【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有模擬量輸入又有模擬量輸出的控制系統(tǒng)，每路模擬量需要 200 個(gè)存儲(chǔ)器字。確定機(jī)型時(shí) ，還要結(jié)合市場(chǎng)情況，考察 PLC 生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定性能價(jià)格比好一些的 PLC 機(jī)型。 前面提到綜合考慮多方面因素，我們選擇臺(tái)達(dá) PLC 來(lái)進(jìn)行本次設(shè)計(jì)。 PLC 選型 我們本次設(shè)計(jì)是面向中小企業(yè)，基于對(duì)價(jià)格，經(jīng)濟(jì)多方面的考慮，我們最終選擇實(shí)用臺(tái)達(dá) (DVPEH2)PLC,其原因如下：有兩軸輸出；兩軸獨(dú)立運(yùn)行，不需要插補(bǔ)；價(jià)格低廉。又本模塊主要用于帶伺服電機(jī) [17 ]，用作脈沖輸出， 32 足夠，所以我們選用 DVPEH2 型 PLC， DVP06XAH2 模擬輸入 /輸出混合 模塊包含可接受外部 4 點(diǎn)模擬信號(hào)輸入（電壓或電流皆可），將其轉(zhuǎn)換成 12 位的數(shù)字信號(hào)。及模擬信號(hào)輸出部分接受來(lái)自 PLC 主機(jī)的2 組 12 位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) [7]，再將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 2 點(diǎn)模擬信號(hào)輸出（電壓或電流皆可）模塊內(nèi)具有 49 個(gè) CR 寄存器，每個(gè)寄存器有 16 bits。通過(guò) DVPEH2系列主機(jī)程式以指令 FROM/TO 來(lái)讀寫(xiě)模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)。 又根據(jù)點(diǎn)數(shù)和實(shí)現(xiàn)要求，臺(tái)達(dá) PLC 分經(jīng)濟(jì)型 (DVPES 系列）， DVPSS超小型， DVPEH，三大系列。一般應(yīng)用選 DVPES 或者 SS 就行了。如果模擬量多，或者熱電阻、電偶，要選 DVPSS 系列，如果功能強(qiáng)，選擇 DVPEH系列。 EH 作浮點(diǎn)運(yùn)算， PID 運(yùn)算 [8 ]，時(shí)鐘功能，高速計(jì)數(shù)和脈沖輸出，定位控制很不錯(cuò)的。 PLC 資源分配 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 PLC 的 I/O 分配表 曲軸淬火機(jī)床是專(zhuān)門(mén)用于曲軸淬火的大型高技術(shù)設(shè)備 [10]，其運(yùn)動(dòng)控制動(dòng)作復(fù)雜，精度要求高。機(jī)床運(yùn)動(dòng)軸 3 個(gè)，其中第 1 軸為機(jī)械臂移動(dòng)軸，第 2 軸為工件旋轉(zhuǎn)軸，第 3 軸為感應(yīng)器的前后運(yùn)動(dòng)軸 控制要求：按下 SB1,機(jī)械臂上升，碰到 SQ5 時(shí)上升停止，同時(shí) M2接通，行車(chē)前進(jìn)，前進(jìn)到 SQ1 處時(shí)，前進(jìn)停止，同時(shí) M3 接通，機(jī)械臂下降，下降 到 SQ6 時(shí)，下降停止 ,旋軸旋轉(zhuǎn)， T0 開(kāi)始計(jì)時(shí)，加熱淬火 200s,T0定時(shí)到， M5 接通，機(jī)械臂上升，上升到 SQ5 處時(shí)，上升停止，旋軸旋轉(zhuǎn)，T1 開(kāi)始計(jì)時(shí)，工件停留 100s, 噴液機(jī)噴液， T1 時(shí)間到， M7 接通，行車(chē)倒退，工件冷卻。其 PLC 資源分配情況如下表 31 和 32 所示： 1． M 定義： 起到一個(gè)中間繼電器 [11]的作用，通電接通后使相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)線圈帶電。 表 31 M 點(diǎn)定義 對(duì)應(yīng) M 點(diǎn) 定義 備注 M0 啟動(dòng) M1 機(jī)械臂第一次上升 M2 滑行臺(tái) 前進(jìn) M3 機(jī)械臂下降 M4 加熱淬火并旋轉(zhuǎn) M5 機(jī)械臂第二次上升 M6 噴液并旋轉(zhuǎn) M7 行車(chē)倒退 2． I/O 分配表 ： 輸入信號(hào)為各控制按鈕和行程開(kāi)關(guān)，輸出信號(hào)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈和相應(yīng)的指示燈。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 32 I/O 分配表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 控制 按鈕 名稱(chēng) 按鈕 控制 按鈕 名稱(chēng) 按鈕 SB1 啟動(dòng) X000 KM1 機(jī)械臂上升電機(jī)正轉(zhuǎn) Y001 SB2 停止 X001 KM2 機(jī)械臂下降電機(jī)反轉(zhuǎn) Y002 SB3 機(jī)械臂上升 X002 KM3 滑行臺(tái)前進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn) Y003 SB4 機(jī)械臂下降 X003 KM4 滑 行臺(tái)倒退電機(jī)反轉(zhuǎn) Y004 SB5 滑行臺(tái)前進(jìn) X004 KM5 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)電機(jī) Y005 SB6 滑行臺(tái)倒退 X005 原位指示燈 Y000 SA 選擇開(kāi)關(guān)（點(diǎn)動(dòng)） X006 上升指示燈 Y011 SA 選擇開(kāi)關(guān)（自動(dòng)） X007 下降指示燈 Y012 SQ1 前進(jìn)限位 X011 前進(jìn)指示燈 Y013 SQ2 倒退限位 X012 后退指示燈 Y014 SQ3 前進(jìn)限位 X013 旋轉(zhuǎn)指示燈 Y015 SQ4 倒退限位 X014 加熱指示燈 Y016 SQ5 機(jī)械臂上升限位 X015 噴液指示燈 Y018 SQ6 機(jī)械臂下降限位 X016 PLC 的 I/O 分配圖 控制要求：按下 SB1,機(jī)械臂上升，碰到 SQ5 時(shí)上升停止，同時(shí) M2 接通，滑行臺(tái)前進(jìn)，前進(jìn)到 SQ1 處時(shí)，前進(jìn)停止，同時(shí) M3 接通，機(jī)械臂下降，下降到 SQ6 時(shí)，下降停止 ,旋軸旋轉(zhuǎn)， T0 開(kāi)始計(jì)時(shí)，加熱淬火 200s,T0定時(shí)到， M5 接通，機(jī)械臂上升，上升到 SQ5 處時(shí)，上升停止，旋軸旋轉(zhuǎn)，T1 開(kāi)始計(jì)時(shí)，工件停留 100s, 噴液機(jī)噴液， T1 時(shí)間到， M7 接通，工作臺(tái)倒退，工件冷卻。 PLC 的外部接線圖如圖 33 所示： 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 X 0 Y 0X 1 Y 1X 2 Y 2X 3 Y 3X 4 Y 4X 5 Y 5X 6 Y 6X 7 Y 7 C O MX 8 D V P 3 2 E HX 9X 1 0 Y 1 0X 1 1 Y 1 1X 1 2 Y 1 2X 1 3 Y 1 3X 1 4 Y 1 4X 1 5 Y 1 5X 1 6 Y 1 6 X 1 7 Y 1 7C O M C O MS B 1S B 2S B 3S B 4S B 5S B 6S A 1S A 2S Q 1S Q 2S Q 3S Q 4S Q 5S Q 6 啟 動(dòng)停 止機(jī) 械 臂 上升機(jī) 械 臂 下 降滑 行 臺(tái) 前進(jìn)滑 行 臺(tái) 倒退手 動(dòng)自 動(dòng)前 進(jìn) 限 位倒 退 限位下 降 限 位上 升 限 位機(jī) 械 臂 上 升 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 接觸 器機(jī) 械 臂 下 降 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 接 觸器滑 行 臺(tái) 前 進(jìn) 電 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 接 觸器滑 行 臺(tái) 倒 退 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 接 觸器旋 轉(zhuǎn) 電 機(jī) 線 圈加 熱 淬 火 電 機(jī) 線 圈噴 液 電 機(jī) 線 圈2 2 0 V原 位 指 示 燈上 升 指 示 燈下 降 指 示 燈前 進(jìn) 指 示 燈后 退 指 示 燈旋 轉(zhuǎn) 指 示 燈加 熱 指 示 燈噴 液 指 示 燈 圖 33 PLC 的 I/O 分配圖 測(cè)控點(diǎn)分析 我們本次設(shè)計(jì)所需要的控制按鈕，在觸摸屏上顯示，需要用到的測(cè)控點(diǎn)如表 33 所示： 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 表 33 測(cè)控點(diǎn) 點(diǎn)數(shù) 各點(diǎn)名稱(chēng) 開(kāi)關(guān)量 輸入 21 個(gè) 14 自動(dòng)，手動(dòng)，啟動(dòng)，急停（帶鎖死）；機(jī)械臂上升，機(jī)械臂下降，滑行臺(tái)前進(jìn)、 倒退， 上升限位，下降限位， 前進(jìn)限位，倒退限位 模擬量 輸入 2 個(gè) 2 能量監(jiān)控 (加熱電源電壓輸入 010v，電流輸入 010v) 開(kāi)關(guān)量 輸出 9 個(gè) 7 上升電機(jī)正轉(zhuǎn)， 上升電機(jī)反轉(zhuǎn)，上升指示燈，下降指示燈， 前進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，倒退 電機(jī)反轉(zhuǎn)，前進(jìn)指示燈，倒退指示燈，恢復(fù)原位指示燈 模擬量 輸出 2 個(gè) 2 零件旋轉(zhuǎn)速度，零件旋轉(zhuǎn)由變頻器控制，轉(zhuǎn)速控制輸出 010v 臺(tái)達(dá) HMI 觸摸屏 HMI 產(chǎn)品組成及原理 人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元 [9]等，其中處理器的性能決定了HMI 產(chǎn)品的性能高低，是 HMI 的核心單元，其軟件構(gòu)成如圖 34 所示： 界 面 組 態(tài) 軟 件（ 運(yùn) 行 于 P C 機(jī) ）設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng)處 理 器系 統(tǒng) 內(nèi) 核 軟 件（ 運(yùn) 行 于 H M I 硬 件 ） 圖 34 人機(jī)界面軟件構(gòu)成 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 根據(jù) HMI 的產(chǎn)品等級(jí)不同，處理器可分別選用 8 位、 16 位、 32 位的處理器。 HMI 軟件一般分為兩部分，即運(yùn)行于 HMI 硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于 PC 機(jī) Windows 操作系統(tǒng)下的畫(huà)面組態(tài)軟件 [11]。使用者都必須先使用 HMI 的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，在通過(guò) PC 機(jī)和 HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到 HMI 的處理器中運(yùn)行。其硬件構(gòu)成如圖 35 所示： H M ID O P A 1 0 T H T D 10 6 X AD V P 4 8 H PD V P 3 2 E H 0 0 M 2旋 轉(zhuǎn)電 動(dòng)機(jī)伺 服電 動(dòng)機(jī)移 動(dòng)電 動(dòng)機(jī) 圖 35 人機(jī)界面的硬件構(gòu)成 1． 伺服電動(dòng)機(jī) 帶動(dòng) 機(jī)械臂上升和下降，當(dāng)按下 X007 自動(dòng)開(kāi)關(guān)，并按下啟動(dòng)按鈕 X0 后，相應(yīng)的操作按鈕帶電，使 Y001， Y002 得電，驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。 2． 移動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制滑行臺(tái)的前進(jìn)與倒退，當(dāng) Y003， Y004 得電后驅(qū)動(dòng)移動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 3． 旋轉(zhuǎn)電機(jī)受 Y005 的控制，當(dāng)對(duì) 曲軸 加熱淬火時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn) ，使曲軸受熱均勻，提高淬火質(zhì)量。 HMI 的選型 1． 基本功能： 設(shè)備工作狀態(tài)顯示，指示燈，按鈕，文字、圖形、曲線及工作模擬圖，數(shù)據(jù) 和 文字輸入操作生產(chǎn)配方存儲(chǔ)，設(shè)備生產(chǎn)數(shù)據(jù)記錄，簡(jiǎn)單的邏輯和數(shù)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 值運(yùn)算，可連接多種工業(yè)控制設(shè)備 組網(wǎng) [12]，通信宏指令的調(diào)用，可以與多種機(jī)型的 PLC 相連接，不需要實(shí)物便可以進(jìn)行離線模擬。 2． 選型指標(biāo)： 顯示屏尺寸，分辨率， HMI 的處理器速度性能，畫(huà)面的存貯容量，單位（字節(jié)（ byte）、或是位（ bit） ),通訊口種類(lèi)及數(shù)量。 3． HMI 的選用 基于本設(shè)計(jì)考慮，觸摸屏的使用占絕大部分，是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，臺(tái)達(dá) HMI 具有的功能剛好適合本設(shè)計(jì)。 變頻器的選型 變頻器選型時(shí)要確定以下幾點(diǎn)： 1． 采用變頻的目的，恒壓控制或恒流控制等。 2． 變頻器的負(fù)載類(lèi)型，如葉片泵或容積泵等，特別注意負(fù)載的 性能曲線，性能曲線決定了應(yīng)用時(shí)的方式方法。 3． 變頻器與負(fù)載的匹配問(wèn)題：電壓匹配，變頻器 [13]的額定電壓與負(fù)載的額定電壓相符；電流匹配，普通的離心泵，變頻器的額定電流與電機(jī)的額定電流相符，對(duì)于特殊的負(fù)載如深水泵等則需要參考電機(jī)性能參數(shù)，以最大電流確定變頻器電流和過(guò)載能力；轉(zhuǎn)矩匹配；這種情況在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或有減速裝置時(shí)有可能發(fā)生。 4． 在使用變頻器驅(qū)動(dòng)高速電機(jī)時(shí)，由于高速電機(jī)的電抗小，高次諧波增加導(dǎo)致輸出電流值增大。因此用于高速電機(jī)的變頻器的選型，其容量要稍大于普通電機(jī)的選型。 5． 變頻器如果要長(zhǎng)電纜運(yùn)行 時(shí)，此時(shí)要采取措施抑制長(zhǎng)電纜對(duì)地耦合電容的影響，避免變頻器出力不足，所以在這樣情況下，變頻器容量要放大一檔或者在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。 6． 對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如高溫，高海拔，此時(shí)會(huì)引起變頻器的降容[13]，變頻器容量要放大一擋。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 參考文獻(xiàn) [1]嚴(yán)盈富 . 觸摸屏與 PLC 入門(mén) . 北京：人民郵電出版社 ,20xx [2]臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司 . 臺(tái)達(dá) DVPPLC 編程技巧 , 20xx 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