【正文】 第四章 系統(tǒng)的軟件 .................................. 17 概述 ......................................... 17 可編程控制器的軟件組成 ........................ 17 STEP7 編程軟件概述 ............................ 18 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) ............................... 18 第五章 系統(tǒng)的調(diào)試 .................................. 24 參考文獻 ........................................... 25 致謝 ............................................... 26 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 1 第一章 緒論 可編程控制器的生產(chǎn)與發(fā)展 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯 關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1969 年美國數(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）。 個人計算機（簡稱 PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（ PLC）。國際電工委員會（ IEC）對 PLC 的定義是：可編程控制器 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊炭刂破髟谖覈陌l(fā)展與應(yīng)用已有 30 多年的歷史，它現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于 鋼鐵、石油、化工、電力、 建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術(shù)能力的 重要設(shè)備和強大支柱。 它取代傳統(tǒng)的繼電器電路， 實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，即可用于單臺設(shè)備的控制，也可以用于多電機群控及自動化流水線。 隨著全球一體化經(jīng)濟的發(fā)展，努力發(fā)展可編程控制器在我國大規(guī)模應(yīng)用，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的可編程控制技術(shù)，應(yīng)是廣大技術(shù)人員的努力方向 。 可編程控制器的用途與特點 PLC 具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。 PLC 應(yīng)用通常可分為五種類型：順序控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 2 數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)。 PLC 有以下 7 種性能特點： ，可靠性 高； 、通用性強、應(yīng)用靈活； ，易于使用； ，擴展能力強； 控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便； ，維修工作量小； 、體積小、重量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。 可編程控制器的分類 1． 按輸入 /輸出點數(shù)分 ⑴ 小型 機 小型 PLC I/O 總點數(shù)在 256 點以下，用戶程序存儲容量在 4KB 左右。 ⑵ 中型機 中型 PLC I/O 總點數(shù)在 2562048 點之間，用戶程序存儲容量在 8KB 左右。 ⑶ 大型機 大型 PLC I/O 總點數(shù)在 2048 點以上，用戶程序存儲容量在 16KB 以上。 2． 按結(jié)構(gòu)形式分 ⑴ 整體式 整體式又叫做單元式或箱體式， CPU 模塊， I/O 模塊和電源裝在一個箱狀機殼內(nèi)，結(jié)構(gòu)非常緊湊。它的體積小、價格低，小型 PLC 一般采用整體結(jié)構(gòu)。 ⑵ 模塊式 模塊式 PLC 用搭積木的方式組成系統(tǒng)，它由機架和模塊組成。模塊插在模塊插座上， 然后焊在機架的總線連接板上， 機架 也通常 稱為基板。 3． 按生產(chǎn)廠家分 目前世界上 PLC 產(chǎn)品按地域分成三大流派：美國、歐洲和日本。日本和美國的PLC 產(chǎn)品較相似。占 PLC 市場 80%以上的生產(chǎn)公司是：德國的西門子（ SIEMENS）公司、法國的 施耐 德 （ SCHNEIDER）自動化公司、日本的歐姆龍（ OMRON）和三菱公司。 目前國內(nèi)常用的主要是三菱 FX 系列小型機和西門子 S7300、 S7400 中大型機沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第 一 章 緒論 3 等。三菱早期的 F 系列、 F1 系列、 FX 系列、 A 系列等機型，歐姆龍機型，西門子的 S5 和 S7 系列等機型。 采用西門子 S7200 PLC 的原因 SIMATIC S7200 系列 PLC 適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。 PLC 的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中， PLC 在其他領(lǐng)域，例如民用和家庭自動化的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。 PLC 仍然處于不斷的發(fā)展之中，其功能不斷增強，更為開放，它不但是單機自動化中應(yīng)用最廣的控制設(shè)備，在大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也占有不可動搖的地位。 PLC 的應(yīng)用面之廣、普及之高，是其他計算機控制設(shè)備無法比擬的。S7200 系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此 S7200 系列具有極高的性能價格比。 S7200 系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： 3.易于掌握 能 8.豐富的擴展模塊 S7200 系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。 沈陽化 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 方案論證 4 第二章 方案論證 普通機床數(shù)控改造的意義 高速、精密、復(fù)合、 智 能和綠色是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的總趨勢 ，近幾年來，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得非常好的成績，主要表現(xiàn)在： 減少投資額、交貨期短 同購置新機床相比，一般可以節(jié)省 60%80%的費用，改造費用低。機械性能穩(wěn)定可靠 ， 所利用的床身、立柱等基礎(chǔ)都是重而堅固的鑄造構(gòu)件，不是焊接構(gòu)件，改造后機床性能高、質(zhì)量好，可以作為新設(shè)備繼續(xù)使用多年 。 熟悉了解設(shè)備，便于操作維修 購買新設(shè)備時，不了解新設(shè)備是否能滿足其加工要求，改造則不然，可以精確地計算出機床的加工性能。另外，由于多年使用，操作者對機床的性能早已了解，在操作使用和維修方面培訓(xùn)時間短，見效快。 提高生產(chǎn)效率 機床經(jīng)數(shù)控改造后即可實現(xiàn)加工的自動化效率可比傳統(tǒng)機床提高 35 倍。對復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。不僅節(jié)約了費用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，改造后的機床較改造前的機床相比，提高了性能和機床的使用價值 。 PLC 的概述 可編程控制器是一種專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一種可編程程序的儲存器，在其內(nèi)部執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，通過數(shù)字式、模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備的設(shè)計原則是它應(yīng)該易于與工業(yè)控制 聯(lián)成一個整體且具有擴展功能。 PLC 產(chǎn)品能直接在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用，對環(huán)境的適沈陽化 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 方案論證 5 應(yīng)能力強。 PLC 體積小、速度快、功能強、可靠性高，又具有較大的靈活行和擴展性。 PLC 還有一個重要的特性是它具有在線修改的功能。它借助于軟件來實現(xiàn)重復(fù)的控制， 由于 軟件本身具有修改性，所以 PLC 具有靈活性。 PLC 又 具有廣泛的工業(yè)通用性，同時簡化了硬件電路，也提高了 PLC 系統(tǒng)的可靠性。編程采用傳統(tǒng)的繼電器符號語言，便于工程技術(shù)人員掌握， PLC 在按鈕開關(guān)，限位開關(guān)和其他傳感器等發(fā)出的監(jiān)控輸入信號下進行工作。根據(jù)信號，控制器就會做出反應(yīng)，通過用戶 編程的內(nèi)部邏輯便產(chǎn)生輸出信號，而且這些輸出信號可直接控制外部的控制系統(tǒng)負(fù)載，如電機，接觸器，指示燈，電磁閥等。 PLC 的控制系統(tǒng)省去了傳統(tǒng)的繼電器控制接線和拆線的麻煩。用 PLC 的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“間接網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動化過程就能隨意去改變，這種性能使 PLC 具有較高的經(jīng)濟效益。 PLC 應(yīng)用于立式車床的原因 目前 PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高， PLC的應(yīng)用范圍不斷擴大，發(fā)展也十分迅速，在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中占有極其重要的地位。采用 PLC 進行數(shù)控主要有以下幾 點原因 ： 可靠性高，抗干擾能力強 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)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性 。 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC 發(fā)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)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易 于為工程技術(shù)人員接受。 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 沈陽化 工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 第二章 方案論證 6 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)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械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備 。 4M立式機 床的刀具運動方式 工件被緊固在直徑為 4M 的旋轉(zhuǎn)工作臺上，并隨工作臺一起在主軸電機的驅(qū)動下，通過齒輪變速箱，以有級調(diào)速方 式旋轉(zhuǎn)。刀架在進給電機驅(qū)動下，通過進給變速箱、絲杠和 4 個電磁離合器，完成左（進刀）→ 下（走刀切削）→右（退刀）→上（返回） 4 個方向的運動（ 見 圖 ）。主軸電機和進給電機均為三相異步電動機，不可調(diào)速。主軸和刀具的運動速度分別由主軸箱和進給箱通過齒輪傳動，進行手動設(shè)定。由于齒輪傳動的局限性，工件的旋轉(zhuǎn)速度和刀具的切削過程的運動速度，不可能以任意比例