【文章內容簡介】 ，可靠性高 靈活性和柔韌性 有種類齊全的擴展單元，擴展靈活，靈活性好 差 控制的實時性 微 處理器控制，實時性好 機械動作時間常熟大，實時性差 占有空間與安裝 體積小，重量輕，安裝工作量小 體積大，笨重。安裝工作量大 復雜控制能力 很強 極差 使用壽命 長 短 價格 較高 低 維護 簡單 復雜 從以上幾個方面的比較可知， PLC 在性能上比繼電器控制系統(tǒng)優(yōu)異，特別是可靠性高。 與計算機控制系統(tǒng)的比較 20 世紀 60 年代，計算機技術開始應用與工控領域，但其在很多方面遠遠不如PLC 的功能強大，兩者之間比較見表 12 表 22 PLC 與計算機控制系統(tǒng)的比較 比較名稱 PLC 計算機 控制系統(tǒng) 編程語言 助記符語句表、梯形圖等 匯編語言、高級語言 工作方式 掃描方式 中斷方式 工作環(huán)境 可在較差的環(huán)境下工作 要求很高 對使用者的要求 語言易學 需進行專門的培訓才可掌握 系統(tǒng)軟件 功能專用，占用存儲空間小 功能強大，占用存儲空間很大 可靠性 工業(yè)級，有很多種特殊設計，包括監(jiān)視計時器功能 商業(yè)級要求 價格 較低 高 應用領域 工業(yè)控制 辦公、管理、科學計算等 與集散控制系統(tǒng)的比較 集散控制系統(tǒng)又稱為分散控制系統(tǒng)，它是專門為工業(yè)過程控制設計的過程控制裝置，其與 PLC 比較見表 13。 表 23 PLC 與集散控制系統(tǒng)的比較 比較名稱 PLC 集散控制系統(tǒng) 工作方式 掃描方式 按用戶的程序指令工作包含中斷方式 采樣速度 每個采樣點的采樣速度相同 根據(jù)被檢測對象的特征決定 存儲器容量 大多采用邏輯運算，所需的存儲器容量小 大多采用大量的數(shù)學運算，所需的存儲器容量較大 應用場合 開關量的邏輯控制 連續(xù)量的模擬控制 運算速度 開關量的速度較高 模擬量的速度較低 設計方法 根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境并按照安裝在控制室而設計 根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境要求設計 PLC 是以微處理器為基礎，綜合了 計算機技術、自動控制技術和通信技術而發(fā)展起來的一種新型、通用工業(yè)自動控制裝置。它是一種具有很強的抗干擾能力、高可靠性、高性價比且編程簡單的控制設備。因此，我們在設計加工單元的時候選用 PLC 作為控制元件。 由于市面上的 PLC 種類繁多，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn) S7200 的 PLC 是一款經(jīng)濟型的設備，其結構簡單緊湊，易于擴展，不僅價格低廉，而且功能強大，可靠性高，運行速度快，具有很高的性價比，同時考慮到單元本身的問題，因此決定選用西門子 S7200224 型號的 PLC。 傳感器的選取 傳感器的選擇詳見表 24 設備符號 設備名稱 設備用途 生產廠家 型號 B1 光電式傳感器 判斷 1 號工位有無工件 上海霄云電子有限公司 E3FDS10C1 B2 電感式傳感器 判斷工作臺是否轉動到位 上海霄云電子有限公司 E3FDS10C1 1B1 磁感應式接地開關 判斷鉆孔氣缸是否在上端位置 SMC DZ73 1B2 磁感應式接地開關 判斷鉆孔氣缸是否在下端位置 SMC DZ73 2B1 磁感應式接地開關 判斷檢測氣缸是否在上端位置 SMC DC73 2B2 磁感應式接地開關 判斷檢測氣缸是否在下端位置 SMC DC73 3B1 磁感應式接地開關 判斷夾緊氣缸是否在上端位置 SMC DC73 3B2 磁感應式接地開關 判斷夾緊氣缸是否在下端位置 SMC DC73 氣動控制回路 氣動控制系統(tǒng)是該工作單元的執(zhí)行機構，該執(zhí)行機構的控制邏輯功能是PLC 實現(xiàn)的。氣動控制回路的工作原理如圖 25 所示。 1B11B2 2B22B1 3B2 3B11Y1 2Y1 3Y1ozA1 A2A3圖 45 加工單元氣動控制回路工作原理圖 圖中 A1 為鉆孔氣缸， 1B1 和 1B2 為安裝在鉆孔氣缸的兩個極限位置的磁感應式接近開關，用他們發(fā)出的開關量信號可 以判斷氣缸的兩個極限工作位置； A2 為檢測氣缸， A3 為夾緊氣缸， OZ 為氣源處理組件。 HMI（人機操作界面）設計 HMI 設備功能 HMI 設備的作用是提供自動化設備操作人員與自控系統(tǒng)（ PLC 系統(tǒng)）之間的交互界面接口。使用 HMI 設備，可以實現(xiàn)一下功能： （ 1）在 HMI 上顯示當前的控制狀態(tài)、過程變量，包括數(shù)字量（開關量）和數(shù)值等數(shù)據(jù)。 （ 2）顯示警報信息。 （ 3）通過硬件或可視化圖形按鈕輸入數(shù)字量、數(shù)值等控制參數(shù)。 （ 4）使用 HMI 的內置功能對 PLC 內部進行簡單的監(jiān)控、設置等。 加工單元的 HMI 加工單元的 HMI 設計如圖 46 所示 開始 復位 特殊 手/自 單/聯(lián) 停止 急停上電圖 26 加工單元的 HMI 第三章 加工單元程序開發(fā)和調試 編程軟件簡介 STEP 7 基本功能 STEP 7 是作為 S7200 系列 PLC 的專用編程軟件，功能強大，且可以實現(xiàn)全中文程序編輯操作。 STEP 7 是在 Window 平臺上編輯用戶應用程序，它主要完成下列任務。 （ 1）在離線方式下（計算機不直接與 PLC 聯(lián)系）可以實現(xiàn)對程序的創(chuàng)建、編輯、編譯和系統(tǒng)組態(tài)。由于 沒有聯(lián)機，所有的程序都存儲在計算機的存儲器中。 （ 2）用在線（聯(lián)機）方式下通過聯(lián)機通信的方式上傳和下載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù)，編輯和修改用戶程序。可以直接對 PLC 進行各種操作。 （ 3）在編輯程序過程中進行語法檢查。為避免用戶在編輯過程中出現(xiàn)的一些語法錯誤以及數(shù)據(jù)類型錯誤，軟件會進行語法檢查。使用梯形圖編輯時，在出現(xiàn)錯誤的地方會自動加紅色波浪線。使用語句表編程時，在出現(xiàn)錯誤的語句行錢自動畫上紅色叉，且在錯誤處加上紅色波浪線。 （ 4） 提供對用戶程序進行文檔管理、加密處理等工具功能。 （ 5）設置 PLC 的工作方式和運 行參數(shù)，進行監(jiān)控和強制操作等。 軟件界面及其功能介紹 啟動 STEP 7 編程軟件中文界面如圖 51 所示 圖 31 STEP 7 中文界面 2 界面功能 STEP 7 編程軟件的中文界面一般分為菜單條、工具條、瀏覽條、輸出窗口、狀態(tài)欄、編輯窗口、局部變量表和指令樹等幾 個區(qū)域，這里分別對這幾塊區(qū)域進行介紹。 （ 1）菜單條 文件：如新建、打開、關閉、保存文件、上傳或下載用戶程序，打印預覽，頁面設置等操作。 編輯：程序編輯工具?？蛇M行復制、剪切、粘貼程序塊和數(shù)據(jù)塊以及查找、替換、插入、刪除等操作。 PLC：用于選擇 PLC 的類型，改變 PLC 的工作方式，查看 PLC 的信息，進行 PLC 通信設置等功能。 窗口：可以打開一個或者多個窗口，并進行窗口之間的切換，設置窗口的排放方式等。 （ 2）工具條 工具條的功能是提供簡單的鼠標操作，將最常用的操作以按鈕的形式安放在工具條中。 （ 3）瀏覽條 通過選擇【查看】 /【瀏覽條】命令打開瀏覽條。瀏覽條的功能是在編輯過程中進行窗口的快速切換。各種窗口的快速切換是由瀏覽器中的按鈕控制的，單擊任何一個按鈕，即可將主窗口切換到該按鈕對應的編程窗口。 （ 4）輸出窗口 該窗口用來顯示程序編譯的結果信息，如個程序塊（主程序、中斷程序或子程序）的大小、編譯結果有無錯誤、錯誤編碼和位置等。 （ 5）狀態(tài)欄 狀態(tài)欄也稱任務欄，與一般的任務欄功能相同。 （ 6）編輯窗口 編輯窗口分為 3 部分：編輯器、網(wǎng)絡注釋和程序注釋。編輯器主要用于梯形圖、語句表或功能圖編寫用戶程序，或在 聯(lián)機的狀態(tài)下從 PLC 下載用戶程序進行讀程序或