1、PAGELXXI / NUMPAGES71五金工具自動充磁設(shè)備控制系統(tǒng)硬件設(shè)計周 明(自動化與電氣工程學院 指導(dǎo)教師：何致遠)摘要：在五金工具生產(chǎn)過程中，為使工具便于實際應(yīng)用，廣泛采用充磁機對五金工具進行充磁。目前使用的充磁機自動化程度差，操作過程勞動強度大，以至生產(chǎn)效率低，同時充磁機中充磁線圈設(shè)計不盡合理，容易過熱、燒毀等，同時較小的線圈結(jié)構(gòu)也限制了生產(chǎn)。本文應(yīng)用可編程序控制器（PLC）和觸摸屏技術(shù)，設(shè)計了充磁機自動控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，建立了友好的人機操作界面。同時應(yīng)用電磁場理論和電力電子技術(shù)，完成了充磁線圈的理論設(shè)計。系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試，能夠初步滿足實際生產(chǎn)工藝要求。該系統(tǒng)改進了充磁機的自動化

2、程度，提高了可靠性，具備規(guī)?；a(chǎn)能力，人機界面使操作簡單、方便，對五金工具制造行業(yè)自動化水平的提高具有積極意義，具備廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞: 五金工具；充磁機；PLC；觸摸屏Abstract:In the production process of hardware, filling magnetism device is widely used in area of filling hardware magnetism, which can be conveniently used in practical application. However, the automation degr

3、ee of actual device is so low at present, that the productivity is low and the labor intension is high. Further more, the width of production equipment is not reasonable, temperature is very high , the device is easily destroyed by the high heat. The smaller winding fracture restrict the ability of

4、production. This essay designed the filling magnetism automobile system and graphic operating panel with programmable logic controller (PLC) and touch panel. Finished the designation of winding by using the theory of electromagnetism field and power electronic technology. With the debugging of progr

5、am, the system could satisfy the production process. The system improved the automatism and reliability of filling magnetism device. The device had a ability of mass production. Human machine panel made operation easy and simply, it will make positive meaning to improve fill magnetism devices automa

6、tion level . The device had a profound foreground in actual application.Keywords：hardware tool；fill magnetism device；programmable logic controller；touch panel 1 緒 論1.1 本課題的意義和目的目前在五金工具生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛應(yīng)用充磁裝置對五金工具部分地方進行充磁，使其帶有磁性便于實際應(yīng)用目前在五金工具行業(yè)中，充磁機應(yīng)用廣泛，但大部分都以手工操作為主，充磁機的線圈設(shè)計較小，使勞動強度大而生產(chǎn)效率低，滿足不了工業(yè)發(fā)展的需求，迫切需要改進充磁

7、機的自動化程度，實現(xiàn)連續(xù)、批量充磁。五金工具是浙江省的出口創(chuàng)匯的支柱產(chǎn)品之一，目前主要在省內(nèi)溫州、金華和杭州等地的一些中小企業(yè)生產(chǎn)，但目前各企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度較低，勞動密度大，生產(chǎn)裝置中充磁線圈設(shè)計也不盡合理，容易過熱，燒毀等缺憾，可編程序控制器（PLC）在此方面的應(yīng)用較少。五金工具的充磁工業(yè)作為產(chǎn)品性能的主要指標之一，其工藝穩(wěn)定度要求高，以前經(jīng)常會發(fā)生因為產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)而遭到外商的退貨，這對五金行業(yè)的發(fā)展起到非常大的阻礙作用，研制一條全自動的充磁工藝流水線是解決目前存在問題的關(guān)鍵措施。利用PLC控制的自動充磁流水線的研發(fā)可以極大提高勞動生產(chǎn)率和自動化程度，實現(xiàn)連續(xù)、批量充磁，結(jié)合觸摸屏

8、技術(shù)和機械手技術(shù)節(jié)省了很大的空間，操作方便簡單解決了行業(yè)所面對的技術(shù)缺陷，提高這個行業(yè)的水平。1.2 五金工具自動充磁設(shè)備研發(fā)的特點與要求在五金工具生產(chǎn)行業(yè)中，廣泛應(yīng)用充磁裝置對五金工具部分地方進行充磁，使其帶有磁性便于實際應(yīng)用。目前國內(nèi)外及我省對五金工具充磁的要求實現(xiàn)連續(xù)、批量充磁，生產(chǎn)效率高，安全可靠。在五金工具充磁中當前已經(jīng)開始運用PLC技術(shù)和觸摸屏技術(shù)來控制整個充磁過程,大大提高了生產(chǎn)水平。今后五金工具充磁流水線將更多地利用自動化生產(chǎn)，降低勞動強度，利用工業(yè)機器人擺脫手工操作，使生產(chǎn)的產(chǎn)品的質(zhì)量滿足不同客戶的要求。應(yīng)用自動充磁設(shè)備控制系統(tǒng)對充磁裝置對五金工具部分部位進行充磁，使其帶有磁

9、性便于實際應(yīng)用。應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)不僅使設(shè)計簡單化，提高系統(tǒng)的可靠性，而且各項性能指標優(yōu)于傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。結(jié)合了觸摸屏技術(shù)使得操作方便，節(jié)省空間，實現(xiàn)了連續(xù)、批量充磁，提高了自動化程度和生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。解決了行業(yè)所面對的技術(shù)缺陷，提高這個行業(yè)的整體水平。PLC是近幾十年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，由于它把計算機的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣等優(yōu)點與繼電器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重量輕、耗電省等特點，在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。以后充磁機將向流水線連續(xù)充磁方向發(fā)展，PLC將起著關(guān)鍵作用。1.3 PLC發(fā)展概述世

10、界上第一臺PLC由美國數(shù)字設(shè)備公司研究成功的，上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。PLC廣泛地應(yīng)用于汽車、航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種，PLC國際主流產(chǎn)品：Siemens、A-B、OMRON、三菱、GE、富士、日立、光洋等等。目前中國PLC市場95%以上被國外產(chǎn)品占領(lǐng)，目前國產(chǎn)PLC的市場占有率還不到3%，歐美產(chǎn)品在大中型PLC領(lǐng)域占有絕對優(yōu)勢，日本產(chǎn)品在小型PLC領(lǐng)域占有優(yōu)勢，中國本土自主品牌PLC的市場影響非常小，很難形成規(guī)模經(jīng)濟。國內(nèi)應(yīng)用Siemens產(chǎn)品的用戶占20.8%，A-B14%左右，OM

11、RON14%左右，三菱8.3%，GE6.25%，富士4.2%；其他（日立、光洋等）4%。如今PLC的指令越來越豐富，從單一的邏輯控制向時時通訊發(fā)展，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC今后將朝著體積更小、速度更快、功能更強、價格更低的微小型PLC發(fā)展，另外一個方向?qū)⑾虼笮停?000點以上）、高速（0.2-0.4um/指令）、多功能方向發(fā)展。21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲

12、容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向1。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化

13、控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。1.4 觸摸屏發(fā)展概述在20世紀90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機交互作用技術(shù)-觸摸屏技術(shù)，利用這種技術(shù)使用者只要用手指輕輕地碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現(xiàn)對主機操作，這樣擺脫了鍵盤和鼠標操作，使人機交互更為直截了當。因此，觸摸屏技術(shù)已成為當前最簡便的人機交流的輸入設(shè)備。觸摸屏在我國的應(yīng)用范圍非常廣闊，主要是公共信息的查詢；城市街頭的信息查詢；汽車領(lǐng)域和家電領(lǐng)域也有很大發(fā)展空間；此外還應(yīng)用在手機領(lǐng)域，特別是現(xiàn)在進入3G時代，智能手機將是一個很大的市場，將來觸摸屏還要走入家庭。國際主流產(chǎn)品：歐姆龍、富士通、三

14、菱、pro-face、siemens、ABB等。觸摸屏的發(fā)展呈現(xiàn)專業(yè)化、多媒體化、立體化和大屏幕化等趨勢。以觸摸屏技術(shù)為交互窗口的公共信息傳輸系統(tǒng)通過采用先進的計算機技術(shù)，運用文字、圖像、音樂、解說、動畫、錄像等多種形式，直觀、形象地把各種信息介紹給人們，給人們帶來極大的方便。可以預(yù)見，隨著觸摸屏技術(shù)的迅速發(fā)展，觸摸屏的應(yīng)用領(lǐng)域會越來越廣，性能會越來越好。觸摸屏技術(shù)方便了人們對計算機的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術(shù)。世界各國對此普遍給予重視，并投入大量的人力物力進行研發(fā)，新型觸摸屏不斷涌現(xiàn)。利用觸摸筆進行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標外，還具有利用觸摸筆簽名、標記的

15、功能，系統(tǒng)已做到了自動辨認。這種觸摸筆比早期只提供選擇菜單用的光筆功能大大增強。觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術(shù)，屏幕面積最大，3m4m是一種壁掛式系統(tǒng)。觸摸板由三部分組成：最底層是中心傳感器，用于監(jiān)視觸摸板是否被觸摸，然后對信息進行處理，中間層提供了交互用的圖形、文字等，最外層是觸摸表層，由強度很高的塑料材料構(gòu)成。當手指點觸外層表面時，在千分之一秒內(nèi)就可以將此信息送到傳感器并進行登錄處理。觸摸板與PC機兼容，它還具有亮度高、圖像清晰、易于交互等特點，因而被應(yīng)用于指點式信息查詢系統(tǒng)（如電子公告板），收到了非常好的效果?？傊|摸屏的發(fā)展呈現(xiàn)專業(yè)化、多媒體化、立體化和大屏幕化等趨勢?？梢灶A(yù)見，隨著

16、觸摸屏技術(shù)的迅速發(fā)展，觸摸屏對于計算機技術(shù)的普及利用將發(fā)揮重要的作用2。1.5 本文所做的主要工作按照畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的要求，本論文主要進行了下述幾方面的工作：查閱和消化課題研究的相關(guān)資料，研究基于PLC控制的電氣傳動系統(tǒng)的設(shè)計理論方法。調(diào)研目前市場上各個廠商所生產(chǎn)的PLC、機械手和觸摸屏類型，比較他們的性能和價格。設(shè)計了五金工具自動充磁設(shè)備的傳動控制電路，進行設(shè)備的選型，應(yīng)用歐姆龍PLC進行了相關(guān)控制程序的編制，繪制相關(guān)的電氣圖紙。掌握歐姆龍PLC與觸摸屏產(chǎn)品的應(yīng)用環(huán)境,完成相關(guān)硬件連接及通訊軟件程序設(shè)計，實現(xiàn)歐姆龍PLC控制器與觸摸屏之間的通訊，經(jīng)調(diào)試軟硬件達到預(yù)期要求。2 充磁線圈與整流電

17、路設(shè)計2.1充磁線圈的設(shè)計2.1.1 充磁線圈的計算充磁線圈的工作原理，是應(yīng)用通電螺線管能產(chǎn)生磁場的原理，應(yīng)用畢奧薩伐爾定律計算如下：如圖21所示，載流導(dǎo)線上有一電流元Idl在真空中某點P處的磁感強度dB的大小，與電流元的大小Idl成正比，與電流元Idl到點P的矢量r間的夾角的正弦成正比。并與電流元到點P的距離r的二次方成反比，即： 圖2-1 電流元的磁感強度的方向 （2-1）式中k為比例系數(shù)，它的大小和單位取決于磁場中的磁介質(zhì)和所選用的單位制。對于真空中的磁場，如式中各量均用國際單位制，則比例系數(shù)，叫做真空磁導(dǎo)率，其值為。這樣，上式可寫成： （2-2）dB的方向垂直于dl和r所組成的平面，并

18、沿矢積的方向，即由Idl經(jīng)小于180度的角轉(zhuǎn)向r時的右螺旋前進方向。 若用矢量式表示，則有： （2-3）e為沿矢量r的單位矢量。式(2-1)就是畢奧薩伐爾定律。 這樣任意載流導(dǎo)線在點P處的磁感強度B可以由式(2-1)求得 （2-4）載流直螺線管的磁場計算圖2-2 載流直螺線管的磁場計算 如圖2-2所示，有一長為L、半徑為R的載流密繞直螺線管，螺線管的總匝數(shù)為N。通有電流I，設(shè)把螺線管放在真空中，求管內(nèi)軸線上一點處的磁感強度。 由于直螺線管上線圈是密繞的，所以每匝線圈可近似當作是閉合的圓形電流。于是，軸線上任意點P處的磁感強度B，可以認為是N個圓電流在該點各自激發(fā)的磁感強度的疊加?，F(xiàn)取圖中軸線上

19、的點P為坐標原點O。并以軸線為Ox軸，在螺線管上取長為dx的一小段，匝數(shù)為。其中=n為單位長度的匝數(shù)，這一小段載流線圈相當于通有電流為Indx的圓形線圈。利用圓形載流導(dǎo)線的磁場計算中式(2-1)。可得它們在Ox軸上點P處的磁感強度dB的值為： （2-5）dB的方向沿Ox軸正向，考慮到螺線管上各小段載流線圈在Ox軸上點P所激發(fā)的磁感強度的萬向相同，均沿Ox軸正向，所以整個載流螺線管在點P處的磁感強度。應(yīng)為各小段載流線圈在該點磁感強度之和，即： （2-6）為便于積分。用角變量替換x，為點P到小段線圈的連線與Ox軸之間的夾角。 從圖2-2(b)可以看出： （2-7）以及： （2-8）把它們代入式（2

20、-5）得： （2-9）和的幾何意義見圖2-2。 下面討論幾種特殊情況：如點P處于管內(nèi)軸線上的中點，在這情況下，而 ，則由（2-9）可得： （2-10）若，即很細很長的螺線管可看作是無限長的。由上式可得管內(nèi)軸線上個中點處的磁感強度的值為： 上述結(jié)果還可以由式直接得到，對“無限長”的螺線管來說，可以取及，代入式（2-9）。亦得： （2-11）B的方向沿Ox軸正向。如點P 處于“無限長”載流螺線管的一端，則，或者，由式（2-9）可得螺線管兩端的磁感強度的值均為 （2-12）比較上述結(jié)果可以看出，半“無限長”螺線管軸線上端點的磁感強度只有管內(nèi)軸線中點磁感強度的一半。 圖23 長直螺線管內(nèi)軸線上磁感強度

21、的分布圖23給出長直螺線管內(nèi)軸線上磁感強度的分布,可以看出密繞載流長直螺線管內(nèi)軸線中部附近的磁場完全可以視作均勻磁場3。2.1.2 線圈整流電路的的設(shè)計 三相橋式整流電路，這種電路用六個整流元件，如圖2-4所示。圖 2-4 三相橋式整流電路 1電路的工作原理 從上面三相橋式整流電路圖中可知，不論是a與b，a與c,還是b與c之間，都串接著變壓器次級繞組的線電壓，實際上是將次級繞組的線電壓經(jīng)整流后成為負載電壓的。 在討論三相橋式整流電路的工作情況時，要分析整流元件的導(dǎo)通情況；何時導(dǎo)通?同時有幾個元件導(dǎo)通?導(dǎo)通次序如何？ 我們在討論三相橋式整流電路的工作情況時，從圖24中可看到，、三只二極管是共陰極

22、接法，、三只二極管是共陽極接法。 那么導(dǎo)通原則為：、三只二極管中陽極電位具有最高正電位的整流元件才能導(dǎo)通，、三只二極管中陰極電位具有最低負電位的整流元件才能導(dǎo)通。這樣我們把三相橋式整流電路可看成是由一組共陰極接法的三相半波整流電路（、）與一組共陽極接法的三相半波整流電路(、)迭合而成的。極接法的三相半波整流電路(、)迭合而成的。圖2-5 三相橋式整流電路的波形2電壓和電流的關(guān)系 負載上得到的直流電壓，在相同的相電壓條件下為三相半波整流電路中的兩倍。 （2-13） 通過次級繞組的電流有效值： （2-14） 變壓器總功率： （2-15）3整流元件的選擇 因為整流元件是交替工作的，每一瞬間只有兩只管

23、子導(dǎo)通，每個管子導(dǎo)通通，故流過每個整流二極管的平均電流是負載平均電流的三分之一。 （2-16） 整流二極管所承受的反向峰值電壓等于次級線電壓的峰值。 （2-17）與三相半波整流電路相比，在輸出同樣的負載直流電壓條件下，三相橋式整流電路中的整流元件承受的電壓較小。3 基于PLC與觸摸屏的充磁系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC簡介3.1.1 PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC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，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 （1

24、）CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。 在使用者看來，不必要詳細分析

25、CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（2）I/O模塊 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相

26、反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 開關(guān)量是指只有開和關(guān)（或1和0）兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下： 開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。 模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。 除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)

27、受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 （3）電源模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VAC）。 （4）底板或機架 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。 （5）PLC系統(tǒng)的其它設(shè)備 編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)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(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工

28、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。 人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)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。 輸入輸出設(shè)備：用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器，輸入模擬量的電位器，打印機等。 （6）PLC的通信聯(lián)網(wǎng) 依靠先進的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有效地收集、傳送生產(chǎn)和管理數(shù)據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有人提出網(wǎng)絡(luò)就是控制器的觀點說法。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與P

29、LC之間、PLC與上位計算機以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。 PLC的通信，還未實現(xiàn)互操作性，IEC規(guī)定了多種現(xiàn)場總線標準，PLC各廠家均有采用4。3.1.2 PPLC雖然以微處理器為核心，具有微機的許多特點，但它的工作方式卻與微機有很大不同。微機一般采用等待命令和中斷的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I0掃描方式，當有鍵按下或I/O動作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。 PLC則是采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進行工作的。當PLC運行時， CPU根據(jù)用戶

30、按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序，按指令步序號作周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第了-條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。如此周而復(fù)始。PLC的工作過程大體可分為輸入刷新、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，并進行周期性循環(huán)，工作原理如圖3-1所示。圖3-1 PLC掃描工作原理（1）輸入刷新階段PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入鎖存器中讀人所有輸入端子的通斷狀態(tài)或輸人數(shù)據(jù)，并將其存人(寫入)內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入狀態(tài)映象寄存器中，這一過程稱為輸人采樣或輸

31、入刷新。隨后關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段，即使輸入端狀態(tài)有變化，輸入狀態(tài)映象寄存器中的內(nèi)容也不會改變。變化了的輸人信號狀態(tài)只能在下一個掃描周期的輸入刷新階段被讀入。（2）程序執(zhí)行階段 PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶程序順序掃描執(zhí)行每條指令，所需的執(zhí)行條件可從輸入狀態(tài)映象寄存器中和元件狀態(tài)寄存器(存有輔助繼電器、定時器、計數(shù)器、輸出繼電器等PLC各種內(nèi)部元件的狀態(tài))中讀入，經(jīng)過相應(yīng)的運算處理后，將結(jié)果再寫入元件狀態(tài)映象寄存器中。因此，對于每一個元件來說，元件狀態(tài)映象寄存器中所存的內(nèi)容會隨著程序的執(zhí)行進程而改變。 （3）輸出刷新階段 當程序所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映象寄存器(元件

32、狀態(tài)映象寄存器中對應(yīng)輸出繼電器的部分)的通斷狀態(tài)在CPU的控制下被一次集中送至輸出鎖存器中，并通過一定輸出方式輸出，推動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這就是PLC的輸出刷新。 經(jīng)過輸入刷新、程序執(zhí)行和輸出刷新這三個階段，完成一個掃描周期。這個過程以同一方式反復(fù)重復(fù)稱為循環(huán)掃描工作方式。在循環(huán)掃描工作方式中，由于輸入刷新過程是在輸出刷新過程后馬上進行的，有時為了簡便起見，將輸入刷新和輸出刷新過程統(tǒng)稱為IO刷新。實際上，除了執(zhí)行程序和IO刷新外，可編程控制器還要進行各種錯誤檢測(自診斷功能)和與編程工具等外部設(shè)備通訊，這些操作稱為“監(jiān)視服務(wù)”，在程序執(zhí)行后進行。 由于掃描時間定義為完成一次掃描所需時間，故

33、一個掃描周期(IO刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù))的長短主要取決于三個因素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；二是每條指令占用的時間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長短。由于采用這種集中采樣、集中輸出的方式，使得在每一個掃描周期中，PLC只對輸入狀態(tài)采樣一次，對輸出狀態(tài)更新一次，在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，即存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象。第一次掃描：由于X0輸入映象寄存器是OFF，則所有輸出Y0、Y1、Y2均處于OFF狀態(tài)。 第二次掃描：在輸入采樣階段，由于X0輸入映象寄存器由OFF轉(zhuǎn)為ON，則Y1輸出映象寄存器在執(zhí)行程序后變?yōu)镺N，同時Y2輸出映象寄存器也變?yōu)镺N。輸出刷新后在輸出端子上Y0=OF

34、F、YI=ON、Y2=ON。 第三次掃描：由于YI輸出映象寄存器為ON，所以執(zhí)行程序后Y0也變?yōu)镺N。由上述循環(huán)掃描過程可見，在輸入條件接通后，輸出將出現(xiàn)響應(yīng)延遲。最大延遲時間有可能占2-3個掃描周期時間，所以響應(yīng)延遲時間與程序長度、指令執(zhí)行速度有關(guān)。實際上，輸入輸出滯后現(xiàn)象除與上面所說PLC的集中輸入輸出刷新、程序循環(huán)掃描執(zhí)行方式有關(guān)外，還與輸入電路濾波器的時間常數(shù)以及繼電器輸出方式中輸出繼電器的機械滯后有關(guān)。一般地，PLC幾毫秒乃至幾十毫秒的響應(yīng)延遲，對響應(yīng)速度要求不高的普通工業(yè)系統(tǒng)或設(shè)備的控制來講是無關(guān)緊要的，或者說，這些滯后現(xiàn)象是完全允許的。但在那些需要輸出對輸入做出快速反應(yīng)的高速系統(tǒng)

35、或設(shè)備的控制中則不能忽視，必須通過合理選擇機型(例如應(yīng)考慮選用具有快速響應(yīng)、高速計數(shù)及中斷處理功能，而且指令執(zhí)行速度高的PLC)和精心設(shè)計程序加以解決。雖然PLC的掃描工作方式使系統(tǒng)的響應(yīng)速度受到一定的影響，但從另外一個角度卻大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使可靠性增強。這也是PLC的一個特殊的優(yōu)點。（4）PLC對輸入輸出的處理規(guī)則 根據(jù)上述工作特點，可以總結(jié)出，PLC在輸兒輸出處理方面遵循以下規(guī)則： 輸入狀態(tài)映象寄存器中的數(shù)據(jù)，取決于與輸人端子板上各輸入端相對應(yīng)的輸入鎖存器在上一次刷新期間的狀態(tài)。 程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)，由輸入狀態(tài)映象寄存器和輸出狀態(tài)映象寄存器讀出。 輸出狀態(tài)映象寄存器

36、的內(nèi)容隨程序執(zhí)行過程中與輸出變量有關(guān)的指令的執(zhí)行結(jié)果而改變。 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新階段時輸出狀態(tài)映象寄存器的內(nèi)容決定。輸出端子板上各輸出端的通斷狀態(tài)，由輸出鎖存器中的內(nèi)容決定5。 3.1.3 PLC的特點和應(yīng)用（）編程方法簡單易學梯形圖是使用的最多的可編程語言，其電路符號和表達方式與繼電器電路原理圖相似。梯形圖語言形象直觀，易學易懂，熟悉繼電器的電氣技術(shù)人員只要花幾天時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序。 梯形圖語言實際上是一種面向用戶的高級語言，可編程控制器語言實際上是一種面向用戶的高級語言，可編程控制器在執(zhí)行梯形圖程序是，用解釋程序?qū)⑺胺g“成匯編語言再去執(zhí)行。（

37、2）功能強，性能價格比高一臺小型可編程控制器內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。可編程控制器可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。（3）硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強可編程控制器產(chǎn)品已經(jīng)標準化，系列化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供應(yīng)用戶選用，用戶能靈活方便的進行系統(tǒng)配置，組成不同功能，不同規(guī)模的系統(tǒng)?？删幊炭刂破鞯陌惭b接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線?？删幊炭刂破饔休^強的帶負載能力，可以直接驅(qū)使一般的電磁閥和交流接觸器硬件確定后，可以通過修改應(yīng)用程序，方便快速的適應(yīng)工藝條件的變化。

38、（4）可靠性高，抗干擾能力強傳統(tǒng)的繼電器控制器使用大量的中間繼電器，時間繼電器。由于觸電接觸不良，易出現(xiàn)故障?？删幊炭刂破饔密浖娲罅康闹虚g繼電器。僅剩下與輸入輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10至/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。可編程控制器采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間數(shù)萬小時以上，可以直接用與有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程控制器已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。（5）系統(tǒng)的設(shè)計，安裝，調(diào)試工作量少可編程控制器用軟件功能取代了中間繼電器，時間繼電器，計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計，安裝，接線工作量大大減少。可

39、編程控制器的梯形圖一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少的多。可編程控制器的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入用小開關(guān)來模擬，通過可編程控制器上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的系統(tǒng)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少的多。（6）維修量工作量少，維修方便可編程控制器的故障率低，且有完善的自診斷和顯示功能?？删幊炭刂破骰蛲獠康妮斎胙b置和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)可編程控制器上的發(fā)光二極管可編程控制器提供的信息迅速的查明故障的原因，用更

40、換模塊的方法可以迅速的排除故障。（7）體積小，能耗低對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，使用可編程控制器后，可以減少大量的中間繼電器和時間繼電器，小型的可編程控制器的體積僅相當于幾個繼電器的大小，因此可將開關(guān)的體積縮小到原來的1/2至1/10?？删幊炭刂破鞯呐渚€比繼電器控制系統(tǒng)的配線少的多，故可以將省下大量的配線和附件，減少大量的安裝工時，加上開關(guān)柜的體積的縮小，可以節(jié)省大量的費用6。3.1.4 選用PLC的性能目前市場上所可以選用的PLC類型和種類十分繁多,選擇適合具體項目的PLC對于每一位設(shè)計者來說致關(guān)重要,選擇既滿足工程要求,又經(jīng)濟實惠的PLC是我們應(yīng)該做到的。這次設(shè)計五金工具自動充磁生產(chǎn)線主要是要求邏

41、輯量的控制，再加上適當?shù)哪M量顯示，因此首先從I/O輸入點數(shù)著手，設(shè)計的數(shù)字量輸入點數(shù)為10個，輸出為4點，模擬輸入量為3個輸入，暫時無輸出點。在選型期間我收集了很多公司的資料，聽取了他們工程師對產(chǎn)品的介紹，我收集的產(chǎn)品目錄有西門子、歐姆龍、三菱、松下等四家公司。西門子的產(chǎn)品質(zhì)量大家都是公認的，但價格比較貴，比其它公司的產(chǎn)品要高出很多。歐姆龍在我們平常所用的市場分額不是非常高，但是它的功能也是比較齊全的，包含了其它公司產(chǎn)品的大部分功能，其最大的特點是價格優(yōu)勢，質(zhì)量也還可以，很適合在環(huán)境不是很惡劣的情況下使用。其他公司的產(chǎn)品相比這兩種產(chǎn)品的優(yōu)勢相對差一些，因此最終考慮到價格和質(zhì)量以及所使用的環(huán)境

42、選擇了歐姆龍的產(chǎn)品。歐姆龍也有許多型號，有CJ系列、CS系列、CP系列等很多款產(chǎn)品，我們這次所需要的I/O點數(shù)在20點左右，但考慮到以后可能要擴展功能以及在使用中可能會出現(xiàn)損壞等情況，因此選擇了比20點更多的點數(shù)的PLC，我們選擇了40點左右的型號。一般的PLC模擬量模塊需要另外配置，公司的工程師在得知我們需要少量模擬量的要求后像我們推薦了CP1H-XA40DR-A，這臺PLC和單獨配置然后擴展模塊比較起來實惠了很多。經(jīng)過我和何老師以及余紹煥同學的商量與其它的PLC比較后，最終選擇了CP1H-XA40DR-A。本系統(tǒng)所采用的OMRON CP1H系列PLC,該PLC功能豐富能滿足多種需求,我所選

43、的XA型本體搭載4CH輸入2CH輸出,無需使用擴展單元就可以實現(xiàn)模擬量控制。這樣既降低了成本又減小了體積，一臺CP1H-XA就可以應(yīng)對廣泛的應(yīng)用。它還有高速脈沖輸出功能：標準搭載4軸在高精度定位上發(fā)揮無窮威力。高速計速器功能：標準搭載相位差方式4軸多軸控制一臺足以對應(yīng)。串行通信功能：標準裝配USB端口、2個串行端口，可以與各種元器件連結(jié)，親和力更強。提供優(yōu)化的編程環(huán)境，使日趨復(fù)雜的編程簡單化、縮短了設(shè)計時間：備有豐富的指令用語，結(jié)構(gòu)化文本（ST）語言，數(shù)值運算更簡單，通訊程序由Smart FB(功能快)庫提供。CPM系列的擴展I/O最大可擴展到7臺，充分實現(xiàn)功能擴大、網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)等的系統(tǒng)構(gòu)成7。

44、所選用CPU CP1H-XA40DR-A的主要參數(shù)：（1）電源電壓：AC100-240V，50/60HZ；（2）允許電源電壓：AC85-264V；（3）消耗電力：100VA以下；（4）浪涌電流：20A以下（AC100-120V），40A以下（AC200-240V）；（5）外部電源：DC24V，300mA；（6）內(nèi)藏輸入輸出點數(shù)：40點（輸入24點，輸出16點）；（7）輸入點數(shù)：1600點0000.00-0099.15（CPU24點為0000.00-0000.11、0001.00-0001.111）；輸出點數(shù)：1600點0100.00-0199.15（CPU16點為0100.00-0100.07

45、、0101.00-0101.07）；（8）數(shù)據(jù)存儲：32K字；（9）指令執(zhí)行時間：基本指令：0.1um,應(yīng)用指令：0.15um；（10）共同處理時間：0.7ms；（11）輸入中斷：8點（輸入中斷計數(shù)器模式，脈沖捕捉共用）； （13）輸入中斷計數(shù)器模式：8點（響應(yīng)頻率：所有中斷輸入點5KHZ最大）16位 （14）程序容量：20K步； （15）定時器：4096位； （16）內(nèi)部輔助繼電器：8192點W000.00-W511.15； （17）通訊功能：一個USB口，一個RS232口，一個RS485口； （18）子程序號碼最大值：256； （19）最大擴展I/O數(shù)：CPM1A最大7臺/CJ：最大2臺；

46、 （20）最大輸入輸出點數(shù)：320點（=內(nèi)藏40點+擴展40點*7臺）； （21）內(nèi)藏模擬量輸入輸出：AD4點/DA2點； （22）高速計數(shù)器：4點 相位差（4倍速）50KHZ；（23）外部模擬量設(shè)定：1點（分辨率：1/256 輸入范圍：0-10V）。具體分布如下圖3-2所示。 圖3-2 CP1H-XA CPU外形圖 CP1H的擴展單元如圖3-3所示。 圖3-3 CP1H擴展圖3.2 觸摸屏簡介3.2.1 觸摸屏的工作原理為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸

47、屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行8。 3.2.2 選用的觸摸屏性能介紹前面我們已經(jīng)選擇了CP1H-XA40DR-A PLC，在選擇觸摸屏的過程中我們首先考慮的是歐姆龍的產(chǎn)品，我們所用觸摸屏主要是一些控制按鈕和顯示充磁過程中的一些參數(shù)，以提高生產(chǎn)過程中的安全性。觸摸屏有彩色與黑白兩類，像我們這次項目所要求的黑白就可以實現(xiàn)了，黑白與彩色在價格上差距也比較大，以前我使用過西門子的TP070

48、。通過與老師的溝通以及各個產(chǎn)品的性能與價格之間的比較，最終選擇NT5Z系列的產(chǎn)品。本系統(tǒng)選用的除摸屏是歐姆龍公司的NT5Z-ST121B-EC,用該產(chǎn)品來與CP1H進行通信控制。可以用文本或圖形顯示與所連接PLC相關(guān)的操作狀態(tài)和當前過程值，并且是相關(guān)機器和系統(tǒng)易于監(jiān)控和操作。該可編程終端使用NTZ-Designer 1.00C（Build 1.00C）進行編程12。NT5Z觸摸屏概況如下圖3-4所示。圖3-4 NT5Z觸摸屏概況上圖中各個部分的字母所代表的如下表所示。表3-1 NT5Z-ST121B-EC各部分說明位置編號說明A顯示區(qū)B觸控屏幕C電源燈狀態(tài)沒有燈光：電源關(guān)閉綠色燈源：正常操作D

49、電源輸入端E擴展槽F記憶卡GCOM1HCOM2IUSB3.2.3 歐姆龍觸摸屏的主要特點1、支持各廠商的PLC，支持Omron、Siemens、Mitsubishi、Delta 等超過二十種不同廠商的PLC。對于新的PLC，也會隨時在軟件中更新對應(yīng)的通訊協(xié)議。2、支持任意字體的畫面編輯，畫面編輯器除了提供簡體中文、繁體中文以及英文等各種不同語言版本外，還提供Windows系統(tǒng)可提供的字體來編輯。3、便利的運算與通信指令，利用宏功能可以有效的幫助PLC 處理復(fù)雜的運算功能及分擔PLC 控制器的工作量。使用者亦可配合通訊宏指令自行編寫通訊協(xié)議，并通過串行口與特定系統(tǒng)或控制器連接。4、使用USB快速

50、上下載程序，利用USB Ver1.1 上/下載人機畫面程序，將大大縮短傳輸資料的時間。5、便利的配方功能，提供方便好用類似Excel 的配方編輯器，讓使用者可以輕松的編輯配方；并且可以同時輸入多組配方。把配方表資料下載到人機后，便可利用內(nèi)部存貯器來切換。使用者根據(jù)不同的方案，如果想變更配方表的資料，亦可單獨下載更新配方表的內(nèi)容。6、可同時支持兩個通訊口連接兩臺不同或是相同的控制器。7、一臺人機對多臺PLC聯(lián)機功能，使用COM 2 的RS485 端口,可串接多臺的控制器。8、人機編輯軟件NTZ-Designer 提供方便好用的模擬功能。使用者于人機程序編輯的初期，先行于計算機端進行程序除錯與模擬

51、動作。而在人機軟件里提供兩個模擬功能，分別為離線模擬與在線模擬。離線模擬功能，當使用者編輯與編譯完人機的程序后，直接使用計算機(不連接控制器)進行模擬人機畫面動作是否正確。在線模擬功能，當使用者編輯與編譯完人機的程序后，直接使用計算機并連接控制器，先行模擬人機畫面動作是否正確。9、SMC卡備份資料，利用SMC 卡來備份資料或是以SMC 卡里面的資料，來開啟另一臺人機。開啟后，再把資料傳到FLASH 面，如此同樣的資料就不需要用PC 來下載了。歷史資料及警報信息也可轉(zhuǎn)存在SMC 卡，使用者可利用讀卡器來讀取此文件以提供資料整理及打印。10、多重保密功能，提供密碼保護功能，保障程序設(shè)計者之知識產(chǎn)權(quán)

52、，同時提供編輯元件時所需的權(quán)限密碼功能，因此只有使用者權(quán)限等級高于此元件的狀況下，才可以使用此元件。11、多國語言，當人機規(guī)劃的畫面資料要銷售至任何國家時，多國語言的編輯環(huán)境絕對是一個讓使用者可以很方便編輯的利器7。3.3 控制電路設(shè)計3.3.1 總體設(shè)計本系統(tǒng)主要是通過觸摸屏以及位置傳感器、溫度傳感器等控制PLC工作，達到自動控制充磁機充磁的目的。系統(tǒng)以PLC為控制中心，以觸摸屏為人機交互界面，操作人員可以通過觸摸屏向PLC發(fā)出指令，系統(tǒng)以指令為標準根據(jù)PLC內(nèi)部程序執(zhí)行相應(yīng)動作，從而實現(xiàn)充磁機自動完成充磁。本系統(tǒng)的主要內(nèi)容： PLC和觸摸屏的程序開發(fā)和調(diào)試。系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：通過操作觸摸

53、屏，PLC控制三相異步電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、延時并反轉(zhuǎn)、到起始位置停止。并在電機停止正轉(zhuǎn)至延時反轉(zhuǎn)時間段控制線圈充磁。實時檢測充磁系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù):線圈溫度、電機轉(zhuǎn)速、充磁電流。系統(tǒng)的基本功能：通過位置傳感器和觸摸屏控制PLC工作，達到控制電機運行及實現(xiàn)線圈充磁的目的。根據(jù)系統(tǒng)的要求和性能而設(shè)計的總體框圖，如圖3-5所示。 圖3-5 總體框圖3.3.2 電氣傳動控制電路設(shè)計根據(jù)本次設(shè)計的具體要求，要求在充磁的過程中實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，并且能夠在充磁過程中在特定的位置停靠，我們在要求停靠的位置放置了位置傳感器以及溫度傳感器，把這些信號輸入到PLC的CPU中去，經(jīng)過PLC對信號的處理來實現(xiàn)對自動充磁系統(tǒng)的控制。這次

54、設(shè)計我們考慮到充磁過程中存在有部分五金工具不能完全充磁的情況，設(shè)計了兩套方案：單充和雙充。單充時需充磁工具從一頭進去，從另一頭直接出來下生產(chǎn)線，這種方式適用于充磁比較充分的情況。雙充時需充磁的工具從一頭進去，充磁3秒后向另一頭前進，到頭后繼續(xù)返回到充磁線圈充磁3秒，以達到完全使所有工具充分充磁，充完后從進去的一頭下生產(chǎn)線，這種方式適用于充磁不充分的情況下使用?？刂葡到y(tǒng)的作用主要是將PLC所產(chǎn)生的弱電信號去控制強電的開關(guān)，使控制精度更高。提高控制系統(tǒng)的安全性能。控制系統(tǒng)中的輸入點使用接近開關(guān)來控制，我們所使用的接近開關(guān)是紅外線控制的。具體控制電路圖如下圖3-6所示。 圖3-6 控制電路圖圖中利用

55、繼電器控制斷路器的開與關(guān)，KM1控制電機的正轉(zhuǎn),對應(yīng)PLC中輸出點100.00,當程序中100.00接通時對應(yīng)的繼電器動作,KM1吸合電機開始正轉(zhuǎn)。KM2控制電機的反轉(zhuǎn)，對應(yīng)PLC中輸出點100.01，當程序中100.01接通時對應(yīng)的繼電器動作，KM2吸合電機反轉(zhuǎn)。KM3控制充磁線圈的通斷，對應(yīng)PLC中輸出點100.02，程序中100.02接通時對應(yīng)繼電器動作，KM3吸合斷路器接通開始充磁。KM4對應(yīng)總電源開關(guān)，對應(yīng)PLC中100.03，當程序中100.03接通時總電源接通。4 基于PLC和觸摸屏的五金充磁系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 PLC軟件設(shè)計4.1.1 P本歐姆龍PLC是通過CX-Program

56、mer來編寫PLC程序和進行模擬調(diào)試的，該軟件提供了梯形圖和助記符編程編輯器,用來編寫程序。由于CP系列按照存儲器中保存的指令語言的順序（助記符的順序）來執(zhí)行各指令，因此，梯形圖必須具有正確的編程概念和正確的執(zhí)行順序。梯形圖由左右母線、連接線、接點、輸出線圈、應(yīng)用指令組成。程序由多電路組成，所謂多電路是指切斷母線時可以分割的單元（在助記符中由LD/LD NOT指令LD/LD NOT指令之前的輸出系統(tǒng)指令）。電路以LD/LD NOT指令為前端的電路快構(gòu)成。助記符是指用指令語言記述梯形圖是一系列程序。具有程序地址，一個程序地址=一個指令語言。由圖形符號代表的各種指令，包括以下三個基本形式：接點符號

57、，代表邏輯輸入條件模擬開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；：線圈符號，通常代表邏輯輸出結(jié)果模擬燈、馬達啟動器、干預(yù)中繼、內(nèi)部輸出條件等；：方框符號，代表附加指令，例如計時器、計數(shù)器或數(shù)學指令。梯形圖編輯器的主要特點是梯形邏輯便于新程序員使用。梯形圖編輯器可與SIMATIC和IEC1131-3指令集一起使用，圖形顯示通常很容易理解，在全世界通行，并且始終可以使用語句表編輯器顯示用梯形圖編輯器建立的程序。 助記符輸入的方法是由LD/LD NOT指令開始執(zhí)行邏輯開始。從邏輯開始后一個LD/LD NOT指令之前的指令為止，為一個電路塊。根據(jù)需要由AND LD 指令對這個電路塊進行AND連接（將從LD開始的塊作為A

58、ND），或由OR LD指令進行OR連接（將從LD開始的塊作為OR）后，構(gòu)成一個電路9。 同時CX-Programmer編程軟件還具有程序檢查功能。編程軟件界面如圖4-1所示。 圖4-1 CX-Programmer界面 4.1.2 PPLC設(shè)計的程序如下圖4-2所示。 圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序續(xù)圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序續(xù)圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序 續(xù)圖4-2 PLC程序程序中常開按鈕0.00控制總電源開，當0.00閉合時100.03接通，總電源開。常閉按鈕0.01控制總電源關(guān)，當0.01按下

59、后總電源關(guān)。常開按鈕1.04控制單充開，閉合后進入單充狀態(tài)，常開按鈕1.06控制雙充開，閉合后進入雙充狀態(tài)，常閉按鈕1.05控制單雙充關(guān)，當按下時，單雙充都結(jié)束。常開按鈕0.02控制電機轉(zhuǎn)動，貨物放上去后閉合，100.00接通電機開始正轉(zhuǎn)，雙充時再次到達這里時電機停，在這里使用了計數(shù)器C0000，設(shè)置計數(shù)置為2，因此第二次到的時候停止。常開按鈕0.04控制充磁線圈開關(guān),當這個開關(guān)閉合時電機停開始充磁。雙充時使用了計數(shù)器C0001，設(shè)置值為2，當?shù)?次到達時，充磁后反轉(zhuǎn)。程序中還使用了3個計時器，單充時T0001設(shè)置值為5秒，雙充時T0002和T0003都設(shè)置成3秒。4.2 觸摸屏的軟件設(shè)計4.

60、2.1 觸摸屏的軟件介紹NTZ-Designer是為CX-Programmer提供的應(yīng)用軟件，可利用此軟件為NT5Z-ST121B-EC創(chuàng)建觸摸屏幕。通過觸摸屏幕的控制來實現(xiàn)PLC的控制，由CP1H來提供我們需要控制對象的程序。NTZ-Designer應(yīng)用起來十分方便，給我們帶來了許多好處，它提供了以下4種按鈕和指示燈元件。儀表、管狀圖可用于顯示特定地址的計量大小是否超出上限或低于下限,并以不同色深來區(qū)分以利使用者分辨,曲線圖形和歷史記錄取樣,為用戶提供了很多數(shù)據(jù)以供參考。它還可以提供以下四種報警形式：1歷史報警：將報警信息正文以歷史報警報表元件的形式顯示在屏幕上；2最新報警：將報警信息正文以