課程設計--機械滑臺工藝流程控制系統(tǒng)設計_第1頁
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文檔簡介

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(lǐng)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(lǐng)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≈票怼?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> ?。?)、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> ?。ㄒ唬?、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)

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