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1、 臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)成果材料 （2011屆）題 目 PLC壓鑄機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì) 實(shí)習(xí)單位 浙江安露清洗機(jī)有限公司 實(shí)習(xí)崗位 自動(dòng)壓鑄機(jī)操作工 專業(yè)班級(jí) 機(jī)電0831 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2011 年 4 月 24 日 目 錄摘要 1前 言 5第1章 概述61.1壓鑄機(jī)的定義、發(fā)展及特點(diǎn)61.11壓鑄機(jī)的定義61.1.2 壓鑄機(jī)的發(fā)展61.1.3壓鑄機(jī)的分類71.1.4壓鑄機(jī)的特點(diǎn)71.2 壓鑄機(jī)的組成81.3 壓鑄機(jī)的工作原理 81.4 PLC 的定義、分類及特點(diǎn)81.4.1 PLC的定義81.4.2 PLC的分類81.4.2.1按硬件結(jié)構(gòu)類型分類81.4.2.1按應(yīng)用規(guī)模及功能

2、分類91.5 PLC的功能及應(yīng)用9第2章 PLC與其他控制的比較102.1繼電器控制方案102.2 集散控制方案 102.3 PLC控制方案112.4 方案比較 112.4.1 采用繼電器控制系統(tǒng) 112.4.2 采用集散控制系統(tǒng) 122.4.3 采用plc控制系統(tǒng) 12第3章 控制對(duì)象的工藝流程說(shuō)明133.1金屬壓鑄機(jī)的工藝流程133.2 操作方式14第4章 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 154.1 PLC的功能簡(jiǎn)介154.1.1主機(jī)系統(tǒng)154.1.2輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)154.2 PLC容量估算164.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算164.2.2存儲(chǔ)器容量的估算174.2.3 I/O模塊的選擇174.3分配

3、輸入/輸出點(diǎn)184.4安全回路的設(shè)計(jì)19第5章 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)215.1 PLC軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容215.2 PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟215.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例25第6章 系統(tǒng)的調(diào)試266.1硬件調(diào)試266.2軟件調(diào)試266.3系統(tǒng)聯(lián)調(diào)26第7章 設(shè)計(jì)結(jié)論27 參考文獻(xiàn)30摘要根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要和可編程控制器(PLC)自身特點(diǎn)，該設(shè)計(jì)為基于臥室冷室壓鑄機(jī)的PLC 控制系統(tǒng)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)采用西門子公司PLC S7-300系列可編程控制器為例。結(jié)合了書(shū)籍和資料，說(shuō)明了PLC的工作原理、軟件使用方法、PLC的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓鑄機(jī)的液壓系統(tǒng)的控制。在該設(shè)計(jì)中

4、，PLC作為主機(jī)，壓鑄機(jī)作為從機(jī)，構(gòu)成基于壓鑄機(jī)的PLC的控制，完成對(duì)壓鑄機(jī)的整個(gè)工藝流程的控制，可反映壓鑄機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程的工作狀況?！娟P(guān)鍵詞】可編程控制器；壓鑄機(jī)；液壓傳動(dòng)前言可編程控制器（PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適于在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。可編程控制器是 20 世紀(jì) 70 年代誕生的通用自動(dòng)控制裝置，自第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展和完善，它已由原來(lái)僅僅代替繼電

5、器邏輯控制而變成一個(gè)集順序邏輯控制、回路調(diào)節(jié)、圖形監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展成為被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（ PLC、機(jī)器人、CAD/CAM ）之一。PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動(dòng)化行業(yè)人員所熟悉，這是一個(gè)目前任何其他工業(yè)控制器都無(wú)法與之相提并論的巨大知識(shí)資源；其次，PLC系統(tǒng)硬件技術(shù)成熟，性能價(jià)格比較高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，開(kāi)發(fā)過(guò)程也簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行維護(hù)成本很低。所有這些特點(diǎn)造就了PLC的旺盛生命力?？删幊绦蚩刂破?，發(fā)展至今，除傳統(tǒng)的硬PLC外，還有融入控制組態(tài)軟件之中的軟PLC(Softplc)。它們正在擴(kuò)展著PLC在工控

6、、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中所占有的市場(chǎng)份額。由于習(xí)慣與技術(shù)積累 PLC的傳統(tǒng)用戶，不可能一時(shí)放棄原有的投資，在技術(shù)改造過(guò)程中，在原有的投資基礎(chǔ)上，增加性能更好的設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率和擴(kuò)大再生產(chǎn)。近年來(lái)，隨著可編程控制器( PLC )應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展的，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛；根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要和 PLC 自身的特點(diǎn)，可編程控制器的在工業(yè)生產(chǎn)中也被廣泛采用，使工業(yè)控制變得更為方便、靈活，也使得生產(chǎn)效率大大提高生產(chǎn)效益獲得更大的經(jīng)濟(jì)。然而，在工程生產(chǎn)的很多領(lǐng)域，我們都運(yùn)用到了PLC，例如，在壓鑄機(jī)上我們運(yùn)用它幫助我們完成了多個(gè)人的工作，實(shí)現(xiàn)了壓鑄機(jī)的智能化控制，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動(dòng)效率。

7、在工業(yè)上運(yùn)用PLC是我們以后發(fā)展的必然方向，它將成為代替原始機(jī)械控制的有效控制裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中采用可編程控制器PLC，可利用其硬件和軟件上采取的一系列抗干擾措施，使它可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠地工作。第1章 概述1.1壓鑄機(jī)的定義、發(fā)展及特點(diǎn)1.11壓鑄機(jī)的定義壓鑄機(jī)是用鋅、鋁合金、銅等金屬為原料，在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開(kāi)模后得到固體金屬鑄件的一種工業(yè)機(jī)械。 1.1.2 壓鑄機(jī)的發(fā)展壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)技術(shù)裝備，與壓鑄工藝的互存、互動(dòng)關(guān)系非常突出，壓鑄工藝的改進(jìn)或采用新的技術(shù)，都要有與之相應(yīng)的或新型的壓鑄機(jī)作為技術(shù)支撐。壓鑄技術(shù)起源于印刷工業(yè)的鉛字鑄造技

8、術(shù)。19世紀(jì)初，世界印刷工業(yè)蓬勃發(fā)展，活字（單字母的鉛字）的需求量日益增多，于是鑄字機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，1849年，Sturgiss制造了第一臺(tái)用壓鑄法把鉛鑄成活字的壓鑄機(jī)（如圖1），圖中可見(jiàn)帶有將噴口封住、打開(kāi)和切斷等動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，以及用壓射活塞壓送熔融金屬進(jìn)入活字模型，可以說(shuō)這就是壓鑄機(jī)的原始結(jié)構(gòu)，而且機(jī)器還具有速度快、效率高，既經(jīng)濟(jì)，又可重復(fù)生產(chǎn)等特點(diǎn)。這臺(tái)壓鑄機(jī)標(biāo)志著壓鑄的“黃金時(shí)代”的開(kāi)始。 圖1-1 壓鑄鉛活字的壓鑄機(jī)示意圖 圖1-2 壓鑄機(jī)示意圖1.操作桿 2.沖頭 3.上壓室 4.噴嘴切斷閥 5. 噴口拉桿6. 金屬熔堝 7. 噴嘴 8. 內(nèi)通道 9. 施壓壓室1868年，英國(guó)人Char

9、les Babbage 用一臺(tái)手動(dòng)壓鑄機(jī)生產(chǎn)了機(jī)械式計(jì)算機(jī)零件，開(kāi)創(chuàng)了在壓鑄機(jī)上配用帶刃邊澆口的模具進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)的壓鑄技術(shù)1877年，Dusenbury發(fā)明了一種既有原始的熱室壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)，又有模具可以水平移動(dòng)的壓鑄機(jī)，如圖1-2所示，開(kāi)辟了模具水平開(kāi)合的新途徑。于是，典型的熱室壓鑄機(jī)便從此誕生。20世紀(jì)50年代，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造出全液壓的50型臥式冷室壓鑄機(jī)，鎖模力有500 kN和1000 kN兩種規(guī)格。及至20世紀(jì)80年代，有關(guān)單位繼續(xù)完成了鎖模力16000 kN以下的臥式冷室壓鑄機(jī)系列產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；立式冷室壓鑄機(jī)也形成了鎖模力2500 kN以下的系列產(chǎn)品；1986年試制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)J 1

10、163 A型自動(dòng)壓鑄機(jī)組；1990年開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)柔性壓鑄單元，鎖模力為4000 kN；其后的幾年里，又將輔助裝置和參數(shù)檢測(cè)裝置加以定型并形成產(chǎn)品。在壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)工作方面，20世紀(jì)80年代，設(shè)計(jì)的壓鑄機(jī)壓射性能已接近當(dāng)時(shí)的國(guó)外水平；合模機(jī)構(gòu)全部采用液壓驅(qū)動(dòng)、曲肘機(jī)械擴(kuò)力結(jié)構(gòu)取代了全液壓。1.1.3 壓鑄機(jī)的分類壓鑄機(jī)的分類方法很多，通常，主要按機(jī)器結(jié)構(gòu)和壓射室（以下簡(jiǎn)稱壓室）的位置及其工作條件加以分類，各種類型的壓鑄機(jī)的名稱如圖1-3所示。 壓鑄機(jī)熱室壓鑄機(jī)冷室壓鑄機(jī)常規(guī)熱室壓鑄機(jī)臥式熱室壓鑄機(jī)立式冷室壓鑄機(jī)臥式冷室壓鑄機(jī)全立式冷室壓鑄機(jī)圖1-3 壓鑄機(jī)的分類從中可以看出壓鑄機(jī)分為熱室壓鑄機(jī)

11、和冷室壓鑄機(jī)兩大類。熱室壓鑄機(jī)與坩堝連成一體，其壓室浸于金屬熔液中，壓射部件安裝在熔爐坩堝的上面；熱室壓鑄機(jī)一般主電箱與主機(jī)分離，獨(dú)立落地；頭板、二板采用箱體或筋板式結(jié)構(gòu)，剛度高而重量輕；油壓式齒輪調(diào)模，傳動(dòng)平穩(wěn)，確保四支哥林柱同步伸縮，準(zhǔn)確保持頭板、二板的平行度；機(jī)門采用掛入式安裝，清理及維修時(shí)拆裝方便。如圖1.4所示為CM-168H型熱壓鑄機(jī)。 圖 1.4 CM-168H 型熱室壓鑄機(jī) 冷室壓鑄機(jī)的壓室與坩堝是分開(kāi)的，壓鑄時(shí)，從熔爐的坩堝或保溫爐中取出液體金屬澆入壓室后進(jìn)行壓鑄，冷室壓鑄機(jī)適應(yīng)于壓鑄各種有色合金和黑色金屬。冷室壓鑄機(jī)是采用數(shù)控電腦及電子尺操作，鎖模，調(diào)模，頂針的壓力、速度均

12、可數(shù)控調(diào)整，帶動(dòng)態(tài)顯示，操作簡(jiǎn)單容易；頭板，二板采用箱體式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高而重量輕。 尾板，C型架采用加強(qiáng)筋、框架設(shè)計(jì)，強(qiáng)壯有力。如圖1.5所示為CCM-380型冷室壓鑄機(jī)。圖1.5 CCM-380型冷室壓鑄機(jī)1.1.4 壓鑄機(jī)的特點(diǎn)1）操作工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 2） 壓鑄可以代替部分裝配，且原材料消耗少，能節(jié)省裝配工時(shí)。 3） 臥式冷室壓鑄機(jī)一般設(shè)有偏心和中心兩種澆注位置，可供壓鑄型（模）設(shè)計(jì)時(shí)選用。 4） 金屬液在澆道中流動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)折少，有利于發(fā)揮增壓的作用，提高壓鑄件質(zhì)量。 5） 壓鑄件力學(xué)性能好。 6） 互換性好，便于維修。 7） 壓鑄產(chǎn)品輪廓清晰，壓鑄薄壁、復(fù)雜零件以及花紋

13、、圖案、文字等，能獲得很高的清晰度。 8） 壓鑄設(shè)備投資高，一般不宜于小批量生產(chǎn)。1.2 壓鑄機(jī)的組成本機(jī)由合模、壓射、液壓、電氣、機(jī)座、潤(rùn)滑和冷卻等部件組成。除電氣箱外，其他部件都裝在機(jī)座上，機(jī)座本身同時(shí)又是液壓油箱。機(jī)器共有二種工作程序：手動(dòng)和自動(dòng)。其中自動(dòng)工作程序是專為配備自動(dòng)澆注、自動(dòng)取件和自動(dòng)噴涂料等壓鑄輔件時(shí)，才能完成的工作循環(huán)程序。（一） 合型（合模）部件合模部件的功用就是保證裝于其上的壓鑄模的兩半模具有精確的定位與導(dǎo)向，可靠的閉合與開(kāi)啟，同時(shí)還具有抽插型芯和頂出壓鑄件的功能。本機(jī)合模部件由以下幾部份組成。1 合模（鎖模）機(jī)構(gòu)：本機(jī)的合模機(jī)構(gòu)采用了國(guó)內(nèi)外普遍推廣的液壓驅(qū)動(dòng)曲肘機(jī)械

14、擴(kuò)力式合模機(jī)構(gòu)，它具有運(yùn)動(dòng)合理，鎖型可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省能耗和便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。厚實(shí)的鑄鋼模板與曲肘，合金鋼銷軸與精密的加工可保證合模機(jī)構(gòu)的剛度和可靠性。2 液壓頂出（頂針）機(jī)構(gòu)液壓頂出機(jī)構(gòu)裝在動(dòng)模板背面為油缸頂出，頂出板上開(kāi)有與動(dòng)模板一致的頂桿安裝孔，以適應(yīng)不同壓鑄件頂桿配置的需要，頂出行程和次數(shù)均可調(diào)節(jié)。3 開(kāi)檔調(diào)節(jié)（調(diào)模）機(jī)構(gòu)開(kāi)檔調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由油壓馬達(dá)和雙鏈輪傳動(dòng)組成。開(kāi)檔調(diào)節(jié)速度可通過(guò)控制油馬達(dá)的進(jìn)油量來(lái)改變，它具有傳動(dòng)平穩(wěn)，調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。4 機(jī)動(dòng)抽哥林柱“抽杠”裝置（1000噸以上）本機(jī)設(shè)有可利用開(kāi)合模動(dòng)作抽出和返回操作側(cè)上部一根哥林柱的裝置，以便于水平寬度大于哥林柱內(nèi)間距的壓鑄模具的安

15、裝和卸下。5 抽插總閥組本機(jī)設(shè)有4個(gè)電液閥供抽插芯用，其中2個(gè)在動(dòng)模板，2個(gè)在定模板，各抽芯器的動(dòng)作次序可在操作界面的預(yù)定程序中自由選擇。6 潤(rùn)滑系統(tǒng)合模（鎖模）部件的所有磨擦副都設(shè)計(jì)了自動(dòng)潤(rùn)滑或人工注油潤(rùn)滑等，自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)用于運(yùn)動(dòng)頻繁，負(fù)荷較重的磨擦副的潤(rùn)滑，如曲肘銷（鉸邊）、十字頭導(dǎo)桿、動(dòng)模板滑墊等，TM302FWT4P潤(rùn)滑泵站經(jīng)輸油管和步進(jìn)式定量分配器對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行定量潤(rùn)滑，潤(rùn)滑的間隔則可由電控系統(tǒng)設(shè)定，且具備液位及壓力的異常報(bào)警。（二）壓射部件（射料部份）本機(jī)的壓射部份采用了雙回路無(wú)背壓增壓壓射原理，即壓射與增壓的液壓回路各自獨(dú)立，使壓鑄機(jī)各個(gè)參數(shù)可單獨(dú)調(diào)節(jié)而互不干擾。本壓射部份具有4級(jí)壓

16、射功能，即：慢壓射、一級(jí)快壓射、二級(jí)快壓射和增壓。其中一級(jí)快壓射既可用作由慢到快的過(guò)渡壓射，也可用跟出。由于壓射蓄能器直接裝在壓射缸端蓋上，省掉了油管和連接管路也減少了壓射時(shí)的壓力降，顯著提高了壓射能量。由于無(wú)背壓、故增壓?jiǎn)?dòng)迅速。壓射速度、壓射力及建壓時(shí)間均可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。壓射系統(tǒng)工作原理見(jiàn)液壓原理圖有關(guān)部份。（三）機(jī)座（機(jī)架）機(jī)座為鋼板焊接的箱形結(jié)構(gòu)，由大機(jī)構(gòu)與小機(jī)構(gòu)兩部分組裝而成。機(jī)座的一部份用作油箱，（小機(jī)座的油箱部份用于壓射部件的回油，大機(jī)座則為液壓系統(tǒng)之油箱，兩者用管道相互聯(lián)通）。它除了設(shè)有油位、溫度指示外，還考慮了空氣呼吸過(guò)濾、潤(rùn)滑油及散落水的集中回流。（四）安全門防護(hù)機(jī)器的合模部份

17、設(shè)有前后兩個(gè)護(hù)門，用此防止壓射時(shí)可能出現(xiàn)的合金液飛濺傷人事故發(fā)生。同時(shí)機(jī)器在自動(dòng)循環(huán)時(shí)，護(hù)門須關(guān)閉方可進(jìn)行，也是為了人身和設(shè)備安全。前護(hù)門為自動(dòng)氣動(dòng)門，后護(hù)門為人工手動(dòng)控制。（五）水冷卻系統(tǒng)本機(jī)設(shè)有水冷卻系統(tǒng)，供機(jī)器液壓油系統(tǒng)、壓射沖頭、定模板、壓鑄模等冷卻，并為用戶配備了相應(yīng)的冷卻水管。冷卻水經(jīng)匯流而集中回水，操作者可及時(shí)觀察各冷卻點(diǎn)冷卻是否正常。1.3 壓鑄機(jī)的工作原理壓鑄模合模后，金屬液澆入壓室中，壓射沖頭向前推進(jìn)，將金屬液經(jīng)澆道壓入型腔中，冷卻凝固成型。開(kāi)型模時(shí)，壓射沖頭前伸推出余料，頂出液壓缸頂針頂出鑄件，沖頭復(fù)位，完成一個(gè)壓鑄循環(huán)。 壓射沖頭的壓射運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為兩個(gè)或三個(gè)階段。 第

18、一階段：壓射沖頭以慢速推動(dòng)金屬液，使金屬液充滿壓室前端并堆聚在內(nèi)澆口前沿，此階段可使壓室內(nèi)空氣有較充分的時(shí)間逸出，并防止金屬液從澆口中濺出。 第二階段：壓射沖頭快速運(yùn)動(dòng)，使金屬液快速經(jīng)澆道填充至型腔。 第三階段：終壓階段，壓射沖頭繼續(xù)移動(dòng)，壓實(shí)金屬，沖頭速度逐漸降為零。此階段必須在機(jī)器壓射系統(tǒng)有增壓機(jī)構(gòu)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。 在壓鑄填充過(guò)程中，壓射沖頭向前推進(jìn)的速度大小直接影響鑄件的質(zhì)量。當(dāng)壓射沖頭在第一階段的運(yùn)動(dòng)速度太低或太高時(shí)，都不利于鑄件質(zhì)量。為有效消除壓鑄件藏氣問(wèn)題，在此階段壓射沖頭可采用勻加速運(yùn)動(dòng)，即壓射速度由零逐漸增高到一合適值，金屬液在壓射沖頭的推動(dòng)下，既不會(huì)從澆注口濺出，又能形成光滑的波

19、幅將空氣排出。1.4 PLC的定義、分類及特點(diǎn) 1.4.1 PLC的定義 可編程序邏輯控制器即PLC（Programmable Logic Controller）。PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過(guò)程、面向用戶的“自然語(yǔ)言”編程的一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。1.4.2 PLC的分類1.4.2.1 按硬件結(jié)構(gòu)類型分類可編程序控制發(fā)展很快，為了便于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝，便于擴(kuò)展，方便接線，起結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)有很大的區(qū)別。通常從組成結(jié)構(gòu)形式上將這些PLC分為兩類：一類是一體化整體式PLC，另

20、一類是結(jié)構(gòu)化模塊式PLC。1.4.2.2 按應(yīng)用規(guī)模及功能分類為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的應(yīng)用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入/輸出信號(hào)數(shù)是不一樣的。一般將一路信號(hào)叫做一個(gè)點(diǎn)，將輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)。按照點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為超小（微）、小、中、大、超大等五種類型。1.4.3 PLC的特點(diǎn)PLC能如此迅速發(fā)展的發(fā)展原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中的普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。它在編程中簡(jiǎn)單易學(xué)，PLC的功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，它的硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、

21、調(diào)試工作量少；工作人員維修工作量小，維護(hù)方便；體積小能耗低。1.5 PLC的功能及應(yīng)用PLC的應(yīng)用面越來(lái)越廣，主要是：一、由于微處理機(jī)芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；二、PLC的功能增強(qiáng)，能解決復(fù)雜的計(jì)算機(jī)和通信問(wèn)題。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。PLC主要應(yīng)用在、開(kāi)關(guān)邏輯和順序控制、模擬控制、定時(shí)控制、數(shù)據(jù)處理信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)、通信聯(lián)網(wǎng)等。最近一個(gè)時(shí)期內(nèi)，PLC 產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量一直保持平穩(wěn)上升趨勢(shì)。其一，PLC 是集三電一體化的多功能綜合自動(dòng)化裝置。所謂的三電指的是電控、電儀和電傳，這三

22、種控制裝置常常在一個(gè)工廠、一個(gè)車間，甚至在一個(gè)工段或一臺(tái)設(shè)備上并存，卻自成系統(tǒng)，互不往來(lái)。而只需要一臺(tái) PLC 控制設(shè)備既有邏輯控制功能，又有過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制功能，大大提高了生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，使得 PLC 在競(jìng)爭(zhēng)中居于強(qiáng)有力的地位。其二，PLC 能夠與其他工業(yè)控制產(chǎn)品很好地融合。PLC 與 PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）的融合，PLC 與 DCS 的重疊融合，PLC 與 CNC 的融合等，都說(shuō)明 PLC 與工業(yè)控制系統(tǒng)的一致性很高。總之，PLC 在工業(yè)控制中應(yīng)用極為廣泛，可以說(shuō)是無(wú)處不在。第二章PLC與其他控制的比較2.1 繼電器控制方案 幾十年來(lái)，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，

23、而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中被大量應(yīng)用（如圖2.1所示為工業(yè)生產(chǎn)控制流程）。繼電器控制柜是針對(duì)一定的生產(chǎn)機(jī)械、固定的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的，采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，一旦生產(chǎn)工藝過(guò)程發(fā)生改變，則控制柜必須重新設(shè)計(jì)、重新裝配。輸入設(shè)備（按鈕、限位開(kāi)關(guān)等）繼電器控制線路（由繼電器和連接導(dǎo)線組成）（輸出設(shè)備）被控制的生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 圖2.1 繼電器控制壓鑄機(jī)的示意圖2.2集散控制方案 集散控制系統(tǒng)又稱分散控制系統(tǒng)，它是專門為工業(yè)過(guò)程控制設(shè)計(jì)的過(guò)程控制裝置。它的應(yīng)用場(chǎng)合是連續(xù)量的控制，集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的特性采用不同的

24、采樣速度，例如，對(duì)流量點(diǎn)的采樣周期是1s，對(duì)溫度點(diǎn)的采樣周期是20s等。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可有多級(jí)優(yōu)先集中斷的設(shè)置。 圖2.2 集散控制壓鑄機(jī)的示意圖 2.3 PLC控制方案PLC由于應(yīng)用了微電子技術(shù)好計(jì)算機(jī)技術(shù)，各種控制功能都是通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此只要改變程序并改變少量的接線端子，就可適應(yīng)工藝的改變。從適應(yīng)性、可靠性、方便性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較，PLC都有顯著的優(yōu)勢(shì)（如圖2.2所示）。因此在用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過(guò)程中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)大多數(shù)將被PLC取代。圖2.3 壓鑄機(jī)的PLC控制原理圖2.4方案比較2.4.1 采用繼電器控制系統(tǒng)1、邏輯工作量大，接線多2、

25、受機(jī)械觸電影響，壽命限制3、環(huán)境差，會(huì)降低可靠性和壽命4、更換繼電器維護(hù)費(fèi)用高2.4.2 采用集散控制系統(tǒng)1、不適于用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制2、不能按掃描方式工作3、采樣速度不均，運(yùn)算速度較低4、集散控制所需存儲(chǔ)量較大5、集散控制不夠方便、靈活2.4.3 采用PLC控制系統(tǒng)PLC能如此迅速的的選擇發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多的優(yōu)點(diǎn)。1 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格高3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) 4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 6、維修工作量小，維修方便7、體積小、能耗低從圖2.3中可以看出采用PLC控制后，使原來(lái)繼電器控制的大

26、量開(kāi)關(guān)量動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子線路來(lái)完成軟件程序代替了繼電器的繁雜連線，即方便靈活，可靠性大大提高。 由此可見(jiàn)，PLC控制比繼電器控制更能較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中的普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)采用PLC控制。然而其控制性能與自身的功能已無(wú)法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC所取代已是必然趨勢(shì)。第3章 控制對(duì)象的工藝流程說(shuō)明3.1 金屬壓鑄機(jī)的工藝流程金屬壓鑄機(jī)工作示意圖，如圖3.1所示，壓鑄機(jī)的動(dòng)作由液壓油缸推動(dòng)，執(zhí)行元件為電磁閥。其工藝流如下：圖3.1 臥式冷室壓鑄機(jī)工作示意圖3.1.1 金屬壓鑄機(jī)工藝流程金屬壓鑄機(jī)的工藝流程如圖3

27、.2所示。原位：模板在開(kāi)模確認(rèn)位置，開(kāi)模確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)閉合；洗模嘴上升歸位，噴嘴歸位限位開(kāi)關(guān)閉合。關(guān)模：有啟動(dòng)信號(hào)按下后，關(guān)模電磁閥通電，模板右移。射出：當(dāng)模板右移到位，射出確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)閉合，射出電磁閥通電，射出活塞向左移，將金屬推進(jìn)模內(nèi)。冷卻：射出活塞自動(dòng)歸位，射出確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)閉合，冷卻水電磁閥通電，利用冷卻水成型。開(kāi)模：延時(shí)5S待工件冷卻后，開(kāi)模電磁閥通電，模板左移，工件自動(dòng)頂出。洗模：模板左移到位，開(kāi)模確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)閉合，噴嘴下移，洗模液電磁閥均通電，噴嘴下移并洗模液。復(fù)位：噴嘴下移到位，噴嘴下限限位開(kāi)關(guān)閉合，噴嘴上移電磁閥通電，噴嘴上升回到原位。3.2 操作方式電源QX內(nèi)部處理輸入處理（輸

28、入傳送、遠(yuǎn)程DO）通訊服務(wù)（外設(shè)、CPU、系統(tǒng)服務(wù)）更新附件 特殊存儲(chǔ)器CPU運(yùn)行方式執(zhí)行程序輸入處理執(zhí)行自診斷PLC 正常存放自診斷錯(cuò)誤結(jié)果致命錯(cuò)誤CPU強(qiáng)制為STOP第4章 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC的功能簡(jiǎn)介S7-300功能簡(jiǎn)介 PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。 4.1.1主機(jī)系統(tǒng) PLC的主機(jī)系統(tǒng)由微處理器單元、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、IO擴(kuò)展接口，外設(shè)IO接口以及電源等部分組成。各部分之間通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)總線進(jìn)行連接，如圖4.1所示。圖4.1 PLC結(jié)構(gòu)示意圖 4.1.2 輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié) PLC的外部設(shè)備主要是編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等。

29、 編程器：它是編制、調(diào)試PLC用戶程序的外部設(shè)備，是人機(jī)交互的窗口。 彩色圖形顯示器：大中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產(chǎn)過(guò)程的流程圖、實(shí)時(shí)過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)參數(shù)及報(bào)警參數(shù)等過(guò)程信息，使得現(xiàn)場(chǎng)情況一目了然。打印機(jī)：PLC也可以配接打印機(jī)等外部設(shè)備，用以打印記錄過(guò)程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)以及報(bào)警事故記錄表等。PLC還可以配置其他外部設(shè)備，例如，配置存儲(chǔ)器卡、合式磁帶機(jī)或磁盤驅(qū)動(dòng)器，用于存儲(chǔ)用戶的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；配置EPROM寫入器，用于將程序?qū)懭氲紼PROM中。4.2 PLC容量估算PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。4.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算 根據(jù)功能說(shuō)明書(shū)，可

30、統(tǒng)計(jì)出PLC系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)及模擬量I/O通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)和模擬量的信號(hào)類型。考慮到在前面的設(shè)計(jì)中I/O點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到I/O端的分組情況以及隔離于接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出I/O總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10%15%的裕量?？紤]裕量后得出I/O總點(diǎn)數(shù)估算值，該估算值是PLC選型的主要技術(shù)依據(jù)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，選定的PLC機(jī)型的I/O能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30%左右的 量。4.2.2 存儲(chǔ)器容量的估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理器、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。

31、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用是內(nèi)存大致如下： 開(kāi)關(guān)量輸入所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù)10 開(kāi)關(guān)量輸出所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)數(shù)8 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量2 模擬量所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=模擬量通道數(shù)100 通信接口所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)300 存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量即為存儲(chǔ)器容量。例如，作為一般應(yīng)用下是經(jīng)驗(yàn)公式是： 所需存儲(chǔ)器容量（KB）=(11.25)(DI10+DO8+AI/O100+CP300)/1024其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；AI/AO為模擬量I/O通道總數(shù)；CP為通信接口總數(shù)。4.2.3 I/O模塊的選擇1、 開(kāi)關(guān)量輸入

32、模塊的選擇PLC的輸入模塊用來(lái)檢測(cè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)等）電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。選擇輸入模塊主要考慮以下兩點(diǎn)：（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)）與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來(lái)選擇電壓的高低。一般，24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。（2）高密度的輸入模塊，如32輸入模塊，允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于電壓和環(huán)境溫度。一般，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過(guò)總數(shù)入點(diǎn)數(shù)的60%。2、 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向可控硅輸出和晶體管輸出。

33、輸出方式的選擇繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通降壓小，曾受瞬間電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸電，壽命較短。且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交/直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開(kāi)閉頻率不得超過(guò)1HZ.輸出電流的選擇模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于點(diǎn)榮性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通是有沖擊電流，故要留有足夠的裕量。允許同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過(guò)模塊規(guī)定的最大電流。4.3分配輸入/輸出點(diǎn)一

34、般輸出點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)，PLC的外部接線圖如圖4.2所示。1、明確I/O通道范圍 不同信號(hào)的PLC，其輸入輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號(hào)。查閱相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)，弄清相應(yīng)的I/O點(diǎn)地址的分配。 2、 內(nèi)部輔助繼電器內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其它繼電器、定時(shí)器，計(jì)數(shù)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 3、分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 對(duì)用到定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的控制系統(tǒng)，注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的編號(hào)不能相同。若掃描

35、式時(shí)間較長(zhǎng)，則要使用高速定時(shí)器以保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。 4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)運(yùn)算等場(chǎng)合，經(jīng)常需要處理以通道為單位的數(shù)據(jù)，此時(shí)應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是很方便的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，即使在PLC斷電、運(yùn)行開(kāi)始或停止時(shí)也能保持不變。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也應(yīng)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要來(lái)合理安排，以避免重復(fù)使用。圖4.2 PLC外部接線圖4.4 安全回路設(shè)計(jì)安全回路起保護(hù)人身安全和設(shè)備的作用，它應(yīng)能獨(dú)立于PLC工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以便接線方式構(gòu)成。確保系統(tǒng)安全的硬件線邏輯回路，在以下幾種情況下將安全保護(hù)作用：1、PLC或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí)；2、PLC失控時(shí)；3、操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。安

36、全回路的典型設(shè)計(jì)，是將每個(gè)執(zhí)行器均連接到一特別緊急停止（E-stop）區(qū)構(gòu)成矩陣結(jié)構(gòu)，該矩陣即為設(shè)計(jì)硬件回路的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容：1、確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系；2、設(shè)計(jì)硬件回路以提供對(duì)過(guò)程中重要設(shè)備的手動(dòng)安全性干預(yù)手段；3、確定其它與安全和完善運(yùn)行有關(guān)的要求；4、為PLC定義故障形式和重新啟動(dòng)特性。第5章 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)51 PLC軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容 從應(yīng)用角度來(lái)看，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，不外乎需要兩個(gè)方面的知識(shí)和技能，第一是學(xué)會(huì)PLC硬件系統(tǒng)的配置，第二是掌握編寫程序技術(shù)。在熟悉PLC的指令系統(tǒng)后，就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的PLC編程，但這還

37、很不夠，對(duì)于一個(gè)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者還需具備一定的軟件設(shè)計(jì)知識(shí)，這樣才能開(kāi)發(fā)出有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。為此在熟悉PLC指令的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟以及編程工具軟件進(jìn)行比較全面的介紹。PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)人員既要有PLC、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，又要有制動(dòng)控制的技術(shù)，還要有一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。首先，設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，了解并熟悉被控對(duì)象（機(jī)電設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的控制要求，明確PLC必須具備的的功能，為應(yīng)用軟件的編制提出明確的要求和技術(shù)指標(biāo)，并形成軟件需求說(shuō)明書(shū)。在此基計(jì)出的軟件在總體上結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)潔、流程合理，保證后繼的各個(gè)開(kāi)發(fā)階

38、段及其軟件設(shè)礎(chǔ)上進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，將整個(gè)軟件根據(jù)功能的要求分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，分析它們?cè)谶壿嬌?、時(shí)間上的相互關(guān)系，使設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)的完整性和一致性。然后在軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)木庉嬚Z(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。所以，一個(gè)適用的PLC軟件工程的設(shè)計(jì)通常要涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：(1)PLC軟件功能的分析與設(shè)計(jì)(2)I/O信號(hào)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；(3)程序結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)；(4)程序設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書(shū)編制；(5)用編程語(yǔ)言、PLC指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；(6)軟件測(cè)試；(7)程序使用書(shū)編制52 PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟根據(jù)可編程控制器系統(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(shū)的基礎(chǔ)上，用相應(yīng)編程語(yǔ)言指

39、令，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說(shuō)明書(shū)的過(guò)程就是應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過(guò)程如圖5-1所示。1）.制定設(shè)備運(yùn)行方案 制定方案就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求分析各輸入輸出與 各種操作的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制方法，并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此可得流程圖。2）.畫出控制流程圖 對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，需要繪制控制流程圖，用以清晰的表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去這一步。3）.制定系統(tǒng)的抗干擾措施 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)等因素，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件抗干擾措施，如硬件上的電源隔離、信號(hào)濾波、軟件上的平均值濾波等。4）.I/O地址分配將8個(gè)

40、輸入信號(hào)9個(gè)輸出信號(hào)，按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址。列出外部I/O信號(hào)與PLC I/O端地址編號(hào)對(duì)照表，如圖5.4所示。表5.1 I/O地址分配表地址號(hào)信號(hào)名稱說(shuō)明I0.0啟動(dòng)按鈕按鈕I0.1停止按鈕按鈕I0.2操作方式選擇按鈕I0.3開(kāi)模限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)I0.4關(guān)模限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)I0.5射出限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)I0.6噴嘴歸位限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)I0.7噴嘴下限限位開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)Q0.0PLC運(yùn)行指示燈Q0.1機(jī)器工作指示燈Q0.2關(guān)模電磁閥電磁閥Q0.3開(kāi)模電磁閥電磁閥Q0.4噴嘴下移電磁閥電磁閥Q0.5洗模液電磁閥電磁閥Q0.6噴嘴上移電磁閥電磁閥Q0.7冷卻水

41、電磁閥電磁閥Q0.8射出電磁閥電磁閥Plc在壓鑄機(jī)中的軟件圖表示為開(kāi)始 制定運(yùn)行方案畫控制流程圖制定抗干擾措施編制I/O分配表程序元件編號(hào)編寫程序調(diào)試程序修改程序測(cè)試正常？試運(yùn)行正常？固化程序結(jié)束流程正確？方案正確？ 圖5.2.4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)圖5.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)1工藝過(guò)程及控制要求1）.工藝過(guò)程圖 5.2所示為一簡(jiǎn)易壓鑄機(jī)工藝流程圖。該壓鑄機(jī)是一水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將金屬液體通過(guò)右邊液壓推進(jìn)模腔，待冷卻后開(kāi)模然后取出工件。圖5.2 壓鑄機(jī)工藝流程圖2）.控制要求壓鑄機(jī)整個(gè)壓鑄過(guò)程要求能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過(guò)程中能切換到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)

42、行調(diào)整和檢修。圖5、3是壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)邏輯流程圖。 原 位關(guān) 模射 出冷 卻開(kāi) 模洗 模程序復(fù) 位圖5.3壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)邏輯流程圖2、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 1）.PLC的選型從控制流程中可以看出，在控制方式上需要3個(gè)按鈕，分別完成自動(dòng)方式、單動(dòng)方式和手動(dòng)方式啟動(dòng)，還需要一個(gè)停止按鈕用來(lái)處理在任何情況下的停止運(yùn)行。壓鑄機(jī)的限位開(kāi)關(guān)有5個(gè)：噴嘴歸位限位開(kāi)關(guān)、噴嘴下限限位開(kāi)關(guān)、開(kāi)模確認(rèn)限位開(kāi)關(guān) 、關(guān)模確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)、射出確認(rèn)限位開(kāi)關(guān)，共有8個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有壓鑄機(jī)的PLC運(yùn)行指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)、機(jī)器工作指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)、開(kāi)模/關(guān)模驅(qū)動(dòng)信號(hào)、噴嘴下移驅(qū)動(dòng)信號(hào)、洗模液驅(qū)動(dòng)信號(hào)、噴嘴上移驅(qū)動(dòng)信號(hào)、冷卻水驅(qū)動(dòng)信號(hào)

43、、射出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有9個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。系統(tǒng)需要數(shù)字量輸入信號(hào)8點(diǎn)，數(shù)字量輸出9點(diǎn)，不需模擬量模塊。選擇S7-300 CPU313，加上數(shù)字量輸入模塊SM321及輸出模塊SM322就可以滿足要求，而且還有30%的裕量。2）制要求，采用合、程序設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)的控適的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還包括以下內(nèi)容：1.初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)做必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化的程序主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢

44、復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位與復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。2.檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)在添加。3.保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。3）.編寫程序 根據(jù)被控對(duì)象的輸入輸出信號(hào)及所定的plc型號(hào)分配plc的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再按照軟件規(guī)格說(shuō)明書(shū)（技術(shù)要求、編制依據(jù)、測(cè)試），用梯形圖程序表示：圖 5.2.1-停止開(kāi)關(guān)啟動(dòng)對(duì)所有啟動(dòng)開(kāi)關(guān)進(jìn)行置位圖 5.2.2-鑄件冷卻后開(kāi)模電磁閥打開(kāi)置位到噴嘴下移電磁閥圖5.2.3-開(kāi)模延時(shí)5s后洗模液電磁閥打開(kāi)3.

45、軟件測(cè)試 剛編號(hào)的程序難免會(huì)有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的缺陷和錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能做出正確的響應(yīng)，需要對(duì)程序的離線測(cè)試。經(jīng)調(diào)試、排錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。程序測(cè)試時(shí)重點(diǎn)應(yīng)注意下列問(wèn)題： （1） 程序能否按正常要求運(yùn)行； （2） 各種必要功能是否具備； （3） 發(fā)生意外事故時(shí)能否做出正確的響應(yīng)；（4） 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾等環(huán)境因素適應(yīng)能力如何。 經(jīng)過(guò)測(cè)試、排錯(cuò)和修改后，程序基本正確，下一步就可到控制現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，進(jìn)一步查看系統(tǒng)整體效果，還有哪些地方需要進(jìn)一步完善。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間試運(yùn)行，證明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，工作可靠，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就可把

46、程序固化到EPROM或EEPROM芯片中，正式投入運(yùn)行。4.編制程序使用說(shuō)明書(shū) 當(dāng)一項(xiàng)軟件工程完成后，為了便于用戶和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的使用，應(yīng)對(duì)所編制的程序進(jìn)行說(shuō)明，通常程序使用說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程圖，各項(xiàng)功能單元的分析，PLC的I/O信號(hào)，軟件程序操作使用的步驟、注意事項(xiàng)，對(duì)程序中需要測(cè)試的必要環(huán)節(jié)可進(jìn)行注釋第6章 系統(tǒng)調(diào)試6.1 硬件調(diào)試硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜等硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。主要內(nèi)容：1. 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。2. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互聯(lián)圖。3. 根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行具體檢查。由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，

47、因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。6.2 軟件調(diào)試 將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各

48、步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。6.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)

49、，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，假如工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問(wèn)題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過(guò)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以

50、投入實(shí)際的運(yùn)行了。第7章 設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過(guò)這一個(gè)來(lái)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)和對(duì)相關(guān)資料的收集讓我清楚的感到隨著科技的不斷發(fā)展和PLC的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)使我們的生活離不開(kāi)它了。PLC它以自己的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)征服了我們。在機(jī)械越來(lái)越受重視的21世紀(jì)，隨著產(chǎn)品類型的不斷增加及產(chǎn)品要求的不斷提高，機(jī)械的工作量將會(huì)越來(lái)越大，并且其工作將是一件十分煩瑣和非常容易出錯(cuò)的事情。在這樣的情況下要實(shí)現(xiàn)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是有其必然性的。如果能做出一個(gè)完善的機(jī)械網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就能把人工的工作量減少很多，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)

51、過(guò)程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益?？傊还軐W(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了，有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在三年學(xué)習(xí)過(guò)程的最后

52、階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在三年學(xué)習(xí)過(guò)程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中雖然時(shí)間緊迫但我學(xué)會(huì)了很多，也感到自身知識(shí)的貧乏，希望在日后的努力中能做出更完善的系統(tǒng)來(lái)。致謝詞：經(jīng)過(guò)一個(gè)來(lái)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)?？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象

53、的。在這里，首先我要感謝我的各位指導(dǎo)老師。他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，在查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了敬佩他們的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神，也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次，我還要感謝大學(xué)三年來(lái)所有的老師，為我打下機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)我還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)得以順利完成。最后，我要感謝河北化藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院三年來(lái)對(duì)我的大力栽培。【參考文獻(xiàn)】 1李 芝

54、主編液壓傳動(dòng)機(jī)械工藝出版社20072汪志鋒主編可編程控制器原理與應(yīng)用西安電子科技大學(xué)出版社20043王炳實(shí)主編機(jī)床電氣控制機(jī)械工藝出版社2007 4 許發(fā)樾主編壓鑄模設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例機(jī)械工藝出版社2005 5 張訓(xùn)文主編機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用北京理工大學(xué)出版社2006 6 黃 堅(jiān)主編自動(dòng)控制原理與應(yīng)用高等教育出版社20057張萬(wàn)中 主編 可編程控制器應(yīng)用技術(shù) . 北京 ：化學(xué)工業(yè)出版社 2002年1月8黃凈 主編 電器及PLC控制技術(shù) 北京 ：機(jī)械工業(yè)出版社 2002年6月9鄒金慧 主編 可編程控制器及其系統(tǒng) 重慶 ： 重慶大學(xué)粗版社 2002年11月10張萬(wàn)忠 孫晉 編著 可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例 北京：中國(guó)電力出版社 2005年7月28