PLC在電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、中 文 摘 要畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書PLC在電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué) 院：學(xué)院專 業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2011年6月摘 要電鍍行車生產(chǎn)線自動(dòng)化的程度在德國(guó)、意大利、美國(guó)等國(guó)家的發(fā)展水平已經(jīng)較高，而在我國(guó)尚處于發(fā)展階段。本課題以行業(yè)現(xiàn)狀為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合其他行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用情況，提出了基于PLC的電鍍行車自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，并通過(guò)應(yīng)用機(jī)械、可編程序控制器(PLC)等多項(xiàng)專門技術(shù)開發(fā)的自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)。本文首先分析和制定了該生產(chǎn)線的整體設(shè)計(jì)思想和方案，確保了該生產(chǎn)線系統(tǒng)具備真正的自動(dòng)化生產(chǎn)能力且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在該生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定性，編程簡(jiǎn)單，易

2、于使用，而且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)線過(guò)程控制中的控制器PLC。重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)主電路圖、PLC控制I/O端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。為適應(yīng)現(xiàn)代傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)，我們還采用了基于組態(tài)王軟件的系統(tǒng)作為上位機(jī)，配合下位機(jī)PLC完成了該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)功能，更好的使該自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)融入到現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域中。關(guān)鍵詞：PLC、電鍍生產(chǎn)線、控制系統(tǒng)、組態(tài)王- II -AbstractAbstractPlating production line driving the degree of automation in G

3、ermany, Italy, the United States and other countries have higher levels of development, while in China is still in development stage.The topics to the industry status quo as the starting point, combined with other industry application of automatic control technology proposed PLC-based automatic elec

4、troplating production line design lane, and through the application of mechanical, programmable logic controller (PLC) and many other specialized technology developmentautomated production systems.Firstly, analysis and development of the production line's overall design concept and programs to e

5、nsure that the production line automation system with real ability and a simple structure.In the production line control system, using a high reliability, high stability, simple programming and easy to use, and is widely used in modern industrial process control of production line controller PLC.Key

6、 parts of the system hardware and software design, and the system hardware, wiring diagram, PLC control I / O port allocation table and the overall program flow, etc., to achieve a plating production automation, improve productivity and reduce labor intensity.In order to adapt the modern tradition i

7、ndustry control system, we also used based on the configuration king software system had taken on the position machine, coordinate lower position machine PLC has completed this system real-time monitoring system function, better caused this automatic production system to integrate to the modern indu

8、stry control domain in.Key words: PLC ,Electroplating production line,Control System, Configuration King- 41 -目錄目 錄摘 要ABSTRACT(英文摘要)目 錄IV前 言 1第一章 緒論31.1 PLC的發(fā)展和歷史趨勢(shì)31.2 PLC的分類41.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能71.4 PLC的基本工作原理81.5 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義91.5.1 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述91.5.2 課題的選題背景及意義91.6 控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求詳述10第二章 系統(tǒng)的

9、硬件設(shè)計(jì)122.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)122.1.1應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)122.1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)122.1.3PLC的機(jī)型選擇122.2 I/O分配表及其端子接線圖142.3主電路的設(shè)計(jì)162.5 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖18第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)203.1 軟件的組成及應(yīng)用203.1.1 PLC內(nèi)部資源203.1.2 PLC編程語(yǔ)言213.1.3 組態(tài)軟件223.2 組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)24第四章 梯形圖35結(jié) 論39參考文獻(xiàn)40 致謝及聲明41 前言前言 我們?cè)O(shè)計(jì)的工作過(guò)程是這樣的：電鍍生產(chǎn)線的一側(cè)，工人將待加工零件裝入吊籃，并發(fā)出信號(hào)，行車的左行和右行，前進(jìn)與后退以及上升與下降的運(yùn)動(dòng)分別由電動(dòng)機(jī)M

10、1,M2,M3拖動(dòng)通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，按工藝要求在需要停留的槽位停止，這由位置控制指令信號(hào)既固定于軌道一側(cè)的限位開關(guān)發(fā)出來(lái)控制吊籃與槽位的對(duì)位。通過(guò)程序指令，由延時(shí)繼電器控制在各個(gè)槽位的停留時(shí)間，停留一定時(shí)間后自動(dòng)提升。如此完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工藝，直至生產(chǎn)線的末端自動(dòng)返回原位，卸下處理器件，并進(jìn)行計(jì)數(shù)，重新裝料發(fā)出信號(hào)進(jìn)入下一加工循環(huán)。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制

11、更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。隨著集成電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，存儲(chǔ)控制程序逐步替代接線程序控制，成為工業(yè)控制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向。所謂程序控制，就是將控制邏輯程序語(yǔ)言的形式存放在存儲(chǔ)器中，通

12、過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的控制要求。這樣的系統(tǒng)稱為存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)。在存儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要改變控制器內(nèi)部的接線，而只需通過(guò)通過(guò)編程器中的某些程序語(yǔ)言內(nèi)容?？删幊炭刂破骶褪且环N存儲(chǔ)程序控制器。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們直接連接到可編程控制器的輸入端子和輸出端子。在可編程控制器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制任務(wù)，同樣需要針對(duì)具體的控制對(duì)象，分析控制系統(tǒng)要求，確定所需用戶的輸出輸入設(shè)備，然后運(yùn)行相應(yīng)的程序語(yǔ)言便指出相應(yīng)的程序，利用編程器和其他設(shè)備寫入可編程控制器的存儲(chǔ)器中。每條程序語(yǔ)言確定一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí)CPU一次讀取查出其中的程序語(yǔ)句，對(duì)它們的內(nèi)容解釋

13、并加以執(zhí)行；執(zhí)行結(jié)果用以輸出設(shè)備，兩支被控制對(duì)象工作?？删幊炭刂破鲿r(shí)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)控制邏輯的，能夠使用不同控制任務(wù)的需要，通用性強(qiáng)，使用靈活，可靠性強(qiáng)。第一章 緒論第一章 緒論1.1 PLC的發(fā)展和歷史趨勢(shì)PLC發(fā)展至今已有近40年的歷史，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，PLC亦再不斷的發(fā)展，正朝著新的技術(shù)發(fā)展。一是PLC網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的發(fā)展，其中有兩個(gè)趨勢(shì)：一方面，PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已經(jīng)不再是自成體系的封閉系統(tǒng)，而是迅速向開放式系統(tǒng)發(fā)展，各大品牌PLC除外形成自己各具特色的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)備控制任務(wù)之外，還可以與上位計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息交流，成

14、為整個(gè)信息管理系統(tǒng)的一部分；另一方面，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到廣泛的采用，PLC與其他安裝在現(xiàn)場(chǎng)的智能化設(shè)備，比如智能儀表、傳感器、智能型電磁閥、智能型驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，通過(guò)一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線、同軸電纜、光纜）鏈接起來(lái)，并按照同一通信規(guī)約互相傳輸信息，由此構(gòu)成一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)與單純的PLC遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)相比，配置更靈活，擴(kuò)展更方便，造價(jià)更低，性能價(jià)格比更好，也更具開放意義。 二是PLC向高性能小型化方向發(fā)展，PLC的功能正越來(lái)越豐富，而體積則越來(lái)越小。比如三菱的FX-IS系列PLC，最小的機(jī)種，體積僅為60×90×75mm，相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替

15、輸出及16位四則運(yùn)算等能力，還具有可調(diào)電位器時(shí)間設(shè)定功能。PLC已不再是早期那種只能進(jìn)行開關(guān)量邏輯運(yùn)算的產(chǎn)品了，而是具有越來(lái)越強(qiáng)的模擬量處理能力，以及其他過(guò)去只有在計(jì)算機(jī)上才能具有的高級(jí)處理能力，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、PID調(diào)節(jié)、溫度控制、精確定位、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等。從這種意義上說(shuō)，PLC系統(tǒng)與DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別越來(lái)越小了，用PLC同樣可以構(gòu)成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)。三是PLC操作向簡(jiǎn)易化方向發(fā)展。目前PLC推廣的難度之一就是復(fù)雜的編程使得用戶望而卻步，而且不同廠商PLC所有編程的語(yǔ)言也不盡相同，用戶往往需要掌握更多種編程語(yǔ)言，難度較大。PID控制、網(wǎng)絡(luò)通信、高速計(jì)數(shù)器、位置控制、數(shù)據(jù)記錄、配

16、方和文本顯示器等編程和應(yīng)用也是PLC程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，用普通的方法對(duì)它們編程時(shí)，需要熟悉有關(guān)的特殊存儲(chǔ)器的意義，在編程時(shí)對(duì)它們賦值，運(yùn)行時(shí)通過(guò)訪問(wèn)它們來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。這些程序往往還與中斷有關(guān)，編程的過(guò)程既繁瑣又容易出錯(cuò)，阻礙了PLC的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。PLC的發(fā)展必然朝著操作簡(jiǎn)化對(duì)復(fù)雜任務(wù)的編程，在這一點(diǎn)上西門子就充當(dāng)了先行者，西門子S7-200的編程軟件設(shè)計(jì)了大量的編程向?qū)?，只需要在?duì)話框中輸入一些參數(shù)，就可以自動(dòng)生成包括中斷程序在內(nèi)的用戶程序，大大方便了用戶的使用。近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分

17、迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。1.2 PLC的分類世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流派是美國(guó)產(chǎn)品，一個(gè)流派是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國(guó)和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下 獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國(guó)引進(jìn)的，對(duì)美國(guó)的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定 位在小型PLC上。美國(guó)和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱。美國(guó)PLC產(chǎn)品 美國(guó)是PLC生產(chǎn)大國(guó)，有100多家PLC廠商，著名的有A-B公司、通用電氣（GE）公司、莫迪康（M

18、ODICON）公司、德州儀器（TI）公司、西屋公司等。其中A-B公司是美國(guó)最大的PLC制造商，其產(chǎn)品約占美國(guó)PLC市場(chǎng)的一半。A- B公司產(chǎn)品規(guī)格齊全、種類豐富，其主推的大、中型PLC產(chǎn)品是PLC-5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，CPU模塊為PLC-5/10、PLC-5/12、 PLC-5/15、PLC-5/25時(shí)，屬于中型PLC，I/O點(diǎn)配置范圍為2561024點(diǎn)；當(dāng)CPU模塊為PLC-5/11、PLC-5/20、 PLC-5/30、PLC-5/40、PLC-5/60、PLC-5/40L、PLC-5/60L時(shí)，屬于大型PLC，I/O點(diǎn)最多可配置到3072點(diǎn)。 該系列中PLC-5/250功能最強(qiáng)，

19、最多可配置到4096個(gè)I/O點(diǎn)，具有強(qiáng)大的控制和信息管理功能。大型機(jī)PLC-3最多可配置到8096個(gè)I/O 點(diǎn)。A-B公司的小型PLC產(chǎn)品有SLC500系列等。GE公司的代表產(chǎn)品是：小型機(jī)GE-1、GE- 1/J、GE-1/P等，除GE-1/J外，均采用模塊結(jié)構(gòu)。GEl用于開關(guān)量控制系統(tǒng)，最多可配置到112個(gè)I/O點(diǎn)。GE-1/J是更小型化的產(chǎn) 品，其I/O點(diǎn)最多可配置到96點(diǎn)。GE-1/P是GE-1的增強(qiáng)型產(chǎn)品，增加了部分功能指令（數(shù)據(jù)操作指令）、功能模塊（A/D、D/A等）、遠(yuǎn)程I /O功能等，其I/O點(diǎn)最多可配置到168點(diǎn)。中型機(jī)GE-，它比GE-1/P增加了中斷、故障診斷等功能，最多可

20、配置到400個(gè)I/O點(diǎn)。大型機(jī) GE-，它比GE-增加了部分?jǐn)?shù)據(jù)處理、表格處理、子程序控制等功能，并具有較強(qiáng)的通信功能，最多可配置到2048個(gè)I/O點(diǎn)。GE-/P最多可配 置到4000個(gè)I/O點(diǎn)。德州儀器（TI）公司的小型PLC新產(chǎn)品有510、520和TI100等，中型PLC新產(chǎn)品有TI300、5TI等，大型PLC產(chǎn)品有PM550、530、560、565等系列。除TI100和TI300無(wú)聯(lián)網(wǎng)功能外，其它PLC都可實(shí)現(xiàn)通信，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。莫迪康（MODICON）公司有M84系列PLC。其中M84是小型機(jī)，具有模擬量控制、與上位機(jī)通信功能，最多I/O點(diǎn)為112點(diǎn)。M484是中型機(jī)， 其運(yùn)算功

21、能較強(qiáng)，可與上位機(jī)通信，也可與多臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，最多可擴(kuò)展I/O點(diǎn)為512點(diǎn)。M584是大型機(jī)，其容量大、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)能力強(qiáng)，最多可擴(kuò)展I/O 點(diǎn)為8192。M884增強(qiáng)型中型機(jī)，它具有小型機(jī)的結(jié)構(gòu)、大型機(jī)的控制功能，主機(jī)模塊配置2個(gè)RS-232C接口，可方便地進(jìn)行組網(wǎng)通信。歐州的PLC產(chǎn)品 德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司、法國(guó)的TE公司是歐洲著名的PLC制造商。德國(guó)的西門子的電子產(chǎn)品以性能精良而久負(fù)盛名。在中、大型PLC產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的A-B公司齊名。西門子PLC主要產(chǎn)品是S5、S7系列。在S5系列中，S5-90U、S-95U屬于微型整體式PLC；S5-100U是小型模塊式PLC，

22、最多可配置到 256個(gè)I/O點(diǎn)；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024個(gè)I/O點(diǎn)；S5-115UH是中型機(jī)，它是由兩臺(tái)SS115U組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)； S5-155U為大型機(jī)，最多可配置到4096個(gè)I/O點(diǎn)，模擬量可達(dá)300多路；SS155H是大型機(jī)，它是由兩臺(tái)S5-155U組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)。而S7系列是西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上近年推出的新產(chǎn)品，其性能價(jià)格比高，其中S7-200系列屬于微型PLC、S7-300系列屬于于中小 型PLC、S7-400系列屬于于中高性能的大型PLC。本的PLC產(chǎn)品 日本的小型PLC最具特色，在小型機(jī) 領(lǐng)域中頗具盛名，某些用歐美的中型機(jī)或大型機(jī)

23、才能實(shí)現(xiàn)的控制，日本的小型機(jī)就可以解決。在開發(fā)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)方面明顯優(yōu)于歐美的小型機(jī)，所以格外受用戶 歡迎。日本有許多PLC制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士、日立、東芝等，在世界小型PLC市場(chǎng)上，日本產(chǎn)品約占有70的份額。 歐姆龍（OMRON）公司的PLC產(chǎn)品，大、中、小、微型規(guī)格齊全。微型機(jī)以SP系列為代表，其體積極小，速度極快。小型機(jī)有 P型、H型、CPM1A系列、CPM2A系列、CPM2C、CQM1等。P型機(jī)現(xiàn)已被性價(jià)比更高的CPM1A系列所取代，CPM2A/2C、 CQM1系列內(nèi)置RS-232C接口和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，并具有軟PID功能，CQM1H是 CQM1的升級(jí)產(chǎn)品。中型機(jī)有C200H

24、、C200HS、C200HX、C200HG、C200HE、CS1系列。C200H是前些年暢銷的高性能中型 機(jī)，配置齊全的I/O模塊和高功能模塊，具有較強(qiáng)的通信和網(wǎng)絡(luò)功能。C200HS是C200H的升級(jí)產(chǎn)品，指令系統(tǒng)更豐富、網(wǎng)絡(luò)功能更強(qiáng)。C200HX /HG/HE是C200HS的升級(jí)產(chǎn)品，有1148個(gè)I/O點(diǎn)，其容量是 C200HS的2倍，速度是C200HS的375倍，有品種齊全的通信模塊，是適應(yīng)信息化的PLC產(chǎn)品。CS1系列具有中型機(jī)的規(guī)模、大型機(jī)的功能，是 一種極具推廣價(jià)值的新機(jī)型。大型機(jī)有 C1000H、C2000H、CV（CV500CV1000CV2000CVM1）等。 C1000H、C

25、2000H可單機(jī)或雙機(jī)熱備運(yùn)行，安裝帶電插拔模塊，C2000H可在線更換I/O模塊；CV系列中除CVM1外，均可采用結(jié)構(gòu)化編程， 易讀、易調(diào)試，并具有更強(qiáng)大的通信功能。 松下公司的PLC產(chǎn)品中，F(xiàn)PO為微型機(jī)，F(xiàn)P1為整體式小型機(jī)，F(xiàn)P3為中型機(jī)，F(xiàn)P5/FP10、FP10S（FP10的改進(jìn)型）、FP20為大型 機(jī)，其中FP20是最新產(chǎn)品。松下公司近幾年P(guān)LC產(chǎn)品的主要特點(diǎn)是：指令系統(tǒng)功能強(qiáng)；有的機(jī)型還提供可以用FP-BASIC語(yǔ)言編程的CPU及多種智能 模塊，為復(fù)雜系統(tǒng)的開發(fā)提供了軟件手段；FP系列各種PLC都配置通信機(jī)制，由于它們使用的應(yīng)用層通信協(xié)議具有一致性，這給構(gòu)成多級(jí)PLC網(wǎng)絡(luò)和開發(fā)

26、 PLC網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序帶來(lái)方便三菱公司的PLC是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。其小型機(jī)F1/F2系列是F系列的升級(jí)產(chǎn)品，早期在我國(guó)的銷量也不小。F1/F2系列加強(qiáng)了指令系統(tǒng)，增加了 特殊功能單元和通信功能，比F系列有了更強(qiáng)的控制能力。繼F1/F2系列之后，20世紀(jì)80年代末三菱公司又推出FX系列，在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò) 功能等方面都有了全面的加強(qiáng)。FX2系列是在90年代開發(fā)的整體式高功能小型機(jī)，它配有各種通信適配器和特殊功能單元。FX2N幾年推出的高功能整體式小 型機(jī)，它是FX2的換代產(chǎn)品，各種功能都有了全面的提升。近年來(lái)還不斷推出滿足不同要求的微型PLC，如FXOS、FX1S、FX0N、FX1

27、N及系列 等產(chǎn)品。三菱公司的大中型機(jī)有A系列、QnA系列、Q系列，具有豐富的網(wǎng)絡(luò)功能，I/O點(diǎn)數(shù)可達(dá)8192點(diǎn)。其中Q系列具有超小的體積、豐富的機(jī)型、靈活的安裝方式、雙CPU協(xié)同處理、多存儲(chǔ)器、遠(yuǎn)程口令等特點(diǎn)，是三菱公司現(xiàn)有PLC中最高性能的PLC。1.3 PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能1、CPU運(yùn)算和控制中心 它在整個(gè)系統(tǒng)中起“心臟”作用。 2、存儲(chǔ)器 具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用以存放系統(tǒng)程序，包括管理程序，監(jiān)控程序以及對(duì)用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲(chǔ)器、ROM組成。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。 用戶存儲(chǔ)器：分為用戶程序

28、存儲(chǔ)區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。由隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）組成。3、輸入/輸出接口(1) 輸入接口：輸入接口電路工作過(guò)程：當(dāng)開關(guān)合上，二極管發(fā)光，然后三極管在光的照射下導(dǎo)通，向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。當(dāng)開關(guān)斷開，二極管不發(fā)光，三極管不導(dǎo)通。向內(nèi)部電路輸入信號(hào)。也就是通過(guò)輸入接口電路把外部的開關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化成PLC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號(hào)。 (2) 輸出接口輸出接口工作過(guò)程：當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)1，有電流流過(guò)，繼電器線圈有電流，然后常開觸點(diǎn)閉合，提供負(fù)載導(dǎo)通的電流和電壓。當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號(hào)0，則沒(méi)有電流流過(guò)，繼電器線圈沒(méi)有電流，然后常開觸點(diǎn)斷開，斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過(guò)輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成

29、一種信號(hào)使負(fù)載動(dòng)作或不動(dòng)作。 1.4PLC的基本工作原理 PLC采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式 1、 每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2、 輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。3、一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。4、 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。5、 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。（1）CPU執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3）指令條數(shù)6、 由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。1

30、.5 電鍍生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)概述與選題背景意義1.5.1 基于PLC的電鍍行車的控制系統(tǒng)的概述 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低等特點(diǎn)。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高

31、生產(chǎn)效率和減輕 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。 因此用PLC來(lái)設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)是不錯(cuò)的選擇。1.5.2 課題的選題背景及意義電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程。簡(jiǎn)單的理解，是物理和化學(xué)的變化和結(jié)合。隨著工業(yè)化生產(chǎn)的不斷細(xì)分，新工藝新材料的不斷涌現(xiàn)，在實(shí)際產(chǎn)品得到應(yīng)用的設(shè)計(jì)效果也日新月異，電鍍是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中經(jīng)常要涉及到的一種工藝，而電鍍效果是我們使用時(shí)間較長(zhǎng)，工藝也較為成熟的一種效果。對(duì)于這種工藝的應(yīng)用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)非常多，而通過(guò)這種的處理我們通?？梢缘玫揭?/p>

32、些金屬色澤的效果，如高光、亞光等，搭配不同的效果構(gòu)成產(chǎn)品效果的差異性，通過(guò)這樣的處理為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)增加一個(gè)亮點(diǎn)。電鍍工藝的應(yīng)用我們一般作以下用途：a:防腐蝕b:防護(hù)裝飾c:抗磨損d:電性能（根據(jù)零件工作要求，提供導(dǎo)電或絕緣性能的鍍層）e:工藝要求。一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外，如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運(yùn)行和保證產(chǎn)品的電鍍時(shí)間則是決定電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動(dòng)化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的減少?gòu)U品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，有著非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，電鍍生產(chǎn)線上對(duì)行車的

33、自動(dòng)控制則是電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)化控制的關(guān)鍵。電鍍生產(chǎn)線按照其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計(jì)有兩臺(tái)行車、三臺(tái)行車和四臺(tái)行車工作，每臺(tái)行車都根據(jù)已編制好的各自的程序運(yùn)行；對(duì)于行車的自動(dòng)控制，早期是采用繼電器邏輯電路和順序控制器，發(fā)展至今其控制方式已采用可編程控制器PLC作為核心控制部件，其控制更為安全、可靠、方便、靈活，自動(dòng)化程度更高。用PLC輔以變頻器對(duì)電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動(dòng)控制，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、操作靈活、使用安全、工作穩(wěn)定、性能可靠和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種很有效的自動(dòng)控制方式，是電鍍生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動(dòng)化生產(chǎn)的發(fā)展方向。1.6 控制對(duì)象的設(shè)計(jì)要求詳述電鍍的工作流程如圖1.1：?jiǎn)?/p>

34、動(dòng)吊鉤上升上限行程開關(guān)閉合右行至1號(hào)槽上方XK1行程開關(guān)閉合吊鉤下降進(jìn)入1號(hào)槽下限行程開關(guān)閉合電鍍延時(shí)吊鉤上升，由6號(hào)槽內(nèi)吊鉤上升，然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。按照要求，我們要實(shí)現(xiàn)以下工作方式：1、原位：表示設(shè)備處于初始狀態(tài)，吊鉤在下限位置，行車在左限位置。2、連續(xù)工作：當(dāng)?shù)蹉^回到原點(diǎn)后，延時(shí)一段時(shí)間（裝卸零件），自動(dòng)上升右行，按照工作流程要求不停的循環(huán)。3、 單周期工作：設(shè)備始于原點(diǎn)，按下啟動(dòng)按鈕，設(shè)備工作一個(gè)周期，然后停于原點(diǎn)，要重復(fù)第二個(gè)工作周期，必須再按一下啟動(dòng)按鈕。第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)第2章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1.1應(yīng)用系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)PLC控制系

35、統(tǒng)類型 由PLC構(gòu)成的單機(jī)控制系統(tǒng)。 由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)。 由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)。 用PLC構(gòu)成遠(yuǎn)程I/0控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)的運(yùn)行方式 手動(dòng)運(yùn)行方式。 自動(dòng)運(yùn)行方式。2.1.2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù) 工藝要求 設(shè)備狀況 控制功能 I/0點(diǎn)數(shù)和種類 系統(tǒng)的先進(jìn)性 2.1.3PLC的機(jī)型選擇 合理的結(jié)構(gòu)型式整體式PLC的每一個(gè)IO點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在IO點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、IO模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式

36、分為集中式、遠(yuǎn)程IO式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程IO硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程IO式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程IO可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程IO電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。 應(yīng)用功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶AD和DA轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PI

37、D運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。響應(yīng)速度要求PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速IO處理功能的PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。機(jī)型盡量統(tǒng)一一個(gè)企業(yè)，應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一

38、。主要考慮到以下三方面問(wèn)題：機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。機(jī)型統(tǒng)一，其功能和使用方法類似，有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。根據(jù)自動(dòng)化電鍍生產(chǎn)線的控制要求以及以上根據(jù)，我們采用了德國(guó)西門子PLC S7-200 CPU226型號(hào)，此類型PLC無(wú)論獨(dú)立運(yùn)行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種控制任務(wù)。它的使用范圍可以覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)控制。其應(yīng)用領(lǐng)域包括各種機(jī)床、紡織機(jī)械、塑料機(jī)械、電梯等行業(yè)。S7-200 CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價(jià)格比是很突出的

39、特點(diǎn)，也是我們采用它的主要原因。 PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號(hào)有兩部分，一部分是原點(diǎn)、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號(hào)和傳感器信號(hào)作為PLC的輸入變量，經(jīng)過(guò)PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器， 然后在PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)控制行車的運(yùn)行和吊鉤的升降2.2 I/O分配表及其端子接線圖在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們定義的I/O分配表如表2-1所示。將18個(gè)輸入信號(hào)和8個(gè)輸入信號(hào)按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址分配是從最靠近CPU模塊的數(shù)字量模

40、塊開始，在本機(jī)數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，本模塊高位實(shí)際位數(shù)未滿8位的，未用位不能分配給I/O鏈的后續(xù)模塊，模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。我們定義的I/O端子接線圖如圖2-1所示。由圖表可以看出,PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有18個(gè)，均為開關(guān)量。其中單操作按鈕開關(guān)3個(gè)，行程開關(guān)6個(gè)，限位開關(guān)6個(gè)，選擇工作方式開關(guān)3個(gè)。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有8個(gè)，其中2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2,2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)行車電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4，2個(gè)用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM5、KM6，1個(gè)用于原位指示,1個(gè)用

41、于運(yùn)行指示。表2.1 I/O分配表序號(hào)輸 入序號(hào)輸 出1I0.0上限位19Q0.0上升2I0.1下限位20Q0.1下降3I0.2左限位21Q0.2左行4I0.3右限位22Q0.3右行5I0.4前限位23Q0.4前進(jìn)6I0.5后限位24Q0.5后退7I0.6原點(diǎn)開關(guān)25Q0.6原位8I0.7啟動(dòng)開關(guān)26Q0.7運(yùn)行9I1.0停止開關(guān)10I1.1單周期開關(guān)11I1.2連續(xù)工作開關(guān)12I1.3步進(jìn)開關(guān)13I1.4XK1行程開關(guān)14I1.5XK2行程開關(guān)15I1.6XK3行程開關(guān)16I1.7XK4行程開關(guān)17I2.0XK5行程開關(guān)18I2.1XK6行程開關(guān)圖2.1 I/O端子接線圖2.3主電路的設(shè)計(jì)電

42、氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分。電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號(hào)和項(xiàng)目符號(hào)表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實(shí)際布置來(lái)繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用。 圖2.2 電鍍生產(chǎn)線主電路圖 2.4電源的設(shè)計(jì)2.3電容濾波的單相橋式不可控整流電路 假設(shè)該電路已工作于穩(wěn)態(tài)，在U2正半周過(guò)零點(diǎn)至wt=0期間，因U2<Ud，故二極管均不導(dǎo)通，電容C向R放電，提供負(fù)載所需電流。至wt

43、=0之后，U2將要超過(guò)Ud，使得VD1和VD4開通，Ud=U2，交流電源向電容充電，同時(shí)向負(fù)載R供電。當(dāng)空載時(shí)，R趨于無(wú)窮大，放電時(shí)間常數(shù)為無(wú)窮大，輸出電壓最大，Ud=1.414U2。通常在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)負(fù)載的情況選擇電容C值，使RC1.5-2.5T,T為交流電源的周期，此時(shí)輸出的電壓為Ud=1.2U2.在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用三臺(tái)電機(jī)分別控制行車的左行、右行和行車的前進(jìn)、后退以及吊鉤的上升、下降。主電路如圖2-2。圖2-2中，接觸器KM1，KM2控制電動(dòng)機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的左行、右行，接觸器KM3，KM4控制電動(dòng)機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退，接觸器KM5、K

44、M6控制電動(dòng)機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降。2.5 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識(shí)該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過(guò)程，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，如圖2-3所示。行車動(dòng)作無(wú)非就是上下左右前后受控移動(dòng)，按照指定的順序(即動(dòng)作表)完成一系列的動(dòng)作。要求有幾套動(dòng)作表可以選擇，動(dòng)作可以靜態(tài)修改，也可以在運(yùn)行時(shí)由上位機(jī)動(dòng)態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個(gè)動(dòng)作定義為：“到幾號(hào)工位上升，再到幾號(hào)工位下降”，或者是“延時(shí)幾秒”，每個(gè)動(dòng)作表由若干個(gè)動(dòng)作字組成，放在PLC 的數(shù)據(jù)寄存器里，動(dòng)作表由PLC程序初始化，也可以在運(yùn)行時(shí)通過(guò)串行通訊由上位機(jī)讀取和修改，PLC程序在運(yùn)行

45、時(shí)只是不斷地解釋和執(zhí)行動(dòng)作表。 圖2.4 電鍍生產(chǎn)線工作流程圖第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)3.1 軟件的組成及應(yīng)用3.1.1 PLC內(nèi)部資源內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入/輸出繼電器區(qū)、定時(shí)器區(qū)、計(jì)數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等。下面分別介紹下。1、定時(shí)器：電氣自動(dòng)控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制，靈活地使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序。它是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。定時(shí)器的工作過(guò)程與繼電-接觸器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒(méi)有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從0開始按一定的時(shí)

46、間單位增加；當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時(shí)時(shí)間。2、計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器可用來(lái)累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)常用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或者進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。3、輸入繼電器：輸入繼電器一般都有一個(gè)PLC的輸入端子與之對(duì)應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號(hào)。當(dāng)外部的開關(guān)信號(hào)為閉合時(shí)，輸入繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。4、輸出繼電器：輸出繼電器一般都有一個(gè)PLC上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過(guò)程

47、序使得輸出繼電器線圈得電時(shí)，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào)。同時(shí)在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。5、內(nèi)部位存儲(chǔ)器：內(nèi)部位存儲(chǔ)器的作用和繼電-接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒(méi)有輸入/輸出端與之對(duì)應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。以上幾個(gè)是我們?cè)诒敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中可能需要用到的PLC軟元件，另外PLC還有很多其它的軟元件。3.1.2 PLC編程語(yǔ)言PLC是通過(guò)運(yùn)行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)的。PLC中的程序由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成，系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運(yùn)行；用戶程序

48、是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。S7-200系列PLC的編程語(yǔ)言非常豐富，有梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語(yǔ)言，如果需要，也可混合使用幾種語(yǔ)言編程。這些編程語(yǔ)言都是面向用戶的，它使控制程序的開發(fā)、輸入、調(diào)試和修改工作大大簡(jiǎn)化。我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選擇梯形圖編程。以下我們?cè)敿?xì)介紹下梯形圖的概念。梯形圖左邊有一條垂直的線稱作左母線，右邊一條虛線稱為右母線。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。PLC梯形圖具有以下一些特點(diǎn)：1、PLC的梯形圖是“從上到下”按行繪制的，兩側(cè)的豎線類似電氣控制圖的電源線，通常稱做母線（Bus Bar），大部分梯形圖只保留左母線；梯形

49、圖的每一行是“從左到右”繪制，左側(cè)總是輸入接點(diǎn)，最右側(cè)為輸出元素，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按紐、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如指示燈、接觸器、中間繼電器、電磁閥等。對(duì)S7-200系列的PLC來(lái)說(shuō)，還有一種輸出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能指令。2、電氣控制電路左右母線為電源線，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時(shí)，有電流流過(guò)支路上的觸點(diǎn)與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流動(dòng)，即只能從左向右流動(dòng)。層次改變（接通的順序）也只能先上后下，與程序編寫時(shí)的步序號(hào)是一致的。3、梯形圖中的輸入接點(diǎn)如I1.0、I0.1等，輸出線圈Q0.0

50、、Q0.1等不是物理接點(diǎn)和線圈，而是輸入、輸出存儲(chǔ)器中輸入、輸出點(diǎn)的狀態(tài)，并不是接線時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)；輸出線圈只對(duì)應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，該位的狀態(tài)必須通過(guò)I/O模塊上對(duì)應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4、梯形圖中使用的各種PLC內(nèi)部器件，如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，也不是真的電器元件，但具有相應(yīng)的功能，因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應(yīng)器件的名稱稱呼它們。梯形圖中每個(gè)繼電器和觸點(diǎn)均為PLC存儲(chǔ)器中的一位，相應(yīng)位為“1”，表示繼電器線圈通電、常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開；相應(yīng)位為“0”，表示繼電器線圈斷電、常開接點(diǎn)斷開或常閉接點(diǎn)閉合。5、梯形圖中的繼電器觸點(diǎn)既可常開，又可常閉，其常開、常閉觸點(diǎn)

51、的數(shù)目理論上是無(wú)窮多個(gè)（受存儲(chǔ)容量限制），也不會(huì)磨損，因此，梯形圖設(shè)計(jì)中，可不考慮觸點(diǎn)數(shù)量，這給設(shè)計(jì)者帶來(lái)很大方便。對(duì)于外部輸入信號(hào)，只要接入一個(gè)信號(hào)到PLC即可。6、電氣控制電路中各支路是同時(shí)加上電壓并行工作的，而PLC是采用循環(huán)掃描方式工作，梯形圖中各元件是按掃描順序依次執(zhí)行的，是一種串行處理方式。由于掃描時(shí)間很短（一般不過(guò)幾十毫秒），所以控制效果同電氣控制電路是基本相同的。但在設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，對(duì)這種并行處理與串行處理的差別有時(shí)候應(yīng)予注意，特別是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時(shí)對(duì)輸入、輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行刷新操作的PLC，不要因?yàn)閷?duì)串行處理這一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作。3.1.3 組態(tài)軟件計(jì)算

52、機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)化開辟了廣闊的發(fā)展空間，我們可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過(guò)采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷、雙機(jī)熱備等先進(jìn)技術(shù)，使系統(tǒng)更加安全可靠。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對(duì)應(yīng)于原有的HMI（人機(jī)接口軟件，Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)

53、境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過(guò)手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來(lái)，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。組態(tài)軟件：對(duì)應(yīng)全稱為Human and Machine Interface/Man and Ma

54、chine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition，中文翻譯為：人機(jī)界面/監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件，一般英文簡(jiǎn)稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴(kuò)展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列的數(shù)據(jù)整合。組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)性與并行處理；建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶分步組態(tài)，保證體統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；利用豐富的“動(dòng)畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面；引入“運(yùn)行策略”的概念它具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：1、

55、可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫連接。 2、無(wú)與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。3、變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間。4、強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。5、全新的Web Server架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。6、方便的配方處理功能。豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見的

56、PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。提供硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式。3.2 組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)1、建立新建工程啟動(dòng)組態(tài)王軟件的工程管理器，在菜單中點(diǎn)擊“新建”彈出如圖3.2對(duì)話框如下：圖3.1工程向?qū)е粏螕簟跋乱徊健崩^續(xù)。彈出如圖3.3“新建工程向?qū)е?duì)話框”，圖3.2工程向?qū)е诠こ搪窂轿谋究蛑休斎胍粋€(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑?duì)話框”，如新建工程向?qū)?所示：圖3.3工程向?qū)е诠こ堂Q文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時(shí)將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱。點(diǎn)擊“完成”，則完成了一個(gè)新的工程的建立。2、 創(chuàng)建組態(tài)畫面進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對(duì)象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。Ⅻc(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、趨勢(shì)曲線