課程設計--機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計

1、<p>　　機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　第一章 PLC簡介</b></p><p>　　PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術(shù)為基礎的新型工業(yè)裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC下定義

2、： </p><p>　　“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?</p><p>　　1.1 PL

3、C的特點 </p><p>　　1、可靠性高，抗干擾能力強 </p><p>　　2、 配套齊全，功能完善，適用性強 </p><p>　　3 、易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 </p><p>　　4、 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 </p><p>　　5 、體積小，重量輕，能耗低 </p&g

4、t;<p>　　1.2 PLC的應用領域 </p><p>　　目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 </p><p>　　1.2.1 開關(guān)量的邏輯控制 </p><p>　　這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制

5、、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 </p><p>　　1.2.2 模擬量控制 </p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，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。為了控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/

6、A轉(zhuǎn)換。PLC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。 </p><p>　　1.2.3 運動控制 </p><p>　　PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控 </p><p>　　世界上各主要PLC

7、廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合. </p><p>　　1.2.4 過程控制 </p><p>　　過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是

8、運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱爐控制等場合有非常廣泛的應用。 </p><p>　　1.2.5 數(shù)據(jù)處理 </p><p>　　現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。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 </p><p>　　控制操作，也可以利用

9、通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p>　　1.2.6 通信及聯(lián)網(wǎng) </p><p>　　PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)

10、絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接接口,通信非常方便。 </p><p>　　1.3 plc的工作原理和結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.3.1 PLC的工作原理：</p><p>　　采用循環(huán)掃描方式。在PLC處于運行狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。</p><p>　　注意：由于PLC是掃描工作

11、過程，在程序執(zhí)行階段即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容也不會變化，要等到下一周期的輸入處理階段才能改變。</p><p><b>　　1.3.2 結(jié)構(gòu)：</b></p><p>　　plc實質(zhì)上是一種專用與工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機再結(jié)構(gòu)上分為固定式和組合式（模塊式）兩種，固定式plc包括CPU板，I/O板，顯示面板，內(nèi)存塊，電源等，這些

12、元素組合成一個不可拆卸的整體。</p><p>　　模塊式plc包括CPU模塊，I/O模塊，內(nèi)存模塊，電源模塊，底板或機架。這些模塊可以按照一定的規(guī)則組合配置。</p><p>　　圖1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.4 PLC系統(tǒng)的其它設備</p><p>　　1.4.1 編程設備：</p><p>　　

13、編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。 </p><p>　　1.4.2 人機界面：</p><p>　　最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操

14、作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。</p><p>　　第二章 S7-200系列編程軟（STEP7-Micro/WIN）編程軟件</p><p>　　2.1 STEP7-Micro/WIN窗口界面</p><p>　　主界面一般可以分為以下幾個部分：菜單條、工具條、瀏覽條、指令樹、用戶窗籍口、輸出窗口和狀態(tài)條。除菜單條外，用戶可以

15、根據(jù)需要通過檢視菜單和窗口菜單決定其它窗口的取舍和樣式的設置。</p><p>　　圖2 STEP7-Micro/WIN32的主界面</p><p>　　2.1.1、 主菜單</p><p>　　主菜單包括：文件、編輯、檢視、PLC、調(diào)試、工具、窗口、幫助8個主菜單項.</p><p>　　2.1.2 編程準備</p><

16、;p>　?。ㄒ唬?、 指令集和編輯器的選擇</p><p>　　寫程序之前，用戶必須選擇指令集和編輯器。</p><p>　　在S7-200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC1131-3兩種。SIMATIC是專為S7-200PLC設計的，專用性強，采用SIMATIC指令編寫的程序執(zhí)行時間短，可以使用LAD、STL、FBD三種編輯器。IEC1131-3指令集是按國際電工委員會

17、（IEC）PLC編程標準提供的指令系統(tǒng)，作為不同PLC廠商的指令標準，集中指令較少。有些SIMATIC所包含的指令，在IEC 1131-3中不是標準指令。IEC1131-3標準指令集適用于不同廠家PLC，可以使用LAD和FBD兩種編輯器。本教材主要用SIMATIC編程模式。</p><p>　　1、單命令“工具”→“選項” →“一般”標簽→“編程模式” →選SIMATIC。</p><p>

18、;　　程序編輯器有LAD、STL、FBD三種。本論文主要用LAD和STL。</p><p>　　2、擇編輯器的方法如下：</p><p>　　用菜單命令“檢視” →LAD或STL。</p><p>　　或者菜單命令“工具”→“選項” →“一般”標簽→“默認編輯器”。</p><p>　　（二）、根據(jù)PLC類型進行參數(shù)檢查</p>

19、<p>　　在PLC和運行STEP7-Micro/WIN的PC連線后，在建立通信或編輯通信設置以前，應根據(jù)PLC的類型進行范圍檢查。必須保證STEP7-Micro/WIN中PLC類型選擇與實際PLC類型相符。方法如下：</p><p>　　1、菜單命令“PLC”→“類型” →“讀取PLC”。</p><p>　　2、在指令樹→“項目”名稱→“類型” →“讀取PLC”</p

20、><p>　　2.1.3 STEP7-Mirco/WIN主要編程功能與程序的上載下載</p><p><b>　?。ㄒ唬?、下載</b></p><p>　　如果已經(jīng)成功地在運行STEP 7-Micro/WIN32的個人計算機和PLC之間建立了通訊，就可以將編譯好的程序下載至該PLC。如果PLC中已經(jīng)有內(nèi)容將被覆蓋。下載步驟如下：</p>

21、;<p>　?。?）、下載之前， PLC必須位于“停止”的工作方式。檢查PLC上的工作方式指示燈，如果PLC沒有在“停止”，單擊工具條中的“停止”按鈕，將PLC至于停止方式。</p><p>　?。?）、單擊工具條中的“下載”按鈕，或用菜單命令“文件”→“下載”。出現(xiàn)“下載”對話框。</p><p>　?。?）、根據(jù)默認值，在初次發(fā)出下載命令時，“程序代碼塊”、“數(shù)據(jù)塊”和“

22、CPU配置”（系統(tǒng)塊）復選框都被選中。如果不需要下載某個塊，可以清除該復選框。</p><p>　?。?）、單擊“確定”，開始下載程序。如果下載成功，將出現(xiàn)一個確認框會顯示以下信息：下載成功。</p><p>　?。?）、如果STEP 7-Micro/WIN 32中的CPU類型與實際的PLC不匹配，會顯示以下警告信息：“為項目所選的PLC類型與遠程PLC類型不匹配。繼續(xù)下載嗎？”</

23、p><p>　?。?）、此時應糾正PLC類型選項，選擇“否”，終止下載程序。</p><p>　?。?）、用菜單命令“PLC” →“類型”，調(diào)出“PLC類型”對話框。單擊“讀取PLC”按鈕，由STEP 7-Micro/WIN32自動讀取正確的數(shù)值。單擊“確定”，確認PLC類型。</p><p>　　（8）、單擊工具條中的“下載”按鈕，重新開始下載程序，或用菜單命令“文件

24、”→“下載”。</p><p>　　下載成功后，單擊工具條中的“運行”按鈕，或“PLC” →“運行”，PLC進入RUN（運行）工作方式。</p><p><b>　　（二）、上載</b></p><p>　　用下面的方法從PLC將項目元件上載到STEP 7-Micro/WIN 32程序編輯器：</p><p><b

25、>　　單擊“上載”按鈕。</b></p><p>　　選擇菜單命令“文件”→“上載”。</p><p>　　按快捷鍵組合Ctrl+U。</p><p>　　執(zhí)行的步驟與下載基本相同，選擇需的上載的塊（程序塊、數(shù)據(jù)塊或系統(tǒng)塊），單擊“上載”按鈕，上載的程序?qū)腜LC復制到當前打開的項目中，隨后即可保存上載的程序。</p><p&g

26、t;　　2.1.4 程序的調(diào)試與監(jiān)控</p><p>　　在運行STEP 7-Micro/WIN 32編程設備和PLC之間建立通信并向PLC下載程序后，便可運行程序，收集狀態(tài)進行監(jiān)控和調(diào)試程序。</p><p>　　（一）、選擇工作方式</p><p>　　PLC有運行和停止兩種工作方式。在不同的工作方式下，PLC進行調(diào)試的操作方法不同。 單擊工具欄中的“運行”按

27、鈕或“停止”按鈕可以進入相應的工作方式.</p><p>　　（1）、 選擇STOP工作方式</p><p>　　在STOP（停止）工作方式中，可以創(chuàng)建和編輯程序，PLC處于半空閑狀態(tài)：停止用戶程序執(zhí)行；執(zhí)行輸入更新；用戶中斷條件被禁用。PLC操作系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)控PLC，將狀態(tài)數(shù)據(jù)傳遞給STEP 7-Micro/WIN 32，并執(zhí)行所有的“強制”或“取消強制”命令。當PLC位于STOP（停止）

28、工作方式可以進行下列操作：</p><p>　　1、 使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)檢視操作數(shù)的當前值。（因為程序未執(zhí)行，這一步驟等同于執(zhí)行“單次讀取”）</p><p>　　2、 可以使用圖狀態(tài)或程序狀態(tài)強制數(shù)值。使用圖狀態(tài)寫入數(shù)值。</p><p>　　3、 寫入或強制輸出。</p><p>　　4、 執(zhí)行有限次掃描，并通過狀態(tài)圖或程序狀態(tài)

29、觀察結(jié)果。</p><p>　?。ǘ?、 選擇運行工作方式</p><p>　　當PLC位于RUN（運行）工作方式時，不能使用“首次掃描”或“多次掃描”功能?？梢栽跔顟B(tài)圖表中寫入和強制數(shù)值，或使用LAD或FBD程序編輯器強制數(shù)值，方法與在STOP（停止）工作方式中強制數(shù)值相同。還可以執(zhí)行下列操作（不能在STOP工作方式使用）：</p><p>　　1、 使用圖狀態(tài)