【正文】 .......................................................................... 25 附錄 B 高速計數(shù)器初始化程序 .......................................................................................... 29 附錄 C 中斷程序 .................................................................................................................. 31 附錄 D TD200 控制程序 ....................................................................................................... 32 I 基于 PLC 的玻璃造型生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計 摘要 ： 根據(jù)控制系統(tǒng)的控制要求，完成玻璃造型生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設(shè)計，即在玻璃生產(chǎn)過程中，需要對生產(chǎn)出的縱向運動的板材進(jìn)行定尺寸切割，并且切割是精確定尺寸的，這就要求在對運動板材測量的同時進(jìn)行快速準(zhǔn)確的切割。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個 人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 本 科 畢 業(yè) 論 文 基于 PLC的玻璃造型生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)的設(shè)計 Glass Molding Production Line Control System Design Based on PLC 學(xué)院名稱： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 自動化 2020 級 1 班 學(xué)生姓名： 李強(qiáng) 學(xué) 號： 202002020014 指導(dǎo)教 師姓名： 王頔 指導(dǎo)教師職稱： 講師 2020 年 5 月 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 安陽工學(xué)院 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解安陽工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨?布論文的部分或全部內(nèi)容。 在該課題的設(shè)計中，主要包括控制系統(tǒng)的主電路設(shè)計、控制電路設(shè)計、控制系統(tǒng)控制程序設(shè)計、 HMI 人機(jī)界面的編程與組態(tài)以及光電編碼器的選型與應(yīng)用。硬件方面：系統(tǒng)采用 PLC 為中心控制器， 通過旋轉(zhuǎn)編碼器測得各 方向電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率并轉(zhuǎn)換為高速計數(shù)脈沖送入 PLC 中進(jìn)行計數(shù)運算可獲得刀 具 或 水平臺 行進(jìn)的精確位移量，將其與設(shè)定的初值相比較，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時 PLC 復(fù)位相應(yīng)的方向電機(jī)線圈使其停車 ，輸出高電平使切割電動機(jī)工作以實現(xiàn)精準(zhǔn)切割。軟件方面：根據(jù)設(shè)計的思想進(jìn)行了實現(xiàn)系統(tǒng)功能的梯形圖的設(shè)計，并利用 S7200 的 STEPMicro/WIN 編程軟件進(jìn)行編程，它可以方便地在Windows 環(huán)境下對 PLC 進(jìn)行編程、調(diào)試、監(jiān)控，且編 程方便、快捷。 STEP Micro/WI2。 Photoelectric encoder. High speed counter 1 引 言 在當(dāng)今的玻璃生產(chǎn)行業(yè)中，造型切割是成品加工過程中最為重要的步驟，也是保證成品質(zhì)量的重要工序。隨著新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)的廣泛運用，基于 PLC 的智能化精密切割將成為切割行業(yè)今后發(fā)展的趨勢。最主要的問題是在自動控制中，由于采用時間繼電器定時控制切割時間，定時精度差，電機(jī)速度受電源波動影響大，因而切割誤差較大，降低成品率，增加拋磨難度。在切割方面，因為不同的厚度，以及要求切割的切割方式形態(tài)各異，如果使用完全的人工操作，不但很費時間，同時也浪費人力且效率低下，給企業(yè)帶來巨大的人工成本。所以如果能夠?qū)崿F(xiàn)對于板材切割的 PLC 自動控制，操作人員就不用時時刻刻守在機(jī)器旁邊了，不但節(jié)省了大量的人力和時間，更能夠極大的減少切割過程對于人體的傷害。 2 第一章 緒論 PLC 的背景 隨著 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣控制技術(shù)在 各 個領(lǐng)域中的到了越來越廣泛的應(yīng)用。 PLC 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機(jī)技術(shù)，半導(dǎo)體技術(shù)，自動控制技術(shù)，數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動控制裝置。從運動控制到過程控制，從單機(jī)自動化到生產(chǎn)線自動化乃至工廠自動化，從工控機(jī)器人，數(shù)控設(shè)備到柔性制造系統(tǒng)（ FMS），從集中控制系統(tǒng)到大型集散控制系統(tǒng)， PLC 均充當(dāng)著重要角色，并展現(xiàn)出強(qiáng)勁的態(tài) 勢。 （ 1）開關(guān)量的邏輯控制 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，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。 （ 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(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。 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。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，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動控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于 各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。作為工業(yè)控制計算機(jī)， PLC3 能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，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≈票怼? （ 6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。新近生產(chǎn) 的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 值得注意的是，隨著 PLC、 DCS 相互滲透，二者的界線日趨模糊的時候， PLC 從傳統(tǒng)的應(yīng)用于離散的制造業(yè)向應(yīng)用到連續(xù)的流程工業(yè)擴(kuò)展。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 PLC 的定義有許多種。它采用可編程序的存貯器，用來 在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。 PLC 具有通 用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。 本設(shè)計的主要內(nèi)容 此次控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面。系統(tǒng)的操作 控制、實時數(shù)據(jù)的采集和動作過程的監(jiān)視、各種參數(shù)的顯示和設(shè)定，由掛接在 PLC 上的人機(jī)界面來實現(xiàn)。 5 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的設(shè)計思想與結(jié)構(gòu)流程圖 系統(tǒng)的控制要求是實現(xiàn)玻璃的定尺寸切割，即要求驅(qū)動流水線橫向運動的電動機(jī) M1在達(dá)到設(shè)置尺寸后停止運動，光電編碼器與橫 向運動電動機(jī) M1 同軸連接，電動機(jī)的水平驅(qū)動位移與光電編碼器的脈沖數(shù)輸出成比例關(guān)系，光電編碼器的輸出與 S7200 CPU 的高速計數(shù)器輸入相連接，利用高速計數(shù)器實時計算光電編碼器輸出脈沖數(shù)，通過計算即可測量出橫向運動的長度。實現(xiàn)以上控制任務(wù)，控制系統(tǒng)應(yīng)包括三大部分：主電路、控制部分和顯示部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖如下： T D 2 0 0西 門 子 S 7 2 0 0旋 轉(zhuǎn) 編 碼器行 程 開關(guān)M 3M 2M 1旋 轉(zhuǎn) 編 碼器 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖 控制系統(tǒng)主要構(gòu)造及動作過程 主電路表示系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括電動機(jī)、光電編碼器、 TD200 人機(jī)界面、行程開關(guān)和激光切割束。 當(dāng)設(shè)定值等 于預(yù)置值時，斷開進(jìn)給電機(jī)的接觸器，電磁離合制動器的離合分離，剎車起作用以消除推進(jìn)系統(tǒng)的慣性，從而實現(xiàn)精準(zhǔn)定位?？刂葡到y(tǒng)動作流程圖如 下圖所示： 開 機(jī)刀 具 下 降刀 具 縱 向 定 寬生 產(chǎn) 線 橫 向 運動刀 具 定 寬 切 割刀 具 上 升刀 具 定 長 切 割 圖 控制系統(tǒng)動作流程圖 電氣元件的選型 電動機(jī)選型 電動機(jī)是主要的動力機(jī)械，它的應(yīng)用是非常廣泛的，所以就其全國電動機(jī)的總耗電量來說，它是極為可觀的。電動機(jī)的選擇內(nèi)容包括電動機(jī)種類、外殼型式、額定電壓、額定轉(zhuǎn)7 速、額定功率、各項性能等。流水線的橫向運動是定向單向運動，只需電動機(jī)啟停運動即可。 根據(jù)主電路的要求和控制方式結(jié)合以上對電機(jī)的各項標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)的介紹可確定主電路所用的元件的型號和參數(shù)。刀架電機(jī)用來控制刀片的上下移動，而刀片的移動并不能很快，所以所選的電機(jī)轉(zhuǎn)速要稍微低，雖有蝸輪減速，帶在經(jīng)濟(jì)角度考慮下，可以用轉(zhuǎn)速小、功率低的電機(jī)以節(jié)約成本。m2 Z242 220 750 1500 主電路其他元件選型 主電路的其他元件的選型就為斷路器的選擇、交流接觸的選擇、熔斷器的選擇、中間8 繼電器的選擇 表等各種元件的選擇。 （ 1）刀開關(guān)是用來控制設(shè)備的總電源，三組熔斷器是防止電流過大而設(shè)計的，熱繼電器也有同樣的效果，但是工作原理不同。 KM7 和 KM8 控制電磁離合制動器，剎車時給電機(jī)其精確定位的。通過熔斷器的熔化特性和熔化特性的配合以及熔斷器與其他電器的配合，在一定的短路范圍內(nèi)可達(dá)到選擇性保護(hù)。應(yīng)考慮到電動機(jī)的起動條件，按電動機(jī)時間長短選擇熔體的額定電流，對起動時間不長的場合可按下公式?jīng)Q定熔體額定電流 eI ： eI = dI ? ? ?3~ () 對起動時間長或較頻繁起動，按下公式?jīng)Q定電流 eI ： eI = dI ? ? ?~ () 式中， dI 為電動機(jī)的起動電流。 FU2 選用 RT1600C 型，其主要技術(shù)參數(shù)： 額定電流 ，額定電壓 500V，額定功率 。接觸器具有操作頻率高、使用壽命長、工作可靠、性能穩(wěn)定、維修簡便等優(yōu)點，是用途廣泛的控制電路之一。為了盡可能經(jīng)濟(jì)地、正確地選用接觸器，必須對控制對象的工作情況以及接觸器性能有一較全面的了9 解，不能僅看產(chǎn)品的銘牌數(shù)據(jù)，因接觸器銘牌上所規(guī)定的電壓、電流、控制功率等參數(shù)為某一使用條件下的額定值，選用時應(yīng)根據(jù)具體使用條件正確選用。然后，根據(jù)接觸器控制對象的工作參量（如工作電壓、工作電流、控制功率、操作頻率、工作制等）確定接觸器的容量等級。用于特殊環(huán)境條件的接觸器應(yīng)選用派生型產(chǎn)品（如濕熱帶型― TH 或符合防爆、防塵、防滴等使用要求的產(chǎn)品）。 本設(shè)計中交流接觸器使用屬于電動機(jī)負(fù)載，且其負(fù)載的輕重程度為一般任務(wù)型，其操作頻率不高。 對特重任務(wù)電機(jī)，如印刷機(jī)、鏜床等，操作頻率很高，可達(dá) 600～ 12020 次 /h，經(jīng)常運行于起動、反接制動、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起動電流選用，接觸器型號選 CJl0Z，因此 KM KM KM4～ KM6 選用 CJl0Z 型。 （ 4）熱繼電器是依靠電流通過發(fā)熱元時產(chǎn)生的熱，使雙金屬片受熱，彎曲而推動機(jī)構(gòu)動作的一種電器，主要用于電動機(jī)的過載保護(hù)，斷相及電流