【正文】 邏輯要求及連接規(guī)律組合和排列，從而構成了表示PLC輸入、輸出之間控制關系的圖形。但它們的梯形圖語言的基本結構和功能是大同小異的，所以了解其中一種就很容易學會其它語言。其中梯形圖語言、助記符語句表語言用得最為廣泛。 PLC的編程語言PLC的編程語言目前主要有以下幾種：梯形圖語言、助記符語句表語言和流程圖(SFC)語言。(6)編程語言編程語言一般分為梯形圖、助記符語句表、控制系統(tǒng)流程圖等幾類，不同廠家的PLC編程語言類型有所不同，語句也各異。PLC指令一般分為基本指令和高級指令兩部分。(4)指令條數(shù)這是衡量PLC軟件功能強弱的主要指針。因掃描周期的長短取決于多種因素，故一般用執(zhí)行1000步指令所需時間作為衡量PLC速度快慢的一項指針，稱為掃描速度，單位為“ms/k”。如一個程序容量為1000步的PLC，可推知其程序容量為2K字節(jié)。(2)程序容量一般以PLC所能存放用戶程序的多少來衡量。 PLC的基本技術性能及編程語言 PLC的基本技術性能(1)輸入/輸出點數(shù)這是PLC最重要的一項技術指針。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉換順序及其轉換條件。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結構清晰、可讀性。因此用邏輯設計法也可以適用于PLC應用程序的設計。該方法法是根據數(shù)字電子技術中的邏輯設計法進行PLC程序的設計，它使用邏輯表達式描述問題。2. 邏輯設計法工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器組件來實現(xiàn)的。但是它沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，最后得到的結果也不是唯一的，設計所用的時間、設計的質量與設計者的經驗的多少有關。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設計的基礎上，根據被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經驗進行選擇、組合?，F(xiàn)將常用的幾種應用程序的設計方法簡要介紹如下。對應的工作流程圖如圖2—5所示。圖23 I/O端子接線圖 電鍍生產線操作流程圖根據設計的要求我們繪制出了系統(tǒng)工作的狀態(tài)流程圖，如圖24所示。PC/PPI編程電纜上標有 PC的 RS一232端連接電腦的RS一232通信接口，標有 PPI的 RS一485端連接到CPU模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。I/O模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。I/O模塊中輸入15 個點，輸出5個點，可實現(xiàn)高速輸入輸出響應，內部具有高速計數(shù)和中斷處理功能。在本次設計里，限位開關就是起到了限制設備繼續(xù)行走的作用。當然還有更多的先進形式。由于機械的慣性運動，這種行程開關有一定的“超行程”以保護開關不受損壞。接觸式的比較直觀，機械設備的運動部件上，安裝上行程開關，與其相對運動的固定點上安裝極限位置的擋塊，或者是相反安裝位置。一般設在起點，終點位置?？偸沁@樣下去，就成了一套自動生產線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動。比如自動運料的小車到達終點碰著行程開關，接通了翻車機構，就把車里的物料翻倒出來，并且退回到起點。機床上有很多這樣的行程開關，用它控制工件運動或自動進刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。在這里我們就要區(qū)分下行程開關和限位開關的概念，因為自己在做這點時都沒弄清楚時怎么回事，所以說有必要對此做下簡單的介紹。FU1為熔斷器，起過電流保護作用。圖中，M1，M2為兩臺控制吊鉤上升、下降和左、右行車的電動機，交流接觸器KMKM KMKM4通過控制兩臺電動機的運行來控制吊鉤的行進，從而進行對工件的電鍍和清洗等工作。 主電路的設計主電路的設計對于本次設計電鍍生產線監(jiān)控系統(tǒng)設計相當重要,只有在主電路設計正確且簡便的基礎上,系統(tǒng)控制電路及軟件設計才能精簡方便。至此，一次加工過程結束。（3） 如此完成電鍍工藝規(guī)定的各道工序，直至生產的末端。要重復第二個工作周期，必須在按下啟動按鈕，當按下“停止”按鈕，設備立即停車，按下“啟動”按鈕后，設備繼續(xù)運行.電鍍專用行車的工作過程如圖21所示：圖21 電鍍生產線工作過程圖（1） 在電鍍生產一側，工人將待加工的零件裝入吊籃，發(fā)出控制信號，行車自動上升，并逐段前進，根據工藝要求在需要停留的槽位停止。由3號槽內釣鉤上升，左行至左限位，釣鉤下降至下限位（即原位）。整個工作流程是這樣的，原為：表示設備處于初始狀態(tài)，釣鉤在下限位置，行車在左限位置。現(xiàn)場手動、單周期運行、連續(xù)運行操作模式是在現(xiàn)場控制柜上完成，主控室單周期運行、連續(xù)運行時在主控室上位機畫面上點擊相應的按鈕是想的。要提高PLC控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求PLC生產廠家提高設備的抗干擾能力，另一方面要求應用部門在工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。PLC品種繁多，其結構形式、性能、I/O點數(shù)、用戶程序內存容量、運算速度、指令系統(tǒng)、編程方法和價格各有不同，使用場合也各有側重。第2章 系統(tǒng)硬件設計自動化系統(tǒng)所使用的各種類型PLC中，有的是集中安裝在控制室，有的是安裝在生產現(xiàn)場和各電機設備上，它們大多處在強電電路和強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。通用版組態(tài)軟件：通用版屬于監(jiān)控系統(tǒng)中層的組態(tài)軟件，主要完成通用工作站的數(shù)據采集和加工、實時和歷史數(shù)據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出等日常性監(jiān)控事務，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能方便的代替大量的現(xiàn)場工作人員的勞動和完成對現(xiàn)場的自動監(jiān)控和報警處理，隨時或定時的打印各種報表。MCGS軟件的分類：嵌入版組態(tài)軟件：嵌入版處于整個監(jiān)控系統(tǒng)最下層的組態(tài)軟件，主要完成現(xiàn)場數(shù)據的采集、前端數(shù)據的處理與控制。包括編寫控制程序(腳本程序)，選用各種功能構件。當然也可以根據您的需要建立一些中間變量來存放計算的過渡值或是臨時狀態(tài)。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。也就是，您所要顯示的控制界面。也就是，您要在設備窗口中選擇您所有連接的控制器(如PLC，變頻器，儀表等)的型號，并設定您從設備中讀取哪些變量(如PLC中的寄存器D0)。設備窗口:是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。圖11組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境關系圖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(shù)據庫和運行策略五部分構成，如圖12所示。也就是，您在組態(tài)環(huán)境中根據您要達到的控制要求去設計，運行環(huán)境運行您設計好的組態(tài)工程。組態(tài)環(huán)境是生成應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域，經過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。是企業(yè)從現(xiàn)場監(jiān)控到企業(yè)網絡監(jiān)控、網絡管理的一個重要的工具，是實現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)代化管理的必備手段。MCGS 是眾多監(jiān)控軟件中的一種，它具有許多優(yōu)點，可用于任何監(jiān)控系統(tǒng)。隨著工業(yè)控制要求的不斷提高，專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件應運而生，它是一套功能齊全的組態(tài)生成工具軟件，通用性強，而且系統(tǒng)的執(zhí)行程序代碼部分一般固定不變，為適應不同的應用對象只需改變數(shù)據實體即可。 MCGS 組態(tài)軟件簡介過去工業(yè)控制計算機系統(tǒng)的軟件功能都靠軟件人員編程實現(xiàn)。（6）通信與聯(lián)網功能通信與聯(lián)網功能是指PLC采用通信技術，進行遠程I/O控制與數(shù)據交換，實現(xiàn)多臺PLC之間的同位鏈接，PLC與上位機之間的聯(lián)網，從而組成分布式控制網絡以完成較大規(guī)模的復雜控制。（5）A/D、D/A轉換功能A/D、D/A轉換功能是指通過A/D與D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉換，從而實現(xiàn)對模擬量的控制與調節(jié)。（3）步進控制功能步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進行下一道工序操作的控制，即順序控制，可利用移位寄存器或步進指令直接編程。（2）計數(shù)、定時功能PLC具有計數(shù)、定時功能，即使用PLC提供的定時器、計數(shù)器指令實現(xiàn)對某種操作的定時或計數(shù)控制，以取代時間繼電器和計數(shù)繼電器。同一臺PLC可適用于不同的控制對象或同一對象的不同控制要求，同一檔次、不同機型的功能也能方便地相互轉換。（4）功能強，通用性好PLC運用了計算機、電子技術和集成工藝的最新技術，在硬件和軟件兩方面不斷發(fā)展，使其具備很強的信息處理能力，可進行邏輯、定時、計數(shù)和步進等控制，能完成A/D、D/A轉換、數(shù)據處理和通信聯(lián)網等功能。以超小型PLC為例，底部尺寸可小于100mm，重量小于150g，功耗僅為數(shù)瓦。另一方面，PLC多以軟件編程取代硬件接線實現(xiàn)控制功能，使得繁重的安裝接線工作大大減輕，且編程簡單，程序設計和調試修改也很方便安全，因此，控制系統(tǒng)的開發(fā)周期大幅縮短。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員所接受。PLC是專為工業(yè)控制而設計的，因此，在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍能保證很高的可靠性，一般平均無故障時間可達到4～5萬小時，甚至遠遠超過計算機控制系統(tǒng)。（1）可靠性高，抗干擾能力強由于采用了現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術和嚴格的生產工藝，且內部電路采取了先進的抗干擾技術，所以PLC具有很強的抗干擾能力和很高的可靠性。在PLC的應用中，最重要的是用PLC的編程語言來編寫用戶程序，以實現(xiàn)控制目的。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、信息傳送程序、監(jiān)控程序等。PLC的軟件組成：PLC的軟件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產現(xiàn)場之間的連接部件。存儲器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機存儲器RAM，另一種是只讀存儲器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。常見的CPU有三類:通用微處理器（如Z80、80880286等）、單片微處理器（如8038096等）和位片式微處理器（如AMD29等）。下面簡單介紹下各部分情況。PLC的硬件組成：PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、電源等部分組成。按照工藝要求在不同鍍槽內鍍覆的時間是不同的，鍍覆電流也有所區(qū)別，電流的大小事先調定，時間的長短人為控制，因此這種生產線還是典型的半自動生產線，隨著時間的推移和新技術的發(fā)展與進步，人們漸漸地感到這種半自動的生產線難以提高生產率，因而在控制技術上開始考慮能否實現(xiàn)生產過程的全自動化，控制的手段開始引入計算機控制，也就是人們所熟知的工業(yè)控制計算機系統(tǒng)(PIC)，用計算機實現(xiàn)對控制過程的參數(shù)預設、參數(shù)檢測、數(shù)學運算等，在電流控制方面，采用晶閘管變流技術、變頻器、高頻開關電源等新技術，使得電流的控制能按照生產工藝要求實現(xiàn)精確控制，隨著生產工藝要求的進一步提高和生產過程的實際變化，人們覺得這種工控機(PIC)控制手段有著明顯的弱勢，一方面是要求生產工人具有一定的文化知識，要熟悉電腦操作，能實現(xiàn)電腦維護，另一方面工控機雖然是為工業(yè)生產而設計的，但其工作的可靠性以及抗干擾等措施還是顯得有些不夠，因而，隨著市場上新的數(shù)字設備和數(shù)字技術的發(fā)展，新的工控裝置—PLC受到越來越多的青睞，PLC的應用場合從早期的邏輯控制到后來的模擬控制等設備的外部控制模塊也有了很大的發(fā)展，出現(xiàn)了很多的特殊功能模塊，這極大地豐富了PLC的功能，也極大地拓展了其應用空間，PLC技術引入電鍍生產以后，電鍍生產有了極大的發(fā)展，近年來隨著生產的發(fā)展和不同產品工藝的特殊要求，電鍍生產的生產過程在有些領域顯得相當復雜，有許多條流水線構成一套完整的生產線，這就要求各流水線之間能實現(xiàn)互聯(lián)，因而在有些地方就引入了網絡技術，工業(yè)以太網是網絡技術里比較活躍值得信賴的一種，在有些領域則提出采用DCS、FCS技術，然而截止今日，真正把DCS技術應用到生產中的情況尚難見到，F(xiàn)CS技術更是沒有。電鍍生產作為一種傳統(tǒng)產業(yè)自開始以來，幾十年間有了極大的發(fā)展，從早期的純手工作坊式生產發(fā)展到今天的半自動甚至全自動生產，電鍍工業(yè)的進步是長足的巨大的，電鍍產品的種類和電鍍工藝的復雜程度也是發(fā)生了極大的變化，大到汽車，飛機，小到生活用品金銀首飾，各式各樣的工業(yè)產品都離不開電鍍技術，電鍍技術己發(fā)展形成一個重要的工程領域—表面工程。System）中已有大量的可編程控制器應用。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed 21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產廠家。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領域的應用都得到了長足的發(fā)展。20世紀末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應用。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。 PLC的國內外發(fā)展狀況及未來展望世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設備公司（DEC）研制的。它具有體積小、功能強、程序設計簡單、靈活通用、維護方便的特點，特別是它的高可靠性和較強的惡劣工作環(huán)境的優(yōu)點結合起來，成為工業(yè)自動化領域中最重要、應用最多的控制設備。最后用MCGS軟件對設計思路進行了組態(tài)仿真，基本實現(xiàn)了電鍍監(jiān)控系統(tǒng)的全部功能。本文主要針對自動控制這點進行設計，在該生產線的控制系統(tǒng)中，采用了高可靠性，高穩(wěn)定性，編程簡單，易于使用，而且廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產線過程控制中的控制器PLC。基于PLC的電鍍生產線監(jiān)控系統(tǒng)設計