基于PLC的电镀生产线控制系统设计

毕业设计（论文）开题报告基于PLC的电镀生产线控制系统设计姓名：学号：学院： 电气及其自动化工程学院专业 工业自动化 指导教师： .本课题的目的及研究意义在目前，我国的电镀生产线自动化的程度还处在发展阶段。随着社会的发展，工业电镀生产线逐渐增多，生产变得复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口众多，受外界干扰大，工作可靠性较差，维护也困难。如果在电镀生产线实现自动化，工人可以通过在控制室监控，尽可能不去或少去车间，减少身体危害，减轻工人劳动强度，保障工人生命安全。本课题从以PLC为基础实现电镀生产线自动化的角度进行讨论，在我国电镀生产线自动化还不普及以及社会飞速发展的情况下，对电镀生产线自动化的研究具有及其重要的意义，符合社会发展的潮流。随着社会经济的发展，电镀生产线自动化是大势所趋。更高效安全的电镀生产线，必将对我国社会经济的发展产生极大的影响。.本课题的国内外的研究现状在国外，电镀生产线自动化的研究已经取得不少成果，在少数几个先进国家已经采取全自动化的电镀生产线，其中有些电镀车间可以实现车间无尘，全部由电脑实现监控，达到了无人操作的程度。如日本大贩友电舍株式会社的电镀车间，各种镀液中的主要成分都是由电脑自动检测和自动控制及补充，操作的各种参数如温度、PH、电流等都由电脑自动测定和自动调节，行车的运行完全无人操作。在国内，电镀生产设备与国外先进国家相比，还有比较大的差距。相对而言,手工操作还比较多,有些工厂的机械设备还比较陈旧,自动化程度不高。近些年来，随着我国经济发展的需要，电镀生产线的自动化逐渐在电镀车间应用起来，自动化程度逐渐提高，电镀生产线的自动化得到了发展，逐渐在追赶发达国家。例如常州营达环保科技有限公司的电镀生产线就比较先进，自动化程度较高，废弃废液处理得也较好。.本课题的研究内容本课题旨在研究基于PLC的电镀生产线的控制系统。此控制系统从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，该控制系统采取组态软件监控整个工作流程，需实现连续工作、单周期工作和手动工作三种状态，以确保该控制系统能连续循环运行，某个环节出现问题时能采取点动控制进行检修。.本课题的实行方案、进度及预期效果实行方案：在本课题中，采用组态软件对整个工作流程进行监控，图中的上位机即为组态软件，用以收发并显示电镀生产线的信号，电镀生产线现场控制柜安装在生产线现场,在控制柜上可以手动操作也可以自动操作，电机及位置传感器等安装在电镀生产线上，受现场控制柜控制，电机用来控制吊钩的上升、下降、前进和后退，位置检测装置用限位开关实现，报警装置通过电铃来报警。进度：第1—2周收集资料，文献检索，开题报告，翻译。第3周整体方案协调与设计。 第4—7周软件设计。第8—11周软，硬件系统设计。 第12周以后撰写论文，答辩（半周）预期效果：1.完成本课程的所有控制要求2.完成软，硬件的设计，调试及论文。5、已查阅参考文献：[1]、李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子工业出版社,2006.7.[2]、李红萍.MCGS工控组态技术应用[M].北京：北京邮电大学出版社,2011.1.[3]、廖常初.可编程控制应用技术[M].重庆：重庆大学出版社,2002.3.[4]、冯立明.电镀工艺与设备化学[M].北京：北京工业出版社,2005.6.[5]、孙平.可编程控制器原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2004.8.[6]、常晓玲.电气控制系统与可编程控制器[M].北京：机械工业出版社,2007.[7]、黄北刚.工厂电气控制电路实例详解[M].北京：化学工业出版社,2007.3.[8]、田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社,1994.[9]、廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2005.[10]、北京亚控自动化软件科技有限公司.“组态王”使用手册[S],2002.[11]、汪晓平.PLC可编程控制器系统开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2004.[12]、张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社,2001.12.[13]、周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社,2000.[14]、李道林.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子出版社,2006.[15]、史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].化学工业出版社,2010.[16]、李长久.PLC原理及应用[M].北京机械工业出版社，2006.指导教师意见指导教师：年月日院（系）审查意见学院领导（公章）：年月日南京师范大学毕业设计（论文）（2012届）考核表题目： 基于PLC的电镀生产线控制系统设计学 院： 电气与自动化工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 姓名：邱吉龙学号：21081125指导教师： 靳卫平 填写日期： 2012.5.15 电气与自动化工程学院制南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文填写说明:1、第一、二、三项由指导教师在毕业设计（论文）写作开始前填写并交由学生保管。2、第四、五项由学生在完成毕业设计（论文）写作后填写，并将此表与论文一同装订成册交给指导教师。3、毕业设计（论文）的成绩，由三部分组成：指导教师考核评阅成绩占40%、评阅人评审成绩占30%、答辩成绩占30%。答辩不合格者，毕业设计（论文）以不合格计。每部分成绩按此表所附的参考评审标准进行百分制打分；毕业设计（论文）的最终成绩采用五级记分制（优秀、良好、中等、合格、不合格）。百分制与五级记分制折合标准：优秀：90分以上；良好：80分至89分；中等：70分至79分；合格：60分至69分；不合格:60分以下。4、毕业设计（论文）成绩评定由指导教师、评阅人、答辩委员会按《南京师范大学全日制本科生毕业设计（论文）工作条例》、学院毕业设计（论文）工作细则严格执行。5、此表格填写好后与毕业设计（论文）正文一同装订成册，留学院存档。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文一、本毕业设计（论文）的要求:本课题旨在研究基于PLC的电镀生产线的控制系统。此控制系统从自动控制技术器件在国内的应用前景及电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，该控制系统采取组态软件监控整个工作流程，需实现连续工作、单周期工作和手动工作三种状态，以确保该控制系统能连续循环运行，某个环节出现问题时能采取点动控制进行检修。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文二、工作进度安排：第1—2周收集资料，文献检索，开题报告，翻译。第3周整体方案协调与设计。 第4—7周软件设计。第8—11周软，硬件系统设计。 第12周以后撰写论文，答辩（半周）预期效果：1.完成本课程的所有控制要求2.完成软，硬件的设计，调试及论文。三、应收集资料及主要参考文献：[1]、李道霖.电气控制与PLC原理及应用[M].北京：电子工业出版社,2006.7.[2]、史国生.电气控制与可编程控制器技术[M].化学工业出版社,2010.[3]、廖常初.可编程控制应用技术[M].重庆：重庆大学出版社,2002.3.[4]、冯立明.电镀工艺与设备化学[M].北京：北京工业出版社,2005.6.[5]、孙平.可编程控制器原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2004.8.[6]、黄贤武.传感器实际应用电路设计[M].电子科技大学出版社,1997.[7]、黄北刚.工厂电气控制电路实例详解[M].北京：化学工业出版社,2007.3.[8]、田瑞庭.可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社,1994.[9]、廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社,2005.[10]、北京亚控自动化软件科技有限公司.“组态王”使用手册[S],2002.[11]、汪晓平.PLC可编程控制器系统开发实例导航[M].北京:人民邮电出版社,2004.[12]、张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京：化学工业出版社,2001.12.[13]、周美兰.PLC电气控制与组态设计[M].北京：科学出版社,2000.[14]、冯立明.电镀工艺学[M].北京：化学工业出版社,2006.[15]、李长久.PLC原理及应用[M].北京机械工业出版社，2006.南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文四、论文摘要（中文）：本文探讨了如何利用三菱FX2N-48MR进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为监控系统，配合PLC完成了该系统的实时监控功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC,电镀，组态王五、论文摘要（英文）：HowdidthearticlediscusshascarriedontheautomatedgalvanizationproductionlinecontrolusingMitsubishiPLCFX2N-48MR,inthisdesign,weproducedthescenefromthegalvanizationproductionlinetheenvironmenttoconsider,takecausedthisproductionlinetrulytohavetheautomaticproductionmovementasthegoal,willformulatehasusedincurrentandlaterallapplieswidespreadalsocanadaptthemanykindsofenvironmentprogrammablecontrollertocontroltheentireentireworkflowtheplan.Hasanalyzedthesystemsoftwareandhardwaredesignpartwithemphasis,andgavethesystemhardwarewiringdiagram,PLChascontrolledtheI/Oportdistributionlistaswellastheoverallprogramflowdiagramandsoon,hasrealizedthegalvanizationproductionautomation,enhancedtheproductionefficiency,reducedthelaborintensity.Inordertoadaptthemoderntraditionindustrycontrolsystem,wealsousedbasedontheconfigurationkingsoftwaresystemhadtakenontheMonitoringsystemcoordinatePLChascompletedthissystemreal-timemonitoringfunction,bettercausedthisautomaticproductionsystemtointegratetothemodernindustrycontroldomainin.KEYWORDS:PLC,Galvanization,ConfigurationKing南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文六、成绩评定：6.1指导教师评语:项目分值得分项目分值得分指导教师签字：年月日调查论证能力10工作量、工作态度20独立工作能力20分析解决问题能力20论文质量20创新性10成绩

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文6.2评阅人评语：项目分值得分评阅人签名：年 月 日综合应用知识的能力20论文质量50工作量及难易度20创新能力10成绩：6.3答辩委员会意见：项目分值得分答辩委员会负责人签字：年月 日报告内容50答辩情况30知识能力10创新能力10成绩：成绩等第：学院领导签字（公章）： 年月 日

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文毕业设计（论文）评审参考标准（指导教师用）评价内容具体要求权调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新的知识的能力。0.1独立工作（实践）能力能正确选择研究（实验）方法，独立进行研究工作，如装置安装、调试、操作等。0.2分析、解决问题能力能运用所学知识和技能去发现和解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量、工作态度按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律，工作作风严谨务实。0.2质 量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通畅，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进或独特见解。0.1毕业设计（论文）评审参考标准（评阅教师用）评价内容具体要求权知识综合应用能力查阅文献有一定广泛性；翻译外文资料质量较好；有综合归纳资料的能力和自己的见解。0.15论文质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通畅，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.5工作量、难度工作量饱满，难度较大。0.25创新能力对前人工作有改进或突破，或有独特见解。0.10毕业设计（论文）评审参考标准（答辩委员会用）评价内容具体要求权报告内容思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理，结论严谨。0.5创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。论文结果有应用价值。0.1答 辩回答问题有理论根据，基本概念清楚，主要问题回答准确，深入。0.3知识能力综合应用专业知识的能力强。0.1

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文南京师范大学

本科生毕业设计（论文）答辩记录表论文题目基于PLC的电镀生产线自动控制系统设计学生姓名邱吉龙学号21081125学院电气与自动化工程学院专业电气工程及其自动化指导教师姓名靳卫平答辩日期2012-05-24答辩小组成员吉同舟、靳卫平、方东答辩过程简要记录（学生陈述要点、教师提出的问题、学生回答要点等）陈述要点：在本次设计中，我们从电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为监控系统，配合PLC完成了该系统的实时监控功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。问题1：主电路图中各元件的作用，当断电后电机无法立即停止导致吊钩下冲怎么办？答：图中FU为短路保护，FR为过载保护，在主电路中加电磁抱闸系统就可以避免因电机断电后无法立即停止而导致的问题。问题2：主电路图中的过载保护在PLC中如何反映，报警时在监控界面中如何反映？答：过载保护在PLC中的反映：需在PLC的输入端子中加两个热继电器的按钮开关，以保证其在保护电路时可以正确动作；报警在监控界面中的反映：需要在监控主界面中加一个报警信号灯，这样就可以在报警时有所显示。问题3：简述用组态王软件设计监控画面的步骤？答：首先建立一个新的工程，然后设计出监控主界面，定义I/O接口设备，纸组态王与PLC建立通讯，之后再建立数据库，进行动画连接，填写完命令语言之后即可运行和调试了。答辩意见答辩小组组长：年月日答辩成绩

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文南京师范大学毕业设计（论文）题目：基于题目：基于PLC的电镀生产线控制系统设计■■■■院业学专■■■■院业学专电气与自动化工程学院

电气工程及其自动化专业方向： 工业自动化班级：210801G学号：专业方向： 工业自动化班级：210801G学号：21081125姓名： 邱吉龙指导教师： 靳卫平职称：高级工程师填写日期:2012填写日期:2012年5月18日电气与自动化工程学院 制南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要 1ABSTRACT 2\o"CurrentDocument"第1章绪论 3\o"CurrentDocument"PLC的发展和历史趋势 3PLC的分类 4按I/O点数分类 4按功能分类 4\o"CurrentDocument"PLC系统组成及各部分的功能 5\o"CurrentDocument"PLC的基本工作原理 7\o"CurrentDocument"电镀生产线的控制系统概述与选题背景意义 7基于PLC电镀生产线的控制系统的概述 7课题的选题背景及意义 8\o"CurrentDocument"控制对象的设计要求详述 9\o"CurrentDocument"小结 9\o"CurrentDocument"第2章系统的硬件设计 10\o"CurrentDocument"PLC机型选择 10\o"CurrentDocument"I/O分配表及其端子接线图 10\o"CurrentDocument"传感器 13传感器的定义 13传感器的作用 13电容式传感器 14\o"CurrentDocument"主电路的设计 16\o"CurrentDocument"电镀生产线的工作流程图 17\o"CurrentDocument"小结 18\o"CurrentDocument"第3章系统的软件设计 19\o"CurrentDocument"软件的组成及作用 19PLC内部资源 19PLC编程语言 20\o"CurrentDocument"PLC梯形图设计 21\o"CurrentDocument"小结 22\o"CurrentDocument"第4章系统的监控与通信 23\o"CurrentDocument"组态软件介绍 23组态王十大特点 24组态王主要功能 25\o"CurrentDocument"组态王监控系统与PLC的通信 25组态王通讯设置 25PLC通讯设置 25\o"CurrentDocument"监控画面设计 26南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文TOC\o"1-5"\h\z组态软件监控 33组态王与I/O设备 33\o"CurrentDocument"小结 34\o"CurrentDocument"第5章系统调试 35结论 38谢辞 39\o"CurrentDocument"参考文献 40附录 41II南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文摘要本文探讨了如何利用三菱FX2N-48MR进行自动化电镀生产线控制，在本次设计中，我们从电镀生产线生产现场的环境来考虑，以使该生产线真正具备自动生产运行为目的，制定了采用在当前及以后都应用广泛且能适应多种环境的可编程控制器来控制整个工作流程的方案。重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC控制I/O端口分配表以及整体程序流程图等，实现了电镀生产自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。为适应现代传统的工业控制系统，我们还采用了基于组态王软件的系统作为监控系统，配合PLC完成了该系统的实时监控功能，更好的使该自动生产系统融入到现代工业控制领域中。关键词：PLC，电镀，组态王南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文ABSTRACTHowdidthearticlediscusshascarriedontheautomatedgalvanizationproductionlinecontrolusingMitsubishiPLCFX2N-48MR,inthisdesign,weproducedthescenefromthegalvanizationproductionlinetheenvironmenttoconsider，takecausedthisproductionlinetrulytohavetheautomaticproductionmovementasthegoal，willformulatehasusedincurrentandlaterallapplieswidespreadalsocanadaptthemanykindsofenvironmentprogrammablecontrollertocontroltheentireworkflowtheplan.Hasanalyzedthesystemsoftwareandhardwaredesignpartwithemphasis，andgavethesystemhardwarewiringdiagram，PLChascontrolledtheI/Oportdistributionlistaswellastheoverallprogramflowdiagramandsoon，hasrealizedthegalvanizationproductionautomation，enhancedtheproductionefficiency，reducedthelaborintensity.Inordertoadaptthemoderntraditionindustrycontrolsystem，wealsousedbasedontheconfigurationkingsoftwaresystemhadtakenontheMonitoringsystem，coordinatePLChascompletedthissystemreal-timemonitoringfunction，bettercausedthisautomaticproductionsystemtointegratetothemodernindustrycontroldomainin.Keywords:PLC，Galvanization，ConfigurationKing南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文第1章绪论PLC的发展和历史趋势二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。作为离散控制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%〜30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点，在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算，把计算结果送给PLC的控制器。相同I/O点数的系统，用PLC比用DCS,其成本要低一些（大约能省40%左右）。PLC没有专用操作站，它用的软件和硬件都是通用的，所以维护成本比DCS要低很多。一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。如果被控对象主要是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。PLC由于采用通用软件，在设计企业的管理信息系统方面，要容易一些［13］。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备开始采用PLC进行控制，PLC在我国的应用增长十分迅速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。PLC的分类PLC产品种类繁多，其规格和性能也各不相同。对PLC的分类可以根据结构、功能的差异等进行大致分类。按I/O点数分类PLC按其I/O点数多少一般可分为以下4类山。(1)微型PLC：I/O点数小于64点的PLC为超小型或微型PLC。(2)小型PLC：I/O点数为256点以下，用户程序存储容量小于8KB的为小型PLC。(3)中型PLC：I/O点数在512〜2048点之间的为中型PLC。(4)大型PLC：I/O点数为2048点以上的为大型PLC。它具有极强的软件和硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。按功能分类根据PLC所具有的功能不同可将PLC分为低档、中档、高档3类［12］。(1)高档PLC：除具有中档PLC的功能外，还增加了带符号算术运算、矩阵运算、函数、表格、CRT可编程控制器原理与应用显示、打印和更强的通信联网功能，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统，实现工厂自动化。(2)中档PLC：除具有低档PLC的功能外，还具有较强的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID(比例、积分、微分控制)控制等功能，以适用于复杂控制系统。(3)低档PLC：具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能，还可有少量的模拟量I/O、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文PLC系统组成及各部分的功能可编程控制器虽然外观各异，但其硬件结构大体相同。主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及变成设备几大部分组成。PLC硬件结构框图如图1.1所示⑵。 电源 微处理器（CPU）输入单元运算器输出单元输入单元运算器输出单元外

设

I/O

接

口外

设

I/O

接

口I/O

扩

展

机存储器EPROM（系统程RAM（用户程

序） 序）图1.1单元式PLC结构框图（1）CPU运算和控制中心中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分工作等任务。它在整个系统中起“心脏”作用。（2）存储器具有记忆功能的半导体电路，分为系统程序存储器和用户存储器。系统程序存储器用以存放系统程序，包括管理程序，监控程序以及对用户程序做编译处理的解释编译程序。由只读存储器、ROM组成。厂家使用的，内容不可更改，断电不消失。用户存储器：分为用户程序存储区和工作数据存储区。由随机存取存储器（RAM）组成。（3）输入/输出接口输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入接口用来接受生产过程中的各种参数；输出接口用来送出可编程控制器运算后得出的控制信息，南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。生产现场对可编程控制器接口的要求一是要有较好的抗干扰能力，二是能满足工业现场各类信号的匹配要求［11。1）输入接口：输入接口电路工作过程：当开关合上，二极管发光，然后三极管在光的照射下导通，向内部电路输入信号。当开关断开，二极管不发光，三极管不导通，不向内部电路输入信号。也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成PLC内部所能接受的数字信号。2）输出接口输出接口工作过程：当内部电路输出数字信号1，有电流流过，继电器线圈有电流，然后常开触点闭合，提供负载导通的电流和电压。当内部电路输出数字信号0，则没有电流流过，继电器线圈没有电流，然后常开触点断开，断开负载的电流或电压。也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作。（4）电源可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后备电源一般为电池。（5）外设设备1）编程器编程器除了编程以外，还具有一定的调试及监控功能，能实现人机对话操作。可编程控制器的编程设备一般有二类，一类是专用的编程器，有手持式的，其优点是携带方便，也有台式的，有的PLC机自带编程器。另一类是个人计算机。2）其他外设设备A、盒式磁带机，用以记录程序或信息。B、打印机，用以打印程序或制表。C、EPROM写入器，用以将程序写入到用户EPROM中。D、高分辨率大屏幕彩色图形监控系统，用以显示或监视有关部分的运行状态。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文PLC的基本工作原理PLC采用“顺序扫描，不断循环”的工作方式⑶。（1）每次扫描过程，集中对输入信号进行采样，集中对输出信号进行刷新。（2）输入刷新过程，当输入端口关闭时，程序在进行执行阶段时，输入端有新状态，新状态不能被读入。只有程序进行下一次扫描时，新状态才被读入。（3）一个扫描周期分为输入采样，程序执行，输出刷新。（4）元件映象寄存器的内容是随着程序的执行变化而变化的。（5）扫描周期的长短由三条决定。1）CPU执行指令的速度2）指令本身占有的时间3）指令条数（6）由于采用集中采样。集中输出的方式。存在输入/输出滞后的现象，即输入/输出响应延迟。电镀生产线的控制系统概述与选题背景意义基于PLC电镀生产线的控制系统的概述电镀行车生产线自动化的程度在德国、意大利、美国等国家的发展水平已经较高，而在我国尚处在发展阶段。中国经济的高速发展，工业化进程的不断深化，为自动化行业的迅猛发展提供了广阔的空间。电镀行业是我国重要的加工行业，据粗略估计，全国现有15000家电镀生产厂，行业职工总数超过50万人，现有5000多条生产线和2.5〜3亿平方米电镀面积生产能力。电镀行业年产值约为100亿元人民币。近十年来，乡镇企业发展迅速，但电镀行业企业规模普遍较小，年电镀能力超过10000平方米的企业不足500家。只有少数合资企业或正规专业化企业拥有国际先进水平的设备和设施，而且大多数中小企业仍在使用许多过时的技术和设备，大量的生产线为半机械化和半自动化控制，一些甚至为手工操作。工业电镀生产线工位多、生产复杂，同时在电镀中，其氧化、酸洗、碱洗、电镀等许多工艺具有严重的化学污染和腐蚀，对人的身心健康十分不利，而且人工操作随机性大，影响产品质量。传统的方法是使用顺序控制器，由于其电路复杂，接口多，受外界干扰大，工作可靠性差，维护也困难。采用PLC有较完善的诊断和自保护能力，可以增强系统的抗干扰能力，提高系统的可靠性［4］。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文课题的选题背景及意义电镀就是利用电解的方式使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程。简单的理解，是物理和化学的变化和结合。随着工业化生产的不断细分，新工艺新材料的不断涌现，在实际产品得到应用的设计效果也日新月异，电镀是我们在设计中经常要涉及到的一种工艺，而电镀效果是我们使用时间较长，工艺也较为成熟的一种效果。对于这种工艺的应用在我们的产品上已经非常多，而通过这种处理我们通常可以得到一些金属色泽的效果，如高光、亚光等，搭配不同的效果构成产品效果的差异性，通过这样的处理为产品的设计增加一个亮点。电镀工艺的应用我们一般作以下用途：a：防腐蚀b：防护装饰c：抗磨损d：电性能（根据零件工作要求，提供导电或绝缘性能的镀层）e：工艺要求。一件电镀产品的质量除了要有好的成熟的电镀工艺和品质好的镀液添加剂外，如何保证电镀产品严格按照电镀工艺流程运行和保证产品的电镀时间，则是决定电镀产品质量和品质的重要因素。在电镀生产线上采用自动化控制，不但可以使电镀产品的质量和品质得到严格的保证，有效的减少废品率，而且还可以提高生产效率和减轻工人的劳动强度，有着非常好的经济效益和社会效益，电镀生产线上对行车的自动控制则是电镀生产线自动化控制的关键。电镀生产线按照其工艺要求和规模一般设计有两台行车、三台行车和四台行车工作，每台行车都根据已编制好的各自的程序运行；对于行车的自动控制，早期是采用继电器逻辑电路和顺序控制器，发展至今其控制方式已采用可编程控制器PLC作为核心控制部件，其控制更为安全、可靠、方便、灵活，自动化程度更高。用PLC对电镀自动生产线行车进行自动控制，具有结构简单、编程方便、操作灵活、使用安全、工作稳定、性能可靠和抗干扰能力强的特点，是一种很有效的自动控制方式，是电镀生产实现高效、低成本、高质量自动化生产的发展方向口41。为此，我选定了该题目，简单的实现了电镀生产线的自动工作流程，并进行了简单的软件设计，从画面上达到了该系统的监控目的。

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文控制对象的设计要求详述如摘要中所述，电镀的工作流程如图1.2：启动——吊钩上升——上限行程开关闭合——右行至1号槽上方——SQ1行程开关闭合——吊钩下降进入1号槽——下限行程开关闭合——电镀延时——吊钩上升……，由3号槽内吊钩上升，然后左行至左限位，吊钩下降至下限位，即原位。按照要求，我们要实现以下工作方式：1、原位：表示设备处于初始状态，吊钩在下限位置，行车在左限位置。2、连续工作：当吊钩回到原点后，延时一段时间（装卸零件），自动上升右行，按照工作流程要求不停的循环。3、单周期工作：设备始于原点，按下启动按钮，设备工作一个周期，然后停于原点，要重复第二个工作周期，必须再按一下启动按钮。4、手动控制：当设备需要维修时，可以通过按钮对每一步进行控制，由工人手动控制，方便维修。左限右限SQ2SQ3SQ1上限下限图1左限右限SQ2SQ3SQ1上限下限图1.2电镀的工作流程1.7小结就目前的工业发展情况和学校的教育实际而言，选择基于PLC的电镀生产线自动控制系统设计作为本科阶段的毕业设计，既能与当前的生产实际相结合，能够在一定程度上解决当前工业生产的问题，又能与大学本科教育的具体实际相吻合，将大学阶段所学的理论知识运用到实际中，具有很好的效果。南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文第2章系统的硬件设计PLC机型选择根据自动化电镀生产线的控制要求，我们采用了三菱PLCFX2N-48MR型号，此类型PLC无论独立运行，还是联接网络都能完成各种控制任务。它的使用范围可以覆盖从替代继电器的简单控制到复杂的自动控制。其应用领域包括各种机床、纺织机械、塑料机械、电梯等行业。FX2N-48MR通讯功能完善，具有极高的性能价格比是很突出的特点，也是我采用它的主要原因。PLC为此系统的控制核心，此系统的输入信号有两部分，一部分是原点、单周期、自动、手动等面板控制按钮，另一部分是多种行程开关，这些面板按钮信号和传感器信号作为PLC的输入变量，经过PLC的输入接口输入到内部数据寄存器，然后在PLC内部进行逻辑运算或数据处理后，以输出变量的形式送到输出接口，从而驱动电机来控制行车的运行和吊钩的升降⑸。I/O分配表及其端子接线图在本次系统设计中，我们定义的I/O分配表如表2.1所示。将16个输入信号和10个输出信号按各自的功能类型分好，并与PLC的I/O点一一对应，编排地址如下表。我们定义的I/O端子接线图如图2.1所示。由图表可以看出，PLC控制系统的输入信号有16个，均为开关量。其中单操作按钮开关6个，行程开关3个，限位开关4个，选择工作方式开关3个。PLC控制系统的输出信号有10个，其中2个用于驱动吊钩电机正反转接触器KM1、KM2，2个用于驱动行车电机正反转接触器KM3、KM4，6个用于作为指示灯。10

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文表2.1I/O分配表输入输出启动按钮SB1X000原点指示灯HL1Y000停止按钮SB2X001上升指示灯HL2Y001吊钩提升SB3X002下降指示灯HL3Y002吊钩下降SB4X003右行指示灯HL4Y003行车前进SB5X004左行指示灯HL5Y004行车后退SB6X005报警指示灯HL6Y005选择开关（自动）SA1X006吊钩提升电机正转接触器KM1Y006选择开关（手动）SA2X007吊钩提升电机反转接触器KM2Y007选择开关（单周期）SA3X010行车电机正转接触器KM3Y010行车（槽1）定位SQ1X011行车电机反转接触器KM4Y011行车（槽2）定位SQ2X012行车（槽3）定位SQ3X013行车左限位（后退）SQ4X014行车右限位（前进）SQ5X015吊钩限位（提升）SQ6X016吊钩限位（下降）SQ7X017热继电器FR1X020热继电器FR2X02111南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文图2.1I/O端子接线图12南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文传感器传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官［6］。传感器的定义英文名称：transducer/sensor国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。“传感器”在新韦式大词典中定义为：“从一个系统接受功率，通常以另一种形式将功率送到第二个系统中的器件”。根据这个定义，传感器的作用是将一种能量转换成另一种能量形式，所以不少学者也用“换能器一Transducer”来称谓"传感器一Sensor"。传感器的作用人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。在基础科学研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到cm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到s的瞬间反应。此外，还出现了对深化物13南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其广泛的领域。可以毫不夸张地说，从茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展，相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。电容式传感器本次设计采用带有电容式传感器的限位开关。电容式传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单，体积小，动态响应好，灵敏度高，分辨率高，能实现非接触测量等特点，因而被广泛应用于位移、加速度、振动、压力、压差、液位、等分含量等检测领域。电容式传感器具有如下特点：（1）结构简单，适应性强电容式传感器结构简单，易于制造，精度高；可以做得很小，以实现某些特殊的测量，电容式传感器一般用金属作电极，以无机材料作绝缘支承，因此可工作在高低温、强辐射及强磁场等恶劣的环境中，能承受很大的温度变化，承受高压力、高冲击、过载等；能测超高压和低压差。（2）动态响应好电容式传感器由于极板间的静电引力很小，需要的作用能量极小，可动部分可以做得小而薄，质量轻，因此固有频率高，动态响应时间短，能在几兆赫的频率下工作，特适合于动态测量；可以用较高频率供电，因此系统工作频率高。它可用于测量高速变化的参数，如振动等。（3）分辨率高由于传感器的带电极板间的引力极小，需要输入能量低，所以特别适合于用来解决输入能量低的问题，如测量极小的压力、力和很小的加速度、位移等，可以做得很灵敏，分辨力非常高，能感受0.001〃m，甚至更小的位移。14南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文(4)温度稳定性好电容式传感器的电容值一般与电极材料无关，有利于选择温度系数低的材料，又由于本身发热极小，因此影响稳定性也极微小。(5)可实现非接触测量、具有平均效应如回转轴的振动或偏心、小型滚珠轴承的径向间隙等，采用非接触测量时，电容式传感器具有平均效应，可以减小工件表面粗糙度等对测量的影响。不足之处是输出阻抗高，负载能力差，电容传感器的电容量受其电极几何尺寸等限制，一般为几十皮法到几百皮法，使传感器输出阻抗很高，尤其当采用音频范围内的交流电源时，输出阻抗更高，因此传感器负载能力差，易受外界干扰影响而产生不稳定现象；寄生电容影响大，电容式传感器的初始电容量很小，而传感器的引线电缆电容、测量电路的杂散电容以及传感器极板与其周围导体构成的电容等“寄生电容”却较大，降低了传感器的灵敏度，破坏了稳定性，影响测量精度，因此对电缆的选择、安装、接法都要有要求。所以本次设计采用带有电容式传感器的限位开关，这样可以更好的控制吊钩的位置，以便于电镀生产线更好的工作。15

南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文主电路的设计电气原理图是根据电气控制系统的工作原理，采用电器元件展开的形式，利用图形符号和项目符号表示电路各电器元件中导电部件和接线端子连接关系的电路图。电气原理图并不按电器元件实际布置来绘制，而是根据它在电路中所起的作用画在不同的部位上。电气原理图具有结构简单、层次分明的特点，适合研究和分析电路工作原理，在设计研发和生产现场等方面得到广泛应用［15。电气原理图一般分为主电路和辅助电路两部分，在本次设计中我们着重分析了主电路图。在本设计中，根据电镀生产线的工艺要求，只需用两台电机分别控制吊钩的上升、下降和行车的左行、右行。主电路如图2.2。图2.2中，接触器KM1，KM2控制电动机M1的正、反转，实现吊钩的上升和下降，接触器KM3,KM4控制电动机M2的正、反转，实现行车的前进和后退。FU是对电路进行短路保护，FR1、FR2是过载保护，由于电机断电后需要过一段时间才会停下来，为了防止M1电机上的吊钩停不下来，所以需要加一个电磁抱闸系统，以便电机断电后立即制动。16南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文电镀生产线的工作流程图我们根据设计要求绘制了整个系统的工作流程图，以便可以更清楚的认识该生产线的生产全过程，整个系统的工作流程图，如图2.3所示。行车动作无非就是上下左右受控移动，按照指定的顺序（即动作表）完成一系列的动作。要求有几套动作表可以选择，动作可以静态修改，也可以在运行时由上位机动态修改。在这里，我们把行车的一个动作定义为：“到几号工位上升，再到几号工位下降”，或者是“延时几秒”，每个动作表由若干个动作字组成，放在PLC的数据寄存器里，动作表由PLC程序初始化，也可以在运行时通过串行通讯由上位机读取和修改，PLC程序在运行时只是不断地解释和执行动作表。图2.3电镀生产线工作流程图17南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文小结在本章中，主要介绍了系统的硬件设计，选择了三菱FX2N-48MR作为本设计的PLC机型，既能够充分发挥FX2N-48MR系列PLC的性能特点，又能够满足本系统的设计要求。在后续的章节中重点介绍了系统的硬件设计。在硬件设计中确定了采用两台电机组成系统工作的主要传动机构的基本思路，从而在此基础上完成了系统的I/O端口分配以及外部端子接线。18南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文第3章系统的软件设计软件的组成及作用PLC内部资源内部根据软元件的功能不同，分成了许多区域，如输入/输出继电器区、定时器区、计数器区、特殊继电器区等。下面分别介绍。四、定时器：电气自动控制的大部分领域都需要用定时器进行时间控制，灵活地使用定时器可以编制出复杂动作的控制程序。它是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电-接触器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点。使用时要提前输入时间预设值。当定时器的输入条件满足时开始计时，当前值从0开始按一定的时间单位增加；当定时器的当前值达到预设值时，定时器触点动作。利用定时器的触点就可以得到控制所需的延时时间。五、计数器：计数器可用来累计输入脉冲的个数，经常用于对产品进行计数或者进行特定功能的编程。使用时要提前输入它的特定植。当输入触发条件满足时，计数器开始累计它的输入端脉冲电位上升沿的次数，当计数器计数达到预定的设定值时，其常开触点闭合，常闭触点断开。六、输入继电器：输入继电器一般都有一个PLC的输入端子与之对应，它用于接受外部的开关信号。当外部的开关信号为闭合时，输入继电器的线圈得电，在程序中常开触点闭合，常闭触点断开。七、输出继电器：输出继电器一般都有一个PLC上的输出端子与之对应。当通过程序使得输出继电器线圈得电时，PLC上的输出端开关闭合，它可以作为控制外部负载的开关信号。同时在程序中其常开触点闭合，常闭触点断开。八、内部位存储器：内部位存储器的作用和继电-接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有输入/输出端与之对应，因此它的触点不能驱动外部负载，这是与输出继电器的主要区别。它主要起逻辑控制作用。以上几个是我们在本次系统设计的过程中可能需要用到的PLC软元件，另外PLC还有很多其它的软元件⑺。19南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文PLC编程语言PLC是通过运行编写的用户程序实现控制任务的。PLC中的程序由系统程序和用户程序两部分组成，系统程序由PLC生产厂家提供，它支持用户程序的运行；用户程序是用户为完成特定的控制任务而编写的应用程序。FX2N-48MR系列PLC的编程语言非常丰富，有梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图等，用户可以选择一种编程语言，如果需要，也可混合使用几种语言编程。这些编程语言都是面向用户的，它使控制程序的开发、输入、调试和修改工作大大简化。我们在本次设计中选择梯形图编程。以下我们详细介绍下梯形图的概念网。梯形图左边有一条垂直的线称作左母线，右边一条虚线称为右母线。母线之间是触点的逻辑连接和线圈的输出。PLC梯形图具有以下一些特点⑼：1、PLC的梯形图是“从上到下”按行绘制的，两侧的竖线类似电气控制图的电源线，通常称作母线（BusBar），大部分梯形图只保留左母线；梯形图的每一行是“从左到右”绘制，左侧总是输入接点，最右侧为输出元素，触点代表逻辑“输入”条件，如开关、按钮、内部条件等；线圈通常代表逻辑“输出”结果，如指示灯、接触器、中间继电器、电磁阀等。2、电气控制电路左右母线为电源线，中间各支路都加有电压，当支路接通时，有电流流过支路上的触点与线圈。梯形图中的假想电流在图中只能作单方向的流动，即只能从左向右流动。层次改变（接通的顺序）也只能先上后下，与程序编写时的步序号是一致的。3、梯形图中的输入接点如X001、X002等，输出线圈Y001、Y002等不是物理接点和线圈，而是输入、输出存储器中输入、输出点的状态，并不是接线时现场开关的实际状态；输出线圈只对应输出映像区的相应位，该位的状态必须通过I/O模块上对应的输出单元才能驱动现场执行机构。4、梯形图中使用的各种PLC内部器件，如辅助继电器、定时器、计数器等，也不是真的电器元件，但具有相应的功能，因此通常按电气控制系统中相应器件的名称来称呼它们。梯形图中每个继电器和触点均为PLC存储器中的一位，相应位为“1”，表示继电器线圈通电、常开接点闭合或常闭接点断开；相应位为“0”，表示继电器线圈断电、常开接点断开或常闭接点闭合。5、梯形图中的继电器触点既可常开，又可常闭，其常开、常闭触点的数目理论上是无穷多个（受存储容量限制），也不会磨损，因此，梯形图设计中，可不考虑触点数量，这给设计者带来很大方便。对于外部输入信号，只要接入一个信号到PLC即可。6、电气控制电路中各支路是同时加上电压并行工作的，而PLC是采用循环扫描方式工作，梯形图中各元件是按扫描顺序依次执行的，是一种串行处理方式。由于扫描时间很短（一般不过几十毫秒），所以控制效果同电气控制电路是基本相同的。但在设计20南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文梯形图时，对这种并行处理与串行处理的差别有时候应予注意，特别是那些在程序执行阶段还要随时对输入、输出状态存储器进行刷新操作的PLC，不要因为对串行处理这一特点考虑不够而引起偶然的误操作。PLC梯形图设计本系统软件设计采取先简单，后复杂的处理方法。编程过程中先解决步进工作方式的软件编写，然后解决连续工作和单周期工作的软件编写，最终完成整个系统的程序。XOieX004 X015 Y0114一II一一II 拌 抨 CY0103 1Y0031TOC\o"1-5"\h\zX005 K014 Y010-I 44 CY011： C Y004 1X000 X002 X016 Y00717―I I――I I 抨 坤 C YOOG \ C Y001 1X003 X017 Y006I I 用 坏 C Y007 \ 1Y002 1图3.1手动控制梯形图图3.1为手动控制的程序，X007为手动控制开关，此程序能实现行车的前进、后退操作，吊钩的上升、下降操作。自动工作部分程序叙述：程序见附录：X000闭合系统启动，M1导通工件开始上升，到达X016上限位工件停止上升，M2导通，工件右行，到达限位X011时，M3导通，工件开始下降，到达X017下限位时，工件停止下降，M3断开工件开始镀前处理，等待30S后，工件停止镀前处理，M4导通开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，M4断开工件滴液，等待15S后，工件滴液完毕；然后M5导通，工件右行，到达限位X012时，M6导通，工件开始下降，到达X017下降限位时，M6断开工件开始电镀，等待300S后，工件停止电镀，M7导通开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，M7断开工件滴液，等待30S后，工件滴液完毕；然后M8导通，工件右行，到达右限位X015时，M9导通，工件开始下降，到达X017下降限位时，M9断开工件开始镀后处理，等待30S后，工件停止镀前处理，M10导通开始上升，上升到上限位X016时，工件停止上升，M10断开工件滴液，21南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文等待15S后，工件滴液完毕；最后M11导通，工件左行，到达左限位X014时，M12导通，工件下降，放回原位，整个工作过程结束。3.3小结本章主要介绍了系统的软件设计，在了解了PLC软件编程的基本知识和方法步骤后，本设计采取了先采用梯形图编程后，再写出软件指令的基本思路，完成系统的软件设计。在软件设计中，采用了先简易、后复杂的思路。编程过程中先解决步进工作方式的软件编写，然后解决连续工作和单周期工作的软件编写，从而完成整个系统的程序。22南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文第4章系统的监控与通信4.1组态软件介绍本次毕业设计中使用的组态软件是组态王，是北京亚控科技发展有限公司自主知识产权组态软件，是国内较早出现的组态软件产品之一。组态王是一种通用的工业监控软件，它通过集过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于MicrosoftWindowsXP/NT/2000操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产线的能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。组态软件：对应全称为HumanandMachineInterface/ManandMachineInterface/SupervisoryControlandDataAcquisition，中文翻译为：人机界面/监视控制和数据采集软件，一般英文简称有三种分别为HMI/MMI/SCADA。目前组态软件的发展迅猛，已经扩展到企业信息管理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合。组态软件的功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数据库，便于用户分步组态，保证系统安全可23南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文靠运行；利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面；引入“运行策略”的概念。它具有以下几个方面的特点：（1）可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接。（2）无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能，可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印。（3）变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间。（4）强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存。强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和决策处理。（5）全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布。（6）方便的配方处理功能。丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块。提供硬加密及软授权两种授权方式。组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作［10］。组态王十大特点（1）工程管理（2）画面制作系统（3）报警和事件系统（4）报表系统（5）控件（6）OPC（7）通信系统（8）安全系统（9）网络功能（10）冗余系统24南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文组态王的主要功能(1)丰富的人机界面功能，可视化操作界面，真彩显示图形、丰富的图库(2)强大的通讯能力(3)先进的报警和事件管理(4)强大的网络和冗余功能组态王监控系统与PLC的通信系统采用三菱PLC的编程口通讯协议。组态王通过上位机中的串行口和PLC上的通讯单元建立串行通讯连接。三菱PLC与计算机串行通信连接有两种方式：一种是利用PLC的RS232接口，可以直接用电缆与计算机建立连接，这种通信方式PLC的地址为0；而另一种是PLC通过一个连接适配器与计算机连接，用适配器时PLC地址由自己设置。由于RS232串口通讯方式一般不超过50m，而对于通信距离超过50m的，需在上位机与PLC之间加一个RS422适配器，该适配器将RS232通讯格式转换为RS422通讯格式，使得可以远距离通讯，并提高抗干扰能力。组态王通讯设置组态王一般通过上位机的编程口和PLC的编程口建立物理上的通讯连接，从而达到操作PLC的目的。而在组态软件设置方面需对“设备组态”进行设定。应打开/O设备的设置窗口，在窗口中设置好设备名称、设备地址、通信参数和通讯方式等。设置好I/O设备之后再建立数据库，然后就是监控画面的设计，建立动画和编写命令语言。PLC通讯设置对FX系列的PLC进行通讯设置主要是对PLC的特殊寄存器D8120进行设置。其设置的方法是在PLC程序工作时，自动写入相关设置参数，或者在普通计算机上使用PLC开发系统软件预先进行设置。D8120是一个16位的特殊寄存器。其中每个二进位的作用如表4.1所示。此次设计中，采用RS232方式进行通讯，因此D8120的高8位全部置0即可，如果采用RS485方式进行通讯，需要对其高8位依次进行设置。FX系列PLC的默认通讯设置为D8120=0086H，表示9600bps、7位数据、偶校验、1位停止位、无命令头和命令尾、不25南京师范大学电气与自动化工程学院毕业设计论文加校验和、无协议通讯方式。如果采用其它参数进行通讯，则必须对D8120中各二进位的值进行修改。为确保组态王与PLC能够正确通讯，两者的参数设置一定要一致，完成组态王和PLC各自的通讯设置后，便可实现两者之间的正常通讯。表4.1D8120低八位的作用二进位作用b00，表示7位数据位；1，表示8位数据位b2b100，表示无校验；01；表示奇校验；11表示偶校验b30，表示1位停止位；1，表示2位停止位b7b6b5b40011-1001，对应通讯波特率分别为300bps，600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps监控画面设计组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。实践：（1）使用组态王实现