【導讀】軍事還是在航海、航空各個經濟領域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。能耗低、功能強調試方便等優(yōu)點。本次設計的鉛酸電池電極鑄造控制設備是基于以上可。編程控制系統(tǒng)設計的并采用人機交互，并重點闡述了該系統(tǒng)的硬件、軟件的設計方法，溫控傳感器的選擇....

　　

【正文】 上，根據被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。這種方法沒有規(guī)律可遵循，設計所用的時間和設計質量與設計者的經驗有很大的關系，故稱為經驗設計法。 ：用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實現繼電器控制系統(tǒng)的功能。 ：根據功能流程圖，以步為核心，從起 始步開始一步一步地設計下去，直至完成。此法的關鍵是畫出功能流程圖。 4. 邏輯設計法：通過中間量把輸入和輸出聯(lián)系起來。實際上就找到輸出和輸入的關系，完成設計任務。 因為考慮到是本人是剛開始學習 PLC，沒有過于嫻熟的設計經驗，所以第一種設計法排除，對于第二種繼電器控制電路轉換為梯形圖法，由于設計的動力源采用的是壓縮機，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計采用順序控制設計法 蓄電池電極鑄焊設備 的 流程圖 因為考慮到鉛液的加熱的溫度很高，并且鉛液達到溫度的時間有點長，所以當設備不工 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行電池的加工，現在的小型加工中心設備中都有初始化模塊，所以第一塊程序稱為初始化程序，用來進行對溫度的檢測與調控，并且將工作的情況反映到觸摸屏上。等待初始化結束，溫度達到指定的要求時方可對電池進行鑄焊加工。利用傳感器來判斷動作，達到預期要求的順序，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。 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 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。設定溫度 MOV 指令，將 500 度對應的數字量寫入到 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換好的數字值分別寫入到 PLC 寄存器組 D100 和 D110 中，緩存寄存器 BFM17 有兩個功能：一是設置通道字，二是表示模數轉換開始，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 轉換開始，第三行是鉛爐溫度讀數 據，低 8 位送 M100~M107，高 4 位送M108~M111,第四行是讀取數據存 D100，第五行是選擇通道 CH2，第六行是CH2 轉換開始，第七行是冷卻裝置溫度讀數據，低 8 位送 M120~M127,高 4位送 M128~M131,第 8 行是讀取數據存 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 標N鉛 爐 加 熱 裝 置開 始 加 熱Y開 始鉛 液 量 是否 達 標NY結 束YN圖 鑄焊設備加工流 程圖 第 4 章 程序設 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 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 22 接下來是鉛爐加熱程序，鉛爐的加熱是通過 DA 轉換，將采集到的溫度數字值通過 DA 轉換為對應的電 流值，通過三相調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 為數字量分兩次寫入 BFM16 的低 8 位，第一行二行先將 12 位數字量的低 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 通道轉換程序，如圖 為鉛爐加熱程序。 然后是鉛液量判斷程序，當鉛液量不足時報警程序開啟，警鈴報警，并且開啟閃爍燈，當鉛液量符合時進入下一步程序，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 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，適合加工現場，手動程序用來逐步工作，可以用于設備的檢測。一旦選擇一種模式之后，另個模式將不工作。利用一個互鎖程序實現。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現，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 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 24 自動程序是將整個工序循環(huán)，在生產領域中提高產業(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 計 25 圖 自動程序 圖 自動程序 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 26 MCGS 進行與 PLC 連接， MCGS 用 于快速進行構造和生成出上位機監(jiān)控系統(tǒng)，大大地為用戶提供了解決實際在工程的完整方案以及開放平臺，可以用于數據采集、實時及歷史數據處理，流程控制、動畫內容的顯示、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、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(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 計 27 組態(tài)軟件的設計要求 本系統(tǒng)由工控機和構成上下位機系統(tǒng)，在組態(tài)界面 中實現如下功能： (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)實時監(jiān)測功能：運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)界面設計 主窗口如圖 ，在系統(tǒng)運行窗口中，使用 MCGS 組態(tài)軟件的圖元及圖符，根據具體的工藝流程繪制出了人機界面。以實現控制各通道上下限值修改、溫度的實時顯示、報警提示和顯示系統(tǒng)時間等功能。編制程序成功后進行調試，步驟如下： 先打開 MCGS 軟件。在出來的對話框里點擊用戶窗口。如圖 所示 右擊新建窗口點擊屬性，將窗口名稱以及窗口標題，窗口位置為最大化顯示。如圖 所示。 圖 用戶窗口 圖 窗口名稱和標題 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 28 在新的窗口的工具欄里點擊工具箱按鈕，出現工具箱為止。如圖 所示。 在工具箱上點擊 A 標簽，在窗口拉出一個合適的對話框，在里面寫入鉛爐溫度、冷卻機溫度、鉛爐液位字體。然后點擊工具箱上的實時曲線按鈕，在窗口拖出 2 個圖標，并標記縱軸相應的數值。如圖 所示。 該圖用來及時顯示出鉛液溫度和冷卻機的溫度，并且以曲線的形式表現出來。 點擊工具箱上的插入元件按鈕，點擊指示燈 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 工具箱調出 圖 鉛爐溫度和冷卻裝置溫度實時曲線 圖 報警按鈕 第 4 章 程序設 計 29 點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注，以及冷卻裝置上限標注。并將輸入框的屬性中的數據對象分別對應上下限，如圖 所示。 點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 本屬性中的數據對象分別對應鉛液溫度和冷卻裝置溫度，如圖 所示。 其它相應的模塊在圖中工具箱中可以創(chuàng)建。 控制界面做好后，我們總結一下需要定義哪些變量，以便在控制界面上能夠實現元件的仿真運行，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 個開關型變量；實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 個數值型變量如表 。 表 數據變量表 變量名稱 類 型 注 釋 低溫報警 開 關 型 用來對鉛液溫度下限進行報警 高溫報警 開 關 型 用來對鉛液溫度上限進行報警 鉛液溫度 數 值 型 用來顯示鉛液當前的溫度 冷卻裝置溫度 數 值 型 用來顯示當前冷卻機溫度 鉛液溫度上限 數 值 型 用來在運行環(huán)境下設定鉛液溫度上限報警值 圖 參數輸入 圖 報警顯示 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 30 鉛液溫度下限 數 值 型 用來在運行環(huán)境下設定鉛液溫度下限報警值 冷卻裝置溫度上限 數值型 用來在運行環(huán)境下設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 調試 31 第 5 章 調試 前一章中對電池電極鑄焊的 PLC 程序進行設計，本章要對已經設計好的程序進行調試。在這里用 GX developer 仿真軟件對設計好的程序進行調試。該軟件不能模擬 GX developer 的全部功能，但對于開關量的模擬運行調試還是足夠的。 GX developer 仿真軟件的使用 硬件設置 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 的網絡地址，一般使用默 認的地址。 模擬調試程序 首先打開工程，然后調出 MAIN 函數，整個程序都能出現在窗口，方便程序的修改以及調試。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，進入程序調試界面，或者點擊工具欄中 按鈕。接下來出現這樣的如圖 對話框 這是梯形圖邏輯測試工具，然后會出現 PLC 寫入加載，當鼠標點擊輸入輸出點時出現藍色陰影時，這說明已經成功地進入調試界面了。 然后將鼠標點擊自己想要調控的開關量上右擊出現的菜單上點擊軟元件 圖 梯形圖邏輯測試功能 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 32 測試，出現圖 的 畫面。 可以看見軟元件下面的 強制 ON 和強制 OFF 以及強制 ON/OFF 取反，點擊你所要的開關效果。這樣可以模擬開關 。 電池電極鑄焊設備控制系統(tǒng)仿真 假設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