【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電動(dòng)機(jī) M1 的正 、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)吊鉤的上升和下降，接觸器 KM3， KM4 控制電動(dòng)機(jī) M2 的正、反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行車的前進(jìn)和后退 。 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 22 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(hào)和項(xiàng)目符號(hào)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(shí)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(jiǎn)單、層次分明的特點(diǎn)，適合研究和分析電路工作原理，在設(shè)計(jì)研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)等方面得到廣泛應(yīng)用 [8]。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電鍍行車的工作流程圖 我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求繪制了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，以便可以更清楚的認(rèn)識(shí)電鍍行車的生產(chǎn)全過程，整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖，如圖 23 所示。 行車動(dòng)作無非就是上下左右受控移動(dòng)，按照指定的順序 (即動(dòng)作表 )完成一系列的動(dòng)作。要求有幾套動(dòng)作表可以選擇，動(dòng)作可以靜態(tài)修改，也可以在運(yùn)行時(shí)由上位機(jī)動(dòng)態(tài)修改。在這里，我們把行車的一個(gè)動(dòng)作定義為：“到幾號(hào)工位上升，再到幾號(hào)工位下降”，或者是“延時(shí)幾秒”，每個(gè)動(dòng)作表由若干個(gè)動(dòng)作字組成，放在 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器里，動(dòng)作表由 PLC 程序初始化，也可以在運(yùn)行時(shí)通過串行通訊由上位機(jī)讀取和修改， PLC 程序在運(yùn)行時(shí)只是不斷地解釋和執(zhí)行動(dòng)作表 。 初 始 化連 續(xù)單 周 期運(yùn) 行 否槽 1槽 2槽 3YNYNYN返 回開 始 圖 23 電鍍行車的工作流程圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 第 3 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 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(shí)器區(qū)、計(jì)數(shù)器區(qū)、特殊繼電器區(qū)等。下面分別介紹下。 ：電氣自動(dòng)控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制，靈活地使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序。它是 PLC 中重要 的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。 定時(shí)器的工作過程與繼電 接觸器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值。當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)前值從 0 開始按一定的時(shí)間單位增加；當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以得到控制所需的延時(shí)時(shí)間。 ：計(jì)數(shù)器可用來累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)，經(jīng)常用于對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)或者進(jìn)行特定功能的編程。使用時(shí)要提前輸入它的特定植。當(dāng)輸入觸發(fā)條件滿足時(shí)，計(jì)數(shù)器開始累計(jì)它的輸入端脈沖電位上升延的次數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到 預(yù)定的設(shè)定值時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。 ：輸入繼電器一般都有一個(gè) PLC 的輸入端子與之對(duì)應(yīng)，它用于接受外部的開關(guān)信號(hào)。當(dāng)外部的開關(guān)信號(hào)為閉合時(shí)，輸入繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。 ：輸出繼電器一般都有一個(gè) PLC 上的輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過程序使得輸出繼電器線圈得電時(shí)， 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(hào)。同時(shí)在程序中其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。 ：內(nèi)部位存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)，因此它的觸點(diǎn)不能驅(qū)動(dòng)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。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 以上幾個(gè)是我們?cè)诒敬蜗到y(tǒng)設(shè)計(jì)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 [9]。 PLC 編程語(yǔ)言 PLC 是通過運(yùn)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(yùn)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(yǔ)言非常豐富，有梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊 圖和順序功能圖等，用戶可以選擇一種編程語(yǔ)言，如果需要，也可混合使用幾種語(yǔ)言編程。這些編程語(yǔ)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(jiǎn)化。我們?cè)诒敬卧O(shè)計(jì)中選擇梯形圖編程。以下我們?cè)敿?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(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。 PLC 梯形圖具有以下一些特點(diǎn)： 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(diǎn)，最右側(cè)為輸出元素，觸點(diǎn)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(duì) 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(shí)器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能指令。 ，中間各支路都加有電壓，當(dāng)支路接通時(shí)，有電流流過支路上的觸點(diǎn)與線圈。梯形圖中的假想電流在圖中只能作單方向的流動(dòng)，即只能從左向右流動(dòng)。層次改變（接通的順序）也只能先上后下，與程序編寫時(shí)的步序 號(hào)是一致的。 、 等，輸出線圈 、 等不是物理接點(diǎn)和線圈，而是輸入、輸出存儲(chǔ)器中輸入、輸出點(diǎn)的狀態(tài)，并不是接線時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開關(guān)的實(shí)際狀態(tài)；輸出線圈只對(duì)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(duì)應(yīng)的輸出單元才能驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 PLC 內(nèi)部器件，如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)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(gè)繼電器和觸點(diǎn)均為 PLC 存儲(chǔ)器中的一位，相應(yīng)位為“ 1”，表示繼 電器線圈通電、常開接點(diǎn)閉合或常閉接點(diǎn)斷開；相應(yīng)位為“ 0”，表示繼電器線圈斷電、常開接點(diǎn)斷開或常閉接點(diǎn)閉合 [10]。 ，又可常閉，其常開、常閉觸點(diǎn)的數(shù)目理論上是無窮多個(gè)（受存儲(chǔ)容量限制），也不會(huì)磨損，因此，梯形圖設(shè)計(jì)中，可不考慮觸點(diǎn)數(shù)量，這給設(shè)計(jì)者帶來很大方便。對(duì)于外部輸入信號(hào)，只要接入一個(gè)信號(hào)到 PLC 即可。 ，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(shí)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(jì)梯形圖時(shí)，對(duì)這種并行處理與串行處理的差別有時(shí)候應(yīng)予注意，特別是那些在程序執(zhí)行階段還要隨時(shí)對(duì)輸入、輸出狀態(tài)存儲(chǔ)器進(jìn)行刷新操作的 PLC，不要因?yàn)閷?duì)串行處理這一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 PLC 梯形圖設(shè)計(jì) 電鍍行車自動(dòng)控制系統(tǒng) 梯形圖設(shè)計(jì)如圖 31 所示。 ??I 1 . 1 I 1 . 0M 0 . 3I 1 . 3I 0 . 7M 0 . 1I 1 . 3I 0 . 7MM 0 . 0I 1 . 0Q 0 . 0M 0 . 2M 0 . 0 I 0 . 2I 1 . 0M 0 . 2M 0 3I 0 . 0Q 0 . 2 Q 0 . 1I 1 . 4Q 0 .0Q 0 . 0T 3 7 C 4 8? ?M 0 . 2??0 . 0??M 0 . 1? ?M 0 . 3C 4 8C U C T URP V1M 0 . 1洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ? ?? ?? ?? ?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 . 2Q 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 31 梯形圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4 章 組態(tài)王軟件設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件 計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為工業(yè)自動(dòng)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(jī)熱備等先進(jìn)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(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)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(dòng)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(duì)應(yīng)于原有的 HMI（人機(jī)接口軟件， Human Machine Interface）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個(gè)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(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)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(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì) 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(huì)不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)軟件：對(duì)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(jī)界面/ 監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集軟件，一般英文簡(jiǎn)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(kuò)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(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列的數(shù)據(jù)整合 [11]。 組態(tài)軟件的功能和特點(diǎn)可歸納如下：概念簡(jiǎn)單，易于理解和使用；功能齊全，便于方案設(shè)計(jì)；實(shí)時(shí)性與并行處理；建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，便于用戶洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 分步組態(tài)，保證體統(tǒng)安全可靠運(yùn)行；利用豐富的“動(dòng)畫組態(tài)”功能，快速構(gòu)造各種復(fù)雜生動(dòng)的動(dòng)態(tài)畫面；引入“運(yùn)行策略”的概念。 它具有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： ，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫連接。 ，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以 便以后進(jìn)行分析或打印。 ，變量可以導(dǎo)出到 Excel 表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開發(fā)時(shí)間。 、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。 Web Server 架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。 。豐富的設(shè)備支持庫(kù)，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 [12]。 組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)的步驟 啟動(dòng)組態(tài)王軟件的工程管理器，在菜單中點(diǎn)擊“新建”彈出如 圖 41 對(duì)話框如下。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 41 工程向?qū)е? 單擊“下一步”繼續(xù)。彈出如 圖 42“新建工程向?qū)е?duì)話框”。 圖 42 工程向?qū)е? 在工程路徑文本框中輸入一個(gè)有效的工程路徑，或單擊“瀏覽 ?”按鈕，在彈出的路徑對(duì)話框中選擇一個(gè)有效的路徑。新建工程向?qū)鐖D 43所示。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 43 工程向?qū)е? 進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選中工程瀏覽器左側(cè)的畫面， 在右側(cè)雙擊新建按鈕，則彈出如圖 44 所示對(duì)話框。 圖 44 新畫面 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，點(diǎn)擊“確定”按鈕進(jìn)入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)如圖 45所示。 圖 45 開發(fā)系統(tǒng) I/O 設(shè)備 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 \COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А比鐖D 46 所示。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 46 設(shè)備配置向?qū)е? 選中 PLC,由于在本次設(shè)計(jì)中用的是西門子 S7200 系列的模塊，所以雙擊