電氣工程學(xué)院基于組態(tài)軟件的電鍍流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-13 02:28 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 00 CPU226通訊功能完善，具有極高的性能價格比是很突出的特點(diǎn)，也是我們采用它的主要原因。 PLC為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是原點(diǎn)、單周期、連續(xù)等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為PLC的輸入變量，經(jīng)過PLC的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器， 然后在PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動電機(jī)來控制行車的運(yùn)行和吊鉤的升降。 I/O分配表及其端子接線圖在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們定義的I/O分配表如表21所示。將13個輸入信號和5個輸入信號按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O點(diǎn)一一對應(yīng)，編排地址如下表。數(shù)字量擴(kuò)展模塊的地址分配是從最靠近CPU模塊的數(shù)字量模塊開始，在本機(jī)數(shù)字量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字節(jié)連續(xù)遞增，模擬量擴(kuò)展模塊的地址是從最靠近CPU模塊的模擬量模塊開始，在本機(jī)模擬量地址的基礎(chǔ)上從左到右按字遞增。我們定義的I/O端子接線圖如圖21所示。由圖表可以看出,PLC控制系統(tǒng)的輸入信號有13個，均為開關(guān)量。其中單操作按鈕開關(guān)2個，行程開關(guān)3個，限位開關(guān)5個，選擇工作方式開關(guān)2個。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有5個，其中2個用于驅(qū)動吊鉤電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KMKM2,2個用于驅(qū)動行車電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器KMKM4，1個用于原位指示。表21 I/O分配表序號輸 入序號輸 出1上限位14上升2下限位15下降3左限位16右行4XK1行程開關(guān)17左行5XK2行程開關(guān)18原位6XK3行程開關(guān)19定時7原點(diǎn)開關(guān)8連續(xù)工作開關(guān)9啟動按鈕10停止按鈕12單周期按鈕13右限位 圖21 I/O端子接線圖圖22 電鍍生產(chǎn)線主電路圖電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號和項(xiàng)目符號表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實(shí)際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用[6]。電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分，在本次設(shè)計(jì)中我們著重分析了主電路圖。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺電機(jī)分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖22，接觸器KM1，KM2控制電動機(jī)M1的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器KM3，KM4控制電動機(jī)M2的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退。我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制了整個系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程，整個系統(tǒng)的工作流程圖，如圖23所示。行車動作無非就是上下左右受控移動，按照指定的順序(即動作表)完成一系列的動作。要求有幾套動作表可以選擇，動作可以靜態(tài)修改，也可以在運(yùn)行時由上位機(jī)動態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個動作定義為：“到幾號工位上升，再到幾號工位下降”，或者是“延時幾秒”，每個動作表由若干個動作字組成，放在PLC 的數(shù)據(jù)寄存器里，動作表由PLC程序初始化，也可以在運(yùn)行時通過串行通訊由上位機(jī)讀取和修改，PLC程序在運(yùn)行時只是不斷地解釋和執(zhí)行動作表。圖23 電鍍生產(chǎn)線工作流程圖16 軟件的組成及作用 PLC內(nèi)部資源內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入/輸出繼電器區(qū)、定時器區(qū)、計(jì)數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等。下面分別介紹下。：電氣自動控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時器進(jìn)行時間控制，靈活地使用定時器可以編制出復(fù)雜動作的控制程序。它是PLC中重要的編程元件，是累計(jì)時間增量的內(nèi)部器件。定時器的工作過程與繼電接觸器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點(diǎn)。使用時要提前輸入時間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時器的輸入條件滿足時開始計(jì)時，當(dāng)前值從0開始按一定的時間單位增加；當(dāng)定時器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時，定時器觸點(diǎn)動作。利用定時器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時時間[8]。：計(jì)數(shù)器可用來累計(jì)輸入脈沖的個數(shù)，經(jīng)常用于對產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或者進(jìn)行特定功能的編程。使用時要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。：輸入繼電器一般都有一個PLC的輸入端子與之對應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號。當(dāng)外部的開關(guān)信號為閉合時，輸入繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。：輸出繼電器一般都有一個PLC上的輸出端子與之對應(yīng)。當(dāng)通過程序使得輸出繼電器線圈得電時，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號。同時在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。：內(nèi)部位存儲器的作用和繼電接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒有輸入/輸出端與之對應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。以上幾個是我們在本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中可能需要用到的PLC軟元件，另外PLC還有很多其它的軟元件。 PLC編程語言PLC是通過運(yùn)行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)的。PLC中的程序由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成，系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運(yùn)行；用戶程序是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。S7200系列PLC的編程語言非常豐富，有梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語言，如果需要，也可混合使用幾種語言編程。這些編程語言都是面向用戶的，它使控制程序的開發(fā)、輸入、調(diào)試和修改工作大大簡化。我們在本次設(shè)計(jì)中選擇梯形圖編程。以下我們詳細(xì)介紹下梯形圖的概念。梯形圖左邊有一條垂直的線稱作左母線，右邊一條虛線稱為右母線。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。PLC梯形圖具有以下一些特點(diǎn)：“從上到下”按行繪制的，兩側(cè)的豎線類似電氣控制圖的電源線，通常稱做母線（Bus Bar），大部分梯形圖只保留左母線；梯形圖的每一行是“從左到右”繪制，左側(cè)總是輸入接點(diǎn)，最右側(cè)為輸出元素，觸點(diǎn)代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按紐、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如指示燈、接觸器、中間繼電器、電磁閥等。對S7200系列的PLC來說，還有一種輸出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定時器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能指令。，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時，有電流流過支路上的觸點(diǎn)與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流動，即只能從左向右流動
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