第2章系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案2.1設(shè)計(jì)整體的系統(tǒng)控制框圖圖2.1系統(tǒng)框圖其主要運(yùn)行過程可以概括為，用行程開關(guān)來來控制噴涂設(shè)備以及噴涂的位置，用傳感器系統(tǒng)來了解噴涂機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)傳感器系統(tǒng)和行程開關(guān)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳送至控制器，隨后PLC利用觸摸屏的輸入信號進(jìn)行控制，將數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行設(shè)備，完成噴涂機(jī)的開始運(yùn)行。同時(shí)涂料的輸送裝置和機(jī)器人噴涂裝置都受到PLC的控制，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置后由傳感器給PLC信號，PLC輸出信號，噴涂機(jī)器人開始噴涂，當(dāng)噴涂結(jié)束后傳感器或者定時(shí)系統(tǒng)發(fā)出信號給PLC，PLC輸出信號控制噴涂機(jī)器人向下一個(gè)位置移動，或者人工遠(yuǎn)程操控。觸摸屏系統(tǒng)主要是為實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能而設(shè)計(jì)的，用戶可以通過人機(jī)交互系統(tǒng)來設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)；上位機(jī)的作用是為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，該功能的實(shí)現(xiàn)是以pc客戶端為主設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)連接遠(yuǎn)程的控制以及訪問plc設(shè)備中的數(shù)據(jù)。2.2噴涂設(shè)備工作的系統(tǒng)示意圖基于plc控制的噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)的工作流程的具體設(shè)計(jì)方案:按下啟動按鈕接通電源，按下自動開關(guān)，自動噴涂設(shè)備將按照設(shè)計(jì)的PLC程序進(jìn)行自動噴涂。自動噴涂過程:1、按下開關(guān)后各工作位置元器件啟動，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，系統(tǒng)開始自我檢查，當(dāng)檢查確定無誤后開始進(jìn)入下一狀態(tài)；如果存在問題，首先設(shè)備自我修復(fù)，當(dāng)設(shè)備不能自我修復(fù)時(shí)，則需要停機(jī)人工修復(fù)；當(dāng)時(shí)電機(jī)的溫度問題是，加熱器（散熱器）啟動使其恢復(fù)到正常工作模式；2、檢查無誤后，根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)噴涂設(shè)備到達(dá)指定的位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定位置后向噴涂設(shè)備發(fā)出噴涂命令；3、收到噴涂命令時(shí)泵送功能啟動，氣動不銹鋼隔膜泵從原料槽中吸涂料向噴槍管道中輸送涂料，開始工作；4、噴涂設(shè)備的工作軌跡為左右做往復(fù)運(yùn)動，工作路徑由行程開關(guān)來控制，此外在工作過程中需要向上移動，移動的過程由步進(jìn)電機(jī)控制，步進(jìn)電機(jī)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器來驅(qū)動；小臂的移動距離可以由步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動器來控制；5、當(dāng)噴涂由下向上再由上到下噴涂結(jié)束后，噴涂停止；6、在自動噴涂的過程中當(dāng)噴涂原料不夠時(shí)，液位傳感器會傳遞信號給PLC,并輸出信號給泵送裝置，進(jìn)而使的儲料罐涂料得到補(bǔ)充，7、當(dāng)在操作過程中遇到問題時(shí)，系統(tǒng)自動停止工作，由人去排除故障，當(dāng)檢查無誤后恢復(fù)當(dāng)前的工作狀態(tài)或復(fù)位。8、按下停止按鈕時(shí)無論處在何種工作狀態(tài)下都停止噴涂。按下手動按鈕，系統(tǒng)進(jìn)行手動噴涂工作模式。手動噴涂的過程:當(dāng)按下啟動開關(guān)后，系統(tǒng)進(jìn)入初始化狀態(tài)，當(dāng)按下手動按鈕時(shí)設(shè)備開始執(zhí)行已經(jīng)設(shè)定好的手動噴涂程序；手動控制過程需要用到各個(gè)步驟的控制開關(guān)，本設(shè)計(jì)在觸摸屏上設(shè)有大臂電機(jī)、小臂電機(jī)、泵送電機(jī)、行程電機(jī)、變頻器1和2的啟停開關(guān)以及點(diǎn)泵、反泵、復(fù)位、向左、向右、向上、向下、向前、向后等開關(guān)，在手動控制的模式下各個(gè)工序都可以單獨(dú)執(zhí)行。在一個(gè)工序時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)其他工序還可以工作的獨(dú)立工作模式使得工作有更大的自由性，手動程序的設(shè)定對于噴涂設(shè)備和烘干設(shè)備的檢修是非常方便的，當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)我們可以很快的找到發(fā)生故障的源頭并進(jìn)行處理。2.3基于plc控制的噴涂設(shè)備部分設(shè)計(jì)2.3.1溫度傳感器的設(shè)計(jì)基于plc控制的自動噴涂設(shè)備的油溫傳感器安裝儲料罐內(nèi)以及電動機(jī)和泵上，溫度傳感器存在目的:1、時(shí)時(shí)監(jiān)控儲料罐中的涂料溫度，方便涂料在噴管中流動；2、安裝在電機(jī)和油泵上的傳感器，在于反映電機(jī)和油泵的工作狀態(tài)是否正處于常。圖2-3溫度傳感器的安裝示意圖2.3.2液位傳感器的設(shè)計(jì)噴涂設(shè)備的液位傳感器設(shè)計(jì)安裝在儲油罐內(nèi)以便測量油位，加入液位傳感器的目的有兩方面的原因:1、在儲油罐中安裝液位傳感器是為了能夠時(shí)時(shí)的監(jiān)控儲油罐中的油量多少，在自動噴漆設(shè)備中油漆是主要的不可或缺的材料，如果油漆不能及時(shí)的送達(dá)會造成工件的漏噴涂現(xiàn)象，如果安裝了液位傳感器可以做到時(shí)時(shí)反應(yīng)油位，在油位過低時(shí)噴涂設(shè)備可以停止等待同時(shí)自動向儲油罐中注入油漆的等噴涂原料直到油位達(dá)到工作的最低要求后再次開始噴涂。圖2-4液位傳感器的安裝示意圖2.3.3壓力傳感器的設(shè)計(jì)安裝壓力傳感器的目的是用以感知泵在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)工作時(shí)的壓力是否處于所需要的工作狀態(tài)下，對于不同的涂料，泵工作時(shí)所需要的壓力各不相同，當(dāng)在噴涂時(shí)所需要的壓力大時(shí)我們可以根據(jù)噴涂壓力傳感器清晰的了解到當(dāng)前的壓力值，便于我們有目的的，針對性的去調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)本操作，故在本次設(shè)計(jì)中我選用壓阻式壓力傳感器。圖2-5液位傳感器的安裝示意圖第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的選型3.1.1PLC簡介PLC也被稱為可編程邏輯控制器，其主要功能在于代替繼電器進(jìn)行邏輯控制。隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展早期的PLC已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)要求的邏輯控制范圍，現(xiàn)在的PLC控制系統(tǒng)完全相當(dāng)于一臺微型的工業(yè)版計(jì)算機(jī)，又被稱為可編程控制器，其已經(jīng)不簡簡單單的滿足于進(jìn)行邏輯控制，還可以對輸入的信號進(jìn)行梳理處理。PLC的發(fā)展特別迅速，其從美國推廣開始至今，其適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展潮流，從剛剛研制出來僅能對開關(guān)進(jìn)行邏輯控制，到如今可以采用梯形圖進(jìn)行編程的新一代可編程控制器，其強(qiáng)大的邏輯控制功能，成為了工業(yè)自動化的不可或缺的一部分。不斷改進(jìn)的可編程控制器現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。如今比較出名的生產(chǎn)PLC的公司有西門子公司、三菱電機(jī)公司、GE公司等。3.1.2PLC的工作方式介紹PLC的工作方式采用循環(huán)掃描的方式，按CPU中輸入的設(shè)計(jì)好的程序從第一步開始逐句掃描，直到掃描到結(jié)束指令完成一個(gè)掃描回到第一步，不斷的運(yùn)行下去。其過程分為三個(gè)步驟:1、輸入采樣:PLC開始運(yùn)行時(shí)首先要掃描輸入端口的輸入信號，將掃描到的輸入信號存入映像寄存器中，采集的數(shù)據(jù)在沒有新的輸入信號之前是保持不變的，而當(dāng)輸入信號改變時(shí)映像寄存器的狀態(tài)不會立即改變也不會被執(zhí)行，直到下一掃描周期才會被執(zhí)行。2、程序執(zhí)行:在PLC執(zhí)行程序時(shí)，會按照輸入的設(shè)計(jì)程序一步一步的執(zhí)行，按照特定的順序運(yùn)行下去，將順序運(yùn)算的結(jié)果儲存到輸出映像寄存器，等待下一個(gè)步驟的進(jìn)行。3、輸出處理:當(dāng)設(shè)計(jì)的PLC程序執(zhí)行完畢時(shí)，讀取輸出存儲器的狀態(tài)作為輸出傳送到數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，得到的結(jié)果就是PLC的輸出結(jié)果。3.1.4PLC型號的選定本設(shè)計(jì)用到了一些數(shù)字量和模擬量，考慮到用西門子PLC編寫的程序簡單易懂，且西門子PLC在過程控制與通信控制上精確度高，同時(shí)西門子的模擬量模塊價(jià)格便宜，而且西門子有兩個(gè)通信接口，一個(gè)連接下載數(shù)據(jù)，一個(gè)連接觸摸屏來進(jìn)行程序調(diào)試，非常方便，所以綜上決定選用西門子系列的PLC作為設(shè)計(jì)的中心控制?？梢赃x用S7-200，因?yàn)镾7-200PLC適用于小型電氣控制，價(jià)格也相對便宜一些。S7-200功能相對強(qiáng)大，具有較高的性價(jià)比。通過查看資料可以知道S7-200具有5種CPU模塊，并且其此外可以擴(kuò)展到7個(gè)擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展的輸入輸出量為248點(diǎn)數(shù)字量I/O或38路模擬量I/O。對于本設(shè)計(jì)來說，有32個(gè)輸入，32個(gè)輸出，CPU226可以提供的輸入點(diǎn)個(gè)數(shù)為24個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為16個(gè)，并不能滿足實(shí)驗(yàn)需求。所以該CPU需要帶一個(gè)1個(gè)擴(kuò)展模塊來提供額外的8個(gè)輸入和16個(gè)輸出。除此之外，本CPU集成有4個(gè)模擬量輸入、2個(gè)模擬量輸出，同時(shí)要求做到電流和電壓都能輸出。故本設(shè)計(jì)的可編程控制器選用西門子S7-200系列的CPU226。3.2關(guān)于擴(kuò)展模塊的選擇本次的噴涂設(shè)備的設(shè)計(jì)需要用到四個(gè)傳感器，然而在設(shè)計(jì)中選擇的S7－200CPU226只能傳輸數(shù)字量信號，所以需要能輸入四個(gè)模擬量的模擬量擴(kuò)展模塊，對于CPU226所提供輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)不能達(dá)到設(shè)計(jì)的需求的問題，我們需要擴(kuò)展一個(gè)能夠提供8個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)的數(shù)字量的模塊。為滿足輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的需求，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的我們選擇添加一個(gè)16輸入16輸出的數(shù)字量模塊EMDE16和一個(gè)4模擬輸入2輸出的模擬模塊。3.3對于油泵的選擇本次設(shè)計(jì)的自動噴涂設(shè)備中油泵的作用是為儲油罐中抽入噴涂原料，是準(zhǔn)備階段中不可或缺的一部分。因?yàn)橛捅玫淖饔檬窍騼τ凸拗谐槿雵娡吭?，為了保證油泵的使用壽命，以及要求油泵具有抗腐蝕性，故選擇使用12V氣動不銹鋼隔膜泵，該氣動不銹鋼隔膜泵的體積超小、不會干擾電子元件污染電源，具有耐高溫、流量大的特點(diǎn)，完全滿足需求。3.4對于步進(jìn)電動機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)的自動噴涂設(shè)備具有三個(gè)電機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求有用于大臂左右行的電機(jī)，由異步電機(jī)和ABB變頻器組成；用于小臂上下移動的電機(jī)，由步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器組成；以及用于底座移動的電機(jī)，該電機(jī)選用步進(jìn)電機(jī)和步進(jìn)驅(qū)動器。其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的電源為DC24～80V，結(jié)合設(shè)計(jì)要求考慮綜合性能為使其達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，本設(shè)計(jì)選用86BYG250A型步進(jìn)電機(jī)；采用60V、400W的開關(guān)電源以及參考資料選取2MA860H驅(qū)動器為該電機(jī)驅(qū)動。86BYG250A型步進(jìn)電機(jī)的相電流是4A，步距角是1.8°，靜扭矩是1.6N*m?？刂破鬟x擇OC輸出方式，與2MA860H進(jìn)行共陽極接法，DIR為方向輸入線、PLS為脈沖輸入線、ENA為電機(jī)鎖存線。其接線圖如圖3-1所示。圖3－1電機(jī)接線圖2MA860H驅(qū)動器總共包括8個(gè)撥碼開關(guān)，其中SW1、SW2與SW3是相電流輸出選擇開關(guān)，細(xì)分選擇開關(guān)是SW5、SW6、SW7和SW8，其中的脈沖控制形式選擇開關(guān)為SW5，即SW5=0表示輸入單脈沖，SW5=1表示輸入雙脈沖[1]。3.5對于變頻器的選擇ABB變頻器在市場上廣受好評，其主要工作模式在于控制和調(diào)節(jié)三相異步交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到工作目的，ABB變頻器工作時(shí)輸出平穩(wěn)、使用性能高；同時(shí)其還具有額外的多項(xiàng)功能和優(yōu)勢，如：其具有高性能的矢量控制技術(shù)、低速大轉(zhuǎn)矩輸出的動態(tài)特性及超過載工作能力等。針對于本次的設(shè)計(jì)要求，我們主要的應(yīng)用范圍在于礦業(yè)領(lǐng)域，故選擇空冷型ACS2000變頻器。ACS2000變頻器融合了現(xiàn)代的創(chuàng)新技術(shù)，其主要的優(yōu)勢在于供電靈活、同時(shí)其具有低諧波、低能耗的特點(diǎn)；ACS2000變頻器在現(xiàn)場施工中還具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝便利的特點(diǎn)。此外ACS2000變頻器可以在不使用輸入隔離變壓器的條件下完成工作要求，這一優(yōu)勢可以為用戶節(jié)省資金，當(dāng)用戶對于現(xiàn)有設(shè)備的工作不放心時(shí)可以為變頻器連接至少一臺輸入隔離變壓器。3.6對于其他元器件的選擇3.6.1對于接觸器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)的噴涂設(shè)備的要求選擇能夠控制負(fù)載的交流接觸器可以滿足設(shè)備要求。交流接觸器是通過線圈通電產(chǎn)生磁場，磁場產(chǎn)生磁力使接觸器的主觸頭閉合，通過觸點(diǎn)的動作形成控制作用。在選擇交流接觸器時(shí)首先考慮主觸點(diǎn)的額定電流計(jì)算公式為:為交流接觸器主觸點(diǎn)額定電流（A）；K為比例系數(shù)，一般為1-1.4；為選擇的設(shè)備的電動機(jī)的額定功率（KW）；為選擇的電動機(jī)的額定電壓（V）。根據(jù)設(shè)備所需的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果約為3.8A。對于本次設(shè)計(jì)中的電機(jī)并沒有帶動大件物體運(yùn)動故接觸器選擇的額定電流總是大于選擇的電動機(jī)的額定電流就可以。3.6.2對于熱繼電器的選擇系統(tǒng)一般都會選擇安裝熱繼電器，熱繼電器的安裝對電動機(jī)有著過載保護(hù)等作用，如果熱繼電器選擇不當(dāng)可能會將連接的電動機(jī)損毀。按照一般的原則在選擇熱繼電器時(shí)繼電器額定電流要大于電動機(jī)的額定電流。由于本次設(shè)計(jì)的電動機(jī)的工作時(shí)間較長，所以選擇的繼電器的額定電流大約是電動機(jī)額定電流的0.95~1.05倍。本次設(shè)計(jì)的額定電流為1.6A選擇的熱繼電器型號為NR2-25G/Z0.1-10A。3.6.3對于熔斷器的選擇熔斷器在控制系統(tǒng)電路中是不可或缺的，與熱繼電器有著類似的作用，當(dāng)電路中的電流過大時(shí)產(chǎn)生的熱量大于熔斷器的熔點(diǎn)，熔斷器熔斷之后就會使電路斷開從而失電保護(hù)設(shè)備不在損傷。在設(shè)計(jì)的設(shè)備中選擇使用快速熔斷器，因?yàn)榭焖偃蹟嗥鞯目焖偃蹟嗵匦钥梢允乖O(shè)備發(fā)生故障時(shí)可以快速斷電盡早停止系統(tǒng)，避免更大的損失，選擇的型號為XRNT快速熔斷器。4軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖的目的是為了能夠更直觀的表現(xiàn)礦用噴涂設(shè)備的自動噴涂和手動噴涂的過程，并且能夠以此為設(shè)計(jì)的依據(jù)進(jìn)行具體的程序設(shè)計(jì)和編程，逐步的完成設(shè)計(jì)的目標(biāo)，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)流程圖包括礦用噴涂設(shè)備的系統(tǒng)流程圖的總體控制流程圖和自動化程序控制流程圖。此次設(shè)計(jì)的核心為礦用設(shè)備的自動化，以礦用噴涂設(shè)備的自動化控制流程圖展開設(shè)計(jì)。4.1.1礦用噴涂系統(tǒng)程序流程圖本次設(shè)計(jì)的礦用噴涂設(shè)備系統(tǒng)分為自動噴涂程序和手動噴涂程序。按下礦用噴涂設(shè)備的啟動按鈕之后泵啟動，開始升溫等到溫度達(dá)到設(shè)定值之后，泵開始向噴涂管道中抽入涂料直到管道內(nèi)噴涂壓力到達(dá)指定的壓力，當(dāng)管道內(nèi)壓力到達(dá)要求停止等待，此時(shí)代表停止等待的LED燈亮起，按動自動噴涂按鈕開啟自動噴涂程序，按動手動噴涂按鈕啟動手動控制模式。當(dāng)需要噴涂停止時(shí)按下結(jié)束按鈕結(jié)束噴涂的過程?；赑LC的礦用噴涂設(shè)備系統(tǒng)程序流程圖如圖4－1所示:圖4－1礦用噴涂系統(tǒng)程序流程圖4.1.2噴涂設(shè)備系統(tǒng)程序流程圖當(dāng)噴涂機(jī)械手在工作時(shí)，若長時(shí)間處于溫度過高的工作環(huán)境，會大幅度的縮短密封件壽命，導(dǎo)致工作效率低下，此外當(dāng)在惡劣工作環(huán)境，如：煤礦等，還容易出現(xiàn)堵管、翁鳴等現(xiàn)象。故對于電機(jī)溫度的有效控制可以大大提高噴涂機(jī)械手工作的安全性和穩(wěn)定性。對于選擇的86BYG250A型步進(jìn)電機(jī)而言其最大溫升為75K，所以其工作的適合環(huán)境溫度應(yīng)在-25℃到+55℃之間，PLC發(fā)出指令，散熱器（或加熱器）開始工作，待溫度降到（或升到）安全溫度時(shí)，預(yù)警指示燈熄滅，PLC發(fā)出指令，散熱器（或加熱器）結(jié)束工作。當(dāng)溫升達(dá)到75K時(shí)，報(bào)警鈴響起，設(shè)置定時(shí)器，信號持續(xù)2s后，判斷故障嚴(yán)重，按動總停按鈕SB0，使得設(shè)備停止工作并檢查排除故障。如圖4-2所示是步進(jìn)電機(jī)溫度監(jiān)控程序流程圖。圖4－2電機(jī)溫度監(jiān)控程序流程圖4.2編程軟件簡介本次設(shè)計(jì)中選用的PLC類型是西門子S7－200，并使用西門子公司研發(fā)的V4.0STEP7MicroWINSP9編程軟件進(jìn)行的軟件設(shè)計(jì)編程。V4.0STEP7MicroWINSP9是一款專門對S7－200進(jìn)行編程的軟件，可以在STEP7編程軟件上編寫設(shè)計(jì)的超聲波清洗控制系統(tǒng)的梯形圖，軟件可以讀取輸入的梯形圖避免編程過程中的輸入錯(cuò)誤，STEP7軟件設(shè)立了離線運(yùn)行功能可以進(jìn)行離線模擬檢測設(shè)計(jì)的程序是否正確，能夠盡早的發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，避免不必要的損失。4.3I/O口分配表根據(jù)設(shè)計(jì)的基于PLC控制的噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)的原理圖可以清晰的看到I/O的分配情況及其被賦予的意義。本次設(shè)計(jì)的噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)的輸入口有32個(gè)，這32個(gè)輸入口全部是自動控制的限位開關(guān)和手動控制的開關(guān)量；輸出口有32個(gè)為電動機(jī)、換向閥等輸出量。設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)的輸入點(diǎn)的分配情況如表4－1所示:表4－1PLC輸入點(diǎn)的分配表地址符號注釋I0.0SB1啟動按鈕I0.1SB2停止按鈕I0.2SB3自動按鈕I0.3SB4手動按鈕I0.4SQ1電機(jī)一號啟動I0.5SQ2電機(jī)二號啟動I0.6SQ3電機(jī)三號啟動I0.7SQ4液位傳感器I1.0SQ5溫度傳感器I1.1SQ6壓力傳感器I1.2SQ7泵送啟動I1.3SQ8泵送停止I1.4SQ9反泵運(yùn)行I1.5SQ10反泵點(diǎn)動I1.6SQ11反泵停止I1.7SQ12手動反泵I2.0SQ13變頻器1號啟動I2.1SQ14變頻器2號啟動I2.2SB5大臂X軸左限位開關(guān)I2.3SB6大臂X軸右限位開關(guān)I2.4SB7Y軸前限位開關(guān)I2.5SB8Y軸后限位開關(guān)I2.6SB9小臂Z軸上限位開關(guān)I2.7SB10小臂Z軸下限位開關(guān)I3.0SB11向前運(yùn)動I3.1SB12向后運(yùn)動I3.2SB13大臂左移動I3.3SB14大臂右移動I3.4SB15小臂上移I3.5SB16小臂下移I3.6SB17復(fù)位I3.7SB18停止等待PLC的輸出點(diǎn)的分配情況如表4－2所示，輸出的設(shè)備為電動機(jī)、指示燈等表4－2PLC中輸出點(diǎn)的分配表地址符號注釋Q0.0KM1變頻器1運(yùn)行Q0.1KM2電機(jī)1變頻運(yùn)行Q0.2KM3電機(jī)1工頻運(yùn)行Q0.3KM4變頻器2運(yùn)行Q0.4KM5電機(jī)2變頻運(yùn)行Q0.5KM6電機(jī)2工頻運(yùn)行Q0.6KM7電機(jī)3變頻運(yùn)行Q0.7KM8電機(jī)3工頻運(yùn)行Q1.0KM9電機(jī)4變頻運(yùn)行Q1.1KM10電機(jī)4工頻運(yùn)行Q1.2YV11初始位置Q1.3YV8噴涂啟停Q1.4YV9散熱器啟停Q1.5YV10加熱器啟停Q1.6YV11X軸左移Q1.7YV12X軸右移Q2.0YV13Y軸前移Q2.1YV14Y軸后移Q2.2YV15Z軸上移Q2.3YV16Z軸下移Q2.4YV17電源指示燈Q2.5YV18泵送指示燈Q2.6YV19反泵示燈Q2.7YV20報(bào)警指示燈Q3.0YV211號電機(jī)指示燈Q3.1YV222號電機(jī)指示燈Q3.2YV233號電機(jī)指示燈Q3.3YV244號電機(jī)指示燈Q3.4YV25變頻器1號電機(jī)指示燈Q3.5YV26變頻器2號電機(jī)指示燈Q3.6YV27液位指示燈Q3.7YV28停止等待指示燈4.4梯形圖的編寫噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)的梯形圖是根據(jù)噴涂設(shè)備的工作原理編寫的。為了更加形象的表現(xiàn)出編寫的噴涂設(shè)備控制系統(tǒng)的功能，將程序分為自動程序和手動程序，按照操作順序和噴涂設(shè)備的工藝流程順序進(jìn)行編寫。4.4.1主程序運(yùn)行編寫的控制程序要從主程序開始，按下啟動按鈕I0.0之后選擇要運(yùn)行的清洗程序。當(dāng)按下自動啟動開關(guān)I0.3時(shí)運(yùn)行自動噴涂程序；當(dāng)按下手動開關(guān)I0.2時(shí)運(yùn)行手動噴涂程序。主程序如圖4－3所示:圖4－3主程序.4.2自動程序的編制在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對于自動程序的編程和梳理采用的是PLC順序控制編程法中的起、保、停的方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這次的自動化程序編程包含了的是整個(gè)運(yùn)行過程，從上料備料，換料，噴涂，移動等。使用這種方法時(shí)，首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程，畫出順序功能圖，最后根據(jù)順序功能圖完成梯形圖的設(shè)計(jì)。具體程序如下圖4-4所示。圖4-4順序功能圖（狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖）根據(jù)上述的順序功能圖可以設(shè)計(jì)出自動程序的梯形圖，下面是具體的梯形圖。圖4-5噴涂設(shè)備自動程序4.4.3手動程序以及指示燈程序的編制考慮到做設(shè)計(jì)要做到設(shè)計(jì)全面，所以下面在自動運(yùn)行設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了手動運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)，并且采用的是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，具體如下圖4-6所示。由此可見經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的繁雜、邏輯關(guān)系的錯(cuò)亂以及程序較差的可讀性等。圖4-6噴涂設(shè)備的手動程序和指示燈程序5觸摸屏5.1觸摸屏簡介觸摸屏又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，這是一種在plc控制中常用的感應(yīng)式液晶顯示裝置，該裝置具有接收觸頭類輸入訊號的功能，當(dāng)有人在觸摸屏上按壓屏幕上的工作按鈕時(shí)，屏幕上的接收觸頭會受到信號，并通過觸覺反饋系統(tǒng)反饋給觸摸屏系統(tǒng)，根據(jù)其內(nèi)部的程序工作，輸出該有的信號來驅(qū)動各種連結(jié)裝置。這種觸摸屏的控制面板與機(jī)械式的按鈕面板相比簡潔，并且節(jié)省空間；此外借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果，方便我們更加直觀的了解到控制的過程和狀態(tài)。使用觸摸屏作為現(xiàn)場控制系統(tǒng)的應(yīng)用在目前是一種新的發(fā)展趨勢，它被以一種最新的電腦輸入設(shè)備的身份應(yīng)用在生活的各個(gè)場所，對于目前而言觸摸屏應(yīng)用是最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它的廣泛使用使得多媒體以嶄新的面貌應(yīng)用于人機(jī)交互中，多媒體也成為了最吸引人的人機(jī)交互設(shè)備。5.2觸摸屏界面本次設(shè)計(jì)中觸摸屏界面的創(chuàng)建是通過應(yīng)用ADP軟件來進(jìn)行編輯繪畫的。為了使操作員能夠直觀的使用、時(shí)時(shí)的監(jiān)視工作狀態(tài)以及工作過程更加的便利，本設(shè)計(jì)總共創(chuàng)建了六個(gè)界面，每個(gè)界面有著不同的工作模式，通過ADP軟件的繪制畫面工具在各個(gè)界面上根據(jù)需求繪制必要的圖標(biāo)，然后I/O輸入表和輸出表，為各個(gè)界面上創(chuàng)建相應(yīng)的按鈕、指示燈等。對于噴涂設(shè)備的觸摸屏啟動界面如圖5－1所示，此為觸摸屏開機(jī)后的第一畫面。對于開機(jī)畫面的標(biāo)題設(shè)置的標(biāo)題是本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容，標(biāo)志著系統(tǒng)的作用，下方設(shè)計(jì)了顯示時(shí)間的功能，當(dāng)準(zhǔn)備開始噴涂時(shí)點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)入下一個(gè)界面。圖5－1主界面當(dāng)點(diǎn)擊進(jìn)入系統(tǒng)后畫面會跳轉(zhuǎn)到第二個(gè)界面如圖5－2所示。該界面的設(shè)計(jì)是控制界面，在這個(gè)界面中存在啟動按鈕和停止按鈕，下方設(shè)有不同界面的按鈕，當(dāng)需要進(jìn)入那個(gè)界面時(shí)只需要點(diǎn)擊下方相應(yīng)按鈕即可，簡單明了，方便快速。圖5－2控制界面在控制界面中當(dāng)點(diǎn)擊下方的自動/手動控制按鈕將會跳轉(zhuǎn)進(jìn)入第三個(gè)界面如圖5－3所示。這個(gè)界面的目的是方便用戶用來選擇噴涂設(shè)備的工作方式為自動控制還是手動控制的，其中設(shè)有自動控制和手動控制的按鈕，通過在觸摸屏上點(diǎn)擊按鈕進(jìn)入不同的噴涂工作模式。此外在手動按鈕的下方設(shè)計(jì)有一個(gè)通往手動噴涂界面的按鈕。圖5－3手動/自動控制界面在選擇號相應(yīng)的噴涂設(shè)備工作模式之后編寫好手動程序或是自動程序就會開始運(yùn)行，其中在任意一個(gè)界面的底端都設(shè)置有礦用噴涂流程的按鈕，點(diǎn)擊界面下方的礦用噴涂流程就會跳轉(zhuǎn)到第四個(gè)界面礦用噴涂流程界面如圖5－4所示，這個(gè)界面清晰的展現(xiàn)了噴涂的整個(gè)工作流程及運(yùn)動軌跡。圖5－4礦用噴涂流程當(dāng)對噴涂設(shè)備的噴涂流程有了具體的了解之后，回到手動模式，在手動模式中有手動控制面板的設(shè)計(jì)，在點(diǎn)擊圖5－3中的手動按鈕界面按鈕將會進(jìn)入設(shè)計(jì)的第五個(gè)界面手動按鈕界面如圖5－5所示，在這個(gè)界面存在著對應(yīng)整個(gè)噴涂過程中的每一個(gè)步驟的按鈕，每一個(gè)按鈕都對應(yīng)著相應(yīng)的地址，需要進(jìn)行那個(gè)步驟可以直接點(diǎn)擊觸摸屏上相應(yīng)按鈕，讓設(shè)備做出相應(yīng)的動作。此外設(shè)有返回按鍵，點(diǎn)擊之后會進(jìn)入控制界面（上一界面）。圖5－5手動按鈕界面在隨意一個(gè)界面點(diǎn)擊指示燈按鈕的按鍵就會進(jìn)入第六個(gè)界面指示燈界面。設(shè)計(jì)這個(gè)界面的目的是對噴涂設(shè)備的工作過程起監(jiān)視作用，該界面有這設(shè)備中主要元件的工作狀態(tài)顯示，工作人員可以根據(jù)指示燈的熄、亮狀態(tài)來判斷設(shè)備的中元件的正常與故障，時(shí)時(shí)監(jiān)控。方便操作人員對噴涂設(shè)備的工作進(jìn)程以及狀態(tài)有一定的了解，不用在噴涂現(xiàn)場就可以了解噴涂工作的進(jìn)程、遠(yuǎn)程操控，降低了操作人員的工作量。圖5－6指示燈界面結(jié)論在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中不斷的查閱資料，閱讀文章使我對機(jī)械噴涂設(shè)備的構(gòu)造工作原理等有了更多的認(rèn)識，本設(shè)計(jì)采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，噴涂設(shè)備作為主要執(zhí)行元件，實(shí)現(xiàn)基于PLC控制的自動化噴涂操作過程。在此設(shè)計(jì)中采用限位開關(guān)的設(shè)計(jì)來限制機(jī)械臂的運(yùn)動軌跡，結(jié)合步進(jìn)電機(jī)變頻移動、液位傳感器感知涂料容量、油溫傳感器控制散熱器啟停等，使得機(jī)械臂在初始位置后，按照設(shè)定好的軌跡程序運(yùn)行，通過大臂左右行程開關(guān)控制X軸方向的限位，之后對于小臂Z軸方向的移動過程是通過步進(jìn)驅(qū)動器驅(qū)動上下行程開關(guān)限位，實(shí)現(xiàn)左右往返運(yùn)動并不斷上升的動作，在此過程中噴槍的開關(guān)由啟動開關(guān)控制，在噴涂過程液位傳感器感知涂料容量并通過向泵發(fā)送信號使得涂料得到補(bǔ)充。在噴涂過程中按照此程序進(jìn)行自動噴涂，最終實(shí)現(xiàn)高危型的礦用噴涂作業(yè)替換。本設(shè)計(jì)詳細(xì)的介紹了該控制系統(tǒng)的工作原理、控