【正文】 能模塊等；支持 ActiveX 控件、配方管理、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)功能、冗余功能。 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)的形成背景 組態(tài)王 是一個(gè)操作平臺(tái)，它能及時(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，有利于工作人員及時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的情況做出相應(yīng)的操作。 裝料完畢： 閉合， 斷開同時(shí) 斷開，延時(shí) 2 秒 斷開，在延時(shí) 2 秒 斷開， 斷開， 閉合。表示小車已經(jīng)到達(dá)。 小車到 達(dá)： 閉合， 接通同時(shí) 接通，延時(shí) 2 秒 接通， 延時(shí) 2 秒， 接通。 ( )I 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0Q 0 . 0I NT O NP T 1 0 0 m s2 0( )T 3 7Q 0 . 1Q 0 . 1I N T O NP T 1 0 0 m s2 0Q 0 . 1( )Q 0 . 2Q 0 . 2I NT O NP T 1 0 0 m s2 0Q 0 . 2( )Q 0 . 3( )I 0 . 2 I 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 0Q 0 . 4T 3 7T 3 8T 3 8T 3 9T 3 9洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ( )I 0 . 1M 0 . 0( )I NT O NP T 1 0 0 m s2 0I N T O NP T 1 0 0 m sI NT O NP T 1 0 0 m s4 0( R )Q 0 . 318 0( R )1( R )1( R )1Q 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2( )Q 0 . 5Q 0 . 2Q 0 . 1Q 0 . 5Q 0 . 0( )I 0 . 0 Q 0 . 5I 0 . 1Q 0 . 5M 0 . 0T 4 0T 4 1T 4 2T 4 0T 4 1T 4 2洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ( R )1I 0 . 3Q 0 . 0 圖 32 PLC 程序 梯形 圖 初始狀態(tài) ： 接通，其它都處于斷開狀態(tài)。由于 PLC 的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而 與計(jì)算機(jī)程序框圖不同點(diǎn)是， PLC 程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行 。如果是利用計(jì)算機(jī)編程，可以大大提高編程的效率和質(zhì)量。其次熟悉被控對(duì)象、編出高質(zhì)量的程序。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 PLC 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)可編過(guò)程 控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說(shuō)明書的基礎(chǔ)上，用相應(yīng)的編程語(yǔ)言指令，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書的過(guò)程就是程序設(shè)計(jì)。按照正常順序畫圖時(shí)，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(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。順序控制法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編程相當(dāng)長(zhǎng)，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。因此用邏輯設(shè)計(jì)法也可以適用于 PLC 應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。該方法 是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計(jì)法進(jìn)行 PLC 程序的設(shè)計(jì)，它使用邏輯表達(dá)式描述問(wèn)題。 2. 邏輯設(shè)計(jì) 法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過(guò)繼電器等電器組件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但是它沒(méi)有一個(gè)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(jié)果也不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 經(jīng)驗(yàn)的多少有關(guān)。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇、組合?，F(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)要介紹如下。 I/O 信號(hào)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)為 PLC編程人員提供了重要的依據(jù)。 （ 2） 應(yīng)為每一子空間留出適當(dāng)?shù)脑Ａ浚詡湟院笫褂谩? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有： （ 1） 按照軟件設(shè)計(jì)要求，將 PLC 的數(shù)據(jù)空間做進(jìn)一步的劃分，分為若干個(gè)子空間，并對(duì)每一個(gè)子空間進(jìn)行具體的定義。高的內(nèi)存利用率，占用整個(gè)系統(tǒng) 的內(nèi)存比較少，可以大大縮短掃描周期時(shí)間，從而提到系統(tǒng)的相應(yīng)速度。 PLC 應(yīng)用程序所需的存儲(chǔ)空間，與內(nèi)存利用率、 I/O 點(diǎn)數(shù)、程序編寫水平有關(guān)。若不滿足，則需修改，直至滿足為止。該設(shè)計(jì)中 以 I/O 地址表和 PLC 外部接線圖的形式給出，圖中也包含對(duì)每一個(gè)輸出入點(diǎn)所做的簡(jiǎn)潔說(shuō)明，使其一目了然。該設(shè)計(jì)中以 I/O 地址表和 PLC 外部接線圖的形式給出，圖中也包含對(duì)每一個(gè)輸入點(diǎn)所做的簡(jiǎn)潔說(shuō)明，使其一目了然。因此對(duì) I/O 信息的分析，就是對(duì)后面編程所需要的I/O 信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的分析和定義，并以 I/O 信息表的形式提供給編程人員。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) I/O 信號(hào)的分析與設(shè)計(jì) PLC 的工作環(huán)境是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)信號(hào)（如：料斗檢測(cè)信號(hào)、車輛檢測(cè)信號(hào)、稱重和故障信號(hào)等）多種多樣，有模擬量（如：運(yùn)料小車、物料等），也有開關(guān)量（如紅燈、綠燈、進(jìn) /送料閥門等）， PLC 就以這些現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)作為對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的源信息。例 如在本設(shè)計(jì)中，我們用三個(gè)熱繼電器 FR1~FR3 來(lái)實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警及處理。對(duì)于前者可利用 PLC 自身的一些信息和手段來(lái)完成。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第二部分是自診斷功能。繞組對(duì)地及相間短路 等故障時(shí) ，我們應(yīng)該對(duì)其做出相應(yīng)的保護(hù)。再者就是，要弄清楚， 如果電動(dòng)機(jī)出現(xiàn) 軸承損壞 。在進(jìn)行功能的分析、分配之后，要進(jìn)行具體功能的設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的 PLC 控制系統(tǒng)，其主要依據(jù)是根據(jù)被控對(duì)象和生產(chǎn)工藝要求而定。但是針對(duì)不同的元器件，我們要根據(jù)需要設(shè)計(jì)出不同的功能。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的 PLC 控制系統(tǒng)或許僅此功能就可以了，但對(duì)于本次自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對(duì)于一個(gè)實(shí)用軟件，大體上可以從以下兩個(gè)方面來(lái)考慮： （ 1） 控制功能； （ 2） 自診斷功能。對(duì)于控制系統(tǒng)的整體功能要求，可以通過(guò)硬件途徑、軟件途徑或者軟硬件結(jié)合途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，如 圖 22 為 PLC 外部接線圖的設(shè)計(jì)。 PC/PPI 編程電纜上標(biāo)有 PC 的 RS 一232 端連接電腦的 RS一 232通信接口，標(biāo)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(hào)引入到控制臺(tái)上。 I/O模塊中 輸入 8 點(diǎn)，輸出 10 點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高速輸入輸出響應(yīng)，內(nèi)部具有高速計(jì)數(shù)和中斷處理功能。 M 1 3 ～M 2 3 ～M 3 3 ～Q SF UK M 1 K M 2 K M 3F R 1 F R 2 F R 3電 機(jī) M 1 電 機(jī) M 2 電 機(jī) M 3L 1L 2L 3 圖 21 自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)主電路原理圖 I/O 地址分配 此次設(shè)計(jì)，系統(tǒng)占用 12 個(gè) PLC 的 I/O 端口，分別是 5 個(gè)輸入端口和 7個(gè)輸出端口，具體的 I/O 分配如表 21 所示 。 FR1， FR2， FR3 為起過(guò)載保護(hù)作用的熱繼電器，用于物料傳輸過(guò)程中當(dāng)傳送帶過(guò)載時(shí)斷開主電路。 根據(jù)系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖 21 所示。此時(shí)綠燈 L1 亮，紅燈 L2 滅，表示汽車可以開走。料斗出料閥門 K2在電動(dòng)機(jī) M1運(yùn)行 2 秒及料斗裝滿后，打開放料，物料通過(guò)傳送帶 PD PD2 和 PD3 的傳送，裝入汽車。 當(dāng)電動(dòng)機(jī) M3 運(yùn)行后，進(jìn)料閥門 K1 打開給料斗進(jìn)料。此時(shí)，進(jìn)料閥門（ K1），送料閥門（ K2），電動(dòng)機(jī)（ M M M3）皆為 OFF 狀態(tài)。要提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求 PLC 生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力，另一方面要求應(yīng)用部門在工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。 PLC 品種繁多，其結(jié)構(gòu)形式、性能、 I/O 點(diǎn)數(shù)、用戶程序內(nèi)存容量、運(yùn)算速度、指令系統(tǒng)、編程方法和價(jià)格 各有不同，使用場(chǎng)合也各有側(cè)重。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 自動(dòng)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(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和各電機(jī)設(shè)備上，它們大多處在強(qiáng)電電路和強(qiáng)電設(shè)備所形成的惡劣電磁環(huán)境中。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。大中?PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。 PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 2. 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。 1. 開關(guān)量的邏輯控制 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外 部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 3. 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。這樣，整個(gè)系洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí) 可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。下面我們先介紹一下 PLC 的特點(diǎn) 。自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)控制系統(tǒng)的軟件部分（信號(hào)顯示和故障顯示）均采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，而自動(dòng)程序則采用順序控制法設(shè)計(jì)。從送料小車運(yùn)行的工藝流程來(lái)看，其控制系統(tǒng)屬于自動(dòng)運(yùn)行的控制系統(tǒng)，因此，此送料小車的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用自動(dòng)掃描 循環(huán)工作方式。通過(guò)三臺(tái)電機(jī)和三個(gè)傳送帶、料斗、小車等的配合，才能穩(wěn)定、有效率地進(jìn)行自動(dòng)送料裝車過(guò)程。自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)一般是由給料器、傳送帶、小車等單體設(shè)備組合來(lái)完成特定的過(guò)程。如寶鋼工程應(yīng)用了數(shù)百臺(tái) PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應(yīng)用了美國(guó)和西 德的 PLC。據(jù)國(guó)外資料介紹 :1982年美國(guó) PLC 用戶中，有 48%來(lái)自自動(dòng)程序操作部門 (如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等 )、 13%來(lái)自石油化工業(yè)、 9%來(lái)自食品飲料業(yè)、 7%來(lái)自冶金工業(yè)、其余部分來(lái)自造紙、采礦、污水處理等部門。由于 PLC 是為工業(yè)控制所生產(chǎn)的通用性很強(qiáng)，適合于大批量生產(chǎn)的裝置，所以成本迅速下降；加上其是專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)，所以具有極好的抗干擾性能；并且他的使用和維護(hù)都極為方便，實(shí)現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機(jī)械制造業(yè)深受歡迎。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。但不久，西德的西門子 (SIEMENS)公司、 BBC 公司就開始研制 PLC，當(dāng)時(shí)主要是用于軋鋼機(jī) 、升降設(shè)備等大型設(shè)備上?，F(xiàn)代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1章 概述 可編程控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r 可編程控制器 (Programmable Logic Controller)簡(jiǎn)稱 PC 或 PLC，是60 年代末發(fā)明的工業(yè)控制器件，是美國(guó)數(shù)字公司 (DEC)為美國(guó)通用公司研制開發(fā)并應(yīng)用汽車生產(chǎn)線上，取得了極佳的效果，可編程控制器自此誕生。我在程序設(shè)計(jì)上采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，這樣就省去了工作方式程序之間復(fù)雜的聯(lián)鎖關(guān) 系，從而在設(shè)計(jì)和修改任何一種工作方式的程序時(shí)，不會(huì)對(duì)其它工作方式的程序造成影響，使得程序的設(shè)計(jì)、修改和故障查找工作大為簡(jiǎn)化。作為目前國(guó)內(nèi)控制市場(chǎng)上的主流控制器， PLC 在市場(chǎng)、技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用，利用 PLC 控制來(lái)代替繼電器控制已是大勢(shì)所趨。這種控制系統(tǒng)首先在美國(guó)通用汽車的生產(chǎn)線上使用，并獲得