【文章內(nèi)容簡介】 主電路的設(shè)計 L 1L 2L 3M 1~3~3M 2F U 1 F U 2K M 1K M 2 K M 3K M 4F R 1F R 2Q S 圖 電鍍生產(chǎn)線主電路圖 電氣原理圖是根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的工作原理，采用電器元件展開的形式，利用圖形符號和項目符號表示電路各電器元件中導(dǎo)電部件和接線端子連接關(guān)系的電路圖。電氣原理圖并不按電器元件實際布置來繪制，而是根據(jù)它在電路中所起的作用畫在不同的部位上。電氣原理圖具有結(jié)構(gòu)簡單、層次分明的特點，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用。 13 電氣原理圖一般分為主電路和輔助電路兩部分，在本次設(shè)計中我們著重分析了主電路圖。在本設(shè)計中，根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，只需用兩臺電機分別控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖 22。 圖 22 中，接觸器 KM1， KM2 控制電動機 M1 的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器 KM3， KM4 控制電動機 M2 的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)行車的前進和后退 。 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖 我們根據(jù)設(shè)計要求繪制了整個系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識該生產(chǎn)線的生產(chǎn)全過程，整個系統(tǒng)的工作流程圖，如圖 23 所示。 行車動作無非就是上下左右受控移動，按照指定的順序 (即動作表 )完成一系 列的動作。要求有幾套動作表可以選擇，動作可以靜態(tài)修改，也可以在運行時由上位機動態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個動作定義為：“到幾號工位上升，再到幾號工位下降”，或者是“延時幾秒”，每個動作表由若干個動作字組成，放在 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器里，動作表由 PLC 程序初始化，也可以在運行時通過串行通訊由上位機讀取和修改， PLC 程序在運行時只是不斷地解釋和執(zhí)行動作表 。 14 開 始初 始 化連 續(xù)單 周 期運 行 否槽 1槽 2槽 3YNYNYN返 回 圖 電鍍生產(chǎn)線工作流程圖 15 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 軟件的組成及作用 PLC 內(nèi)部資源 內(nèi)部根據(jù)軟元件的功能不同，分成了許多區(qū)域，如輸入 /輸出繼電器區(qū)、定時器區(qū)、計數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等。下面分別介紹下。 定時器 ： 電氣自動控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時器進行時間控制，靈活地使用定時器可以編制出復(fù)雜動作的控制程序。它是 PLC 中重要的編程元件，是累計時間增量的內(nèi)部器件。 定時器的工作過程與繼電 接觸器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點。使用時要提前輸入時間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時器的輸入條件滿足時開始計時，當(dāng)前值從 0 開始按一定的時間單位增加；當(dāng)定時器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時，定 時器觸點動作。利用定時器的觸點就可以得到控制所需的延時時間。 計數(shù)器 ： 計數(shù)器可用來累計輸入脈沖的個數(shù)，經(jīng)常用于對產(chǎn)品進行計數(shù)或者進行特定功能的編程。使用時要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時，計數(shù)器開始累計它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù)，當(dāng)計數(shù)器計數(shù)達(dá)到預(yù)定的設(shè)定值時，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 輸入繼電器 ： 輸入繼電器一般都有一個 PLC 的輸入端子與之對應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號。當(dāng)外部的開關(guān)信號為閉合時，輸入繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 輸出繼電器 ： 輸出繼電 器一般都有一個 PLC 上的輸出端子與之對應(yīng)。當(dāng)通過程序使得輸出繼電器線圈得電時， PLC 上的輸出端開關(guān)閉合，它可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號。同時在程序中其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 內(nèi)部位存儲器 ： 內(nèi)部位存儲器的作用和繼電 接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在 PLC 中沒有輸入 /輸出端與之對應(yīng)，因此它的觸點不能驅(qū)動外部負(fù)載，這是與輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要起邏輯控制作用。 16 以上幾個是我們在本次系統(tǒng)設(shè)計的過程中可能需要用到的 PLC 軟元件，另外 PLC 還有很多其它的軟元件。 PLC 編程語言 PLC 是通過運行編寫的用戶程序?qū)崿F(xiàn)控制任務(wù)的。 PLC 中的程序由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成，系統(tǒng)程序由 PLC 生產(chǎn)廠家提供，它支持用戶程序的運行；用戶程序是用戶為完成特定的控制任務(wù)而編寫的應(yīng)用程序。S7200 系列 PLC 的編程語言非常豐富，有梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語言，如果需要，也可混合使用幾種語言編程。這些編程語言都是面向用戶的，它使控制程序的開發(fā)、輸入、調(diào)試和修改工作大大簡化。我們在本次設(shè)計中選擇梯形圖編程。以下我們詳細(xì)介紹下梯形圖的概念。 梯形圖左邊有一條垂直的線稱作 左母線，右邊一條虛線稱為右母線。母線之間是觸點的邏輯連接和線圈的輸出。 PLC 梯形圖具有以下一些特點： PLC 的梯形圖是“從上到下”按行繪制的，兩側(cè)的豎線類似電氣控制圖的電源線，通常稱做母線（ Bus Bar），大部分梯形圖只保留左母線；梯形圖的每一行是“從左到右”繪制，左側(cè)總是輸入接點，最右側(cè)為輸出元素，觸點代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按紐、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如指示燈、接觸器、中間繼電器、電磁閥等。對 S7200系列的 PLC 來說，還有一種輸出“盒”（功能框），它代表附加的指令， 如定時器、計數(shù)器或數(shù)學(xué)運算等功能指令。 電氣控制電路左右母線為電源線，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時，有電流流過支路上的觸點與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流動，即只能從左向右流動。層次改變（接通的順序）也只能先上后下，與程序編寫時的步序號是一致的。 梯形圖中的輸入接點如 、 等，輸出線圈 、 等不是物理接點和線圈，而是輸入、輸出存儲器中輸入、輸出點的狀態(tài)，并不是接線時現(xiàn)場開關(guān)的實際狀態(tài)；輸出線圈只對應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，該位的狀態(tài)必須通過 I/O 模塊上對應(yīng)的 輸出單元才能驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)。 17 梯形圖中使用的各種 PLC 內(nèi)部器件，如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等，也不是真的電器元件，但具有相應(yīng)的功能，因此通常按電氣控制系統(tǒng)中相應(yīng)器件的名稱稱呼它們。梯形圖中每個繼電器和觸點均為 PLC 存儲器中的一位，相應(yīng)位為“ 1”，表示繼電器線圈通電、常開接點閉合或常閉接點斷開；相應(yīng)位為“ 0”，表示繼電器線圈斷電、常開接點斷開或常閉接點閉合。 梯形圖中的繼電器觸點既可常開，又可常閉，其常開、常閉觸點的數(shù)目理論上是無窮多個（受存儲容量限制），也不會磨損，因此，梯形圖設(shè)計中，可不考慮觸 點數(shù)量，這給設(shè)計者帶來很大方便。對于外部輸入信號，只要接入一個信號到 PLC 即可。 電氣控制電路中各支路是同時加上電壓并行工作的，而 PLC 是采用循環(huán)掃描方式工作，梯形圖中各元件是按掃描順序依次執(zhí)行的，是一種串行處理方式。由于掃描時間很短（一般不過幾十毫秒），所以控制效果同電氣控制電路是基本相同的。但在設(shè)計梯形圖時，對這種并行處理與串行處理的差別有時候應(yīng)予注意，特別是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時對輸入、輸出狀態(tài)存儲器進行刷新操作的 PLC，不要因為對串行處理這一特點考慮不夠而引起偶然的誤操作。 組 態(tài)軟件 計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動化開辟了廣闊的發(fā)展空間，我們可以方便快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控系統(tǒng)，并且通過采用遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷、雙機熱備等先進技術(shù)，使系統(tǒng)更加安全可靠。 組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的 HMI（人機接口軟件， Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的 HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫 HMI 應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購 18 買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O 設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)軟件：對應(yīng)全稱為 Human and Machine Interface/Man and Machine Interface /Supervisory Control and Data Acquisition，中文翻譯為：人機界面 /監(jiān)視控制和數(shù)據(jù) 采集軟件，一 般英文簡稱 有三種分別 為HMI/MMI/SCADA。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列 的數(shù)據(jù)整合。 組態(tài)軟件的功能和特點可歸納如下：概念簡單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設(shè)計；實時性與并行處理；建立實時數(shù)據(jù)庫，便于用戶分步組態(tài)，保證體統(tǒng)安全可靠運行；利用豐富的“動畫組態(tài) ”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動的動態(tài)畫面；引入“運行策略”的概念 它具有以下幾個方面的特點： 可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進色、豐富的圖庫、動畫連接。 無與倫比的動力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動畫功能可以對畫面中的一部分進行保存，以便以后進行分析或打印。 變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo) 出到 Excel 表格中，方便的對變量名稱等屬性進行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時間。 強大的分布式報警、事件處理，支持實時、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。強大的腳本語言處理，能夠幫助你實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。 全新的 Web Server 架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實時數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的發(fā)布。 方便的配方處理功能。豐富的設(shè)備支持庫，支持常見的 PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。提供硬加密及軟授權(quán)兩種授權(quán)方式。 19 梯形圖設(shè) 計 ??I 1 . 1 I 1 . 0M 0 . 3I 1 . 3I 0 . 7M 0 . 1I 1 . 3I 0 . 7MM 0 . 0M 0 . 1I 1 . 0Q 0 . 0M 0 . 2M 0 . 0 I 0 . 2I 1 . 0C 4 8C U C T URP VM 0 . 2M 0 3I 0 . 0Q 0 . 2 Q 0 . 1I 1 . 4Q 0 .0Q 0 . 0T 3 7 C 4 81? ?M 0 . 2? ?0 . 0??M 0 . 1? ?M 0 . 3 20 ? ?? ?? ?? ?I 0 . 0 I 0 . 3 I 0 . 4I 0 . 5I 1 . 4Q 0 . 3Q 0 . 2Q 0 . 2I 0 . 2 I 1 . 3 I 0 . 7 Q 0 . 2 Q 0 . 4Q 0 . 4I 0 . 2 I 0 . 1 Q 0 . 0Q 0 . 1I 0 . 3I 0 . 4I 0 . 5Q 0 . 1I 0 . 1T 3 7I NT O NP T1 0 0 m sT 3 7 I 0 . 0I 1 . 4I 0 . 3 I 0 . 2Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 35 0? ?Q 0 . 5圖 梯形圖 21 組態(tài)王軟件設(shè)計 建立新建工程 啟動組態(tài)王軟件的工程管理器，在菜單中點擊“新建”彈出如 圖 對話框如下： 圖 工程向?qū)е? 單擊“下一步”繼續(xù)。彈出如 圖 “新建工程向?qū)еυ捒颉保? 圖 工程向?qū)е? 在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽 ?”按鈕，在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出 “新建工程向?qū)е龑υ捒颉?，如新建工程向?qū)? 所示： 22 圖 在工程名稱文本框中輸入工程的名稱，該工程名稱同時將被作為當(dāng)前工程的路徑名稱。 點擊“完成”，則完成了一個新的工程的建立。 創(chuàng)建組態(tài)畫面 進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。這些畫面都是由“組態(tài)王”提供的類型豐富的圖形對象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。Ⅻc位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對象，及按鈕、趨勢曲線窗 口、報警窗口、報表等復(fù)雜的圖形對象。提供了對圖形對象在窗口內(nèi)任意移動、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對圖形對象的顏色、線型、填充屬性進行改變的操作工具。