【正文】 業(yè)控制中。梯形圖語言的圖形符號(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。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。 課題研究的意義，價(jià)值和技術(shù)可行性 原來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，越來越滿足不了生產(chǎn)需要。隨著技術(shù)的進(jìn)步，這類控制系統(tǒng)已顯示出越來越多的弊端。 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。 PLC的梯形圖程序一般采用順序設(shè)計(jì)方法。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言，并用來編制用戶程序。 7. 體積小，能耗低 對于復(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)柜的體洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 積縮小到原來的 1/21/10。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。機(jī)械零件的形狀精度，尺寸精度和表面粗糙要求高的零件，主要靠機(jī)床切削加工來達(dá)到，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。 PLC 的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護(hù)措施。根據(jù) PLC 的技術(shù)特點(diǎn)又可增加一些 新的功能。 S7200 主機(jī)單元發(fā)展至今，經(jīng)歷了兩代產(chǎn)品。 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。 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。 表 22 PLC 的輸入 /輸出編址 信 號(hào) 名 稱 信 號(hào) 符 號(hào) I / O 編 址 輸 入 電 源啟 動(dòng) 開 關(guān) S B 1 I 0 . 0 D C 2 4 V橫 向 工 進(jìn) 開 始 S Q 1 I 0 . 1 D C 2 4 V限 位 開 關(guān) Q R W T R E T R T R Y R T Y T R U T Y R T Y R E 橫 向 延 時(shí) 開 始 S Q 2 I 0 . 2 D C 2 4 V 限 位 開 關(guān) Q R W T R E T R T R Y R T Y T R U T Y R T Y R E 橫 向 快 退 結(jié) 束 S Q 3 I 0 . 3 D C 2 4 V限 位 開 關(guān) Q R W T R E T R T R Y R T Y T R U T Y R T Y R E 縱 向 快 退 結(jié) 束 S Q 4 I 0 . 4 D C 2 4 V 限 位 開 關(guān) Q R W T R E T R T R Y R T Y T R U T Y R T Y R E 停 止 開 關(guān) S B 2 I 0 . 5 D C 2 4 V正 轉(zhuǎn) 接 觸 器 K M 1 Q 0 . 0 A C 2 2 0 V反 轉(zhuǎn) 接 觸 器 K M 2 Q 0 . 1 A C 2 2 0 V快 速 接 觸 器 K M 3 Q 0 . 2 A C 2 2 0 V電 磁 閥 D T 1 Q 0 . 3 A C 2 2 0 V主 軸 接 觸 器 K M 4 Q 0 . 4 A C 2 2 0 V 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 PLC 的 I/O 電路設(shè)計(jì) PLC 的主電路圖如圖 21 所示。 按照通常是用來短時(shí)接通或斷開小電流的控制電路的開關(guān)。主要根據(jù)使用場合所需要的觸電數(shù)、觸洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電式及顏色選用。限位開關(guān)有 LX1 LXW LXK LX32 和 LX33 等系列。 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。 5. 額定操作頻率，即允許的每小時(shí)接通的最多次數(shù)。 額定電流：銘牌額定電流是指主觸點(diǎn)的額定電流。 線圈的額定電壓：通常的電壓等級為 直流線圈： 24， 48， 220， 440V 交流線圈： 36， 127， 220， 380V （選擇時(shí)一般交流對交流，直流對直流，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)生的過電壓高達(dá) 10~20 倍，故不宜采用高電壓等 級，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。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部分組成。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。額定電壓是根據(jù)所保護(hù)電路的電壓來 選擇的。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)過載能力和啟動(dòng)能力。 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 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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件開發(fā)平臺(tái)和編程語言的選擇 PLC 軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。 軟件開發(fā)平臺(tái) 在硬件設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定選擇德國西門子公司生產(chǎn)的 S7200PLC。 編程語言的選擇 PLC 最常用的三種編程語言，一是梯形圖，二是語句表 STL，三是功能塊圖 FBD。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 它的連接有兩種：以為母線，另一為內(nèi)部橫豎線。 梯形圖 (LAD)編程語言是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。如沒有，則線圈未被激勵(lì) 。他特別適合于熟悉計(jì)算機(jī)原理和熟悉 PLC 的結(jié)構(gòu)原理和工作過程的程序員，用它可以編寫儲(chǔ)梯形圖 LAD 或功能塊圖 FBD 無法實(shí)現(xiàn)的編程，程序執(zhí)行速度最快。使用它可以對具有選擇等復(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。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 。 I 0 . 3 M 1 0 . 4M 1 1 . 1M 1 0 . 5M 1 0 . 5M 1 0 . 5M 1 0 . 7I 0 . 1 M 1 0 . 6 M 1 1 . 0M 1 0 . 7M 1 0 . 3 M 1 0 . 7 M 1 1 . 1M 1 1 . 0M 1 1 . 0M 1 0 . 7M 1 0 . 6M 1 0 . 5 圖 33 車平面梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 工步三：鉆深孔梯形圖如圖 34 所示。 I 0 . 3 M 1 2 . 1 M 1 2 . 3M 1 2 . 2M 1 2 . 2I 0 . 1 M 1 2 . 2 M 1 2 . 4M 1 2 . 3M 1 2 . 3M 1 0 . 3 M 1 2 . 3 M 1 2 . 5M 1 2 . 4M 1 2 . 4 圖 37 精絞雙絞孔梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 工步七：絞錐孔梯形圖如圖 38 所示。 S7200PLC 的編程軟件為 SIEP7 Micro/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 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)。語言表 STL類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，是 PLC 最基礎(chǔ)的編程語言。本設(shè)計(jì)控制程序采用梯形圖 AD 語言編制，邏輯關(guān)系反映的形象、直觀。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營管理和故障診斷，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)。 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。 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。 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)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。組態(tài)王提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。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)如下圖 43 所示。 數(shù)據(jù)變量定義 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是組態(tài)工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)庫變量的變化又如何導(dǎo)致畫面的動(dòng)畫效果呢？通過“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)庫變量的對應(yīng)關(guān)系?！敖M態(tài)王”系統(tǒng)還為部分動(dòng)畫連接的圖形對象設(shè)置了訪問權(quán)限，這對于保障系統(tǒng)的安全具有重要的意義。 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)對工件的 “夾緊”和“放松”動(dòng)畫。 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。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 47 “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”對話框中對選項(xiàng)“特殊”中的子選項(xiàng)“隱含”進(jìn)行設(shè)置。 應(yīng)用程序命令語言：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。數(shù)據(jù)改變命令語言：只鏈接到變量或變量的域。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 圖 410 組態(tài)圖洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 結(jié) 論 PLC 技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)相當(dāng)熟悉。柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡化。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，我向所有幫助過我的老師表示誠摯的謝意。感謝老師的幫助 !洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 參考文獻(xiàn) [1] 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 ,2021 [2] 史宜巧 ,孫業(yè)明等 .PLC 技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程 .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [3] 劉艷梅 .三菱 PLC 基礎(chǔ)與系統(tǒng)設(shè)計(jì) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [4] 王宇 .PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì) .電子工業(yè)出版社 ,2021 [5] 周美蘭 ,周封 .PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì) .科學(xué)出版社 ,2021 [6] 陳建明 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用 .電子工業(yè)出版社 ,2021 [7] 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 [8] 陳紹華 .機(jī)械設(shè)備電器控制 .華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [9] 張同蘇 .電器 及 PLC 控制技術(shù) .高等教育出版社 ,2021 [10] 孫德勝 .PLC 控制實(shí)訓(xùn) .機(jī)械工業(yè)出版社 ,2021 [11] 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 ,2021 [12] 王紅 .可編程控制系統(tǒng)使用教程 .電子工業(yè)出版社 ,2021 [13] 陳宇 .可編程控制技術(shù)編程技巧 .華南理工大學(xué)出版社 ,2021 [14] 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 [15] 林述溫 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