畢業(yè)論文基于PLC的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、 本 科 畢 業(yè) 論 文基于PLC的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)Glass Molding Production Line Control System Design Based on PLC學(xué)院名稱： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化2010級(jí)1班 學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師職稱： 講師 2014 年 5 月目 錄摘要IAbstractII引言1第一章緒論21.1 PLC的背景21.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域21.3 PLC的發(fā)展歷程31.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4第二章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)52.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與結(jié)構(gòu)流程圖52.2 控制系統(tǒng)主要構(gòu)造及動(dòng)作過程52.3 電氣元件的選型

2、62.3.1 電動(dòng)機(jī)選型62.3.2 主電路其他元件選型72.4 控制系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)102.4.1 PLC的選型112.4.2 高速計(jì)數(shù)器112.4.3 光電編碼器132.4.4 系統(tǒng)控制部分電路圖132.5控制系統(tǒng)HMI人機(jī)界面14第三章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)163.1 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)163.2 高速計(jì)數(shù)器初始化程序183.3 中斷程序193.4 TD200人機(jī)界面組態(tài)193.4.1 配置TD200文本顯示器193.4.2 TD200文本顯示器用戶程序組態(tài)20結(jié)論22致謝23參考文獻(xiàn)24附錄25附錄A 主程序25附錄B 高速計(jì)數(shù)器初始化程序29附錄C 中斷程序31附錄D TD200控制程序32基

3、于PLC的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要：根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求，完成玻璃造型生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，即在玻璃生產(chǎn)過程中，需要對(duì)生產(chǎn)出的縱向運(yùn)動(dòng)的板材進(jìn)行定尺寸切割，并且切割是精確定尺寸的，這就要求在對(duì)運(yùn)動(dòng)板材測(cè)量的同時(shí)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的切割。在該課題的設(shè)計(jì)中，主要包括控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)、HMI人機(jī)界面的編程與組態(tài)以及光電編碼器的選型與應(yīng)用。設(shè)計(jì)一種基于PLC的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。硬件方面：系統(tǒng)采用PLC為中心控制器，通過旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得各方向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率并轉(zhuǎn)換為高速計(jì)數(shù)脈沖送入PLC中進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算可獲得刀具或水平臺(tái)行進(jìn)的精確位移量，將其與設(shè)定的初值相比較

4、，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)PLC復(fù)位相應(yīng)的方向電機(jī)線圈使其停車，輸出高電平使切割電動(dòng)機(jī)工作以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切割。系統(tǒng)的操作控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和動(dòng)作過程的監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由掛接在PLC上的人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)。軟件方面：根據(jù)設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖的設(shè)計(jì)，并利用S7-200的STEP-Micro/WIN編程軟件進(jìn)行編程，它可以方便地在Windows環(huán)境下對(duì)PLC進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)控，且編程方便、快捷。關(guān)鍵詞：PLC；STEP-Micro/WIN；HMI人機(jī)界面；光電編碼器；高速計(jì)數(shù)器Glass Molding Production Line Control System DesignBase

5、d on PLCAbstract:According to the control requirements of the control system, control system design of the finished glass molding line, namely in the glass production process, need sheet on longitudinal motion produced by fixed size cutting, and the cutting is exact size, which requires fast and acc

6、urate cutting on the moving plate measured simultaneously.In the process of design, including the design of main circuit, control circuit design, programming and configuration system control program design, HMI interface and photoelectric encoder selection and application of control system.Control s

7、ystem design of a PLC glass molding production line based on. Hardware: the system adopts PLC as central controller, the rotating frequency through the rotary encoder to measure the direction of motor and converted to high speed counting pulse counting algorithm for precise displacement tool or plat

8、form moving into PLC, and set the initial value comparison, when reaching the set the direction of motor coil value PLC reset some of the parking, output high level so that the cutting motor work to achieve precision cutting. The operation control of the system, various parameters acquisition and ac

9、tion process monitoring, real-time data display and set, by hanging in the PLC on the human-machine interface to achieve. Software design: according to the idea of the design of ladder diagram to realize the function of the system, and the use of S7-200 programming STEP-Micro/WIN programming softwar

10、e, it can be easily in the environment of Windows PLC programming, debugging, monitoring, and convenient for programming, and fast.Keywords: PLC; STEP - Micro/WI2; Human-machine interface; Photoelectric encoder. High speed counter引 言在當(dāng)今的玻璃生產(chǎn)行業(yè)中，造型切割是成品加工過程中最為重要的步驟，也是保證成品質(zhì)量的重要工序。利用先進(jìn)的現(xiàn)代切割技術(shù)，不但可以保證產(chǎn)品的

11、質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也使得企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度下降，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的廣泛運(yùn)用，基于PLC的智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢(shì)。傳統(tǒng)的玻璃造型生產(chǎn)線采用繼電器、時(shí)間繼電器控制方式，但控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性較低，維修維護(hù)費(fèi)用大。最主要的問題是在自動(dòng)控制中，由于采用時(shí)間繼電器定時(shí)控制切割時(shí)間，定時(shí)精度差，電機(jī)速度受電源波動(dòng)影響大，因而切割誤差較大，降低成品率，增加拋磨難度。PLC是適用于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的微機(jī)控制器，抗干抗能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單，價(jià)格適中，非常適合用于切割加工機(jī)械。在切割方面，因?yàn)椴煌暮穸龋约耙笄懈畹那懈罘绞叫螒B(tài)各異，如果使用完全的人

12、工操作，不但很費(fèi)時(shí)間，同時(shí)也浪費(fèi)人力且效率低下，給企業(yè)帶來巨大的人工成本。最重要的是在切割的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，對(duì)切割機(jī)的操作人員以及附近的人員的身體，特別是呼吸道肺部有著極大的傷害。所以如果能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于板材切割的PLC自動(dòng)控制，操作人員就不用時(shí)時(shí)刻刻守在機(jī)器旁邊了，不但節(jié)省了大量的人力和時(shí)間，更能夠極大的減少切割過程對(duì)于人體的傷害?；赑LC的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對(duì)PLC、光電編碼器與HMI人機(jī)界面組態(tài)等相關(guān)知識(shí)的理解與運(yùn)用，有利于掌握把理論知識(shí)同生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，有利于鍛煉設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和處理有關(guān)問題的能力，促進(jìn)對(duì)自動(dòng)化控制的認(rèn)識(shí)和理解。第一章 緒論1.1 PLC的背景隨著科

13、學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的到了越來越廣泛的應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）的應(yīng)用使電氣控制技術(shù)發(fā)生了根本的變化。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。PLC以其可靠性高，靈活性強(qiáng)，使用方便的優(yōu)越性，迅速占領(lǐng)了工業(yè)控制領(lǐng)域。從運(yùn)動(dòng)控制到過程控制，從單機(jī)自動(dòng)化到生產(chǎn)線自動(dòng)化乃至工廠自動(dòng)化，從工控機(jī)器人，數(shù)控設(shè)備到柔性制造系統(tǒng)（FMS），從集中控制系統(tǒng)到大型集散控制系統(tǒng)，PLC均充當(dāng)著重要角色，并展現(xiàn)出強(qiáng)勁的態(tài)勢(shì)。1.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、

14、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制

15、器用于模擬量控制。 （3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。（4）過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專

16、用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，

17、各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域仍在擴(kuò)展，在日本，PLC的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)設(shè)備和機(jī)械的自動(dòng)控制，擴(kuò)展到以下應(yīng)用領(lǐng)域：中小型過程控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程維護(hù)服務(wù)系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)視控制系統(tǒng)，以及與生活關(guān)連的機(jī)器、與環(huán)境關(guān)連的機(jī)器，而且均有急速的上升趨勢(shì)。值得注意的是，隨著PLC、DCS相互滲透，二者的界線日趨模糊的時(shí)候，PLC從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。1.3 PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量

18、離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。 PLC的定義有許多種。國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械

19、或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。1.4 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容此次控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。硬

20、件方面：系統(tǒng)采用PLC為中心控制器，通過旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得各方向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率并轉(zhuǎn)換為高速計(jì)數(shù)脈沖送入PLC中進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)算可獲得刀鋸或水平臺(tái)行進(jìn)的精確位移量，將其與設(shè)定的初值相比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)PLC復(fù)位相應(yīng)的方向電機(jī)線圈使其停車，輸出高電平使切割電動(dòng)機(jī)工作以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切割。系統(tǒng)的操作控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和動(dòng)作過程的監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由掛接在PLC上的人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)。軟件方面：根據(jù)設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖的設(shè)計(jì)，并利用S7-200的STEP-Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程，它可以方便地在Windows環(huán)境下對(duì)PLC進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)控，且編程方便、快捷。第二章 系統(tǒng)硬

21、件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想與結(jié)構(gòu)流程圖系統(tǒng)的控制要求是實(shí)現(xiàn)玻璃的定尺寸切割，即要求驅(qū)動(dòng)流水線橫向運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)M1在達(dá)到設(shè)置尺寸后停止運(yùn)動(dòng)，光電編碼器與橫向運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)M1同軸連接，電動(dòng)機(jī)的水平驅(qū)動(dòng)位移與光電編碼器的脈沖數(shù)輸出成比例關(guān)系，光電編碼器的輸出與S7-200 CPU的高速計(jì)數(shù)器輸入相連接，利用高速計(jì)數(shù)器實(shí)時(shí)計(jì)算光電編碼器輸出脈沖數(shù)，通過計(jì)算即可測(cè)量出橫向運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度。TD200實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度寬度尺寸的設(shè)置和顯示功能，人機(jī)界面將設(shè)置的相關(guān)參數(shù)傳遞給S7-200 CPU的寄存器，執(zhí)行用戶程序計(jì)算當(dāng)前橫向移動(dòng)距離和設(shè)置值的關(guān)系，切割機(jī)構(gòu)根據(jù)限制尺寸實(shí)現(xiàn)切割，待切割完成后，電動(dòng)機(jī)M3驅(qū)動(dòng)切割機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)縱

22、向位移，光電編碼器測(cè)量縱向位移的尺寸，當(dāng)設(shè)置尺寸和測(cè)量尺寸相等時(shí)，垂直電動(dòng)機(jī)M2驅(qū)動(dòng)切割機(jī)構(gòu)垂直位移，行程開關(guān)限制垂直電動(dòng)機(jī)行程位置，切割機(jī)構(gòu)垂直運(yùn)動(dòng)達(dá)到設(shè)置行程后，完成一次完整的控制任務(wù)，控制系統(tǒng)再次驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行流水線橫向運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)以上控制任務(wù)，控制系統(tǒng)應(yīng)包括三大部分：主電路、控制部分和顯示部分。因此可以設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖如下：圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖2.2 控制系統(tǒng)主要構(gòu)造及動(dòng)作過程主電路表示系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)、光電編碼器、TD200人機(jī)界面、行程開關(guān)和激光切割束。執(zhí)行機(jī)構(gòu)切割過程：?jiǎn)?dòng)機(jī)器，先將切割機(jī)構(gòu)回原點(diǎn)，將玻璃板材放置在臺(tái)面上，行程開關(guān)檢測(cè)到玻璃后，垂

23、直電動(dòng)機(jī)M2正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)切割機(jī)構(gòu)下行直到預(yù)設(shè)位置，根據(jù)設(shè)置寬度參數(shù)驅(qū)動(dòng)縱向電動(dòng)機(jī)M3實(shí)現(xiàn)定寬度尺寸，然后啟動(dòng)橫向電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)線水平運(yùn)動(dòng)，達(dá)到設(shè)置長(zhǎng)度后縱向電動(dòng)機(jī)M3反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)切割，然后會(huì)原點(diǎn)。當(dāng)設(shè)定值等于預(yù)置值時(shí)，斷開進(jìn)給電機(jī)的接觸器，電磁離合制動(dòng)器的離合分離，剎車起作用以消除推進(jìn)系統(tǒng)的慣性，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。因此控制系統(tǒng)包括三大部分：橫向電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，縱向電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和垂直電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。控制系統(tǒng)動(dòng)作流程圖如下圖所示：圖2.2 控制系統(tǒng)動(dòng)作流程圖2.3 電氣元件的選型 電動(dòng)機(jī)選型電動(dòng)機(jī)是主要的動(dòng)力機(jī)械，它的應(yīng)用是非常廣泛的，所以就其全國(guó)電動(dòng)機(jī)的總耗電量來說，它是極為可觀的。因此，合理

24、選擇電動(dòng)機(jī)是相當(dāng)重要的，它直接關(guān)系到生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)行安全和投資效益。電動(dòng)機(jī)的選擇內(nèi)容包括電動(dòng)機(jī)種類、外殼型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速、額定功率、各項(xiàng)性能等。采用三相異步電動(dòng)機(jī)控制流水線水平移動(dòng)和切割刀具的垂直升降運(yùn)動(dòng)，利用直流電動(dòng)機(jī)控制切割刀具的定長(zhǎng)定寬切割，實(shí)現(xiàn)玻璃造型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。流水線的橫向運(yùn)動(dòng)是定向單向運(yùn)動(dòng)，只需電動(dòng)機(jī)啟停運(yùn)動(dòng)即可。切割刀具需要垂直升降運(yùn)動(dòng)和正反進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，需要啟停和正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)主電路的要求和控制方式結(jié)合以上對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)的介紹可確定主電路所用的元件的型號(hào)和參數(shù)。臺(tái)面電機(jī)的是用來帶動(dòng)玻璃流水線橫向運(yùn)動(dòng)，所選的電機(jī)功率要大，轉(zhuǎn)速稍微低即可。刀架電機(jī)用來控制刀片

25、的上下移動(dòng)，而刀片的移動(dòng)并不能很快，所以所選的電機(jī)轉(zhuǎn)速要稍微低，雖有蝸輪減速，帶在經(jīng)濟(jì)角度考慮下，可以用轉(zhuǎn)速小、功率低的電機(jī)以節(jié)約成本。刀具進(jìn)給電機(jī)控制材料的進(jìn)給，定位須準(zhǔn)確，采用直流電機(jī)表2.1 橫向電機(jī)M1型號(hào)參數(shù)型號(hào)額定電壓額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因素最大轉(zhuǎn)矩最小轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定電流VkWAr/min%倍倍倍倍Y2-112M-238048.1289085.00.882.31.42.27.5表2.2 垂直電機(jī)M2型號(hào)參數(shù)型號(hào)額定電壓額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因素最大轉(zhuǎn)矩最小轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定電流VkWAr/min%倍倍倍倍

26、Y2-100L2-83801.13.470073.00.692.01.21.85.0表2.3 縱向電機(jī)M3型號(hào)參數(shù)型號(hào)額定電壓額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率削弱磁場(chǎng)時(shí)最大轉(zhuǎn)速飛輪力矩VkWAr/min%r/minkg·m2Z2-422201.59.1675074.515000.18 主電路其他元件選型主電路的其他元件的選型就為斷路器的選擇、交流接觸的選擇、熔斷器的選擇、中間繼電器的選擇表等各種元件的選擇。元件的選擇對(duì)整個(gè)設(shè)備的性能起到很大的作用，下面是電器元器件選擇方法。（1）刀開關(guān)是用來控制設(shè)備的總電源，三組熔斷器是防止電流過大而設(shè)計(jì)的，熱繼電器也有同樣的效果，但是工作原理不同。KM1是

27、控制橫向運(yùn)動(dòng)電機(jī)M1，KM2和KM3分別是控制垂直運(yùn)動(dòng)電機(jī)M2正反轉(zhuǎn)，KM4和KM5分別是控制縱向運(yùn)動(dòng)電機(jī)M3的正反轉(zhuǎn)，KM6控制激光束的啟停。KM7和KM8控制電磁離合制動(dòng)器，剎車時(shí)給電機(jī)其精確定位的。 （2）熔斷器是低壓配電網(wǎng)中的保護(hù)元件之一，主要做短路保護(hù)用，當(dāng)通過熔斷器的電流大于規(guī)定值時(shí)，以及自產(chǎn)生的熱量使熔體熔化而自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。通過熔斷器的熔化特性和熔化特性的配合以及熔斷器與其他電器的配合，在一定的短路范圍內(nèi)可達(dá)到選擇性保護(hù)。而在本系統(tǒng)中是在電動(dòng)機(jī)回路中用作短路保護(hù)。應(yīng)考慮到電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)條件，按電動(dòng)機(jī)時(shí)間長(zhǎng)短選擇熔體的額定電流，對(duì)起動(dòng)時(shí)間不長(zhǎng)的場(chǎng)合可按下公式?jīng)Q定熔體額定電流：=(2.

28、1)對(duì)起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)或較頻繁起動(dòng)，按下公式?jīng)Q定電流：=(2.2)式中，為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流。FU1選用RT16-00C型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定電流16A，額定電壓500V，額定功率1.14W。FU2選用RT16-00C型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定電流6.5A，額定電壓500V，額定功率0.67W。FU3選用RT16-00C型，其主要技術(shù)參數(shù)：額定電流3A，額定電壓500V，額定功率0.31W（3）交流接觸器是一種適用于遠(yuǎn)距離頻繁地接通和分?jǐn)嘟涣麟娐返碾娖?，其主要控制?duì)象是電動(dòng)機(jī)，也可用于控制如電焊機(jī)、電容器組、電熱裝置、照明設(shè)備等其他負(fù)載。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、性能穩(wěn)定、維修簡(jiǎn)便等

29、優(yōu)點(diǎn)，是用途廣泛的控制電路之一。隨使用場(chǎng)合及控制對(duì)象不同，接觸器的操作條件與工作繁重程度也不同。為了盡可能經(jīng)濟(jì)地、正確地選用接觸器，必須對(duì)控制對(duì)象的工作情況以及接觸器性能有一較全面的了解，不能僅看產(chǎn)品的銘牌數(shù)據(jù)，因接觸器銘牌上所規(guī)定的電壓、電流、控制功率等參數(shù)為某一使用條件下的額定值，選用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體使用條件正確選用。通常，先根據(jù)接觸器的實(shí)際使用類別選用相應(yīng)的接觸器類型。然后，根據(jù)接觸器控制對(duì)象的工作參量（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）確定接觸器的容量等級(jí)。再按控制電路要求決定接觸器的線圈參數(shù)。用于特殊環(huán)境條件的接觸器應(yīng)選用派生型產(chǎn)品（如濕熱帶型TH或符合防爆、防塵、防滴

30、等使用要求的產(chǎn)品）。交流接觸器的負(fù)載主要可分為電動(dòng)機(jī)負(fù)載與非電動(dòng)機(jī)負(fù)載（如電熱設(shè)備、照明裝置、電容器、電焊機(jī)等）兩大類。本設(shè)計(jì)中交流接觸器使用屬于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，且其負(fù)載的輕重程度為一般任務(wù)型，其操作頻率不高。選用接觸器時(shí)只要使被選用接觸器的額定電壓和額定電流等于或稍大于電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流即可。對(duì)特重任務(wù)電機(jī)，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá)60012000次/h，經(jīng)常運(yùn)行于起動(dòng)、反接制動(dòng)、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動(dòng)電流選用，接觸器型號(hào)選CJl0Z，因此KM1、KM2、KM4KM6選用CJl0Z型。AC3 籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、分?jǐn)囡L(fēng)機(jī)，泵等負(fù)載，所以KM2選用AC-3型，

31、其主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓AC 380V，額定工作電流9A，約定發(fā)熱電流20A，可控三相鼠籠電動(dòng)機(jī)的功率4kW。（4）熱繼電器是依靠電流通過發(fā)熱元時(shí)產(chǎn)生的熱，使雙金屬片受熱，彎曲而推動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的一種電器，主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，斷相及電流不平衡運(yùn)行的保護(hù)及其他電氣設(shè)備設(shè)備發(fā)熱狀態(tài)的控制。因此選用時(shí)，必須了解被保護(hù)對(duì)象的工作環(huán)境，起動(dòng)情況，負(fù)載性質(zhì)，工作制以及電動(dòng)機(jī)允許的過載能力，保護(hù)要遵循的原則：應(yīng)使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的過載特性之中，并盡量可能地接近，甚至重合，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載和起動(dòng)瞬間（56）時(shí)不受影響。在熱繼電器的選擇方面還要注意以下的幾點(diǎn)：原則

32、上，熱繼電器的額定電流應(yīng)按電機(jī)的額定電流選擇。在不頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)合，要保證熱繼電器不會(huì)應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng)而起誤動(dòng)作。當(dāng)電機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作時(shí)，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。FR1、FR2選用NR2(JR28)-11.5型，其主要技術(shù)參數(shù)：電流等級(jí)13，額定絕緣電壓690V，具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、手動(dòng)與自動(dòng)復(fù)位、脫扣指示、測(cè)試按鈕、停止按鈕，額定電壓AC 380V，額定電流1.58A。電氣元件清單如下表：表2.4 電氣主電路其他元件元件名稱元件數(shù)量元件名稱元件數(shù)量刀開關(guān)1個(gè)熔斷器3組接觸器6個(gè)熱繼電器3組按鈕1個(gè)行程開關(guān)3個(gè)電動(dòng)機(jī)3臺(tái)電磁剎車2個(gè)根據(jù)控制要求和選型的器件，繪制系統(tǒng)主電路電路圖2.3

33、所示。圖2.3系統(tǒng)主電路圖2.4 控制系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的控制電路由PLC、光電編碼器、按鈕、接觸器和行程開關(guān)組成。按鈕包括啟動(dòng)按鈕和急停按鈕，用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動(dòng)和停止。光電編碼器和電機(jī)相連，光電編碼器的A相與PLC高速計(jì)數(shù)器輸入端相連接，利用高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)定寬切割。PLC的輸出部分為接觸器線圈，控制電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，控制電路中輸入部分包括：2個(gè)光電編碼器輸入、一個(gè)急停按鈕輸入和3個(gè)行程開關(guān)輸入。輸出部分包括：控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止的5個(gè)接觸器和激光束開關(guān)的接觸器。2.4.1 PLC的選型S7-200不同的CPU模塊的性能有較大的差別，在選擇CPU模塊時(shí)，考慮本機(jī)I/O

34、點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)、通信接口和高速計(jì)數(shù)器數(shù)量，綜合考慮性價(jià)比，盡可能降低硬件成本。根據(jù)控制系統(tǒng)I/O分配表和所需高速計(jì)數(shù)器數(shù)量，考慮性價(jià)比的情況下，CPU222本機(jī)數(shù)字量I/O共有8入/6出，具有HSC0，HSC35共4路高速計(jì)數(shù)器輸入，而且性價(jià)比相對(duì)較高，因此選擇CPU222模塊作為控制部分的CPU，選擇接觸器輸出型PLC，電源選用AC電源。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，I/O點(diǎn)分配情況如表2.5所示：表2.5 I/O分配表I/O分配表輸入I輸出Q輸入器件符號(hào)I輸出器件符號(hào)Q動(dòng)作橫向編碼器A相I0.4接觸器KM1Q0.1主軸進(jìn)給縱向編碼器A相I0.1接觸器KM2Q0.5升降電機(jī)上升急停按鈕SB1I0.2接觸器KM

35、3Q0.4升降電機(jī)下降上限開關(guān)SQ1I0.3接觸器KM4Q0.2刀具電機(jī)正轉(zhuǎn)下限開關(guān)SQ2I0.5接觸器KM5Q0.3刀具電機(jī)反轉(zhuǎn)行程開關(guān)SQ3I0.6接觸器KM6Q0.6激光束啟停高速計(jì)數(shù)器普通計(jì)數(shù)器受CPU掃描速度的影響，是按照順序掃描的方式進(jìn)行工作，在每個(gè)掃描周期中，對(duì)計(jì)數(shù)脈沖只能進(jìn)行一次累加：對(duì)于脈沖信號(hào)的頻率比PLC的掃描頻率高時(shí)，如果仍采用普通計(jì)數(shù)器進(jìn)行累加，必然會(huì)丟失很多輸入脈沖信號(hào)，在PLC中對(duì)比掃描頻率高的輸入信號(hào)的計(jì)數(shù)也可使用高速計(jì)數(shù)器指令來實(shí)現(xiàn)。S7-200 PLC有六個(gè)高速計(jì)數(shù)器，其占有的輸入端子各不相同，且不同的輸入端有專用的功能，如：時(shí)鐘脈沖端、方向控制端、復(fù)位端、

36、啟動(dòng)端等。高速計(jì)數(shù)器共有12種工作模式，其工作模式和輸入端子表如表2.6所示。高速計(jì)數(shù)器有四種計(jì)數(shù)方式：（1）單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加/減計(jì)數(shù)：即只有一個(gè)脈沖輸入端，通過高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)的第3位來控制做加計(jì)數(shù)或者減計(jì)數(shù)。該位為1，加計(jì)數(shù)；該位為0，減計(jì)數(shù)。（2）單路脈沖輸入的外部方向控制加/減計(jì)數(shù)：即有一個(gè)脈沖輸入端，有一個(gè)方向控制端，方向輸入信號(hào)等于1時(shí)，加計(jì)數(shù)；方向輸入信號(hào)等于0時(shí)，減計(jì)數(shù)。如圖所示為外部方向控制的單路加/減計(jì)數(shù)。該計(jì)數(shù)方式可調(diào)用當(dāng)前值等預(yù)設(shè)值中斷和外部輸入方向改變的中斷。（3）兩路脈沖輸入的單相加/減計(jì)數(shù)。即有兩個(gè)脈沖輸入端，一個(gè)是加計(jì)數(shù)脈沖，一個(gè)是減計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)

37、數(shù)值為兩個(gè)輸入端脈沖的代數(shù)和，該計(jì)數(shù)方式可調(diào)用當(dāng)前值等預(yù)設(shè)值中斷和外部輸入方向改變的中斷。（4）兩路脈沖輸入的雙相正交計(jì)數(shù)。即有兩個(gè)脈沖輸入端，輸入的兩路脈沖A 相、B相，相位互差90°（正交），A 相超前B相90°時(shí)，加計(jì)數(shù)；A 相滯后B相90°時(shí)，減計(jì)數(shù)。在這種計(jì)數(shù)方式下，可選擇1x模式（單倍頻，一個(gè)時(shí)鐘脈沖計(jì)一個(gè)數(shù)）和4x模式（四倍頻，一個(gè)時(shí)鐘脈沖計(jì)四個(gè)數(shù)）?？刂谱止?jié)定義了計(jì)數(shù)器和工作模式之后，還要設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的有關(guān)控制字節(jié)。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器均有一個(gè)控制字節(jié)，它決定了計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、1和2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟?jì)數(shù)方向，裝入

38、初始值和預(yù)置值。系統(tǒng)控制部分有兩個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入，根據(jù)表2.6每個(gè)高速計(jì)數(shù)器占用不同的輸入端子，且計(jì)數(shù)器占用的輸入端子不能另作它用，考慮節(jié)約I/O點(diǎn)數(shù)和經(jīng)濟(jì)成本，在滿足控制要求的前提下，選擇高速計(jì)數(shù)器HSC3和HSC5。表2.6 高速計(jì)數(shù)器工作模式和輸入端子表HSC編號(hào)及其對(duì)應(yīng)的輸入端子 HSC模式功能及說明占用的輸入端子及其功能HSC0I0.0I0.1I0.2×HSC4I0.3I0.4I0.5×HSC1I0.6I0.7I1.0I1.1HSC2I0.2I0.3I1.4I1.5HSC3I0.1×××HSC5I0.4×××

39、;0單路脈沖輸入的內(nèi)部方向控制加減計(jì)數(shù)?？刂谱諷M37.3=0，減計(jì)數(shù)；SM37.3=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端×××1×復(fù)位端×2×復(fù)位端啟動(dòng)3單脈沖輸入的外部方向控制加減計(jì)數(shù)。方向控制端=0，減計(jì)數(shù)；方向控制端=1，加計(jì)數(shù)脈沖輸入端方向控制端××4復(fù)位端×5復(fù)位端啟動(dòng)6兩路脈沖輸入的單向加減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)有脈沖輸入，加計(jì)數(shù)；減計(jì)數(shù)有脈沖輸入，減計(jì)數(shù)加計(jì)數(shù)脈沖輸入端減計(jì)數(shù)脈沖輸入端××7復(fù)位端×8復(fù)位端啟動(dòng)9兩路脈沖輸入的雙向正交計(jì)數(shù)，A相脈沖超前B相脈沖，加計(jì)數(shù)；A相脈沖滯后B相脈

40、沖，減計(jì)數(shù)A相脈沖輸入端B相脈沖輸入端××10復(fù)位端×11復(fù)位端啟動(dòng) 光電編碼器光電編碼器是集光、機(jī)、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，可以高精度測(cè)量被測(cè)物的轉(zhuǎn)角或直線位移量。是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。這是目前應(yīng)用最多的傳感器，光電編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤

41、還可提供相位相差90º的兩路脈沖信號(hào)。光電編碼器按測(cè)量方式可分為旋轉(zhuǎn)編碼器和直尺編碼器；按編碼方式的分為絕對(duì)式編碼器、增量式編碼器和混合式編碼器。絕對(duì)式編碼器是用光信號(hào)掃描分度盤上的格雷碼刻度盤以確定被測(cè)物的絕對(duì)位置值，然后將檢測(cè)到的格雷碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以脈沖的形式輸出測(cè)量的位移量。其特點(diǎn)是：輸出的位置數(shù)據(jù)唯一且掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器是用光信號(hào)掃描分度盤，通過檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)信號(hào)的通斷數(shù)量來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度。其特點(diǎn)是：編碼器輸出的位置數(shù)據(jù)是相對(duì)的，旋轉(zhuǎn)角度的起始位置可以任意設(shè)定，掉電后數(shù)據(jù)丟失?；旌鲜叫D(zhuǎn)編碼器是用光信號(hào)掃描分度盤，通過檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)光信號(hào)的通斷數(shù)量來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，

42、同時(shí)輸出絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角度編碼與相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度編碼。具備絕對(duì)編碼器的旋轉(zhuǎn)角度編碼的唯一性與增量編碼器的應(yīng)用靈活性。根據(jù)增量式編碼器、絕對(duì)式編碼器和混合式編碼器的特點(diǎn)，增量式編碼器具有分辨能力強(qiáng)、測(cè)量范圍大且、適應(yīng)大多數(shù)情況且性價(jià)比較高等優(yōu)點(diǎn)，因此選用增量式編碼器。編碼器的電路信號(hào)輸出種類，主要是針對(duì)要連接編碼器信號(hào)的計(jì)數(shù)器、PLC、人機(jī)界面等，它們能接受或要求傳感器輸出信號(hào)。因此選用編碼器必須了解控制器規(guī)格或使用環(huán)境。 系統(tǒng)控制部分電路圖控制系統(tǒng)的控制電路由PLC、TD200、光電編碼器、按鈕、接觸器和行程開關(guān)組成。TD200人機(jī)界面用來顯示當(dāng)前設(shè)定長(zhǎng)度和寬度數(shù)值，包括用戶界面和相關(guān)操作提示以及啟動(dòng)、

43、停止、參數(shù)設(shè)置按鈕，可以滿足系統(tǒng)啟動(dòng)、停止，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度和寬度等參數(shù)的設(shè)置。按鈕包括急停按鈕，用來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的緊急停止。光電編碼器和電機(jī)同軸相連，光電編碼器的A相與PLC高速計(jì)數(shù)器輸入端相連接，利用高速計(jì)數(shù)器設(shè)置值和當(dāng)前值比較，相等時(shí)產(chǎn)生中斷，表示達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)度或?qū)挾?，啟?dòng)激光束切割玻璃板材，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行定長(zhǎng)定寬切割。PLC的輸出部分為接觸器線圈，控制橫向電動(dòng)機(jī)水平運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)玻璃板材長(zhǎng)度測(cè)量，驅(qū)動(dòng)縱向電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)定寬運(yùn)動(dòng)，垂直電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)切割刀具向上和向下運(yùn)動(dòng)。PLC的硬件接線圖如圖2.4所示。圖2.4 PLC接線圖2.5控制系統(tǒng)HMI人機(jī)界面S7-200 TD設(shè)備是一種低成本的人機(jī)界面（HMI）

44、，使操作員能夠與應(yīng)用程序交互?？梢允褂肨D設(shè)備組態(tài)一組層級(jí)式用戶菜單，從而提供更多應(yīng)用程序交互結(jié)構(gòu)。TD設(shè)備與S7-200系列PLC通過TD/CPU（RS485接口）電纜建立通信，默認(rèn)TD設(shè)備的通信地址為1，S7-200的地址為2。同時(shí)S7-200通過電纜為TD設(shè)備提供直流24V電源。 TD200、TD200C和TD400C還可以由獨(dú)立的24V直流電源供電。S7-200 TD設(shè)備是一個(gè)2行或4行的文本顯示設(shè)備，可以連接到S7-200 CPU。S7-200 TD設(shè)備可用于查看、監(jiān)視和改變用戶程序的過程變量。S7-200 TD產(chǎn)品系列提供了四種TD設(shè)備：TD 100C、TD200、TD200C和T

45、D400C。查看用戶菜單和屏幕的層級(jí)，通過這些可以實(shí)現(xiàn)操作員與應(yīng)用程序或過程處理交互使用 STEP 7-Micro/WIN 的文本顯示向?qū)Э梢詣?chuàng)建這些用戶菜單和屏幕，顯示由 S7-200 CPU 生成的報(bào)警位使能消息。文本顯示 (TD) 設(shè)備的功能，可以使用 TD 設(shè)備來執(zhí)行以下任務(wù)：（1）使用STEP 7-Micro/WIN 的文本顯示向?qū)Э梢远x這些報(bào)警。 （2）修改指定的程序變量。 （3）使用TD設(shè)備可以將變量定義為文本字符串或數(shù)字字符串。（4）文本字符串變量中的所有字符均可編輯 。（5）數(shù)字字符串僅數(shù)字字符可編輯光標(biāo)將跳過所有非數(shù)字字符。（6）TD設(shè)備允許定義字、雙字或?qū)崝?shù)類型的變量。

46、 （7）強(qiáng)制或取消強(qiáng)制I/O點(diǎn)可以將 S7-200 CPU中的各個(gè)I/O 。（8）點(diǎn)強(qiáng)制設(shè)為開on或關(guān)off僅TD 200C、TD200和TD 400C。（9）設(shè)置時(shí)間和日期S7-200 CPU 支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘。（10）TD200C和TD 400C提供其它用于與 S7-200 CPU 進(jìn)行交互的功能。（11）可以改變 S7-200 CPU 的操作模式 RUN運(yùn)行或STOP停止。 （12）可以對(duì)存儲(chǔ)在 S7-200 CPU 存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和編輯。根據(jù)控制要求，本著在滿足控制功能的前提下降低成本的原則，選擇S7-200 TD200作為控制系統(tǒng)的人機(jī)界面。圖2.5 TD200人機(jī)界面控制面板第

47、三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)針對(duì)本課題控制要求，設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)，通過HMI人機(jī)界面完成對(duì)玻璃長(zhǎng)、寬等參數(shù)的設(shè)置，利用S7-200系列PLC對(duì)臺(tái)車電機(jī)、升降電機(jī)、進(jìn)刀電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主程序的流程圖如圖3.1所示：圖3.1 控制系統(tǒng)主程序流程圖為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求，完成控制任務(wù)，系統(tǒng)需要加入定時(shí)安全報(bào)警程序，即每一個(gè)動(dòng)作啟動(dòng)時(shí)同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，根據(jù)每個(gè)動(dòng)作完成的時(shí)間設(shè)置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，定時(shí)時(shí)間到而未完成相應(yīng)動(dòng)作，停止后續(xù)動(dòng)作，觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作。圖3.2 控制系統(tǒng)主程序順序功能圖控制系統(tǒng)主要是為了完成玻璃定長(zhǎng)定寬的切割，主程序是控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)置長(zhǎng)度和設(shè)置

48、寬度的定尺寸切割運(yùn)動(dòng)，主要完成下降、定寬、橫向進(jìn)給、定長(zhǎng)切割和上升運(yùn)動(dòng)。在常用的梯形圖設(shè)計(jì)方法中有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和順序功能圖設(shè)計(jì)方法，在此次主程序設(shè)計(jì)中采用順序功能圖設(shè)計(jì)方法，全部用寄存器位來代表步具有概念清楚、編程規(guī)范、梯形圖易于閱讀和查錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。利用以轉(zhuǎn)換為中心的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法，按照步及轉(zhuǎn)換條件設(shè)計(jì)出主程序的順序功能圖如圖3.2所示。根據(jù)控制系統(tǒng)主程序流程圖編寫梯形圖程序，控制程序見附錄A。3.2 高速計(jì)數(shù)器初始化程序高速計(jì)數(shù)器指令有兩條：高速計(jì)數(shù)器定義指令HDEF和高速計(jì)數(shù)器指令HSC。HDEF指令功能是為某個(gè)要使用的高速計(jì)數(shù)器選定一種工作模式。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器在使用前，都要用HDEF

49、指令來定義工作模式，并且只能用一次。它有兩個(gè)輸入端：HSC為要使用的高速計(jì)數(shù)器編號(hào)，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型，數(shù)據(jù)范圍為05的常數(shù)，分別對(duì)應(yīng)H H;MOCE為高速計(jì)數(shù)的工作模式，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型，數(shù)據(jù)范圍為011的常數(shù)，分別對(duì)應(yīng)12種工作模式。當(dāng)準(zhǔn)許輸入使能EN有效時(shí)，為指定的高速計(jì)數(shù)器HSC定義工作模式MODE。 HSC指令功能功能是根據(jù)與高速計(jì)數(shù)器相關(guān)的特殊繼電器確定在控制方式和工作狀態(tài)，使高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置生效，按照指令的工作模式的工作模式執(zhí)行計(jì)數(shù)操作。它有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端N：N為高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)，數(shù)據(jù)類型的字型，數(shù)據(jù)范圍為05的常數(shù)，分別對(duì)應(yīng)高速計(jì)數(shù)器HH.當(dāng)準(zhǔn)許輸入EN使能有效時(shí)，啟動(dòng)N號(hào)高速計(jì)

50、數(shù)器工作。如果預(yù)置長(zhǎng)度和寬度尺寸是固定變化的，沒有必要再初始化程序中設(shè)置SMD142傳送指令，直接執(zhí)行HSC指令即可。但是，預(yù)置值具有外部設(shè)定功能，為了使用設(shè)定值得變化，必須在初始化子程序中設(shè)置SMD142傳送指令，使高數(shù)計(jì)數(shù)器預(yù)置值隨著設(shè)置值得變化而變化。由于高速計(jì)數(shù)器的HDEF指令在進(jìn)入RUN模式只能執(zhí)行1次，為了減少程序運(yùn)行時(shí)間優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，一般以子程序的形式進(jìn)行初始化。以HSC3為例，高速計(jì)數(shù)器的初始化步驟。（1）利用SM0.1來調(diào)用一個(gè)初始化子程序。 （2）在初始化子程序中，根據(jù)需要向SMB137裝入控制字。例如，SMB137=16#F8，其意義是：準(zhǔn)許寫入新的當(dāng)前值，準(zhǔn)許寫入新的設(shè)

51、定值，計(jì)數(shù)方向?yàn)樵?jì)數(shù)，啟動(dòng)和復(fù)位信號(hào)為高電平有效。 （3）執(zhí)行HDEF指令，其輸入?yún)?shù)為:HSC端為3（選擇3號(hào)高速計(jì)數(shù)器），MODE端為0(對(duì)應(yīng)工作模式0，模式1，模式2)。 （4）將希望的當(dāng)前技術(shù)值裝入SMD138(裝入0可進(jìn)行計(jì)數(shù)器的清零操作) 。（5）將希望的設(shè)定值裝入SMD142 。（6）如果希望捕獲當(dāng)前值等于設(shè)定值的中斷事件，編寫與中斷事件號(hào)32相關(guān)聯(lián)的中斷服務(wù)程序。 （7）執(zhí)行ENI指令。 （8）執(zhí)行SMD142傳送指令。（9）執(zhí)行HSC指令。 （10）退出初始化子程序。STEP 7-Micro/WIN 提供一個(gè)方便實(shí)用的高速計(jì)數(shù)器指令編程向?qū)?，可以?jiǎn)單快速地配置高速計(jì)數(shù)器的功

52、能。初始化子程序見附錄B。3.3 中斷程序控制系統(tǒng)要求對(duì)長(zhǎng)度、寬度的定尺寸切割，通過HMI人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)尺寸設(shè)定功能。利用高速計(jì)數(shù)器的輸入端計(jì)數(shù)光電旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖，以此計(jì)算橫向電機(jī)和縱向電機(jī)的進(jìn)給尺寸，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)高速計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷，驅(qū)動(dòng)橫向電動(dòng)機(jī)和縱向電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)定寬切割，復(fù)位高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的控制字節(jié)，啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)器。在控制系統(tǒng)中用到兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，因此需要對(duì)兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器分別編寫中斷程序，HSC3中斷程序INT-0，HSC5中斷程序INT-1。中斷程序見附錄C3.4 TD200人機(jī)界面組態(tài) 配置TD200文本顯示器配置TD200文本顯示器，完成對(duì)文本顯示器的基本

53、參數(shù)設(shè)置，配置文本顯示器型號(hào)，更新速率，配置用戶程序所需的變量，按鍵動(dòng)作，存儲(chǔ)器，用戶界面的數(shù)量，界面中顯示信息及報(bào)警信息。TD200文本顯示器的配置步驟：（1）進(jìn)入“簡(jiǎn)介欄”，選擇要編輯的配置。（2）進(jìn)入“選擇 TD 200型號(hào)和版本”欄，根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行選擇（3）進(jìn)入“本地化顯示”欄，選擇“中文”語言和“中文簡(jiǎn)體”字符。（4）進(jìn)入“標(biāo)準(zhǔn)菜單和密碼”欄，選擇啟用TOD菜單、啟用強(qiáng)制菜單，不啟用密碼保護(hù)。（5）進(jìn)入“功能鍵和更新速率”欄，選擇默認(rèn)設(shè)置。（6）進(jìn)入“報(bào)警選項(xiàng)”欄，選擇“兩行文本”，“3條信息”。（7）進(jìn)入“分配存儲(chǔ)區(qū)”欄，選擇默認(rèn)設(shè)置，即字節(jié)參數(shù)塊的起始地址是VB0；使能標(biāo)志字節(jié)

54、的起始地址是VB14；信息存儲(chǔ)區(qū)起始字節(jié)地址是VB24。（8）進(jìn)入“報(bào)警”欄，每一條信息可包含20個(gè)以下漢字。（9）進(jìn)入“項(xiàng)目組件”欄，完成并保存TD200的配置文件。配置文件信息如圖3.3所示圖3.3 TD200配置信息 TD200文本顯示器用戶程序組態(tài)完成TD200文本顯示器的配置后，需要編寫用戶程序，并組態(tài)編寫用戶程序需要編寫控制程序說明，根據(jù)控制程序說明和用戶要求編寫用戶程序。控制程序說明如表3.1所示表3.1 TD200控制程序說明符號(hào)地址含義符號(hào)地址含義F1M0.0啟動(dòng)信息2V14.6設(shè)置長(zhǎng)度F2M0.1停止信息3V14.5設(shè)置寬度F3M0.2增加存儲(chǔ)器VD96長(zhǎng)度顯示存儲(chǔ)單元F4

55、M0.3減少存儲(chǔ)器VD138寬度顯示存儲(chǔ)單元V3.2畫面上翻存儲(chǔ)器VD1000預(yù)設(shè)長(zhǎng)度存儲(chǔ)單元V3.3畫面下翻存儲(chǔ)器VD1100預(yù)設(shè)寬度存儲(chǔ)單元信息1V14.7啟停F1F2增減F3F4利用STEP 7-Micro/WIN 進(jìn)行用戶程序編寫。為方便用戶設(shè)置長(zhǎng)度和寬度尺寸，TD200控制程序預(yù)設(shè)值長(zhǎng)度和寬度尺寸，使用雙字傳送指令將預(yù)設(shè)值傳送到顯示寄存器中，以便用戶參考，并在此基礎(chǔ)上更改長(zhǎng)度和寬度尺寸。利用ADD-DI和SUB-DI指令編寫按鍵F3和F4功能，即每按下一次F3或F4，執(zhí)行加減指令，增減當(dāng)前設(shè)置值，達(dá)到更改設(shè)置長(zhǎng)度和寬度的目的。使用使能控制字節(jié)的位選通信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更改長(zhǎng)度和寬度的切換。因工藝要求，玻璃造型生產(chǎn)線有最大和最小切割尺寸，使用比較指令判斷設(shè)定值是否超出工藝要求范圍，并保證設(shè)置值在工藝要求范圍內(nèi)，即切割最大長(zhǎng)度2500mm，最小長(zhǎng)度50mm。切割最大寬度1800mm，最小寬度50mm。更改完成后使用傳送指令將設(shè)定值送入顯示單元，實(shí)現(xiàn)TD200顯示界面顯示。利用按鍵/的對(duì)應(yīng)存