【正文】 ................................................................................................... 25 動(dòng)畫連接 ................................................................................................................. 26 編寫語言命令 ......................................................................................................... 27 小結(jié) ......................................................................................................................... 29 第 6 章 系統(tǒng)軟硬件調(diào)試 ..................................................................................................... 30 結(jié)論 ....................................................................................................................................... 31 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................... 32 致謝 ....................................................................................................................................... 33 附錄 1 梯形圖 .................................................................................................................... 34 附錄 2 指令表 .................................................................................................................... 42 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 課題背景介紹 與在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用 可編程控制器 具有 的 編程簡(jiǎn)單、 維護(hù)方便 、 體積小、 成本 低 、 可靠性高 等優(yōu)點(diǎn) ， 具有抗干擾能力強(qiáng)模塊化組合，靈活方便維修便利，施工周期縮短通信功能強(qiáng)，高度網(wǎng)絡(luò)化等等的特點(diǎn)使其 在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中 得到了 廣泛的應(yīng)用，如自動(dòng)化生產(chǎn)線、工藝流程控制等。 PLC 還有個(gè)重要的功能就是 按照 程序所設(shè)定的邏輯關(guān)系 進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制 ， 降低器件的損壞率。 組態(tài)王監(jiān)控軟件在工業(yè)中的應(yīng)用 伴隨著我國工業(yè)化道路逐步開展 ，企業(yè)對(duì)檢測(cè)的自動(dòng)化、系統(tǒng)的監(jiān)控能力要求日趨嚴(yán)格。而且要求系統(tǒng)的開發(fā)周期短、系統(tǒng)升級(jí)簡(jiǎn)便等。它能為用戶提供大量的工具模塊，為適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，這些工具模塊可以自由組合成所需要的功能模塊。 此外，組態(tài)王的友好的圖形化操作界面保持了跟 windows 一致，這點(diǎn)是非常便于開發(fā)人員和用戶的組織和管理的。電鍍是我國 歷史較為悠久的一個(gè)加工行業(yè)，如今在傳統(tǒng)的電鍍生產(chǎn)線上依然 存在大量過時(shí)的設(shè)備和相關(guān)技術(shù) ， 這些 生產(chǎn)線 多 為 依靠氣傳統(tǒng)的控制技術(shù)，更有甚者 完全人工 操作。 在電鍍 之前一般要經(jīng)過除油、除銹、弱酸浸蝕等具有 化學(xué)污染和腐蝕 的處理，嚴(yán)重危害人的身體健康。 因此我國電鍍生產(chǎn)行業(yè)中的自動(dòng)化改造是勢(shì)在必行的，而且傳統(tǒng)的電鍍工藝也不能夠滿足現(xiàn)代化的需要， 電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量的提升不但要有成熟的電鍍工藝設(shè)備和品質(zhì)過硬 的電五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 鍍液，還與電鍍產(chǎn)品在電鍍過程中是否嚴(yán)格按照正確的工藝順序操作、每一道工序所需的電鍍時(shí)間是否控制在要求之內(nèi)等等因素有關(guān)。借助 PLC 編程簡(jiǎn)單 、反應(yīng)靈敏、受環(huán)境影響小 的特點(diǎn)， 是符合現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)的控制方式 。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)包含有啟動(dòng)、暫停、自動(dòng)和手動(dòng)檔位的切換 ， PLC 開始運(yùn)作時(shí)默認(rèn)為自動(dòng)待命狀態(tài) 。 要求有 行車 和吊鉤 實(shí)時(shí)狀態(tài)指示 。 為防止行車的撞車和吊鉤的越限，系統(tǒng)必須提供對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)報(bào)警功能，并生成報(bào)警事件記錄文檔。 本章 小結(jié) 本章主要介紹了 了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)背景，同時(shí)介紹了 可編程控制器 PLC 與組態(tài)王在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用 和這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的大體要求 。而且 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中能將大學(xué)所學(xué)知識(shí)應(yīng)用在實(shí)際中也符合大學(xué)本科教育的具體要求。它主要用來接收和存儲(chǔ)使用者通過編程器輸入其中的用戶程序和相關(guān)數(shù)據(jù)；檢查 PLC 電源和電路的工作狀態(tài)、存儲(chǔ)單元（ RAM和 ROM）、I/O 口以及定時(shí)器的狀態(tài)。在通電并開始運(yùn)行時(shí)， PLC 首先以掃描的方式把接收到數(shù)據(jù)分別放到 輸入輸出口的鎖存區(qū) ， 這些數(shù)據(jù)主要包括現(xiàn)場(chǎng)的各種裝置的輸入狀態(tài)和設(shè)定的數(shù)據(jù)。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器為 半導(dǎo)體電路 具有記憶功能 。 系統(tǒng)程序存儲(chǔ) 區(qū) ： 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器 是不可以被用戶直接讀取的，斷電不會(huì)消失。 用戶存儲(chǔ)區(qū)：用戶存儲(chǔ)區(qū)主要是用來存放用戶 按要求 所編制的程序。 輸入 /輸出接口電路 輸入 /輸出接口電路也稱為 I/O 模塊， PLC 通過輸入口獲取工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，再通過處理后生成相應(yīng)的邏輯指令信號(hào)并通過 I/0 口對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的更新 。而且 PLC 所能處理的只是其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)電平信號(hào)。當(dāng)要驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備時(shí)，由于外設(shè)的驅(qū)動(dòng)電平各有不同，所以在控制信號(hào)輸出前還要轉(zhuǎn)換成外設(shè)所能識(shí)別的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 。同時(shí)在輸入輸出的接口上一般有狀態(tài)指示燈，這樣可以使用戶更直觀地了解 PLC 的實(shí)時(shí)狀態(tài)和便于維護(hù)。 PLC 對(duì)外部供電的穩(wěn)定性要求不高，可以在額定值的百分之十二左右 波動(dòng)。 PLC 通電開始 運(yùn)行時(shí)， CPU 根據(jù) 編程者事先編寫好并燒寫入 PLC用戶存儲(chǔ)器的程序 按指令步序號(hào) 作周期性循環(huán)掃描。 在結(jié)束完一輪指令掃描執(zhí)行工作后， CPU 再次從首條程序開始重復(fù)上一輪的工作 。 PLC 的單個(gè)掃描周期包含三個(gè)步驟 ： 對(duì)外部信號(hào) 輸入 的采樣； 根據(jù)用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和處理 執(zhí)行 ； 執(zhí)行完后對(duì)外設(shè)狀態(tài)的 刷新。 關(guān)閉輸入端口，開始準(zhǔn)備 新一輪的程序執(zhí)行 。 輸出刷新階段： 所有 用戶程序經(jīng)過指令解釋并且 執(zhí)行 后 ， PLC 將在 上一階段所更新的 狀態(tài)寄存器的 電平信號(hào)送至輸出鎖存器中，最后用 繼電器或、晶體管或著晶閘管 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。由 于組態(tài)王具有 友好的人機(jī)界面、對(duì)各種現(xiàn)場(chǎng)情況有很強(qiáng)適應(yīng)性、系統(tǒng)的開放性和豐富的拓展模 等特點(diǎn)， 為傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件所存在的 種種 限制提供出了良好的解決方案， 大大縮短了工程的開發(fā)周期。為了便于組態(tài)王軟件與外部設(shè)備之間的通信或數(shù)據(jù)交換，包含了種類齊全的設(shè)備驅(qū)動(dòng)和外部設(shè)備的通信 接口。 主要用于工程的新建、監(jiān)控畫面的創(chuàng)建、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的模擬、系統(tǒng)中各種變量的建立等等 。通過這些項(xiàng)目下面的子目錄可以讓工程人員建立、查看、修改工程的各個(gè)部分。用于組態(tài) 工程的創(chuàng)建和 集中 管理本機(jī) 上的 已有 組態(tài)王 工程 ，可對(duì)現(xiàn)有的組態(tài) 工程進(jìn)行 操作，如 添加、備份、 刪除、 恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 畫面運(yùn)行系統(tǒng) 由于組態(tài)王的畫面制作開發(fā)系統(tǒng)是內(nèi)嵌于工程瀏覽器的， 為工程人員模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生成人機(jī)交互界面而提供了各種各樣的圖素組合。正是由于這種相互獨(dú)立性，為工程的調(diào)試提供了極大的便利。利用GXDEVELOPER 可以將在軟件端編寫好 的程序燒寫進(jìn)可編程控制器里面，從而對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試。 GXSimulator 是在 GXDEVELOPER 基礎(chǔ)上才能安裝的， 它 提供 了 一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái) ，安裝后可 實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)行程序的離線 仿真 調(diào)試。 本章 小結(jié) 本章主要對(duì)本次設(shè)計(jì)所用硬件設(shè)備和軟件進(jìn)行說明。在第二、三中分別講述了組態(tài)王軟件的組成以及說明 GXdeveloper與 GXSimulator在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的作用，為接下來的工作做好準(zhǔn)備。在它們 之間相連的電器元件：一般由刀開關(guān)、熔斷器、接觸器、繼電器和電動(dòng)機(jī)等組成。 圖 31 PLC電鍍生產(chǎn)線的 主電路圖 如 圖 31 所示， 當(dāng)下企業(yè)所應(yīng)用的電鍍生產(chǎn)線均為多臺(tái)行車同時(shí)運(yùn)行，為了更接近企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，此次設(shè)計(jì)采用兩臺(tái)行車協(xié)調(diào)運(yùn)作作為設(shè)計(jì)模型。 接觸器 KM KM2 控制電機(jī) M1 的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) A 行車的左右移動(dòng)；接觸器 KM KM4 控制電機(jī) M2 的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) A行車上的吊鉤的上下移動(dòng)。 采用電磁失電制動(dòng)型電機(jī)控制吊鉤上下運(yùn)動(dòng)，防止行車在左右移動(dòng)過程中由于重力因素使電鍍籃下降。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 吊鉤與 吊籃的運(yùn)動(dòng)關(guān)系設(shè)計(jì) 圖 32 吊鉤與吊籃的運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖 在電鍍的過程中，需要吊鉤去吊起電鍍籃移動(dòng)至每一個(gè)電鍍槽并放置在其中。 如 圖 32，吊鉤提起電鍍籃的動(dòng)作過程如下：首先吊鉤保持在下限處，通過左移或者右移使吊鉤的三角形溝槽鐵置于電鍍籃倒三角掛鐵下方，然后吊鉤上升，在上升的過程中就能順利地提起電鍍籃。 在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，當(dāng)?shù)蹉^處于下限處的時(shí)候，吊鉤就已經(jīng)和電鍍籃沒有接觸了，這種設(shè)計(jì)方式可以使生產(chǎn)線在不用做其他動(dòng)作調(diào)整的情況下的行車就能直接回到原點(diǎn)，準(zhǔn)備提起下一個(gè)電鍍籃。 五邑大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 控制電路設(shè)計(jì) 機(jī)型選擇 控制電路的設(shè)計(jì)采用了 PLC 來進(jìn)行過程控制，擺脫了傳統(tǒng)繼電器控制的種種局限。因?yàn)槲覀冎缹?duì)于電氣電路，如果控制電路改動(dòng)了，必須對(duì)相應(yīng)的繼電器進(jìn)行改動(dòng)，所以我們只需要 對(duì) PLC 重新編程 ，更改 輸入輸出電路的接口便能夠?qū)崿F(xiàn)新功能。 目前市面上 PLC 的種類很多，而且對(duì)于每個(gè)廠家所生產(chǎn)的 PLC，其外形、結(jié)構(gòu)、功能還有配套設(shè)備均有差別，面向的工業(yè)場(chǎng)合也各有不同。 我們主要通過考慮以下幾個(gè)方面的因素來對(duì) PLC 進(jìn)行選型。為了更接近企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，我們采用了兩臺(tái)行車的 協(xié)調(diào)運(yùn)作此次設(shè)計(jì)的主要要求。配合行程限位開關(guān)對(duì)行車與吊鉤的位置進(jìn)行確定，防止行車與吊鉤的在移動(dòng)過程中的不到位或者錯(cuò)位。根據(jù)電鍍生產(chǎn)線的控制在要求，本設(shè)計(jì)所需的輸入設(shè)備包括按鈕、行程限位開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)，輸出設(shè)備有接觸器、指示信號(hào)燈。輸入輸出口數(shù)量的確定對(duì) PLC 的選型具有重要的指導(dǎo)意義，因?yàn)槿绻x的 PLC 的 IO 口數(shù)量過多時(shí)會(huì)造成資源浪費(fèi)，過少時(shí)就需要加多擴(kuò)展模塊 ，這樣就不得已而增加了投資成本。 根據(jù)設(shè)計(jì)所需的 IO 口數(shù)量、容量、電源、成本等，我們選擇了三菱公司的 PLC，型號(hào)為 FX1N40MT001。采用 RS422 通信方式，方便在組態(tài)王和編程軟件上進(jìn)行工程調(diào)試。 根據(jù) 34PLC 的外圍接線圖所示 ，設(shè)計(jì)一共有 23 個(gè)輸入端和 8 個(gè)輸出端。在滿足本設(shè)計(jì)的要求前提下又能節(jié)省資源，選擇三菱 FX1n— 40MT 是較為合理的。 一、自動(dòng)狀態(tài)下，兩臺(tái)行車與吊鉤的工作流程 大致如下： 行車 A在上掛處把電鍍籃提起至上限后，向右行駛至“電鍍正”槽位停止 ，吊鉤 A下降使電鍍籃放置進(jìn)電鍍正槽里面 進(jìn)行工件的電鍍處理，時(shí)間 延時(shí) 30S。 吊鉤 A 保持在上限處， 行車 A 繼續(xù)向右前進(jìn)至“電鍍負(fù)”槽位，電鍍籃下降至電鍍負(fù)槽內(nèi)進(jìn)行電鍍 30S， 30S 后提升電鍍籃至上限進(jìn)行滴液 10S。 在 A行車把電鍍籃放置至回收槽的同時(shí)發(fā)送信號(hào)驅(qū)動(dòng)行車 B， B 行車 保持吊鉤在下限處并 向左移動(dòng)至 “ 回收槽 ”位。 清洗 30秒后，吊鉤 B提起電鍍籃至上限處，延時(shí) 10 秒。 至此，兩臺(tái)行車共同配合完成了一 個(gè)電鍍籃工件的電鍍工作。 啟動(dòng) 系統(tǒng) 時(shí) 默認(rèn) 加載的 的是自動(dòng)功能，在切換到手動(dòng)檔后，系統(tǒng)才能使用手動(dòng)功能。在手動(dòng)上升時(shí)，下降開關(guān)無效，反之亦