電鍍生產(chǎn)線控制培訓(xùn)課程

摘要本文探討了如何利用德國西門子ＰＬＣＳ7-３０0進(jìn)行自動化電鍍生產(chǎn)線把握,在本次設(shè)計中，我們從自動把握技術(shù)器件在國內(nèi)的應(yīng)用前景及電鍍生產(chǎn)線生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境來考慮,以使該生產(chǎn)線真正具備自動生產(chǎn)運行為目的,制定了接受在當(dāng)前及以后都應(yīng)用廣泛且能適應(yīng)多種環(huán)境的可編程把握器來把握整個整個工作流程的方案。重點分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分,并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、ＰLＣ把握Ｉ/O端口安排表以及整體程序流程圖等,實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)自動化,提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度。為適應(yīng)現(xiàn)代傳統(tǒng)的工業(yè)把握系統(tǒng),我們還接受了基于組態(tài)王軟件的系統(tǒng)作為上位機(jī)，協(xié)作下位機(jī)PLＣ完成了該系統(tǒng)的實時監(jiān)控系統(tǒng)功能,更好的使該自動生產(chǎn)系統(tǒng)融入到現(xiàn)代工業(yè)把握領(lǐng)域中。關(guān)鍵詞：PＬC,電鍍,組態(tài)王目錄TＯC＼o"１-3＂\ｈ\ｚ\ｕＨYＰERLINK＼l＂_Tｏc2641８62４2＂前言0HＹPＥRＬIＮK\l"＿Ｔoc２64186２4３＂第1章緒論1HYＰERLIＮK＼l"＿Toc264１862４4"１.1ＰLC的進(jìn)展和歷史趨勢1HＹPERLIＮK\l"＿Tｏc26４１8６2４５"1.2PLC的分類2HＹＰERＬINK＼l＂_Toc２6４186246"１．2.1按Ｉ/O點數(shù)分類2ＨYPERＬＩＮK\ｌ"_Ｔoc２６418６2４7"1.2.2按功能分類2HYPＥRＬIＮＫ\ｌ"＿Ｔoc2６４1８6２４8"1．3PLC系統(tǒng)組成及各部分的功能3HYPERLINＫ\l＂_Tｏc2641８６249"１.4ＰLＣ的基本工作原理４ＨYPERLＩＮK\l"＿Toc26４１８6２５０＂1.5電鍍生產(chǎn)線的把握系統(tǒng)概述與選題背景意義4HYPEＲLＩＮK\l＂_Toc2641862５1＂1.５.1生產(chǎn)線的把握系統(tǒng)的概述4HYPEＲLＩＮK\ｌ"＿Toc264１８6252"１.5.２課題的選題背景及意義5HYPERＬINK\ｌ"_Toc26４186253"1．6把握對象的設(shè)計要求詳述6HＹPＥRLINK\l"_Toc2641８625４＂第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計7HYＰERＬINK\ｌ＂_Tｏc264186255"２.1PLC機(jī)型選擇7ＨYPERLINK\l＂_Ｔoc2６４1862５6"２.2I／O安排表及其端子接線圖７ＨYＰERLINＫ\l"_Tｏc2641８62５7＂2.3主電路的設(shè)計10HYPERＬＩNＫ\l"_Toc2６4１８6258"２．4電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖11HYPERLIＮK＼l＂_Tｏc２６418625９＂第3章系統(tǒng)的軟件設(shè)計12ＨYPERLINＫ\l"_Tｏｃ2６41８６26０"３.1軟件的組成及作用１2HYPＥRＬＩNK\ｌ"_Ｔoc2６４186２６1"3.１.1ＰＬC內(nèi)部資源12３．１.２PＬＣ編程語言１3HYPEＲLＩＮK＼l＂＿Toc２６4１８6263"3.1.3組態(tài)軟件ＰＡGEＲEＦ_Ｔoc２6418６2６3\ｈ14ＨYPERＬIＮK＼l"＿Toc2641８6２6４"3.2ＰＬＣ梯形圖設(shè)計ＰＡGEREF_Toc2６4１８６２64\ｈ16HYPEＲLINK\l＂_Ｔoc26４１８6266"第4章軟硬件調(diào)試實現(xiàn)3６4.１組態(tài)與ＰＬC…………………３７4.2系統(tǒng)與調(diào)試…………………384.3具體實施……………………3８ＨYPEＲLIＮK\ｌ"＿Toｃ2６4186267"結(jié)論３９ＨYPERLIＮＫ\l"＿Ｔoc264１８6268＂謝辭4０HYPEＲＬIＮK\ｌ"＿Tｏc26４１86269"參考文獻(xiàn)４１附錄ＨYPＥＲLINK\ｌ＂_Toc2641862６９"42前言電鍍生產(chǎn)線依據(jù)其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作,每臺行車都依據(jù)已編制好的各自的程序運行；對于行車的自動把握，早期是接受繼電器規(guī)律電路和挨次把握器，進(jìn)展至今其把握方式已接受可編程把握器PLＣ作為核心把握部件,其把握更為平安、牢靠、便利、機(jī)敏,自動化程度更高。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)格依據(jù)電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是打算電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上接受自動化把握不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證，有效的削減廢品率，而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強(qiáng)度，有著格外好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動把握則是電鍍生產(chǎn)線自動化把握的關(guān)鍵。用PLC輔以變頻器對電鍍自動生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動把握，具有結(jié)構(gòu)簡潔、編程便利、操作機(jī)敏、使用平安、工作穩(wěn)定、性能牢靠和抗干擾力量強(qiáng)的特點,是一種很有效的自動把握方式,是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的進(jìn)展的主流方向。為此,我選定了該題目,簡潔的實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線的自動工作流程，并進(jìn)行了簡潔的軟件設(shè)計，從畫面上達(dá)到了該系統(tǒng)的監(jiān)控目的。第1章緒論１．1ＰLC的進(jìn)展和歷史趨勢二十世紀(jì)六十年月美國推出可編程規(guī)律把握器(ＰｒogｒａｍmａbleLogｉｃControllｅr,PＬC）取代傳統(tǒng)繼電器把握裝置以來，ＰLC得到了快速進(jìn)展,在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時,PLＣ的功能也不斷完善。隨著計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、把握技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)展和用戶需求的不斷提高,PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動把握等功能。今日的ＰＬC不再局限于規(guī)律把握,在運動把握、過程把握等領(lǐng)域也發(fā)揮著格外重要的作用。作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年月至九十年月得到了快速進(jìn)展,世界范圍內(nèi)的ＰLC年增長率保持為20%~３0%。隨著工廠自動化程度的不斷提高和PLＣ市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大,近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等進(jìn)展中國家ＰLC的增長格外快速。綜合相關(guān)資料，2０04年全球ＰＬＣ的銷售收入為1００億美元左右，在自動化領(lǐng)域占據(jù)著格外重要的位置。PＬＣ是由摸仿原繼電器把握原理進(jìn)展起來的,二十世紀(jì)七十年月的PLC只有開關(guān)量規(guī)律把握,首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行規(guī)律運算、挨次把握、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作,來把握各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的把握程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求,并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行,以完成工藝流程要求的操作。ＰＬＣ的CPＵ內(nèi)有指示程序步存儲地址的程序計數(shù)器,在程序運行過程中，每執(zhí)行一步該計數(shù)器自動加１,程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步(通常為ENＤ指令),然后再返回起始步循環(huán)運算。PＬC每完成一次循環(huán)操作所需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的ＰLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程,在解算規(guī)律方面,表現(xiàn)出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K規(guī)律程序不到1毫秒。它把全部的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理,１６位(也有3２位的）為一個模擬量。大型PLC使用另外一個CPＵ來完成模擬量的運算。把計算結(jié)果送給PLＣ的把握器。相同I/O點數(shù)的系統(tǒng),用ＰＬC比用DCS，其成本要低一些（大約能省4０%左右)。ＰＬC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的,所以維護(hù)成本比ＤCS要低很多。一個PLC的把握器,可以接收幾千個I/Ｏ點(最多可達(dá)8000多個Ｉ/O)。假如被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少,接受PLＣ較為合適。PLC由于接受通用軟件,在設(shè)計企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要簡潔一些。近10年來,隨著PＬC價格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開頭接受PLＣ進(jìn)行把握,ＰLC在我國的應(yīng)用增長格外快速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)展和基礎(chǔ)自動化水平的不斷提高，今后一段時期內(nèi)PLＣ在我國仍將保持高速增長勢頭。1.2PＬＣ的分類ＰLＣ產(chǎn)品種類繁多,其規(guī)格和性能也各不相同。對PLＣ的分類可以依據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。１．2.1按I/O點數(shù)分類ＰＬC按其I／Ｏ點數(shù)多少一般可分為以下４類。1．微型PLＣ:Ｉ/Ｏ點數(shù)小于６４點的PLＣ為超小型或微型PLＣ。2.小型PLC：I/O點數(shù)為256點以下，用戶程序存儲容量小于８KＢ的為小型PLＣ。3.中型ＰLC：I／Ｏ點數(shù)在５1２~２0４8點之間的為中型PLC。4.大型ＰＬC:I／O點數(shù)為2０48點以上的為大型PＬＣ。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能,它可以構(gòu)成三級通信網(wǎng),實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。１．2．2按功能分類依據(jù)ＰLC所具有的功能不同可將PＬC分為低檔、中檔、高檔3類。１．高檔PLC:除具有中檔PLC的功能外,還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、函數(shù)、表格、CRT可編程把握器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程把握或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)把握系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。２．中檔PLC:除具有低檔PＬC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I／Ｏ、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷把握、ＰID(比例、積分、微分把握)把握等功能,以適用于簡單把握系統(tǒng)。3.低檔PＬＣ：具有規(guī)律運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能,還可有少量的模擬量I/Ｏ、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能１.3PLＣ系統(tǒng)組成及各部分的功能1.CPU運算和把握中心：它在整個系統(tǒng)中起“心臟”作用。2.存儲器具有記憶功能的半導(dǎo)體電路,分為系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器。(１)系統(tǒng)程序存儲器用以存放系統(tǒng)程序,包括管理程序,監(jiān)控程序以及對用戶程序做編譯處理的解釋編譯程序。由只讀存儲器、ROM組成。廠家使用的,內(nèi)容不行更改,斷電不消逝。(2）用戶存儲器：分為用戶程序存儲區(qū)和工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由隨機(jī)存取存儲器（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。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。也就是通過輸入接口電路把外部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成ＰＬC內(nèi)部所能接受的數(shù)字信號。(2)輸出接口:輸出接口工作過程:當(dāng)內(nèi)部電路輸出數(shù)字信號１,有電流流過，繼電器線圈有電流,然后常開觸點閉合,供應(yīng)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０,則沒有電流流過，繼電器線圈沒有電流，然后常開觸點斷開,斷開負(fù)載的電流或電壓。也就是通過輸出接口電路把內(nèi)部的數(shù)字電路化成一種信號使負(fù)載動作或不動作。1．4ＰLC的基本工作原理ＰＬC接受“挨次掃描，不斷循環(huán)”的工作方式1.每次掃描過程。集中對輸入信號進(jìn)行采樣。集中對輸出信號進(jìn)行刷新。2．輸入刷新過程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時,程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時，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,新狀態(tài)才被讀入。3.一個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.掃描周期的長短由三條打算:(1)ＣPU執(zhí)行指令的速度(2)指令本身占有的時間(3)指令條數(shù)。６.由于接受集中采樣。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。1．５電鍍生產(chǎn)線的把握系統(tǒng)概述與選題背景意義１．5.1生產(chǎn)線的把握系統(tǒng)的概述電鍍行車生產(chǎn)線自動化的程度在德國、意大利、美國等國家的進(jìn)展水平已經(jīng)較高,而在我國尚處在進(jìn)展階段。中國經(jīng)濟(jì)的高速進(jìn)展,工業(yè)化進(jìn)程的不斷深化，為自動化行業(yè)的迅猛進(jìn)展供應(yīng)了寬敞的空間。電鍍行業(yè)是我國重要的加工行業(yè),據(jù)粗略估量，全國現(xiàn)有1５０00家電鍍生產(chǎn)廠，行業(yè)職工總數(shù)超過５０萬人，現(xiàn)有50００多條生產(chǎn)線和2.5~3億平方米電鍍面積生產(chǎn)力量。電鍍行業(yè)年產(chǎn)值約為1０0億元人民幣。近十年來，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)進(jìn)展快速電鍍行業(yè)企業(yè)規(guī)模普遍較小,年電鍍力量超過10０0０平方米的企業(yè)不足5０0家。少數(shù)合資企業(yè)或正規(guī)專業(yè)化企業(yè)擁有國際先進(jìn)水平的設(shè)備和設(shè)施,但是大多數(shù)中小企業(yè)仍在使用很多過時的技術(shù)和設(shè)備，大量的生產(chǎn)線為半機(jī)械化和半自動化把握,一些甚至為手工操作。工業(yè)電鍍生產(chǎn)線工位多、生產(chǎn)簡單，同時在電鍍中，其氧化、酸洗、堿洗、電鍍等很多工藝具有嚴(yán)峻的化學(xué)污染和腐蝕,對人的身心健康格外不利，而且人工操作隨機(jī)性大，影響產(chǎn)品質(zhì)量。傳統(tǒng)的方法是使用挨次把握器,由于其電路簡單,接口多，受外界干擾大，工作牢靠性差,維護(hù)也困難。接受PLC有較完善的診斷和自愛護(hù)力量,可以增加系統(tǒng)的抗干擾力量,提高系統(tǒng)的牢靠性。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程。簡潔的理解,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),在實際產(chǎn)品得到應(yīng)用的設(shè)計效果也日新月異，電鍍是我們在設(shè)計中經(jīng)常要涉及到的一種工藝,而電鍍效果是我們使用時間較長,工藝也較為成熟的一種效果。對于這種工藝的應(yīng)用在我們的產(chǎn)品上已經(jīng)格外多,而通過這種的處理我們通常可以得到一些金屬色澤的效果,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，通過這樣的處理為產(chǎn)品的設(shè)計增加一個亮點。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（依據(jù)零件工作要求,供應(yīng)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)格依據(jù)電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是打算電鍍產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上接受自動化把握不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到嚴(yán)格的保證,有效的削減廢品率,而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強(qiáng)度,有著格外好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益,電鍍生產(chǎn)線上對行車的自動把握則是電鍍生產(chǎn)線自動化把握的關(guān)鍵。電鍍生產(chǎn)線依據(jù)其工藝要求和規(guī)模一般設(shè)計有兩臺行車、三臺行車和四臺行車工作,每臺行車都依據(jù)已編制好的各自的程序運行；對于行車的自動把握,早期是接受繼電器規(guī)律電路和挨次把握器，進(jìn)展至今其把握方式已接受可編程把握器ＰLＣ作為核心把握部件，其把握更為平安、牢靠、便利、機(jī)敏,自動化程度更高。用PLC輔以變頻器對電鍍自動生產(chǎn)線行車進(jìn)行自動把握,具有結(jié)構(gòu)簡潔、編程便利、操作機(jī)敏、使用平安、工作穩(wěn)定、性能牢靠和抗干擾力量強(qiáng)的特點,是一種很有效的自動把握方式，是電鍍生產(chǎn)實現(xiàn)高效、低成本、高質(zhì)量自動化生產(chǎn)的進(jìn)展方向。1.６把握對象的設(shè)計要求詳述如摘要中所述,電鍍的工作流程：啟動——吊鉤上升——上限行程開關(guān)閉合——右行至1號槽上方——位置檢測器Ｓ1閉合——吊鉤下降進(jìn)入1號槽——下限行程開關(guān)閉合——電鍍延時——吊鉤上升……,由３號槽內(nèi)吊鉤上升,然后左行至左限位，吊鉤下降至原位，即原位。依據(jù)要求,我們要實現(xiàn)以下工作方式：1．手動工作方式:用四個按鈕分別把握行車吊籃的上升、下降、左行和右行。2.連續(xù)工作方式：在原點按下啟動按鈕,電鍍生產(chǎn)線完成一個周期的的工作后,連續(xù)下一個周期的工作；當(dāng)按下停止按鈕時,電鍍生產(chǎn)線并不馬上停止工作,而是完成當(dāng)前周期的工作后,返回原點停止。３．單步工作方式:從初始部開頭,每按一下啟動按鈕，程序運行一步即停止；當(dāng)再次按下啟動按鈕,程序有運行一步……即每按一次啟動按鈕，程序只運行一步。4、單周期工作方式:在原點位置按下啟動按鈕，生產(chǎn)線按要求完成一個周期工作后,返回并停留在原點。第2章系統(tǒng)的硬件設(shè)計２．1PＬC機(jī)型選擇依據(jù)自動化電鍍生產(chǎn)線的把握要求,我們接受了德國西門子PLＣS7-３00CPU３1４型號，此類型ＰＬC無論獨立運行，還是聯(lián)接網(wǎng)絡(luò)都能完成各種把握任務(wù)。它的使用范圍可以掩蓋從替代繼電器的簡潔把握到簡單的自動把握。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)。Ｓ7－3０0ＣＰU314通訊功能完善,具有極高的性能價格比是很突出的特點，也是我們接受它的主要緣由。ＰＬC為此系統(tǒng)的把握核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分,一部分是原點、單周期、連續(xù)等面板把握按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為ＰLＣ的輸入變量,經(jīng)過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)行規(guī)律運算或數(shù)據(jù)處理后,以輸出變量的形式送到輸出接口,從而驅(qū)動電機(jī)來把握行車的運行和吊鉤的升降。2.2I/O安排表及其端子接線圖在本次系統(tǒng)設(shè)計中,我們定義的I/O安排表如表2-1所示。將１３個輸入信號和5個輸入信號按各自的功能類型分好,并與PLC的I／Ｏ點一一對應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址安排是從最靠近ＣPＵ模塊的數(shù)字量模塊開頭，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，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頭，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2－2所示。由圖表可以看出,PLC把握系統(tǒng)的輸入信號有17個,均為開關(guān)量。其中單操作按鈕開關(guān)2個，行程開關(guān)4個，限位開關(guān)7個,選擇工作方式開關(guān)4個。PＬＣ把握系統(tǒng)的輸出信號有4個,其中２個用于驅(qū)動吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KＭ2,2個用于驅(qū)動行車電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KM３、KＭ4。表２-1Ｉ/Ｏ地址安排表序號輸入序號輸出1I0.０啟動按鈕1８Q4.０上升繼電器２I0．1停止按鈕1９Ｑ4.1下降繼電器3Ｉ０.2單周期工作20Ｑ４.2右行繼電器４Ｉ0.3連續(xù)工作方式２１Q４.3左行繼電器５I０．４步進(jìn)工作方式6I0.5手動工作方式7Ｉ1.０位置檢測器8I1.１位置檢測器9I１．2位置檢測器1０I1.3位置檢測器11I1.4上限12Ｉ1.5下限13Ｉ1.６右限14I２．０手動上升1５I2.1手動下降１6I2.2手動右行１7Ｉ2.3手動左行圖2－２I／OPLC外部接線２．３主電路的設(shè)計圖2-３電鍍生產(chǎn)線主電路圖電氣原理圖是依據(jù)電氣把握系統(tǒng)的工作原理,接受電器元件開放的形式,利用圖形符號和項目符號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際布置來繪制,而是依據(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)簡潔、層次分明的特點，適合爭辯和分析電路工作原理，在設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用。電氣原理圖一般分為主電路和幫助電路兩部分，在本次設(shè)計中我們著重分析了主電路圖。在本設(shè)計中,依據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺電機(jī)分別把握吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。接觸器KM１,ＫM２把握電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn),實現(xiàn)吊鉤的上升和下降,接觸器ＫM3，KM４把握電動機(jī)Ｍ2的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退。2.４電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖我們依據(jù)設(shè)計要求繪制了整個系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的生疏該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程,整個系統(tǒng)的工作流程圖，如圖2－3所示。行車動作無非就是上下左右受控移動，依據(jù)指定的挨次（即動作表)完成一系列的動作。要求有幾套動作表可以選擇，動作可以靜態(tài)修改，也可以在運行時由上位機(jī)動態(tài)修改。在這里,我們把行車的一個動作定義為:“到幾號工位上升,再到幾號工位下降”,或者是“延時幾秒”，每個動作表由若干個動作字組成,放在ＰLＣ的數(shù)據(jù)寄存器里，動作表由ＰＬＣ程序初始化,也可以在運行時通過串行通訊由上位機(jī)讀取和修改,PLC程序在運行時只是不斷地解釋和執(zhí)行動作表。裝卸臺裝卸臺清洗池風(fēng)干電鍍池吊籃S1S2S3S4S6S5下限檢測上限檢測處理1分鐘處理1分鐘處理10分鐘圖２-3電鍍生產(chǎn)線工作流程圖第3章系統(tǒng)的軟件設(shè)計3.１軟件的組成及作用3.1．１PLC內(nèi)部資源內(nèi)部依據(jù)軟元件的功能不同,分成了很多區(qū)域,如輸入／輸出繼電器區(qū)、定時器區(qū)、計數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等。下面分別介紹下。1.定時器:電氣自動把握的大部分領(lǐng)域都需要用定時器進(jìn)行時間把握，機(jī)敏地使用定時器可以編制出簡單動作的把握程序。它是PLC中重要的編程元件,是累計時間增量的內(nèi)部器件。定時器的工作過程與繼電-接觸器把握系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點。使用時要提前輸入時間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時器的輸入條件滿足時開頭計時，當(dāng)前值從０開頭按肯定的時間單位增加;當(dāng)定時器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時，定時器觸點動作。利用定時器的觸點就可以得到把握所需的延時時間。2．計數(shù)器：計數(shù)器可用來累計輸入脈沖的個數(shù),經(jīng)常用于對產(chǎn)品進(jìn)行計數(shù)或者進(jìn)行特定功能的編程。使用時要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時,計數(shù)器開頭累計它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù),當(dāng)計數(shù)器計數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時，其常開觸點閉合,常閉觸點斷開。３．輸入繼電器:輸入繼電器一般都有一個PLC的輸入端子與之對應(yīng),它用于接受外部的開關(guān)信號。當(dāng)外部的開關(guān)信號為閉合時,輸入繼電器的線圈得電,在程序中常開觸點閉合,常閉觸點斷開。4.輸出繼電器:輸出繼電器一般都有一個PLC上的輸出端子與之對應(yīng)。當(dāng)通過程序使得輸出繼電器線圈得電時，PＬC上的輸出端開關(guān)閉合,它可以作為把握外部負(fù)載的開關(guān)信號。同時在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。5.內(nèi)部位存儲器：內(nèi)部位存儲器的作用和繼電－接觸器把握系統(tǒng)中的中間繼電器相同,它在ＰLC中沒有輸入/輸出端與之對應(yīng),因此它的觸點不能驅(qū)動外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)分。它主要起規(guī)律把握作用。以上幾個是我們在本次系統(tǒng)設(shè)計的過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。3．１.2ＰLＣ編程語言PLＣ是通過運行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)把握任務(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)廠家供應(yīng),它支持用戶程序的運行;用戶程序是用戶為完成特定的把握任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。S7－200系列PLC的編程語言格外豐富，有梯形圖、語句表、功能塊圖和挨次功能圖等，用戶可以選擇一種編程語言,假如需要,也可混合使用幾種語言編程。這些編程語言都是面對用戶的,它使把握程序的開發(fā)、輸入、調(diào)試和修改工作大大簡化。我們在本次設(shè)計中選擇梯形圖編程。以下我們具體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。母線之間是觸點的規(guī)律連接和線圈的輸出。ＰLC梯形圖具有以下一些特點：１．PLC的梯形圖是“從上到下”按行繪制的，兩側(cè)的豎線類似電氣把握圖的電源線,通常稱做母線(BｕsＢａr）,大部分梯形圖只保留左母線；梯形圖的每一行是“從左到右”繪制，左側(cè)總是輸入接點，最右側(cè)為輸出元素，觸點代表規(guī)律“輸入”條件，如開關(guān)、按紐、內(nèi)部條件等；線圈通常代表規(guī)律“輸出”結(jié)果,如指示燈、接觸器、中間繼電器、電磁閥等。對S7-200系列的PLC來說,還有一種輸出“盒”(功能框），它代表附加的指令，如定時器、計數(shù)器或數(shù)學(xué)運算等功能指令。2.電氣把握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,有電流流過支路上的觸點與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流淌,即只能從左向右流淌。層次轉(zhuǎn)變（接通的挨次)也只能先上后下,與程序編寫時的步序號是全都的。3.梯形圖中的輸入接點如I1．0、Ｉ0.1等,輸出線圈Q０.０、Q0.１等不是物理接點和線圈,而是輸入、輸出存儲器中輸入、輸出點的狀態(tài),并不是接線時現(xiàn)場開關(guān)的實際狀態(tài);輸出線圈只對應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位,該位的狀態(tài)必需通過I/Ｏ模塊上對應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)。4.梯形圖中使用的各種ＰLＣ內(nèi)部器件，如幫助繼電器、定時器、計數(shù)器等,也不是真的電器元件,但具有相應(yīng)的功能，因此通常按電氣把握系統(tǒng)中相應(yīng)器件的名稱稱呼它們。梯形圖中每個繼電器和觸點均為PＬC存儲器中的一位，相應(yīng)位為“1”,表示繼電器線圈通電、常開接點閉合或常閉接點斷開;相應(yīng)位為“０”,表示繼電器線圈斷電、常開接點斷開或常閉接點閉合。5.梯形圖中的繼電器觸點既可常開，又可常閉,其常開、常閉觸點的數(shù)目理論上是無窮多個(受存儲容量限制),也不會磨損,因此,梯形圖設(shè)計中,可不考慮觸點數(shù)量，這給設(shè)計者帶來很大便利。對于外部輸入信號,只要接入一個信號到ＰＬC即可。6.電氣把握電路中各支路是同時加上電壓并行工作的,而ＰLC是接受循環(huán)掃描方式工作,梯形圖中各元件是按掃描挨次依次執(zhí)行的,是一種串行處理方式。由于掃描時間很短(一般不過幾十毫秒），所以把握效果同電氣把握電路是基本相同的。但在設(shè)計梯形圖時,對這種并行處理與串行處理的差別有時候應(yīng)予留意,特殊是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時對輸入、輸出狀態(tài)存儲器進(jìn)行刷新操作的ＰLC，不要由于對串行處理這一特點考慮不夠而引起偶然的誤操作。３.1.3組態(tài)軟件計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速進(jìn)展，為工業(yè)自動化開拓了寬敞的進(jìn)展空間,我們可以便利快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過接受遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷、雙機(jī)熱備等先進(jìn)技術(shù),使系統(tǒng)更加平安牢靠。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程把握的專用軟件,它們是在自動把握系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用機(jī)敏的組態(tài)方式，為用戶供應(yīng)快速構(gòu)建工業(yè)自動把握系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)當(dāng)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)供應(yīng)分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMＩ(人機(jī)接口軟件,HumanMacｈinｅInterface）的概念,組態(tài)軟件應(yīng)當(dāng)是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具,或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件消滅之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或托付第三方編寫ＨMＩ應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，牢靠性差；或者購買專用的工控系統(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,升級和增加功能都受到嚴(yán)峻的限制。組態(tài)軟件的消滅,把用戶從這些逆境中解脫出來,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)。隨著它的快速進(jìn)展,實時數(shù)據(jù)庫、實時把握、SＣADＡ、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對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)的進(jìn)展,監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賜予新的內(nèi)容。組態(tài)軟件:對應(yīng)全稱為ＨumａnandMａchineInｔerface/MaｎaｎdMacｈｉｎｅIｎｔｅｒfacｅ/SｕpervｉsｏrｙConｔrｏlａndDａt(yī)aAｃｑｕisitiｏｎ，中文翻譯為:人機(jī)界面／監(jiān)視把握和數(shù)據(jù)采集軟件,一般英文簡稱有三種分別為HMI/ＭMＩ／SCＡDA。目前組態(tài)軟件的進(jìn)展迅猛,已經(jīng)擴(kuò)展到企業(yè)信息管理系統(tǒng),管理和把握一體化,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)軟件的功能和特點可歸納如下：概念簡潔,易于理解和使用;功能齊全，便于方案設(shè)計；實時性與并行處理;建立實時數(shù)據(jù)庫,便于用戶分步組態(tài)，保證體統(tǒng)平安牢靠運行;利用豐富的“動畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種簡單生動的動態(tài)畫面;引入“運行策略”的概念。它具有以下幾個方面的特點：１.可視化操作界面,真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫、動畫連接。2.無與倫比的動力和機(jī)敏性，擁有全面的腳本與圖形動畫功能可以對畫面中的一部分進(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,便利的對變量名稱等屬性進(jìn)行修改,然后再導(dǎo)入新工程中,實現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時間。4.強(qiáng)大的分布式報警、大事處理，支持實時、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。強(qiáng)大的腳本語言處理,能夠掛念你實現(xiàn)簡單的規(guī)律操作和與決策處理。５.全新的ＷｅbSeｒveｒ架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實時數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。6.便利的配方處理功能。豐富的設(shè)備支持庫，支持常見的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。供應(yīng)硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式。３.2PLＣ梯形圖設(shè)計電鍍生產(chǎn)線梯形圖設(shè)計如圖3－１所示。圖3-1梯形圖第4章硬件調(diào)試實現(xiàn)本次所做的設(shè)計課題主要接受Ｓ7-3０0系列機(jī)型進(jìn)行程序設(shè)計,利用組態(tài)王軟件對電鍍把握進(jìn)行畫面組態(tài)，很好的完成了老師要求的設(shè)計任務(wù)，課題設(shè)計把握要求。在設(shè)計的最終階段把軟件和硬件結(jié)合起來，成功實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線系統(tǒng)的監(jiān)控功能。我們編輯好畫面圖，依據(jù)各個部件之間的相互聯(lián)系和把握關(guān)系,依據(jù)上一章所述的操作步驟進(jìn)行設(shè)備連接，最終最終在運行環(huán)境里實現(xiàn)了系統(tǒng)在監(jiān)控狀態(tài)下的自動運行。符號表如下圖４-1圖4-1符號表4.１組態(tài)與ＰＬC（1)依據(jù)輸入兩個配置表和外部接線圖,將ＰLC輸入輸出與相應(yīng)面板符號的插孔用連接線連好;（2)依據(jù)輸入輸出配置,編寫電鍍生產(chǎn)線PＬＣ程序；（3)下載編寫程序到PＬC，運行調(diào)試程序，模擬動作試驗板上的按鈕和開關(guān),驗證所編程序的規(guī)律;(4)依據(jù)畢業(yè)設(shè)計要求,設(shè)計組態(tài)程序,實現(xiàn)電鍍生產(chǎn)線動態(tài)模擬；(５）通過串口連接ＰLC和計算機(jī),實現(xiàn)組態(tài)軟件對PＬC的監(jiān)控。圖4－２組態(tài)軟件4.2系統(tǒng)調(diào)試(1)對每一個現(xiàn)場信號和把握量做單獨測試;(2)檢查硬件修改程序;(3)對現(xiàn)場信號和把握量做綜合測試;(4)帶設(shè)備調(diào)試；(５)調(diào)試結(jié)束。4.3具體實施(1）設(shè)備連接利用PLC與計算機(jī)專用電纜,將PLC通過編程口與上位機(jī)算計串口（COＭ口）連接，進(jìn)行串行通訊。串行通訊方式使用“組態(tài)王計算機(jī)”的串口，Ｉ/Ｏ設(shè)備通過串行通訊電纜連接到“組態(tài)王計算機(jī)”的串口。圖４－3工程主界面（２)設(shè)備配置利用設(shè)備配置向?qū)瓿纱型ㄓ嵎绞降模?Ｏ設(shè)備安裝,安裝過程簡潔、便利。（３）系統(tǒng)運行啟動組態(tài)王運行系統(tǒng)。將ＰLＣ開關(guān)指向“RUN”狀態(tài),按下啟動按鈕,