多工步組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

多工步組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本次課題設(shè)計(jì)的功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)棉紡錠子錠腳加工過(guò)程的控制，加工棉紡錠子錠腳的是多工步機(jī)床，它對(duì)零件加工前的實(shí)習(xí)坯件利用七把刀具分為七步：鉆孔，車平面鉆深孔，車外圓及鉆孔，粗絞雙節(jié)孔及倒角，精絞雙節(jié)孔和絞錐角。利用慢速電動(dòng)機(jī)和快速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)快慢速的進(jìn)退，電子氣閥實(shí)現(xiàn)快慢速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換。還將可編程控制器應(yīng)用于多工步組合機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)思想作了詳細(xì)介紹。通過(guò)對(duì)多工步組合機(jī)床的控制系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的主電路和控制電路，PLC的外部接線圖，以及編寫好控制程序的流程圖和梯形圖等，隨著機(jī)床電氣控制技術(shù)的不斷開展和可編程控制器的廣泛應(yīng)用，可編程序控制技術(shù)以其靈活性好，可靠性高，通用性強(qiáng)，逐漸取代了傳統(tǒng)繼電器控制方式，PLC對(duì)組合機(jī)床的應(yīng)用，無(wú)疑是當(dāng)今工業(yè)控制的主要開展方向。關(guān)鍵詞：多工步組合機(jī)床，PLC，步進(jìn)順序控制DesignofCombinationMachineToolsControlSystemofPLCABSTRACTThecontrolofindustrialautomationcontrolinindustrialproductionoccupiesanimportantposition.Themachinetoolindustry,multi-stagemachineandworkbecauseofitsaction,controlismorecomplicated.Usingtraditionalrelaycontrol,needcomplex,therelay,faultthanwiring,maintenancedifficulties,Feigongtime-consuming.PLCcontrol,butnotonlygreatlysimplifiedwiring,installationisveryconvenient,andensurethereliability,reducethemaintenanceandincreasetheefficiency.Manufacturingisonecountryorregiondevelopmentoftheimportantpillars,itsdevelopmentlevelmarkthecountryorregion`seconomicstrengthandtechnologylevel,thelivingstandardsandnationaldefencecapabilities.Whilemanufacturingproductioncapacitydependsontheadvancedmanufacturingequipment,machinetool.Manyworkersstepforprocessingcottonspinningingotsmachineaprocessingmachineafeet,aspindlefeetprocessingtechnologyismorecomplex,partsprocessingforsolidblankpiecebefore,thewholemechanicalprocessingbyseventoolpointsrespectivelyaccordingtosevenworkerswerecuttingsteprequirements.Sevenworkstepisasfollows:thedrilling,carplane,drilldeepholes,outside,roundanddrilling,coarsetwisteddoublefestivalholeandchamferingandfinetwisteddoublefestival,twistedtaperedboreholesworksteprequirements.KEYWORDS:Multi-stepcombinationmachine，PLC，Steppingsequencecontrol目錄前言1第1章多工步組合機(jī)床與PLC21.1課題研究的背景21.1.1我國(guó)工業(yè)電氣控制技術(shù)的開展?fàn)顩r2可編程控制器的簡(jiǎn)介3可編程控制的定義31.2.2PLC的特點(diǎn)41.3課題的提出51.4課題研究的意義，價(jià)值和技術(shù)可行性51.4.1PLC控制與繼電器控制的比擬51.4.2PLC控制與單片機(jī)控制的比擬71.5小結(jié)7第2章硬件設(shè)計(jì)82.1PLC選型設(shè)計(jì)82.2PLC的I/O編址92.2.1PLC的I/O具體分配表9PLC的I/O電路設(shè)計(jì)102.4元件明細(xì)表112.5小結(jié)14第3章軟件設(shè)計(jì)16軟件開發(fā)平臺(tái)和編程語(yǔ)言的選擇16軟件開發(fā)平臺(tái)16編程語(yǔ)言的選擇16多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)183.3多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)193.4小結(jié)24第4章組態(tài)設(shè)計(jì)264.1人機(jī)界面〔HMI〕設(shè)計(jì)274.2定義設(shè)備和連接變量294.3數(shù)據(jù)變量定義294.4動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言304.5組態(tài)圖33結(jié)論35謝辭36參考文獻(xiàn)37外文資料翻譯38前言工業(yè)機(jī)床的控制在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中占有重要的位置。多工步機(jī)床由于其工步及動(dòng)作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修本錢，而且影響了設(shè)備的工效。采用PLC控制，可使線大為簡(jiǎn)化，不但安裝十分方便，而且保證了可靠性，減少了維修費(fèi)，提高了工效。該多工步機(jī)床是采用采用PLC控制，液壓機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)床設(shè)備。PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩局部。一般的PLC控制系統(tǒng)有信號(hào)輸入組件，輸出執(zhí)行器件，顯示器件和PLC構(gòu)成。因此，此PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)就是PLC和上述器件的選取和連可編程控制器不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足各種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣維護(hù)人員的技能和習(xí)慣，擯棄了微機(jī)常用的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)具風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為根底的形象編程語(yǔ)言和模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶買到所需要的PLC后，只需按說(shuō)明書或提示，做少量的安裝接線和用戶程序的編制工作，就可以靈活而方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試都不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。PLC現(xiàn)在已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支柱〔PLC、CAD/CAM、ROBOT〕之一，以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功能、易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速記數(shù)與位控等高性能模塊等優(yōu)異性能，日益取代有大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、繼數(shù)繼電器等組成的繼電-接觸控制系統(tǒng)，在機(jī)械、化工、石油、冶金、輕工、電子、紡織、食品、交通等各行各業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。接著，再通過(guò)軟件的編制，最終實(shí)現(xiàn)除裝卸工件以外的其余自動(dòng)循環(huán)過(guò)程。采用PLC技術(shù)改造的多工步機(jī)床和自動(dòng)控制系統(tǒng)完全符合多工步機(jī)床自動(dòng)的生產(chǎn)特點(diǎn)，能夠滿足多工步機(jī)床自動(dòng)控制的各種要求，從而提高了面紡錠子錠腳的加工水平。第1章多工步組合機(jī)床與PLC1.1課題研究的背景本文設(shè)計(jì)的多工步機(jī)床是用于加工棉紡錠子錠腳的一種加工機(jī)床,其錠腳加工工藝比擬復(fù)雜,零件加工前為實(shí)心坯件,整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程由七個(gè)工步要求依次進(jìn)行切削七個(gè)工步依次為：鉆孔、車平面、鉆深孔、車外圓及鉆孔、粗絞雙節(jié)孔及倒角、精絞雙節(jié)孔、絞錐孔，各個(gè)工頻的動(dòng)作分解如圖1-1所示。圖1-1各個(gè)工步的動(dòng)作分解圖我國(guó)工業(yè)電氣控制技術(shù)的開展?fàn)顩r工業(yè)電氣控制技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論，食品儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、高度、管理和決策，到達(dá)增加產(chǎn)量，提高質(zhì)量，降低消耗，確保平安等目的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)電氣化軟件，硬件和系統(tǒng)三大局部。我國(guó)工業(yè)電氣控制的開展道路，大多是引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制電氣化技術(shù)，產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的開展，我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)電氣控制技術(shù)正在向智能化，網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向開展。從20世紀(jì)60年代開始，西方國(guó)家就依照技術(shù)〔及新設(shè)備，新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用〕開始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造，使工業(yè)的得到飛速開展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場(chǎng)的形成。全球市場(chǎng)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前劇烈，促使企業(yè)必須加快及完善效勞體系體系、就是企業(yè)T.Q.C.S，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便做出正確的決策〞。即“五個(gè)正確〞。然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效率同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的開展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，30年來(lái)，可編程控制器從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在世界各地發(fā)揮著越來(lái)越大的作用?？删幊炭刂频亩x可編程控制器(簡(jiǎn)稱PLC〕，是指為計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)方法的PLC做了如下定義：“PLC是一種專業(yè)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。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令、并能通過(guò)數(shù)字式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程〞。1.2.2PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代規(guī)模繼承電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司身材的F系統(tǒng)PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間那么更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣線接及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息，在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大，中，小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于和種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制，溫度控制，CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增加及人機(jī)羅布技術(shù)的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡送PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用破儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建行的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變生產(chǎn)程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。5.體積小，重量輕，能耗低以越小型PLC為倒，新近出道的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.3課題的提出在機(jī)床行業(yè)中，多工步機(jī)床由于其工步及動(dòng)作多，控制較復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的繼電器控制時(shí)，需要的繼電器多，接線復(fù)雜，因此，故障多，維修困難。費(fèi)工費(fèi)時(shí)，不僅加大了維修本錢，而且影響了設(shè)備的工效。PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活，方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和開展的，這就使得PLC具有許多其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)：可靠性高，搞干擾能力強(qiáng)；通用性強(qiáng)，使用方便；采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便；編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單，易學(xué)，便于掌握；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)；安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。1.4課題研究的意義，價(jià)值和技術(shù)可行性原來(lái)用于加工棉紡錠腳的機(jī)床用于大量的繼電器控制，可靠性低容易產(chǎn)生誤動(dòng)作，故障不易檢查，維修頻繁，噪聲大且耗能，越來(lái)越滿足不了生產(chǎn)需要。同時(shí)可編程控制器作為一種新型的工業(yè)自動(dòng)化裝置已在工業(yè)控制名個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，具有體積小，功耗低，壽命長(zhǎng)，可靠性高，靈活通用，易于編程，紀(jì)念版及使用方便等特點(diǎn)。多工步機(jī)床是一種進(jìn)行物定加工的高效率，自動(dòng)化專用設(shè)備。它通常采用繼電器邏輯控制方式，存在著控制柜體積大，改變控制方式困難，柔性差，設(shè)備的電控系統(tǒng)故障率高，檢修周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來(lái)越多的弊端。1.4.1PLC控制與繼電器控制的比擬1.功能強(qiáng)，性價(jià)比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器相比，具有很高的性價(jià)比?？删幊绦蚩刂破骺梢酝ㄟ^(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。2.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝備供用戶選用。3.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器。由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障，PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少互繼電器控制系統(tǒng)的1/10--1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安裝，調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，計(jì)算機(jī)等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)，安裝，接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。5.編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電器符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂。熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花幾天時(shí)間就可以熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序。梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺胺g〞成匯編語(yǔ)言后再去執(zhí)行。6.維修工作量少，維修方便PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的故障，迅速的查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。7.體積小，能耗低對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用PLC后，可以減少大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，小型PLC的體積相當(dāng)于幾個(gè)繼電器大小，因此可將開關(guān)柜的體積縮小到原來(lái)的1/2--1/10。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要小得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時(shí)，可以減少大量費(fèi)用。學(xué)得輕松，做得舒服。1.4.2PLC控制與單片機(jī)控制的比擬PLC是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，單片機(jī)是一種集成電器，兩者不具有可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型，小型到中型，大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。對(duì)于量大的配套工程，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有本錢低，效益高的優(yōu)點(diǎn)，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)才能使系統(tǒng)穩(wěn)定，可靠地運(yùn)行。最好的方法是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡(jiǎn)化單片機(jī)系統(tǒng)的研制時(shí)間，性能得到保障，效益也就有保證。1.5小結(jié)棉紡行業(yè)的現(xiàn)代化，要求機(jī)械產(chǎn)業(yè)不斷的提供各種先進(jìn)的設(shè)備為制造和維修這些設(shè)備，就必須具備制造各種金屬零件的設(shè)備。機(jī)械零件的形狀精度，尺寸精度和外表粗糙要求高的零件，主要靠機(jī)床切削加工來(lái)到達(dá)，特別是形狀復(fù)雜和精度要求高的零件，往往需要幾道切削加工工步才能完成。開發(fā)研制的此項(xiàng)多工步機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)的方案采用千里技術(shù)，工作可靠性高，簡(jiǎn)單易懂，容易掌握，維護(hù)方便，性能優(yōu)良，反響靈活，自動(dòng)化程度高，適合我國(guó)現(xiàn)在的國(guó)情，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開展，以及機(jī)床利用自動(dòng)控制系統(tǒng)的進(jìn)步有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。第2章硬件設(shè)計(jì)2.1PLC選型設(shè)計(jì)PLC技術(shù)是工業(yè)自動(dòng)化的重要手段，它可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處分支、中斷、自診斷能力。PLC技術(shù)的邏輯控制功能通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。PLC的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過(guò)載保護(hù)措施。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，具有故障檢測(cè)及診斷程序，可靠性極高。PLC控制系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。因此本文決定采用PLC進(jìn)行，并且保持原有的操作方式、按鈕、開關(guān)的作用不變，以方便用戶，縮短適應(yīng)期。根據(jù)PLC的技術(shù)特點(diǎn)又可增加一些新的功能。S7-200系列西門子PLC家族中的成員之一，在西門子工控領(lǐng)域中占有重要的地位。S7-200系列PLC體積小，價(jià)格低廉，軟硬件功能強(qiáng)大，系統(tǒng)配置方便，它一推向市場(chǎng)就在各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而S7-200系列的產(chǎn)品可以滿足設(shè)計(jì)要求，因此設(shè)計(jì)以西門子公司的S7-200系列入手。S7-200主機(jī)單元開展至今，經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品為CPU21X型，包括CPU212、CPU214、CPU215和CPU216，其中每種主機(jī)單元可以進(jìn)行擴(kuò)展。第二代產(chǎn)品為CPU22X型，包括CPU221、CPU222、CPU224、CPU224X、CPU226和CPU226XM，他們已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。1.CPU221型主機(jī)單元具有6輸入/4輸出共計(jì)10數(shù)字I/O點(diǎn)，無(wú)I/O擴(kuò)展能力。2.CPU222型主機(jī)單元具有8輸入/6輸出共計(jì)14個(gè)數(shù)字I/O點(diǎn)，可以連接2個(gè)I/O擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至78個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或10路模擬量I/O。3.CPU224型主機(jī)單元具有14輸入/10輸出共計(jì)24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可以連接7個(gè)擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O。4.CPU224XP型主機(jī)單元具有與CPU224相比增加了2路輸入/1路輸出功3路模擬量I/O。5.CPU226型主機(jī)單元具有24個(gè)輸入/16個(gè)輸出共計(jì)40個(gè)熟悉I/O點(diǎn)，可以連接的I/O擴(kuò)展單元，最大擴(kuò)展至248個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O。CPU226系列具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，具有功能齊全的編程軟膠囊，控制系統(tǒng)硬件電路需要6輸入/5輸出共計(jì)10個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，所以選擇CPU226作為主機(jī)單元，它具有24點(diǎn)開關(guān)量輸入16點(diǎn)開關(guān)量輸出。因此采用1個(gè)基板即可。PLC的具體硬件配置如表2-1所示。表2-1PLC的具體配置序號(hào)名稱類型數(shù)量1主機(jī)單元模板CPU22612基板DIN12.2PLC的I/O編址2.2.1PLC的I/O具體分配表PLC的輸入/輸出具體分配如表2-2所示。表2-2PLC的輸入/輸出編址PLC的I/O電路設(shè)計(jì)PLC的主電路圖如圖2-1所示。主電動(dòng)機(jī)慢速電動(dòng)機(jī)快速電動(dòng)機(jī)圖2-1主電路PLC電路主機(jī)單元I/O接線圖如圖2-2所示。圖2-2PLC電路主機(jī)單元I/O接線圖2.4元件明細(xì)表由于工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)及元件的數(shù)量和類型可知，該系統(tǒng)有一個(gè)電磁閥，四個(gè)接觸式接觸器KM1、KM2、KM3和KM4，兩個(gè)按鈕開關(guān)SB1、SB2，四個(gè)限位開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3和SQ4，兩個(gè)熔斷器FU1和FU2，還有三臺(tái)三相異步交流電動(dòng)機(jī)M1、M2和M3。統(tǒng)計(jì)得出需要接觸器四個(gè)，按鈕開關(guān)兩個(gè)，限位開關(guān)四個(gè)，電磁閥一個(gè)，熔斷器兩個(gè)，三相異步交流電動(dòng)機(jī)三臺(tái)。按照通常是用來(lái)短時(shí)接通或斷開小電流的控制電路的開關(guān)。目前按鈕在結(jié)構(gòu)上是多種形式的：旋鈕式用手安東旋轉(zhuǎn)進(jìn)行操作；指示燈式按鈕內(nèi)可裝入信號(hào)顯示信號(hào)；緊急式裝有蘑菇形按帽，以表示緊急操作。機(jī)床常用的按鈕開關(guān)有LA10、LA18、LA19、LA20和LA25等系列產(chǎn)品，其中LA18系列采用積木式結(jié)構(gòu)。按鈕開關(guān)選擇額定電壓是DC4，額定電流5A，電氣壽命為通斷次數(shù)大于20萬(wàn)次。主要根據(jù)使用場(chǎng)合所需要的觸電數(shù)、觸電式及顏色選用。限位開關(guān)，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，將限位開關(guān)安裝在預(yù)先安排的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)不見的模塊撞擊限位開關(guān)時(shí)，限位開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電路的切換。因此，限位開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕類似。限位開關(guān)有LX19、LXW5、LXK3、LX32和LX33等系列。LXW5系列微動(dòng)開關(guān)是適用于交流50HZ或60HZ，電壓至600V，額定控制電流至15A和直流220V，額定控制電流20A的控制電路中，限位開關(guān)廣泛用于各種機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來(lái)控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)的限位，轎廂的上下限位保護(hù)。LX19系列行程開關(guān)適用于交流50HZ，交流電壓至380V或直流電壓值220V的控制電路中，將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，作控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程和變換其運(yùn)動(dòng)方向或速度之用。接觸器的選擇，選擇接觸器主要考慮一下技術(shù)資料：1.電源種類：交流或直流。2.主觸點(diǎn)額定電壓、額定電流。3.輔助觸點(diǎn)種類、數(shù)量級(jí)觸點(diǎn)額定電流。4.電磁線圈的電源種類，頻率和額定電壓。5.額定操作頻率，即允許的每小時(shí)接通的最屢次數(shù)。額定電壓：銘牌額定電壓是指主觸點(diǎn)上的額定電壓。通常用的電壓等級(jí)為交流接觸器：220V，380V，500V。如某負(fù)載是380V的三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，那么應(yīng)選用380V的交流接觸器。額定電流：銘牌額定電流是指主觸點(diǎn)的額定電流。通常用的電流等級(jí)為：直流接觸器：25，40，60，100，150，250，400，600A交流接觸器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A上述電流是指接觸器安裝在敞開式控制屏上，接觸工作不超過(guò)額定溫升，負(fù)載為間斷——長(zhǎng)期工作制時(shí)的電流值。假設(shè)超過(guò)8小時(shí)，必須空載開閉三次以上，以消除外表氧化膜。如果上訴條件改變，就要做相應(yīng)修正起電流值，具體如下：當(dāng)接觸器安裝在想規(guī)內(nèi)，由于冷卻條件差，電流要降低10~20%使用當(dāng)接觸器工作于長(zhǎng)期工作制，而且通電持續(xù)率步超過(guò)40%；敞開安裝，電流允許提高10~25%；箱柜安裝，允許提高5~10%。線圈的額定電壓：通常的電壓等級(jí)為直流線圈：24，48，220，440V交流線圈：36，127，220，380V〔選擇時(shí)一般交流對(duì)交流，直流對(duì)直流，但交流負(fù)載頻繁動(dòng)作時(shí)可采用直流吸引線圈的接觸器；直流接觸器斷開時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓高達(dá)10~20倍，故不宜采用高電壓等級(jí)，電壓太低，接通線圈用的繼電器或接觸器的聯(lián)鎖觸點(diǎn)不可靠。〕操作頻率：至每小時(shí)接通的次數(shù)，交流接觸器最高為600次/h，直流接觸器可達(dá)1200次/h。接觸器用于帶有負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或斷開。分直流、交流兩類，適用于交流電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)控制。交流接觸器的結(jié)構(gòu)原理與直流接觸器相似，主要由點(diǎn)此系統(tǒng)、觸點(diǎn)系統(tǒng)、滅弧裝置、復(fù)位彈簧和支架底座等局部組成。本設(shè)計(jì)使用MZJ型交流接觸器供遠(yuǎn)距離接通和斷開。額定電壓至480V，額定電流至600A的交流電力線路之用，適宜于控制交流電動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)、停止、換向及反接制動(dòng)。電磁閥用來(lái)控制流體的自動(dòng)化根底元件，屬于執(zhí)行器；并不限于液壓，氣動(dòng)。電磁閥用于控制液壓流動(dòng)方向，該設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置有氣壓鋼控制，所以就會(huì)用到電磁閥。ARE系列的電磁閥主要用于氣壓流控制，根據(jù)介質(zhì)流向要求及管道連接方式克制ARE-050可滿足設(shè)計(jì)全部要求，因此選擇ARE-050作為控制縱向運(yùn)動(dòng)的開關(guān)。電磁閥選擇額定電壓是AC220V，額定電流5A，電氣壽命為通斷次數(shù)大于15萬(wàn)次。熔斷器選擇，主要是選擇熔斷器的種類、額定電壓、熔斷器額定電壓等級(jí)和熔體的額定電流。額定電壓是根據(jù)所保護(hù)電路的電壓來(lái)選擇的。熔體電流的選擇是熔斷器選擇的核心，熔斷器種類很多有插入式、填料封閉管式及快速熔斷器等，有RC1A系列、RL1系列、RT0系列、RS0系列等。本設(shè)計(jì)使用RL1系列。電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇的原那么是：所遷額定功率要滿足生產(chǎn)機(jī)械在拖動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)〔啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等〕對(duì)功率和轉(zhuǎn)矩的要求并在此根底上使電動(dòng)機(jī)得到充分的利用。電動(dòng)機(jī)的額定功率選擇的方法是：根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)負(fù)載〔轉(zhuǎn)矩、功率、電流〕大、小變化特點(diǎn)，預(yù)選電動(dòng)機(jī)的額定功率，再根據(jù)所選擇額定功率效驗(yàn)過(guò)載能力和啟動(dòng)能力。拖動(dòng)閘門的電動(dòng)機(jī)常采用短時(shí)工作制電動(dòng)機(jī)。主電動(dòng)機(jī)M1Y100L2-45KW380V快速電動(dòng)機(jī)M2Y90L-42KW380V慢速電動(dòng)機(jī)M3X802-42KW380V具體元件明細(xì)表如表2-3所示。表2-3元件明細(xì)表2.5小結(jié)多工步機(jī)床自動(dòng)控制系統(tǒng)使用繼電接觸器控制實(shí)現(xiàn)邏輯控制，控制系統(tǒng)體積大、運(yùn)行噪聲大、功耗高、接線復(fù)雜、故障率高、工作穩(wěn)定性和高可靠性差、控制速度慢、控制精度差、功能變化難度大、使用壽命短，缺乏故障診斷功能，排查故障困難。PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。PLC技術(shù)的邏輯控制功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。PLC的輸入/輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過(guò)載保護(hù)措施。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，具有故障檢測(cè)及診斷程序，可靠性極高。PLC控制系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。因此可以采用PLC控制來(lái)代替特反響爐控制系統(tǒng)中使用繼電接觸器控制實(shí)現(xiàn)的所有邏輯控制，可以保持原有的操作方式、按鈕、開關(guān)、主令控制器的作用不變，以方便用戶使用，縮短適應(yīng)期?？梢圆捎肞LC技術(shù)設(shè)計(jì)信號(hào)通信電路。操作更簡(jiǎn)便、可靠、指示更清晰。第3章軟件設(shè)計(jì)PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩局部組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序，主要用于管理全機(jī)、將程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，診斷計(jì) 器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制要求，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序〔也就是邏輯控制〕用于實(shí)現(xiàn)各種控制。軟件開發(fā)平臺(tái)在硬件設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定選擇德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的S7-200PLC。其軟件開發(fā)平臺(tái)為STEP7Micro/WIN32編程軟件。這是一種基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，是西門子公司專為SIMATIC系統(tǒng)S7-200PLC研制開發(fā)的編程軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖片編輯器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對(duì)PLC進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7Micro/WIN32編程軟件要求個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)為Windows95以上版本，硬件配置：IBM486以上兼容機(jī)，內(nèi)存8MB以上，VGA顯示器，至少50MB以上硬盤空間，光驅(qū)，鼠標(biāo)，PC/PPI電纜。編程語(yǔ)言的選擇PLC最常用的三種編程語(yǔ)言，一是梯形圖，二是語(yǔ)句表STL，三是功能塊圖FBD。采用梯形圖編程，因此他直觀易懂，但需要一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的編程軟件：采用語(yǔ)言表STL形式便于實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樗恍枰慌_(tái)簡(jiǎn)易編程器，而不必用昂貴的圖形編程器或計(jì)算機(jī)來(lái)編程。STEP7Micro/WIN32編程軟件提供了三種編程語(yǔ)言，即梯形圖LAD，語(yǔ)言表STL及功能塊圖FBD，每種語(yǔ)言都有自己的特點(diǎn)。梯形圖：梯形圖是通過(guò)連接吧PLC指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的PLC指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似。它的連接有兩種：以為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。內(nèi)部橫豎線把一個(gè)個(gè)梯形圖符號(hào)指令連成一個(gè)指令組，這個(gè)指令組一般是從裝載指令開始，必要時(shí)再續(xù)以假設(shè)干個(gè)輸入指令〔含LD指令〕，以建立邏輯條件。最后為輸出類指令，實(shí)現(xiàn)輸出控制，或?yàn)閿?shù)據(jù)控制、流程控制、通訊控制、通訊處理、監(jiān)控工作等指令，以進(jìn)行相應(yīng)的工作。編程人員幾乎不必具有計(jì)算機(jī)的根底知識(shí)，不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的根底，就能在很短時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法，因此這種編程語(yǔ)言應(yīng)用最廣。梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的根底上演變而來(lái)的。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)的根本思想是一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定區(qū)別。梯形圖的一個(gè)關(guān)鍵概念是“能流〞(PowerFlow)。如果有“能流〞從左至右流向線圈，那么線圈被鼓勵(lì)。如沒(méi)有，那么線圈未被鼓勵(lì)?！澳芰鳕曇酝ㄟ^(guò)被鼓勵(lì)(ON)的常開接點(diǎn)和未被鼓勵(lì)(OFF)的常閉接點(diǎn)自左向右流?！澳芰鳕曉谌魏螘r(shí)候都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流。語(yǔ)言表STL類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，是PLC最根底的編程語(yǔ)言。他特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉PLC的結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程的程序員，用它可以編寫儲(chǔ)梯形圖LAD或功能塊圖FBD無(wú)法實(shí)現(xiàn)的編程，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖FBD類似于數(shù)字電子電路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來(lái)。這種編程語(yǔ)言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。順序功能流程圖(SFC)編程是一種圖形化的編程方法，亦稱功能圖。使用它可以對(duì)具有選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。PLC的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相似，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。本文編程確定選用梯形圖LAD編程語(yǔ)言，以便形象、直觀地反映所實(shí)現(xiàn)的邏輯關(guān)系。PLC的這些及其它特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益局部。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣，PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。程序控制流程圖如3-1所示。圖3-1主程序控制流程圖3.3多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)梯形圖設(shè)計(jì)工步一：鉆孔梯形圖如圖3-2所示。圖3-2鉆孔梯形圖工步二：車平面梯形圖如圖3-3所示。圖3-3車平面梯形圖工步三：鉆深孔梯形圖如圖3-4所示。圖3-4鉆深孔梯形圖工步四：車外圓及鉆孔梯形圖如圖3-5所示。圖3-5車外圓及鉆孔梯形圖工步五：粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖如圖3-6所示。圖3-6粗絞雙節(jié)孔及倒角梯形圖工步六：精絞雙絞孔梯形圖如圖3-7所示。圖3-7精絞雙絞孔梯形圖工步七：絞錐孔梯形圖如圖3-8所示。圖3-8絞錐孔梯形圖電氣控制梯形圖如圖3-9所示。圖3-9電氣控制梯形圖3.4小結(jié)PLC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)通信功能，并且具有處理分支、中斷、自診斷能力。PLC技術(shù)的邏輯控制功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制能力多，控制線路大大簡(jiǎn)化。S7-200PLC的編程軟件為SIEP7Micro/WIN32，是一種基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用軟件，它可以使用通用的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為圖形編程器，用于在線或離線開發(fā)用戶程序，用于在線對(duì)PLC進(jìn)行各種操作，并且可以在線監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。STEP7Micro/WIN32編程軟件三種編程語(yǔ)言，即梯形圖LAD，語(yǔ)言表STL及功能塊圖FBD，每種語(yǔ)言都有自己的特點(diǎn)。梯形圖LAD是在繼電接觸器控制接觸上演變而來(lái)的，是一種圖形化的編程語(yǔ)言。編程人員幾乎不必具備計(jì)算機(jī)的根底知識(shí)不需考慮PLC內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，只要有繼電接觸器控制的根底，就能在很短時(shí)間內(nèi)掌握梯形圖LAD的使用和編程方法，因此這種編程語(yǔ)言應(yīng)用最廣。語(yǔ)言表STL類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，是PLC最根底的編程語(yǔ)言。它特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉PLC的結(jié)構(gòu)原理和工作過(guò)程的程序員，用它可以編寫出梯形圖LAD或功能塊圖FBD無(wú)法實(shí)現(xiàn)的程序，程序執(zhí)行速度最快。功能塊圖FBD類似于數(shù)字電子思路，它是將具有各種與、或、非、異或等邏輯關(guān)系的功能塊圖按照一定的控制邏輯組合起來(lái)。這種編程語(yǔ)言適合于那些熟悉數(shù)字電子電路的人員。本設(shè)計(jì)控制程序采用梯形圖AD語(yǔ)言編制，邏輯關(guān)系反映的形象、直觀。第4章組態(tài)設(shè)計(jì)組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流聚集在一起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。它基于MicrosoftWindowsXP/NT/2000操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少本錢及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三局部構(gòu)成。工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)立和已有工程的管理，對(duì)已有工程進(jìn)行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)立監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。一、組態(tài)王的主要功能特性：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(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。3.可以對(duì)畫面中的一局部進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。4.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。5.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。6.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。7.方便的配方處理功能。8.全新的WebServer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。9.豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。二、組態(tài)王的功能：組態(tài)軟件具有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，好處之一就是能大大縮短開發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集。組態(tài)王提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。1.快速便捷的應(yīng)用設(shè)計(jì)；2.豐富的可擴(kuò)充的圖形庫(kù)；3.對(duì)多媒體的支持；4.靈活簡(jiǎn)便的變量定義和管理；5.強(qiáng)大的控制語(yǔ)言；6.采集和顯示歷史數(shù)據(jù)；7.全新的靈活多樣、操作簡(jiǎn)單的內(nèi)嵌式報(bào)表；8.配方管理。4.1人機(jī)界面〔HMI〕設(shè)計(jì)雙擊桌面圖標(biāo)，翻開工程管理器，如圖4-1所示。圖4-1工程管理器圖4-2工程瀏覽器在工程列表區(qū)中選擇任一工程雙擊后或者點(diǎn)擊工程管理器上的“開發(fā)〞此快捷鍵后，就進(jìn)入了工程的開發(fā)環(huán)境，如圖4-2所示。雙擊工程瀏覽器中的“主畫面〞后，就進(jìn)入了開發(fā)系統(tǒng)的主畫面，本控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)如下列圖4-3所示。圖4-3組態(tài)王系統(tǒng)開發(fā)4.2定義設(shè)備和連接變量在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇“設(shè)備〞，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建〞圖標(biāo),雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)Ж晫?duì)話框。在“設(shè)備配置向?qū)Ж曄碌倪x項(xiàng)中進(jìn)行設(shè)置：設(shè)備安裝“設(shè)備驅(qū)動(dòng)—PLC—FX2-485—通訊口〞——給設(shè)備指定唯一的邏輯名稱“PLC00”——選擇串口號(hào)“COM1”——設(shè)備地址設(shè)置指南“0”——通信參數(shù)——信息總結(jié)。這樣就完成了設(shè)備定義和連接變量“4.3數(shù)據(jù)變量定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的根本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。在“數(shù)據(jù)庫(kù)〞中的“數(shù)據(jù)詞典〞中定義數(shù)據(jù)變量，定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)變量的：變量名、變量類型、初始值、變化靈敏度、最大值最小值的范圍、連接設(shè)備、存放器、數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性等相關(guān)的參數(shù)；數(shù)據(jù)變量定義如圖4-4所示。圖4-4數(shù)據(jù)變量定義4.4動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言一、動(dòng)畫連接工程人員在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，那么它們?nèi)绾尾拍芊从彻I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況呢？這就需要通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的變量才是與現(xiàn)場(chǎng)狀況同步變化的。數(shù)據(jù)庫(kù)變量的變化又如何導(dǎo)致畫面的動(dòng)畫效果呢？通過(guò)“動(dòng)畫連接〞——所謂“動(dòng)畫連接〞就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，比方溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)I/O接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量的變化，如果設(shè)計(jì)者曾經(jīng)定義了一個(gè)畫面圖素——比方指針——與這個(gè)變量相關(guān)，我們將會(huì)看到指針在同步偏轉(zhuǎn)。動(dòng)畫連接的引入是設(shè)計(jì)人機(jī)接口的一次突破，它把工程人員從重復(fù)的圖形編程中解放出來(lái)，為工程人員提供了標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制圖形界面，并且由可編程的命令語(yǔ)言連接來(lái)增強(qiáng)圖形界面的功能。圖形對(duì)象與變量之間有豐富的連接類型，給工程人員設(shè)計(jì)圖形界面提供了極大的方便?！敖M態(tài)王〞系統(tǒng)還為局部動(dòng)畫連接的圖形對(duì)象設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，這對(duì)于保障系統(tǒng)的平安具有重要的意義。圖形對(duì)象可以按動(dòng)畫連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等，一個(gè)圖形對(duì)象又可以同時(shí)定義多個(gè)連接。把這些動(dòng)畫連接組合起來(lái)，應(yīng)用程序?qū)⒊尸F(xiàn)出令人難以想象的圖形動(dòng)畫效果。圖4-5工件繪制以工件的“夾緊〞和“放松〞的動(dòng)畫設(shè)置為例說(shuō)明動(dòng)畫連接；首先在開發(fā)系統(tǒng)中主畫面繪制所需的圖形，如圖4-5所示。利用動(dòng)畫連接中的“特殊〞選項(xiàng)中的“隱含〞就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的“夾緊〞和“放松〞動(dòng)畫。特殊：所有的圖形對(duì)象都可以定義閃爍、隱含兩種連接，這是兩種規(guī)定圖形對(duì)象可見性的連接。按動(dòng)任一按鈕彈出相應(yīng)連接對(duì)話框。隱含：是使被連接對(duì)象根據(jù)條件表達(dá)式的值而顯示或隱含。條件表達(dá)式：輸入顯示或隱含的條件表達(dá)式，單擊“？〞可以查看已定義的變量名和變量域。圖4-6“夾緊〞動(dòng)畫設(shè)置表達(dá)式為真時(shí)：規(guī)定當(dāng)條件表達(dá)式值為1〔TRUE〕時(shí)，被連接對(duì)象是顯示還是隱含。當(dāng)表達(dá)式的值為假時(shí)，定義了“顯示〞狀態(tài)的對(duì)象自動(dòng)隱含，定義了“隱含〞狀態(tài)的對(duì)象自動(dòng)顯示。先進(jìn)行夾緊的動(dòng)畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動(dòng)畫連接〞對(duì)話框中對(duì)選項(xiàng)“特殊〞中的子選項(xiàng)“隱含〞進(jìn)行設(shè)置。圖4-7“夾緊〞動(dòng)畫設(shè)置接著進(jìn)行放松的動(dòng)畫設(shè)置，選擇圖形并雙擊，在彈出的“動(dòng)畫連接〞對(duì)話框中對(duì)選項(xiàng)“特殊〞中的子選項(xiàng)“隱含〞進(jìn)行設(shè)置。如圖4-7所示；工件“夾緊〞和“放松〞運(yùn)行如下圖。圖4-8工件放松的動(dòng)畫效果圖4-9工件夾緊的動(dòng)畫效果二、命令語(yǔ)言組態(tài)王除了在定義動(dòng)畫連接時(shí)支持連接表達(dá)式，還允許用戶編寫命令語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用程序的功能，極大地增強(qiáng)了應(yīng)用程序的可用性。命令語(yǔ)言的句法和Ｃ語(yǔ)言非常類似，可以說(shuō)是Ｃ的一個(gè)簡(jiǎn)化子集，具有完備的詞法語(yǔ)法查錯(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。應(yīng)用程序命令語(yǔ)言：可以在程序啟動(dòng)時(shí)、關(guān)閉時(shí)或在程序運(yùn)行期間周期執(zhí)行。如果希望周期執(zhí)行，還需要指定時(shí)間間隔。熱鍵命令語(yǔ)言：被鏈接到設(shè)計(jì)者指定的熱鍵上，軟件運(yùn)行期間，操作者隨時(shí)按下熱鍵都可以啟動(dòng)這段命令語(yǔ)言程序。事件命令語(yǔ)言：規(guī)定在事件發(fā)生、存在、消失時(shí)分別執(zhí)行的程序。數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言：只鏈接到變量或變量的域。在變量或變量的域值變化到超出數(shù)據(jù)字典中所定義的變化靈敏度時(shí)，它們就被觸發(fā)執(zhí)行一次。在編輯完成以上的命令語(yǔ)言后，運(yùn)行系統(tǒng)的時(shí)候只要單擊“退出〞按鈕就會(huì)退出組態(tài)王運(yùn)行環(huán)境。4.5組態(tài)圖組態(tài)圖如圖4-10所示。圖4-10組態(tài)圖結(jié)論P(yáng)LC技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的開展，已經(jīng)相當(dāng)熟悉。其品種齊全，功能繁多，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制控制的各個(gè)領(lǐng)域。用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)自動(dòng)化的功能，能夠很好地滿足特有的要求。針對(duì)這個(gè)多工步機(jī)床的控制系統(tǒng)，本文采用S7-200可編程控制器設(shè)計(jì)多工步機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了棉紡釘子釘腳的加工、七個(gè)工步的工裝、電氣控制的設(shè)計(jì)、多工步機(jī)床的設(shè)計(jì)等功能，使邏輯功能通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)。柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡(jiǎn)化。此項(xiàng)新型多工步機(jī)床電氣控制系統(tǒng)采用了先進(jìn)的技術(shù)，其工作可靠性高，簡(jiǎn)單易懂，容易掌握，操作維護(hù)方便，反映靈活，自動(dòng)化程度高，可以滿足棉紡釘子釘腳的加工。系統(tǒng)中還在一些問(wèn)題有待于解決，希望在老師的指導(dǎo)幫助下，作出更好更滿意的論文。謝辭畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在其中學(xué)到了很多，過(guò)程之中豐富了自己，也改善了自己！大大提高了自己了我的動(dòng)手能力的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)作過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。首先感謝段春霞老師和韓英老師的幫助，在她們的指導(dǎo)下，我才能完成這一論文，在此，我向所有幫助過(guò)我的老師表示誠(chéng)摯的謝意。其次感謝在設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助我的同學(xué)和提供我廉價(jià)的圖書管理老師們。鑒于本人知識(shí)有限，又是第一次獨(dú)立完成這一設(shè)計(jì)，論文中難免有很多的錯(cuò)誤或缺乏之處，希望各位老師批評(píng)指正。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不是很好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)的的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。感謝老師的幫助!參考文獻(xiàn)王玉中.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).鄭州:河南科技技術(shù)出版社,2006史宜巧,孫業(yè)明等.PLC技術(shù)及應(yīng)用工程教程.機(jī)械工業(yè)出版社,2023劉艷梅.三菱PLC根底與系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2023王宇.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社,2023周美蘭,周封.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).科學(xué)出版社,2023陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2023陳強(qiáng)等.機(jī)械系統(tǒng)的微機(jī)控制.清華大學(xué)出版社,1998陳紹華.機(jī)械設(shè)備電器控制.華南理工大學(xué)出版社,2000張同蘇.電器及PLC控制技術(shù).高等教育出版社,2006孫德勝.PLC控制實(shí)訓(xùn).機(jī)械工業(yè)出版社,2007袁任光.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例.華南理工大學(xué)出版社,2000王紅.可編程控制系統(tǒng)使用教程.電子工業(yè)出版社,2002陳宇.可編程控制技術(shù)編程技巧.華南理工大學(xué)出版社,2002金振華.組合機(jī)床及其調(diào)整與使用.機(jī)械工業(yè)出版社,1990林述溫.機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2002楊長(zhǎng)能.可編程序控制器〔PC〕根底及應(yīng)用.重慶:重慶大學(xué)出版社,1999高麗麗.PLC控制交流變頻器調(diào)速控制系統(tǒng).山東:山東科技大學(xué)，2003廖常初.可編程序控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001汪曉平.可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京:人民大學(xué)出版社，2004郁漢琪.機(jī)床電氣及可編程控制器實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.高等教育出版社,2001外文資料翻譯FromtheworldofradiointheworldtoasinglechipModerncomputertechnology,industrialrevolution,theworldeconomyfromthecapitalintotheeconomytoknowledgeeconomy.Fieldintheelectronicworld,fromthe20thcenturyintotheeraofradiotocomputertechnologyinthe21stcenturyasthecenteroftheintelligentmoderneraofelectronicsystems.Thebasiccoreofmodernelectronicsystemsareembeddedcomputersystems(referredtoasembeddedsystems),whilethemicrocontrolleristhemosttypicalandmostextensiveandmostpopularembeddedsystems.First,radiohascreatedgenerationsofexcellenceintheworldFiftiesandsixtiesinthe20thcentury,themostrepresentativeoftheadvancedelectronictechnologyiswirelesstechnology,includingradiobroadcasting,radio,wirelesscommunications(telegraph),AmateurRadio,radiopositioning,navigationandothertelemetry,remotecontrol,remotetechnology.Earlythattheseelectronictechnologyledmanyyoungpeopleintothewonderfuldigitalworld,radioshowwasawonderfullife,theprospectsforscienceandtechnology.Electronicsbegantoformanewdiscipline.Radioelectronics,wirelesscommunicationsbegane-worldjourney.Radiotechnologynotonlyasarepresentativeofadvancedscienceandtechnologyatthattime,butalsofrompopulartoprofessionalfieldsofscience,attractingtheyoungpeopleandenablethemtofindalotoffun.Orefromthebedsidetothesuperheterodyneradioradio;reportissuedfromtheradioamateurradiostations;fromthetelephone,electricbelltotheradiocontrolmodel.Becamepopularyouthradiotechnology,scienceandtechnologyeducationisthemostpopularandmostextensivecontent.Sofar,manyoftheoldergenerationofengineers,experts,Professoroftheyearareradioenthusiasts.Funradiotechnology,radiotechnology,comprehensivetraining,frombasicprinciplesofelectronics,electroniccomponentstotheradio-basedremotecontrol,telemetry,remoteelectronicsystems,hastrainedseveralgenerationsoftechnologicalexcellence.Second,fromthepopularityoftheradioeratoeraofelectronictechnologyTheearlyradiotechnologytopromotethedevelopmentofelectronictechnology,mostnotablyelectronicvacuumtubetechnologytosemiconductorelectronictechnology.Semiconductortechnologytorealizetheactivedeviceminiaturizationandlowcost,somorepopularwithradiotechnologyandinnovation,andtogreatlybroadenthenumberofnon-radio-controlareas.Thedevelopmentofsemiconductortechnologyleadtotheproductionofintegratedcircuit,formingthemodernelectronictechnologyleapfromdiscreteelectronicsintotheeraoferaofintegratedcircuits.Electronicdesignengineersnolongerusethediscreteelectroniccomponentsdesignedcircuitmodules,anddirectselectionofintegratedcircuitcomponentsconstituteasinglesystem.Theyfreedthedesignofthecircuitunitdedicatedtosystemdesign,greatlyliberatingtheproductiveforcesofscienceandtechnology,promotethewiderspreadofelectronicsystems.Semiconductorintegratedcircuitsinthebasicdigitallogiccircuitsfirstbreakthrough.Alargenumberofdigitallogiccircuits,suchasgates,counters,timers,shiftregisters,andanalogswitches,comparators,etc.,fortheelectronicdigitalcontrolprovidesexcellentconditionsforthetraditionalmechanicalcontroltoelectroniccontrol.Powerelectronicdevicesandsensortechnologytomaketheoriginaltotheradioasthecenterofelectronictechnologyturnedtomechanicalengineeringinthefieldofdigitalcontrolsystems,testinginthefieldofinformationcollection,movementofelectricalmechanicalservodrivecontrolobject.Semiconductorandintegratedcircuittechnologywillbringusauniversalageofelectronictechnology,wirelesstechnologyasthefieldofelectronictechnologyapartof.70yearsintothe20thcentury,largescaleintegratedcircuitappearedtopromotetheconventionalelectroniccircuitunit-specificelectronicsystemsdevelopment.Manyelectronicsystemsunitintoadedicatedintegrateddevicessuchasradios,electronicclocks,calculators,electronicengineersintheseareasfromthecircuit,thesystemdesignedtodebugintothedeviceselection,peripheraldeviceadapterwork.Electronictechnology,andelectronicproductsenriched,electronicengineerstoreducethedifficulty,butatthesametime,radiotechnology,electronictechnologyhasweakenedthecharm.Thedevelopmentofsemiconductorintegratedcircuitsclassicalelectronicsystemsarematuring,remaininthelargescaleintegratedcircuitotherthantheshrinkingofelectronictechnology,electronictechnologyisnottheolddaysofradiofuntimesandcomprehensiveengineeringtraining.Third,fromtheclassiceraofelectronictechnologytomodernelectronictechnologyofthetimes80yearsintothe20thcentury,thecenturyofeconomicchangeisthemostimportantrevolutioninthecomputer.Thecomputerrevolutioninthemostimportantsignisthebirthofthecomputerembeddedapplications.Moderncomputernumericalrequirementsshouldbeborn.Alongperiodoftime,istodevelopthemassivecomputernumericalduty.Butthecomputershowsthelogicoperation,processing,control,attractingexpertsinthefieldofelectroniccontrol,theywantdevelopmenttomeetthecontrolobjectrequirementsofembeddedapplications,computersystems.Ifyoumeetthemassivedata-processingcomputersystemknownasgeneral-purposecomputersystem,thenthesystemcanbetheembeddedobject(suchasships,aircraft,motorcycles,etc.)inacomputersystemcalledtheembeddedcomputer.Clearly,boththedirectionoftechnologydevelopmentaredifferent.Theformerrequiresmassivedatastorage,handling,processingandanalysisofhigh-speeddatatransmission;whilethelatterrequiresreliableoperationinthetargetenvironment,theexternalphysicalparametersonhigh-speedacquisition,analysisandprocessinglogicandtherapidcontrolofexternalobjects.Itwilladdanearlygeneral-purposecomputerdataacquisitionunit,theoutputdrivercircuitreluctancetoformaheattreatmentfurnacetemperaturecontrolsystem.Thisgeneral-purposecomputersystemisnotpossibleformostoftheelectronicsystemused,andtomakegeneral-purposecomputersystemmeetstherequirementsofembeddedapplications,willinevitablyaffectthedevelopmentofhigh-speednumericprocessing.Inordertosolvethecontradictionbetweenthedevelopmentofcomputertechnology,inthe20thcentury70s,semiconductorexpertsanotherway,infullaccordancewiththeelectronicsystemembeddedcomputerapplicationrequirements,amicro-computer'sbasicsystemonachip,theformationoftheearlySCM(SingleChipMicrocomputer).Aftertheadventofsinglechipinthecomputerindustrybegantoappearinthegeneral-purposecomputersystemsandembeddedsystemsthetwobranches.Sincethen,boththeembeddedsystem,orgeneral-purposecomputersystemshavebeendevelopedrapidly.Althoughtheearlygeneral-purposecomputerconvertedtheembeddedcomputersystems,andreale