【基于PLC的磨线机自动控制系统设计12000字（论文）】

PAGEPAGEI基于PLC的磨线机自动控制系统设计摘要PLC技术由于其使用方便、功能强大、可靠性高、扩展能力强、通用性广、结构简单、结构简单等特点而受到广泛的重视。本文结合笔者所研究的PLC磨线机控制项目和PLC控制项目，从PLC的设计思想出发，论述了PLC在磨线机上的应用，并进行了以下工作：概述了PLC的产生、发展、国内外的应用现状，并比较了国内外的研究现状和意义。对目前广泛应用的PLC控制系统的设计进行了讨论。本文从PLC的组成、设计原则等方面分析了PLC的控制系统的软硬件设计和实现过程。本文设计了以PLC为核心的研磨机控制系统，从总体设计、硬件设计、软件设计等方面进行了设计。在整个系统的设计中，采用分段抛光的线径处理方法，并对线径的测量与计算进行了分析；在硬件方面，主要涉及到PLC设备选型、I/O分配、PLC接线图等。通过一年多的实际运行，证明了系统运行稳定可靠，加工出的金属细线质量优良，经厂家鉴定，各项技术指标均与国外同类产品相媲美。关键词：磨线机；控制系统；目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 I1绪论 11.1研究背景 11.2研究意义 11.3研究现状 12PLC控制系统设计方法 22.1PLC的结构和工作原理 22.1.1PLC的基本结构 22.1.2PLC的工作原理 32.2PLC控制系统的组成 32.3PLC控制系统的设计原则 42.4PLC控制系统的设计步骤 43磨线机控制系统设计与实现 53.1磨线机系统简介 53.1.1磨线机系统组成 53.1.2磨线机系统工作原理 63.2磨线机控制系统总体设计 63.2.1线径检测计算方法 63.2.2系统闭环控制原理 73.3磨线机控制系统硬件设计 83.3.1PLC设备选型及I/O分配 83.3.2PLC接线图 93.3.3线径检测器 93.4磨线机控制系统软件设计与实现 103.4.1磨线系统软件逻辑 113.4.2磨线系统联锁状态 113.4.3磨线系统组态模块 114磨线机运行系统调试 11总结 12参考文献 13PAGEPAGE11绪论1.1研究背景在过去的工业控制中，多使用继电器，但由于其体积大、耗电大，很难更改生产流程。为了扭转这一局面，美国通用公司在1960年代末提出了一项要求，并进行了一次公开的投标。随后，美国数码装置公司研制出了世界上首款可编程控制器，并在汽车生产中取得了巨大的成功。其后，日本、德国等国陆续引入PLC技术，国内知名企业也纷纷加入，PLC技术迅速发展，三菱、松下、欧姆龙等；西门子，英国BBC，以及其它德国公司。目前，全球已有200余家企业致力于PLC的研发和生产，已形成400余种不同的系列。早期可编程控制器的指令体系结构简单，仅能实现序列控制，通常仅具有逻辑、定时、计数等功能。微电子技术、控制技术和信息技术的飞速发展，使得PLC技术得到了快速的发展。20世纪80年代末，由16-32位单片机组成的微机PLC在概念、设计、性价比等方面取得了长足的进步。可编程控制器集浮点操作、函数操作、高速计数、中断计数、PID控制和网络控制等多种功能于一身。1.2研究意义在线切割方面（这里是指金属丝和线束）,PLC的控制技术也被广泛地运用，例如：PLC用于铜线的处理；PLC用于环状捻线机等设备中，但目前还没有采用PLC控制技术。这对于将PLC技术用于在线加工的控制技术有重要的指导作用。1.3研究现状目前，PLC控制技术已经广泛地应用于其它行业，而不仅仅是在传统的生产中。杨健等采用PLC技术，在国内进行了净水工艺控制，采用PLC对废水进行加药加氯的控制，达到了自动控制，减轻了工人的劳动强度，收到了很好的效果；在太阳能发电领域，耿立明等完成了以PLC为中心的太阳能热水器的控制系统，PLC对液位、电源开关、温度、风压等进行控制；在裂纹探测领域，王建国等研制的基于PLC的裂纹检测仪，充分发挥了PLC控制系统的稳定、智能化等优点，实现了对汽车轮毂等转动轴零件的无损检测。取得了较好的结果；在煤炭行业，吕书勇运用PLC技术优势，开发了一套以PLC为基础的焦化备煤控制系统，使金马焦化厂的备煤工艺得到了充分的应用。在垃圾处置方面，郭瑞国所研制的以PLC为基础的垃圾焚烧炉控制系统，其控制系统稳定可靠，操作简单，易于控制，确保了垃圾焚烧厂的安全、经济、稳定的炉温和排放控制；在船舶方面，董猛采用PLC技术，具有很好的抗干扰性，并构成了一个简单的硬件电路，完成了船舶主机远程控制的主要功能，并以PLC为基础，开发了一套以PLC为核心的船舶主机远程控制系统，尤其适用于中、小型船舶，以及在航船主远程控制系统的改造。在国外，Russell公司在工厂信息化系统中采用PLC进行采集、预处理、向电脑传输实时数据，节省了成本，确保了系统的稳定运行，取得了良好的效果；在生物研究方面，Frederico等在不同的氧浓度条件下，利用PLC实现对氧浓度的自动控制，并取得了较好的效果；AtefA.Ata等也将PLC技术用于色彩识别领域。2PLC控制系统设计方法2.1PLC的结构和工作原理2.1.1PLC的基本结构PLC的结构类似于电脑，它包括CPU、内存、输入/输出接口、电源等。图2-1示例。输出接口中央处理器输入接口电源输出接口中央处理器输入接口电源存储器编程器编程器图2-1PLC的基本组成简图CPU:CPU是PLC的核心，它从程控系统接收和储存用户程序及数据。以扫描的方式通过I/O部件接受场地状况和资料；检查PLC内部电路的运行及编程存在的语法错误；执行用户程序，处理、传输、存储各类数据；对数据进行处理，对对应标记位的状态进行更新，输出状态寄存器中的数据，实现输出控制，打印表格，数据通讯等。目前，用于PLC的CPU主要有通用微处理器、单片微处理器、比特芯片等。内存：PLC内存按其在系统中的功能划分，分为两个部分：一个是系统内存，另一个是用户内存。系统内存是用来储存系统的，并且在ROM里固化的，使用者不能随意修改。该用户内存包含两个部分：一个是用户程序内存（程序区），另一个是功能内存（数据区）。存贮器是根据特定的控制任务而编写的，通常使用RAM,EPROM,EEPROM等，这些内存经常被用来进行经常的调试和修改。用户函数存储一般是用来存储状态变量，数字数据等。2.1.2PLC的工作原理PLC的硬件构成类似于电脑的构成，并具有CPU、内存、输入/输出接口、电源等。PLC有工作和停机两种工作方式。在工作状态下，通过用户程序实现控制功能；采用STOP方式，无需CPU对用户程序进行操作，通过编程软件对用户的程序进行编译，并将其下载到PLC中。PLC的工作流程大致可以分为五个步骤：上电初始化、CPU自诊断、网络通讯、扫描、输入/输出。图2-2是PLC操作流程的简图。上上电初始化CPU自诊断用户程序扫描输入输出信息处理网络通信处理图2-2PLC的工作过程启动：启动PLC后，启动执行系统，清除内部继电器，重新设置定时器，检查电源语法，PLC内部电路，以及用户程序。CPU自我诊断：为了保证系统的正常工作，PLC必须在每一次的扫描循环中进入CPU的自我诊断。自检程式定期检视使用者程式存储器、输入/输出装置的连接，输入输出总线的正确性，定时重置监视计时器等。单片机的控制技术通常应用于数据的采集和工业控制，单片机的结构比普通电脑要简单，而且价格也比较低廉，但是与通用型电脑相同，并不是为工业现场控制而设计的。与普通微机相同，MCU编程复杂，难以掌握，需同时处理大量I/O接口，输出端的驱动负载能力很低，需要复杂的周边电路来驱动工业负荷。单片机控制技术最大的优势就是其数据处理能力强，但是由于工业控制系统需要处理大量的开关量，因此，在实际生产中，单片机的优势无法充分发挥，其可靠性也远远比不上PLC。通常的单片机控制技术只能用于一些简单的工业控制流程，以及对数据处理能力要求较高的应用。相对于MCU的控制技术，PLC更适用于工业生产现场的过程控制，但是它的数据处理能力要差一些。两者各有利弊，无法取而代之。从这一点可以看出，随着PLC的成本和数据处理能力的不断提高，PLC在实际生产中的应用将会越来越受到其它控制技术的挑战。所以，熟练地掌握PLC的控制技术是一项非常重要的技术。2.2PLC控制系统的组成PLC的控制部分主要由软件部分和硬件部分组成。在硬件上，除了PLC的型号，存储容量，输入/输出模块，电源模块，通信模块，模拟输入/输出模块，以及适当的外部设备，例如输入设备（按钮，开关，传感器），输出设备（接触器，继电器等），和由传导设备控制的现场设备（电机，水泵，阀门等）。PLC控制系统软件主要由输入/输出、内部继电器、定时器、计数器、PLC控制程序及所需要的人机接口组成。2.3PLC控制系统的设计原则PLC控制系统的目的是对现场进行工艺控制。它的设计要按照生产流程来设计，保证达到控制目标的工艺要求，并且按照生产流程正确、可靠地工作。该系统能最大限度地发挥PLC的优势，同时，也能使PLC的硬件费用降到最低，保证设计合理、经济。基于该方法，可对PLC的控制系统进行进一步的扩充。该系统必须简单实用，操作简单，维护方便，安全可靠。在工程实践中，PLC的设计主要包括经验设计、时序功能图设计、逻辑流程图设计、时序设计和时序图设计等。经验式的设计方法是利用你自己或者第三方的经验，按照程序的程序和控制需求来编写程序。为了得到理想的设计效果，往往需要进行多次的调试和修正。该设计方法存在着一定的限制与随机性设计质量与设计人员的经验密切相关。经验式设计方法通常被用来进行简单的PLC编程，达到了很好的效果。在复杂的控制系统中，经验式的设计方法是非常少见的。连续函数图形的设计方法。在采用连续函数图方法进行PLC编程时，适用于采用连续函数图方法。顺序控制是根据生产中不同的输入信号，依次控制每个执行机构。序列功能图主要由步骤、连接、转换、条件和行为（或指令）组成。步长表示系统的稳定性，也可以叫做工作步；在由一阶到另一阶的过渡过程中，所产生的一种触发条件；这两个步骤间的变换由有向连线表示；在每一稳定状态，也就是一步，可以有一台或多台PLC的触头进行操作。在应用连续函数图的方法时，应先对系统的工艺控制流程进行梳理，确定各个阶段的转化条件；在此基础上，精确地绘制出连续函数图，是采用该设计方法的关键；最后按照序列函数图（通常采用梯形图）进行程序设计。使用连续函数图的关键在于熟练地绘制函数图形，并按照函数图形进行编程。2.4PLC控制系统的设计步骤针对PLC控制系统的总体设计，进行了以下几个方面的分析：在进行PLC控制系统设计前，为了使设计达到预期目的，必须对受控对象的工艺及控制需求进行充分的了解与分析。决定输入/输出装置：选择合适的输入装置（控制按钮，开关，传感器等），以及输出装置（接触器，继电器等），并且决定PLC需要的输入/输出点。PLC选用：可根据需要的输入、输出、PLC的特殊功能需求，选用相应的PLC。要充分考虑到PLC模块的功能，如型号，存储能力，电源模块等。I/O分布：指定输入/输出端与输出端的对应关系，并画出输入/输出端子的连接线。PLC程序的编写：可根据控制目标及控制需求来编写PLC。在PLC编程时，通常会绘制程序流程，然后进行编程。模拟调试：能用按键、开关模拟数字，用电源或电流源替代模拟，反复调试，直至控制需求被满足。现场布线：将输入/输出设备与PLC相连接.联机调试：采用现场输入/输出设备进行PLC程序的调试，能及时地排除故障，满足控制需求。技术文档的整理：技术文档包含：设计手册、I/O线路的示意图、程序列表、元件明细表、操作手册等。3磨线机控制系统设计与实现3.1磨线机系统简介3.1.1磨线机系统组成钢丝磨床系统由核心控制器、钢丝直径检测系统、钢丝输送系统、钢丝磨床伺服系统、钢丝拾取伺服系统等部分构成。图3-1磨线机系统结构简图该设备主要采用PLC与电脑控制系统构成。PLC控制磨机运行，计算机控制台可实现多种运行方式的切换，输入、接收、实时、动态、数据监控。钢丝尺寸检测装置和钢丝直径检测装置是钢丝磨机中的重要组成部分。在线磨机研磨金属丝时，可编程控制器会根据丝径监测系统，获取目前的线径大小，从而决定下一步的工作。回转机构、送丝机构由变频器、送丝马达、送丝轮、前后夹紧轮、夹板等组成。在研磨机对金属细线进行研磨时，用前、后两个夹轮将金属细线夹在中间，用夹板将金属细线夹在中间，然后用钢丝转动电机带动线材转动轮和前部夹持轮，使金属细线转动并打磨。磨线系统：磨线伺服放大器，磨线马达，加工台。研磨带的上下研磨带在研磨时被夹持，研磨机马达带动工作台向左、向右运动。采用伺服放大器来控制研磨马达的转速，用PLC进行抛光时的位移。记录系统包括记录伺服放大器，记录马达，记录轮。采用伺服放大器来控制接收马达的转速，用PLC控制拉丝长度。3.1.2磨线机系统工作原理图3-2磨线机系统工作原理图磨线机系统以PC为上位计算机，实现了输入原始数据、校准线径、实时数据、动态监测、工作方式转换等功能；PLC根据计算机的数据，对磨线机进行操作。图3-2示出了磨丝机的工作原理。磨线机系统分为手动、自动、收线三种工作模式，由PC机进行人机接口的切换。在人工操作方式下，由控制系统带动转线机完成装配过程。金属丝从钢丝圈中抽出，经过后夹轮、工作台、前夹轮，再用张力板拉紧，最后完成装线。在手工操作方式中，可夹持和转动前、后夹持轮、前后移动工作台、上、下、下磨盘、旋转、夹持磨盘。该系统在自动工作时，其主要作用是对磨机进行细丝的研磨。首先，驱动研磨电机，将工作台向左移动（上、下、下两个砂带均已锁定）返回起始位置，并确定，再启动操纵马达，以高速转动金属丝。在研磨时，上、下两条砂带将金属细线夹住，并由工作台的运动带动砂带沿金属细线进行研磨。在该工作方式下，PLC对该方式的各项参数进行实时的计算，例如每一次磨削的线长、每一段磨削的线径等，并通过对线径的测量和实时的测量，从而实现磨线机的自动控制。3.2磨线机控制系统总体设计3.2.1线径加工数学为了把市面上出售的薄层薄的金属细线磨制成金属细线，在此基础上，通过对线径的分析，确定了多段磨削线径的方法。图3-3线径加工示意图在图3-3中，研磨长度L0的细金属线被分成几个小块，每个小块用一定的直径DR研磨。首先，将第1处理区段L1从加工区的右侧开始进行研磨，并将其研磨到研磨机的起始端D，对第2研磨部分L2进行研磨。按此顺序对最终加工序Ln进行抛光。在最后一段加工时，将各段间的微小坡度均匀化。最后，把所有的处理部位都打磨一遍。除了上一次加工区的长度Ln以外，其它加工区均具有与第1处理区段L1同样的宽度。因此，在L0中L1、Ln作为参数设定的情况下，需加工的总段数n即可以确定为：若当前正在加工第m（m＝1、2、3……n）段，由式（3-1）可得：当前加工段长度Lm可表示为：LmL0(m1)*L1每段线径磨削量ΔR与原始线径R1、最后一段加工线径Rn之间的关系可以表示为：由式（3-3）可知：当前加工段线径Rm计算公式为：RmR1m*R3.2.2线径检测计算方法光源光源线径检测头横截面光光源(a) 图3-4线径检测原理图线径检测器把改变的光信号转化为不同的电压。图3-4是线径探测原理图，在图A是无线状态下，接收来自光源的全部光的线径探测器，在该位置处，输出的电压值是最大的；在有线状态下，来自光源的光被一根细细的金属线阻挡，线径探测器接收的光线少于无线信号，这时输出的电压值会小于无线信号。从上述的分析可以看出，线径的计算公式是：Sm：[m] 待检测线径Sr：[m] 标准线径Uu：[V] 无线时电压值Um：[V] 有待检测线时电压值Ur：[V] 有标准线时电压值3.2.2系统闭环控制原理从磨线机械的工作原理上可以看出，在研磨过程中，每次研磨速度ΔR的大小与研磨速度V1、研磨速度V2、研磨次数K有关。随着转子转速的提高，线径的研磨量也随之增大；磨线的转速是指砂带磨线的运动，很明显，工作台运动的速度越高，磨料量就越少。从上面的分析可以很容易地得到以下的关系：C是研磨系数。从式中可以看出，如果转线转速V1和磨线转速V2均达到一定的转速，则磨削量ΔR的大小主要取决于研磨次数K，所以研磨任务主要是控制研磨次数线径检测器磨线电机PLC每段线径值线径检测器磨线电机PLC每段线径值图3-5系统闭环控制原理图图3-4是一种闭环控制的示意图，从该图可以看出，PLC、磨线马达、线径检测器组成了一个闭环的控制电路。PLC控制研磨系统对金属细线进行研磨，当研磨作业结束时，由线径检测器将目前的线径值回馈给研磨机，如果线径比最后的线径小，则由研磨马达进行研磨；否则，重新调整现有的部分。3.3磨线机控制系统硬件设计3.3.1PLC设备选型及I/O分配根据型号，容量，输入输出模块，功率模块等选择PLC。通过对三菱FX2N系列PLC的调研与分析，对其进行了系统的控制。三菱FX2N系列是目前国内最尖端的超小型PLC产品。该系统除了具备常规的输入、输出功能外，还具备仿真、定位等特殊功能。FX2N系列PLC的产品特点是：最多可增加256个控制点超快的计算（每步0.08微秒）内置8000步内存，扩展到16000步五相位快速计数仪辅助继电器：3072点；定时器256;235；数据存储：8000点丰富的功能扩充模块在磨线机的控制系统中，通过配置软件来实现人机交互，可以节约大量的PLC输入和输出数据。经分析，磨线控制系统的输入功率为19点，输出功率为15点，为今后的调整及工艺改进，通常在实际的I/O点基础上增加10%~20%的备用量，故采用FX2N-48MTPLC。表3-1是根据特定应用程序设计的磨线控制系统的PLC输入/输出模块。表3-1磨线机控制系统PLC输入/输出模块对应用途输入信号输出信号编号用途编号用途X0高速计数器C252A相Y0磨线伺服电机启停及方向控制X1高速计数器C252B相Y1磨线伺服电机启停及方向控制X2高速计数器C252计数器复位Y2磨线伺服电机速度控制（砂带夹持）X3高速计数器C253A相Y3磨线伺服电机速度控制（砂带放松）X4高速计数器C253B相Y5收线伺服电机启停及方向控制X5高速计数器C253计数器复位Y10转线马达控制X10检测有否上砂带传感器Y11拉力板拉/放控制X11检测有否下砂带传感器Y12前夹持轮锁/放控制X12左原点传感器Y13砂带夹持/放松X13检测前夹持轮是否夹紧传感器Y14上砂带旋转X14检测砂带是否夹持传感器Y15下砂带旋转X15检测后夹持轮是否夹紧传感器Y16后夹持轮锁/放控制X16检测是否断线传感器Y25紧急停止标识灯X20暂停按钮Y26暂停标识灯X21自动过程退出按钮Y27正常运行标识灯X22自动过程启动按钮X25左侧极限保护微动开关X26右侧加工长度上限微动开关X27右侧极限保护微动开关3.3.2PLC接线图图3-6是PLC输入输出模块的接线示意图，X2和X5分别是PLC内部高速计数器C252和C253的复位信号图3-6磨线机控制系统·PLC·输入/输出接线图.3.3.3线径检测器采用线径检测器，能够实时地测量线径，并能输出模拟的电压、电流。图3-7是金属丝抛光装置的金属丝直径探测装置的原理图。在拉丝后，左、右支点和左右支点分别用于固定被测部分的细丝，通过左右支点的转动，可以精确地调整两个支点之间的细丝的高度，从而保证细丝在光源发出的光束中。图3-7线径检测器示意图该系统采用了灵敏度高、精度高、对工作环境有苛刻要求的线径检测器，其具体的电气性能见下表3-2。表3-2线径检测器电气特性线径检测范围0.02mm～0.20mm精确度1m供电电源DC＋15V±5%；－15V±5%电源接脚Pin8：＋15V；Pin6：－15V；Pin3：ground输出电压±10V（BNC）输出电流Max100mA采样频率≤30KH噪声电压±1mVp-p尺寸175×80×57mm3暖机时间10min工作环境温度20℃±5℃3.4磨线机控制系统软件设计与实现3.4.1磨线系统软件逻辑根据设计的需要，以PLC为基础，采用了PLC程序，并结合了人机接口。在深入地分析了线磨机的工作原理和控制需求后，本系统的PLC程序设计中，主要包括装配、磨削、接收、尺寸取样等模块。该软件以梯形图方法编制，利用步进指令实现了自动磨削生产线的关键部件。由于所采用的组态软件所设计的人机接口，所以在PLC编程时要注意组态软件和PLC编程的匹配问题。利用三菱GX开发工具Ver.7和GX开发工具SimulatorVer.6对磨线控制系统进行了PLC程序的编制和调试。装线模块为磨线的预处理，装线模块在磨线自动控制指令前面进行编程。装线组件的主要作用是从磨线机最右侧的钢丝圈中抽出细丝，然后依次经过后夹轮、前夹持轮，再用拉板拉至合适的松紧度。图3-10是装配线组件的逻辑流程图。图3-8装线逻辑流程图3.4.2磨线系统联锁状态磨线机的磨线系统是其关键部件。由于自动磨线组件的操作是按顺序进行的，所以在编写这一节的过程中，采用三菱GXDeveloper的步控指令对每个步骤进行控制，而前面的一个步骤的终止条件就是接下来的步骤。通过仔细的调研和分析，设计了一个连续的功能图，显示了该系统的工作流程。磨线模组程式需要考虑的另外一个问题是，在磨线正常完成或人工按下停止键时，或发生某些故障时，磨线工序会自动终止。对于磨线联锁的停机状态，当该图中的任何条件符合时，磨线将会被终止。切断电源加工台到达右极限加工台到达左极限断线磨线结束切断电源加工台到达右极限加工台到达左极限断线磨线结束按下停止按钮磨线过程自动停止OR在本系统中，亚康公司研制了KingView6.5，主要用于人机接口的设计。组态软件是一种能够在组态方式下，方便地进行组态、组态、组态等多种组态方式的监测与资料采集。设计要求：人工操作：上位机接口必须能对加工台、砂带、前后夹紧轮、拉力板等零件进行人工操作，并同时进行动画显示。自动方式：当磨线开停条件满足时，可利用人机接口对磨线的开停进行控制；磨线时，需要对磨线的关键参数进行实时监控，同时实现了磨线的动态显示。收线方式：该方式下，可由人工逐步完成收线及装线过程，并可实时监测收线资料。参数设置功能：可设置磨削过程中必要的重要初始参数，并可向PLC编程。线尺寸校正：必须具有人工取样和校正功能.系统管理功能：可以设定管理员和一般用户的权限，密码等功能.设计理念。人机接口是该系统的最好体现，由于该系统的操作者都是流水线上的员工，为了方便流水线的生产，必须尽量简化和使用人机接口。在磨丝机的人机接口设计中，应尽量做到简洁、清晰、美观、大方。尽量使用动画技巧来实现关键点。比如，用滑鼠左键或者“F1”键，按键会变成绿色，然后把编辑器往左边移，直至与左键的起始位置相接触。按键图标再次变为灰色。动态演示模拟的真实行为。比如：在研磨时，通过模拟动画来展示细长的金属线。在可能出现严重错误的情况下，采用操作联锁控制，以降低由于使用者操作不当所造成的问题，比如：在进入“自动模式”，磨线开始后，在磨线结束前，无法继续进行其它操作。在采用配置软件进行主机与PLC的交互时，必须先确定主机和PLC的通讯参数。数值变量主要用于动画设计，监控和数据的输入；切换式变数主要是用来对磨丝机的各类运动及相应的运动进行动画控制。在磨粉机的人机接口设计中，主要采用了参数和应用。为方便PLC与配置软件的联接，表格中的变量名称是对应的寄存器名称。表3-3数值型变量变量用途变量用途DT8总加工段数DT228第5段磨线长度（白色）DT12已完成加工段数计数器DT230第6段磨线长度（白色）DT25收线长度测量值DT232第7段磨线长度（白色）DT80工作台位移DT234第8段磨线长度（白色）DT102本段应加工线径DT236第9段磨线长度（白色）DT104本段采样线径DT238第10段磨线长度（白色）DT106实时采样线径DT240第1段磨线长度（红色）DT200总加工长度键盘输入DT242第2段磨线长度（红色）DT201初始段加工长度输入DT244第3段磨线长度（红色）DT202末段加工长度键盘输入DT246第4段磨线长度（红色）DT205原始线径键盘输入DT248第5段磨线长度（红色）DT206末段线径键盘输入DT250第6段磨线长度（红色）DT207收线长度键盘输入DT252第7段磨线长度（红色）DT220第1段磨线长度（白色）DT254第8段磨线长度（红色）DT222第2段磨线长度（白色）DT256第9段磨线长度（红色）DT224第3段磨线长度（白色）DT258第10段磨线长度（红色）DT226第4段磨线长度（白色）表3-4开关型变量变量用途变量用途M0手动选择M74自动程序启动M1左移手控M700选择收线模式M2右移手控M755收线模式下后夹持轮放松M3砂带夹持手控M766收线模式下前夹持轮放松M4砂带旋转手控M777收线模式下拉力板拉伸M5后夹持轮锁放手控M6前夹持轮锁放手控Y0伺服电机正转M7拉力板伸缩手控Y1伺服电机反转M8前后夹持轮旋转手控Y5收线电机控制M9收线轮选择手控Y10转线电机控制M44暂停控制Y11拉力板控制M46终止自动程序Y12前夹持轮锁/放控制M60无线电压采样Y13工作台夹紧M61标准线电压采样Y14砂带旋转M71自动程序选择Y16后夹持轮锁/放控制3.4.3磨线系统组态模块在组态软体中定义资料变数的程序，也是即时资料库的建立。数据变量的定义包括：名称，类型，初始值，数值范围等。该图展示了磨机的人机接口实时数据库.图3-10与PLC联机的实时数据库主界面是磨床PLC控制软件中的若干主要模块：手工操作与装配模块相对应，自动操作与磨削模块相对应，记录方式与记录模块相对应，参数设定与数据初始化相对应，直径测量标定模块与直径检测模块相对应。所有的键都配有对应的键。点击按键或者点击组合按键，就会自动切换到工作状态。直径标定是用来对引线直径取样值进行校正的。设定了预设的电线直径之后，按下「无线电压取样」和「标准线电压取样」，PLC程式会储存所收到的数值，这样当研磨导线时，可以校正线的取样。这个接口上的按键没有逻辑的函数序列，见图3-23。图3-11线径校准界面图3-12用户登陆界面在研磨直径相同的细金属线时，无需调整线径标定及各研磨线参数。在磨机的人机接口设计中，对参数设定接口和标定接口采用了加密方式。只有经过密码验证的特殊用户可以在两种接口上进行参数设定和直径标定。用户接口如图3-24所示。在“系统管理”菜单中，有权限的用户可以按照设计要求添加、删除、修改用户口令。4磨线机运行系统调试上位机监控系统以KingView6.55为核心，以控制区、输出区、程序主体监视器三部分组成，以KingView6.55为核心。该控制区域的状态输入与PLC的输入点相对应；在输出区，有一个与PLC的输出点相对应的程序输出指示。这样，使用者就可以迅速发现并解决问题。在新项目的建设中，对设备的配置监测系统进行了详细的设计：对磨机控制系统进行主屏的设计；在资料词典专案中定义有关的变数，并建立资料库；编写合适的指令程序语言，见图5；运行和除错。按下螺丝键，将螺旋从卷轴上卸下，沿着规定的路径经过研磨和螺旋转动马达，进入接受轴。在按下起动键后，夹持轴卡住并紧固金属丝，同时接受马达及放线马达也会停止动作。电线输送马达启动，这样电线就能在电线输送设备内以不变的速度转动。与此同时，他也在做着同样的事情。研磨结束后，研磨刀具会自动回到原来的位置，利用光电传感器对研磨线条进行探测。按下重置键后，系统就会恢复到原来的状态；若没有按下复位键，程式会自行变更。图4-1用户登陆界面为了使PLC和组态软件能够进行通讯，必须对组态软件进行一定的配置，见下表。选用COM2作为设备的串口，与设备的联接，选用OmronC系列主链路通讯方式，将通讯地址设为0，采用预先设定的通讯波特率。在KingView中双击COM2，终止通讯。设定好PLC通讯方式后，进入下一画面-装置名、新IO装置、设定PLC位址、用0位址、以及按I/O设定参数设定。指派表格规定了全部的输入和输出。安装完毕后，进行通讯设定，启动通讯及侦错。图4-2用户登陆界面在磨机控制系统中，以PLC为核心进行了软件设计。该方法采用了模块化的设计思路，将整个控制系统分为若干功能模块，并将各功能模块单独设计成子程序，各子程序间相互关联。把一个复杂的系统分成若干个单元进行设计的思路，使得整个程序结构更加清晰合理，同时也便于各个模块的单独调试和各模块的整合。在磨机控制系统中，PLC编程部分主要包括主程序和部分子程序。主要设计步骤为：初始化步骤数据，三阶段剥离操作流程，两阶段剥离操作流程。功能键子程序：对X1~X6输入的功能键信息进行译码，并按键位的不同组合，完成相应的功能。数码接收与储存子程式：将适当的数码资讯储存在对应的关机寄存器内。四步进马达控制程式：由高速计数器指令，使四个分步马达在需要时运作。该子程序通过Y3,YC,YD,YE四个信道的数据，对LCD进行实时的检测。根据线路图编制了磨机PLC程序。主程式会根据控制项的具体执行次序，利用步骤指令将行动连结起来。采用PLC高速计数器指令对步进电动机的转动位移进行精确控制。为达到高的剥离精确度，在整个程序中的所有操作都是以微米计完成的。本程序达到了九千多个工序，达到了钢丝机的全部设计要求。接下来，我们将重点讨论主程序的设计和部分子程序的设计。文章结合线磨机的实际情况，结合线磨机的实际情况，对PLC控制技术在线磨机控制工程中的应用进行了研究。本文主要介绍了PLC控制技术的产生和发展，国内外的应用现状，并对其与其它控制技术进行了对比。本文对两个项目的产生、背景、国内外的研究现状及意义进行了阐述。然后讨论了当前广泛应用的PLC控制系统的设计。从PLC组成、设计原理等几个方面，对PLC的软件、硬件设计及实现进行了详细的论述。基于以上分析，论文从PLC控制器的设计着手，实现了基于PLC的研磨控制。为了把市面上无圆锥的线材研磨成圆锥形的线材，对线径进行局部打磨。PLC通过对各传感器的状态、导线直径及其它参数的监测，实现对其它元件的控制。该系统通过PLC软件模块化编程，