【正文】 ..................................................................40 致謝及聲明 ................................................................................................................41 1 / 46前言 我們?cè)O(shè)計(jì)的工作過程是這樣的：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) M1,M2,M3 拖動(dòng)通過電動(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)出來控制吊籃與槽位的對(duì)位。通過程序指令，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，有效的減少廢品率，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言的形式存放在存儲(chǔ)器中，通過執(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，而只需通過通過編程器中的某些程序語言內(nèi)容。2 / 46可編程控制器就是一種存儲(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句，對(duì)它們的內(nèi)容解釋并加以執(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)。3 / 46第一章 緒論 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，通過一根傳輸介質(zhì)（比如雙絞線、同軸電纜、光纜）鏈接起來，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 的功能正越來越豐富，而體積則越來越小。比如三菱的 FXIS 系列 PLC，最小的機(jī)種，體積僅為609075mm，相當(dāng)于一個(gè)繼電器，但卻具有高速計(jì)數(shù)、斜坡、交替輸出及 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，而是具有越來越強(qiáng)的模擬量處理能力，以及其他過去只有在計(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，PLC 系統(tǒng)與 DCS（集散控制系統(tǒng)）的差別越來越小了，用 PLC 同樣可以構(gòu)成一個(gè)過程控制系統(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 所有編程的語言也不盡相同，用戶4 / 46往往需要掌握更多種編程語言，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)通過訪問它們來實(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 S7200 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，隨著 PLC 價(jià)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)備開始采用 PLC 進(jìn)行控制，PLC 在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。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。 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 AB 公司、通用電氣（GE ）公司、莫迪康（MODICON）公司、德州儀器（ TI）公司、西屋公司等。其中 AB 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 PLC5系列。該系列為模塊式結(jié)構(gòu)，CPU 模塊為 PLC5/PLC5/12 、 PLC5 / 465/1PLC5/25 時(shí)，屬于中型 PLC，I/O 點(diǎn)配置范圍為 256～1024 點(diǎn)；當(dāng) CPU模塊為 PLC5/1PLC5/ PLC5/PLC5/40 、PLC5/60、PLC5/40L、PLC5/60L 時(shí)，屬于大型 PLC，I/O 點(diǎn)最多可配置到 3072 點(diǎn)。 該系列中 PLC5/250 功能最強(qiáng)，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) PLC3 最多可配置到 8096 個(gè) I/O 點(diǎn)。AB 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) GEGE 1/J、GE1/P 等，除 GE1/J 外，均采用模塊結(jié)構(gòu)。GE－l 用于開關(guān)量控制系統(tǒng)，最多可配置到 112 個(gè) I/O 點(diǎn)。GE1/J 是更小型化的產(chǎn) 品，其 I/O 點(diǎn)最多可配置到 96 點(diǎn)。GE1/P 是 GE1 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) GEⅢ，它比GE1/P 增加了中斷、故障診斷等功能，最多可配置到 400 個(gè) I/O 點(diǎn)。大型機(jī) GEⅤ，它比 GEⅢ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)。GEⅥ/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 5520 和 TI100 等，中型PLC 新產(chǎn)品有 TI300、5TI 等，大型 PLC 產(chǎn)品有 PM550、5560、565 等系列。除 TI100 和 TI300 無聯(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) RS232C 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6 / 46型 PLC 產(chǎn)品領(lǐng)域與美國(guó)的 AB 公司齊名。西門子 PLC 主要產(chǎn)品是 SS7 系列。在 S5 系列中，S590U、S95U 屬于微型整體式 PLC；S5100U 是小型模塊式 PLC，最多可配置到 256 個(gè) I/O 點(diǎn)；S5115U 是中型 PLC，最多可配置到 1024 個(gè) I/O 點(diǎn)；S5115UH 是中型機(jī)，它是由兩臺(tái) SS－115U 組成的雙機(jī)冗余系 統(tǒng)； S5155U 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；SS－155H 是大型機(jī)，它是由兩臺(tái)S5155U 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 S7200 系列屬于微型 PLC、S7300 系列屬于于中小 型 PLC、S7400 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)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 RS232C 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、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 3．75 倍，有品種齊全的通