【導(dǎo)讀】軍事還是在航海、航空各個經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。能耗低、功能強(qiáng)調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。本次設(shè)計的鉛酸電池電極鑄造控制設(shè)備是基于以上可。編程控制系統(tǒng)設(shè)計的并采用人機(jī)交互，并重點(diǎn)闡述了該系統(tǒng)的硬件、軟件的設(shè)計方法，

　　

【正文】 對象的具體要求，進(jìn)行選擇組合，并多次反復(fù)調(diào)試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點(diǎn)和中間編程環(huán)節(jié)，才能達(dá)到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設(shè)計所用的時間和設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計者的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，故稱為經(jīng)驗設(shè)計法。 ：用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實(shí)現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。 ：根據(jù)功能流程圖，以 步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計下去，直至完成。此法的關(guān)鍵是畫出功能流程圖。 4. 邏輯設(shè)計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實(shí)際上就找到輸出和輸入的關(guān)系，完成設(shè)計任務(wù)。 因為考慮到是本人是剛開始學(xué)習(xí) PLC，沒有過于嫻熟的設(shè)計經(jīng)驗，所以第一種設(shè)計法排除，對于第二種繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法，由于設(shè)計的動力源采用的是壓縮機(jī)，所有動作都是依靠氣缸先后動作完成，所以綜上分析本次設(shè)計采用順序控制設(shè)計法 蓄電池電極鑄焊設(shè)備 的 流程圖 因為考慮到鉛液的加熱的溫度很高，并且鉛液達(dá)到溫度的時間有點(diǎn)長， 所以當(dāng)設(shè)備不工作時加熱裝置是停止加熱，為了避免電池加工中出現(xiàn)鉛液問題，因此將鉛液的加熱模塊作為另一個程序模塊，一旦這一塊完成要求時方可進(jìn)行電池的加工，現(xiàn)在的小型加工中心設(shè)備中都有初始化模塊，所以第一塊程序稱為初始化程序，用來進(jìn)行對溫度的檢測與調(diào)控，并且將工作的情況反映到觸摸屏上。等待初始化結(jié)束，溫度達(dá)到指定的要求時方可對電池進(jìn)行鑄焊加工。利用傳感器來判斷動作，達(dá)到預(yù)期要求的順序，最終完成對電池電極的鑄焊，如圖 為電池電極鑄焊加工的流程圖。 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 20 初 始化用來將所有的氣缸處于初始狀態(tài)，等待下一步的操作。并且初始化用來設(shè)定鉛爐的溫度值程序，以及采樣鉛爐溫度和冷卻裝置溫度，氣缸不動作，用 ZRST 指令初始化氣缸，如圖 所示。設(shè)定溫度 MOV 指令，將 500 度對應(yīng)的數(shù)字量寫入到 PLC 的寄存器組中，如圖 所示。采樣鉛爐溫度和冷卻裝置溫度將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字值分別寫入到 PLC 寄存器組 D100 和 D110 中，緩存寄存器 BFM17 有兩個功能：一是設(shè)置通道字，二是表示模數(shù)轉(zhuǎn)換開始，由兩個特殊模塊寫指令 TO 分別完成，程序中第一行是選擇通道 CH1，第二行是CH1 轉(zhuǎn)換開始，第三行 是鉛爐溫度讀數(shù)據(jù)，低 8 位送 M100~M107，高 4 位送M108~M111,第四行是讀取數(shù)據(jù)存 D100，第五行是選擇通道 CH2，第六行是CH2 轉(zhuǎn)換開始，第七行是冷卻裝置溫度讀數(shù)據(jù)，低 8 位送 M120~M127,高 4位送 M128~M131,第 8 行是讀取數(shù)據(jù)存 D110，如圖 所示。 自 動 程 序手 動 還 是自 動手 動 程 序初 始 化鉛 液 溫 度是 否 達(dá) 標(biāo)N鉛 爐 加 熱 裝 置開 始 加 熱Y開 始鉛 液 量 是否 達(dá) 標(biāo)NY結(jié) 束YN圖 鑄焊設(shè)備加工流程 圖 第 4章 程序設(shè)計 21 圖 氣缸全部歸位 圖 寫入溫度值 圖 鉛爐和冷卻裝置溫度采樣 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 22 接下來是鉛爐加熱程序，鉛爐的加熱是通過 DA 轉(zhuǎn)換，將采集到的溫度數(shù)字值通過 DA 轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電流值，通過三相調(diào)壓器來控制鉛爐的工作電壓，完成鉛液的加熱，緩存寄存器 BFM16： 12 為數(shù)字量分兩次寫入 BFM16 的低 8 位，第一行二行先將 12 位數(shù)字量的低 8 位寫入 BFM16 的低 8 位，第二和第三行立即將低 8 位進(jìn)行保持，第四行將低 4 位寫入 BFM16 的低 4 位，第五行和第六行是 CH1 通道轉(zhuǎn)換程序，如圖 為鉛爐加熱程序。 然后是鉛液量判斷程序，當(dāng)鉛液量不足時報警程序開啟，警鈴報警，并且開啟閃爍燈，當(dāng)鉛液量符合時進(jìn)入下一步 程序，閃爍燈采用的是 PLC 的指令 M8013，如圖 為鉛液量判斷程序。 圖 鉛液量判斷程序 圖 鉛爐加熱程序 第 4章 程序設(shè)計 23 手動和自動用來選擇模式，自動按鈕按下就直接開始循環(huán)工作，適合加工現(xiàn)場，手動程序用來逐步工作，可以用于設(shè)備的檢測。一旦選擇一種模式之后，另個模式將不工作。利用一個互鎖程序?qū)崿F(xiàn)。如圖 為模式選擇。 手動程序用來逐步工作，不用在其它動作完畢之后實(shí)現(xiàn)，可以檢測各個氣缸和元器件的良好情況。通過前置 S1 來防止自動程序按鈕對其的干擾產(chǎn)生誤 操作。如圖 、 所示為手動程序。 圖 模式選擇 圖 手動程序 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 24 自動程序是將整個工序循環(huán)，在生產(chǎn)領(lǐng)域中提高產(chǎn)業(yè)效率，在這里用的是 SFC 指令編寫，方便可靠。如圖 、 、 為自動程序。 圖 自動程序 圖 手動程序 第 4章 程序設(shè)計 25 圖 自動程序 圖 自動程序 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 26 MCGS 進(jìn)行與 PLC 連 接， MCGS 用于快速進(jìn)行構(gòu)造和生成出上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，大大地為用戶提供了解決實(shí)際在工程的完整方案以及開放平臺，可以用于數(shù)據(jù)采集、實(shí)時及歷史數(shù)據(jù)處理，流程控制、動畫內(nèi)容的顯示、趨勢曲線還有報表輸出。 MCGS 軟件組成部分 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 圖 自動程序 圖 MCGS 的組成 第 4章 程序設(shè)計 27 組態(tài)軟件的設(shè)計要求 本系統(tǒng)由工控機(jī)和構(gòu)成上下位機(jī)系 統(tǒng)，在組態(tài)界面中實(shí)現(xiàn)如下功能： (1)工藝流程顯示：通過組態(tài)軟件窗口可以形象顯示溫度控制系統(tǒng)的工藝流程； (2)實(shí)時監(jiān)測功能：運(yùn)行時溫度變化有溫度顯示； (3)故障報警顯示：溫度高限報警、低限報警。 MCGS 組態(tài)界面設(shè)計 主窗口如圖 ，在系統(tǒng)運(yùn)行窗口中，使用 MCGS 組態(tài)軟件的圖元及圖符，根據(jù)具體的工藝流程繪制出了人機(jī)界面。以實(shí)現(xiàn)控制各通道上下限值修改、溫度的實(shí)時顯示、報警提示和顯示系統(tǒng)時間等功能。編制程序成功后進(jìn)行調(diào)試，步驟如下： 先打開 MCGS 軟件。在出來的對話框里點(diǎn)擊用戶窗口。如圖 所示 右擊新建窗口點(diǎn)擊屬性，將窗口名稱以及窗口標(biāo)題，窗口位置為最大化顯示。如圖 所示。 圖 用戶窗口 圖 窗口名稱和標(biāo)題 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 28 在新的窗口的工具欄里點(diǎn)擊工具箱按鈕，出現(xiàn)工具箱為止。如圖 所示。 在工具箱上點(diǎn)擊 A 標(biāo)簽，在窗口拉出一個合適的對話框，在里面寫入鉛爐溫度、冷卻機(jī)溫度、鉛爐液位字體。然后點(diǎn)擊工具箱上的實(shí)時曲線按鈕，在窗口拖出 2 個圖標(biāo)，并標(biāo)記縱軸相應(yīng)的數(shù)值。如圖 所示。該圖用來及時顯示出鉛液溫度和冷卻機(jī)的溫度，并且以曲線的形式表現(xiàn)出來。 點(diǎn)擊工具箱上的插入元件按鈕，點(diǎn)擊指示燈 14 在圖中拖出合適的大小，并插入到合適的位置，如圖 所示。 圖 工具箱調(diào)出 圖 鉛爐溫度和冷卻裝置溫度實(shí)時曲線 圖 報警按鈕 第 4章 程序設(shè)計 29 點(diǎn)擊工具箱上的輸入框，在屏幕中拖出合適的窗口，并將鉛爐溫度上限和下限標(biāo)注，以及冷卻裝置上限標(biāo)注。并將輸入框的屬性中的數(shù)據(jù)對象分別對應(yīng)上下限，如圖 所示。 點(diǎn)擊工具箱上的報警顯示，在屏幕上拖出 2 合適的 窗口，分別將基本屬性中的數(shù)據(jù)對象分別對應(yīng)鉛液溫度和冷卻裝置溫度，如圖 所示。 其它相應(yīng)的模塊在圖中工具箱中可以創(chuàng)建。 控制界面做好后，我們總結(jié)一下需要定義哪些變量，以便在控制界面上能夠?qū)崿F(xiàn)元件的仿真運(yùn)行，指示燈的亮滅，以及溫度值大小的顯示，在這個系統(tǒng)的控制界面上我們用到了 3 個燈的亮滅，所以變量須定義 3 個開關(guān)型變量；實(shí)時曲線圖和溫度顯示中我們用到了 2 個溫度值大小還有 1 個液位大小以及 2個溫度上下限值的大小，所以須定義 7 個數(shù)值型變量如表 。 表 數(shù)據(jù)變量表 變量名稱 類 型 注 釋 低溫報警 開 關(guān) 型 用來對鉛液溫度下限進(jìn)行報警 高溫報警 開 關(guān) 型 用來對鉛液溫度上限進(jìn)行報警 鉛液溫度 數(shù) 值 型 用來顯示鉛液當(dāng)前的溫度 冷卻裝置溫度 數(shù) 值 型 用來顯示當(dāng)前冷卻機(jī)溫度 鉛液溫度上限 數(shù) 值 型 用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定鉛液溫度上限報警值 圖 參數(shù)輸入 圖 報警顯示 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 30 鉛液溫度下限 數(shù) 值 型 用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定鉛液溫度下限報警值 冷卻裝置溫度上限 數(shù)值型 用來在運(yùn)行環(huán)境下設(shè)定冷卻裝置上限報警值 最終制作完畢的畫面如下圖 所示 圖 完整圖 第 5章 調(diào)試 31 第 5 章 調(diào)試 前一章中對電池電極鑄焊的 PLC 程序進(jìn)行設(shè)計，本章要對已經(jīng)設(shè)計好的程序進(jìn)行調(diào)試。在這里用 GX developer 仿真軟件對設(shè)計好的程序進(jìn)行調(diào)試。該軟件不能模擬 GX developer 的全部功能，但對于開關(guān)量的模擬運(yùn)行調(diào)試還是足夠的。 GX developer 仿真軟件的使用 硬件設(shè)置 在菜單命令“配置”中選擇→“ CPU 型號”，在“ CPU 型號”對話框的下拉列表框中選擇 CPU 型號。還可以修改 CPU 的網(wǎng)絡(luò)地 址，一般使用默認(rèn)的地址。 模擬調(diào)試程序 首先打開工程，然后調(diào)出 MAIN 函數(shù)，整個程序都能出現(xiàn)在窗口，方便程序的修改以及調(diào)試。打開菜單欄上的工具，在選項上選擇梯形圖邏輯測試啟動功能，進(jìn)入程序調(diào)試界面，或者點(diǎn)擊工具欄中 按鈕。接下來出現(xiàn)這樣的如圖 對話框 這是梯形圖邏輯測試工具，然后會出現(xiàn) PLC 寫入加載，當(dāng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊輸入輸出點(diǎn)時出現(xiàn)藍(lán)色陰影時，這說明已經(jīng)成功地進(jìn)入調(diào)試界面了。 然后將鼠標(biāo)點(diǎn)擊自己想要調(diào)控的開關(guān)量上右擊出現(xiàn)的菜單上點(diǎn)擊軟元件 圖 梯形圖邏輯測試功能 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 32 測試， 出現(xiàn)圖 的畫面。 可以看見軟元件下面的 強(qiáng)制 ON 和強(qiáng)制 OFF 以及強(qiáng)制 ON/OFF 取反，點(diǎn)擊你所要的開關(guān)效果。這樣可以模擬開關(guān) 。 電池電極鑄焊設(shè)備控制系統(tǒng)仿真 假設(shè)工作人員按下停止按鈕 SB2 時， Y0 到 Y17 全部重置為 0，所有的電磁閥失電，這樣就能達(dá)到急停的效果。 但按下 SB1 開始按鈕時