【文章內(nèi)容簡介】 之十二左右 波動。 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 。 PLC 通電開始 運行時， CPU 根據(jù) 編程者事先編寫好并燒寫入 PLC用戶存儲器的程序 按指令步序號 作周期性循環(huán)掃描。當沒有遇到跳轉(zhuǎn)指令 時，就從首 條指令開始逐條 掃描 執(zhí)行至遇到 END 指令為止 。 在結(jié)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(fù)上一輪的工作 。 同時在 程序 掃描過程中 也對輸入輸出 進行刷新 ，為下一輪控制做準備 。 PLC 的單個掃描周期包含三個步驟 ： 對外部信號 輸入 的采樣； 根據(jù)用戶程序進行邏輯判斷和處理 執(zhí)行 ； 執(zhí)行完后對外設(shè)狀態(tài)的 刷新。 輸入采樣階段： 首先 PLC 將存儲在輸入鎖存器中外部設(shè)備所輸入的信號寫入指定的寄存區(qū)。 關(guān)閉輸入端口，開始準備 新一輪的程序執(zhí)行 。 五邑大學(xué)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。 輸出刷新階段： 所有 用戶程序經(jīng)過指令解釋并且 執(zhí)行 后 ， PLC 將在 上一階段所更新的 狀態(tài)寄存器的 電平信號送至輸出鎖存器中，最后用 繼電器或、晶體管或著晶閘管 驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。 組態(tài)王軟件簡述 亞控組態(tài)王 由工程瀏覽器、工程管理器、畫面運行系統(tǒng)組成。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(yīng)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。 組態(tài)王在構(gòu)建現(xiàn)場的監(jiān)控畫面上的自由度非常的高，用戶完全可以根據(jù)自己的理解去構(gòu)建一個現(xiàn)場，同時可以對畫面中的各種需要監(jiān)控到的元素通過動畫、報警窗口等簡潔直觀地表達出來，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。為了便于組態(tài)王軟件與外部設(shè)備之間的通信或數(shù)據(jù)交換，包含了種類齊全的設(shè)備驅(qū)動和外部設(shè)備的通信 接口。 圖 21 組態(tài)王與外設(shè)的通訊 工程瀏覽器 工 程瀏覽器是組態(tài)王的一個重要的組成部分， 其 可以顯示當前所有工程，并可以對單個工程進行快捷管理 ，內(nèi)嵌組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。 主要用于工程的新建、監(jiān)控畫面的創(chuàng)建、設(shè)備運行狀態(tài)的模擬、系統(tǒng)中各種變量的建立等等 。 在工程瀏覽器的左側(cè)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。通過這些項目下面的子目錄可以讓工程人員建立、查看、修改工程的各個部分。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 圖 22 工程瀏覽器 工程管理器 點擊進入組態(tài)王后，工程管理器是的軟件首個界面。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(fù)以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 如 圖 23所示： 圖 23工程管理器 如 圖 23 中，左側(cè)的小紅旗表示默認的當前工程，也就是此次畢業(yè)設(shè)計所用到的工程。 畫面運行系統(tǒng) 由于組態(tài)王的畫面制作開發(fā)系統(tǒng)是內(nèi)嵌于工程瀏覽器的， 為工程人員模擬工業(yè)現(xiàn)場生成人機交互界面而提供了各種各樣的圖素組合。 同時 工程人員所設(shè)計開發(fā)的畫面工程在五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 TouchVew 運行環(huán)境中運行，但由于 TouchExplorer 和 TouchVew 是相互獨立 的，所以同一個工 程的被編輯和運行可以同時進行。正是由于這種相互獨立性，為工程的調(diào)試提供了極大的便利。 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） 。利用GXDEVELOPER 可以將在軟件端編寫好 的程序燒寫進可編程控制器里面，從而對程序進行調(diào)試。 如果手上沒有實體的 PLC，但是要對程序進行調(diào)試，那么我們可以借助三菱專用的仿真軟件 GXSimulator。 GXSimulator 是在 GXDEVELOPER 基礎(chǔ)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(diào)試。 而且 由于 GXSimulator 允許在PC機 上進行 程序的開發(fā)和調(diào)試，因此 對程序的錯誤的修改提供里極大的便利 。 本章 小結(jié) 本章主要對本次設(shè)計所用硬件設(shè)備和軟件進行說明。第一節(jié)介紹了可編程控制器 PLC的主要組成部分和功能以及基本工作原理，讓讀者對 PLC 的組成有一個大體的了解。在第二、三中分別講述了組態(tài)王軟件的組成以及說明 GXdeveloper與 GXSimulator在此次畢業(yè)設(shè)計中的作用，為接下來的工作做好準備。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 主電路設(shè)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。在它們 之間相連的電器元件：一般由刀開關(guān)、熔斷器、接觸器、繼電器和電動機等組成。 電氣原理圖能夠簡介直觀表達出各個部件之間的連接點和連接順序，參照 原理圖為電氣設(shè)備的接線提供了極大的便利。 圖 31 PLC電鍍生產(chǎn)線的 主電路圖 如 圖 31 所示， 當下企業(yè)所應(yīng)用的電鍍生產(chǎn)線均為多臺行車同時運行，為了更接近企業(yè)的現(xiàn)場應(yīng)用，此次設(shè)計采用兩臺行車協(xié)調(diào)運作作為設(shè)計模型。 圖 31 中電機 M M2為一組 ， M M4 為一組，分別為行車和行車 對應(yīng)的吊鉤提供 動力。 接觸器 KM KM2 控制電機 M1 的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn) A 行車的左右移動；接觸器 KM KM4 控制電機 M2 的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn) A行車上的吊鉤的上下移動。 接觸器 KM KM6 控制電機 M3的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn) B行車的左右移動；接觸器 KM KM8 控制電機 M4的正反轉(zhuǎn)，實現(xiàn) B行車上的吊鉤的上下移動。 采用電磁失電制動型電機控制吊鉤上下運動，防止行車在左右移動過程中由于重力因素使電鍍籃下降。 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。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 吊鉤與 吊籃的運動關(guān)系設(shè)計 圖 32 吊鉤與吊籃的運動關(guān)系圖 在電鍍的過程中，需要吊鉤去吊起電鍍籃移動至每一個電鍍槽并放置在其中。 為了節(jié)省成本，吊鉤提起與放下電鍍籃的動作就采用簡單的 倒 三角 的溝槽來完成。 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。當?shù)蹉^需要放下電鍍籃時，只需要把提起動作的流程倒過來就行了。 在這里需要強調(diào)的是，當?shù)蹉^處于下限處的時候，吊鉤就已經(jīng)和電鍍籃沒有接觸了，這種設(shè)計方式可以使生產(chǎn)線在不用做其他動作調(diào)整的情況下的行車就能直接回到原點，準備提起下一個電鍍籃。 倒三角形的設(shè)計主要是為了防止行車在運動過程中，防止由于震動致使電鍍籃的錯位和脫落情況發(fā)生。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 控制電路設(shè)計 機型選擇 控制電路的設(shè)計采用了 PLC 來進行過程控制，擺脫了傳統(tǒng)繼電器控制的種種局限。對于復(fù)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。因為我們知道對于電氣電路，如果控制電路改動了，必須對相應(yīng)的繼電器進行改動，所以我們只需要 對 PLC 重新編程 ，更改 輸入輸出電路的接口便能夠?qū)崿F(xiàn)新功能。 正是由于 PLC 相對傳統(tǒng)繼電器控制的種種優(yōu)勢，所以 PLC 的工業(yè)控制是未來的趨勢。 目前市面上 PLC 的種類很多，而且對于每個廠家所生產(chǎn)的 PLC，其外形、結(jié)構(gòu)、功能還有配套設(shè)備均有差別，面向的工業(yè)場合也各有不同。根據(jù)場合所需，合理選擇 PLC，不但能合理的節(jié)省成本支出，而且對于提高 PLC 利用率也有重要意義。 我們主要通過考慮以下幾個方面的因素來對 PLC 進行選型。 一、 對被控對象進行詳細的剖析在此基礎(chǔ)上 提出 設(shè)計所需要實現(xiàn)的 控制要求 。為了更接近企業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用，我們采用了兩臺行車的 協(xié)調(diào)運作此次設(shè)計的主要要求。安裝四臺電機分別控制兩臺型行車的上升、下降、左行、右行。配合行程限位開關(guān)對行車與吊鉤的位置進行確定，防止行車與吊鉤的在移動過程中的不到位或者錯位。 二、確定 PLC 的輸入輸出設(shè)備。根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的控制在要求，本設(shè)計所需的輸入設(shè)備包括按鈕、行程限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)，輸出設(shè)備有接觸器、指示信號燈。 經(jīng)過統(tǒng)計可知道設(shè)計中一共有 21 個信號輸入端和 12 個輸出控制端。輸入輸出口數(shù)量的確定對 PLC 的選型具有重要的指導(dǎo)意義，因為如果所選的 PLC 的 IO 口數(shù)量過多時會造成資源浪費，過少時就需要加多擴展模塊 ，這樣就不得已而增加了投資成本。 三、選擇 PLC 型號。 根據(jù)設(shè)計所需的 IO 口數(shù)量、容量、電源、成本等，我們選擇了三菱公司的 PLC，型號為 FX1N40MT001。 FX1N40MT001一共有 40 個 IO 口，其中 24 個是輸入口， 16 個是輸出口。采用 RS422 通信方式，方便在組態(tài)王和編程軟件上進行工程調(diào)試。 圖 33 FX1N40MT001實物圖 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 I/O 分配表 表 31 輸入輸出點分配表 輸入 輸出 原件代號 作用 繼電器 原件代號 作用 繼電器 SB1 啟動按鈕 X000 SB8 B手動上升 X021 SQ1 電鍍正槽位行程開關(guān) X002 SB9 B手動下降 X022 SQ2 電鍍負槽位行程開關(guān) X003 SB10 B手動向右 X023 SQ3 回收槽位行程開關(guān) X004 SB11 B手動向左 X024 SQ4 清洗槽位行程開關(guān) X005 SB12 自動 X025 SQ5 行車 A左原位行程開關(guān) X006 SB13 手動 X026 SQ6 吊鉤 A上限 X007 KM1 吊鉤 A上升 Y000 SQ7 吊鉤 A下限 X010 KM2 吊鉤 A下降 Y001 SQ8 行車 B右原位 行程開關(guān) X011 KM3 行車 A向右 Y002 SQ9 吊鉤 B上限 X012 KM4 行車 A向左 Y003 SQ10 吊鉤 B下限 X013 KM5 吊鉤 B上升 Y004 SB2 暫停 X001 KM6 吊鉤 B下降 Y005 SB3 繼續(xù) X014 KM7 行車 B向右 Y006 SB4 A手動上升 X015 KM8 行車 B向左 Y007 SB5 A手動下降 X016 SB6 A手動向右 X017 SB7 A手動向左 X020 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 PLC 外圍 接線圖 圖 34 plc外部接線圖 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 由于 PLC 只能接收 開關(guān)變量 ,所以 如果要實現(xiàn) SA 轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能 ,一般就在編程時加入斷電保持繼電器，用按鈕觸發(fā)繼電器的接通和斷開來模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)的功能 。 根據(jù) 34PLC 的外圍接線圖所示 ，設(shè)計一共有 23 個輸入端和 8 個輸出端。對于三菱FX1n— 40MT，它有 24 個輸入端和 16 個輸出端。在滿足本設(shè)計的要求前提下又能節(jié)省資源，選擇三菱 FX1n— 40MT 是較為合理的。 生產(chǎn)線 工作流程 及功能 設(shè)計 圖 35 系統(tǒng)工作流程圖 在系統(tǒng)通電時，行車與吊鉤均在原位時，按下“啟動”按鈕，生產(chǎn)線默認進入自動 運行狀態(tài)。 一、自動狀態(tài)下，兩臺行車與吊鉤的工作流程 大致如下： 行車 A在上掛處把電鍍籃提起至上限后，向右行駛至“電鍍正”槽位停止 ，吊鉤 A下降使電鍍籃放置進電鍍正槽里面 進行工件的電鍍處理，時間 延時 30S。 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 。 吊鉤 A 保持在上限處， 行車 A 繼續(xù)向右前進至“電鍍負”槽位，電鍍籃下降至電鍍負槽內(nèi)進行電鍍 30S， 30S 后提升電鍍籃至上限進行滴液 10S。 行車 A向右行至“回收槽”位， 吊鉤 A下降， 把電鍍籃放置到 “回收 槽 ” ， 在吊 鉤 A 保持在下限處的情況下直接向左移動返回至行車 A