放手控Y0伺服电机正转M7拉力板伸缩手控Y1伺服电机反转M8前后夹持轮旋转手控Y5收线电机控制M9收线轮选择手控Y10转线电机控制M44暂停控制Y11拉力板控制M46终止自动程序Y12前夹持轮锁/放控制M60无线电压采样Y13工作台夹紧M61标准线电压采样Y14砂带旋转M71自动程序选择Y16后夹持轮锁/放控制在组态软件中定义数据变量的过程也即建立实时数据库的过程，定义数据变量的内容3-16设计的实时数据库。图3-16与PLC联机的实时数据库主界面3-17磨线机控制系统主界面3-17颜色搭配，使用户在使用此软件时感觉舒适、简单。PLC相应的工作模式。手动模式界面3-18手动模式界面手动模式下的动作主要用于磨线机的装线流程，在按钮的设计上，通过颜色的变化来PLC3-18为手动模式界面。自动模式界面3-19自动模式界面自动模式界面是磨线机人机界面设计中的重要部分，启动磨线后，用户通过此界面就可以了解磨线的整个进度。此界面将关键数据的实时显示和磨线机仿真动画结合起来，通过动画，用户可以非常直观的知道磨线机的各关键部件的状态、当前磨线的情况等；实时数据显示部分通过红色数字显示，用户可以非常清楚的掌握当前磨线数据的精确值。3-20磨线机仿真动画根据磨线机的工作原理，其仿真动画采用了分段显示的设计思路，由于受用户组态软件购买点数的限制，设计成最大能显示十段磨线（C程序不受此限制，每段显示长度PLC收线模式界面3-21收线模式界面收线模式界面，除了继续采用大号按钮和颜色变化体现按键情况外，还采用了动作互3-21动作互锁和动作可改动相结合，避免了不小心误动作带来的错误。参数设定界面通过参数设定界面，用户可以根据不同要求随意调整磨线参数。本界面包含磨线机工PLC为磨线机参数设定界面。3-22参数设定界面测径校准界面3.2.2程序将接收到的数值保存，3-233-23线径校准界面用户登陆界面3-24用户登陆界面在打磨同一线径的金属细线时，线径的校准值和各磨线参数基本不需要再修改，在磨3-24本章小结PLCI/OPLCPLC程序分模块设计的思想和流程及磨线机的人机界面设计。第四章剥线机控制系统的设计与实现PLC光技术，生产效率高，可精确控制剥线长度，但开发成本高，设备贵。PLC它综合了以上两种控制系统的优点。PLC（中单片机的编码部分由项目合作者梁俊英完成，其他机械部分委托东莞建通电子五金有限公司完成。剥线机系统简介及具体设计要求剥线机系统组成步进电机步进电机步进电机步进电机PLC键盘单片机裁刀4-1为剥线机系统结构简图，由图可知，剥线机系统主要由三部分组成，分别是液PLCPLC通过编程控制步进电机按要PLCPLC步进电机步进电机步进电机步进电机PLC键盘单片机裁刀左滚轮左滚轮扭线轮液晶显示屏右滚轮4-1剥线机系统结构简图扭线轮液晶显示屏右滚轮剥线机系统工作原理裁刀4-2（扭线轮与左滚轮在物理上是指同一滚轮）向相反方向前后运动，实现扭线功能。裁刀左滚轮左滚轮右滚轮扭线运动方向4-2剥线机工作原理图剥线机具体设计要求9种不同的工作方9种不同要求的线束；可以增、减对已被加工成裸线部分线束的扭线功能，包括4种扭线方式。启停控制：如果无故障检测报错，按下启动按钮可启动剥线机自动工作；按下连续剥线：要求剥线机能连续剥线，直到设定的工作数量。12计数；自动计数又分本次加工计数和累计总计数。实时显示：要求液晶显示屏能实时显示各个设定的数据、故障报错、工作计数等。故障报错：故障报错包括设定数据时超出剥线机参数范围，扭线轮、裁刀未归位，缺线等情况。0.1可靠。剥线机控制系统总体设计步进电机脉冲计算步进电机在控制系统中是执行元件[40]，步进电机运行的可靠性关系到剥线机控制系统控制步进电机转动的距离。步进电机的步距角是脉冲计算中的一个重要参数，步距角是指，当输入一个电脉冲时，电动机转子所应转过角度的理论值[41]，其计算公式如下：3600NZ其中：N为转子转过一个齿距的运行拍数；Z为转子的齿数那么步进电机转动一圈需要的脉冲数量为3600 个。

（4-1）在剥线机控制系统中，步进电机与滚轮间通过皮带传动。下面主要分析左滚轮步进电机机械传动的情况（其他执行轮的机械传动与此类似。左滚轮左滚轮步进电机4-3左滚轮步进电机机械传动简图4-3中，步进电机齿轮与左滚轮齿轮之间的传动比为KpKp圈。这样，在知道左滚轮周长L的情况下，可得出单位长度左滚轮步进电机需要的脉冲数Nl的计算公式为：

NL* l 360*K

（4-2）p由式（4-2）可知，当左滚轮送线S长时PLC需要发送给步进电机的脉冲数Np的计算公式为：

SNNpSNl

360*Kp*SL*

（4-3）步进电机加、减速控制V（r/min）计算公式如下[42]：V60FNZ

（4-4）FzNZ步进电机的加、减速过程其实是加、减速运行与时间之间的辩证的关系，影响因素包括电机每步的速度差距的大小，以及加、减速过程的长短。步进电机每步运行的速度差距过大，会使电机输出力矩不足、无法正常运行或出现失步的情况；加、减速过程过短，则需要更多的运行时间来使其稳定运行[43]。4-4为本系统的步进电机加、减速曲线示意图，其加、减速过程均分成30步来完成。x0t0x0t0t1t2t3 t⊿ft0～t1：加速时间t2～t3：减速时间加、减速均分成30步完成⊿tFmaFmin图4-4步进电机加、减速曲线示意图上图中，Fmin为步进电机启动频率，Fmax为步进电机最高频率，t1t0为步进电机由启动频率加速至最高频率的时间，t3t2为步进电机由最高频率减速到0的时间。由上图可知，加速过程中每步频率变化量和每步时间变化量分别为：ΔfFmaxFmin30Δtt1t030

（4-5）（4-6）在剥线机控制系统中，PLCFmax、加速时间及减速时间等变量来调节步进电机的频率特性，控制步进电机的加、减速运动。剥线机工作方式根据设计要求，剥线机控制系统应能完成9种不同的剥线，这9种工作方式又可分为两大类：三段剥皮工作方式和两段剥皮工作方式，其中第9种工作方式（不剥皮，仅裁线）可归入两段剥皮工作方式中，如表4-1所示。表4-1剥线机工作方式种类剥线机工作方式1三段剥皮：前后端均无半剥2三段剥皮：前端半剥，后端无半剥3三段剥皮：前端无半剥，后端半剥4三段剥皮：前后端均有半剥5两段剥皮：前后端均无半剥6两段剥皮：前端半剥，后端无半剥7两段剥皮：前端无半剥，后端半剥8两段剥皮：前后端均有半剥9不剥皮，仅裁线下面详细分析这9种不同的剥线情况：三段剥皮（前、后端均无半剥）模式如图4-5所示，在此种剥皮方式中，因前、后端均无半剥，所以被加工线束前、后端的线皮被完全剥落；图中特别之处在于“前端剥皮”长的线皮处会有一处切痕，这是由于“前端半剥”为零。CDEAGCDEAGA：前端剥皮；C：三段剥皮；D：中间留皮部分E：后端剥皮；F：后端半剥；G：全长图4-5三段剥皮（前、后端均无半剥）示意图三段剥皮（前端半剥，后端无半剥）模式CBDEAGCBDEAGA：前端剥皮；B：前端半剥；B+C：三段剥皮D：中间留皮部分；E：后端剥皮；G：全长图4-6三段剥皮（前端半剥，后端无半剥）示意图此种剥皮方式与三段剥皮（前、后端均无半剥）方式的区别在于“前端半剥”长度不为零，因此视觉上最能体现剥成“三段”的效果如图4-6所示。三段剥皮（前端无半剥，后端半剥）模式CDEAFGCDEAFGA：前端剥皮；C：三段剥皮；D：中间留皮部分E：后端剥皮；F：后端半剥；G：全长图4-7三段剥皮（前端无半剥，后端半剥）示意图如图4-7所示，此剥皮方式中，由于前端无半剥，因此前端线皮被剥落，且“前端剥皮”长线皮处有切痕；后端有半剥存在，即剥线机将“后端剥皮”长的线皮褪至后端露出“后端半剥”长度的金属线芯处。三段剥皮（前、后端均半剥）模式8CBDEAFCBDEAFGA：前端剥皮；B：前端半剥；B+C：三段剥皮D：中间留皮部分；E：后端剥皮；F：后端半剥；G：全长图4-8三段剥皮（前、后端均半剥）示意图两段剥皮（前、后端均无半剥）模式此种剥皮方式在实际加工中应用最多，前、后端均无半剥，剥线机只需将“前端剥皮”长和“后端剥皮”长的线皮剥落即可，如图4-9所示。ADEGADEGA：前端剥皮；D：中间留皮部分E：后端剥皮；G：全长图4-9两段剥皮（前、后端均无半剥）示意图两段剥皮（前端半剥，后端无半剥）模式如图4-10所示，与两段剥皮（前、后端均无半剥）的不同之处在在于有“前端半剥”存在，因此前端线皮将不会完全脱落。ADEBGADEBGA：前端剥皮；B：前端半剥；D：中间留皮部分E：后端剥皮；G：全长4-10两段剥皮（前端半剥，后端无半剥）示意图两段剥皮（前端无半剥，后端半剥）模式ADEFGADEFGA：前端剥皮；D：中间留皮部分；E：后端剥皮F：后端半剥；G：全长图4-11两段剥皮（前端无半剥，后端半剥）示意图如图4-11所示，与两段剥皮（前、后端均无半剥）的不同之处在在于有“后端半剥”存在，因此后端线皮将不会完全脱落。两段剥皮（前、后端均有半剥）模式在前、后端均有半剥的剥皮方式中，前、后端线皮在使用线束时才完全脱落，这样便于保护前、后端金属线芯不出现松散、有毛刺的情况。ADEBFGADEBFGA：前端剥皮；B：前端半剥；D：中间留皮部分E：后端剥皮；F：后端半剥；G：全长图4-12两段剥皮（前、后端均有半剥）示意图不剥皮（裁线）模式4-13GGG：全长图4-13不剥皮（裁线）示意图剥线机控制系统硬件设计PLC输入点数原理36路按键

6行 片机6列 码

+30V电平转换

X1X2PX3LX4X5 CX6+30V图4-14剥线机系统按键编码原理图363（分别是刀座归位传39PLC输入接入将39PLCPLC16点输入，扩展输入模块将大大增加成本。4-14366×6矩阵排列6PLC能识6366PLCX1X6PLC编程解码来识别特定按键。PLCI/O分配9PLC9输出部分主要16点输出。FP0-T32PLCFP0-T32PLC除了I/O点数扩展，可方便实现功能的扩展；其他智能扩展模块，可实现各种不同的用途。松下FP0-T32型PLC主要具有如下特点[16]：60mm25mm90mmI/O16点输入、16128点的选择空间价格相对便宜安装面积是同类产品中最小的10K步输入继电器X用途备注X1用于按键编码与单片机连X2用于按键编码与单片机连X3用于按键编码与单片机连X4用于按键编码与单片机连输入继电器X用途备注X1用于按键编码与单片机连X2用于按键编码与单片机连X3用于按键编码与单片机连X4用于按键编码与单片机连X5用于按键编码与单片机连X6用于按键编码与单片机连XA检测刀座是否归零传感器XB检测扭线轮是否归位传感器XC检测是否有无线传感器FP0-T32表4-3剥线机控制系统PLC输出模块对应用途FP0-T32输出继电器Y用途备注Y0左、右滚轮步进电机位移控制频率输出Y1裁刀、扭线轮步进电机位移控制频率输出Y2气阀控制Y3用于错误信息编码与单片机连Y4选择Y4＝0时，左滚轮步进电机接通Y5右滚轮步进方向控制Y5＝1时，电机正转(线前进)Y6裁刀步进电机方向控制Y6＝0时，电机正转（进刀）Y7左滚轮步进电机方向控制Y7＝1时，电机正转(线前进)Y8扭线轮步进电机方向控制Y8＝1时，电机正转Y942V上电继电器控制开始工作时通42V电源YA控制导管的上下摆动YA=1时，下摆YB裁刀、扭线轮步进电机选择YB＝0时，裁刀步进电机接通YC用于错误信息编码与单片机连YD用于错误信息编码与单片机连YE用于错误信息编码与单片机连YF右滚轮步进电机选择YF＝0时，右滚轮步进电机接通PLC接线图X0Y0脉冲&X1Y1脉冲左滚轮步进电机X0Y0脉冲&X1Y1脉冲左滚轮步进电机气阀控制X2Y2单片机编码电平转换X3Y3错误信息编码片选信号&X4Y4方向右滚轮步进电机X5Y5X6Y6方向X7Y7方向X8Y8方向X9Y942V电源继电器控制导管控制刀座归零传感器XAYA扭线归零传感器XBYB片选信号线材检测传感器错误信息编码XCYC错误信息编码XDYD错误信息编码XEYEXFYF片选信号4-15C裁刀步进电机和扭线轮步进电机的接线情况类似。YB片选信号控制选通裁刀步进电机或YB＝01YB=1时，Y1输出的脉冲将驱动扭线轮步进电机。Y6Y8分别为裁刀步进电机和扭线轮步进电机的方向控制。步进电机步进电机是将脉冲信号转化成角位移的执行机构在剥线机控制系统中，选用步进电机作为执行元件是考虑到步进电机有如下优点：步进电机的位移量与输入的脉冲数严格成正比，不会引起误差积累。通常开环控制就能很好的控制速度和位移，且系统简单、可靠。一般在选用步进电机时，主要考虑的性能参数如下[48]：步距角：考虑步距角的原因是该参数主要影响系统的精度。最大静扭矩：由负载的特性决定。负载包括惯性力矩和摩擦力矩。4-1631电流最小，或电压最低，曲线与负载的交点为负载的最大速度点。12123负载频率图4-16步进电机矩频特性示意图PK268-03A型步进电机，该步进电机21.8°，经现场测试使用，完全能满足剥线机控制系统的工作要求。提高控制精度的措施PLC供电电源与步进电机及驱动的供电电源隔离[49]PLC输出脉冲信号的干扰。扰。剥线机控制系统软件设计与实现设计思想和设计方案PLCPLCX1X6接收的输入信息中解码功能按键信息，根据不同的按键组合实现不同的功能。作。28种错误信息报警，该子程序实时检测错误信息并Y3、YC、YD、YE四路信号输出到液晶显示屏显示。剥线机控制系统PLC程序编程采用梯形图方式实现。主程序部分使用步进指令将各个动作按照特定的执行顺序连接起来进行控制[1]。子程序中对步进电机的控制，使用PLC高速计数器指令精确控制步进电机的转动位移。为使剥线精度高，程序中所有运算均采用微米为单位。该程序完成了所有剥线机设计要求，程序共有9千多步。下面主要介绍主程序设计流程和部分子程序设计流程。开始设定值输入两段剥皮开始设定值输入两段剥皮三段剥皮判断工作方式三段剥皮程序两段剥皮程序否否否到加工总数？到加工总数？是是结束图4-17剥线机控制系统主程序流程图4-17PLC两段剥皮流程和三段剥皮流程是剥线机控制系统主程序中的两大核心模块，下面分别介绍这两个模块。两段剥皮模块根据前文的描述，可知两段剥皮又可分为5种剥皮方式（具体可参见“剥线机工作方4-185两段剥皮模块是剥线机控制系统程序中最重要的部分。开始导管下摆否有前端扭线？开始导管下摆否有前端扭线？是左、右滚轮送料前进（36mm）左、右滚轮送料前进（全长或（全长－36mm））前端扭线裁刀退刀否有后端扭线？是左滚轮送料前进（后端剥皮＋34mm））扭线轮归位（裁刀退刀后端扭线裁刀进刀左滚轮送料后退（2mm）右滚轮送料后退（前端半剥或前端剥皮）裁刀退刀左滚轮送料前进（后端半剥或后端剥皮）裁刀进刀左滚轮送料后退（后端剥皮）导管上摆裁刀退刀（切断）裁刀进刀左、右滚轮送料前进（前端剥皮）

否否CYC到加工总数？是结束扭线轮归位（在有后端扭线时图4-18剥线机两段剥皮流程图三段剥皮模块开始导管下摆否开始导管下摆否有后端半剥？是左滚轮送料前进（后端半剥）否CYC到加工总数？是结束左滚轮送料前进（全长）裁刀退刀裁刀进刀（切断）左、右滚轮送料前进（G-A+B）右滚轮送料后退（前端半剥）裁刀退刀左滚轮送料前进（全长）右滚轮送料前进（前端剥皮）裁刀进刀右滚轮送料后退（三段剥皮）左滚轮送料后退（后端剥皮）导管上摆右滚轮送料前进（三段剥皮）裁刀退刀裁刀退刀裁刀进刀裁刀退刀裁刀进刀

图4-19剥线机三段剥皮流程图根据控制要求，在剥线机控制系统的三段剥皮流程中没有扭线的功能，如图4-19所示。4三段剥皮程序中，实现了所有这4种不同的剥皮方式。开始接收按键信息结束按键标志组合实现不同的功能结束保存至相应的寄存器功能按键模块开始接收按键信息结束按键标志组合实现不同的功能结束保存至相应的寄存器否否按键结束？是设置按键对应标志解码按键图4-20功能按键模块流程图26PLC开始接收数字按键信息否开始接收数字按键信息否数字输入结束？是判断数字个数保存数字计算输入结果计算输入结果图4-21数字按键输入模块流程图106PLC999999主程序程序将调用此4-21为剥线机控制系统数字按键输入模块流程图。本章小结PLCPLC（PLC输入端子PLCI/OPLC接线图；PLC程序设计思想和程序设计与实现流程。第五章总结与展望系统运行情况PLC20068月交付给东莞建通电子五金有限公司使用。经过一年多的实际运行，该系统运行稳定、可靠，打磨的金属细线品质高，符合厂家提出的要求，据厂家认定，其性能指标已达到国外同类产品的技术水平（见附录。磨线机系100万元。PLC200839种剥线功能，系统全文总结PLC的控制系统设PLC控制技术的应用。全文内容总结如下：PLCPLCPLC控制系统的组PLC控制系统硬件设计和软件设计的方法和步骤。PLCPLCPLCPLC9PLC6PLC输入。为了防止步PLC程序，实现对步进电机的精准控制。本文的研究为基于PLC的控制系统的设计提供了一种普遍适用的一般方法，对于今后PLC控制技术在线加工领域的应用具有一定的参考意义。后续工作展望基于PLC的剥线机控制系统的开发已进入后期阶段，需进一步调试、完善。PLCPLCPLC参考文献陈立定.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.1.杨世兴，黄向慧等.现代电气自动控制技术[M].北京：人民邮电出版社，2006.3.P.Cleaveland.ProgrammableControllersAdapttoNewIndustryNeeds[J].Control47-50.杨健，余菁等.PLC[J].电气传动，2005，35(9)：62-64.PLC的太阳能热水器的控制系统[J].电气传动，2006，36(11)：54-56.PLC的裂纹检测台研制[J].数控技术，2006，(9)：70-72.PLC的焦化备煤控制系统的研究与实现[D].重庆：重庆大学，2006.PLC的垃圾焚烧炉控制系统的设计[D].南京：河海大学，2006.PLC的船舶主机遥控系统的设计[D].大连：大连海事大学，2007.D.W.Russell.ApplicationofPLC'sasfront-endpre-processorsinfactoryinformationsystems[J].TheInternationalJournalofAdvancedManufacturingTechnology，1999，6(4)：364-377. FredericodeAraujoKronemberger，LidiaMariaMeloSantaAnna.Oxygen-controlledBiosurfactanProductioninaBenchScaleBioreactor[J].A