【文章內(nèi)容簡介】 CJ1020。 行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)又叫限位開關(guān)，是用于控制機械設(shè)備的行程和限位保護。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先要設(shè)置的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊到行程開關(guān)時，行程開關(guān)的觸點動作，就實現(xiàn)了電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運動部件模塊的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕有些類似。行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機床和起重機械，用以控制其行程、進行終端限位保護。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動開關(guān)門的限位、轎廂的上、下限位保護。主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其工作可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬能開關(guān)及其它主令電器行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動式、滾輪式、微動式和組合式。本次設(shè)計我選用LX111型限位開關(guān)。參數(shù)如表22。表22 LX111型限位開關(guān)主要參數(shù)型號溫度范圍額定電壓額定電流LX1110（℃）380（V）10（A） I/O地址分配及外部接線設(shè)計 I/O地址分配此次設(shè)計，系統(tǒng)占用18個PLC的I/O端口，分別是8個輸入端口和10個輸出端口，具體的I/O分配如表23所示。表23 I/O地址分配表輸 入輸 出啟動開關(guān)電動機M3稱重開關(guān)S2電動機M2裝車開關(guān)S3電動機M1緊急停止送料閥門K2料斗已滿進料閥門K1電動機M3故障紅燈L2電動機M2故障綠燈L1電動機M1故障電動機M3故障顯示電動機M2故障顯示電動機M1故障顯示 PLC外部接線圖的設(shè)計該控制系統(tǒng)核心部分是以德國西門子CPU226為主，CPU模塊采用整體式結(jié)構(gòu)，它的體積小、價格低，CPU模塊、I/O模塊和電源裝在一個箱形機殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開關(guān)、模擬量電位器和擴展模塊連接器。I/O模塊中輸入8點，輸出10點，可實現(xiàn)高速輸入輸出響應(yīng)，內(nèi)部具有高速計數(shù)和中斷處理功能。PLC的輸入輸出端子均接到相應(yīng)的接線端子排，輸入輸出信號通過這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與PLC的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實際位置一一對應(yīng)。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。PLC外部硬件接線圖如圖22所示（PLC外部接線圖）。PC/PPI編程電纜上標有PC的RS232端連接電腦的RS232通信接口，標有PPI的 RS485端連接到CPU模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。PC/PPI編程電纜通常在試驗中下載梯形圖程序時使用。PLC自動送料I/O端口分配如圖22。圖22 PLC自動送料I/O接線圖26第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 PLC程序流程圖設(shè)計根據(jù)可編過程控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說明書的基礎(chǔ)上，用相應(yīng)的編程語言指令，編制實際應(yīng)用程序并形成程序說明書的過程就是程序設(shè)計。程序設(shè)計要對做一些必要的準備工作，首先要了解系統(tǒng)的概況形成整體概念。其次熟悉被控對象、編出高質(zhì)量的程序。再次，充分利用已有的硬件和軟件工具。如果是利用計算機編程，可以大大提高編程的效率和質(zhì)量。程序設(shè)計(Programming)是給出解決特定問題程序的過程，是軟件構(gòu)造活動中的重要組成部分。程序設(shè)計往往以某種程序設(shè)計語言為工具，給出這種語言下的程序。程序設(shè)計過程應(yīng)當(dāng)包括分析、設(shè)計、編碼、測試、排錯等不同階段。流程程序圖是程序分析中最基本、最重要的分析技術(shù)，它是進行流程程序分析過程中最基本的工具。它運用工序圖示符號對生產(chǎn)現(xiàn)場的整個制造程序做詳細的記錄、研究與分析。 ： (a) 采用簡單規(guī)范的符號，畫法簡單； (b) 結(jié)構(gòu)清晰，邏輯性強； (c) 便于描述，容易理解。計算機控制技術(shù)是一門以電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計算機應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機控制技術(shù)為核心，綜合可編程控制技術(shù)、單片機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而實現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備的信息化、生產(chǎn)過程的自動化及機電控制系統(tǒng)的最佳化的專門學(xué)科。企業(yè)對具備較強的計算機控制技術(shù)應(yīng)用能力專門人才需求很大。PLC采用計算機控制技術(shù)，其程序設(shè)計同樣可遵循軟件工程設(shè)計方法，程序工作過程可用流程圖31所示。由于PLC的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計算機程序框圖不同點是，PLC程序框圖在進行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行。PLC程序流程圖如圖31。 圖31 PLC程序流程圖 PLC梯形圖和語句表設(shè)計梯形圖如圖32。圖32 PLC程序梯形圖語句表： Network 1 啟動，電機M3啟動 LD O AN = Network 2 電機M3啟動后延時2秒LD TON T37, 20Network 3 電機M2啟動LD T37O = Network 4 電機M2啟動后延時2秒LD TON T38, 20Network 5 電機M1啟動LD T38O = Network 6 檢測料斗，準備裝料LD AN AN AN = Network 7 開始裝料，檢測小車（如果小車裝滿電機M3停止）LD O AN A A AN AN AN = Network 8LD O A = Network 9 電機M3停止后延時2秒LD TON T39, 20Network 10 電機M2停止LD T39= Network 11LD T39O A = Network 12 電機M2停止后延時2秒LD TON T40, 20Network 13 電機M1停止LD T40= Network 14LD O LD O ALD= Network 15 綠燈亮LDN AN = Network 16 電動機M1故障LD O O A = Network 17 延時2秒LD TON T41, 20Network 18 電動機M3故障顯示LD T41= R , 1Network 19 電動機M2故障LD O O A = Network 20 延時2秒LD TON T42, 20Network 21 電動機M2故障顯示LD T42= R , 1R , 1Network 22 電動機M3故障LD O O A = Network 23 延時2秒LD TON T43, 20Network 24 電動機M3故障顯示LD T43= R , 1R , 1R , 1Network 25 緊急停止LD R ,電氣學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）程序解釋如下：初始狀態(tài)：，其它都處于斷開狀態(tài)。表示小車可以進入。小車到達：，延時2秒，延時2秒。表示小車已經(jīng)到達。開始裝料：，，表示裝料中。裝料完畢：，，。表示小車已經(jīng)裝滿并且可以離開。 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 設(shè)計功能小車運行的現(xiàn)場監(jiān)控時采用基于組態(tài)王的上位機來實現(xiàn)的。利用上位機的數(shù)據(jù)通信手段，數(shù)據(jù)處理能力和圖形顯示、多媒體技術(shù)，可以通過現(xiàn)場總線，實時接收和處理下位機PLC從現(xiàn)場采集的各種狀態(tài)、控制、報警信號，并利用這些信號驅(qū)動PC控制界面中的各種圖形，實時顯示現(xiàn)場的各種狀況，在操作員和停車庫之間構(gòu)造出形象、直觀的界面，對操作運行和故障給出提示、報警等。 組態(tài)王與PLC的通信組態(tài)王把每一臺與之通信的設(shè)備看作是外部設(shè)備。為實現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備通信，組態(tài)王內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動程序作為組態(tài)王和外部設(shè)備的通信接口。在開發(fā)過程中只需根據(jù)工程瀏覽器提供的“設(shè)備配置向?qū)А币徊讲酵瓿蛇B接過程即可實現(xiàn)組態(tài)王和PLC的鏈接。在運行期間，組態(tài)王就可和PLC交換數(shù)據(jù)，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)/指令。本次設(shè)計中使用仿真PLC和組態(tài)王通信，仿真PLC可以模擬PLC為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)，設(shè)定PLC鏈接在計算機的COM1口。串行通信只需一根到兩根傳輸線，在長距離傳送時，通信線路簡單且成本低，但傳遞速度比并行通信速度低，故常用于長距離傳送且要求不高的場合。近年來串行通信技術(shù)有了很快的發(fā)展，通信速度甚至可以達到Mbps的數(shù)量級，因此在分布式控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。對串行通信接口參數(shù)設(shè)置如圖33。圖33 串行通信接口參數(shù)設(shè)置定義外部設(shè)備PLC1的步驟如下：在組態(tài)王工程瀏覽器的左側(cè)選中“COM1”，在右側(cè)雙擊“新建”，運行“設(shè)備配置向?qū)А?，在“PLC”下選擇“西門子”；選擇“仿真PLC”的“串口”項，單擊“下一步”；為外部設(shè)備取一個名稱，輸入PLC：1，單擊“下一步”；為設(shè)備選擇連接串口，設(shè)為COM1，單擊“下一步”；填寫設(shè)備地址：2，單擊“下一步”；設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)（一般情況下使用一天默認設(shè)置即可），單擊“下一步”；檢查各項設(shè)備是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備PLC1。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，用戶只要把I/O變量連接到這套設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)。按照傳輸數(shù)據(jù)的時空順序，數(shù)據(jù)的通信可分為并行通信（所傳送數(shù)據(jù)的各位同時發(fā)送或接收）和串行通信（所傳送的數(shù)據(jù)按順序一位一位地發(fā)送或接收）。當(dāng)通信距離小于30m可采用并行通信，如計算機與打印機、主機與擴展模塊之間。當(dāng)距離大于30m則要采用串行通信方式。如計算機之間、PLC和PLC之間。通信協(xié)議的設(shè)置如圖34。圖34 通信協(xié)議的設(shè)置 組態(tài)設(shè)計建立應(yīng)用工程大致可以分為以下四個步驟：設(shè)計圖形界面、構(gòu)造數(shù)據(jù)庫變量、建立動畫鏈接、運行和調(diào)試。本次設(shè)計的具體步驟如下介紹。1. 定義畫面新建畫面的具體步驟如下：在工程瀏覽器中左側(cè)的樹形結(jié)構(gòu)中選擇“畫面”，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”，工程瀏覽器將彈出“新畫面”對話框。在新畫面對話框中設(shè)置以下各項：畫面名稱：“監(jiān)控中心”；對應(yīng)文件：（自動生成）；注釋：“反映小車運行的監(jiān)控中心主畫面”；畫面類型：“替換型”；畫面風(fēng)格：“標題桿”；畫面邊框：“粗邊框”； 左邊：0；右邊：0；寬度：800；高度:600；在對話框中單擊“確定”，便會產(chǎn)生一幅名為“監(jiān)控中心”的畫面。接下來在此畫面中繪制各種所需圖素。本次繪制中主要采用圖形編輯工具箱內(nèi)的圖素。只需將所需的圖素畫在上面，可以通過推拉的法式來改變其大小和改變其顏色，以滿足要求。具體做出的畫面如圖37所示。2．?dāng)?shù)據(jù)詞典數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上， 操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)， 所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。在touch view運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值。 變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型， 某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”， 數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。如果不建立數(shù)據(jù)詞典，那么組態(tài)王就是一張簡單的平面畫，看起來挺漂亮，但是沒有連接，沒有任何意義。數(shù)據(jù)詞典如圖35。圖35 數(shù)據(jù)詞典3. 定義變量對于本次設(shè)計建立的“監(jiān)控中心”，需要從下位機采集一個開關(guān)信號、一個電動機正轉(zhuǎn)信號、一個電動機反轉(zhuǎn)信號、四個控制燈信號、三個定位燈信號，所以需要在數(shù)據(jù)庫中定義這些變量。其中，對變量開關(guān)信號定義的具體操作步驟如下：點擊工程瀏覽器中的“數(shù)據(jù)詞典”圖標，右邊的工作區(qū)內(nèi)將出現(xiàn)系統(tǒng)定義好的17個內(nèi)存變量。雙擊工作區(qū)最下面的“新建…”圖標，彈出“定義變量”對話框設(shè)置變量名為“傳送帶PD1”選擇變量類型為“I/O離散”（即PLC中的數(shù)字量）定義變量如圖36。 圖36 定義變量對話框?qū)刂茻粜盘?、定位信號變量分別定義成結(jié)構(gòu)變量。對控制燈的定義如下：點擊工程瀏覽器中的“結(jié)構(gòu)變量定義”圖標，雙擊右邊的工作區(qū)內(nèi)的提示語，進入“結(jié)構(gòu)變量定義”對話框，單擊“新建結(jié)構(gòu)”按鈕，彈出“結(jié)構(gòu)變量名輸入”對話框，輸入結(jié)構(gòu)變量名稱：控制燈,單擊“確定”按鈕。如圖37所示。圖37 變量定義框 建立動畫連接Touch View是組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在Touch View中才能運行。Touch View從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存于實時數(shù)據(jù)庫中。它還負責(zé)把數(shù)據(jù)的變化以動畫的形式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并按實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)