【文章內(nèi)容簡介】 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 5 的 選型硬件及軟件設(shè)計(jì) PLC 選型及硬件電路設(shè)計(jì) 可編程控制器的應(yīng)用開發(fā)要素 可編程控制器是通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。從原則上講，可以應(yīng)用在各種工業(yè)控制場合。將可編程控制器應(yīng)用于某個(gè)工業(yè)控制場合的過程稱為可編程控制器的應(yīng)用開發(fā)。不經(jīng)過應(yīng)用開發(fā)，它在任何場合都不能直接使用。 PLC 的應(yīng)用過程大致是這樣的 ： 第一步要把可編程控制器連接進(jìn)控制系統(tǒng)。一個(gè)控制過程總有主令信號(hào)，反饋信號(hào)及執(zhí)行信號(hào)，這些信號(hào)都要接進(jìn)可編程控制器或由可編程控制器輸出。說具體一點(diǎn)就是可編程控制器的輸入輸出口的連接，發(fā)出主令信號(hào)的按鈕、開關(guān)，形成反饋信號(hào)的各種傳感器和輸入口的連接。輸出口是發(fā)出執(zhí)行信號(hào)的，繼電器、 接觸器和電磁閥這些執(zhí)行器件要接在輸出口上。此外還要選擇一些機(jī)內(nèi)器件參加控制工作，比如，時(shí)間控制少不了定時(shí)器，計(jì)數(shù)離不開計(jì)數(shù)器。第二步要編制程序。程序是描述機(jī)內(nèi)各種器件的關(guān)系的 ， 當(dāng)機(jī)外的信號(hào)接入了輸入輸出口后，被控系統(tǒng)的要求就體現(xiàn)為機(jī)內(nèi)器件的關(guān)系。一個(gè)控制工程的控制要求，實(shí)際上就是控制現(xiàn)場各種信號(hào)之間，各種信號(hào)與時(shí)間，各種信號(hào)與空間的控制關(guān)系的總和，而完成這個(gè)控制功能的可編程控制器的軟件正是這種要求的體現(xiàn)。清楚了解控制系統(tǒng)有哪些要求，知道有哪些可編程控制器可供選擇，把握編程的思路及技巧也是重要的。 PLC的選型 根據(jù) 機(jī)床實(shí)際控制要求 I/O 電數(shù)的多少、程序容量的大小、運(yùn)算 響應(yīng) 速度和其它特殊控制要求選擇合適的主控制 PLC。 我們查找和閱讀了涉及 PLC 的大量技術(shù)資料和 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)對(duì)PLC 生產(chǎn)廠家及其 PLC 性價(jià)進(jìn)行了對(duì)比；并針對(duì)用戶要求，在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，結(jié)合具體情況和與用戶的進(jìn)一步溝通，由于采用的傳感器較多，最后選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N64MR 型PLC。 汽車轉(zhuǎn)向器鉚點(diǎn)磨合機(jī) 設(shè)計(jì) 根據(jù)用戶要求，需對(duì)轉(zhuǎn)向器一鉚點(diǎn)進(jìn)行 N 次磨合（磨合次數(shù)可調(diào)， 595 次）并檢測其磨合后該點(diǎn) 力矩是否合格（合格 OK 顯示，不合格顯示 NG）。要求裝夾工件方便，扭矩高和扭矩低分別 NG指示，異常報(bào)警，異常解除，復(fù)原位置并指示等。另外用戶要求 PLC 輸入，輸出應(yīng)留有一定空余空間，以便 日后可以 增加其余功能。 （ 1）設(shè)備仕想圖如圖 21 所示： 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 6 圖 21 磨合機(jī)硬件仕想圖 （ 2）鉚點(diǎn)磨合機(jī) 電路見 圖 22 由于考慮節(jié)約 PLC 輸入，輸出點(diǎn)數(shù)，各氣缸手動(dòng)均直接控制相應(yīng)的電磁閥，而不進(jìn)入 PLC 控制。各缸手動(dòng)控制是為了調(diào)試方便和 能 手 動(dòng)操作各缸動(dòng)作?？刂聘鳉飧椎碾姶砰y均采用 24VDC 供電，確保安全。 PLC 供電采用了電源濾波器，防止干擾進(jìn)入 PLC 引起控制邏輯混亂。 控制面板 產(chǎn)品 下壓氣缸 上頂氣缸 氣動(dòng)元件安裝板 檢測缸 電氣安裝板 夾緊缸 中立缸 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 7 圖 22 鉚點(diǎn)磨 合機(jī)電路 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 8 （ 3）鉚點(diǎn)磨合機(jī)動(dòng)作流程框圖見圖 23 圖 23 鉚點(diǎn)磨合機(jī)動(dòng)作流程圖 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 9 PLC 軟件設(shè)計(jì) 三菱 FX2N系列 PLC產(chǎn)品概述與指令 （ 1） FX2N 系列可編程控制器的產(chǎn)品基本概述如下 ： FX2N：代表 PLC型號(hào)為 FX2N 系列的； 64:代表模塊的基本控制 I/O點(diǎn)數(shù)為 64 點(diǎn) (32 點(diǎn)輸入 /32 點(diǎn)輸出 )； M:代表模塊的型式為 MPU基本控制單元 ； R:代表開關(guān)信號(hào)輸出為繼電器 (Relay)輸出 。 （ 2）本課題常用的幾個(gè)基本指令如表 31所示 表 21 基本指令一覽表 指 令 名 稱 功 能 SET 置位 置位并保持 RET 復(fù)位 復(fù)位并保持清零 MC 主控 公用串行用線圈指令 OR 或 并行連接一個(gè) a 接點(diǎn) ADN 與 串行連接 A接點(diǎn) END 結(jié)束 程序結(jié)束 PLC輸入輸出端子對(duì)照表 PLC輸入、輸出端子對(duì)照表 分別如下表 2表 23所示 表 22 PLC 輸入端子對(duì)照表 輸入點(diǎn)地址 輸入 點(diǎn)定義 輸入點(diǎn)地址 輸入點(diǎn)定義 X00 操作電源 X20 上頂缸原位 X01 手動(dòng) X21 上頂缸前位 X02 自動(dòng) X22 中立缸后位 X03 異常解除 X23 中立缸前位 X04 復(fù)原位 X24 扭矩缸原位 X05 指示燈確認(rèn) X25 扭矩缸前位 X06 啟動(dòng)一 X26 X07 啟動(dòng)二 X27 X10 磨合次數(shù)設(shè)置 1 X30 X11 磨合次數(shù)設(shè)置 2 X31 X12 磨合次數(shù)設(shè)置 4 X32 X13 磨合次數(shù)設(shè)置 8 X33 X14 夾緊缸原位 X34 X15 夾緊缸 前位 X35 X16 下壓缸原位 X36 X17 下壓缸前位 X37 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 10 表 23 PLC 輸出端子對(duì)照表 輸 出 點(diǎn)地址 輸 出 點(diǎn)定義 輸 出 點(diǎn)地址 輸 出 點(diǎn)定義 Y00 操作電源 Y20 中立缸退 Y01 手動(dòng) Y21 扭矩缸高壓 Y02 自動(dòng) Y22 扭矩缸低壓 Y03 原位置 Y23 扭矩缸退 Y04 自動(dòng)運(yùn)行 Y24 Y05 異常報(bào)警 Y25 Y06 扭矩 OK Y26 Y07 高壓 NG Y27 Y10 低壓 NG Y30 Y11 夾緊缸夾緊 Y31 Y12 夾緊缸放松 Y32 Y13 下壓缸上升 Y33 Y14 下壓缸下降 Y34 Y15 上頂缸上升 Y35 Y16 上頂缸下降 Y36 Y17 中立缸進(jìn) Y37 PLC程序設(shè)計(jì) 用戶程序的設(shè)計(jì)是 PLC 應(yīng)用中最關(guān)鍵的問題。在掌握 PLC 指令以及操作方法的同時(shí)，還要掌握正確的程序設(shè)計(jì)方法，才能有效地利用可編程控制器，使它在工業(yè)控制中發(fā)揮巨大作用。一般用戶程序的設(shè)計(jì)可分為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和狀態(tài)流程圖設(shè)計(jì)法等。 本課題采用梯形圖作為控制程序，結(jié)合動(dòng)作流程圖， 在楊江龍工程師的悉心指導(dǎo) 下采 用“經(jīng)驗(yàn)編程法”進(jìn)行編程。 經(jīng)驗(yàn)編程法 經(jīng)驗(yàn)編程法 沿用了繼電器控制電路的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)梯形圖。就是在基本控制單元和典型控制環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，依靠經(jīng)驗(yàn)直接設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)整和修改梯形圖，并通過增加中間編程元件，最后才能達(dá)到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種方法沒有普遍規(guī)律可以遵循，具有很大的隨意性，最后的結(jié)果也不是唯一的。由于依賴經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，因此要求設(shè)計(jì)者具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，要能熟悉掌握控制系統(tǒng)的大量實(shí)例和典型環(huán)節(jié)。 “經(jīng)驗(yàn)編程法 ”基于以下幾點(diǎn)： （ 1） PLC 的編程，從梯形圖上來看，其根本點(diǎn)是找出符合控制要求的系統(tǒng)各個(gè)輸入的工作條件，這些條件又總是以機(jī)內(nèi)各種器件的邏輯關(guān)系出現(xiàn)的。 （ 2） 梯形圖的基本模式為啟 保 停電路，每個(gè)啟 保 停電路一般只針對(duì)一個(gè)輸出，也可以是中間變量。 （ 3） 梯形圖中有一些約定俗成的基本環(huán)節(jié)，它們都有一定的功能，可以 像 積木一樣在許多地方應(yīng)用。 “經(jīng)驗(yàn)編程法”編程步驟如下 : （ 1） 在準(zhǔn)確了解控制要求后，合理地為控制系統(tǒng)中的事件分配輸入輸出口。選擇必要的機(jī)內(nèi)器件，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器。 （ 2） 對(duì)于 一些控制要求簡單的輸出，可直接寫出它們的工作條件，依啟 保 停電路模式完成相關(guān)的梯形圖支路。工作條件稍復(fù)雜的可借助輔助繼電器。 成都大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計(jì)） 11 （ 3） 對(duì)于較復(fù)雜的控制要求，為了能用啟 保 停電路模式繪出各輸出口的梯形圖，要正確分析控制要求，并確定組成總的控制要求的關(guān)鍵點(diǎn)。 以 空間類邏輯為主的控制中關(guān)鍵點(diǎn)為影響控制狀態(tài)的點(diǎn) ， 在時(shí)間類邏輯為主的控制中，關(guān)鍵點(diǎn)為控制狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間。 （ 4） 將關(guān)鍵點(diǎn)用梯形圖表達(dá)出來。關(guān)鍵點(diǎn)總是要用機(jī)內(nèi)器件來代表的，在安排機(jī)內(nèi)器件時(shí)需要考慮并安排好。繪制關(guān)鍵點(diǎn)的梯形圖時(shí)，可以使用常見的基本環(huán)節(jié)。 （ 5） 在完成關(guān)鍵點(diǎn)梯形圖的基礎(chǔ)上，針對(duì)系統(tǒng)最終輸出進(jìn)行梯形圖的編繪。使用關(guān)鍵點(diǎn)綜合出最終輸出的控制要求。 （ 6） 審查以上草繪圖紙，在此基礎(chǔ)上，補(bǔ)充遺漏的功能，更正錯(cuò)誤，進(jìn)行最后的完善。 繪制梯形圖 （ 1） 在繪制梯形圖之前，我們根據(jù)控制流程先畫