【正文】 ...... 30 仿真軟件的使用 ............................................. 30 S7200 的仿真軟件 ..................................... 30 硬件設置 .............................................. 31 生成 ASCⅡ文本文件 .................................... 32 程序調(diào)試具體說明 ............................................ 32 軟件測試 .................................................... 35 本章小結 ................................................... 35 第六章 總結和展望 ................................................. 37 總結 ........................................................ 37 展望 ........................................................ 37 參考文獻 ........................................................... 39 致 謝 .............................................................. 40 附 錄 ............................................................ 41 常州信息職業(yè)技術學院 4 第一章 引言 畢業(yè)設計研究現(xiàn)狀 一、簡述 SIEMENS 作為設計和制造前沿自動化技術產(chǎn)品的世界級公司，西門子始終堅持 “ 創(chuàng)新科技鑄就恒久價值 ” 的理念，研發(fā)、制造卓越的自動化技術產(chǎn)品以完美匹配客戶的所有要求 —— 并提供豐富全面的培訓、服務和技術支持。 PLC 可編程控制器在制造工業(yè) (以改變幾何形狀和機械性能為特征 )和過程工業(yè) (以物理變化和化學變化將原料轉化成產(chǎn)品為特征 )中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關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。 二、典型的 PLC 產(chǎn)品 國外：施耐德公司， Quantum、 Premium、 Momentum 等；羅克韋爾 (AB公司 ) ， SLC 、 MicroLogix、 Control Logix 等；西門子公司， SIMATIC S7400/300/200 系列； GE 公司，日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。其中，大部分 PLC是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應這些標準，或者開發(fā)與之相應的新產(chǎn)品。 PLC 的網(wǎng)絡能力、模擬量處理能 力、運算速度、內(nèi)存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領域， PLC均有成功能應用， PLC 在相當多的應用取代了昂貴的 DCS，從而使原來 PLC(順序控制 )＋ DCS(過程控制 )的模式變成 PLC＋ IPC 模式。 不同點： 1) 實現(xiàn)原理不同 繼電器接觸器是利用實際電磁線圈通電吸合，使觸點發(fā)生動作，用來完成控制任務， 有延時，設計和分析控制電路時必須考慮到這一特點。 不同點：工作方式不同 PLC 運行程序的方式與微型計算機相比有較大的不同，微型計算機運行程序時，一旦執(zhí)行到 END 指令，程序運行結束。 因此從工程角度來看，對單項工程或重復數(shù)極少的項目，采用 PLC 方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好。 本次畢設中運用大學期間所學的專業(yè)課程知識、理論和畢業(yè)實習中學到的實踐知識，正確地解決 開關選型， PLC 編程 等問題。通常只需修改部份程序即可。而對于順序控制設計法而言，只要一個控制系統(tǒng)可以分解成幾個獨立的控制動作，且這些常州信息職業(yè)技術學院 11 動作必須嚴格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過程的正常運行，這樣就可以將系統(tǒng)的一個周期劃分為若干個順序相連的階段，用編程元件代表各個階段，利用轉換條件控制代表各步的編程元件，用代表各步的編程元件控制 PLC 的各輸出位。退箱同理可以完成。CPU226 適用于復雜的中小型控制系統(tǒng)，可擴展到 248 點數(shù)字量和 35 路模擬量，有兩個 RS485 通信接口。 （ 2）數(shù)字量輸出地址的分配： CPU 模塊集成的輸出端子為 16 端子，占用兩個字節(jié)。 圖 系統(tǒng)流程圖 編寫輸入輸出分配表 編寫 PLC 程序，在編程界面輸入一些開關后，我們可以右鍵進行定義開關常州信息職業(yè)技術學院 23 符號和地址，但是對于某些系統(tǒng)比較大控制項目，一個一個的定義務必會浪費很多時間，導致工作效率下降，這樣 我們可以打開符號表進行先定義，也就說先編寫輸入輸出分配表，然后再進行編程，在編程過程中我們可以直接從符號表進行調(diào)用我們所需要的符號，既節(jié)約了大量時間，又提高了工作效率。 2 氣缸伸出到位 11 4 1 油缸收縮減速 19 2 4 氣缸伸出到位 30 3 8 氣缸伸出到位 41 4 10 氣缸伸出到位 56 4 3 油缸收縮減速 64 2針對以上個子任務進行子程序設計，退箱同理可以進行子程序設計，然后設計一個主程序來調(diào)用子程序，完成裝箱、退箱全部工作狀態(tài)，即程序可分成兩大塊，主程序和子程序。 常州信息職業(yè)技術學院 28 圖 判斷有無箱體梯形圖 當鎖緊氣缸 、 伸出到位，定位氣缸 、 、 、 收縮到位，此時常開觸點 、 、 、 、 、 就會閉合，使油缸電磁閥 1 置位為1（得電），控制液壓缸 帶載伸出（見下圖 ）。 圖 比較指令的應用 本章小結 本章具體闡述了 PLC 編程軟件設計的具體內(nèi)容，包括整個 輸運機構系統(tǒng)的控制設計思想，輸入輸出模塊地址的分配，系統(tǒng)流程圖的設計思想和繪制，主程序和子程序的具體編程及具體描述、分析，近一步完善了整個設計過程，下面一章就進行仿真和調(diào)試部分。 圖 模塊配置選擇對話框 生成 ASCⅡ文本文件 仿真軟件不能直接接收 S7200 的程序代碼，必須用“導出”功能將 S7200的用戶程序轉換為 ASCⅡ文本文件，然后再下載到仿真 PLC 中去。 常州信息職業(yè)技術學院 35 圖 減速階段程序狀態(tài)監(jiān)控 按上面操作，可以類似的對以下程序進行調(diào)試監(jiān)控，檢查正確性，這里不再進行闡述。若遇到自己難以解決的問題，要虛心請教老師或其他同學，盡量使程序完美。 （ 4）設計的系統(tǒng)控制已 實現(xiàn)了循環(huán)運輸?shù)娜蝿眨_到了控制要求。 首先，對系統(tǒng)手動控制部分測試；其次，對系統(tǒng)自動完成整個箱體輸運過程的測試；最后，對系統(tǒng)急停性能的測試。 圖 啟動階段梯形圖程序的程序狀態(tài)監(jiān)控 點動小開關 、 、 、 、 、 （見圖 ），得到網(wǎng)絡 3 的動作，如圖 ，油缸電磁閥 1 得電，滿足設計要求。圖 中左邊是 CPU226，右邊空的方框是擴展模塊的位置。 圖 初始賦 初值梯形圖 常州信息職業(yè)技術學院 30 當所有檢測開關都是閉合狀態(tài)，即所有號位都沒有箱子的時候，主程序就調(diào)用子程序 4（ IV 號位 — II 號位），開始進行正常工作（見下圖 ）。當前級步活動且 V 號位左右兩個負載檢測接近開關閉合也就是沒有箱體的情況下，此步就會動作，即 線圈得電，因為電磁閥 電磁閥 電磁閥 3 與 并聯(lián)，所以在 線圈得電的同時，電磁閥 1 置位為 1（得電），控制 氣缸伸出，電磁閥 2 和電磁閥 3 也置位為 1（得電），分別控制 、 和 、 氣缸收縮，因為 、 、 、 氣缸是定位氣缸，初始狀態(tài)是伸出狀態(tài)，故電磁閥得電后會使它 們變?yōu)槭湛s，可以看出這與鎖緊氣缸 、 是相反地。使用順序控制設計法時首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，然后根據(jù)順序功能圖設計出梯形圖。 3 油缸伸出減速 62 2 9 氣缸伸出到位 54 4 7 氣缸伸出到位 39 4 3 氣缸伸出到位 28 3 1 油缸伸出減速 17 2 1 氣缸伸出到位 9 4 此次循環(huán)輸運機構包括裝箱和退箱兩大部分，有一定的順序關系，而且要考慮到在裝箱之前五個工位上是否有由于某種特殊原因而遺留在位置上的箱體，有的話就先對遺留箱體進行移除，也就是都進行退箱，然后再從裝箱開始，裝完之后進行退箱，依次循環(huán)下去，完成設計要求。其中， ~ 都為物理輸入，可以連接外部輸入信號，無多余輸入。 CPU22X 系列有 4 個不同的基本型號： CPU221 無擴展功能，適用作小點數(shù)的微型控制器。系統(tǒng)流程由以下四部分組成： （ 1）將 V 號位負載運至 III 號位 首先判斷 III 號位有無箱體，如有則不能動作，如無 則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 （ 2）將 III 號位負載運至 I 號位 首先判斷 I 號位有無箱體，如有則不能動作，如無則按照以下流程工作： 鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 42 收縮到位→ 液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位 （ 3）將 I 號位負載運至 II 號位 首先判斷 II 號位有無箱體，如有則不能動作，如無則按照以下流程工作： 液壓缸 1 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位 （ 4）將 II 號位負載運至 IV 號位 常州信息職業(yè)技術學院 15 首先判斷 IV 號位有無箱體，如 有則不能動作，如無則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 設計任務內(nèi)容及要求 (1)根據(jù)原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)工作流程要求進行控制系統(tǒng)工況分析和方案設計； (2)根據(jù) 工況分析及其控制方案設計結果進行 PLC 等控制系統(tǒng)硬件選型； (3)根據(jù)系統(tǒng)工作要求進行軟件設計編制 PLC 控制程序； (4)撰寫設計說明書。 2．全面考慮 PLC 硬件的結構形式、性能、 經(jīng)濟性和維護等要求 任何 硬件 的 選型 ， 除去考慮它的結構形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式外， 還應該綜合考慮 硬件 本身及整個 系統(tǒng) 的 控制 性要求、經(jīng)濟性要求、使用要求等才能確定。聯(lián)機調(diào)試過程應循序漸進，從 PLC 只連接輸入設備、再連接輸出設備、再接上實際負載等逐步進行調(diào)試。 最后，通過本次畢設設計可以為將來從事 產(chǎn)品設計 類的工作 打下一定的實踐基礎 。 3）不同廠家的 PLC 有相同的 工作原理，類似的功能和指標，有一定的互換性，質量有保證，編程軟件正朝標準化方向邁進。有的部件（如存儲器）在二者中通用。 下面我們比較一下 PLC 與其他幾種控制系統(tǒng)的異同點。 OPC 與現(xiàn)場總線技術的結合，是未來控制系統(tǒng)向 FCS 技術發(fā)展的趨勢。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。歐美 PLC 在網(wǎng)絡和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本 PLC 在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。 上世紀 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為 30～ 40%。其中電氣控制及 PLC 可編程控制器進行整個工作流程的控制，包括液壓缸的伸縮、汽缸的伸縮、電 磁溢流閥的開啟與關閉及裝箱動作與退箱動作。論文實現(xiàn)了實際循環(huán)輸運機構問題的求解和仿真。 在執(zhí)行到 END指令，即執(zhí)行完用戶所有程序后， PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進行輸出，驅動用戶設備。我們把 PLC這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。今天的可編程控制器正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，在世界各地發(fā)揮著越來越大的作用。