【正文】 e of the Mitsubishi PLC systems in student’s preparation for realization of industrial tasks. VOLUME 14 ISSUE 12 JanuaryFebruary 2021 5 劉艷梅等 .三菱 PLC 基礎與系統(tǒng)設計 .機械工業(yè)出版社， 2021 6 肖明耀 .三菱 FX系列 PLC 應用技巧實訓 .中國電力出版社， 2021 7 楊 公源 黃琦蘭 可編程控制器應用與實踐 清華大學出版社 8 魏俊民 .模擬量輸出通道 .工業(yè)計算機與接口技術 .2021 9 嚴盈富 .監(jiān)控組態(tài)軟件與 PLC 入門 .北京：人民郵電出版社 ,2021 10 廖常初 .西門子人機界面 (觸摸屏 )組態(tài)與應用技術 .北京：機械出版社 ,2021 11 北京亞控科技有限公司 .組態(tài)王中級培訓教程 12 廖常初主編 .PLC 編程及飲用 .北京：機械工業(yè)出版社， 2021 13 常曉玲 .電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器．北京：機械工業(yè)出版社， 2021 14 組態(tài)王軟件在監(jiān)控系 統(tǒng)中的應用 .李瑞先 .文章編號 : 1005— 7277 ( 2021) 05— 0049— 03 五邑大學本科畢業(yè)論文 33 致謝 歷時幾個月的努力，在指導老師的指導下，在同學們的幫助下，在自己通過各方面查找資料后，我最終完成了基于 PLC 的電鍍生產線控制系統(tǒng)的設計。當然，在這個過程中我的成長遠遠離不開我尊敬的指導老師李澄非老師，還有我親愛的同學們，沒有他們的幫助我遠遠不能得到今天的進步。 在設計的過程中我遇見了不少的困難，這些困難不僅僅是靠我們的教材和課堂上面老師教給我們的那些知識就能解決的，我們必須自己想辦法解決。在進行吊鉤設計時，采用了吊鉤與電鍍籃之間倒三角咬合關系，并且把這種關系利用 CAD 的作圖方式簡單地描述出來，這種設計不但使電鍍籃在運動中更加穩(wěn)定而且還能糾行程開關不靈敏所造成的定位不準確，同時也為設計節(jié)省了電力成本，符合企業(yè)的應用要求。 首先 用 rs232 轉 USB 數(shù)據(jù)線連接好 PLC 與 PC。 if(\\本站點 \A吊鉤移動 =100 || \\本站點 \A吊鉤移動 =10) 五邑大學本科畢業(yè)論文 29 \\本站點 \A 吊鉤報警 =1。 if(\\本站點 \A行車移動 ==320)\\本站點 \電鍍負 =1。 //B 行車與吊鉤運動 if(\\本站點 \B行車前進（向右） ==1) \\本站點 \B 行車移動 =\\本站點 \B行車移動 10。 \\本站點 \B 吊鉤上升 =0。例如行車的左移右移，我們可以選擇“水平移動” 出現(xiàn)圖 512 對話框， 圖 512 水平移動動畫設置對話框 點擊“？”在彈出的“選擇變量名”對話框中選中“行車移動”并可以在這個對話框里面設置“移動距離”和該移動距離所對應的值。 構造數(shù)據(jù)庫 在建立好 組態(tài)王畫面以后，我們要建立一個數(shù)據(jù)庫 ，用于組態(tài)王和 PLC 之間的數(shù)據(jù)交換。 圖 58 運動曲線監(jiān)控畫面 定義 I/O 設備 在組態(tài)王對 PLC程序進行調試時，必須在組態(tài)王和 PLC 之間建立一個連接通道。 圖 52 選擇工程存放位置 五邑大學本科畢業(yè)論文 21 三、輸入新建工程的名稱“電鍍生產線”至此我們完成了一個新工程的建立。接下來的小節(jié)中主要是根據(jù)電鍍生產線的控制要求，利用三菱專用的編程軟件 gx developer 來進行編程，在編程之前首先要對編程對象進行分析，結 合實際思考設計需要哪些功能，利用什么樣的編程方法來實現(xiàn)。 在編寫行車與吊鉤的手動功能時，考慮到安全因素， 對需要進行動作的互鎖。 如 圖 43，當程序開始運行時，利用 cj 指令跳轉到 P0 位置， P0 是自動運行狀態(tài)的起始點。 五邑大學本科畢業(yè)論文 16 程序流程圖設計 圖 41 程序 的總體 流程圖 在把程序寫入到 PLC 后，按下“啟動”按鈕，程序的默認是進入自動運行狀態(tài)。梯形圖由于具有直觀、簡潔、方便的編程特點，常常被工程開發(fā)人員所用。 因此在本設計中便刪除了 生產線在自動運行狀態(tài)下的 掉電保持功能 。在手動上升時，下降開關無效，反之亦然，同理手動左移時，右移開關無效。 在 A行車把電鍍籃放置至回收槽的同時發(fā)送信號驅動行車 B， B 行車 保持吊鉤在下限處并 向左移動至 “ 回收槽 ”位。 根據(jù) 34PLC 的外圍接線圖所示 ，設計一共有 23 個輸入端和 8 個輸出端。根據(jù)電鍍生產線的控制在要求，本設計所需的輸入設備包括按鈕、行程限位開關、轉換開關，輸出設備有接觸器、指示信號燈。 目前市面上 PLC 的種類很多，而且對于每個廠家所生產的 PLC，其外形、結構、功能還有配套設備均有差別，面向的工業(yè)場合也各有不同。 如 圖 32，吊鉤提起電鍍籃的動作過程如下：首先吊鉤保持在下限處，通過左移或者右移使吊鉤的三角形溝槽鐵置于電鍍籃倒三角掛鐵下方，然后吊鉤上升，在上升的過程中就能順利地提起電鍍籃。 圖 31 PLC電鍍生產線的 主電路圖 如 圖 31 所示， 當下企業(yè)所應用的電鍍生產線均為多臺行車同時運行，為了更接近企業(yè)的現(xiàn)場應用，此次設計采用兩臺行車協(xié)調運作作為設計模型。 GXSimulator 是在 GXDEVELOPER 基礎上才能安裝的， 它 提供 了 一個虛擬的實驗平臺 ，安裝后可 實現(xiàn)對進行程序的離線 仿真 調試。用于組態(tài) 工程的創(chuàng)建和 集中 管理本機 上的 已有 組態(tài)王 工程 ，可對現(xiàn)有的組態(tài) 工程進行 操作，如 添加、備份、 刪除、 恢復以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導入和導出等功能。由 于組態(tài)王具有 友好的人機界面、對各種現(xiàn)場情況有很強適應性、系統(tǒng)的開放性和豐富的拓展模 等特點， 為傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件所存在的 種種 限制提供出了良好的解決方案， 大大縮短了工程的開發(fā)周期。 在結束完一輪指令掃描執(zhí)行工作后， CPU 再次從首條程序開始重復上一輪的工作 。當要驅動外部設備時，由于外設的驅動電平各有不同，所以在控制信號輸出前還要轉換成外設所能識別的驅動信號 。 系統(tǒng)程序存儲 區(qū) ： 系統(tǒng)程序存儲器 是不可以被用戶直接讀取的，斷電不會消失。而且 在畢業(yè)設計中能將大學所學知識應用在實際中也符合大學本科教育的具體要求。 系統(tǒng)的設計要求 本設計包含有啟動、暫停、自動和手動檔位的切換 ， PLC 開始運作時默認為自動待命狀態(tài) 。電鍍是我國 歷史較為悠久的一個加工行業(yè)，如今在傳統(tǒng)的電鍍生產線上依然 存在大量過時的設備和相關技術 ， 這些 生產線 多 為 依靠氣傳統(tǒng)的控制技術，更有甚者 完全人工 操作。 組態(tài)王監(jiān)控軟件在工業(yè)中的應用 伴隨著我國工業(yè)化道路逐步開展 ，企業(yè)對檢測的自動化、系統(tǒng)的監(jiān)控能力要求日趨嚴格。在對硬件部分進行選型后，根據(jù) 生產 要求給出了 系統(tǒng)軟 硬件設計 和 PLC 的硬件接線 。 本設計主要目的是應用型號為 三菱 FX1N40MR 的 PLC 結合組態(tài)王 對 自動化電鍍生產線 進行實時的監(jiān)視和控制。 在工業(yè) 自動化 生產過程中， 一般需要采集大量的離散或者模擬量來進行分析匯總 ， 并且根據(jù) 邏輯順序 或者 設定 條件 條件 來判斷下一 個動作流程。同時組態(tài)王對編程語言技術要求低，一般人都能很好地完成一個復雜的項目工程。 利用 PLC 對電鍍 生產線改造，可以簡化生產線結構。 提供行車與吊鉤位置的實時和歷史曲線圖，方便調查生產線的故障原因。然后對編程者所編寫好 程序按順序 進行讀取，在經(jīng)過對程序的 命令解釋后，按照用戶程序指令的 邏輯和 運算后產生相應的控制 驅動指令，并把這些指令信號 先送至 寄存器 刷新原來的控制信號 ， 待程序處理完后 輸出至相應的現(xiàn)場設備， 完成對工業(yè)設備 運行狀態(tài)更新。 由于外部設備所輸入的信號和輸出設備所需要的驅動信號的多樣性。 PLC 的基本工作原理 PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式工作 。 五邑大學本科畢業(yè)論文 5 程序執(zhí)行階段： 在輸入掃描完畢后根據(jù)輸入信號根據(jù)用戶程序進行 邏輯 、 運算處理，并將 生成的控制信號存入 輸出狀態(tài)寄存器中。 在工程瀏覽器的左側邊欄可以看到，工程瀏覽器 有三個可選目錄，他們分別是“ 系統(tǒng) ” 、 “ 變量 ” 、 “ 站點 ”以及“畫面”如圖 22。 GXdeveloper 與 GXSimulator 簡述 GXDEVELOPER 是三菱專用編程軟件，支持三菱全系列的可編程控制器 （ PLC） 。 五邑大學本科畢業(yè)論文 8 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設計 主電路設計 一般 意義上來說主電路是指電氣線路中強電流的通路部分，主要是 從電源 作為開端，電 動 機 為末端。 FU 為熔斷器對整個電路起保護作用， FR 為熱繼電器對電機分別保護。對于復雜的電路，利用 PLC 可以實現(xiàn)在不需要對控制電路進行大范圍的修改情況下增加或修改原電路功能。安裝四臺電機分別控制兩臺型行車的上升、下降、左行、右行。 FX1N40MT001一共有 40 個 IO 口，其中 24 個是輸入口， 16 個是輸出口。 30 秒 后， 吊鉤 A 提起電鍍籃至上限處 ， 進行延時 20S 的滴液處理 ，使電鍍液滴回電鍍正槽 。 二、 手動功能主要是為了方便機器維修與保護。 但是程序自動運行時的掉電保持方式是不適合電鍍生產線的自動化控制上的， 因為 當由 PLC 控制的設備 在運作過程中突然停電時 ， 設備由于停電而不能執(zhí)行接下來的動作， 此時 PLC 是無法 完成對所有設備工件的狀態(tài)的記錄的，當再次供電時，想控制設備繼續(xù)執(zhí)行未完成的動作 就需要 這些 狀態(tài)記錄 ,并確定在程序沒有受到停電的干擾而出現(xiàn)錯誤的的情況下 ,才能允許 從停電位置繼續(xù)執(zhí)行 。 五邑大學本科畢業(yè)論文 15 第 4 章 系統(tǒng)的程序設計 PLC 編程語言 不同的商家的 PLC 有不同的編程語言，但其編程語言都是大同小異的。 （ 3）順序功能圖 順序功能圖顧名思義就是應用于順序控制類的程序設計，順序功能圖由每一步控制程序段、執(zhí)行條件、分支結構和有向線段組成。因為生產線的故障率肯定會隨著機器運行的時間長度逐漸升高的。在上升的過程中按下 X16，雖然M502 接通，但是由于 Y0和 Y1互鎖，所以在吊鉤的上升和下降不能同時進行，這樣可以保五邑大學本科畢業(yè)論文 18 護電機，防止電機燒壞。 生產線自動運行時，首先 Y0 接通， A 吊鉤上升，至上限處時吊鉤停止運行， A 行車向右移動至電鍍槽行程開關處，其余執(zhí)行步驟均采用步進方式進行編程來完成。 圖 51工程管理器 二、點擊“瀏覽”選擇新工程所存放的位置。 五邑大學本科畢業(yè)論文 23 圖 57 報警畫面 四、 行車與吊鉤的實時、歷史運行曲線。 當要驗證外部設備與 PLC 是否能正常通行時， 雙擊該設備 名稱 ，在 新彈出的對話框中選中 測試 PLC。一般的開關量都屬于 IO 離散型，而需要與內部物件動畫連接的則可以定義為內存形。 \\本站點 \A 吊鉤下降 =0。 if(\\本站點 \A吊鉤下降 ==1) \\本站點 \A 吊鉤移動 =\\本站點 \A吊鉤移動 10。 if(\\本站點 \A吊鉤移動 ==0)\\本站點 \行車 A下限 =1。 if(\\本站點 \B行車移動 ==190)\\本站點 \清洗槽 =1。 在畫面完成后需要建立一個數(shù)據(jù)詞典， 通過 動畫連接 的設置把圖形和現(xiàn)場每一種設備的可能的運行狀態(tài)關聯(lián)，并利用 組態(tài)王程序的編寫 最終 使整個畫面協(xié)調運作起來，從而實現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場的一個 實時監(jiān)控和 模擬。 五邑大學本科畢業(yè)論文 31 結論 通過對 電鍍生產線控制系統(tǒng) 的課題 設計 讓我更加深入了解到了我國電鍍行業(yè)的發(fā)展歷史和前景，也了解到了 PLC對整個工業(yè)自動化發(fā)展所做出的貢獻。在此，我鄭重的向在此