基于PLC的小型非標設備控制系統(tǒng)設計摘要在當今社會，我們的日常生活中越來越離不開手機，在組成手機的各種部件中手機屏幕成為了一個不可或缺的部件，為此我們可通過加快手機屏幕的安裝與檢測來提高對手機的生產(chǎn)速度，然而在制造業(yè)中，要想要快速安裝手機屏幕與檢測我們需要一臺好的設備，為此我們選用非標自動化設備，通過倍福plc來控制這個設備。本文主要介紹了基于倍福plc的小型非標設備控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，該設備的主要功能是可以實現(xiàn)手機屏幕的自動安裝與檢測安裝的屏幕好壞，將好的手機屏幕與壞的手機屏幕分開，本文主要介紹了倍福plc的外部硬件設計與內(nèi)部軟件設計，在其中軟件的設計包括對它的調試與安裝另外硬件部分包括外電路的設計和安裝。根據(jù)需要執(zhí)行的功能，正在執(zhí)行樓梯圖控制程序的設計。移動顯示系統(tǒng)可以實現(xiàn)顯示屏幕的有效功能，實現(xiàn)能源節(jié)約、減少消費和提高生產(chǎn)率的目標，大大提高顯示系統(tǒng)的自動化程度。該系統(tǒng)具有高精度管理、高可靠性和易于操作的特性，符合顯示器的安裝和生產(chǎn)要求。與此同時，該系統(tǒng)使用了觸摸屏，因此它有一個很好的人機接口，可以簡化它的工作，不需要太多的專業(yè)知識來掌握它。很容易推廣和使用。關鍵詞手機顯示屏；非標自動化；倍福plc第1章緒論 1.1研究目的與意義在當今社會，我們的日常生活中越來越離不開手機，手機的出現(xiàn)大大的改變了我們的生活狀況，手機已經(jīng)成為了我們在生活中的必需品。因此現(xiàn)如今手機的生產(chǎn)與售賣變得越來越大，在組成手機的各種部件中手機屏幕成為了一個不可或缺的部件，為此我們可通過加快手機屏幕的安裝與檢測來提高對手機的生產(chǎn)速度，然而在制造業(yè)中，要想要快速安裝手機屏幕與檢測我們需要一臺好的設備，為此我們選用倍福plc來控制這個設備，采用非標自動化設備與傳統(tǒng)設備的優(yōu)勢在于他可以降低成本，由于我們的設備采用高科技全自動化，為此這樣帶來的好處就是降低了人工成本而減少了企業(yè)每年招工與培訓的費用，同時由于全程都是由機械自動化完成，為此設備在運行的時候就大大減少了一些由于員工操作上的失誤而帶來的傷忙，另外可以根據(jù)不同客戶的意愿來制定不同的設備，同時在滿足客戶需求的同時還可以在其基礎上進行提升，從而使得其產(chǎn)品得到高效利用。1.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀“非標設備”通俗的來說就是非標準設備，也就是說在我們手工制造業(yè)中發(fā)明的設備不按照國家頒布的統(tǒng)一的某一行業(yè)的標準和制造規(guī)則，而是來按照用戶自身的用途來對其進行針對設計和制造的設備?，F(xiàn)如今我國的制造業(yè)正處于由低級向高級轉變的階段，由于我國人口基數(shù)大，勞動力便宜，國外許多大型企業(yè)選擇在中國建立工廠來完成它們巨大的產(chǎn)品供應，目前根據(jù)調查，我國手工業(yè)有著巨大的生產(chǎn)量，目前我國的制造業(yè)的總體規(guī)模與德國旗鼓相當，然而雖然我們國家有這許多的生產(chǎn)量，在非標自動化這一領域上還存在著許多的不足之處，比喻，由于我國在這一行業(yè)起步太晚，有這相當大一部分的東西還在不斷的摸索過程中，因此在整體上表現(xiàn)出創(chuàng)新力不足，與國外的工業(yè)強國公司缺乏競爭力，因此在我國自主創(chuàng)新力不強，在這一方面的發(fā)展還只能依靠國外的技術支撐下去。另外在手機顯示屏自動安裝流水線這一技術領域中，我們已經(jīng)可以完全實現(xiàn)自動化過程，首先工人將要安裝的手機屏幕放入流水線中，在流水線上有一組機械手將手機顯示屏抓入，再將事先準備好的手機中板同手機屏幕用螺絲釘組合在一起，然后送出，再送出的端子口有一個光電開關，光電開關的作用起到檢測安裝好的手機屏幕好壞的問題，將檢測出來好的屏幕當入一個盒子中將換的屏幕放入另一個次品盒中，以達到提高產(chǎn)品質量的目的防止將壞掉的產(chǎn)品流向客戶。為此，目前國內(nèi)的非標自動化設備的研制與國外還存在非常大的差別，在精度與產(chǎn)品質量上還存在許多的不足之處，因此在今后的日子里我們還要多向德國的一系列手工業(yè)發(fā)達國家學習來不斷完善自己。1、3

非標機械設備行業(yè)的未來發(fā)展

說到非常規(guī)，非常規(guī)涵蓋了廣泛的領域，包括設備、電子、汽車、紡織業(yè)、化工、食品、醫(yī)藥等。零件，自動裝配和自動包裝。到目前為止，需要提高效率、標識、測試等，更換機器、穩(wěn)定產(chǎn)品并消除生產(chǎn)各個方面的污染，可以使用非常規(guī)設備，但要考慮到更換和成本效益問題。在未來，從擴大到擴大整個行業(yè)，我們可以看到商業(yè)分布的變化，從在不同領域銷售非常規(guī)的自動化設備。目前，中國是世界上最大的非常規(guī)工業(yè)自動化設備市場。隨著非常規(guī)設備市場對自動化的認可不斷提高，非常規(guī)設備對自動化的應用擴展到整個行業(yè)。我國非常規(guī)自動化設備也可以逐步從簡單轉向復雜，考慮到不同行業(yè)不同國內(nèi)非標準自動化設備的不同需求，并完成專業(yè)技術的積累。2.在未來，非標準自動化設備將成為行業(yè)分割和對特定行業(yè)過程的深入理解的對象。有可能調制和功能非標準自動化設備，然后作為標準設備提供。因為技能是一個閾值，一個公司可以擁有的行業(yè)技能肯定會局限于一個行業(yè)或多個行業(yè)，這意味著一個行業(yè)將被劃分。僅在蘇州地區(qū)，就有200多家公司自動化，而4-5年前還不到30家。隨著其他行業(yè)項目的增加，更多的部門將導致更多非常規(guī)的自動化設備。預計未來幾年該行業(yè)的注意力將進一步下降。根據(jù)外國經(jīng)驗，在未來，具有基本競爭力的非標準自動化設備將脫穎而出，達到數(shù)十億美元的規(guī)模。1、4課題主要研究內(nèi)容本課題是基于倍福plc的小型非標設計，此設備主要針對手機顯示屏自動安裝流水線控制。在對現(xiàn)有的市場進行調研的過程中發(fā)現(xiàn)如今有些企業(yè)對于手機顯示屏自動安裝的自動化程度不夠高，為此來進一步對其要實現(xiàn)的邏輯功能進一步研究，由于手機型號的不同，造成不同的客戶有著不同的標準與要求，為此我們在plc的選擇上采用倍福plc，在流水線上工人只需將材料投入流水線上，流水線上的機械手臂用來取代原來的人工以達到自動化的目的。本課題主要研究的內(nèi)容包括以下幾個方面；（1）緒論：敘述了非標自動化設備在我國手工制造業(yè)中的重要性，并結合國內(nèi)外的資料展示出非標自動化具有很強的發(fā)展前景，因此在手機顯示屏自動安裝設備中，由于手機型號的多樣性，從而我們選擇用倍福plc來控制此設備。（2）手機上顯示屏自動安裝控制系統(tǒng)各部分的選擇。此部主要包括對顯示屏自動化組裝線兩個部分的選擇，分別是機械部分與電器部分。（3）倍福PLC的編程方法；（4）最后對該設備進行安裝與調試；（5）設計并畫出生產(chǎn)線各個電氣接線圖；（6）對整篇論文研究內(nèi)容和成果進行總結并綜述文獻。第2章任務及相關設計方案2.1任務的分析近年來手機工業(yè)發(fā)展迅速，市面上的手機種類繁多，全世界有著不同的手機公司，在中國更是出現(xiàn)了像華為、小米、魅族、一加、oppo、vivo等一系列的優(yōu)秀手機制造產(chǎn)家，在國外更是有蘋果、三星等一系列的優(yōu)秀手機制造廠家。正是由于手機種類的繁多，加之現(xiàn)在手機在我們的日常生活中彰顯出越來越重要的作用，為此我們研究出基于倍福plc的小型非標自動化設備，來加快手機顯示屏的安裝速度，以此來加快手機的生產(chǎn)速度來滿足現(xiàn)如今需求量巨大的手機市場。在傳統(tǒng)的手機顯示屏安裝設備上自動化程度不夠高，傳統(tǒng)設備需要用人工自己將手機顯示屏與交卷進行壓合，而本文將在傳統(tǒng)的設備上加入plc以此來完成自動化過程。此設備是在倍福plc的基礎之上，在此基礎之上，其中的機械部分主要包括步進式線體、工作臺、收放卷膠機構、三軸機械手、機械手旋轉機頭、檢查機壓料機構。另外電器部分主要是包括倍福plc（cx9020）、IO模塊（EL1008）、輸出模塊（EL2008）、觸摸屏（10寸以太網(wǎng)）、伺服驅動器+電機、配電箱+低壓電器、光電開關。最后對軟件進行安裝與調試。該設備通過機械部分中的三軸機械手將顯示屏抓進收放卷機構中，讓顯示屏與收放卷進行壓合最后在經(jīng)皮帶上傳送到光電開關處，光電開關會將完好無損的顯示屏篩選出來，最后打包成合格的產(chǎn)品。2.2硬件設計方案顯示屏自動安裝是基于倍福plc的小型非標設計控制系統(tǒng)，其主體是在倍福plc的基礎之上，在整個流水線上采用三個電機進行控制，其中M1電機用來控制流水線的傳送帶，另外機械手用來將屏幕從傳送帶上取出放入檢查機壓料機構中，最后將壓好的屏幕放向傳送帶流向光電開關，在光電開關處檢測屏幕的好壞，最后將產(chǎn)品打包裝機。2.3顯示屏組裝流水線示意圖在下圖中我們可以清楚地看出工作人員只需要將屏幕放入流水線上，然后我們將事先寫好的程序寫入倍福plc中，由機械手將屏幕送入檢查機壓料機構中，經(jīng)過收放卷機時將收放卷行壓合，最后經(jīng)過圖2-2的光電開關用來檢測顯示屏的好壞。圖2-1圖2-2系統(tǒng)工作原理:一旦系統(tǒng)上線，傳送帶就會啟動引擎。當屏幕到達移動開關時，移動開關關閉，引擎停止，包裝設備控制手機顯示時間，關閉閥門。一旦安裝完成，發(fā)動機就會重新旋轉，在這個循環(huán)中，生產(chǎn)線就會自動控制。傳送帶上的手機屏幕的不同之處在于現(xiàn)場的光電感應器的工作。2.7具體控制要求2.7.1M1主傳送帶電動機（1）功能：帶動主傳送帶運行。（2）控制要求：①傳動發(fā)動機主要M1傳送帶發(fā)射發(fā)射后繼續(xù)工作到觸發(fā)開關站。當移動顯示屏幕結束時，M1傳送帶的傳動引擎必須自動啟動并保持不變，直到安裝后開關被檢測到。②通過交流接觸器意識到壓力損失。③防范低壓通過熱繼電器實現(xiàn)過載和相位保護。2.7.2M2控制機械手臂運動電動機（1）功能：帶動機械手臂運行（2）控制要求：①一旦啟動，則M2機械手臂驅動電機啟動，并保持到停止開關動作。②通過交流接觸器實現(xiàn)失壓。欠壓保護。③通過熱繼電器實現(xiàn)過載，欠相保護。2.7.3M3控制電機（1）功能：此電機用來控制檢查機壓料機構（2）控制要求：①當收放卷機構中的顯示屏傳感器感受到顯示屏時，收放卷機構開始運作時，顯示屏上線給收放卷機構注入原料，當上限位的傳感器動作時。②通過熔斷器實現(xiàn)短路保護。③通過交流接觸器實現(xiàn)失壓。欠壓保護。④通過熱繼電器實現(xiàn)過載，欠相保護。2.7.5質量檢測與次品的分離功能：顯示屏壓軸完畢之后，在此處進行檢測產(chǎn)品質量，將次品分離。第3章顯示屏安裝流水線機械部分選擇3.1系統(tǒng)電機的選擇在設備的許多部件中，發(fā)動機是最基本和不可或缺的部件之一。在我們的日常生活中，發(fā)動機主要分為兩類:步進引擎和伺服引擎。首先，對于步進發(fā)動機來說是使用了電脈沖信號，然后將電脈沖信號轉換成相應的角位差和線性位移。步行者發(fā)動機主要用于工業(yè)、航空航天、機器人技術、精確測量和其他領域，如光電經(jīng)緯儀、軍事儀器、通信設備和雷達。廣泛使用驅動技術使發(fā)動機的數(shù)量不受限制的轉角的限制，從而使設計更方便。目前，在分階段驅動技術中，有間斷直流驅動、寬脈沖調制驅動、電流矢量常數(shù)振幅和均勻旋轉控制停止來極大地提高了步行者的精度。此外，伺服電動機(servomotor)伺服電機的內(nèi)部是一個永磁鐵，轉子是在一個U、V、W三相電產(chǎn)生的電磁場中轉動，同時電機中還有一個編碼器，編碼器將信號傳遞給驅動器，然后信號在驅動器中與設定好的目標值進行比較，以此來調節(jié)轉子的速度。伺服電機采用的是閉環(huán)控制而步進式電機是開環(huán)控制，伺服電機不存在步進式電機的失步問題，因此在精度上來說伺服電機精度更高，伺服電機的轉速特性優(yōu)越，它的轉速可以達到2000—3000轉，另外伺服電機的過載能力優(yōu)越，一般情況來說它的轉矩可以高于三倍的額定轉矩，伺服待機的啟動時間也比較短，在運行方面，伺服電機在低速的情況下可以平穩(wěn)地運行，這一點上也優(yōu)于步進式電機，同時伺服電機在高速的情況下也可平穩(wěn)地運行。根據(jù)上面的描述，我們的裝配線驅動可以由步行者驅動。由于伺服器的精度很高，但是伺服器的價格太高，裝配線傳送帶也不需要，高精確度。因此，裝配線的傳送帶選擇了一個步進式引擎。在用來控制控制控制機器的發(fā)動機中，伺服發(fā)動機被用來控制控制機器的材料。由于伺服引擎的工作精度相對較高，這兩種機制的精度要求也特別高。圖3-13.2三軸機械手機械手是一種自動控制裝置，它的設計靈感來源于人的手和人在工作時手的動作，人們可以根據(jù)機械手要完成的動作而事先寫好程序，將程序寫入機械手中以此來達到工作的要求。機械手實現(xiàn)機械化和自動化，可以在有害環(huán)境中工作來保護個人安全，并在機械和冶金工業(yè)中廣泛使用。機械手主要由三個部分組成:手臂、運動機制和控制系統(tǒng)。手是用來保存準備(或工具)的部分。根據(jù)需要捕獲的對象的形狀、大小、重量、材料和工作要求，有不同的結構形式，如夾子、約束和吸附。例如，運動機制允許手在執(zhí)行命令的動作和改變被捕獲對象的位置和位置方面做不同的轉彎、動作或復雜的動作。獨立的移動方法，如上升、伸縮和旋轉移動機制，被稱為機械手的自由度。在任何位置和方向上捕獲一個物體都需要6度的自由。自由的程度是機械手結構的關鍵參數(shù)越大，自由度越大，機械手的靈活性越大，其普遍性越大，設計就越困難。機械手具有單、雙、三、五軸的機器手，三軸伺服機手臂可用在400-4000噸的各型塑膠射出成型機上。主要特點是成品臂為取出產(chǎn)品及水口，而上下手臂結構均為雙截式，通常用在注塑行業(yè)產(chǎn)品的取出、放入以及工業(yè)行業(yè)中的工件搬運，其實就是快速的流水線作業(yè)。圖3-23.3檢查機壓料機構檢查機壓料機構包括送料機基座、工作臺、支撐座、防皺壓料組件、防偏導入輥組件和滾輪支撐組件和壓料機構，所述工作臺的中部設有輸送支撐平臺，所述輸送支撐平臺的兩端分別設有滾輪支撐組件，位于輸送支撐平臺輸入端一側的滾輪支撐組件的輸入端所在側設置有兩個防偏導入輥組件，壓料機構安裝于防偏導入輥組件與滾輪支撐組件之間，壓料機構包括氣缸支撐架和安裝于氣缸支撐架上的壓料氣缸，氣缸支撐架的兩端向下延伸有L字形的安裝翼，所述壓料氣缸的伸縮桿的底端安裝有橡膠防劃墊，所述工作臺的一側設有若干個支撐座，所述支撐座上安裝有防皺壓料組件，當暫停向前輸送料帶的作業(yè)時，能夠避免料帶從輸送臺上滑落。3.4收放卷膠機構一種收放卷機構,它包括固定座、旋轉驅動裝置、頂推裝置和機械脹軸,機械脹軸包括脹軸外套筒、項脹軸、連體漲塊、連接芯軸和第二彈性復位件,脹軸外套簡連接有第一連接法蘭和第二連接法蘭,脹軸外套筒設有第一彈性復位件,項脹軸的一端的直徑大于其另一端的直徑,連體漲塊間隔設置有卡爪,連接芯軸與頂脹軸連接,連接芯軸還與頂推裝置連接,旋轉驅動裝置用于帶動脹軸外套筒旋轉,頂推裝置用于帶動頂脹軸伸出和收回;本發(fā)明的機械脹軸采用純機械式結構,不存在使用環(huán)境的限制,適應性更強,提高生產(chǎn)的效率,將收放卷機構集成為一體，有效節(jié)省了整個收放卷機構的體積,省時省力,來提高整機裝機效率。第4章系統(tǒng)的電器部分實現(xiàn)4.1關于倍福PLCcx9020的介紹在1980年德國倍福公司成立，專門從事pc管理技術。倍福公司研發(fā)了自己的編程軟件TwinCAT，它在功能上支持除IEC61131-3傳統(tǒng)的五種編程語言外，TwinCAT的工業(yè)自動化軟件還可以使用c/c++來編程。現(xiàn)如今倍福公司的編程軟件已經(jīng)更新到第三代（TwinCAT3），可以用Matlab模型庫和調試工具來創(chuàng)建管理模型，然后將創(chuàng)建的模型導入TwinCAT3，從而簡化復雜管理算法的開發(fā)和優(yōu)化。圖4-1根據(jù)該行業(yè)的總體趨勢，Beckhoffpc管理技術比傳統(tǒng)的plc技術更有優(yōu)勢:可用的內(nèi)存區(qū)域增加了兩倍，復雜的算法可以很容易實現(xiàn)，軟件移植也很容易實現(xiàn)。在接下來的文章中，我們將逐漸熟悉Beckhoff軟件和硬件產(chǎn)品。讓我們來看看CX9020內(nèi)置控制器。內(nèi)置的CX9020控制器基于ARMV7，使用的是i.MX535Cortex-A8處理器、4個USB端口、1個DVI-D端口、2個微sd端口、DDR31gb內(nèi)存(未擴展)和1個通信接口。圖中的部分名稱如下:1、附加通信接口:可用RS232、以太基接口、CANopen接口等。2.可以用來連接顯示器或工作屏幕的DVI-D視頻接口;3.電池艙:可用，安裝電池來控制手表;4.MiroSD插槽:2;5.網(wǎng)絡端口RJ45:用于連接本地或遠程網(wǎng)絡，具有自己的切換功能，支持10M/100M以太網(wǎng);6.USB接口:鼠標、鍵盤、U盤和其他外圍設備;7、內(nèi)置控制器和端子終端電源指示器;8，雙貓電源指示器和額外的通信接口;9內(nèi)置控制器電源接口10.以太貓或端子終端接口;端子終端電源接口(24b+)端子終端電源接口(0b)；13、端子樓蓋；14、接地接線柱(PE)15是連接電源:終端的電源。4.2模塊的選擇4.2-1輸出模塊EL2008選擇EL2008德國Beckhoff輸出模塊，EL2008是一個8通道數(shù)字輸出模塊，使用的是固定電流控制24A和0.5A。此外，它是模塊的二進制控制信號，在執(zhí)行級別上傳輸?shù)綀?zhí)行機構。在終端模塊中，以太基led可以用來顯示信號狀態(tài)?？刹鹦兜碾娋€適合所有ESxxxx終端模塊。系統(tǒng)連接技術使用單線負載電壓輸出點的數(shù)量為8位,占24v直流電(-15%/+20%)、負載型負載電阻,電感負載、電子管負載短路電流小于典型2a,切換時間:值通常60ms開機,關機時間300ms,其正常工作溫度為-25+60℃。儲存溫度-4+85℃,相對濕度:95%沒有冷凝,安全級別:IP20,無地址或設置配置。EL2008有多個頻道和類型。以太網(wǎng)終端模塊可以用led來顯示信號的狀態(tài)。ctu解決方案完全集成到標準控制技術中。TwinCATCNC軟件在劑量系統(tǒng)中提供了精確的運動控制。ulrichbohm描述了hpp決策的好處，這很容易融入到pc基礎上的標準管理技術中:“除了系統(tǒng)的完整性，pc基礎上的hp決策有更多的優(yōu)勢。一方面，它們非常快，非常有效。另一方面，我們從chpp決策的開放和靈活性中獲益良多，以擴大功能，幫助我們執(zhí)行某些應用功能。4.2-2模塊El1008選擇EL100x系列數(shù)字輸入的終端模塊有一個3毫秒的輸入過濾器。以太貓終端模塊可以用led來顯示它的狀態(tài)。8通道數(shù)字模塊EL1008BECKHOFFEL1008有多個頻道和類型。EL100x系列數(shù)字輸入的終端模塊有一個3毫秒的輸入過濾器。以太貓終端模塊可以用led來顯示它的狀態(tài)。拓撲結構總線、樹或恒星:以太郎幾乎支持所有拓撲。因此，基于現(xiàn)場輪胎的輪胎結構也可以用于以太網(wǎng)。輪胎結構和支線的組合對系統(tǒng)電線特別有用。所有必要的接口都在連接器上，不需要額外的開關。當然，也可以使用傳統(tǒng)的以太網(wǎng)拓撲，如以太網(wǎng)，基于交換機。BECKHOFFEL1008數(shù)字模塊選擇不同的傳輸電纜以最大化電線的靈活性。柔性和低成本的標準以太網(wǎng)電纜可以通過E-bus總線傳輸信號。以太網(wǎng)帶寬(例如，不同的光學電纜和銅線)可以與交換機或媒介結合使用。對于電纜的每一個步驟，可變信號可以單獨選擇4.3傳感器的選型系統(tǒng)中運用傳感器來感受顯示屏的位置，根據(jù)設計需要選擇反射式光電傳感器。反射式光電傳感器的工作原理如圖4所示。圖3.2反射式光電傳感器原理圖該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號為PM2-LF10,其性能參數(shù)如表3所示。表3.3PM2-LF10反射式光電傳感器的性能參數(shù)性能參數(shù)檢測距離2.5～8mm(中心：5mm)白色無光澤紙(15×15mm)最小檢測物體φ0.05mm銅線(設定距離：5mm)應差使用白色無光澤紙(15×15mm)工作距離的20%以下重復精度

(垂直于檢測軸)0.08mm以下電源電壓5～24VDC±10%脈動P-P5%以下消耗電流平均：25mA以下，峰值：80mA以下輸出NPN開路集電極晶體管

·最大流入電流：100mA

·外加電壓：30VDC以下(輸出和0V之間)

·剩余電壓：1V以下(流入電流為100mA時)

0.4V以下(流入電流為16mA時)反應時間0.8ms以下第5章系統(tǒng)的硬件電路實現(xiàn)5.1系統(tǒng)硬件結構框圖綜合考慮將系統(tǒng)的硬件部分分為三個部分，這三個部分分別為主電路、控制電路、輔助電路部分。由控制電路來控制主電路工作，另外輔助電路的作用為輔助信號顯示，它們之間的關系如圖5-1所示：圖5.1硬件電路關系圖5.2主電路的設計傳送帶有步進式電機M1來控制，電動機的運轉與停轉用接觸器KM1來控制。在電路中還加入了熱繼電器，其中的FR1就是熱繼電器用來實現(xiàn)過載保護。斷路器QF1、QF2、QF3將三相電源引入，同時QF1、QF2、QF3為電路提供短路保護。顯示屏安裝流水線的主控制電路如圖5-2所示。圖5.2主控制電路圖5.3控制電路的設計PLC控制系統(tǒng)的輸人信號有9個，且均為開關量。其中各種單操作按鈕開關6個，分別SB0啟動按鈕、SB1停止按鈕、SB4大包、SB5中包、SB6小包、SB7散裝、SB10手動復位按鈕。行程開關1個，傳感器開關1個。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號有10個，其中1個用于驅動傳送帶電動機的接觸器KM1,3個電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及手機，6個用于生產(chǎn)線上的狀態(tài)顯示。如圖5-3所示。圖5.3倍福PLC外部接線圖第6章系統(tǒng)的軟件部分實現(xiàn)6.1倍福plc程序的開發(fā)6.1-1TwinCAT介紹倍福plc的編程是在TwinCAT上完成的，TwinCAT(Windows控制和自動技術)是一種可直接在pc平臺Windows操作系統(tǒng)下運行的plc控制軟件。換句話說，TwinCAT軟件不需要特殊設備來協(xié)調或修改。Windows系統(tǒng)該軟件支持浮點操作，類似于通過TCP/IP遠程訪問和控制的計算機，方便開發(fā)人員進行遠程監(jiān)控和調試。圖5.1顯示了TwinCAT系統(tǒng)的架構。TwinCAT服務器的主要功能是確保WindowsNT實時操作系統(tǒng)和系統(tǒng)中的自動任務同時執(zhí)行，這樣操作系統(tǒng)中的實時任務就能更快地響應。系統(tǒng)經(jīng)理的主要功能是設置系統(tǒng)并設置一個任務來適應整個系統(tǒng)。OCX系統(tǒng)接口是控制器的擴展。OCX接口服務于Windows下運行的程序(如VB、c++、c#和t)。Windows程序可以通過接口訪問系統(tǒng)控制器中的數(shù)據(jù)。plc服務器是WindowsNT環(huán)境中的一種多任務軟件plc。，該軟件可以使用IEC1131－3所有的編程語言進行編程。系統(tǒng)組成還包括：，NC服務器，輸入輸出系統(tǒng)(I/O),用戶HMI，ADS路由器等。TwinCAT核心技術全部由Beckhoff開發(fā)工程師自主研發(fā)。該軟件使用時不需要額外添加PC外的任何硬任何硬件，循環(huán)周期最小為50微秒，可以進行強制優(yōu)先排序，反應時間不會超過15微秒，可調節(jié)操作系統(tǒng)的實時率，如果系統(tǒng)長時間不響應則向系統(tǒng)發(fā)送報警信號[17]。TwinCAT支持多時分任務控制，因此PLC任務和運動控制任務可以精確地以設定的循環(huán)周期執(zhí)行。由于TwinCAT是基于PC的軟件，所以啟動時與一般PLC是有區(qū)別的，上電后首先啟動的是Windows操作系統(tǒng)，之后啟動TwinCAT軟件，TwinCAT啟動后加載PLC工程文件并啟動該程序。TwinCAT支持模塊化結構，一臺PC上最多4個PLC，1個PLC上最多4個任務，易于建立和維護，可在線進行程序修改，全面的調試特性:可加斷點,監(jiān)測數(shù)據(jù)，添加示波器，支持所IEC61131-3語言(IL,ST,FBDLD,SFC)，開發(fā)工程師可選擇自己熟悉的編程語言圖6.16.2.ADS通訊技術ADS通訊定義了一個獨立于設備和現(xiàn)場總線的接口，用于處理對ADS設備的訪問請求，ADS架構如圖4.2所示。ADS接口允許與其它配置ADS接口的設備進行數(shù)據(jù)交換，具有ADS接口的設備或對象可以通過ADS進行數(shù)據(jù)訪問，這就是ADS設備。不同的ADS設備接口都是不相同的，在相應的ADSdevicedocumentation中存在關于該接口的詳細描述文件。一整套基于TwinCAT控制的硬件設備基本上都是由多個ADS設備組成，比如IO模塊、主控模塊、電機驅動模塊等，不同的模塊之間通過端口號進行區(qū)分。ADS數(shù)據(jù)包含三個部分：AMS/TCPHeader，占用6bytes，這部分數(shù)據(jù)存儲了數(shù)據(jù)包的長度信息AMSHeader，占用32bytes，AMS/TCP-Header這部分數(shù)據(jù)存儲了發(fā)送方和接收方的地址信息；ADSData，ADSdata這部分數(shù)據(jù)存儲了一個ADS指令需要的參數(shù)信息。圖EtherCAT以太網(wǎng)現(xiàn)場總線EtherCAT可以進行全雙工通訊，通訊傳輸速率高達200Ｍ[18]。為了實現(xiàn)協(xié)議頭的最小化采用絕對尋址方式尋址。EtherCAT通訊時速度很快的原因是：通訊方式全部采用硬件通訊、EtherCat設備不需要交換機通過串聯(lián)就可以通訊、網(wǎng)絡可以進行自診斷功能、維護性能強、針對分布式I/O對報文結構進行優(yōu)化、連接其他非EtherCat設備時可使用標準交換機，接入交換機后:一個Mac地址可訪問節(jié)點增加至最多65535個、可以在數(shù)據(jù)傳送期間進行修改或添加操作。EtherCAT標準:IEEE802.3幀,可以選擇使用UDP/IP路由IP(如果需要),沒有裁員,完全透明的TCP/IP協(xié)議,所有技術通信上網(wǎng):HTTP、FTP等。d.工作可能有機會實時矮小,以太網(wǎng)設備支持,可能都是通過交換機端口相連。EtherCAT接線方式特別靈活，可以線性拓撲、菊花鏈拓撲、帶分支菊花鏈拓撲和靈活樹形拓撲，接線四種結構圖如圖４.3所示。EtherCAT使用時配置很容易，不需要人工去設置地址，系統(tǒng)會自動分配地址，有新節(jié)點加入網(wǎng)絡后，不會對原節(jié)點的地址造成任何影響。EtherCAT大大降低了銷售價格，主站削減了對硬件需求，帶來的優(yōu)勢如下:主板集成的以太網(wǎng)控制器能夠滿足以太網(wǎng)的使用需求，不需要附加額外的通訊協(xié)議處理器，也不需要特殊的插入卡，硬件的縮減使得主站端具有低成本優(yōu)勢。低成本的EtherCAT控制器的好處也很明顯?；窘Y構使用標準電纜和以太網(wǎng)夾具，沒有開關和集中器，因此基礎結構的低成本優(yōu)勢也很明顯。以太基是一種開放的技術，通信協(xié)議是完全開放的，以太基符合IEC/PAS62407標準。以太貓有廣泛的應用程序，主要用于自動化設備、高速應用程序，如包裝機、高速印刷機、熱塑性機器、木材加工設備、機床等。圖5.26.3TwinCAT特點一臺計算機上支持4套PLC程序獨立運行如圖4.4所示，并且同一計算機內(nèi)的四套PLC程序啟動和停止互不干擾，同時他們的存儲地址也不相同。每套PLC可以支持四個任務，要想分配CPU必須通過任務才可以進行，如果程序不被任務調用那么該程序就不會被執(zhí)行。變量和存儲地址沒有關系，我們不用為全部的變量指定存儲的地址，無論是程序內(nèi)的局部變量，或者是程序內(nèi)全局變量，當該變量需要與外部通訊時，我們才要對該變量指定存儲地址。程序內(nèi)使用的中間寄存器、定時器、計數(shù)器的數(shù)量，不存在上限，對它們設置的地址也不會發(fā)生沖突。I/O變量的地址分配與硬件模塊的安裝順序沒有任何關聯(lián)，TwinCAT2.9之后的版本,輸入輸出和Memory存儲區(qū)的變量地址全部由系統(tǒng)自動分配，變量聲明時只需以“*”代替，對程序編譯時,即使沒有明確地址信息，TwinCAT也會自動對帶“*”號的變量分配合適的地址。為不同工程類型的專業(yè)應用開發(fā)了大量的功能庫，功能庫的使用大大縮短了開發(fā)工程人員的開發(fā)周期，開發(fā)時經(jīng)常用到的功能庫有：PID功能庫，溫度控制功能庫；樓宇建設常用的功能庫：DALI通訊專用功能庫庫；運動控制相關功能庫有：FIFO軸控制功能庫、時鐘同步飛鋸功能庫和電子凸輪運動控制功能庫。TwinCat運算速度快，通訊簡單，TwinCatPLC跟第三方應用程序進行數(shù)據(jù)通訊時,通訊協(xié)議最底層還是采用ADS通訊協(xié)議。TwinCat通訊時有多種接口形式例如：OCX，DLL，OPC等。在眾多接口中免費的接口只有OCX,DLL,TwinCAT軟件安裝在計算機上之后,系統(tǒng)目錄下自動生成名為ADSOCX.ocx的文件。該軟件還未開發(fā)者提供豐富的調試診斷工具，方便了用戶的使用，編寫好的PLC程序檢測無誤后，可直接在編寫程序的機器上運行。該軟件在調試功能上采用了高級語言才支持的斷點功能，為工程開發(fā)提供了便利。BECKHOFF還提供了許多免費的工具軟件，例如示波器軟件、可視化組件、設備仿真功能庫，這些免費工具增加了程序開發(fā)的便利性。結合Ethercat和XFC技術開發(fā)出來的Beckhoff控制系統(tǒng)，在控制領域為PLC應用注入了新鮮血液。超小型化結構設計的主控制器體積更小，并且可以在任意Ethercat節(jié)點上安裝總線主站卡。系統(tǒng)響應時間達到微秒級別，可以適用于CNC控制系統(tǒng)和高精度、高速度測量系統(tǒng)等對系統(tǒng)要求特別高的場合，這些應用場合傳統(tǒng)PLC難以達到工程開發(fā)要求。外圍設備可以采用任意的拓樸結構，布線更加靈活多樣，I/O站點可以任意放置。整個控制系統(tǒng)的材料成本和工程費用都降低。支持遠程診斷功能，極大的方便了系統(tǒng)維護。圖6.36.3TwinCAT軟件的使用方法第一步首先我們啟動TwinCAT軟件，點開TwinCATPLCControl，從編程ＰＣ的TwainCAT圖標快捷菜單中選擇“PLCControl”，就進入了程序開發(fā)環(huán)境，如圖5-3所示。圖6-3.1軟件運行界面點擊編譯軟件中的File主菜單建,建文件夾然后輸入文件名保存，為此就在該路徑下創(chuàng)建了一個項目圖6.3.2系統(tǒng)類型選擇第二步軟件運行界面上進行編譯點擊屏幕上的按鍵進行梯形圖的編譯，在梯形圖中觸電的上方標有紅色問號處，在此計入觸電的名稱。圖6-3.3邏輯語句第三步編譯。在主菜單欄下選擇Build進行編譯，若顯示沒有錯誤“0Error（s）”，則編譯成功，忽略在運行過程中出現(xiàn)的警告Warnings圖6-3.4程序對話框第四步系統(tǒng)管理配置，當上一步成功之后，在上一文件中保存了有IO變量、任務周期、PLC端口號等信息，這一切是為下一步導入plc程序要求的接口文件，點擊“ChoseTargetSystem”彈出下圖窗