基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計說明書帶開題報告

基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計說明書帶開題報告,基于,PLC,電鍍,生產(chǎn)線,控制系統(tǒng),設(shè)計,說明書,開題,報告 摘要 基于PLC的電鍍生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 這樣的設(shè)計是為了使生產(chǎn)線能夠自動生產(chǎn)和操作的能力，采用日本三菱FX2N-32MR-001為控制器進行電鍍生產(chǎn)線的自動控制。通過硬件和軟件設(shè)計，畫出了硬件接線圖、可編程控制器控制、輸出端口分配表和總體方案流程圖，通過控制電鍍行車的上行、下行、左行、右行四個運動，來實現(xiàn)自動化，從而提升生產(chǎn)效能，勞動強度會下降，可以提高工人的工作環(huán)境質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：plc ；電鍍生產(chǎn)線 ；行車 I Abstract The Design of Control System of Electroplating Automatic Production Line Based on Programmable Logic Controller Abstract This design is for the sake of making the line of production be capable of own the ability of automatic production and operation, using Japan's MITSUBISHI FX2N-32MR-001 as the controller to carry out automatic control of electroplating production line. Hardware and software design of the system on this basis, gives the system hardware wiring diagram and PLC control I / O port allocation table as well as the overall program flow chart, the design and control object is mainly the galvanization driving, by electroplating road of upward, downward, left and right control for four movement to achieve automatic electroplating production line, so as to improve the production efficiency, reduces the labor intensity and greatly improve the environmental quality of the work of the staff. Key words: PLC；Electroplating production line； Driving Electroplating 目 錄 摘 要 III Abstract IV 1 緒 論 1 2電鍍生產(chǎn)線的總體介紹 2 2.1電鍍生產(chǎn)線的概述 2 2.2本課題內(nèi)容和工藝要求 2 2.2.1 內(nèi)容 2 2.2.2設(shè)計要求 3 2.3控制器的選擇 3 3 可編程序控制器(PLC) 5 3.1 PLC的基本概念 5 3.3 PLC的基本工作原理 7 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 9 4.1 PLC的選型 9 4.2 主電路設(shè)計 10 4.3 PLC外部接線圖 11 4.4 I/O地址分配表 13 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 15 5.1 三菱fx2n系列plc的軟件構(gòu)成 15 5.1.1 三菱fx2n系列plc元件 15 5.1.2 三菱PLC的編程語言 17 5.2 三菱fx2n系列plc基本指令講解 17 5.3 控制流程 18 5.4控制系統(tǒng)的程序編制 21 5.4.1 控制系統(tǒng)的一些基本操作要求 21 5.4.2程序的編制 21 6系統(tǒng)的運行與調(diào)試 28 6.1編程軟件與調(diào)試軟件介紹 28 6.2 程序的調(diào)試 29 7 結(jié)論 38 參考文獻 39 附 錄A 梯形圖 40 附 錄B 指令表 47 致 謝 52 IV 1 緒論 1 緒 論 41 2 電鍍生產(chǎn)線的總體介紹 2電鍍生產(chǎn)線的總體介紹 2.1電鍍生產(chǎn)線的概述 電鍍生產(chǎn)線集中了工業(yè)電鍍中基本的電鍍生產(chǎn)設(shè)備，電鍍生產(chǎn)需要按照一定的流程實施。 電鍍生產(chǎn)線目前的核心控制部件是PLC，它產(chǎn)生的控制效果會更加精確，有效。 電鍍生產(chǎn)線技術(shù)在持續(xù)完備中，從最開始的手動電鍍到半自動化電鍍，再到現(xiàn)在的全自動電鍍。但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，這些生產(chǎn)技術(shù)并沒有被淘汰，目前還起著作用。它們各自有優(yōu)缺點以及其所適用的場合。 表1-1電鍍生產(chǎn)線分類 2.2本課題內(nèi)容和工藝要求 2.2.1 內(nèi)容 電鍍生產(chǎn)線上是有基本的槽位三個：清水槽、回收槽、電鍍槽，用行車來帶動工件，通過電鍍，鍍液回收，清洗等幾個工序。完成電鍍的所有過程。位于電鍍生產(chǎn)線邊的人員，將代加工的加工件放入筐內(nèi)，同時給出指示，專用行車就向上去和自動一段段運行。根據(jù)設(shè)計的目的在須靜止的槽位處靜止運動，而且根據(jù)程序往下走，靜止一段時間（每個槽停留的時間根據(jù)事先工藝要求設(shè)定）后自動提升，這樣完成電鍍工藝要求的每一道工序，直到生產(chǎn)線結(jié)束后，自動返回到原來的位置，放下已經(jīng)做好的的零件，然后又一次放進材料，發(fā)出指示，用來啟動下一個處理周期。 2.2.2設(shè)計要求 電鍍生產(chǎn)線設(shè)有三個槽，工件可通過有升降吊鉤的行車移動。鍍后，鍍液回收及清洗工藝，工件按要求做好。加工指示是：把物料投到電鍍槽里，電鍍280秒后提出，停放28秒后，把鍍液從工件上流到渡槽，之后放到回收液槽里浸30s，向上提并靜止15S，再放到干凈水槽里洗30S，接著抬起來靜止15S，行車回到原來的地方，全部完成工作。電鍍生產(chǎn)線的流程圖像1-1顯示。 圖1-1 電鍍生產(chǎn)線的工作流程圖 2.3控制器的選擇 在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制器處于十分重要的地位，是現(xiàn)代化工業(yè)實現(xiàn)自動化的核心組成部件。以前是采用繼電器電路作為控制方式，由于科學技術(shù)的快速發(fā)展出現(xiàn)了越來越多的控制方法如：PLC、單片機和工控機等?？墒抢^電器電路控制并沒有徹底放棄，下面通過對照繼電器電路控制與PLC控制來選擇本設(shè)計的控制器。 如圖1-2為繼電器電路圖；圖中SB1為常開按鈕，sb2位常閉按鈕、km為繼電器線圈。當按下sb1后km線圈將得電，其常開觸點將閉合，電路將保持接通，所以如果松開sb1，KM線圈還是有電。一直等到按下sb2后，電路才會斷開，不得電，它的常開觸點km將斷開。 像圖1-3是PLC梯形圖；圖中X0是常開，X1是常閉，Y0表示輸出，Y0的工作狀態(tài)受X0、X1的指示而工作。如果按下x0那么線圈y0得電，y0的常開將會閉合，此時就算松開x0，電路還是接通的，y0也繼續(xù)保持接通狀態(tài)，如果想要斷開電路只能按下x1，整個電路才會十電。 如上兩種圖看起來十分相似，但它們之間卻也存在著不同之處。 表1-2兩者的一些不同點 通過對比，繼電器電路圖和PLC梯形圖非常類似，其產(chǎn)生原因是：PLC梯形圖大致上是參考繼電器控制電路的一些元件符號，只有個別處有些不同，兩者的區(qū)別主要有四種，因此根據(jù)表1-2選擇PLC作為控制器。 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 3 可編程序控制器(PLC) 3.1 PLC的基本概念 在PLC出現(xiàn)以前，繼電器控制系統(tǒng)已被非常普遍的用在各種工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，它的作用無可取代。由于生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴張，繼電器控制系統(tǒng)作用有限，已無法滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的要求。繼電保護控制系統(tǒng)一般是針對某一特定的動作順序或特定的生產(chǎn)過程而設(shè)計的，其控制效果受一些邏輯控制、定時和計數(shù)等限制，如果動作順序或則生產(chǎn)的工藝發(fā)生轉(zhuǎn)變，那么需要從頭開始設(shè)計、布線、裝配還有調(diào)試，浪費寶貴的時間和金錢。繼電器控制系統(tǒng)存在像大的耗電量和體積、差的可靠性、較短的壽命和相對慢的運行。為了解決這個問題，美國的某公司在六十年代后期，發(fā)明了新的控制設(shè)備用來取代前者。 PLC是一種利用自身特點來控制機器設(shè)備的電子設(shè)備，控制效果非常好。PLC和相關(guān)的設(shè)備都該根據(jù)便于和工控系統(tǒng)成為一個全體，方便擴大其功能的準則來設(shè)計。 世界上第一個可編程控制器在20世紀60年代末得到了廣泛的認可，由美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）發(fā)展。1970年初生產(chǎn)了微處理器，人們把它引入了可編程控制器中推動了可編程控制器的發(fā)展，也具備了現(xiàn)代工控裝置的基本雛形。1970年中末期，像實用化發(fā)展，由于電腦使用其中，它的功能發(fā)生很大轉(zhuǎn)變。1980年代，PLC在發(fā)達國家中已得到普遍應用，這期間標志著PLC已步入成熟階段。這個階段產(chǎn)生大量PLC生產(chǎn)公司。九十年代末期，PLC朝著越來越符合現(xiàn)代工業(yè)控制需求的方向發(fā)展，估計在21世紀PLC仍將會獲得較大的發(fā)展。中國八十年代引進、應用、研制和生產(chǎn)PLC的。 plc具有的不同之處：狀態(tài)保持好、不會輕易改變、配套完善、功能齊全、適用性強、好學好用、設(shè)計快、好維修、改造難度小、體積不大、重量輕、能耗不高等，所以受到工程技術(shù)人員的普遍歡迎。目前，PLC已廣泛應用于各個生產(chǎn)行業(yè)。 3.2 PLC系統(tǒng)的組成 可編程控制器雖分為箱式和模塊式兩種，可是其構(gòu)成是基本相同的，都是由cpu，存儲器，i/o接口，電源模塊等幾部分構(gòu)成的。下面對幾部分作分別的介紹像表2-1所示。 3.3 PLC的基本工作原理 PLC在運行的不同階段完成不同的工作，如果出現(xiàn)新的情況，則新的情況就無法讀取。只能在下一次掃描程序下進行，新的狀態(tài)就可以讀入實現(xiàn)。。 程序運行后，映像寄存器的東西將不改變。掃描周期的長度主要取決于以下三個決定：（1）指令執(zhí)行速度，（2），指令本身所花費的功夫，（3），指令數(shù)。由于PLC的工作原理，所以肯定會出現(xiàn)進去/出來延遲的問題，就是所謂之反應延緩。 在可編程控制器的工作中，將根據(jù)用戶在程序中預先準備好的指令，按照指令序列號（或地址號）進行連續(xù)的周期掃描，當不發(fā)生跳轉(zhuǎn)命令，那么按照指示從最開始的指令起一個接一個的執(zhí)行，保持到程序執(zhí)行完。然后返回到第一個命令，下一輪的新掃描。每次掃描時，輸入信號采樣，輸出狀態(tài)的刷新和其他工作一起完成。 掃描一次需經(jīng)過3個階段，具體像表2-2顯示的那樣。 表2-2 圖2-1對以上過程進行了描述。圖上“□”是指指令存儲的位置，“→”是指指令的去向和辦法。這一圖不僅體現(xiàn)了可編程控制器控制的兩個基本點，也反映了可編程控制器信息之間的空間關(guān)系。 圖2-1 PLC工作過程 圖2-2流程圖與上面所表達的意思相同。代表了互相之間的時間關(guān)系。 圖2-2 PLC工作流程圖 圖2-2a是PLC的一個精簡的流程，實際還要繁瑣。不僅要完成刷新和執(zhí)行程序，還要做好大家都需要做的任務。 圖2-2b放映的是PLC實際的流程，按照圖中的順序持續(xù)運行，一遍接著一遍。 這種持續(xù)地反復運行程序的方法實現(xiàn)控制，此掃描方式是基本運行方法。 在可編程控制器上，該系統(tǒng)需要做好電氣測試和內(nèi)存的初始化工作，并充分準備了可編程控制器的正常運行。 另外，為了應對突發(fā)任務，PLC還預設(shè)了中斷處理。在此狀態(tài)下時，須處理的任務會先申請中斷，然后轉(zhuǎn)向處理中斷的任務，還可以返回到原程序的原始點的操作。 PLC的中斷方式是分等級的。如果出現(xiàn)多個中斷事件時，會按優(yōu)先級的先后解決。 PLC對許多控制基本采用順序掃描的工作方式，但是對于某些急需處理任務，會采用中斷方式。如此，既能做到全部的控制被照顧到，并且某些緊急的任務也可以得到及時處理。 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4.1 PLC的選型 雖然科技迅速發(fā)展，但PLC憑借其強大的功能、廣泛的適用性和非常人性化的操作方式等優(yōu)勢使其得到了飛速的發(fā)展?？删幊炭刂破飨蛑又悄芑?、完美化的方向發(fā)展，可編程控制器的優(yōu)勢是由繼電器所無法比擬的。PLC實際上是一臺工控機，雖然有價格比繼電器昂貴許多的缺點，但是它的結(jié)構(gòu)卻比繼電器簡單很多，而且方便操作，當工藝發(fā)生變化時只要重新編制程序即可，調(diào)試時間比繼電器所需要的少很多，而且PLC還具有自我診斷運行故障和排除故障的優(yōu)點。 目前全世界PLC的生產(chǎn)廠主要有西門子、歐姆龍、法拉克、三菱等。以下主要對三菱FX-2N系列的的PLC作簡單的介紹。 三菱FX2N系列PLC介紹： 三菱系列可編程控制器具有性能高、速度快、形狀小的優(yōu)點，還能夠符合多個基本組件之間的連接和定位控制、模擬控制等特殊用途，可以符合廣泛的需求。其特點主要有以下幾個方面： 1、編程比較簡單； 2、品種十分豐富； 3、令人放心的高性能； 4、系統(tǒng)的配置即固定又靈活； 5、高速運算； 6、外部機器通訊簡單化； 7、共同的外部設(shè)備； 8、可以使用于多種特殊用途。 另外，F(xiàn)X系列可編程控制器還具備一些特征：如功能邏輯選件非常高級、速度非?？旌投ㄎ豢刂频?； 圖3-1 三菱FX2N系列PLC外觀 根據(jù)本課題需求（須15個輸入點、8個輸出點）和綜合成本等因素，最終采用三菱的FX2N-32MR-001的PLC。 FX2N-32MR-001的I/O點數(shù)每個是十六，是繼電器輸出。 4.2 主電路設(shè)計 在該設(shè)計中，按照電鍍生產(chǎn)線的工藝要求，僅需兩臺電機各自控制吊鉤的上升、下降和行車的左行、右行。主電路如圖3-2。 圖3-2上，接觸器KM1、KM2和KM3、KM4分別控制電機M1和M2的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，M1控制吊鉤的上升和下降，M2控制行車的向前和向后。 圖3-2電鍍生產(chǎn)線主電路圖 4.3 PLC外部接線圖 定義的I/O端子接線圖如圖3-3所示的。由圖表可以看到,PLC控制系統(tǒng)有輸入信號15個，皆為開關(guān)量。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有八個，其中有兩個是用來驅(qū)動電機正反開關(guān)接觸器KM1、KM2，兩個是用來驅(qū)動電機正反轉(zhuǎn)的接觸器KM3和KM4，和四個指示燈。 FX2N-32MR-001 SA3工件檢測 原點指示 運行指示 停止指示 位置指示 AC220V ZD4 ZD3 ZD2 右行 ZD1 KM4 KM3 KM2 KM1 Y007 Y006 Y005 Y004 Y003 Y002 Y001 Y000 COM COM X016 X015 X014 X010 X007 X005 X013 X012 X011 X006 X004 X003 X001 X002 X000 DC24V SQ6下降定位 SQ5上升定位 SQ4左限位 SQ3清水槽定位 SQ2回收液槽定位 SQ1鍍槽右限位 SB6右行 SB5左行 SB4下降 SB3上升 SA2手動 SA1自動 SB2停止 左行 吊鉤下降 吊鉤提升 圖3-3 PLC外部接線圖 SB1啟動 FX2N-32MR-001 4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 4.4 I/O地址分配表 在此設(shè)計中，將15個輸入信號根據(jù)各自的功能類型分好，選定與之功能相對的元器件，之后再與PLC的I/O點逐一對應。在整個系統(tǒng)的設(shè)計中，選擇X000—X007和X010—X017作為輸入信號。具體分配見表3-1所示。 把8個輸出信號根據(jù)各自的功能類型分好，之后選擇與之功能相對應的元器件， 最后再與PLC的I/O點逐一對應。在整個系統(tǒng)的設(shè)計中，選擇Y000-Y007作為輸入信號。具體見表3-2。 表3-1 輸入信號I/O分配 表3-2 輸出信號I/O分配 在這一章中，我們主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計，以及三菱FX2N-32MR-001作為本設(shè)計的PLC模型，既能夠盡可能地發(fā)揮FX2N-32MR-001系列PLC的性能特點，又能夠滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。 在硬件設(shè)計方面，確定了2臺電機的主傳動機構(gòu)的基本思想，完成了系統(tǒng)的輸入/輸出端口的分配和外部端子的連接。 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 5.1 三菱fx2n系列plc的軟件構(gòu)成 5.1.1 三菱fx2n系列plc元件 內(nèi)部按照軟組件的功能的差異，可以有很多方面，像I/O繼電器，定時器，計數(shù)器，輔助繼電器區(qū)，以下是在下表4-1描述。 表4-1 PLC內(nèi)部軟元件 本設(shè)計可以使用的輔助繼電器有普通用途和特殊用途。 （1） 普通輔助繼電器：在可編程控制器內(nèi)的普通用途輔助繼電器編號是m0-m499，共500?？删幊炭刂破鬟\行時斷電，程序的普通用途的輔助繼電器都會成為off狀態(tài)，恢復了電源，除了外部輸入信號使其no外，其余的仍然保持原先的狀態(tài)。 （2） PLC內(nèi)的特殊用途輔助繼電器元件編號為m8000-m8255，總計256個。根據(jù)不同類型的使用可以分為2類：一類觸點實用型特殊的輔助繼電器，一類線圈驅(qū)動的特殊驅(qū)動型輔助繼電器。此設(shè)計里用到特殊輔助繼電器是m8002，它的功能是：可編程控制器在RUN后的操作為ON的初始脈沖。 以上幾個是在該系統(tǒng)設(shè)計中大概需用到的PLC軟元件，此外PLC還有許多其它的軟元件。 5.1.2 三菱PLC的編程語言 三菱系列PLC編程語言很豐富，有梯形圖，語句表，功能塊圖和順序流程圖（SFC）。下面詳細介紹梯形圖和順序流程圖的基本概念。 梯形圖 在梯形圖左邊的一個垂直的直線上稱為總線，右邊的虛線稱為右總線。總線條是連接線圈和線圈輸出之間的邏輯連接。 PLC梯形圖具有以下一些特點。 1. 梯形圖是“從上到下線的線圖，兩邊的垂直桿類似的電氣控制圖的電力線，通常被稱為總線（母線），大多數(shù)的梯形圖只保留左母線。 2. 梯形圖中的輸入接點、輸出線圈是輸入、輸出存儲器中輸入、輸出點的狀態(tài)，不是接線時現(xiàn)場開關(guān)的實際狀態(tài)；輸出線圈只對應輸出映像區(qū)的相應位，該位的狀態(tài)必須通要過I/O模塊上對應的輸出單元才能驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)，從而完成相應動作。 3. 梯形圖的繼電器觸點能常開或則常閉，其數(shù)目理論上是沒窮盡的（受存儲容量限制），可以保持不變，所以，梯形圖設(shè)計中，能不用考慮觸點數(shù)量，這帶給設(shè)計者很大便利。對于外部輸入信號，在線路上接入一個信號。 順序功能圖(SFC圖) 順序功能圖是一種圖形化的編程語言，是參考工藝流程圖。它具有直觀、易于理解、易于查找故障、易于維護等優(yōu)點，近年來在可編程控制器編程中得到了廣泛的推廣和推廣。 5.2 三菱fx2n系列plc基本指令講解 FX-2N系列plc包括基本（順控）指令二十七類，步進指令兩類和應用指令一百二十八類種總計二十九個。FX2N系列plc的編程語言有梯形圖及指令表等。下面僅僅介紹本設(shè)計中需要用到的指令如表4-2。 表4-2基本指令 5.3 控制流程 電鍍生產(chǎn)線不僅要裝卸工件，還需能自動進行全部的生產(chǎn)過程。并且行車和吊鉤的正反運行都要可以實現(xiàn)點動控制，易于調(diào)整和維修設(shè)備。 行車自動運行的控制過程是：行車至原位后吊鉤下降到最下方，隨即行車左限位開關(guān)SQ4、吊鉤下限開關(guān)SQ6被壓下動作，操作人員把電鍍工件放在掛具上后準備開始進行電鍍。 （1） 吊鉤上升 按下啟動按鈕SB1，吊鉤保持上升，當上升后碰到上限位開關(guān)SQ5時，吊鉤將停止上升。 （2） 行車右行 當?shù)蹉^上升后碰到上限位開關(guān)SQ5的同時，行車將向右行。 （3） 吊鉤下降 當行車右行碰到右限位開關(guān)SQ1時，行車會立即停止右行，并且吊鉤將下降。 （4） 電鍍定時 當?shù)蹉^下降碰到了下限開關(guān)SQ6時，定時器T0會定時280秒電鍍。 （5） 吊鉤上升 一旦定時器T0定時時間到了，吊鉤將會上升。 （6） 滴液定時 吊鉤上升到上限位開關(guān)SQ5時將停止上升，定時器T1定時28秒，工件滴液。。 （7） 行車左行 當定時器T1定時時間到了，行車將會向左行。 （8） 吊鉤下降 當行車向左行碰到右限位開關(guān)SQ2后，行車左行將會停止，并且吊鉤會下降。 （9） 回收電鍍液定時 當?shù)蹉^向下碰著下限開關(guān)SQ6后，定時器T2會定時30秒用來回收電鍍液。 （10） 吊鉤上升 當定時器T2限定時間到后，吊鉤將會上升。 （11） 滴液定時 當?shù)蹉^上升碰上了上限位開關(guān)SQ5后將不會再向上走，同時定時器T3將定時15秒，工件滴液。 （12） 行車左行 當定時器T3定時時間到后，行車將會左行。 （13） 吊鉤下降 當行車左行碰到了右限位開關(guān)SQ3后，行車左行會停止，并且吊鉤會下降。 （14） 清洗定時 當?shù)蹉^往下碰到了下限開關(guān)SQ6后，定時器T4將會定時30秒清洗。 （15） 吊鉤上升 當定時器T4定時時間到后，吊鉤將會上升。 （16） 定時滴液 當?shù)蹉^上升碰上上限位開關(guān)SQ5時就會不向上，定時器T5將會定時15秒，工件滴液。 （17） 行車后退 當定時器T5定時時間到后，行車將會左行。 （18） 吊鉤下降 當行車左行碰到右限位開關(guān)SQ4后，行車將會停止左行，同時吊鉤將會下降。 （19） 返回原位 當?shù)蹉^下降碰到下限開關(guān)SQ6后，電機會停止，到達原位。 一次電鍍完成后，卸下工件裝夾新待鍍工件進行下一次電鍍。電鍍生產(chǎn)線的工作狀態(tài)流程圖如圖4-1所示。 電鍍生產(chǎn)線流程圖像圖4-1顯示 原位限位SQ4 下降限位SQ6 吊鉤下降 左限位SQ4 下限位SQ6 行車后退 吊車下降 T5定時15S 回收液槽定位SQ2 工件滴液 行車后退 上升限位SQ5 T1定時28S 吊鉤上升 工件滴液 T4定時30S 上升限位SQ5 清水槽清洗 吊鉤上升 下降限位SQ6 T0定時280S 吊鉤下降 工件電鍍 清水槽定位SQ3 下降限位SQ6 行車后退 吊鉤下降 T3定時15S 右限位SQ1 工件滴液 行車前進 上升限位SQ5 上升限位SQ5 吊鉤上升 T2定時30S 吊鉤上升 啟動SB1 浸回收液 原位指示 5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 5.4控制系統(tǒng)的程序編制 5.4.1 控制系統(tǒng)的一些基本操作要求 1、行車在原位時原位指示燈點亮，并且只有位于原位時才裝卸工件； 2、系統(tǒng)必須在工件檢測傳感器發(fā)出信號且在原位時才能啟動； 3、系統(tǒng)不運行時指示燈被要求滅掉，停止時指示燈需點亮； 4、系統(tǒng)運行時運行指示燈被要求點亮，停止時指示燈需熄滅； 5、系統(tǒng)自動運行中停止時，工件會保持在運行時工件的位置，若要繼續(xù)加工工件則按啟動按鈕繼續(xù)加工，若此工件廢除則要切換到手動狀態(tài)下進行裝卸工件； 6、手動運行時只能在電鍍槽、回收液槽、清水槽、左極限四個位置進行上下行走，在這四個位置時位置指示燈會點亮提醒操作者。 5.4.2程序的編制 由于本控制系統(tǒng)每一步操作都是按照時間的先后順序來進行加工控制的，這就滿足了SFC圖的編制基本的條件。所以選擇SFC圖進行編程，然后再轉(zhuǎn)化為梯形圖與指令表。 一、SFC圖的編制 狀態(tài)法被稱為功能標圖法，是一種重要的編程方法和手段。近幾年，許多可編程控制器的生產(chǎn)商結(jié)合這一方法制定了相關(guān)的指令。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖是狀態(tài)編程的不可或缺的工具，包括了狀態(tài)編程的所有元素。首先，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，然后將其改變?yōu)闋顟B(tài)梯形圖（STL）或指令表。 根據(jù)4.3節(jié)的系統(tǒng)控制流程圖編制的SFC圖如下： S21 電鍍槽定時T0 X3手動開關(guān) S0 T0 K2800電鍍定時 Y1 下行 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X16下降限位 M0 X16 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 S23 X0啟動 X3手動開關(guān) S0 右限位（鍍槽）X11 M1 Y3 右行 Y2 左行 Y1 下行 Y0 上行 Y7 位置指示燈 X14 X13 X12 X11 X7右行 Y2 X6左行Y3 X5下行Y0 M1 Y0 上行 X4上行Y1 M1 Y3 右行 Y0 上行SHANGXSHANGX SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 SET M0 S30 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 X15上升限位 M0 X15 X1停止 X0啟動 S22 原位Y4 工件傳感器X10 運行指示燈 停止指示燈 Y5 RST M0 RST Y6 SET X3手動開關(guān) 原位指示燈 Y4 X16下降限位 M8002 S0 Y0 上行 Y0 上行 Y0 上行 M1 X3手動開關(guān) S0 回收液槽滴液定時T3 T3 K150回收液槽滴液定時定時 X15上升限位 Y0 上行 M0 X15 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 S26 X0啟動 X3手動開關(guān) S0 回收液槽定時T2 T2 K300回收液槽定時 X16下降限位 Y1 下行 X12 X16 Y2 左行 M0 X12回收液限位 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 X0啟動 S25 X3手動開關(guān) S0 電鍍槽滴液定時T1 T1 K280電鍍槽滴液定時定時 Y0 上行 X15上升限位 M0 X15 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 S24 X0啟動 END RET S0 X2自動開關(guān) X3手動開關(guān) X14左限位 X16下降限位 Y1 下行 X14右行限位 Y2 左行 M0 X14 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 S29 X0啟動 X3手動開關(guān) S0 清水槽滴液定時T5 T5 K150清水槽滴液定時 X15上升限位 Y0 上行 M0 X15 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 X0啟動 S28 X3手動開關(guān) S0 清水槽定時T4 X16下降限位 T4 K300清水槽定時 Y1 下行 X13 X16 Y2 左行 M0 X13清水槽限位 SET Y6 停止指示燈 RST M0 RST Y5 運行指示燈 X1停止 SET M0 SET Y5 運行指示燈 RST Y6 停止指示燈 X0啟動 S27 S0 S0 S0 二、梯形圖的轉(zhuǎn)換 梯形圖的轉(zhuǎn)換是為了方便編程與調(diào)試，根據(jù)上面編制的SFC圖將其轉(zhuǎn)化為梯形圖。具體梯形圖見附錄A。 下面僅列一些程序中梯形圖的重要部分： 1、 手動與自動的轉(zhuǎn)換 手動與自動屬于選擇性分支，當轉(zhuǎn)換到自動狀態(tài)是將激活自動執(zhí)行，當轉(zhuǎn)換到手動模式時將激活手動模式進行人工手動操作。 2、 原位狀態(tài) 處于初始時初始指示燈必須通電，停止指示燈通電，運行指示燈熄滅，啟動中間繼電器處于失電狀態(tài)。 3、 啟動的條件 必須處于原位且（原位指示燈點亮）且工件檢測傳感器檢測到工件才能運行系統(tǒng)，進行工件加工。 4、 啟動與停止 (1) 啟動 按動啟動按鈕后，停止指示燈將會熄滅，運行指示隨即燈點亮，并啟動中間繼電器上電，系統(tǒng)運行。 (2) 停止 按下了停止按鈕后，停止指示燈會點亮，運行指示燈將熄滅，并啟動中間繼電器失電，系統(tǒng)停止。 5、 系統(tǒng)運行時工件廢除手動裝卸 6、 手動操作 手動操作分別操作上行、下行、左行、右行，上行與下行互鎖、左行與右行互鎖。 7、 手動操作時位置指示 手動運行時只能在電鍍槽、回收液槽、清水槽、左極限四個位置進行上下行走，在這四個位置時位置指示燈會點亮提醒操作者。 8、 梯形圖的返回與結(jié)束 程序執(zhí)行完畢返回初始狀態(tài)進行下一次加工準備。 三、指令表 指令表的書寫必須遵循其書寫的規(guī)則，尤其是要注意程序步的增加，正確地把程序 步寫出是決定指令表正確與否的關(guān)鍵。具體指令表見附錄B。 6 系統(tǒng)的運行與調(diào)試 6系統(tǒng)的運行與調(diào)試 6.1編程軟件與調(diào)試軟件介紹 三菱fx2n系列plc的編程軟件包含Gx work與Gx Developer這兩種軟件，Gx work既可以編寫梯形圖、SFC圖又可以虛擬調(diào)試，而Gx Developer不僅能夠編寫梯形圖與SFC圖，而且可以轉(zhuǎn)化為指令表，不足的是不能虛擬調(diào)試，所以需要安裝虛擬調(diào)試軟件。因此選擇GX Developer作編程軟件和安裝調(diào)試軟件。圖5-1 是GX Developer的軟件界面。 圖5-1 Gx DEVELOPER的界面。 Gx DEVELOPER所裝配的調(diào)試軟件是Gx SIMULATOR。通過Gx SIMULATOR軟件虛擬地將程序?qū)懭雙lc中，再通過手動控制觸點的通斷來完成程序的調(diào)試。 Gx SIMULATOR安裝后僅做Gx DEVELOPER的一個插件存在，在程序完成后打開進行調(diào)試像5-2所示。 圖5-2 GX Simulator的啟動 6.2 程序的調(diào)試 根據(jù)圖5-2啟動Gx SIMULATOR打開調(diào)試軟件會依次出現(xiàn)圖5-3、圖5-4、圖5-5、 圖5-6完成與PLC的連接、程序?qū)懭肱cPLC虛擬運行與監(jiān)視。 圖5-3 準備與PLC進行虛擬連接 圖5-3 PLC寫入界面 圖5-4 程序?qū)懭隤LC 完成 圖5-4 PLC寫入完成界面 圖5-5 PLC進入RUN進行工作 圖5-5 PLC進入RUN運行界面 圖5-6 PLC進入監(jiān)視狀態(tài) 圖5-6 PLC進入監(jiān)視界面 1、 因為set指令無法與母線直接接觸，因此選用m8002，m8002的功能是plc上電后能夠自動接通，因此plc上電后激活狀態(tài)s0。 2、 當切換到自動運行狀態(tài)下（X002）時激活狀態(tài)S1進入到自動運行程序。 3、當工件處于原位（Y004點亮）并且工件傳感器X010檢測到工件時將會激活狀態(tài)S2，做好進行加工的準備。 4、當按下啟動按鈕X000后，啟動中間繼電器，M0得電，Y000得電行車上行。 5、當行車運行碰到了上行限位極限開關(guān)X015后，行車將會右行。 6、當行車運行碰到鍍槽極限開關(guān)X011后，S3狀態(tài)將會被激活，并且Y001得電，行車會下降。 7、當行車運行碰到下降限位極限開關(guān)X016后，工件將會進行電鍍，鍍槽T0開始定時。 8、當T0定時時間到了后，電鍍將會停止，S4狀態(tài)將被激活，Y000得電，行車會上升。 9、 當行車運行碰到上升極限開關(guān)X015后，T1將得電，鍍槽滴液開始定時。 10、當T1計時時間到達后，S5狀態(tài)將被激活，并且Y002得電，行車會左行。 11、當行車運行碰到回收液槽極限開關(guān)X012后，Y001將得電，行車會下降。 12、當行車運行碰到下降限位開關(guān)X016后，T2將得電，計時開始，回收液槽開始定時。 13、當T2定時時間到后S6狀態(tài)將被激活，Y000得電，行車會上升。 14、當行車運行碰到上升限位開關(guān)X015后，回收液槽滴液T3將開始定時。 15、當T3定時到達，S7狀態(tài)將被激活，Y002得電，行車會左行。 16、當行車運行碰到清水槽極限開關(guān)X013后，Y001得電，行車會下降。 17、當行車運行碰到下降極限開關(guān)后，T4得電，清水槽將開始定時。 18、當T4定時到達后， S8狀態(tài)將被激活，并且Y000得電，行車會上升。 19、當行車運行碰到上升極限限位X015后，T5得電，清水槽滴液將開始定時。 20、當T5定時結(jié)束后， S9狀態(tài)將被激活，并且Y002得電，行車會左行。 21、當行車運行碰到左限極限開關(guān)X014后，Y001將得電，行車會下降。 22、當行車運行碰到左限極限開關(guān)X014與下降限位極限開關(guān)X016后，會回到初始狀態(tài)S0，并準備下一次加工。 7 結(jié)論 7 結(jié)論 用PLC來設(shè)計控制電鍍給這項表面處理技術(shù)帶來了巨大改變，讓我認識到了PLC的巨大作用和在電鍍生產(chǎn)上的重要優(yōu)勢，通過這幾個月的學習我認識到了電鍍行業(yè)廣闊的發(fā)展前景，對即將畢業(yè)的我來說是一次非常難得的學習機會。 在整個論文編寫中PLC程序是最重要的，我編寫了順序流程圖（SFC）和梯形圖，在編寫中我嚴格按照要求仔細編寫，并在電腦上進行了調(diào)試運行，基本是沒問題的，此設(shè)計工藝比較簡單方便，但是在編寫的過程并不是一帆風順的，還是碰到了好多問題，比如說在電鍍過程中要求停車時，如果工件沒有報廢需要重新啟動進行加工，如果工件報廢則需要手動操作回到原位進行重新裝夾進行下一次加工。另外，在手動操作時候為了保證行車所停的位置正確，需要在幾個固定停車位置停車時，位置指示燈點亮。另外，程序編寫的可能不是那么細致。 最終，在通過各方面的努力下，基本完成了任務，這次任務也給了我很大啟發(fā)，讓我明白了做事態(tài)度必須認真嚴謹，容不得半點馬虎。 參考文獻 參考文獻 [1] 王永華.現(xiàn)代電氣及其可編程控制技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001 [3] 陳立定.電氣控制與可編程控制器[M].廣州：華南理工大學出版社，2001 [4] 張萬忠.可編程控制器應用技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002 [5] 張鳳珊.電氣控制及其可編程序控制器[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001 [6] 楊長能.可編程控制器基礎(chǔ)及應用[M].重慶：重慶大學出版社，2001 [7] 熊奎.電器邏輯控制技術(shù)[M].北京：科學出版社，2002 [8] 江秀漢.可編程序控制器原理及應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2000 [9] 徐世許.可編程序控制器原理應用網(wǎng)絡[M].合肥：中國科學技術(shù)大學出版社，2001 [10] 戴一平.可編程序控制器技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002 [11] 鄭萍.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)[M].重慶：重慶大學出版社，2001 [12] 張培志.電氣控制與可編程序控制器[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007 [13] 張鵬舉.PLC系統(tǒng)在樣機帽上的應用與研究[A]. 張鵬舉：[學位論文].鄭州：鄭州大學，2009 [14] 孫慶方. 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