3742 液體自動混合裝置的PLC與上位PC機通信及控制

3742 液體自動混合裝置的PLC與上位PC機通信及控制,液體,自動,混合,裝置,plc,上位,pc,通信,通訊,控制,節(jié)制 畢 業(yè) 論 文題 目 液體自動混合裝置的 PLC 與上位 PC 機通信及控制 學(xué)院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 機械設(shè)計及其自動化班級： 學(xué)號： 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成日期： 誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是在老師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計（論文）中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計（論文）中的所有內(nèi)容均真實、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù) 書題目：液體自動混合裝置的 PLC 與上位 PC 機通信及控制 姓名 學(xué)院 應(yīng)用技術(shù) 專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化班級__ 學(xué)號________ 指導(dǎo)老師 _________職稱____ 教研室主任 _____________ 一、基本任務(wù)及要求：_1、基本任務(wù)：利用界面監(jiān)控液體自動混合裝置的 PLC 控制。 _（1）硬件設(shè)計：確定 PLC 與 PC 機之間的數(shù)據(jù)交換方式與硬件接線圖，及其它相關(guān)資源。 __（2） 通信編程：建立上、下位機動態(tài)數(shù)據(jù)交換與命令的具體流程與實現(xiàn)。 _ （3）數(shù)據(jù)處理：建立實時數(shù)據(jù)庫與界面。 __（4）系統(tǒng)調(diào)試。 __2、要求： __ __（1）畢業(yè)論文、文獻綜述與開題報告按學(xué)校的統(tǒng)一規(guī)定與模板執(zhí)行。 ___ _（2）文獻綜述不少于 3000 字，且引用文獻不低于 15 篇。 ___ _ （3）畢業(yè)論文（說明書）不少于 15000 字。 二、進度安排及完成時間：1、課題調(diào)研：了解課題，查閱、收集資料； 3 月 1 日--3 月 21 日 2、開題申請：撰寫文獻綜述，提交、審定開題報告，提出設(shè)計方案； 3 月 21 日--3 月 28 日 3、進程督導(dǎo)：指導(dǎo)設(shè)計，內(nèi)容把關(guān)，督促進度； 3 月 29 日--6 月初 _ 4、畢業(yè)實習(xí)：撰寫實習(xí)報告； 待定 _ 5、中期檢查；時間過半，任務(wù)過半； 4 月 12 日--4 月 25 日 6、論文評閱：完成設(shè)計，撰寫論文，評閱定稿，準(zhǔn)備答辯； 6 月初 _ 7、畢業(yè)答辯：公開答辯，分組答辯，修改論文，完成終稿； 6 月中旬 _ 8、資料歸檔：開題報告，設(shè)計手冊，實習(xí)報告，畢業(yè)論文（含電子文檔） 。6 月 25 日前 目 錄摘 要 ...........................................................................................................................................................1第一章 緒 論 ...............................................................................................................................................11.1 課題背景 ........................................................................................................................................11.2 設(shè)計目的和意義 .............................................................................................................................1第 2 章可編程序邏輯控制器（PLC） ........................................................................................................22.1 可編程序邏輯控制器（PLC） .....................................................................................................22.1.1 PLC 的結(jié)構(gòu) ..........................................................................................................................22.1.2 PLC 的發(fā)展歷程 ..................................................................................................................22.1.3 PLC 的硬件 ..........................................................................................................................32.1.4 PLC 的主要特點 ..................................................................................................................42.1.5 羅克韋爾系列 PLC 介紹 ....................................................................................................5第三章 系統(tǒng)設(shè)計 .......................................................................................................................................73.1 系統(tǒng)方案分析設(shè)計 ........................................................................................................................73. 2 系統(tǒng)程序設(shè)計及調(diào)試 ....................................................................................................................93.2.1I/0 分配 ................................................................................................................................103.2.2 梯形圖 ................................................................................................................................113.2.3 數(shù)據(jù)庫 ...............................................................................................................................15程 序 數(shù) 據(jù) 庫 ................................................................................................................................15畫 面 數(shù) 據(jù) 庫 ................................................................................................................................203.4 本次設(shè)計采用的是 RSlinx 軟件平臺 .........................................................................................24第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計總結(jié) ...............................................................................................................274.1 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................................................................................................27結(jié) 論 ...........................................................................................................................................................28參考文獻 .....................................................................................................................................................29致 謝 ...........................................................................................................................................................30附 錄 1 AB 羅克韋爾基本指令 .....................................................................................................31附 錄 2 接線圖 ...................................................................................................................................33附 錄 3 程序梯形圖 ...........................................................................................................................37摘 要可編程序控制器（Programmable controller ）簡稱 PLC，是近年來一種極為迅速，應(yīng)用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。它是一種專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運行的電子系統(tǒng)，它采用可編程程序的存儲器，用來存儲用戶指令，通過數(shù)字或模擬的輸入/輸出完成確定的邏輯順序、定時、記數(shù)、運算和一些確定的功能來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。由于 PLC 的性能優(yōu)越，兼具計算機的功能完備，靈活性強，通用性好和繼電接觸器控制簡單易懂，維修方便等雙重優(yōu)點，形成以微電腦為核心的電子控制設(shè)備?？删幊绦蚩刂破骷夹g(shù)在世界上己廣泛應(yīng)用，成為自動化系統(tǒng)中的基本電控裝置 PLC 在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和實際生活中有著廣泛的應(yīng)用，由于可編程控制器（PLC）具有編程軟件采自易學(xué)易懂的梯形圖語言、控制靈活方便、抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠等特點，現(xiàn)在的工業(yè)自動化生產(chǎn)控制多采用可編程控制器來實現(xiàn)。 我設(shè)計的題目是“液體自動混合裝置的 PLC 控制” ，此次設(shè)計主要內(nèi)容包括：工作過程分析，I/O 分配，梯形圖，指令表，接線圖，電氣原理圖及情況說明, 經(jīng)過多次修改和調(diào)試，最終實現(xiàn)題目要求關(guān)鍵詞：自動控制 PLC ]Abstract：This design introduced the function and merits of the AB PLC,and electrical appliance linearize Control system which digital shouing has high efficiency ,low cost on the core of AB PLC.Programmable controller short for PLC,it’s aspcial digital running electrican system which design for industry circumstances.It adopt programmable controller memory ,used for memory user’s instruction which through digital or analog’s input/output to finish definitely function to control various machines or produce process.Because PLC has outstanding function, also has perfect function competence, plus flexibility better current use of computer’s Form electronic control equipment which core on microcomputer PLC control technology was used wide-ranging in world , become basic electricity control device in the Automation system PLC has extensive use in industry product of contemporary age and practice. Because PLC has so many merits, now industry products mostly adopt PLC to bring about . In fact the self control regular , but yell is random only use sequence control or logical control can’t satisfy the request of control . So this system adopts the control pattern which is of random logical ability . This control system , based on the request of practice adopts the PLC’s merits to finish the control of system; this thesis has the system’s scheme of hardware main circuit diagram and software design. Keywords: PLC 、 automatic control 。1第一章 緒 論1.1 課題背景隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，對原有液體混合裝置進行技術(shù)改造，提出數(shù)據(jù)采集、自動控制、運行管理等多方面的要求。設(shè)計的多種液體混合裝置利用可編程控制器實現(xiàn)在混合過程中精確控制，提高了液體混合比例的穩(wěn)定性、運行穩(wěn)定、自動化程度高，適合工業(yè)生產(chǎn)的需要。1.2 設(shè)計目的和意義科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品功能要求的日益增多，復(fù)雜性增加，壽命期的縮短，更新?lián)Q代速度加快。然而，產(chǎn)品的設(shè)計，尤其是機械產(chǎn)品方案的設(shè)計手段，則顯得力不從心，跟不上時代發(fā)展的需要。自主創(chuàng)新，重點跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來。自主創(chuàng)新，就是從增強國家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。重點跨越，就是堅持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢、關(guān)系國際民生和國家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點突破，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展就是從現(xiàn)實的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支持經(jīng)濟社會的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來，就是著眼長遠，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來經(jīng)濟社會的發(fā)展。這一方針是我國半個世紀(jì)科技發(fā)展實踐經(jīng)驗的概括總結(jié)，是面想未來，實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要抉擇?？萍既瞬攀翘岣咦灾鲃?chuàng)新能力的關(guān)鍵所在。要把創(chuàng)造良好環(huán)境和條件，培養(yǎng)和凝聚各類科技人才特別是優(yōu)秀拔尖人才，充分調(diào)動廣大科技人員的積極性和創(chuàng)造性，作為科技工作的首要任務(wù)，努力開創(chuàng)人才輩出、人盡其才、才盡其用的良好局面，努力建設(shè)一支與經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)相適用的規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理的高素質(zhì)科技人才隊伍，為我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供充分的人才支撐和智力保證。 2第 2 章可編程序邏輯控制器（PLC）2.1 可編程序邏輯控制器（PLC）2.1.1 PLC 的結(jié)構(gòu)PLC 和一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成的。PLC 的硬件系統(tǒng)由微處理器(CPU)、存儲器(EPROM，ROM)、輸入輸出(I/O)部件、電源部件、編程器、I/O 擴展單元和其他外圍設(shè)備組成。各部分通過總線(電源總線、控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線)連接而成[9]可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller） ，簡稱 PLC。它是一種以微機處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信控制技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。 （本次課題主要應(yīng)用 A-B 羅克韋爾 PLC進行設(shè)計）國內(nèi)很少企業(yè)會用 AB 的 PLC 因為 AB 的 PLC 最強的是它有很強的通訊功能，用 AB 的企業(yè)都是很大的企業(yè)而且這種企業(yè)的設(shè)備都是自動化強度很高的.而本次設(shè)計主要突出的重點就是通訊，所以選用 AB。2.1.2 PLC 的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)前，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中，繼電器控制占主導(dǎo)地位，應(yīng)用廣泛。但是電器控制系統(tǒng)存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。1968 年美國通用汽車公司（G.M）為了適應(yīng)汽車型號的不斷更新，生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)，希望能有一種新型工業(yè)控制器，它能做到盡可能減少重新設(shè)計和更換電器控制系統(tǒng)及接線，以降低成本，縮短周期。于是就設(shè)想將計算機功能強大、靈活、通用性好等優(yōu)點與電器控制系統(tǒng)簡單易懂、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，制成一種通用控制裝置，而且這種裝置采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”進行編程，使不熟悉計算機的人也能很快掌握使用。1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司的這種要求，研制成功了世界上第一臺可編程控制器，并在通用汽車公司的自動裝配線上試用，取得很好的效果。從此這項技術(shù)迅速發(fā)展起來。早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmable Logic 3Controller ） 。隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，20 世紀(jì) 70 年代中期微處理器技術(shù)應(yīng)用到 PLC 中，使 PLC 不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16 位和 32 位微處理器應(yīng)用于 PLC 中，使 PLC 得到迅速發(fā)展。PLC 不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使 PLC 真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。PLC 的發(fā)展過程大致可以分為如下幾個階段：1970—1980 年：PLC 的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于 PLC 剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1 位機型、通用計算機型、單板機型等） ，但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有 PLC 結(jié)構(gòu)形成，取得了市場的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展.推廣。PLC 的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用、逐步向機床、生產(chǎn)線擴展。1980—1990 年：PLC 的普及階段。在這一階段，PLC 的生產(chǎn)規(guī)模日益擴大，價格不斷下降，PLC 被迅速普及。各 PLC 生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價格.品種開始系列化，并且形成了固定 I/O 點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC 的應(yīng)用范圍開始向順序控制的全部領(lǐng)域擴展。1990—2000 年，PLC 的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術(shù)的進步，PLC 的功能日益增強，PLC 的 CPU 運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC 的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。2000 年至今：PLC 的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動化的需要，PLC 的各種功能不斷進步。一方面，PLC 在繼續(xù)提高 CPU 運算速度，位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制，運動控制的特殊功能與模塊，使 PLC的應(yīng)用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領(lǐng)域。2.1.3 PLC 的硬件一、PLC 的物理結(jié)構(gòu)根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)的不同，可以將 PLC 分為整體式、模塊式和混合式。（1）.隨機存取存儲器（RAM）用戶可以用編程裝置讀出 RAM 中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭?RAM，因此 RAM又叫讀/寫存儲器。RAM 的工作速度高、價格便宜、改寫方便。（2）.只讀存儲器（ROM）4ROM 的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。（3）.可以電檫出可編程的只讀存儲器（EEPROM）S7-200 用 EEPROM 來存儲用戶程序和長期保存的重要數(shù)據(jù)。4.I/O 模塊各 I/O 點的通/斷狀態(tài)用發(fā)光二極管（LED）顯示，PLC 與外部接線的連接一般用接線端子，某些模塊使用可以拆卸的插座型端子板，不需斷開端子板上的連接線，就可以迅速的更換模塊。輸入模塊：PLC 通過輸入模塊來接收和采集輸入信號，通過輸出模塊控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、調(diào)速裝置等執(zhí)行器，PLC 控制的另一類外部負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示裝置和報警裝置等。輸入電路中設(shè)有 RC 濾波電路，以防止由于輸入觸點抖動或外部干擾脈沖引起的錯誤輸入信號。輸出模塊：輸出模塊的率放大元件有大功率晶體管和場效應(yīng)管（驅(qū)動直流負(fù)載） 、雙向可控硅（驅(qū)動交流負(fù)載）和小型繼電器，繼電器可以驅(qū)動交流負(fù)載或直流負(fù)載。輸出電流的典型值為 0.5—2A,負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。2.1.4 PLC 的主要特點一、抗干擾能力強，可靠性高PLC 專門為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計，具有很高的可靠性。它的主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護與信息調(diào)理電路；在機構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等干擾和故障診斷措施。所有這些使 PLC 具有較高的抗干擾能力，因此穩(wěn)定、可靠，抗干擾能力強。與繼電器接觸裝置和通用計算機相比，PLC 更能試用工業(yè)現(xiàn)場較為惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。二、控制系統(tǒng)機構(gòu)簡單，通用性強PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在 PLC 夠成的控制系統(tǒng)中，只需要在 PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入/輸出信號線即可，不需要諸如繼電器之類的物理電子器件和大量且繁雜的硬接線線路。當(dāng)控制要求改變，需要變更控制系統(tǒng)的功能時，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個 PLC 裝置用于不同的控制對象，只是輸入/輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。PLC 的輸入/輸出可以直接與交流 220V、直流 24V 等強電相連，并有較強的帶負(fù)載能力。三、編程簡單，易于使用PLC 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，因此 PLC 程序的編制采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識5和語言，只要具有一定的電工和工藝知識就可在短時間內(nèi)學(xué)會。四、功能完善現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、步進控制功能，還能完成 A/D 轉(zhuǎn)換、D/A 轉(zhuǎn)換、模擬量處理、高速計算、聯(lián)網(wǎng)通信等功能，可以通過上位計算進行顯示、報警、記錄，進行人機對話，使控制水平大為提高。因此，PLC 具有極強的適用性，能夠很好地滿足各類型控制的需要，是目前工廠中應(yīng)用最廣的自動化設(shè)備。五、體積小、維護操作方便PLC 體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC 的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀地反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通信狀態(tài)、I/O 點狀態(tài)、異常和電源狀態(tài)等，對此均有醒目的指示，非常有利于運行和維護人員對系統(tǒng)進行監(jiān)控。2.1.5 羅克韋爾系列 PLC 介紹羅克韋爾 型 PLC 的主要種類羅克韋爾型 PLC 按品種可以分為基本單元、擴展單元、擴展模塊和特殊擴展設(shè)備。基本單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出、內(nèi)部 CPU 和內(nèi)部存儲器組成，只有基本單元可以單獨使用，當(dāng)輸入輸出點數(shù)不足時可以進行擴展。擴展單元由內(nèi)部電源、內(nèi)部輸入輸出組成、需要和基本單元一起使用。擴展模塊由內(nèi)部輸入輸出組成， ，自身不帶電源，由基本單元、擴展單元供電，需要和基本單元一起使用。特殊擴展設(shè)備可以分為 3 類：特殊功能板、特殊模塊和特殊單元，是一些特殊用途的裝置。特殊功能板用于通信、連接和模擬量設(shè)定等，特殊模塊主要有模擬量輸入輸出、高速計數(shù)、脈沖輸出、接口等模塊，特殊單元用于定位脈沖輸出。羅克韋爾型 PLC 的初步認(rèn)識如圖所示為羅克韋爾型 PLC 基本單元外形，其主要是通過輸入端子和輸出端子與外部控制電器聯(lián)系的。輸入端子連接外部的輸入元件，如按鈕、控制開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)、熱繼電器接點、壓力繼電器接點、數(shù)字開關(guān)等。輸出端子連接外部的輸出元件，如接觸器、繼電器線圈、信號燈、報警器、電磁鐵、電磁閥、電動機等。工作過程（1）輸入采樣階段PLC 在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相6對應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸入刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入端信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。（2）程序處理階段根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，PLC 按從左至右、從上到下的步驟順序執(zhí)行程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC 就從輸入映像寄存器中“讀入”對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件（軟繼電器）的當(dāng)前狀態(tài)。然后進行相應(yīng)的運算，運算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每個元件（軟繼電器）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。（3）輸出刷新結(jié)果階段在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。7第三章 系統(tǒng)設(shè)計3.1 系統(tǒng)方案分析設(shè)計1.本題目用 PLC 來模擬并實現(xiàn)多種液體自動混合裝置的控制8如圖所示為三種液體混合裝置，SQ1、SQ2、SQ3 和 SQ4 為液面?zhèn)鞲衅?，液面淹沒時接通，液體 A、B、C 與混合液閥由電磁閥 YV1、YV2、YV3、YV4 控制，M 為攪勻電動機，其控制要求如下：1、初始狀態(tài)裝置投入運行時，液體 1、2、3、4 閥門關(guān)閉 ，混合液閥門 打開 20s 將容器放空后關(guān)閉。2、起動操作按下啟動按鈕 SB1，裝置開始按下列給定規(guī)律運轉(zhuǎn)。(1) 液體 A 閥門打開，液體 A 流入容器。當(dāng)液面到達 SQ3 時，SQ3 接通，關(guān)閉液體 A 閥門，打開液體 B 閥門。(2) 當(dāng)液面到達 SQ2 時，關(guān)閉液體 B 閥門，打開液體 C 閥門。(3) 當(dāng)液面到達 SQ1 時關(guān)閉閥門 C，攪勻電動機開始攪勻。(4) 攪勻電動機工作 1min 后停止攪動，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。(5) 當(dāng)液面下降到 SQ4 時，SQ4 由接通變斷開，再過 20s 后，容器放空，混合液閥門關(guān)閉，開始下一周期。3、停止操作按下停止按鈕 SB2 后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作（停在初始狀態(tài)） 。92、設(shè)計大綱 ：根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備工作方面及其它方面的需要，本次設(shè)計要達到如下設(shè)計要求：（1）要求本次設(shè)計的控制裝置采用 PLC 技術(shù)實現(xiàn);（2）要能完全滿足控制要求；（3） 按下停止按鈕后，要將當(dāng)前的混合操作處理完畢后，才停止操作經(jīng)過對設(shè)計要求的深入思考后，對系統(tǒng)的設(shè)計過程有了一定的構(gòu)架。具體的想法有一下幾點：我做的系統(tǒng)為多種液體自動混合，需要對各種液體的液面的高度監(jiān)控，因此，需要運用到傳感器進行液面高度的監(jiān)控。各種液體入池的比例需要應(yīng)用電磁閥控制，入池后的攪拌，則需要電機控制。對各個控件的控制，需要一個完整的控制流程，運用 PLC 技術(shù)進行編程，可以實現(xiàn)對各個控件的控制。具體控制方法根據(jù)題目要求，按下啟動按鈕時，A 種液體進入容器，當(dāng)達到一定值時，停止進入，B 種液體開始進入，當(dāng)達到一定值時，停止進入 C 種液體開始進入，當(dāng)達到一定深度停止所有液體進入。攪拌機進行攪拌，一分鐘后攪拌均勻，停止攪拌，放出液體。經(jīng) 20s 后停止放出，按停止鍵停止操作。液體的進入和放出，需要電磁閥的控制，液面的深度需要傳感器的控制。3. 2 系統(tǒng)程序設(shè)計及調(diào)試AB(Allen-Bradley)是羅克韋爾自動化下屬的一個重要品牌。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX 等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST 及 FB、Label 語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。AB PLC 現(xiàn)在主要有：高端的ControlLogix，中端 CompactLogix，低端 MicroLogix。AB PLC 的特點是具有極強的通信能力，這點是其它 PLC 所不能比的。?本次設(shè)計主要采用的是 ControlLogix。ControlLogix 的 特 點1. 軟 件 的 共 通 化 ControlLogix 能 夠 制 作 Q 系 列 ， QnA 系 列 ， A 系 列 （ 包 括運 動 控 制 （ SCPU） ） ,FX 系 列 的 數(shù) 據(jù) ,能 夠 轉(zhuǎn) 換 成 GPPQ,GPPA 格 式 的 文 檔 。 此外 ， 選 擇 FX 系 列 的 情 況 下 ， 還 能 變 換 成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格 式 的 文 檔 。 2. 10利 用 Windows 的 優(yōu) 越 性 ， 使 操 作 性 飛 躍 上 升 能 夠 將 Excel,Word 等 作 成 的 說 明數(shù) 據(jù) 進 行 復(fù) 制 ， 粘 貼 ， 并 有 效 利 用 。 3. 程 序 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 (1) 標(biāo) 號 編 程 用 標(biāo) 號編 程 制 作 可 編 程 控 制 器 程 序 的 話 ， 就 不 需 要 認(rèn) 識 軟 元 件 的 號 碼 而 能 夠 根 據(jù) 標(biāo) 示 制作 成 標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 。 用 標(biāo) 號 編 程 做 成 的 程 序 能 夠 依 據(jù) 匯 編 從 而 作 為 實 際 的 程 序 來 使用 。 (2) 功 能 塊 （ 以 下 ， 略 稱 作 FB） FB 是 以 提 高 順 序 程 序 的 開 發(fā) 效 率 為 目 的而 開 發(fā) 的 一 種 功 能 。 把 開 發(fā) 順 序 程 序 時 反 復(fù) 使 用 的 順 序 程 序 回 路 塊 零 件 化 ， 使 得順 序 程 序 的 開 發(fā) 變 得 容 易 。 此 外 ， 零 件 化 后 ， 能 夠 防 止 將 其 運 用 到 別 的 順 序 程 序時 的 順 序 輸 入 錯 誤 。 (3) 宏 只 要 在 任 意 的 回 路 模 式 上 加 上 名 字 （ 宏 定 義 名 ） 登錄 （ 宏 登 錄 ） 到 文 檔 ， 然 后 輸 入 簡 單 的 命 令 就 能 夠 讀 出 登 錄 過 的 回 路 模 式 ， 變 更軟 元 件 就 能 夠 靈 活 利 用 了 。 4. 能 夠 簡 單 設(shè) 定 和 其 他 站 點 的 鏈 接 由 于 連 接 對 象的 指 定 被 圖 形 化 而 構(gòu) 筑 成 復(fù) 雜 的 系 統(tǒng) 的 情 況 下 也 能 夠 簡 單 的 設(shè) 定 。 5. 能 夠 用各 種 方 法 和 可 編 程 控 制 器 CPU 連 接 (1) 經(jīng) 由 串 行 通 訊 口 (2) 經(jīng) 由 USB (3) 經(jīng)由 MELSECNET/10(H)計 算 機 插 板 (4) 經(jīng) 由 MELSECNET(Ⅱ )計 算 機 插 板 (5) 經(jīng)由 CC-Link 計 算 機 插 板 (6) 經(jīng) 由 Ethernet 計 算 機 插 板 (7) 經(jīng) 由 CPU 計 算 機插 板 (8) 經(jīng) 由 AF 計 算 機 插 板 6. 豐 富 的 調(diào) 試 功 能 (1) 由 于 運 用 了 梯 形 圖 邏 輯測 試 功 能 ， 能 夠 更 加 簡 單 的 進 行 調(diào) 試 作 業(yè) 。 (a) 沒 有 必 要 再 和 可 編 程 控 制 器 連接 。 (b) 沒 有 必 要 制 作 條 使 用 的 順 序 程 序 。 (2) 在 幫 助 中 有 CPU 錯 誤 ， 特 殊繼 電 器 /特 殊 寄 存 器 的 說 明 ， 所 以 對 于 在 線 中 發(fā) 生 錯 誤 ， 或 者 是 程 序 制 作 中 想 知道 特 殊 繼 電 器 /特 殊 寄 存 器 的 內(nèi) 容 的 情 況 下 提 供 非 常 大 的 便 利 。 。 (3) 數(shù) 據(jù) 制作 中 發(fā) 生 錯 誤 況 時 ， 會 顯 示 是 什 么 原 因 或 是 顯 示 消 息 ， 所 以 數(shù) 據(jù) 制 作 的 時 間 能 夠大 幅 度 縮 短 。 3.2.1I/0 分配●多種液體自動混合裝置的 I/0 分配。113.2.2 梯形圖用 ABPLC 的編程軟件 RSLogix 5000 Enterprise Series 編的梯形圖（完整程序圖見附錄 3）12攪勻裝置的開關(guān)信號分 別 的 關(guān) 閉 時 間判 斷 第 幾 部 動 作13檢 測 手 自 動 啟 動 是 否 成 功 ， 啟 動 不 成 功 則 停 止 啟 動 ， 報 警攪 勻 電 機 開 啟 ， 開 始 液 體 攪 勻 ， 開 啟 時 間 一 分 鐘閥 門 ， 手 自 動 啟 動 ， 手 自 動 停 止手 自 動 啟 動 ， 或 手 自 動 停 止 是 否 生 效 ， 沒 有 生 效 則 停 止 程 序 ， 并 報 警 第 二 十 六段 程 序 開 始 ， 是 液 位 的 控 制14手 動 控 制自 動 控 制從 三 十 三 段 開 始 則 是 輸 出 信 號153.2.3 數(shù)據(jù)庫程 序 數(shù) 據(jù) 庫1819202122畫 面 數(shù) 據(jù) 庫2324253.3 液體自動混合裝置 PLC 控制系統(tǒng)接線圖(見附錄 2）263.4 本次設(shè)計采用的是 RSlinx 軟件平臺RSLinX 為現(xiàn)場設(shè)備連接眾多羅克韋爾軟件提供全套的通訊服務(wù)。這些軟件包RSLogix5/500/5000、RSView32 和 RSSq1 等，RSLinx 還提供數(shù)種開放接口用于與第三方人機界面系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采樣/分析系統(tǒng)可以在客戶應(yīng)用程序軟件進行通訊。RSLinx支持多個應(yīng)用軟件時與不同設(shè)備通訊。RSView32 上位機監(jiān)控系統(tǒng)RSVIW32 是美國 AB 公司開發(fā)的基于組件的用于監(jiān)視與控制自動化設(shè)備和過程的人機界面軟件。RSView32 是基于 Windows 環(huán)境（支持 Windows 2000）的工業(yè)監(jiān)控軟件。利用 RSView32 可以廣泛的和不同的 PLC-包括第三方的 PLC 建立通訊連接，建立廣闊的監(jiān)控應(yīng)用。System 系統(tǒng)設(shè)置包括以下幾個內(nèi)容 定義具體網(wǎng)絡(luò)類型也就是 Rsview32 訪問 PLC 的通訊路徑。這里根據(jù)硬件特點選controlnet。Communication driver 定義所選網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。要注意的是 primary與 secondary 要一致。定義 rsview32 要和具體那一個 plc 的處理器通訊，以何種方式通訊，給要通訊的處理器定義。定義借點數(shù)量要更具實際處理器數(shù)量而定。畫面顯示27一幅畫面描繪了操作者需要控制的工作對象，它可以顯示系統(tǒng)和過程數(shù)據(jù)，提供了向外部設(shè)備讀寫數(shù)據(jù)的途徑如處理器，操作者也可以實時打印畫面以保留數(shù)據(jù)記錄。使用圖庫在工程管理器窗口，打開 graphic 文件夾，單擊 library 可以看到左右側(cè)窗口有一些文件的 shortcut,這些是 rsview32 自帶的圖庫。打開任一圖庫。選中對象后復(fù)制到新圖像中。28調(diào)試保存所有組態(tài)設(shè)置，然后關(guān)閉組態(tài)監(jiān)控程序。將 PLC 程序下傳到 PLC 裝置中并讓其運行，切換到離線狀態(tài)，然后啟動 MCGS，進入組態(tài)工程運行界面。在運行中通過對按鈕的操作可檢測所編程序的正確與否。經(jīng)過運行測試，該組態(tài)監(jiān)控軟件可對機械手控制系統(tǒng)的動作過程進行有效監(jiān)控，PLC 程序達到了控制要求。29第四章 系統(tǒng)的調(diào)試及設(shè)計總結(jié)4.1 系統(tǒng)調(diào)試（1）硬件檢測調(diào)試從硬件方面檢查系統(tǒng)的各個方面，保證系統(tǒng)的硬件接線正確（2）機械手控制程序的調(diào)試程序的模擬調(diào)試將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入出現(xiàn)錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通/斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的法官二極管來顯示，一般不用接 PLC 實際的負(fù)載?？梢愿鶕?jù)功能表，在適合的時候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件是現(xiàn)實時，是否發(fā)生的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級初步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在程序調(diào)試過程中出現(xiàn)了一系列的問題，但最終都一一解決了。在使用 STL 指令編程時，剛開始由于對 STL 指令掌握的不是很好，所以犯了不少錯誤，加上機械手模型裝置本身存在的一些問題，所以在調(diào)試程序時，機械手動作不符合控制要求。經(jīng)過不斷查閱資料，研究、改進，最終程序調(diào)試成功。機械手運行良好，動作正確、符合控制要求。30結(jié) 論在本次課題設(shè)計中，液體自動混合裝置控制系統(tǒng)采用 PLC 進行控制，大大提高了該系統(tǒng)的自動化程度，減少了大量的中間繼電器、時間繼電器和硬件接線，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。同時，使用 PLC 進行控制可方便更改生產(chǎn)流程，增強控制功能。通過本次設(shè)計，可以根據(jù)工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關(guān)參數(shù)，實現(xiàn)液體自動混合裝置控制系統(tǒng)的不同工作需求，液體自動混合裝置控制系統(tǒng)具有了很大的靈活性和可操作性。利用組態(tài)軟件 RSlinx 對液體自動混合裝置控制系統(tǒng)進行監(jiān)控，可以以最少的人員配置來加強對機械手的管理，提供較為直觀、清晰、準(zhǔn)確的混合裝置運行狀態(tài)，進而為維修和故障診斷提供多方面的可能性，充分提高系統(tǒng)的工作效率。RSlinx 是一種比較新穎的軟件，將 RSlinx 應(yīng)用于混合裝置的自動控制對我來說是一次新的體驗。本文中介紹的液體自動混合裝置模型控制系統(tǒng)對于教學(xué)有很好的輔助作用。液體自動混合裝置控制技術(shù)是一項綜合型的技術(shù)，液體自動混合裝置控制系統(tǒng)又是一個復(fù)雜的隨機系統(tǒng)，本次設(shè)計的液體自動混合裝置模型控制系統(tǒng)與真正的液體自動混合裝置控制系統(tǒng)之間還有很大的差距。由于對 RSlinx 掌握的不熟練，軟件的一些功能沒有能應(yīng)用到監(jiān)控系統(tǒng)中。另外，本文中的液體自動混合裝置模型控制系統(tǒng)比較簡單，還需要不斷改進和加強。31參考文獻[1] 趙金榮,葉真編.可編程序控制器原理及應(yīng)用,上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,2003[2] 董儒胥主編. 電工電子選訓(xùn)教程，上海交通大學(xué)出版社，2006[3] 王兆義主編. 可編程序控制器教程 ，機械工業(yè)出版社，2003[4] 鐘肇新， 彭侃編 . 華南理工大學(xué)出版社，2001 [5] 王永華主編. 現(xiàn)代電氣及可編程技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社[6] 湯以范主編. 電氣與可編程序控制器技術(shù)，機械工業(yè)出版社，2004[7] 苗常初編. 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