自動(dòng)化組合機(jī)床的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-23 20:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 要是國外大公司的產(chǎn)品，不應(yīng)該存在可靠性不好的問題。一般來說，對(duì)于控制獨(dú)立設(shè)備或較簡單的控制系統(tǒng)的場(chǎng)合，配套日本的PLC產(chǎn)品，相對(duì)來說性價(jià)比有一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)于系統(tǒng)規(guī)模較大網(wǎng)絡(luò)通訊功能要求高、開放性的分布式控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)，歐美生產(chǎn)的PLC在網(wǎng)絡(luò)通訊功能上更有優(yōu)勢(shì)。由于本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容相對(duì)較為簡單，故選用三菱PLC。 輸入輸出(I/0)點(diǎn)數(shù)的估算 PLC的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是PLC的基本參數(shù)之一。I/O點(diǎn)數(shù)的確定應(yīng)以控制設(shè)備所需的所有輸入/輸出點(diǎn)數(shù)的總和為依據(jù)。在一般情況下，PLC的I/O點(diǎn)應(yīng)該有適當(dāng)?shù)挠嗔俊Ｍǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10％～20％的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 PLC存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，各種PLC的存儲(chǔ)器容量大小可以從該P(yáng)LC的基本參數(shù)表中找到，例如：西門子的S7314 PLC的用戶程序存儲(chǔ)容量為64KB，S73152DP PLC的用戶程序存儲(chǔ)容量為128KB。程序容量是存儲(chǔ)器中用戶程序所使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此存儲(chǔ)器容量應(yīng)大于程序容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，需要對(duì)程序容量進(jìn)行估算。估算程序容量，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字)，另外再按此數(shù)的25％考慮余量。 PLC機(jī)型的選擇一般來說，PLC在可靠性上是沒有問題的，機(jī)型的選擇主要是考慮在功能上滿足系統(tǒng)的要求。要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行估測(cè)：有多少輸入量、電壓分別是多少、有多少輸出量、輸出功率有多大、現(xiàn)場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度有何要求、控制室與現(xiàn)場(chǎng)的距離有多遠(yuǎn)等。PLC的類型：PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類；整體型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)較少且相對(duì)固定，因此用戶選擇的余地較小，通常用于小型控制系統(tǒng)。這一類PLC的代表有：西門子公司的S7200系列、三菱公司的FX系列、歐姆龍公司的CPM1A系列等。模塊型PLC提供多種I/O模塊可以在PLC基板上插接，方便用戶根據(jù)需要合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)。因此，模塊型PLC的配置比較靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。例如西門子公司的S7300系列和S7400系列、三菱公司的Q系列、歐姆龍公司的CVM1系列等。綜合以上初步選定FX2N機(jī)型，再根據(jù)下表和I/O輸入輸出點(diǎn)數(shù)，選定FX2N48MR001型PLCFX2N系列的基本單元表25 型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出FX2N16MR001FX2N16MSFX2N16MT8824～32FX2N32MR001FX2N32MSFX2N32MT161624～32FX2N48MR001FX2N48MSFX2N48MT242448～64FX2N64MR001FX2N64MSFX2N64MT323248～64FX2N80MR001FX2N80MSFX2N80MT404048～64 PLC外圍硬件電路圖 電路主回路圖根據(jù)自動(dòng)化組合機(jī)床的工藝流程，控制要求及程序設(shè)計(jì)，即可設(shè)計(jì)出該自動(dòng)化組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)電路主回路圖?？刂埔笳f明見附錄1 PLC外部接線圖根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)分配，畫出PLC的外部接線圖見附錄2第3章 自動(dòng)化組合機(jī)床的PLC控制系統(tǒng)軟件 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)程序 概述梯形圖和指令語言是PLC的主要編程軟件。可編程控制器的內(nèi)部編程等效元件是程序設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)概念。不同廠家、不同系列的PLC，其內(nèi)部軟繼電器（編程元件）的功能和編號(hào)也不同。FX2N列的PLC的等效編程元件包括輸入繼電器X、輸出繼電器Y、定時(shí)器T、計(jì)數(shù)器C、輔助繼電器M、狀態(tài)繼電器S、數(shù)據(jù)寄存器D、變址寄存器V/Z、指針、常數(shù)等。 編程語言的形式 PLC的用戶程序是設(shè)計(jì)人員根據(jù)控制系統(tǒng)的工藝控制要求，通過PLC編程語言的編制設(shè)計(jì)的。根據(jù)國際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語言標(biāo)準(zhǔn)（IEC11313）。PLC的編程語言包括以下五種：梯形圖語言（LD）、指令表語言（IL）、功能模塊圖語言（FBD）、順序功能流程圖語言（SFC）及結(jié)構(gòu)化文本語言（ST）。 梯形圖語言（LD） 梯形圖語言是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語言。它是與繼電器線路類似的一種編程語言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用。 梯形圖編程語言的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。 指令表語言（IL） 指令表編程語言是與匯編語言類似的一種助記符編程語言，和匯編語言一樣由操作碼和操作數(shù)組成。在無計(jì)算機(jī)的情況下，適合采用PLC手持編程器對(duì)用戶程序進(jìn)行編制。同時(shí)，指令表編程語言與梯形圖編程語言圖一一對(duì)應(yīng)，在PLC編程軟件下可以相互轉(zhuǎn)換。指令表表編程語言的特點(diǎn)是：采用助記符來表示操作功能，具有容易記憶，便于掌握；在手持編程器的鍵盤上采用助記符表示，便于操作，可在無計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合進(jìn)行編程設(shè)計(jì)；與梯形圖有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。其特點(diǎn)與梯形圖語言基本一致。 順序功能流程圖語言（SFC） 順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語言。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分配，一步一步的按照順序動(dòng)作。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關(guān)系較復(fù)雜的場(chǎng)合。 順序功能流程圖編程語言的特點(diǎn)：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對(duì)用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動(dòng)作的缺陷，同時(shí)也避免了用梯形圖語言對(duì)順序動(dòng)作編程時(shí)，由于機(jī)械互鎖造成用戶程序結(jié)構(gòu)復(fù)雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時(shí)間也大大縮短。 PLC控制的程序設(shè)計(jì) PLC程序的設(shè)計(jì)方法（1）梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法在PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)比較簡單的PLC的梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，增加一些中間編程元件和觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法師目前使用比較廣泛的一種設(shè)計(jì)方法，該方法的核心時(shí)候輸出線圈，這是因?yàn)镻LC的動(dòng)作就是從線圈輸出的（可以稱為面向輸出線圈的梯形圖設(shè)計(jì)方法）。（2）梯形圖的時(shí)序設(shè)計(jì)法對(duì)于輸出的變化完全是按時(shí)間書序動(dòng)作的系統(tǒng)，可以用多個(gè)計(jì)時(shí)器的“接力賽”來實(shí)現(xiàn)其功能，此法稱之為時(shí)序設(shè)計(jì)法。它有規(guī)律可循，基本步驟為。（3）梯形圖的狀態(tài)編程法狀態(tài)編程法也叫功能表圖法，是程序編制的重要方法及工具。FX2N系列可編程控制器的步進(jìn)順控指令及大量的狀態(tài)軟元件就是為狀態(tài)編程法安排的。狀態(tài)轉(zhuǎn)
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