【正文】 M 1 . 0M 1 . 1M 1 . 2M 1 . 3M 1 . 4M 1 . 5M 1 . 6Q 0 . 4Q 0 . 2Q 0 . 1 / Q 0 . 6Q 0 . 3Q 0 . 5I 0 . 5I 0 . 6長(zhǎng) 寬 是 否 改 變I 0 . 3H S C 3 中 斷S M D 1 3 8 = S M D 1 5 8 = 0H S C 3 中 斷H S C 5 中 斷Y 圖 控制系統(tǒng)主程序順序功能圖 控制系統(tǒng)主要是為了完成玻璃定長(zhǎng)定寬的切割，主程序是控制電動(dòng)機(jī)的設(shè)置長(zhǎng)度和設(shè)置寬度的定尺寸切割運(yùn)動(dòng)，主要完成下降、定寬、橫向進(jìn)給、定長(zhǎng)切割和上升運(yùn)動(dòng)。 （ 8）點(diǎn)強(qiáng)制設(shè)為開 on 或關(guān) off 僅 TD 200C、 TD200 和 TD 400C。 S7200 TD 設(shè)備可用于查看、監(jiān)視和改變用戶程序的過程變量。 PLC 的輸出部分為接觸器線圈，控制橫向電動(dòng)機(jī)水平運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)玻璃板材長(zhǎng)度測(cè)量，驅(qū)動(dòng)縱向電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)定寬運(yùn)動(dòng)，垂直電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)切割刀具向上和向下運(yùn)動(dòng)。具備絕對(duì)編碼器的旋轉(zhuǎn)角度編碼的唯一性與增量編碼器的應(yīng)用靈活性。此外，為判斷旋 轉(zhuǎn)方向，碼盤還可提供相位相差 90186。 系統(tǒng)控制部分有兩個(gè)高速計(jì)數(shù)輸入，根據(jù) 表 ，且計(jì)數(shù)器占用的輸入端子不能另作它用，考慮節(jié)約 I/O 點(diǎn)數(shù)和經(jīng)濟(jì)成本，在滿足控制要求的前提下，選擇高速計(jì)數(shù)器 HSC3 和 HSC5。 （ 4）兩路脈沖輸入的雙相 正交計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器共有 12 種工作模式，其工作模式和輸入端子表如表 所示。光電編碼器和電機(jī)相連，光電編碼器的 A 相與 PLC 高速計(jì)數(shù)器輸入端相連接，利用高速計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)定寬切割。因此選用時(shí)，必須了解被保護(hù)對(duì)象的工作環(huán)境，起動(dòng)情況，負(fù)載性質(zhì)，工作制以及電動(dòng)機(jī)允許的過載能力，保護(hù)要遵循的原則：應(yīng)使熱繼電器的安秒特性位于電動(dòng)機(jī)的 過載特性之中，并盡量可能地接近，甚至重合，以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過載能力，同時(shí)使電動(dòng)機(jī)在短時(shí)過載和起動(dòng)瞬間（ 5～ 6 eI ）時(shí)不受影響。再按控制電路要求決定接觸器的線圈參數(shù)。 FU1 選用 RT1600C 型，其主要技術(shù)參數(shù)： 額定電流 16A，額定電壓 500V，額定功率 。元件的選擇對(duì)整個(gè)設(shè)備的性能起到很大的作用，下面是電器元器件選擇方法。 采用三相異步電動(dòng)機(jī)控制流水線水平移動(dòng)和切割刀具的垂直升降運(yùn)動(dòng)，利用直流電動(dòng)機(jī)控制切割刀具的定長(zhǎng)定寬切割， 實(shí)現(xiàn)玻璃造型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。因此可以設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)流程圖。 PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。 1968 年美國(guó) GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)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）。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （ 4）過程控制 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 基于 PLC 的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對(duì) PLC、光電編碼器與 HMI 人機(jī)界面組態(tài)等相關(guān)知識(shí)的理解與運(yùn)用，有利于掌握把理論知識(shí)同生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，有利于鍛煉設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和處理有關(guān)問題的能力，促進(jìn)對(duì)自動(dòng)化控制的認(rèn)識(shí)和理解。利用先進(jìn)的現(xiàn)代切割技術(shù)，不但可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也使得企業(yè)產(chǎn)品的制造成本大幅度下降，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。 設(shè)計(jì)一種基于 PLC 的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 安陽工學(xué)院 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。軟件方面：根據(jù)設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖的設(shè)計(jì)，并利用 S7200 的 STEPMicro/WIN 編程軟件進(jìn)行編程，它可以方便地在Windows 環(huán)境下對(duì) PLC 進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)控，且編 程方便、快捷。最主要的問題是在自動(dòng)控制中，由于采用時(shí)間繼電器定時(shí)控制切割時(shí)間，定時(shí)精度差，電機(jī)速度受電源波動(dòng)影響大，因而切割誤差較大，降低成品率，增加拋磨難度。 PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。新近生產(chǎn) 的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。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(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。系統(tǒng)的操作 控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和動(dòng)作過程的監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由掛接在 PLC 上的人機(jī)界面來實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)設(shè)定值等 于預(yù)置值時(shí)，斷開進(jìn)給電機(jī)的接觸器，電磁離合制動(dòng)器的離合分離，剎車起作用以消除推進(jìn)系統(tǒng)的慣性，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。 根據(jù)主電路的要求和控制方式結(jié)合以上對(duì)電機(jī)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)的介紹可確定主電路所用的元件的型號(hào)和參數(shù)。 KM7 和 KM8 控制電磁離合制動(dòng)器，剎車時(shí)給電機(jī)其精確定位的。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長(zhǎng)、工作可靠、性能穩(wěn)定、維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，是用途廣泛的控制電路之一。 本設(shè)計(jì)中交流接觸器使用屬于電動(dòng)機(jī)負(fù)載，且其負(fù)載的輕重程度為一般任務(wù)型，其操作頻率不高。 ③ 當(dāng)電機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作時(shí)，首先注意確定熱繼電器的允許操作頻率。輸出部分包括：控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)停止的 5 個(gè)接觸器和激光束開關(guān)的接觸器。 （ 2）單路脈沖輸入的外部方向控制加 /減計(jì)數(shù)：即有一個(gè)脈沖輸入端，有一個(gè)方向控12 制端，方向輸入信號(hào)等于 1 時(shí)，加計(jì)數(shù)；方向輸入信號(hào)等于 0 時(shí)，減計(jì)數(shù)。時(shí)，加計(jì)數(shù)； A 相滯后 B 相 90176。方向控制端 =0， 減計(jì)數(shù)；方向控制端 =1，加計(jì)數(shù) 脈沖輸 入端 方向控 制端 4 復(fù)位端 5 復(fù)位端 啟動(dòng) 6 兩路脈沖輸入的單向加減計(jì)數(shù) 加計(jì)數(shù)有脈沖輸入，加計(jì)數(shù)； 減計(jì)數(shù)有脈沖輸入，減計(jì)數(shù) 加計(jì) 數(shù)脈 沖輸入端 減計(jì)數(shù)脈 沖輸入端 7 復(fù)位端 8 復(fù)位端 啟動(dòng) 9 兩路脈沖輸入的雙向正交計(jì)數(shù)， A相脈沖超前 B 相脈沖，加計(jì)數(shù)； A相脈沖滯后 B 相脈沖，減計(jì)數(shù) A相脈沖 輸入端 B 相脈沖 輸入端 10 復(fù)位端 11 復(fù)位端 啟動(dòng) 13 光電編碼器 光電編碼器是集光、機(jī)、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，可以高精度測(cè)量被測(cè)物的轉(zhuǎn)角或直線位移量。 絕對(duì)式編碼器是用光信號(hào)掃描分度盤上的格雷碼刻度盤以確定被測(cè)物的絕對(duì)位置值，然后將檢測(cè)到的格雷碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)以脈沖的形式輸出測(cè)量的位移量。因此選用編碼器必須了解控制器規(guī)格或使用環(huán)境?？梢允褂?TD 設(shè)備組態(tài)一組層級(jí)式用戶菜單，從而提供更多應(yīng)用程序交互結(jié)構(gòu)。 （ 2）修改指定的程序變量。 （ 11）可以改變 S7200 CPU 的操作模式 [RUN 運(yùn)行或 STOP 停止 ]。 根據(jù)控制系統(tǒng)主程序流程圖編寫梯形圖程序，控制程序見附錄 A。它有一個(gè)數(shù)據(jù)輸入端 N： N 為高速計(jì)數(shù)器的編號(hào)，數(shù)據(jù)類型的字型，數(shù)據(jù)范圍為 0~5 的常數(shù)，分別對(duì)應(yīng)高速計(jì)數(shù)器 H~ 入 EN 使能有效時(shí)，啟動(dòng) N 號(hào)高速計(jì)數(shù)器工作。 （ 3）執(zhí)行 HDEF 指令，其輸入?yún)?shù)為 :HSC 端為 3（選擇 3 號(hào)高速計(jì)數(shù)器）， MODE端為 0(對(duì)應(yīng)工作模式 0，模式 1，模式 2)。 STEP 7Micro/WIN 提供一個(gè)方便實(shí)用的高速計(jì)數(shù)器指令編程向?qū)В梢院?jiǎn)單快速地配置高速計(jì)數(shù)器的功能。 （ 4）進(jìn)入“標(biāo)準(zhǔn)菜單和密碼”欄，選擇啟用 TOD 菜單、啟用強(qiáng)制菜單，不啟用密碼保護(hù)。為方便用戶設(shè)置長(zhǎng)度和寬度尺寸，TD200 控制程序預(yù)設(shè)值長(zhǎng)度和寬度尺寸，使用雙字 傳送指令將預(yù)設(shè)值傳送到顯示寄存器中，以便用戶參考，并在此基礎(chǔ)上更改長(zhǎng)度和寬度尺寸。 22 結(jié)論 經(jīng)過三個(gè)多月的緊張學(xué)習(xí)和堅(jiān)持不懈的努力，以及不斷地挑戰(zhàn)和創(chuàng)新，終于完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文。當(dāng)然平時(shí)學(xué)的永遠(yuǎn)是不夠用的，就比如要完成好這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，不能單單從機(jī)械動(dòng)作過程來直接設(shè)計(jì)控制電路，更需要了解整臺(tái)設(shè)備機(jī)械構(gòu)造，所以需要學(xué)會(huì)兼顧，了解整臺(tái)設(shè)備的設(shè)計(jì)過程，這樣才能在后期的調(diào)試中更好的去修改和完善。 最后，再次感謝王頔老師耐心負(fù)責(zé)的指導(dǎo)！ 24 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初 .PLC 編程及應(yīng)用 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [2] 徐鐵 .電氣控制與 PLC 實(shí)訓(xùn) [M]. 北京：中國(guó)電力出版社， [3] 向曉漢 .西門子 PLC 高級(jí)應(yīng)用實(shí)例精講 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [4] 王衛(wèi)兵，高俊山等。 23 致謝 首先，我要感謝王頔老師對(duì)這次課題設(shè)計(jì)的認(rèn)可和在設(shè)計(jì)和開發(fā)中對(duì)我的精心指導(dǎo)和支持鼓勵(lì)，讓我懂得了設(shè)計(jì)一個(gè)完整的控制系統(tǒng)不僅要有勇于創(chuàng)新和敢于挑戰(zhàn)的精神，還要有及其認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，無論做什么事都要大膽去嘗試和實(shí)踐，這樣才會(huì)有所收獲和作為。 回顧此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)很好的總結(jié)。切割最大寬度 1800mm，最小寬度 50mm。 （ 8）進(jìn)入“報(bào)警”欄，每一條信息可包含 20 個(gè)以下漢字。在控制系統(tǒng)中用到兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器，因此需要對(duì)兩個(gè)高速計(jì)數(shù)器分別編寫中斷程序， HSC3中斷程序 INT0， HSC5 中斷程序 INT1。 （ 7）執(zhí)行 ENI 指令。 以 HSC3 為例，高速計(jì)數(shù)器的初始化步驟。它有兩個(gè)輸入端： HSC為要使用的 高速計(jì)數(shù)器編號(hào)，數(shù)據(jù)類型為字節(jié)型，數(shù)據(jù)范圍為 0~5 的常數(shù)，分別對(duì)應(yīng) H~ H。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主程序的流程圖如圖 所示： 開 機(jī)初 始 化臺(tái) 刀 、 刀 具 復(fù) 位刀 具 下 降 切 割刀 具 進(jìn) 給 切 割刀 具 復(fù) 位臺(tái) 車 前 進(jìn)升 降 到 位 ？臺(tái) 車 編 碼 器 到位 ？進(jìn) 刀 編 碼 器 到位 ？警 示 提 示警 示 提 示延 時(shí) 到 否 ？延 時(shí) 到 否 ？延 時(shí) 到 否 ？警 示 提 示Y參 數(shù) 是 否 變 化 ？NYYYYYYNNNNNN 圖 控制系統(tǒng)主程序流程圖 17 為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求，完成控制任務(wù)，系統(tǒng)需要 加入定時(shí)安全報(bào)警程序，即每一個(gè)動(dòng)作啟動(dòng)時(shí)同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器，根據(jù)每個(gè)動(dòng)作完成的時(shí)間設(shè)置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，定時(shí)時(shí)間到而未完成相應(yīng)動(dòng)作，停止后續(xù)動(dòng)作，觸發(fā)報(bào)警動(dòng)作。 （ 7）強(qiáng)制或取消強(qiáng)制 I/O 點(diǎn) 可以將 S7200 CPU 中的各個(gè) I/O 。 S7200 TD 設(shè)備是一個(gè) 2 行或 4 行的文本顯示設(shè)備，可以連接到 S7200 CPU。光電編碼器和電機(jī)同軸相連，光電編碼器的 A 相與 PLC 高速計(jì)數(shù)器輸入端相連接，利用高速計(jì)數(shù)器設(shè)置值和當(dāng)前值比較，相等時(shí)14 產(chǎn)生中斷，表示達(dá)到設(shè)定的長(zhǎng)度或?qū)挾龋瑔?dòng)激光束切割玻璃板材，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行定長(zhǎng)定 寬切割。 混合式旋轉(zhuǎn)編碼器是用光信號(hào)掃描分度盤，通過檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)光信號(hào)的通斷數(shù)量來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，同時(shí)輸出絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角度編碼與相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度編碼。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī) 旋轉(zhuǎn) 時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。每個(gè)高速計(jì)數(shù)器均有一個(gè)控制字節(jié)，它決定了計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)允許或禁用，方向控制（僅限模式0、 1 和 2）或?qū)λ衅渌Ｊ降某跏蓟?jì)數(shù)方向，裝入初始值和