裝配流水線的PLC控制設(shè)計

1、目 錄前言21. PLC及其應(yīng)用41.1 PLC的概念41.2 PLC的組成41.3 PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能51.4 PLC工作原理及其特點61.5 PLC的應(yīng)用72. 硬件選擇72.1對PLC的選取72.2 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較103. 設(shè)計內(nèi)容103.1 機械結(jié)構(gòu)和控制要求103.2裝配流水線控制圖113.3系統(tǒng)的整體設(shè)計分析113.4 硬件設(shè)計113.4.1輸入/輸出點地址分配113.4.2 裝配流水線的PLC控制外部硬件連線圖123.5 軟件設(shè)計123.5.1 PLC的編程語言123.5.2工作流程圖133.5.3梯形圖程序(附錄)134. 基于組態(tài)王的流水線監(jiān)控系統(tǒng)

2、設(shè)計134.1 準(zhǔn)備工作144.2 組態(tài)王與PLC的通信設(shè)置144.3 數(shù)據(jù)構(gòu)造154.4 動畫制作164.5 動畫連接165. 系統(tǒng)調(diào)試和運行165.1在軟件STEP 7上的程序狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試165.2在組態(tài)王上的監(jiān)控調(diào)試176. 設(shè)計總結(jié)177. 參考文獻(xiàn)198. 附錄208.1PLC梯形圖20前言在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機械化，自動化已成為突出的主題。化工等連續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產(chǎn)自動化的有效的辦法；控制機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。自上世紀(jì)六十年代，機械手被實

3、現(xiàn)為一種產(chǎn)品后，對它的開發(fā)應(yīng)用也在不斷發(fā)展，最典型的發(fā)展是生產(chǎn)者將此產(chǎn)品大量應(yīng)用于衛(wèi)生行業(yè)（全自動生化分析儀），從而實現(xiàn)了衛(wèi)生檢驗中急需短時間、大量樣品數(shù)據(jù)的要求，但在衛(wèi)生領(lǐng)域的機械手因采用樣品品單一酶試劑顯色法，且采用濾光片結(jié)構(gòu)設(shè)計，造成試劑價格昂貴，限制了產(chǎn)品市場的發(fā)展。 隨著技術(shù)的進步，機械手的設(shè)計已經(jīng)實破了單一試劑、加熱及濾光片的束縛。比如美國 OI 公司的產(chǎn)品，可針對單一項目，次序加 4 種試劑，加熱溫度也提高到 50 ，檢測器則采用二極管陳列技術(shù)，這些進步為新領(lǐng)域的應(yīng)用提供了強大支持。有專家估計未來10 年，全自動流動分析儀的市場份額中，將有 50 被全自動化學(xué)分析機械手取代。 通

4、過了解上述兩類產(chǎn)品的技術(shù)特點我們不難看出，機械手具有微升級試劑消耗，不受模板束縛，分析中不同檢測項目可穿插完成，可完成研發(fā)性波長掃描優(yōu)化檢測條件，用戶可自行設(shè)計新的檢測項目，體積小，甚至可做現(xiàn)場快速分析等特點。 由此也不難看出，以前流動分析中不適合的用戶群，如樣品檢測單一種類少而樣品量多的情況，為機械手的應(yīng)用提供了可能性。對衛(wèi)生行業(yè)的快速分析中，也因新型機械手的設(shè)計特點而使取代昂貴的試劑，降低分析成本成為可能。機械手不能完全取代流動分析產(chǎn)品一個重要的理由是：一些特殊樣品處理技術(shù)不能在線實現(xiàn)，如萃取、高溫蒸餾，需要離線進行，相信隨著技術(shù)的進步，這些方面的技術(shù)也會提高。正如一句廣告語所講的“沒有最

5、好，只有更好” 。且現(xiàn)代化的注塑機常常配置有機械手，以提高生產(chǎn)效率。注塑機械手是能夠模仿人體上肢的部分功能，可以對其進行自動控制使其按照預(yù)定要求輸送制品或操持工具進行生產(chǎn)操作的自動化生產(chǎn)設(shè)備。注塑機械手是為注塑生產(chǎn)自動化專門配備的機械，它可以在減輕繁重的體力勞動、改善勞動條件和安全生產(chǎn)；提高注塑成型機的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、降低生產(chǎn)成本、增強企業(yè)的競爭力等方面起到及其重要的作用。隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展以及氣動技術(shù)自身的一些優(yōu)點，控制技術(shù)，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個行業(yè)。近20年來，它們的應(yīng)用領(lǐng)域迅速拓寬，尤其是在各種自動化生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。電氣可編程控制技術(shù)

6、與氣動技術(shù)相結(jié)合，使整個系統(tǒng)自動化程度更高，控制方式更靈活，性能更加可靠；氣動機械手、柔性自動生產(chǎn)線的迅速發(fā)展，對氣動技術(shù)提出了更多更高的要求；微電子技術(shù)的引入，促進了電氣比例伺服技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，使氣動技術(shù)從開關(guān)控制進入閉環(huán)比例伺服控制，控制精度不斷提高；由于氣動脈寬調(diào)制技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強和成本低廉等特點，國內(nèi)外都在大力開發(fā)研究。 從各國的行業(yè)統(tǒng)計資料來看，近30多年來，氣動行業(yè)發(fā)展很快。我國的氣動行業(yè)起步較晚，但發(fā)展較快。從20世紀(jì)80年代中期開始，氣動元件產(chǎn)值的年遞增率達(dá)20%以上，高于中國機械工業(yè)產(chǎn)值平均年遞增率。隨著微電子技術(shù)、PLC技術(shù)、計算機技術(shù)、傳感技

7、術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，氣動技術(shù)已成為實現(xiàn)現(xiàn)代傳動與控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。1. PLC及其應(yīng)用1.1 PLC的概念可編程序控制器，英文稱Programmable Controller，簡稱PC。但由于PC容易和個人計算機（Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫。它是一個以微處理器為核心的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)裝置，專為在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用而設(shè)計，它采用可編程序的存儲器，用以在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時/計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC是微機技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)

8、相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機械觸點的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點，充分利用了微處理器的優(yōu)點，又照顧到現(xiàn)場電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計算機編程語言知識，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯也都很方便。用戶在購到所需的PLC后，只需按說明書的提示，做少量的接線和簡易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。1.2 PLC的組成PLC的構(gòu)成： PLC的類型繁多，功能和指令系統(tǒng)也不盡相同，但結(jié)構(gòu)與工作原理則大同小異，通常由主機、輸入/輸出接口、電源擴

9、展器接口和外部設(shè)備接口等幾個主要部分組成。PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.3 PLC的各組成元素的構(gòu)成及功能l CPU的構(gòu)成及功能-CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指

10、令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。l I/O模塊- PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O種類有開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等。l 內(nèi)存-內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。不同機型的PLC期內(nèi)存大小也不盡相同，除主機單元的已有的內(nèi)存區(qū)外，大部分機型還可根據(jù)用戶具體需要加以擴展。l 電源模塊-PLC電源用于為PLC各模塊的集成電

11、路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。 l 底板或機架-大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。l PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備-i) 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編寫程序、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。某些PLC也配有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。ii

12、) 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機界面也非常普及。iii)輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。l PLC的通信聯(lián)網(wǎng)-依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)P

13、LC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。對于一個自動化工程(特別是中大規(guī)模控制系統(tǒng))來講，選擇網(wǎng)絡(luò)非常重要的。首先,網(wǎng)絡(luò)必須是開放的，以方便不同設(shè)備的集成及未來系統(tǒng)規(guī)模的擴展；其次，針對不同網(wǎng)絡(luò)層次的傳輸性能要求，選擇網(wǎng)絡(luò)的形式，這必須在較深入地了解該網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議和機制的前提下進行；再次，綜合考慮系統(tǒng)成本、設(shè)備兼容性、現(xiàn)場環(huán)境適用性等具體問題，確定不同層次所使用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。1.4 PLC工作原理及其特點PLC的工作原理：PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號（或地址號）

14、作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段 PLC的特點：l 抗干擾能力強、可靠性高。l 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強。l 編程方便，易于使用。l 功能強大，成本低。l 設(shè)計、施工、調(diào)試的周期短。l 維護方便。1.5 PLC的應(yīng)用 初期的PLC主要在以開關(guān)量居多的電氣順序控制系統(tǒng)中使用，但在20世紀(jì)90年代后，PLC也被廣泛地在流程工業(yè)自動化系統(tǒng)中使用，一直到現(xiàn)在的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，

15、PLC更是其中的主角，起應(yīng)用面越來越廣.目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，應(yīng)用在汽車、糧食加工、化學(xué)/制藥、金屬/礦山、紙漿/造紙等行業(yè)。PLC的主要應(yīng)用范圍通常可分成以下幾種： l 中小型電氣控制系統(tǒng)。l 制造業(yè)自動化。l 運動控制。 l 流程工業(yè)自動化。2. 硬件選擇2.1對PLC的選取由于市場的需求和西門子PLC的廣泛應(yīng)用所以我選取的是S7-200.我們對其進行簡要說明：S7-200系列是一類可編程邏輯控制器（Micro PLC）。這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動化控制需要，下圖展示一臺S7-200 Micro PLC的 CPU226系列PLC的CPU外型圖，具有緊

16、湊的設(shè)計、良好的擴展性、低廉的價格以及強大的指令，使得S7-200可以近乎完美地滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類型和電壓等級使其在解決用戶的工業(yè)自動化問題時，具有很強的適應(yīng)性。S7-200 CPU模塊包括一個中央處理器單元（CPU）、電源以及數(shù)字量I/O點，這些都被集成在一個緊湊、獨立的設(shè)備中。圖2 S7-200 CPU外型圖l CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲數(shù)據(jù)，以便對工業(yè)自動控制任務(wù)或過程進行控制。l 輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點：輸入部分從現(xiàn)場設(shè)備（例如傳感器或開關(guān)）中采集信號，輸出部分則控制泵、電機、以及工業(yè)過程中的其他設(shè)備。l 電源向CPU及其所連接的任何模塊提供電力。l 通訊端口允

17、許將S7-200CPU同編程器或一些設(shè)備連接起來。l 狀態(tài)信號燈顯示了CPU的工作模式（運行或停止），本機的I/O的當(dāng)前狀態(tài)，以及檢查出來的系統(tǒng)錯誤。l 通過擴展模塊可以增加CPU的I/O點數(shù)（CPU221不可以擴展）。l 通過擴展模塊可以提供其通訊功能。l 一些CPU具有內(nèi)置實時時鐘，其他CPU需要實時時鐘卡。l EEPROM卡可以存儲CPU程序，也可以將一個CPU中的程序傳送到另一個CPU中。l 通過可選的插入式電池盒可延長RAM中的數(shù)據(jù)存儲時間。 圖3展示了一個基本的S7-200 Micro PLC.它包括一個S7-200 CPU 模塊,一臺個人計算機(PC),STEP 7-Micro/

18、win32(3.1版)編程軟件,以及一條通訊電纜.為了使用個人計算機(PC),你必須以下一種設(shè)備:一條PC/PPI 電纜；一個通訊處理器(PC)和多點接口(MPI)電纜；一塊MPI卡,隨MPI卡提供一根通訊電纜。圖3 S7-200 Micro PLC 系統(tǒng)的組成LC選擇CPU226能夠有效滿足裝配流水線的需求它有24輸入16輸出的I/O口供大家使用。PLC模塊的選擇：采用CPU226的主機和輸出擴展模塊EM222簡要介紹對擴展模塊的選?。篠7-200PLC的I/O擴展模塊有：l 輸入擴展模塊EM221: 共有3種產(chǎn)品，即8點和16點DC、8點AC。l 輸出擴展模塊EM222：共有5種產(chǎn)品，即8

19、點DC和4點DC、8點AC、8點繼電器和4點繼電器。l 輸入/輸出混合模塊EM223：共有6種產(chǎn)品。其中DC輸入/DC輸出的有3種，DC輸入/繼電器輸出的有三種，它們對應(yīng)的輸入/輸出點數(shù)分別為4點、8點和16點。l 模擬量輸入擴展模塊EM231。l 模擬量輸出擴展模塊EM232。l 模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235。2.2 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較l PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較：繼電接觸控制全部用硬器件、硬觸點和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點和“軟”線連接，為軟件控制。PLC的可靠性比繼電接觸控制的高。l PLC與微型計算機的比較：PLC編程簡

20、便，計算機使用匯編語言或其他高級語言編程，比PLC編程復(fù)雜。PLC可靠性高，PLC采用掃描方式進行工作等。從上邊對PLC的簡單介紹和比較可以看出。由PLC的硬件決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場合設(shè)計的，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計算機要好的多，而且它操作簡單靈活，易于實現(xiàn)系統(tǒng)升級和功能擴展。所以在本設(shè)計中對裝配流水線的控制采用PLC來進行控制。3. 設(shè)計內(nèi)容3.1 機械結(jié)構(gòu)和控制要求有A1A10選瓶、裝瓶、蓋蓋、貼簽、傳送、成品入庫生產(chǎn)線操作工序，用10盞燈來模擬；并有啟動/停止、移位、復(fù)位按鈕進行操作，如下圖所示。采用S7-200PLC進行控制，實現(xiàn)手動

21、，自動等四種以上的裝瓶流水線工序控制。起動后，再按一下移位，將按以下規(guī)律顯示：A5A6A7A8A9A1A5A6A7A8A9A2A5A6A7A8A9A3A5A6A7A8A9A4A5A6A7A8A9A10A5A6A7A8循環(huán)，A5、A6、A7、A8、A9分別是用來傳送的，A1是操作1選瓶，A2是操作2裝瓶，A3是操作3蓋蓋，A4是操作4貼簽,A10是成品入庫。3.2裝配流水線控制圖圖4 裝配流水線控制示意圖3.3系統(tǒng)的整體設(shè)計分析整個系統(tǒng)由操控面板來完成整個裝配流水線的的操作，工作通過光電傳感器進行檢測。裝配流水線的全部動作由PLC控制完成。3.4 硬件設(shè)計3.4.1輸入/輸出點地址分配表1 輸入

22、/輸出地址分配輸入點分配輸出點分配名稱輸入點名稱輸出點名稱輸出點啟動按鈕I0.0A1 選瓶Q0.0A6傳送Q0.5復(fù)位按鈕I0.1A2 裝瓶Q0.1A7傳送Q0.6移位按鈕I0.3A3 蓋蓋Q0.2A8傳送Q0.7A4 貼簽Q0.3A9傳送Q1.0A5 傳送Q0.4A10入庫Q1.13.4.2 裝配流水線的PLC控制外部硬件連線圖圖5 輸入輸出點地址分配和PLC外部接線3.5 軟件設(shè)計3.5.1 PLC的編程語言PLC程序是PLC指令的有序集合，PLC運行程序就是按一定的順序，執(zhí)行這集合中的一條條指令。指令是指示PLC動作的文字代碼或圖形符號。使用的編程語言不同，這些文字代碼和圖形符號就不相同

23、。PLC提供了功能較為完整的編程語言，以適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的編程語言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)計和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。PLC的編程語言一般有五種：順序功能圖(Sequential Function Chart)、梯形圖(Ladder Diagram)、功能塊圖(Function Block Diagram)、指令表(Instruction List)和結(jié)構(gòu)文本(Structured Text)。其中，順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能塊圖(FBD)是圖形編程語言，指令表(IL)和結(jié)構(gòu)文本(ST)是文字語言。梯

24、形圖(LD)是目前使用最廣泛的PLC圖形編程語言，梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，比較易于掌握、程序表達(dá)清楚。本系統(tǒng)PLC程序的編制采用梯形圖語言，編程軟件為STEP 7，上位監(jiān)控軟件為組態(tài)王Kingview 6.53。STEP 7軟件能夠完成制作程序、對可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運行、調(diào)試程序、PLC錯誤診斷等一系列功能。3.5.2工作流程圖圖6 工作流程圖3.5.3梯形圖程序(附錄)4. 基于組態(tài)王的流水線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1 準(zhǔn)備工作本設(shè)計采用的組態(tài)軟件是組態(tài)王Kingview 6.53。在利用組態(tài)王設(shè)計流水線監(jiān)控系統(tǒng)時，準(zhǔn)備工作包括新工程項目的建立與邏輯設(shè)備的創(chuàng)建。運行

25、“組態(tài)王6.53”，在彈出的工程管理器窗口雙擊“新建”圖標(biāo)，按照新建工程配置向?qū)Ы⒁粋€名為“裝配流水線的PLC控制”的新工程，并將此工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)前工程。在創(chuàng)建工程項目后，在工程管理器中雙擊該工程就會進入工程瀏覽器界面。此時，我們要做的是在組態(tài)王中定義與所用 PLC相對應(yīng)的邏輯設(shè)備。在組態(tài)王中，組態(tài)王把每臺與之通信的設(shè)備(包括 PLC、智能儀表、智能模塊及其它工控設(shè)備)看作是外部設(shè)備 它內(nèi)置了大量的設(shè)備驅(qū)動作為組態(tài)王與外部設(shè)備的通信接口。在開發(fā)過程中只需根據(jù)“設(shè)備配置向?qū)А钡奶崾疽徊讲竭M行，選擇與所用設(shè)備相對應(yīng)的邏輯設(shè)備即可完成外部設(shè)備的定義。4.2 組態(tài)王與PLC的通信設(shè)置在完成邏輯 P

26、LC的定義之后，要想實現(xiàn)PLC與組態(tài)王之間的通信，還必須進行通信設(shè)置。PLC與上位計算機通信時，可以選用通信模塊與上位機通信，也可以在不添加擴展卡的情況下使用編程口和計算機進行通信，本設(shè)計采用后者。進行通信設(shè)置時組態(tài)王與PLC都需要進行設(shè)置，且兩者的設(shè)置要相一致。在組態(tài)王中，雙擊“COM1”圖標(biāo)，彈出“設(shè)置串口COM1”對話框?！巴ㄓ嵆瑫r”為默認(rèn)值，除非特殊說明，一般不需要修改?！巴ㄓ嵎绞健笔侵赣嬎銠C一側(cè)串口的通訊方式，一般計算機一側(cè)都為RS232。在“通訊參數(shù)”欄中，選擇設(shè)備對應(yīng)的波特率為9600、數(shù)據(jù)位為8、校驗類型為偶校驗、停止位為 1。組態(tài)王一側(cè)的通訊方式確定之后 ，PLC也要進行相應(yīng)

27、的設(shè)置。PLC的參數(shù)設(shè)置一般通過V寄存器來進行，在 PLC編程軟件中編寫如下語句：然后對邏輯設(shè)備進行測試，以便保證外部設(shè)備PLC連接上了組態(tài)王，通訊正常。4.3 數(shù)據(jù)構(gòu)造組態(tài)王中，變量的集合被形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。組態(tài)王中的變量可以分為基本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內(nèi)存變量和IO變量兩種。在流水線控制系統(tǒng)中，所有的按鈕、指示燈都是開關(guān)量，只有0、1兩種取值，并且它們都是通過驅(qū)動程序采集到的，所以這些變量類型都定義為IO離散變量。在工程瀏覽器中，選擇“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典”，雙擊“新建圖標(biāo)”，彈出“變量屬性”對話框，定義相應(yīng)的變量屬性

28、。按照上表的IO分配表定義相應(yīng)的寄存器，并把連接設(shè)備設(shè)為之前在“設(shè)備配置向?qū)А鄙显O(shè)置的新 IO設(shè)備。在定義變量屬性時要注意的是：寄存器 x定義為“只讀”時表示組態(tài)王只能從 PLC上采集數(shù)據(jù)，不能向PLC寫人數(shù)據(jù)；而定義為“讀寫”表示組態(tài)王和 PLC之間是雙向的，可以互相交換數(shù)據(jù)；寄存器I/Q只能定義為“只讀”屬性。本設(shè)計的“數(shù)據(jù)詞典”定義如下圖7所示：圖7 變量定義4.4 動畫制作圖形畫面用于模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場，在系統(tǒng)運行時，通過畫面我們就可以監(jiān)控流水線的運行狀態(tài)。在組態(tài)王中設(shè)計畫面主要利用各種繪圖工具和圖庫管理器完成。本系統(tǒng)中流水線控制畫面主要由啟動、復(fù)位、移位等按鈕元素組成。整體畫面如圖8

29、所示。圖8 裝配流水線的PLC控制界面4.5 動畫連接 所謂“動畫連接”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系。本系統(tǒng)中要進行動畫連接的圖素有啟動、移位、復(fù)位按鈕和A1-A1010盞指示燈等。在進行動畫連接時，除了進行必要的變量關(guān)聯(lián)外，有時還需要進行一定的命令語言。5. 系統(tǒng)調(diào)試和運行5.1在軟件STEP 7上的程序狀態(tài)監(jiān)控調(diào)試 用軟件STEP 7編制好裝配流水線PLC控制的梯形圖程序。在該軟件所在上位機的控制面板上設(shè)置PC通訊端口，通過PC/PPI電纜并使用PPI協(xié)議與S7-200通訊，然后進行通訊連接，當(dāng)上位機掃描到所使用的PLC時，即表明連接正確。在軟件上讀取所連接PLC型號成功后，即

30、可將程序下載到PLC的存儲器中，并進行調(diào)試。具體步驟如下：l 按開S7-200PLC實驗平臺上的電源開關(guān)，即讓S7-200PLC CPU接通電源；l 點擊軟件STEP 7 工具欄上的圖標(biāo)，即將程序下載至PLC中；l 點擊軟件STEP 7 工具欄上的圖標(biāo)，即可進入程序狀態(tài)監(jiān)控畫面；l 然后就可以按動PLC控制按鈕，并觀察指示燈的輸出情況，結(jié)合程序狀態(tài)監(jiān)控畫面各觸電和線圈的運行情況，即可進行裝配流水線的PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試。5.2在組態(tài)王上的監(jiān)控調(diào)試在完成組態(tài)王的裝配流水線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計之后，即可啟動組態(tài)王運行系統(tǒng)對流水線監(jiān)控系統(tǒng)進行調(diào)試。在按下啟動，觀察指示燈的變化。在系統(tǒng)調(diào)試過程中，如果出現(xiàn)異常

31、情況，其產(chǎn)生故障的原因一般是以下幾種情況：變量設(shè)置錯誤；對象參數(shù)設(shè)置錯誤；動畫連接錯誤或命令語言錯誤。這時，應(yīng)返回到開發(fā)系統(tǒng)做出相應(yīng)的修改，然后再次運行觀察。經(jīng)過多次仿真測試，實驗結(jié)果表明：系統(tǒng)運行正常，動畫效果良好。6. 設(shè)計總結(jié)通過這次裝配流水線的設(shè)計，讓我對梯形圖、指令表、順序功能圖有了更好的了解，了解了很多PLC的設(shè)計原理，也讓我知道了現(xiàn)代企業(yè)在完成自動化控制中離不開PLC的控制，它可以使企業(yè)在生產(chǎn)的同時減少勞動力和生產(chǎn)成本。目前我國很多地區(qū)的企業(yè)整個生產(chǎn)設(shè)備還比較落后且大部分工序都是通過人工來完成的，而流水線控制操作比較簡單很適合中小企業(yè)的發(fā)展要求。但隨著科技不斷進步我相信多功能復(fù)雜

32、的裝配將會在不久的將來出現(xiàn)，所以在今后的學(xué)習(xí)和生活中我們還要不斷的學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，只有這樣才能設(shè)計出更符合現(xiàn)代社會所需求的產(chǎn)品。以下是我對其在未來發(fā)展方向及展望：l 重復(fù)精度化 ：在裝配流水線控制系統(tǒng)中我們會用到很多環(huán)節(jié)，這里我們說的精度是指每個環(huán)節(jié)運行的精確程度，它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次，裝配流水線系統(tǒng)到達(dá)同樣位置的精確程度。重復(fù)精度比精度更重要，如果一個系統(tǒng)定位不夠精確，通常會顯示一個固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。重復(fù)精度限定的是一個隨機誤差的范圍，它通過一定次數(shù)地重復(fù)運行來測定。l 機電氣一體化：由“可編程序控制器-傳感器

33、-氣動元件”組成的典型的控制系統(tǒng)仍然是自動化技術(shù)的重要方面；發(fā)展與電子技術(shù)相結(jié)合的自適應(yīng)控制氣動元件，使氣動技術(shù)從“開關(guān)控制”進入到高精度的“反饋控制”；省配線的復(fù)合集成系統(tǒng)，不僅減少配線、配管和元件，而且拆裝簡單，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。而今，電磁閥的線圈功率越來越小，而PLC的輸出功率在增大，由PLC直接控制線圈變得越來越可能。氣動機械手、氣動控制越來越離不開PLC，而閥島技術(shù)的發(fā)展，又使PLC在氣動機械手、氣動控制中變得更加得心應(yīng)手。 我國對氣動技術(shù)和氣動機械控制裝置的研究與應(yīng)用都比較晚，但隨著投入力度和研發(fā)力度的加大，我國自主研制的許多氣動裝置已經(jīng)在汽車等行業(yè)為國家的發(fā)展進步發(fā)揮著重要

34、作用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和機械加工工藝水平的提高及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，為研究高性能的自動化流水線系統(tǒng)奠定了堅實的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。由于自動化流水線系統(tǒng)有結(jié)構(gòu)簡單、易實現(xiàn)無級調(diào)速、易實現(xiàn)過載保護、易實現(xiàn)復(fù)雜的動作等諸多獨特的優(yōu)點，可以預(yù)見，自動化流水線系統(tǒng)將越來越廣泛地進人工業(yè)、軍事、航空、生活等領(lǐng)。 在這次的設(shè)計中。我們還需要大量的以前沒學(xué)到過的知識，于是圖書館和internet成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中。我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識，不知不覺中，也讓我們查閱資料的能力也得到了鍛煉。在實際的過程中，我們總是會遇到很多的問題。在這次的課程設(shè)計中我們更加的理解了團隊合作的重要。7. 參考文獻(xiàn) 1 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)(第三版) M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.193-1962 小型可編程控制器實用技術(shù)M北京: 機械工業(yè)出版社，2002.3 張萬忠可編程控制器應(yīng)用技術(shù)M北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，20014