金屬擠壓液壓機控制系統(tǒng)仿真設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1．1 課題研究的背景</p><p>　　1.1.1金屬擠壓技術(shù)</p><p>　　擠壓成型是對放在模具模腔（或擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加強大的壓力，迫使金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模的?？字袛D出，從而獲得所需斷面形狀、尺寸并具有一定力學性能的零件或半成品的塑性加工方法

2、[1]。其主要的優(yōu)點是：</p><p>　　擠壓時金屬坯料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)下變形，因此可提高金屬坯料的塑性，有利于擴大金屬材料的塑性加工范圍。</p><p>　　可擠壓出各種形狀復雜、深孔、薄壁和異型截面的零件，且零件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，尤其是冷擠壓成型。</p><p>　　零件內(nèi)部的組織更加均勻連續(xù)，提高了零件的力學性能。</p><

3、;p>　　生產(chǎn)效率高，只需更換模具就能在同一臺設(shè)備上生產(chǎn)形狀、尺寸規(guī)格不同的產(chǎn)品。</p><p>　　擠壓屬于少（無）切削加工，節(jié)約原材料[2]。</p><p>　　由于具有一系列優(yōu)異特性，有色金屬，特別是銅、鋁、鎂合金擠壓加工材，在國民經(jīng)濟各部門、國防軍工各領(lǐng)域、人民生活各方面獲得了廣泛的應(yīng)用。而金屬擠壓機作為擠壓制品的生產(chǎn)機構(gòu)，在工藝生產(chǎn)領(lǐng)域有著不可替代的作用[3]。<

4、/p><p><b>　　金屬擠壓機介紹</b></p><p>　　擠壓機在金屬壓力加工中已經(jīng)應(yīng)用得相當廣泛，其主要用于管材、棒材、型材及線坯的生產(chǎn)。</p><p>　　擠壓機由以下幾部分組成。動力部分：泵（蓄勢器）。主體部分：在其上安裝執(zhí)行機構(gòu)——各工作缸，擠壓筒及模具裝置?？刂圃汗?jié)流閥、分配器、填充閥、安全閥等，用以控制液體的流量、流向

5、及壓力[4]。</p><p>　　擠壓機的機構(gòu)的運動和主要動作的完成主要依靠液壓系統(tǒng)進行控制。擠壓機的液壓傳動主要分為：泵直接傳動和泵-蓄勢器傳動。泵直接傳動的擠壓機所需的高壓液體直接由高壓泵通過控制機構(gòu)供給，控制較為直接簡單。泵-蓄勢器擠壓機中的蓄勢器起著能力儲存和調(diào)節(jié)的作用，當擠壓機的用液量小于高壓泵的出液量時，多出的部分進入蓄勢器存儲；當擠壓機用液量增大時[5]，可以從蓄勢器中補充。</p>

6、<p>　　1.1.2國內(nèi)外擠壓機發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　由于擠壓機的整機結(jié)構(gòu)方面，已經(jīng)比較成熟，國外擠壓機技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在電液控制系統(tǒng)方面。在電氣控制系統(tǒng)方面，擠壓機可分為三大類[6]：</p><p>　　(1)繼電器控制控制系統(tǒng)</p><p>　　以繼電器為主控元件，這種控制方式是電氣控制中發(fā)展最早的一種，是延續(xù)了幾十年的傳統(tǒng)控制方式，電

7、路結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)要求不高、成本較低、控制功能簡單、適應(yīng)性不強[7]。其適用于單機工作、加工產(chǎn)品精度要求不高的大批量生產(chǎn)(如餐具、廚具產(chǎn)品等)，也可組成簡單的生產(chǎn)線[8]，但由于電路的限制，壓機工作穩(wěn)定性、柔性差?，F(xiàn)在國內(nèi)許多擠壓機廠家是以這種機型為主，使用廠家多為生產(chǎn)民用產(chǎn)品的企業(yè)。國外眾多廠家只是保留了對這種機型的生產(chǎn)能力，而主要面向技術(shù)含量高的機型組織生產(chǎn)[9]。</p><p>　　(2)可編程控制器(PL

8、C)控制系統(tǒng)</p><p>　　這種控制方式是在繼電器控制和計算機控制的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成以微處理器為核心，把自動化技術(shù)計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動化控制裝置。目前已被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械以及自動化生產(chǎn)過程中。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，可編程控制器的功能更加豐富。早期的可編程控制器在功能上只能進行簡單的邏輯控制，后來一些廠家開始采用微電子處理器作為可編程控制器的中央處理單元，從而擴大了控

9、制器的功能，使其不僅可以進行邏輯控制，而且還可以對模擬量進行控制[10]。</p><p>　　(3)應(yīng)用高級微處理機(或工業(yè)控制計算機)的高性能控制系統(tǒng)</p><p>　　該控制方式是在計算機控制技術(shù)成熟發(fā)展的基礎(chǔ)上采用的一種高科技含量的控制方式，以工業(yè)控制機作為主控單元，可編程控制器(PLC)作為現(xiàn)場控制中心，通過外圍接口器件(如A/D或D/A板等)或直接應(yīng)用數(shù)字閥實現(xiàn)對液壓系統(tǒng)的控

10、制，同時利用各種傳感器組成閉環(huán)回路式的控制系統(tǒng)，達到精確控制的目的啪。正是因為采用這種先進的控制方式，使整機的控制性能，生產(chǎn)效率都有很大提高。這是目前擠壓機成熟、可靠的先進控制方式[11]。</p><p>　　1.1.3 擠壓機技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　1、高速化，高效化、低能耗．提高液壓機的工作效率，降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　2、機電液一體化，

11、系統(tǒng)高度集成，使得液壓站的體積大大減小，減少了連接管路、液壓元輔件，有效地防止泄漏和污染，而可靠性又會有相應(yīng)的提高。充分合理利用機電液先進技術(shù)促進整個控制系統(tǒng)的完善[12]。</p><p>　　3、在安全方面，可利用軟件進行故障預診斷，并自動修復故障和顯示錯誤。易實現(xiàn)生產(chǎn)線的集成控制，組成柔性生產(chǎn)線及于上位機進行通訊和實現(xiàn)調(diào)度控制。</p><p>　　4、具有良好的維修性，液壓元件及電

12、氣元件的集成化，標準化為機器的維修帶來方便[13]。</p><p>　　1．2 研究課題所做的工作</p><p>　　1.2.1 研究的問題實際介紹</p><p>　　擠壓機是大型連續(xù)性生產(chǎn)設(shè)備，要實現(xiàn)擠壓過程的自動化控制，就需要詳細了解擠壓機的工作原理和流程，從而更好的實現(xiàn)系統(tǒng)自動化控制。擠壓機的具體工作流程如下：自動上料、上墊——空程——擠壓——擠壓完畢—

13、—擠壓筒后退——鎖鍵打開——工作臺自動開到預定位置——剪刀剪切——工作臺回到擠壓位置——鎖鍵關(guān)閉。再進入下一個擠壓自動操作過程循環(huán)[14]。</p><p>　　在擠壓機構(gòu)的運行過程中，為了確保機構(gòu)的平穩(wěn)精準運行，需要通過檢測有關(guān)信號為控制系統(tǒng)提供反饋信息、提供控制依據(jù)。對操縱系統(tǒng)信號進行整理分類，其中輸入信號為：操作手柄信號、選擇開關(guān)信號、按鈕信號、行程(限程)開關(guān)信號、接觸器N0觸點信號、液壓系統(tǒng)的報警信號、

14、旋轉(zhuǎn)編碼器信號、位移傳感器信號、壓力傳感器信號、流量傳感器信號，輸出信號為：指示燈信號、接觸器控制信號、電磁閥控制信號、比例閥控制信號。系統(tǒng)中檢測量有：操作臺上操作手柄和分配器凸輪軸的角度位置、活動橫梁的位移、行程(限程)開關(guān)信號、接觸器N0觸點信號、系統(tǒng)壓力(高壓水路壓力和操作油站、進料油站系統(tǒng)壓力)、操作油站和進料油站的流量以及操作油站和進料油站的報警信號(液位、油溫、壓力的高低報警以及濾油器堵塞報警等) [15]。</p&g

15、t;<p>　　1.2.2 研究問題準備采用的手段</p><p>　　1、擠壓液壓機控制系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)熟悉金屬擠壓工作流程，掌握機構(gòu)的動作順序，文章將通過PLC控制系統(tǒng)對金屬擠壓機進行自動化控制，具體方案如下：</p><p>　　圖1 .1金屬擠壓控制方案</p><p>　　2、擠壓液壓機控制系統(tǒng)的硬件組成

16、</p><p>　　目前，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計算機和自動化技術(shù)，它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時、計數(shù)、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制[16]。</p><p>　　過

17、程控制以往對于過程控制的模擬量均采用硬件電路構(gòu)成的PID模擬調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)開、閉環(huán)控制。而現(xiàn)在完全可以采用PLC控制系統(tǒng)，選用模擬量控制模塊，其功能由軟件完成，系統(tǒng)的精度由位數(shù)決定，不受元件影響，因而可靠性更高，容易實現(xiàn)復雜的控制和先進的控制方法，可以同時控制多個控制回路和多個控制參數(shù)。例如生產(chǎn)過程中的溫度、流量、壓力、速度等[17]。</p><p>　　鑒于PLC控制的優(yōu)越性，本課題中的金屬擠壓液壓機控制采用P

18、LC控制。在設(shè)計中，我們采用組態(tài)王進行PLC硬件系統(tǒng)的搭建，具體連接圖如圖2所示：</p><p><b>　　圖1.2 連接圖</b></p><p>　　在搭建的PLC硬件系統(tǒng)中，模擬量輸入模塊用來接收從現(xiàn)場中各個變送器所傳來的各種測量信息，并送入CPU模塊進行處理，從而達到對系統(tǒng)進行監(jiān)控的目的。同時，數(shù)字量輸入模塊將采集各處開關(guān)所傳來的開關(guān)量信息，從而使CPU了

19、解人們所需的控制過程，使控制達到我們預期的目標。數(shù)字量輸出模塊，通過采集各種現(xiàn)場信息與我們的控制信息，由我們預先編好的程序，CPU將從數(shù)字量輸出模塊輸出各種控制信息，通過開關(guān)有序的開閉，控制整個系統(tǒng)的連續(xù)動作[18]。</p><p>　　3使用組態(tài)王對金屬擠壓液壓機控制系統(tǒng)進行仿真</p><p>　　（1）.使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法： </p><p

20、>　　1）圖形界面的設(shè)計 </p><p><b>　　2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 </b></p><p><b>　　3)建立動畫連接 </b></p><p><b>　　4)運行和調(diào)試 </b></p><p>　?。?）.使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點: </p&

21、gt;<p>　　1)實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。 </p><p>　　2)該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自

22、動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果[19]。 </p><p>　?。?）.在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個方面: </p><p>　　1)圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。 </p><p>　　2)數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。 </p>

23、;<p>　　3)連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。</p><p>　　1．3 課題研究的意義</p><p>　　隨著電子技術(shù)、液壓控制技術(shù)以及液壓元器件的進步和發(fā)展、控制學科的發(fā)展等，對擠壓機全流程動作采用現(xiàn)代化的科學技術(shù)，可以提高設(shè)備的控制精度、加工精度以及生產(chǎn)效率，減少資源消耗，改善設(shè)備的操作方式，提升設(shè)備的

24、自動化水平。</p><p>　　本次設(shè)計過程中，需要對所需知識做進一步的研究，并將金屬擠壓液壓機所涉及的知識有機的整合起來。而在完成設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了自己遇到問題時，思考問題，收集資料，整合問題，最終解決問題的能力[20]。</p><p>　　本次設(shè)計涉及到了PLC和組態(tài)王方面的知識，這就要求對這兩方面的知識比較熟悉，才能正確的完成本次設(shè)計，同時提高自己在這兩方面解決問題的能力。&l

25、t;/p><p>　　2 金屬擠壓液壓機控制系統(tǒng)仿真設(shè)計</p><p><b>　　2．1液壓系統(tǒng)概述</b></p><p>　　液壓系統(tǒng)由能量轉(zhuǎn)換裝置（泵和油缸等）能量調(diào)節(jié)裝置（各類閥）和能量傳送裝置（管路和油箱）所組成，借助于電氣系統(tǒng)的控制驅(qū)動模塊及頂出缸完成各種工藝動作。本機器設(shè)有下列工藝動作可供選擇：（1）調(diào)整動作：只有按壓相應(yīng)的按鈕

26、才有相應(yīng)的動作，抬手則動作停止[21]。</p><p>　　2．2 電氣系統(tǒng)概述</p><p>　　主機正前方設(shè)有電氣操縱箱。操縱箱操縱板上裝有各種控制按鈕，旋鈕，信號燈和觸摸式圖形顯示器，操縱箱內(nèi)裝有OMRON產(chǎn)C200H模塊組裝型可編控制器，其方便優(yōu)異的操作方式，快速準確的運算指令，可靠便捷的輸入輸出均可實現(xiàn)對壓機的有效集中控制。主機的正前方設(shè)有GGD電控箱。箱內(nèi)分別裝有總電源斷路

27、器，及電動機降壓啟動用的交流接觸器。熱繼電器和控制變壓器，整流變壓器等電氣元件?？蓪崿F(xiàn)總電源安全供電和大容量電動機分別降壓啟動停止功能[22]。</p><p>　　2．3 壓機電氣系統(tǒng)功能介紹</p><p>　　電氣操縱箱上觸摸式圖形顯示器給壓機操作帶來方便。觸摸圖形顯示器給出7個畫面，每個畫面內(nèi)容及功能如下[23]：</p><p>　?。?）運行畫面：可隨時

28、監(jiān)視壓機主要運行參數(shù)，滑塊和頂出裝置運行位置，速度及滑塊壓力的顯示。</p><p>　?。?）異常畫面：壓機油位，油溫，濾油器異常故障的監(jiān)測。</p><p>　　（3）電磁鐵動作畫面：顯示壓機電磁鐵通/斷狀態(tài)。</p><p>　?。?）信號監(jiān)控畫面：顯示PLC部分輸入點及信號狀況信息。</p><p>　?。?）主設(shè)置畫面：本畫面為用戶

29、選擇沖壓模具而更改壓機模塊。</p><p>　?。?）壓力調(diào)節(jié)畫面：用于設(shè)定，調(diào)節(jié)壓機滑塊加壓力及頂出力。</p><p>　?。?）文字說明畫面。</p><p>　　2．4電氣保護及安全裝置</p><p>　?。?）動力電路和控制電路均采用斷路器作為短路保護。電動機采用熱繼電器作為過載保護。</p><p>　

30、?。?）本壓機操縱箱上設(shè)有明確的信號燈監(jiān)控壓機運行狀態(tài)。單次動作時有滑塊下行報警功能。</p><p>　　（3）設(shè)有緊急停止按鈕。</p><p>　　（4）設(shè)有專用接地裝置[24]。</p><p>　　2．5 金屬擠壓液壓機結(jié)構(gòu)概述</p><p>　　本機器由機身、主缸、側(cè)缸、頂出缸、動力機構(gòu)、行程限位裝置、進料出料裝置、潤滑系統(tǒng)以及

31、電氣系統(tǒng)等部分組成[25]。</p><p>　　機身上部上梁裝有主缸、側(cè)缸及滑塊的限程定位裝置，機身下部下梁上裝有頂出缸及頂出缸的限程定位裝置，電氣操縱箱放置在機身的左前側(cè)[26]。</p><p>　?。?）機身：機器的機身為鋼板焊接的框架式機身結(jié)構(gòu)，由上、下梁，滑塊，左右支柱及工作臺墊板等組成。</p><p>　?。?）主缸：主缸固定于滑塊中間位置。其結(jié)構(gòu)型

32、式為活塞式。</p><p>　?。?）頂出缸：頂出缸為活塞式油缸，用于制件壓制后的脫模。</p><p>　?。?）限程裝置：機器的行程位移由行程數(shù)顯裝置控制。</p><p>　?。?）潤滑裝置：機器的潤滑裝置安裝在基礎(chǔ)里，其潤滑油通過分油器及管路接到滑塊的各潤滑點上，使滑塊導軌與機身導軌之間得以潤滑。</p><p>　　3 系統(tǒng)監(jiān)控

33、界面設(shè)計</p><p>　　3．1 組態(tài)王軟件介紹</p><p>　　組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，可為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件一般的英文簡稱有三 種，分別為HMI/MMI/SCADA。HMI/MMI翻譯為人機接口軟件，SCADA翻譯為監(jiān)視控制和書記采集軟件。國內(nèi)外的產(chǎn)品主要有wonderware公司的Intouch軟件，

34、Intellution公司的FIX軟件，CIT公司的Citech軟件門Simens公司的Wincc軟件，亞控公司的組態(tài)王，華富計算機公司的Controx軟件，力控公司的ForceControl軟件和北京昆倉公司的MCGS軟件[27]。</p><p>　　組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設(shè)計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，實現(xiàn)最優(yōu)化管理。

35、它基于Microsoft Windows XP/NT/2000操作系統(tǒng)，用戶可以在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統(tǒng)的實時信息。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運營管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開發(fā)[28]。</p><p>　　組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是眾多

36、組態(tài)軟件里面的一種，組態(tài)王是一個具有豐富功能的HMI/SCADA軟件?？捎糜诠I(yè)自動化的過程控制和管理監(jiān)控。它提供了集成、靈活、易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛功能，能夠快速建立、測試和部署自動化應(yīng)用，來連接、傳遞和記錄實時信息。使用戶可以實時查看和控制工業(yè)生產(chǎn)過程。該系統(tǒng)是中文界面，具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言，操作簡單易學且編程簡單，參數(shù)輸入與修改靈活，具有多次和重復仿真運行的控制能力，可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線

37、，能夠很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線，這些很強大的交互能力使其在自動化控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果[29]。</p><p>　　組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運行系統(tǒng)三個部分構(gòu)成[30]。</p><p>　　工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對已有工程進行搜索、添加、備份、恢復以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)字典的導入和導出等功能。</p><

38、p>　　工程瀏覽器:工程瀏覽器是一個工程開發(fā)設(shè)計工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)量、動畫連接、命令語言以及設(shè)定運行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。</p><p>　　運行系統(tǒng):工程運行界面，從采集設(shè)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動畫設(shè)計顯示動態(tài)畫面，實現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作[31]。</p><p>　　組態(tài)軟件是有專業(yè)性的。人機界面生成軟件就叫工控組態(tài)軟件。工業(yè)控制中形

39、成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。圖3.1為組態(tài)王6.51：</p><p>　　圖3.1 組態(tài)王6.51</p><p>　　致力于成為世界級自動化軟件服務(wù)商的亞控公司，發(fā)展民族工業(yè)自動化軟件，提供工業(yè)自動化軟件解決方案。 組態(tài)王6.51是高速發(fā)展的北京亞控公司繼組態(tài)王6.0系列產(chǎn)品成功應(yīng)用后，廣泛征詢用戶需求，增強了軟件的易用性、穩(wěn)定性，改善和新增了二十多項功能。北京亞控公司本著

40、“以客為尊、勤奮正直、務(wù)實創(chuàng)新、協(xié)助成長”的經(jīng)營理念，以為用戶創(chuàng)造價值為使命，不斷向用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。</p><p>　　組態(tài)王6.51其功能強大，而每個功能相對來說又具有一定的獨立性，因此其組成形式是一個集體軟件平臺，由若干程序構(gòu)成。</p><p>　　其中必備的典型組件包括:</p><p><b>　　應(yīng)用程序管理器</b>

41、;</p><p>　　應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能專用管理工具。</p><p><b>　　圖形界面開發(fā)程序</b></p><p>　　圖形界面開發(fā)程序是自動化工程設(shè)計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作依賴的開發(fā)環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標應(yīng)用系

42、統(tǒng)，供圖運行環(huán)境運行時使用。</p><p><b>　　圖形界面運行程序</b></p><p>　　在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。</p><p>　　實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序</p><p>　　實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實時數(shù)據(jù)庫的

43、結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關(guān)的各種參數(shù)。</p><p>　　實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序</p><p>　　在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標是使數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。</p><p><b>　　I/O驅(qū)動程序&l

44、t;/b></p><p>　　I/O驅(qū)動程序是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，相互交換數(shù)據(jù)，DEE和OPC Client是兩個通用的標準I/O驅(qū)動程序，用來和支持DEE標準和OPC標準的I/O設(shè)備通訊。多數(shù)組太軟件的DEE驅(qū)動程序被整合在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPC則多數(shù)單獨存在[32]。</p><p><b>　　3.2 建立新工程<

45、/b></p><p>　　3.2.1 新工程的新建</p><p>　　啟動“組態(tài)王”工程管理器，選擇菜單“文件\新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如圖3.2示：</p><p>　　圖3.2 新工程向?qū)?lt;/p><p>　　單擊“下一步”繼續(xù)。命名為“工作畫面”點擊瀏覽保存到有效的路徑。彈出文件保存窗口。點擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完

46、畢。</p><p>　　工程瀏覽器是組態(tài)王的集成開發(fā)環(huán)境。在這里你可以看到工程的各個組成部分，包括畫面、數(shù)據(jù)庫、外部設(shè)備、系統(tǒng)配置等，它們以樹形結(jié)構(gòu)表示。如圖3.3：</p><p>　　圖3-3 工程瀏覽器</p><p>　　圖3.3 工程瀏覽器</p><p>　　進入工程管理器之后，在畫面右方雙擊“新建”按鈕，新建畫面，并且設(shè)置畫面

47、屬性，如圖3.4所示，包括畫面名稱，注釋，畫面位置，畫面風格，畫面類型以及背景顏色等。如下圖，點擊“確定”就會出現(xiàn)，畫面就會自動打開。在畫面的工具欄里，可以選擇工具箱、調(diào)色板、線形等在畫面中顯示，這些在畫圖的時候會用到。</p><p><b>　　圖3.4 新建畫面</b></p><p>　　3.2.2 對變量的定義</p><p>　　要

48、實現(xiàn)對PLC的控制，就必須先建立兩者之間的關(guān)系，那就要建立兩者之間的數(shù)據(jù)變量。變量的類型可分為內(nèi)存變量和I/O變量兩種。內(nèi)存變量是組態(tài)王內(nèi)部的變量，不跟外圍設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，I/O變量是外圍設(shè)備與組態(tài)王之間進行數(shù)據(jù)交換的變量，是兩者之間的橋梁，PLC和組態(tài)王之間的交換式雙向的。一者的數(shù)據(jù)發(fā)生變化另一者的數(shù)據(jù)也會跟著變化。新建變量如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 定義變量的設(shè)計</p>

49、<p>　　在本次設(shè)計中，規(guī)定壓力超過50KN時，為壓力過高，需要有相應(yīng)的報警提示信號。</p><p>　　點擊工程管理器中的數(shù)據(jù)詞典，雙擊出現(xiàn)的定義變量窗口中選擇相應(yīng)的要求項，并在“報警定義”中設(shè)定報警，如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 報警變量的定義</p><p>　　3.3 建立工作畫面</p><p>　　

50、3.3.1 主工作畫面的建立</p><p><b>　　圖3.7 工作畫面</b></p><p>　　如圖3.7所示，在畫面中，實物設(shè)備通過設(shè)置的開關(guān)按鈕來控制系統(tǒng)的開啟和停止，圖中的指示燈，紅色表示停止運行狀態(tài)，綠色表示正在運行狀態(tài)，力的大小可以直接顯示出來。通過液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓力。同時，點擊畫面中的實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、歷史報警窗口可分別查看壓力的實時趨勢

51、曲線、歷史趨勢曲線以及歷史報警記錄。畫面中設(shè)計了“故障報警”按鈕，當系統(tǒng)發(fā)生不明故障時，按下“故障報警”按鈕，報警燈會開始閃爍，并且系統(tǒng)停止運行，當故障排除之后，按下“停止”按鈕，報警燈停止閃爍。畫面中也設(shè)計了“退出系統(tǒng)”按鈕，按下“退出系統(tǒng)”按鈕，組態(tài)王將退出仿真系統(tǒng)。</p><p>　　3.4 建立報警窗口</p><p>　　3.4.1 實時報警窗口</p><

52、p>　　在主畫面中的工具箱里點擊報警窗口，在畫面上畫一個矩形方框，調(diào)整好大小，雙擊報警窗口彈出“報警窗口配置屬性頁”，選擇“實時報警窗”，同時選擇其他的要求項。當壓力大于50KN時，就會在實時報警窗口顯示出報警信息。如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 報警窗口屬性設(shè)置</p><p>　　圖3.9 實時報警窗口</p><p>　　3.4.2 歷史

53、報警窗口</p><p>　　歷史報警窗口的建立基本與實時報警相同。在工程瀏覽器中新建畫面，在工具箱中點擊報警窗口，在畫面中畫一個矩形方框，雙擊報警窗口，在彈出的“報警窗口配置屬性頁”中選擇“歷史報警窗”，并且選擇其他要求項，如圖3.10所示。每次的報警記錄都是顯示在歷史報警窗口里并且被記錄。在畫面中設(shè)置了返回按鈕，點擊“返回”可返回到主畫面。如圖3-11所示。</p><p>　　圖3.

54、10 歷史報警窗屬性設(shè)置</p><p>　　圖3.11 歷史報警窗口</p><p>　　3.5 趨勢曲線畫面的建立</p><p>　　3.5.1 實時趨勢曲線的建立</p><p>　　在工程瀏覽器中新建畫面，在工具箱中選擇實時趨勢曲線，在畫面中畫一個矩形方框，調(diào)整好大小。實時趨勢曲線隨時間的變化自動卷起，可快速的反應(yīng)變量的新變化，但不

55、能查詢過去的情況，其時間跨度可以通過“實時趨勢曲線配置屬性”設(shè)置，一個畫面可顯示四條曲線，本次設(shè)計需要兩條曲線，紅色曲線表示當前的壓力，藍色曲線表示設(shè)定的壓力，X軸表示時間，Y軸表示變量的實際值。設(shè)計中量程的100KN。在畫面中設(shè)置了返回按鈕，點擊“返回”可返回到主畫面。如圖3.12所示。</p><p>　　圖3.12 實時趨勢曲線</p><p>　　3.5.2 歷史趨勢曲線的建立&l

56、t;/p><p>　　在工程瀏覽器中新建畫面，在工具箱中選擇“插入通用控件”，在畫面中畫一個矩形方框，調(diào)整好大小。鼠標放在歷史趨勢曲線窗口上，右擊鼠標，選擇控件屬性，彈出一個窗口如圖2.11。點擊‘歷史庫中添加’，分別添加壓力和設(shè)定壓力的曲線。然后點擊坐標系，分別設(shè)置各個屬性，如圖2.12。歷史趨勢曲線可以查詢過去的變量變化情況。歷史趨勢曲線需要建立兩個內(nèi)存變量，分別是調(diào)整跨度和卷動百分比。調(diào)整跨度是為了設(shè)置畫面跨度

57、的時間，以秒為單位，可以輸入3600，表示跨度為一個小時。卷動百分比是為了控制一次卷動的時間跨度，最小值為0，最大值為100.歷史趨勢趨勢曲線可顯示8條曲線，本次設(shè)計需要兩條，紅色曲線表示當前壓力，藍色曲線表示設(shè)定壓力。X軸表示時間，Y軸表示變量的實際值。在畫面中設(shè)置了返回按鈕，點擊“返回”可返回到主畫面。如圖3.13所示。</p><p>　　圖3.13 歷史趨勢曲線屬性設(shè)置</p><p&

58、gt;　　圖3.14 坐標系屬性設(shè)置</p><p><b>　　4 系統(tǒng)測試</b></p><p><b>　　4.1 啟動組態(tài)王</b></p><p>　　4.1.1啟動安裝好的組態(tài)王的軟件</p><p>　　點擊桌面的“組態(tài)王”的快接方式，進入組態(tài)王的工程管理器如圖4.1所示。<

59、/p><p>　　圖4.1 工程管理器</p><p>　　4.1.2點擊進入工程瀏覽圖</p><p>　　點擊名為“油壓機”的工程，進入工程瀏覽圖。如圖4.2所示。</p><p>　　圖4.2 工程瀏覽圖</p><p>　　此時系統(tǒng)會同時彈出一個信息窗口，通過信息窗口可以查看組態(tài)王的運行情況，如圖4.3所示。<

60、;/p><p><b>　　圖4.3 信息窗口</b></p><p>　　點擊“運行”按鈕，運行電阻爐控制系統(tǒng)、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線、歷史報警窗口以及開機畫面。如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.4 運行系統(tǒng)設(shè)置</p><p>　　4.1.3人機界面和開機畫面</p><p>　　點

61、擊“VIEW”按鈕，進入運行系統(tǒng)，系統(tǒng)會顯示出開機畫面。如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 運行前的開機畫面</p><p>　　點擊畫面中的“按鈕”，進入金屬擠壓液壓機控制系統(tǒng)的主畫面。壓力值設(shè)定為100，點擊“按鈕”后，壓力會達到設(shè)定值，儀表以及當前壓力都會顯示為50時，報警燈會亮。如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 運行時的畫面<

62、/p><p>　　在控制系統(tǒng)停止運行的時候，畫面中所有的指示燈都為紅色，指示燈變?yōu)榫G色表示相應(yīng)的設(shè)備開始運行。其中壓力的指示燈與電源的指示燈是同步的。在壓力的高于給定值的時候，畫面中的“報警燈”會開始閃爍。</p><p><b>　　4.2 報警信息</b></p><p>　　報警窗口分為實時報警窗口和歷史報警窗口兩種。實時報警窗口一直顯示在主

63、畫面上，一旦滿足報警條件，實時報警窗口就會顯示出報警信息，試試報警窗口不會記錄，只能顯示當前的報警。</p><p>　　歷史報警窗口則是負責記錄報警事件，所有的報警事件都將被記錄在歷史報警窗口上，當點擊主畫面中的“歷史報警窗口”鏈接時，用戶就會看到歷史報警窗口中的記錄。系統(tǒng)中設(shè)定當壓力高于50KN時就會報警，下面的圖是認為的使壓力過高來測試報警功能。如圖4.7。</p><p><

64、b>　　圖4.7 實時報警</b></p><p>　　4.3 趨勢曲線監(jiān)控</p><p>　　4.3.1實時趨勢曲線</p><p>　　點擊畫面中的“實時趨勢曲線”鏈接可以看到實時趨勢曲線畫面，此畫面中可以看到當前壓力和設(shè)定壓力兩條曲線的實時走勢，如圖4.8所示。藍色的線表示設(shè)定壓力的趨勢曲線，紅色的線表示當前壓力的趨勢曲線，通過兩條曲線的對

65、比，可以清楚的監(jiān)視實際壓力曲線的動態(tài)特性，這可為系統(tǒng)的調(diào)試提供了一定的幫助。按“返回”按鈕可以返回到主畫面。</p><p>　　圖4.8 實時趨勢曲線</p><p>　　4.3.2歷史趨勢曲線</p><p>　　點擊畫面中的“歷史趨勢曲線”鏈接可以看到歷史趨勢曲線畫面，此畫面中可以看到當前壓力和設(shè)定壓力兩條曲線的實時走勢，如圖4.9所示。此畫面可以記錄自系統(tǒng)啟

66、動以來的數(shù)據(jù)變化，主要是實際壓力的反應(yīng)曲線，畫面中可以查看時間和對應(yīng)的數(shù)據(jù)值，藍色的線表示設(shè)定壓力的趨勢曲線，紅色的線表示當前壓力的趨勢曲線，通過兩條曲線的對比，可以清楚的監(jiān)視實際壓力曲線的動態(tài)特性，這可為系統(tǒng)的調(diào)試提供了一定的幫助。按“返回”按鈕可以返回到主畫面。</p><p>　　圖4.9 歷史趨勢曲線</p><p><b>　　5 總結(jié)</b></p

67、><p>　　本次設(shè)計運用組態(tài)王強大的功能對金屬擠壓液壓機的控制系統(tǒng)做了仿真。運用組態(tài)王設(shè)計了一個人機監(jiān)控的金屬擠壓液壓機的控制系統(tǒng)。金屬擠壓液壓機是一個工業(yè)設(shè)備。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我學會了使用組態(tài)王。我覺得組態(tài)王軟件是一個溝通人和機器設(shè)備的橋梁，通過它實現(xiàn)了人對機器的直接觀測和測試。通過對機器系統(tǒng)的進行模擬，來實現(xiàn)平時需要的功能比如報警和數(shù)據(jù)庫這些功能，有了組態(tài)王我們可以直觀的來對抽象的問題具體化，可以直接的分析。

68、</p><p>　　在這過程中，我解決問題的能力得到了很大的提高。面對一些無法自己無法解決的問題，我們可以去查資料，正所謂古人云，“書中自有黃金屋。書中自有顏如玉”。在查資料的過程中，我們不僅可以解決我們需要解決的問題，而且可以學到很多平時沒有學到的知識。當然，很多問題是我們在書中解決不了的。這個時候，就要感謝我們的老師和同學了，古人教我們不懂就要問，到了這個時候，我積極的向老師和同學求助，在老師的指導下，我明

69、白了很多問題。在同學的幫助下，順利的解決很多問題。</p><p>　　在這次畢業(yè)設(shè)計中，不僅僅學習了關(guān)于學術(shù)方面的問題，而且還學到了做人的道理。世上無難事，只要肯攀登。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王衛(wèi)衛(wèi).金屬與塑料成型設(shè)備.北京:機械工業(yè)出版社，1996﹒101 </p><p

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73、PLC程序調(diào)試中的應(yīng)用[ J]. 工業(yè)控制計算機, 2007﹒36</p><p>　　[12]王立權(quán),王宗義,王淑鈞,徐偉.可編程控制器原理及應(yīng)用.哈爾濱:哈爾濱工程大出2008﹒96</p><p>　　[13]徐世許.可編程控制器原理及應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2008﹒～56</p><p>　　[14]陳立定.電氣控制與可編程序控制器的原理及應(yīng)用.北京:

74、機械工業(yè)社,2004﹒92</p><p>　　[15]孫振強.可編程控制器原理及應(yīng)用教程：清華大學出版社，2005.7第一版</p><p>　　[16] 呂景全.可編程序控制器及其應(yīng)用.機械工業(yè)出版社，2001.98～102</p><p>　　[17] 鄧則名.電氣與可編程控制應(yīng)用技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2004.102～126</p><p

75、>　　[18]陶維利.機床電氣與PLC 西安電子科技大學出版社：2006.9第一版</p><p>　　[19] 宋伯生.PLC編程理論、算法及技巧.機械工業(yè)出版社，2006.155～168</p><p>　　[20]三菱可編程控制器編程軟件GX Developer安裝手冊，1997.96</p><p>　　[21]三菱可編程控制器GX Developer

76、編程手冊，1997.163</p><p>　　[22] GX Developer用戶手冊2.0版本</p><p>　　[23] 廖常初.PLC編程機應(yīng)用.機械工業(yè)出版設(shè).2002.25～98</p><p>　　[24] Lozano,R.(Rogelio),.Adaptive control systems[M].Freson:Witerwoof inc.,1

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78、ymposium on Circuits and Systems,1991.90</p><p>　　[27] 賈德勝等.PLC應(yīng)用開發(fā)使用子程序.人民郵電出版社，2006.56～89</p><p>　　[28] 求是科技編著.PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐.人民郵電出版社，2005.36～42</p><p>　　[29]孫振強，王暉，孫玉峰.可編程控制原理及應(yīng)用

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80、bs，2011﹒89</p><p>　　[32] SHL Group plc K. Douglas Hoffman - Colorado State UniversityJohn E.G.Bateson - Group Chief Executive Officer. Services Marketing.美國: Cengage ,2005﹒119</p><p><b>　　

81、致謝</b></p><p>　　經(jīng)過半年的忙碌和學習，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導師李大威老師。張老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從查閱資料到設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給

82、予了我悉心的指導。我的設(shè)計較為復雜煩瑣，但是李老師仍然細心地糾正我的錯誤。除了敬佩李老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝我的同學對我無私的幫助，特別是在軟件的使用方面，正因為如此我才能順利的完成設(shè)計，我要感謝我的母?！斜贝髮W，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境；另外，我還要感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。在此，我再說一次謝謝！</