1、畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目：基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài) （英文）：Based on PLC combination machine tools electric control system design and configuration 系 別： 電力工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 答辯日期： 基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)摘要文章以三面銑組合機(jī)床為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式的探究以及對(duì)機(jī)床的工作過(guò)程和控制要求分析,給出了機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖、液壓元件動(dòng)作表;并采用PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法, 進(jìn)行了軟硬件設(shè)計(jì),列出了PLC的I/

2、O地址分配表,繪制了PLC的I/O分配圖和單循環(huán)自動(dòng)工作流程圖，編寫PLC控制程序的梯形圖和指令表;由組態(tài)王設(shè)計(jì)的人機(jī)界面（HMI），使整個(gè)控制系統(tǒng)的操作變得簡(jiǎn)單，方便，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和實(shí)用性。關(guān)鍵詞:可編程控制器(PLC)；三面銑組合機(jī)床；控制系統(tǒng)；組態(tài)王；人機(jī)界面（HMI）。Based on PLC combination machine tools electric control system design and configurationAbstracttaking three surface milling combination machine tools for

3、research object, and through the main structure and form of movement of exploration and for machine tools work process and control requirements analysis is presented, the machine operating cycle diagram, hydraulic components action list, And PLC control system design method of software and hardware

4、design, lists the PLC I/O address allocation worksheets, painted PLC I/O assignment graph and single automatic work flowchart, write PLC control program ladder diagram and instructions list, By kingview design human-machine interface (HMI), make the whole control system operation simple, convenient,

5、 greatly improved the system automation degree and practicability. Keywords: programmable controller (PLC)； three surface milling combination machine tools；control system； kingview and human-computer interface (HMI)。- 48 -基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)引言引言可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的通用工業(yè)控制裝置,它將傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

6、緊密結(jié)合 ,集計(jì)算機(jī)、控制、通訊于一體,具有可靠性高、通用性強(qiáng)、應(yīng)用靈活、易于使用 維修方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),為工業(yè)自動(dòng)化提供了近乎完美的自動(dòng)控制裝置。根據(jù)我國(guó)當(dāng)前的情況，繼電器-接觸器控制系統(tǒng)依然是機(jī)械設(shè)備最常用的電氣控制方式，許多企業(yè)和高校實(shí)習(xí)工廠的機(jī)床和設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系統(tǒng),由于采用物理電子器件和大量而又復(fù)雜的硬接線,使得系統(tǒng)的可靠性差,工作效率低,故障診斷和排除困難,嚴(yán)重影響了工廠的生產(chǎn)效率。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，可編程控制器的出現(xiàn)，許多以繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的機(jī)床組合電路通過(guò)改進(jìn)，采用可編程控制系統(tǒng)，無(wú)論在性能上或者效率上都能得到很大提升。因此,采用PLC對(duì)機(jī)床電氣控

7、制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,很有益處。本課題介紹了一種全新的自動(dòng)化控制理念，以三菱電機(jī)公司的FX2N系列PLC作為組合機(jī)床的主控制器，同時(shí)連接PC端通過(guò)工業(yè)組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)全新的自動(dòng)控制系統(tǒng)?；赑LC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)目錄目錄一、三面銑組合機(jī)床概述- 1 -1.1、機(jī)床主要結(jié)構(gòu)部件- 1 -1.2、機(jī)床加工工件示意圖- 1 -1.3、機(jī)床工作過(guò)程- 1 -1.4、機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖與液壓系統(tǒng)原理圖- 2 -1.5、三面銑組合機(jī)床的液壓元件動(dòng)作表- 2 -1.6、電機(jī)、滑臺(tái)、電磁閥參數(shù)- 3 -1.7、三面銑組合機(jī)床的電氣控制要求- 3 -二、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)- 4

8、-2.1、PLC的概述- 4 -2.2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟- 6 -2.2.1、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則- 6 -2.2.2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟- 7 -2.3、PLC的選型- 9 -2.4、PLC的I/O分配表- 10 -2.5、PLC的I/O分配圖- 12 -2.6、變頻調(diào)速器- 13 -2.6.1、變頻器的概述- 13 -2.6.2、變頻器原理- 13 -2.6.3、變頻器的選型- 15 -2.7、主電路設(shè)計(jì)圖- 17 -三、PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 18 -3.1、PLC的編程語(yǔ)言與編程方法- 18 -3.1.1、PLC的編程語(yǔ)言- 18 -3.1.2、P

9、LC的編程方法- 19 -3.3、PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)- 22 -3.4、程序設(shè)計(jì)- 23 -四、基于組態(tài)王的人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì)- 22 -4.1、人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì)- 23 -4.2、定義設(shè)備和連接變量- 24 -4.3、數(shù)據(jù)變量定義- 25 -4.4、動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言- 25 -五、總結(jié)- 29 -參考文獻(xiàn)- 30 -致 謝- 31 -附錄A、梯形圖- 32 -附錄B、指令表- 37 -基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)第一章一、三面銑組合機(jī)床概述三面銑組合機(jī)床是用來(lái)對(duì)Z512W型臺(tái)式鉆床主軸箱的80、90孔端面及定位面進(jìn)行銑銷加工的一種自動(dòng)加工設(shè)備。1.1、機(jī)床主要結(jié)

10、構(gòu)部件底座、床身、銑削動(dòng)力頭、液壓動(dòng)力滑臺(tái)、液壓站、工作臺(tái)、工件松緊油缸等組成。機(jī)床底座上安放有床身，床身上一頭安裝有液壓動(dòng)力滑臺(tái)，工件及夾緊裝置放于滑臺(tái)上。床身的兩邊各安裝有一臺(tái)銑銷頭，上方有立銑頭，液壓站在機(jī)床附近。1.2、機(jī)床加工工件示意圖 圖 1.1 80、90孔端面及定位面1.3、機(jī)床工作過(guò)程操作者將要加工的零件放在工作臺(tái)的夾具中，在其他準(zhǔn)備工作就緒后，發(fā)出加工指令。工件夾緊后壓力繼電器動(dòng)作，液壓動(dòng)力滑臺(tái)（工作臺(tái)）開(kāi)始快進(jìn)，到位轉(zhuǎn)工進(jìn)，同時(shí)起動(dòng)左和右1銑頭開(kāi)始加工，加工到某一位置，立銑頭開(kāi)始加工，加工又過(guò)一定位置右1銑頭停止，右2銑頭開(kāi)始加工，加工到終點(diǎn)三臺(tái)電機(jī)同時(shí)停止。待電機(jī)完全停

11、止后，滑臺(tái)快退回原位，工件松開(kāi)，一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)結(jié)束。操作者取下加工好的工件，再放上未加工的零件，重新發(fā)出加工指令重復(fù)上述工作過(guò)程。1.4、機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖與液壓系統(tǒng)原理圖圖1.2-機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖圖1.3-液壓系統(tǒng)原理圖1.5、三面銑組合機(jī)床的液壓元件動(dòng)作表 元 件工 序YV1YV2YV3YV4YV5BP1BP2原 位-（+）-夾 緊+-+快 進(jìn)（+）-+-+工 進(jìn)（+）-+-+-+死擋鐵停留（+）-+-+快 退（+）-+-+松 開(kāi)-+-1.6、電機(jī)、滑臺(tái)、電磁閥參數(shù)1、左銑，右銑2削頭電動(dòng)機(jī)JO24144.0kw1440轉(zhuǎn)/分380V8.4A2、右銑1，立銑削頭電動(dòng)機(jī)JO23243.0kw14

12、30轉(zhuǎn)/分380V6.5A3、液壓泵電動(dòng)機(jī)JO22241.5kw1410轉(zhuǎn)/分380V3.49A4、液壓滑臺(tái)YT4523電磁閥型號(hào)二位二通閥Z22DO25直流24V0.6A14.4W二位四通閥Z24DW25直流24V0.6A14.4W二位二通閥Z22DO25直流24V0.6A14.4W1.7、三面銑組合機(jī)床的電氣控制要求三面銑組合機(jī)床有液壓泵、左銑削頭、右銑1削頭、右銑2削頭和立銑削頭五臺(tái)電機(jī),均采用三相交流籠型異步電動(dòng)機(jī) ,設(shè)計(jì)要求如下:(1)五臺(tái)電機(jī)均為單向旋轉(zhuǎn)。(2)機(jī)床要求有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作方式,油泵電機(jī)在自動(dòng)加工一個(gè)循環(huán)后不停機(jī)。(3)單循環(huán)自動(dòng)工作

13、過(guò)程詳見(jiàn)機(jī)床動(dòng)作循環(huán)圖。(4)單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作包括:左銑頭單循環(huán)工作、右1銑頭單循環(huán)工作、右2銑頭單循環(huán)工作、立銑頭單循環(huán)工作。要求考慮各銑頭單循環(huán)工作的加工區(qū)間。(5)點(diǎn)動(dòng)工作包括:四臺(tái)主軸電機(jī)均能點(diǎn)動(dòng)對(duì)刀、滑臺(tái)快速(快進(jìn)、快退)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整、松緊油缸的調(diào)整 (手動(dòng)松開(kāi)與手動(dòng)夾緊 )。(6)電源、油泵工作、工件夾緊與放松和加工等信號(hào)指示。(7)照明電路(8)必要的聯(lián)鎖環(huán)節(jié)與保護(hù)環(huán)節(jié)。基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)第二章二、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)角度，介紹該項(xiàng)目的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、系統(tǒng)的硬件配置、主電路設(shè)計(jì)等。2.1、PLC的概述可編程邏輯控制

14、器是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱PLC（Programmable Logic Controller），它使用了可編程序的記憶以存儲(chǔ)指令，用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或模擬的輸入和輸出，以控制各種機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC有以下特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模

15、的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工

16、業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變

17、得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 （5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100MM，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，PLC的領(lǐng)域使用情況大致可歸納為如下幾類。 （1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)

18、化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)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。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(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。 （3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開(kāi)關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各

19、主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 （4）過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，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處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。（5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)

20、可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用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)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)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)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)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)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。2.2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟無(wú)論是用PLC組成集散控制系統(tǒng)，還是獨(dú)立控制系統(tǒng)，PLC控制部分的設(shè)計(jì)都可以參考圖2.1所

21、示的步驟。2.2.1、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則圖 2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程)的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。而在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)原則往往會(huì)涉及很多方面，其中最基本的設(shè)計(jì)原則可以歸納為4點(diǎn)。1、設(shè)計(jì)原則(1)完整性原則最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程或機(jī)械設(shè)備的控制要求。(2)可靠性原則確保計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性。(3)經(jīng)濟(jì)型原則力求控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、實(shí)用、合理。(4)發(fā)展性原則適當(dāng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地。2、評(píng)估控制任務(wù) 根據(jù)系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對(duì)被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)進(jìn)行詳

22、細(xì)分析，特別是從以下幾個(gè)方面給以考慮。(1)控制規(guī)模：一個(gè)控制系統(tǒng)的控制規(guī)?？捎迷撓到y(tǒng)的I/O設(shè)備總數(shù)來(lái)衡量。當(dāng)控制規(guī)模較大時(shí),特別是開(kāi)關(guān)量控制的I/O設(shè)備較多時(shí)，最適合采用PLC控制。(2)工藝復(fù)雜程度：當(dāng)工藝要求較復(fù)雜時(shí),采用PLC控制具有更大的優(yōu)越性.(3)可靠性要求：目前,當(dāng)I/O點(diǎn)數(shù)在20甚至更少時(shí)，就趨向于選擇PLC控制了。(4)數(shù)據(jù)處理速度：若數(shù)據(jù)處理程度較低，而主要以工業(yè)過(guò)程控制為主時(shí)，采用PLC控制將非常適宜。2.2.2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。所謂硬件設(shè)計(jì)，是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，而軟件設(shè)計(jì)即PLC應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)

23、計(jì)分以下5步進(jìn)行。1、熟悉被控對(duì)象深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并于相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題。這一階段必須對(duì)被控對(duì)象所有功能全面的了解，對(duì)對(duì)象的各種動(dòng)作及動(dòng)作時(shí)序、動(dòng)作條件、必要的互鎖與保護(hù);電氣系統(tǒng)與機(jī)械、液壓、氣動(dòng)及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系;PLC與其他設(shè)備的關(guān)系，PLC之間是否通信聯(lián)網(wǎng);系統(tǒng)的工作方式及人機(jī)界面，需要顯示的物理量及顯示方式等。2、硬件選擇(1) 系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇。輸入設(shè)備包括按紐、位置開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及各種傳感器等。輸出設(shè)備包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等

24、。(2) 選擇PLC。PLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。(3) PLC的I/O端口分配。在進(jìn)行I/O通道分配時(shí)應(yīng)給出I/O通道分配表，表中應(yīng)包含I/O編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱及功能等。(4) 繪制PLC外圍硬件線路圖。畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 (5)計(jì)數(shù)器、定時(shí)器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。3、編寫應(yīng)用程序 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用合適的設(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)

25、的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。程序通常還應(yīng)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)作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(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)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位或復(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)再添加。 (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。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。 4、程序調(diào)試程序調(diào)試分為2個(gè)階段，第一階段是模擬調(diào)試、第二階段是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。程序模擬調(diào)試是

26、，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 (1)硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。 (2)軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試：當(dāng)控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，如不能滿足要求，須重新檢查程序和接線，及時(shí)更正軟硬件方面的問(wèn)題。5、

27、編寫技術(shù)文件技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說(shuō)明書等。2.3、PLC的選型本機(jī)床控制系統(tǒng)采用的是日本三菱公司的FX2N系編程控制器，根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)對(duì)輸入輸出的要求，本機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列可編程控制器中的FX2N80MR-001。該型號(hào)的輸入點(diǎn)數(shù)40個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)40個(gè)，輸出形式是R-繼電器輸出（有接點(diǎn)，交流、直流負(fù)載兩用）。不但滿足本設(shè)計(jì)中的輸入輸出點(diǎn)數(shù)的基本要求，而且為日后本機(jī)床控制系統(tǒng)的升級(jí)改造保留有一定的系統(tǒng)擴(kuò)展空間。圖 2.2 FX2N系列可編程控制器中的FX2N-80MR-001FX2N的基本性能

28、規(guī)格如下圖2.3（a）。圖2.3（b）所示。圖2.3 FX2N的基本性能規(guī)格圖（a）圖2.3 FX2N的基本性能規(guī)格圖（b）2.4、PLC的I/O分配表本控制系統(tǒng)的PLC的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定是根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量加以確定。（1）PLC的輸入端口包括自動(dòng)循環(huán)工作按鈕、點(diǎn)動(dòng)按鈕、油泵啟動(dòng)、總停按鈕、SA1等，還包括電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)。（2）PLC的輸出端口包括運(yùn)行指示燈、交流接觸器、繼電器等。PLC的I/O分配表如下所示：2.5、PLC的I/O分配圖2.6、變頻調(diào)速器2.6.1、變頻器的概述變頻器是把工頻電源(50Hz或60Hz)變換成

29、各種頻率的交流電源，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的變速運(yùn)行的設(shè)備，其中控制電路完成對(duì)主電路的控制，整流電路將交流電變換成直流電，直流中間電路對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波，逆變電路將直流電再逆變成交流電。對(duì)于如矢量控制變頻器這種需要大量運(yùn)算的變頻器來(lái)說(shuō)，有時(shí)還需要一個(gè)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩計(jì)算的CPU以及一些相應(yīng)的電路。變頻器的分類按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和電流型變頻器；按照開(kāi)關(guān)方式分類，可以分為PAM控制變頻器、PWM控制變頻器和高載頻PWM控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為V/f控制變頻器、轉(zhuǎn)差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻

30、器和三相變頻器等。2.6.2、變頻器原理1、變頻器的基本構(gòu)成變頻器分為交-交和交-直-交兩種形式。交-交變頻器可將工頻交流直接轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流，交-直-交變頻器則是先把工頻交流通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流，然后再把直流轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流，其基本構(gòu)成如圖6所示。主要由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制電路組成。圖2.4 交直交變頻器的基本構(gòu)成整流器主要是將電網(wǎng)的交流整流成直流；逆變器是通過(guò)三相橋式逆變電路將直流轉(zhuǎn)換成任意頻率的三相交流；中間環(huán)節(jié)又叫中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)；由于變頻器的負(fù)載一般為電動(dòng)機(jī)，屬于感性負(fù)載，運(yùn)行中中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間總會(huì)有無(wú)功功率交換，這種無(wú)功功

31、率將由中間環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能元件（電容器或電抗器）來(lái)緩沖；控制電路主要是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制，對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能。2、變頻器的調(diào)速原理三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式：式中同步轉(zhuǎn)速;電源頻率，單位為Hz;電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù);電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率。從公式可知，改變電源頻率即可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。對(duì)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)行調(diào)速時(shí)，希望主磁通保持不變，因?yàn)榇磐ㄌ?，鐵芯利用不充分，同樣轉(zhuǎn)子電流下轉(zhuǎn)矩減小，電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力下降；若磁通太強(qiáng)，鐵芯發(fā)熱，波形變壞。如何實(shí)現(xiàn)磁通不變？根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值為:式中電動(dòng)機(jī)定子頻率，單位為Hz;定子相繞組有效匝數(shù);每極磁通量，單位為Wb。從公式可知，對(duì)和進(jìn)行適當(dāng)控制即可維

32、持磁通量不變。因此，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速必須按照一定的規(guī)律同時(shí)改變其定子電壓和頻率，即必須通過(guò)變頻器獲得電壓和頻率均可調(diào)節(jié)的供電電源。2.6.3、變頻器的選型根據(jù)設(shè)計(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的功率、性能等等的要求，本機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇了日本三菱公司生產(chǎn)的FR-F700系列通用變頻器中的FR-F740-22K-CHT1。變頻器的參數(shù)變頻器用于單純可變速運(yùn)行時(shí)，可按出廠設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行即可，若考慮負(fù)荷、運(yùn)行方式時(shí)，必須設(shè)定必要的參數(shù)。對(duì)于三菱FR-FR740-22K-CHT1變頻器的性能參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)定，文中僅介紹一些常用的參數(shù)，有關(guān)其他參數(shù)，請(qǐng)參考附錄或有關(guān)設(shè)備使用手冊(cè)。簡(jiǎn)單參數(shù)一覽表如

33、下：變頻器的端子FR-F740-22K-CHT1型變頻器的主接線一般有6個(gè)端子，其中輸入端子R（L1）、S（L2）、T（L3）接三相電源；輸出端子U、V、W接三相電動(dòng)機(jī)，切記不能接反，否則，將損毀變頻器，其接線如變頻器端子接線圖所示。變頻器端子接線如圖2.5所示：圖2.5 變頻器端子接線圖2.7、主電路設(shè)計(jì)圖基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)第三章三、PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)兩部分，在上一章已經(jīng)介紹了本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。本章在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將介紹本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，主要包括軟件設(shè)計(jì)的基本步驟、方法，編程軟件GX-Developer的介紹以

34、及本系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)等。3.1、PLC的編程語(yǔ)言與編程方法3.1.1、PLC的編程語(yǔ)言PLC的編程語(yǔ)言與一般計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，具有明顯的特點(diǎn)，它既不同于高級(jí)語(yǔ)言，也不同與一般的匯編語(yǔ)言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調(diào)試的要求。目前，還沒(méi)有一種對(duì)各廠家產(chǎn)品都能兼容的編程語(yǔ)言。如三菱公司的產(chǎn)品有它自己的編程語(yǔ)言，OMRON公司的產(chǎn)品也有它自己的語(yǔ)言。但不管什么型號(hào)的PLC，其編程語(yǔ)言都具有以下特點(diǎn)：1、圖形式指令結(jié)構(gòu)、2、明確的變量常數(shù)、3、簡(jiǎn)化的程序結(jié)構(gòu)、4、簡(jiǎn)化應(yīng)用軟件生成過(guò)程、5、強(qiáng)化調(diào)試手段?？傊?，PLC的編程語(yǔ)言是面向用戶的，對(duì)使用者不要求具備高深的知識(shí)、不需要長(zhǎng)時(shí)間的專門訓(xùn)練。IE

35、C中的PLC編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)中有五種編程語(yǔ)言：順序功能圖編程語(yǔ)言、梯形圖編程語(yǔ)言、功能塊圖編程語(yǔ)言、指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言、結(jié)構(gòu)文本編程語(yǔ)言。 最常用的就是梯形圖編程語(yǔ)言和指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言。 1、梯形圖編程語(yǔ)言：是在原繼電器接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來(lái)的一種圖形語(yǔ)言。它是目前用得最多的PLC編程語(yǔ)言。 注意：梯形圖表示的并不是一個(gè)實(shí)際電路而只是一個(gè)控制程序，其間的連線表示的是它們之間的邏輯關(guān)系，即所謂“軟接線”。它們并非是物理實(shí)體，而是“軟繼電器”。每個(gè)“軟繼電器”僅對(duì)應(yīng)PLC存儲(chǔ)單元中的一位。該位狀態(tài)為“1”時(shí)，對(duì)應(yīng)的繼電器線圈接通，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)；狀態(tài)為“0”時(shí)，對(duì)應(yīng)

36、的繼電器線圈不通，其常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)保持原態(tài)。 梯形圖編程格式：（1）梯形圖按行從上至下編寫，每一行從左往右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫順序一致。（2）梯形圖左、右邊垂直線稱為起始母線、終止母線。每一邏輯行必須從起始母線開(kāi)始畫起，終止于繼電器線圈或終止母線（有些PLC終止母線可以省略）。（3）梯形圖的起始母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與終止母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。2、指令語(yǔ)句表編程語(yǔ)言：助記符語(yǔ)言類似于計(jì)算機(jī)匯編語(yǔ)言，用一些簡(jiǎn)潔易記的文字符號(hào)表達(dá)PLC的各種指令。同一廠家的PLC產(chǎn)品，其助記符語(yǔ)言與梯形圖語(yǔ)言是相互對(duì)應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語(yǔ)言常用于手持編程器中，梯形圖語(yǔ)言則

37、多用于計(jì)算機(jī)編程環(huán)境中 。3.1.2、PLC的編程方法在設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)，可以根據(jù)自己的實(shí)際情況，采用下列不同的方法。1、經(jīng)驗(yàn)法即是運(yùn)用自己的或別人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)前選擇與設(shè)計(jì)要求相類似的成功的例子，并進(jìn)行修改，增刪部分功能或運(yùn)用其中部分程序，直至適合自己的情況。在工作過(guò)程中，可收集與積累這樣成功的例子，從而可不斷豐富自己的經(jīng)驗(yàn)。2、解析法可利用組合邏輯或時(shí)序邏輯的理論，并運(yùn)用相應(yīng)的解析方法，對(duì)其進(jìn)行邏輯關(guān)系的求解，然后再根據(jù)求解的結(jié)果，畫成梯形圖或直接寫出程序。解析法比較嚴(yán)密，可以運(yùn)用一定的標(biāo)準(zhǔn)，使程序優(yōu)化，可避免編程的盲目性，是較有效的方法。3、圖解法圖解法是靠畫圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。常用的方法

38、有梯形圖法、時(shí)序圖（波形圖）法及流程圖法。梯形圖法是基本方法，無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)法還是解析法，若將PLC程序轉(zhuǎn)化成梯形圖后，就要用到梯形圖法。時(shí)序圖（波形圖）法適合于時(shí)間控制電路，將對(duì)應(yīng)信號(hào)的波形畫出后，再依時(shí)間邏輯關(guān)系去組合，就可很容易把電路設(shè)計(jì)出。流程圖法是用框圖表示PLC程序執(zhí)行過(guò)程及輸入條件與輸出關(guān)系，在使用步進(jìn)指令的情況下，用它設(shè)計(jì)是很方便的。圖解法和解析法不是彼此獨(dú)立的。解析法要畫圖，圖解法也要列解析式，只是兩種方法的側(cè)重點(diǎn)不一樣。4、技巧法技巧法是在經(jīng)驗(yàn)法和解析法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用技巧進(jìn)行編程，以提高編程質(zhì)量。還可以使用流程圖做工具，講巧妙的設(shè)計(jì)形式化，進(jìn)而編制所需要的程序。該方法是多種編程

39、方法的綜合應(yīng)用。5、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是利用PLC通過(guò)上位鏈接單元與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)鏈接，運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程。該方法需要有相應(yīng)的編程軟件。3.2、PLC編程軟件概述三菱PLC編程軟件GX-Developer是三菱通用性較強(qiáng)的編程軟件，它能夠完成Q系列、QnA系列、A系列（包括運(yùn)動(dòng)控制CPU）、FX系列PLC梯形圖、指令表、SFC等的編輯。該編程軟件能夠?qū)⒕庉嫷某绦蜣D(zhuǎn)換成GPPQ、GPPA格式的文檔，當(dāng)選擇FX系列時(shí)，還能將程序存儲(chǔ)為FXGP（DOS）、FXGP（WIN）格式的文檔，以實(shí)現(xiàn)與FX-GP/WIN-C軟件的文件互換。該編程軟件能夠?qū)xcel、Word等軟件編輯的說(shuō)明性文字、數(shù)據(jù)

40、，通過(guò)復(fù)制、粘貼等簡(jiǎn)單操作導(dǎo)入程序中，使軟件的使用、程序的編輯更加便捷。此外，GX-Developer編程軟件還具有以下特點(diǎn)。（1）操作簡(jiǎn)便標(biāo)號(hào)編程。用標(biāo)號(hào)編程制作程序的話，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來(lái)使用。功能塊。功能塊是以提高順序程序的開(kāi)發(fā)效率為目的而開(kāi)發(fā)的一種功能。把開(kāi)發(fā)順序程序時(shí)反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開(kāi)發(fā)變得容易，此外，零件化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的順序程序使得順序輸入錯(cuò)誤。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(jiǎn)單的命令，就能夠讀出登錄過(guò)的回路

41、模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。（2）能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接經(jīng)由串行通信口與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由USB接口與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由MELSEC NET/10（H）與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由MELSEC NET（II）與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由CC-Link與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由Ethernet與可編程控制器CPU連接；經(jīng)由計(jì)算機(jī)接口與可編程控制器CPU連接；（3）豐富的調(diào)試功能由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，能夠更加簡(jiǎn)單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。通過(guò)該軟件可進(jìn)行模擬在線調(diào)試，不需要與可編程控制器連接。在幫助菜單中有CPU出錯(cuò)信息、特殊繼電器/特殊寄存器的說(shuō)明

42、等內(nèi)容，所以對(duì)于在線調(diào)試過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序編輯中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的內(nèi)容的情況下，通過(guò)幫助菜單可非常簡(jiǎn)便的查詢到相關(guān)信息。程序編輯過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，軟件會(huì)提示錯(cuò)誤信息或錯(cuò)誤原因，所以能大幅度縮短程序編輯的時(shí)間。GX-Developer編程軟件的操作界面為圖7所示，該操作界面大致由下拉菜單、工具條、編程區(qū)、工程數(shù)據(jù)列表、狀態(tài)條等部分組成。這里需要特別注意的是在FX-GP/WIN-C編程軟件里稱編輯的程序?yàn)槲募贕X-Developer編程軟件中稱之為工程。圖3.1 三菱PLC編程軟件GX-Develop編程軟件操作界面與FX-GP/WIN-C編程軟件的操作界面相比，該軟件取

43、消了功能圖、功能鍵，并將這兩部分內(nèi)容合并，作為梯形圖標(biāo)記工具條；新增加了工程參數(shù)列表、數(shù)據(jù)切換工具條、注釋工具條等。這樣友好的直觀的操作界面使操作更加簡(jiǎn)便。圖7中引出線所示的名稱、內(nèi)容說(shuō)明如下表所示：序號(hào)名稱內(nèi)容1下拉菜單包含工程、編輯、查找/替換、交換、顯示、在線、診斷、工具、窗口、幫助，共10個(gè)菜單2標(biāo)準(zhǔn)工具條由工程菜單、編輯菜單、查找/替換菜單、在線菜單、工具菜單中常用的功能組成。3數(shù)據(jù)切換工具條可在程序菜單、參數(shù)、注釋、編程元件內(nèi)存這四個(gè)項(xiàng)目中切換4梯形圖標(biāo)記工具條包含梯形圖編輯所需要使用的常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、應(yīng)用指令等內(nèi)容5程序工具條可進(jìn)行梯形圖模式，指令表模式的轉(zhuǎn)換；進(jìn)行讀出模式，

44、寫入模式，監(jiān)視模式，監(jiān)視寫入模式的轉(zhuǎn)換6SFC工具條可對(duì)SFC程序進(jìn)行塊變換、塊信息設(shè)置、排序、塊監(jiān)視操作7工程參數(shù)列表顯示程序、編程元件注釋、參數(shù)、編程元件內(nèi)存等內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)這些項(xiàng)目的數(shù)據(jù)的設(shè)定8狀態(tài)欄提示當(dāng)前的操作：顯示PLC類型以及當(dāng)前操作狀態(tài)等9操作編輯區(qū)完成程序的編輯、修改、監(jiān)控等的區(qū)域10SFC符號(hào)工具條包含SFC程序編輯所需要使用的步、塊啟動(dòng)步、選擇合并、平行等功能鍵11編程元件內(nèi)存工具條進(jìn)行編程元件的內(nèi)存的設(shè)置12注釋工具條可進(jìn)行注釋范圍設(shè)置或?qū)?各程序的注釋進(jìn)行設(shè)置3.3、PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)思路三面銑組合機(jī)床有單循環(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力頭自動(dòng)循環(huán)工作、點(diǎn)動(dòng)三種工作

45、方式,下面以一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)為例分析單循環(huán)自動(dòng)工作過(guò)程控制。首先將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1扳至“單循環(huán)自動(dòng)工作SA1-1”位置,當(dāng)操作者將要加工的零件放在液壓滑臺(tái)的夾具中后(其他準(zhǔn)備工作就緒),按加工指令按鈕,工件開(kāi)始夾緊,夾緊后工件壓力繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作,滑臺(tái)開(kāi)始快進(jìn),原位開(kāi)關(guān)SQ1復(fù)位;當(dāng)滑臺(tái)壓下滑臺(tái)快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)位置開(kāi)關(guān)SQ2后轉(zhuǎn)工進(jìn),同時(shí)起動(dòng)左銑頭和右1銑頭開(kāi)始加工;當(dāng)加工到指定位置SQ3,立銑頭開(kāi)始加工;又過(guò)一定SQ4位置時(shí),右1銑頭停止,右2銑頭開(kāi)始加工,直到終點(diǎn)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止。此時(shí),當(dāng)死擋鐵停留壓力繼電器BP1觸點(diǎn)動(dòng)作后滑臺(tái)自動(dòng)快速退回原位,SQ1受壓,工件松開(kāi),一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)結(jié)束。二、程序

46、流程圖設(shè)計(jì)圖3.2 程序流程圖程序流程圖如圖3.2所示3.4、程序設(shè)計(jì)利用主控指令來(lái)實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床的熱繼電器過(guò)載和總停的時(shí)候停止機(jī)床工作。組合機(jī)床的三種工作方式：?jiǎn)窝h(huán)自動(dòng)工作、單動(dòng)力自動(dòng)循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng)工作。有相應(yīng)的指示燈來(lái)顯示工作狀態(tài)。除了在點(diǎn)動(dòng)工作方式下，當(dāng)加工指令按鈕按下時(shí)，油泵電機(jī)就會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)指示燈也會(huì)亮。另外在前兩種工作方式下，油泵電機(jī)在自動(dòng)加工一個(gè)循環(huán)后不停機(jī)。在點(diǎn)動(dòng)工作方式下完成加工后就停機(jī)。當(dāng)工件在滑臺(tái)原位位置且油泵電機(jī)正在運(yùn)行的時(shí)候，才能對(duì)工件進(jìn)行“夾緊”和“放松”的操作。在點(diǎn)動(dòng)工作方式下，需按下“工件夾緊點(diǎn)動(dòng)工作按鈕”才能操作。在另外兩種工作方式下，按下“加工指令按鈕”

47、就會(huì)自動(dòng)完成相應(yīng)的操作。當(dāng)工件完成“夾緊”的操作之后才能進(jìn)行滑臺(tái)的移動(dòng)。在點(diǎn)動(dòng)工作方式下，需按下“滑臺(tái)快進(jìn)點(diǎn)動(dòng)工作按鈕”進(jìn)行滑臺(tái)快進(jìn)的點(diǎn)動(dòng)操作。在另外兩種工作方式下，工件夾緊壓力繼電器得電就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行快進(jìn)移動(dòng)。當(dāng)滑臺(tái)到達(dá)指定位置，就會(huì)進(jìn)行“快進(jìn)”和“工進(jìn)”的轉(zhuǎn)換。當(dāng)滑臺(tái)到達(dá)工件加工指定位置，在單循環(huán)自動(dòng)工作方式下左銑電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。在單動(dòng)力自動(dòng)循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng)工作方式下，需按下相應(yīng)的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行操作。當(dāng)滑臺(tái)到達(dá)工件加工指定位置，在單循環(huán)自動(dòng)工作方式下右銑1電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。在單動(dòng)力自動(dòng)循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng)工作方式下，需按下相應(yīng)的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行操作。另外在工件到達(dá)右銑1和右銑2切換開(kāi)關(guān)位置時(shí)，右銑1電機(jī)

48、自動(dòng)停止，此時(shí)右銑2自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行。當(dāng)滑臺(tái)工件到達(dá)立銑頭加工區(qū)指定位置，在單循環(huán)自動(dòng)工作方式下立銑電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行。在單動(dòng)力自動(dòng)循環(huán)工作和點(diǎn)動(dòng)工作方式下，需按下相應(yīng)的啟動(dòng)按鈕進(jìn)行操作。當(dāng)滑臺(tái)的工件使“死檔鐵停留壓力繼電器”得電，左銑、右銑1、右銑2和立銑的電機(jī)停機(jī)。同時(shí)，滑臺(tái)快退電磁閥得電使滑臺(tái)快退。在點(diǎn)動(dòng)工作方式下，完成工件加工并取下工件后，使油泵電機(jī)停止運(yùn)行。基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)第四章基于PLC的組合機(jī)床電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與組態(tài)第四章四、基于組態(tài)王的人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì)人機(jī)界面（HMI）監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控主畫面及相應(yīng)的功能子畫面組成，人機(jī)界面（HMI）畫面設(shè)計(jì)對(duì)于人機(jī)界面（

49、HMI）來(lái)說(shuō)是非常關(guān)鍵的。人機(jī)界面（HMI）畫面是用組態(tài)軟件來(lái)做的，常見(jiàn)的組態(tài)軟件有西門子公司的Wincc、羅克韋爾公司的RsView及國(guó)產(chǎn)的組態(tài)王、力控等。在本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們選擇了組態(tài)王來(lái)完成監(jiān)控畫面的設(shè)計(jì)。組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過(guò)程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)操作以及工廠資源管理于一體，將一個(gè)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(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。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(gè)位置上都可以及時(shí)獲得系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息。采用組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力

50、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(yùn)營(yíng)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(kāi)發(fā)。組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 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(duì)已有工程進(jìn)行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)變量、動(dòng)畫鏈接、命令語(yǔ)言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)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(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。一、組態(tài)王

51、的主要功能特性：1）可視化操作界面，真彩顯示圖形、支持漸進(jìn)色、豐富的圖庫(kù)、動(dòng)畫連接。 2）無(wú)與倫比的動(dòng)力和靈活性，擁有全面的腳本與圖形動(dòng)畫功能。 3）可以對(duì)畫面中的一部分進(jìn)行保存，以便以后進(jìn)行分析或打印。 4）變量導(dǎo)入導(dǎo)出功能，變量可以導(dǎo)出到Excel表格中，方便的對(duì)變量名稱等屬性進(jìn)行修改，然后再導(dǎo)入新工程中，實(shí)現(xiàn)了變量的二次利用，節(jié)省了開(kāi)發(fā)時(shí)間。 5）強(qiáng)大的分布式報(bào)警、事件處理，支持實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)的分布式保存。 6）強(qiáng)大的腳本語(yǔ)言處理，能夠幫助你實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯操作和與決策處理。7）全新的WebServer架構(gòu)，全面支持畫面發(fā)布、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)布、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布以及數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的發(fā)布。 8）方便的配方

52、處理功能。 9）豐富的設(shè)備支持庫(kù)，支持常見(jiàn)的PLC設(shè)備、智能儀表、智能模塊。二、組態(tài)王的功能：組態(tài)軟件具有監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，好處之一就是能大大縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集。組態(tài)王提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。1、快速便捷的應(yīng)用設(shè)計(jì)；2、豐富的可擴(kuò)充的圖形庫(kù)；3、對(duì)多媒體的支持；4、靈活簡(jiǎn)便的變量定義和管理；5、強(qiáng)大的控制語(yǔ)言；6、采集和顯示歷史數(shù)據(jù)；7、全新的靈活多樣、操作簡(jiǎn)單的內(nèi)嵌式報(bào)表；8、配方管理；4.1、人機(jī)界面（HMI）設(shè)計(jì)雙擊桌面圖標(biāo)，打開(kāi)工程管理器，如圖4.1所示。圖4.1 工程管理器圖4.2 工程瀏覽器在工程列表區(qū)中選擇任一工程雙擊后

53、或者點(diǎn)擊工程管理器上的 “開(kāi)發(fā)” 此快捷鍵后，就進(jìn)入了工程的開(kāi)發(fā)環(huán)境，如圖4.1所示。雙擊工程瀏覽器中的“主畫面”后，就進(jìn)入了開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的主畫面，本控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)如下圖4.3所示。圖4.3 組態(tài)王系統(tǒng)開(kāi)發(fā)4.2、定義設(shè)備和連接變量在組態(tài)王工程瀏覽器樹(shù)型目錄中，選擇“設(shè)備”，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標(biāo), 雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框。在“設(shè)備配置向?qū)А毕碌倪x項(xiàng)中進(jìn)行設(shè)置：設(shè)備安裝“設(shè)備驅(qū)動(dòng)PLC三菱FX2_485通訊口” 給設(shè)備指定唯一的邏輯名稱“三菱PLC00” 選擇串口號(hào)“COM1” 設(shè)備地址設(shè)置指南“0” 通信參數(shù)信息總結(jié)。這樣就完成了設(shè)備定義和連接變量“三菱PLC00” 。4.3、數(shù)據(jù)變量定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是組態(tài)工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)變量是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)變量的過(guò)程。在“數(shù)據(jù)庫(kù)”中的“數(shù)據(jù)詞典” 中定義數(shù)據(jù)變量，定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括數(shù)據(jù)變量的：變量名、變量類型、初始值、變化靈敏度、最大值最小值的范圍、連接設(shè)備、寄存器、數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性等相關(guān)的參數(shù)；數(shù)據(jù)變量定義如圖4.4所示：4.4、動(dòng)畫連接與命令語(yǔ)言圖4.4 數(shù)據(jù)變量定義一、動(dòng)畫連接工程人員在組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中制作的畫面都是靜態(tài)的，那么它們?nèi)绾尾拍芊从彻I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況呢？這就需要通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，因?yàn)橹挥袛?shù)據(jù)庫(kù)中的