基于plc的电镀生产线控制系统设计-毕业设计(论文)(编辑修改稿)

基于plc的电镀生产线控制系统设计-毕业设计(论文)(编辑修改稿)内容摘要：

的 PLC 机型，既能够充分发挥 S7— 200 系列 PLC 的性能特点，又能够满足本系统的设计要求。 在后续 的章节中 重点介绍了系统的硬件设计。 在硬件设计中 确定了采用 2 台电机组成系统工作的主要传动机构的基本思路，从而在此基础上完成了系统的 I/O 端口分配以及外部端 子接线。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 第 3 章 系统的软件设计 软件的组成及作用 PLC 内部资源 内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入 /输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等，下面分别介绍下 [19]。 1. 定时器：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。 它是 PLC 中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。 定时器的工作过程与继电 接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。 使用时要提前输入时间预设值。 当定时器的输入条件 满足时开始计时，当前值从 0 开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。 利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。 2. 计数器：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。 使用时要提前输入它的特定植。 当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升延的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。 3. 输入继电器：输入继电器一般都有一个 PLC 的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。 当外部的开关信号为闭合 时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。 4. 输出继电器：输出继电器一般都有一个 PLC 上的输出端子与之对应。 当通过程序使得输出继电器线圈得电时， PLC 上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。 同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。 5. 内部位存储器：内部位存储器的作用和继电 接触器控制系统中的中间继电器相同，它在 PLC 中没有输入 /输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。 它主要起逻辑控制作洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 用。 以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能 需要用到的 PLC 软元件，另外 PLC 还有很多其它的软元件。 PLC 编程语言 PLC 是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。 PLC 中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由 PLC 生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。 S7200 系列 PLC 的编程语言非常丰富，有梯形图、语句表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。 这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。 我们 在本次设计中选择梯形图编程。 以下我们详细介绍下梯形图的概念。 梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。 母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。 PLC 梯形图具有以下一些特点。 1. PLC 的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称做母线（ Bus Bar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是 “从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器 、电磁阀等。 对 S7200 系列的 PLC 来说，还有一种输出“盒”（功能框），它代表附加的指令，如定时器、计数器或数学运算等功能指令。 2. 电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。 梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。 层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。 3. 梯形图中的 输入接点如 、 等，输出线圈 、 等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是 接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 位的状态必须通过 I/O 模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构 ，从而完成其动作。 4. 梯形图中使用的各种 PLC 内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称称呼它们。 梯形图中每个继电器和触点均为 PLC 存储器中的一位，相应位为“ 1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“ 0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。 5. 梯形图中的继电器触点既可 常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。 对于外部输入信号，只要接入一个信号到 PLC 即可。 6. 电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而 PLC 是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。 由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。 但在设计梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随 时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的 PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。 程序流程图 设计 我们根据设计要求绘制了整个系统连续工作和单周期工作的流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，工作流程图如图 31 所示。 在 PLC 运行时，先对程序进行初始化，然后程序将会对输入进行判断，查看系统是工作在连续工作状态还是单周期工作状态。 当系统工作在连续状态时，程序会按照设计不进行计数，从而可以一直循环下去，达到连续工作的设计要求。 当系统工作在单周期状态时，按照设计程序会进行 计数，在系统完成一个周期的运行后会检验计数结果，从而结束整个系统的运行，即达到单周期运行的控制要求。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 由于步进程序的编写过程和工作原理是基于以上两种工作方式的基础上，通过并行添加程序代码实现步进工作所需逻辑状态来实现的，故步进工作方式程序流程图就不再画出。 开 始初 始 化计 数连 续 否。 槽 1槽 2槽 3NY 图 31 电镀生产线连续工作和步进工作程序流程图 程序梯形图设计 本系统软件设计采取先简单，后复杂的处理方法。 编程过程中先解决连续工作和单周期工作的软件编写，然后解决步进工作方式 的软件编写 ，最终完成整个系统的程序。 在连续工作和单周期工作程序的软件编写中采取主程序相同，利用一个计数程序实现两种工作方式。 在连续工作时程序不计数，在单周期工作时程序会计数一次，通过这种方式使两种工作方式在一个程序中实现，从而完成两种工作方式的设计。 在步进工作方式的软件编写中，同样采取与以上两种工作方式相同的主程序，只在原来两种工作方式的软件程序中并行添加实现步进的 各种 逻辑条件即可， 使步进程序的执行是在以上两种程序的基础上通过附加条件实现， 最终完成整个软件程序的编写。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 ( )I 1 . 1 I 1 . 0M 0 . 3M 0 . 3( )I 1 . 3 M 0 . 1I 1 . 4M 0 . 1( )I 1 . 4I 1 . 3M 0 . 0M 0 . 0M 0 . 1M 0 . 2I 0 . 1 Q 0 . 1 I 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 5 I 0 . 6( )M 0 . 2M 0 . 0I 1 . 0I 0 . 2C 4 81C U C T UP VRI 1 . 2 M 0 . 2 M 0 . 3I 0 . 4I 0 . 2 I 0 . 0Q 0 . 0I 1 . 2I 1 . 2C 4 8T 3 7I 1 . 0I 1 . 0 I 1 . 2M 0 . 2C 4 8Q 0 . 2 I 0 . 5 I 0 . 6 Q 0 . 1 I 0 . 3 I 1 . 1( )Q 0 . 0I 1 . 2 I 0 . 0 I 0 . 4 I 0 . 5 I 0 . 6 I 0 . 3 Q 0 . 3 I 1 . 1( )Q 0 . 2Q 0 . 2I 1 . 2 I 1 . 0 I 0 . 0洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 ( )I 1 . 2 I 0 . 2 I 0 . 1 Q 0 . 0I 1 . 2 I 0 . 4I 1 . 2 I 0 . 5I 1 . 2 I 0 . 6I 1 . 2I 1 . 2I 1 . 2I 1 . 2 I 1 . 0I 1 . 0I 1 . 0I 1 . 0 I 0 . 2I 0 . 4I 0 . 5I 0 . 6Q 0 . 1I 1 . 1 Q 0 . 1I 0 . 1I 1 . 25 0T 3 7P TT O NI N1 0 0 m s( )I 1 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 2Q 0 . 2I 1 . 2 I 1 . 0 I 0 . 3 I 0 . 4Q 0 . 3I 1 . 1 Q 0 . 3图 32 程序梯形图 指令表 指令 编程是另一种 PLC 编程方法，指令 表 也 可以很容易从梯形图得洛阳理工学院毕业设计（论文） 16 到， 本设计 具体指令表如下。 Network 1 LD O AN = Network 2 LD O O = Network 3 LD O AN = Network 4 LD A O AN AN AN AN AN AN AN AN = Network 5 LD A LD CTU C48, 1 Network 6 LDN A O LDN A T37 AN C48 OLD LD A A OLD LDN C48 A A OLD AN AN AN AN AN AN AN AN AN 洛阳理工学院毕业设计（论文） 17 AN = Network 7 LDN A O LD A A OLD AN AN AN AN AN AN = Network 8 LDN A LDN A OLD LDN A OLD LDN A OLD LD A A OLD LD A A OLD LD A A OLD LD A A OLD O AN AN AN = Network 9 LD AN TON T37, 50 Network 10 LDN A AN LD A 洛阳理工学院毕业设计（论文） 18 A AN OLD O AN AN AN = 小结 本章主要介绍了系统的 软件设计，在了解了 PLC 软件编程的基本知识和方法步骤后，本设计采取了先采用梯形图编程后，再写出软件指令的基本思路，完成系统的软件设计。 在软件设计中，采用了先简易、后复杂的思路。 在编写过程中先完成连续工作和单周期工作方式的软件编写，然后在这两种工作方式的基础上结合步进。