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基于壓鑄機(jī)的PLC 控制系統(tǒng)(一)
摘要
根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要和可編程控制器(PLC)自身特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)為基于壓鑄機(jī)的PLC 控制系統(tǒng)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)采用西門子公司PLC S7-300系列可編程控制器為例。結(jié)合了書籍和資料，說明了PLC的工作原理、軟件使用方法、PLC的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓鑄機(jī)的液壓系統(tǒng)的控制。
在該設(shè)計(jì)中，PLC作為主機(jī)，壓鑄機(jī)作為從機(jī)，構(gòu)成基于壓鑄機(jī)的PLC的控制，完成對(duì)壓鑄機(jī)的整個(gè)工藝流程的控制，可反映壓鑄機(jī)在整個(gè)工作過程的工作狀況。
【關(guān)鍵詞】可編程控制器；壓鑄機(jī)；液壓傳動(dòng)
Abstract
According to the demand of industry the spot and programmable controller(PLC) oneself characteristics, this design for according to die-casting the PLC of machine control system.In this design, the serieses programmable controller of the company PLC S7-300 of this design adoption Siemens is an example.Combined book and data, explained design and the PLC software system design of the hardware system of PLC work principle, software operation method, PLC.Carried out to press the control of system towards die-castinging machine of liquid.
In that design, the PLC is a host, die-casting the machine is from the machine, constitute according to the control of PLC of die-casting the machine, and the completion can reflect to die-casting machine in the whole work condition of work process to the control which die-castings the whole craft process of machine.
【Keywords 】programmable controller;Die-casting machine;The liquid presses to spread to move
目 錄
摘要 1
Abstract 2
前 言 ………………………………………………………………………………5
第1章 概述………………………………………………………………………6
1.1壓鑄機(jī)的定義、發(fā)展及特點(diǎn)…………………………………………………6
1.1．1壓鑄機(jī)的定義……………………………………………………………6
1.1.2 壓鑄機(jī)的發(fā)展……………………………………………………………6
1.1.3壓鑄機(jī)的分類……………………………………………………………7
1.1.4壓鑄機(jī)的特點(diǎn)……………………………………………………………7
1.2 壓鑄機(jī)的組成…………………………………………………………………8
1.3 壓鑄機(jī)的工作原理……………………………………………………………8
1.4 PLC 的定義、分類及特點(diǎn)……………………………………………………8
1.4.1 PLC的定義………………………………………………………………8
1.4.2 PLC的分類……………………………………………………………8
1.4.2.1按硬件結(jié)構(gòu)類型分類……………………………………………8
1.4.2.1按應(yīng)用規(guī)模及功能分類………………………………………9
1.5 PLC的功能及應(yīng)用…………………………………………………………9
第2章 PLC與其他控制的比較……………………………………………10
2.1繼電器控制方案……………………………………………………………10
2.2 集散控制方案 ………………………………………………………………10
2.3 PLC控制方案…………………………………………………………………11
2.4 方案比較…………………………………………………………………… 11
2.4.1 采用繼電器控制系統(tǒng)………………………………………………… 11
2.4.2 采用集散控制系統(tǒng)…………………………………………………… 12
2.4.3 采用plc控制系統(tǒng)…………………………………………………… 12
第3章 控制對(duì)象的工藝流程說明…………………………………………13
3.1金屬壓鑄機(jī)的工藝流程……………………………………………………13
3.2 操作方式……………………………………………………………………14
第4章 PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) …………………………………………………15
4.1 PLC的功能簡(jiǎn)介……………………………………………………………15
4.1.1主機(jī)系統(tǒng)………………………………………………………………15
4.1.2輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)……………………………………………………15
4.2 PLC容量估算……………………………………………………………16
4.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算………………………………………………………16
4.2.2存儲(chǔ)器容量的估算……………………………………………………17
4.2.3 I/O模塊的選擇………………………………………………………17
4.3分配輸入/輸出點(diǎn)……………………………………………………………18
4.4安全回路的設(shè)計(jì)……………………………………………………………19
第5章 PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………21
5.1 PLC軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容………………………………………………………21
5.2 PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟…………………………………………………21
5.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例……………………………………………………25
第6章 系統(tǒng)的調(diào)試……………………………………………………………26
6.1硬件調(diào)試……………………………………………………………………26
6.2軟件調(diào)試……………………………………………………………………26
6.3系統(tǒng)聯(lián)調(diào)……………………………………………………………………26
第7章 設(shè)計(jì)結(jié)論…………………………………………………………………27
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………30
前言
可編程控制器（PLC）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、通用的自動(dòng)控制裝置。它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適于在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱之一。
可編程控制器是 20 世紀(jì) 70 年代誕生的通用自動(dòng)控制裝置，自第一臺(tái)PLC問世以來，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展和完善，它已由原來僅僅代替繼電器邏輯控制而變成一個(gè)集順序邏輯控制、回路調(diào)節(jié)、圖形監(jiān)視、網(wǎng)絡(luò)通信于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展成為被廣泛應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、礦業(yè)、輕工等各個(gè)領(lǐng)域，成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（ PLC、機(jī)器人、CAD/CAM ）之一。PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動(dòng)化行業(yè)人員所熟悉，這是一個(gè)目前任何其他工業(yè)控制器都無法與之相提并論的巨大知識(shí)資源；其次，PLC系統(tǒng)硬件技術(shù)成熟，性能價(jià)格比較高，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，開發(fā)過程也簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行維護(hù)成本很低。所有這些特點(diǎn)造就了PLC的旺盛生命力。
可編程序控制器，發(fā)展至今，除傳統(tǒng)的硬PLC外，還有融入控制組態(tài)軟件之中的軟PLC(Softplc)。它們正在擴(kuò)展著PLC在工控、工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中所占有的市場(chǎng)份額。由于習(xí)慣與技術(shù)積累 PLC的傳統(tǒng)用戶，不可能一時(shí)放棄原有的投資，在技術(shù)改造過程中，在原有的投資基礎(chǔ)上，增加性能更好的設(shè)備，以提高生產(chǎn)效率和擴(kuò)大再生產(chǎn)。
近年來，隨著可編程控制器( PLC )應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展的，其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛；根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要和 PLC 自身的特點(diǎn)，可編程控制器的在工業(yè)生產(chǎn)中也被廣泛采用，使工業(yè)控制變得更為方便、靈活，也使得生產(chǎn)效率大大提高生產(chǎn)效益獲得更大的經(jīng)濟(jì)。
然而，在工程生產(chǎn)的很多領(lǐng)域，我們都運(yùn)用到了PLC，例如，在壓鑄機(jī)上我們運(yùn)用它幫助我們完成了多個(gè)人的工作，實(shí)現(xiàn)了壓鑄機(jī)的智能化控制，從而降低了生產(chǎn)成本，提高了勞動(dòng)效率。在工業(yè)上運(yùn)用PLC是我們以后發(fā)展的必然方向，它將成為代替原始機(jī)械控制的有效控制裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中采用可編程控制器PLC，可利用其硬件和軟件上采取的一系列抗干擾措施，使它可以直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)而穩(wěn)定可靠地工作。
概述
1.1壓鑄機(jī)的定義、發(fā)展及特點(diǎn)
1.1．1壓鑄機(jī)的定義
壓鑄機(jī)是用鋅、鋁合金、銅等金屬為原料，在壓力作用下把熔融金屬液壓射到模具中冷卻成型，開模后得到固體金屬鑄件的一種工業(yè)機(jī)械。
1.1.2 壓鑄機(jī)的發(fā)展
壓鑄機(jī)是壓鑄生產(chǎn)中重要的基礎(chǔ)技術(shù)裝備，與壓鑄工藝的互存、互動(dòng)關(guān)系非常突出，壓鑄工藝的改進(jìn)或采用新的技術(shù)，都要有與之相應(yīng)的或新型的壓鑄機(jī)作為技術(shù)支撐。
壓鑄技術(shù)起源于印刷工業(yè)的鉛字鑄造技術(shù)。19世紀(jì)初，世界印刷工業(yè)蓬勃發(fā)展，活字（單字母的鉛字）的需求量日益增多，于是鑄字機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，1849年，Sturgiss制造了第一臺(tái)用壓鑄法把鉛鑄成活字的壓鑄機(jī)（如圖1），圖中可見帶有將噴口封住、打開和切斷等動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，以及用壓射活塞壓送熔融金屬進(jìn)入活字模型，可以說這就是壓鑄機(jī)的原始結(jié)構(gòu)，而且機(jī)器還具有速度快、效率高，既經(jīng)濟(jì)，又可重復(fù)生產(chǎn)等特點(diǎn)。這臺(tái)壓鑄機(jī)標(biāo)志著壓鑄的“黃金時(shí)代”的開始。
圖1-1 壓鑄鉛活字的壓鑄機(jī)示意圖 圖1-2 壓鑄機(jī)示意圖
1.操作桿 2.沖頭 3.上壓室 4.噴嘴切斷閥 5. 噴口拉桿
6. 金屬熔堝 7. 噴嘴 8. 內(nèi)通道 9. 施壓壓室
1868年，英國(guó)人Charles Babbage 用一臺(tái)手動(dòng)壓鑄機(jī)生產(chǎn)了機(jī)械式計(jì)算機(jī)零件，開創(chuàng)了在壓鑄機(jī)上配用帶刃邊澆口的模具進(jìn)行壓鑄生產(chǎn)的壓鑄技術(shù)1877年，Dusenbury發(fā)明了一種既有原始的熱室壓鑄機(jī)壓射機(jī)構(gòu)，又有模具可以水平移動(dòng)的壓鑄機(jī)，如圖1-2所示，開辟了模具水平開合的新途徑。于是，典型的熱室壓鑄機(jī)便從此誕生。
20世紀(jì)50年代，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造出全液壓的50型臥式冷室壓鑄機(jī)，鎖模力有500 kN和1000 kN兩種規(guī)格。及至20世紀(jì)80年代，有關(guān)單位繼續(xù)完成了鎖模力16000 kN以下的臥式冷室壓鑄機(jī)系列產(chǎn)品的開發(fā)；立式冷室壓鑄機(jī)也形成了鎖模力2500 kN以下的系列產(chǎn)品；1986年試制出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)J 1163 A型自動(dòng)壓鑄機(jī)組；1990年開發(fā)出國(guó)內(nèi)第一臺(tái)柔性壓鑄單元，鎖模力為4000 kN；其后的幾年里，又將輔助裝置和參數(shù)檢測(cè)裝置加以定型并形成產(chǎn)品。在壓鑄機(jī)的設(shè)計(jì)工作方面，20世紀(jì)80年代，設(shè)計(jì)的壓鑄機(jī)壓射性能已接近當(dāng)時(shí)的國(guó)外水平；合模機(jī)構(gòu)全部采用液壓驅(qū)動(dòng)、曲肘機(jī)械擴(kuò)力結(jié)構(gòu)取代了全液壓。
1.1.3 壓鑄機(jī)的分類
壓鑄機(jī)的分類方法很多，通常，主要按機(jī)器結(jié)構(gòu)和壓射室（以下簡(jiǎn)稱壓室）的位置及其工作條件加以分類，各種類型的壓鑄機(jī)的名稱如圖1-3所示。
圖1-3 壓鑄機(jī)的分類
熱室壓鑄機(jī)一般主電箱與主機(jī)分離，獨(dú)立落地；頭板、二板采用箱體或筋板式結(jié)構(gòu)，剛度高而重量輕；油壓式齒輪調(diào)模，傳動(dòng)平穩(wěn)，確保四支哥林柱同步伸縮，準(zhǔn)確保持頭板、二板的平行度；機(jī)門采用掛入式安裝，清理及維修時(shí)拆裝方便。如圖1.4所示為CM-168H型熱壓鑄機(jī)。
圖 1.4 CM-168H 型熱室壓鑄機(jī)
冷室壓鑄機(jī)是采用數(shù)控電腦及電子尺操作，鎖模，調(diào)模，頂針的壓力、速度均可數(shù)控調(diào)整，帶動(dòng)態(tài)顯示，操作簡(jiǎn)單容易；頭板，二板采用箱體式結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高而重量輕。 尾板，C型架采用加強(qiáng)筋、框架設(shè)計(jì)，強(qiáng)壯有力。如圖1.5所示為CCM-380型冷室壓鑄機(jī)。
圖1.5 CCM-380型冷室壓鑄機(jī)
1.1.4 壓鑄機(jī)的特點(diǎn)
1、液壓元器件、密封件、電器元件全部采用進(jìn)口件，可靠性更高，不漏油；
2、機(jī)械部分的模板、曲臂、采用進(jìn)口加工中心制造，并用三坐標(biāo)儀檢測(cè)，精度更高，無故障工作時(shí)間長(zhǎng)。曲臂潤(rùn)滑采用集中潤(rùn)滑站加定量分配器的方式，保證每一點(diǎn)的潤(rùn)滑可靠，使運(yùn)動(dòng)機(jī)件的工作更可靠；
3、液壓回路采用高低壓雙聯(lián)泵、壓力流量雙比例閥，根據(jù)工作設(shè)定準(zhǔn)確卸荷、降低能耗，油溫低，夏天工作更可靠；
4、采用更先進(jìn)的增壓控制油路，具有高的壓射速度、增壓反應(yīng)時(shí)間、上升時(shí)間更短，工藝重復(fù)性更好，可調(diào)范圍更寬；
5、為了便于不同厚度壓鑄模的安裝，動(dòng)型模與靜型模容模量調(diào)節(jié)，是采用液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。較之電力驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)更加平穩(wěn)、安全。
6、壓射部分連接采用C形架結(jié)構(gòu)，確保壓射同心度及穩(wěn)定性。
1.2 壓鑄機(jī)的組成三板：動(dòng)型座板、定型座板、尾板哥林柱：曲軸機(jī)構(gòu)：長(zhǎng)鉸、小鉸、鉤鉸、并連接動(dòng)型座板、尾板及合開模液壓缸頂出機(jī)構(gòu)：頂出液壓缸、頂針、固定在動(dòng)型座板調(diào)模機(jī)構(gòu)：調(diào)模馬達(dá)、齒輪組件、固定在尾板上潤(rùn)滑系統(tǒng)：曲肘潤(rùn)滑泵、油排、油管、分流器
1.3 壓鑄機(jī)的工作原理
第一階段慢速壓射運(yùn)動(dòng)開始?jí)荷鋾r(shí)，系統(tǒng)液壓油通過油路集成板進(jìn)入C2腔，再經(jīng)A3通道進(jìn)入C1腔，從而推動(dòng)壓射活塞2向左運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)慢速壓射。 第二階段快速壓射運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓射沖頭超過料筒澆料口后，儲(chǔ)能器3控制閥打開，液壓油經(jīng)A1、A3口迅速進(jìn)入C1腔，C1腔液壓油油量快速增大，壓射速度增快。 第三階段增壓運(yùn)動(dòng)金屬液填充到型腔，當(dāng)即將終止時(shí)，合金液開始凝固，這時(shí)沖頭前進(jìn)阻力增大，經(jīng)電腦程序控制，使用蓄能器4控制閥打開，經(jīng)A2快速進(jìn)入C3腔，從而推動(dòng)增壓活塞5及活塞桿6向左快移。當(dāng)活塞桿6和浮動(dòng)活塞7內(nèi)外錐面接合時(shí)，A3截?cái)啵笴1形成封閉腔，增壓活塞、活塞桿、浮動(dòng)活塞的推動(dòng)及C1、C2腔的壓力共同使活塞2獲得一個(gè)增壓效果。
1.4 PLC的定義、分類及特點(diǎn)
1.4.1 PLC的定義
可編程序邏輯控制器即PLC（Programmable Logic Controller）。PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語言”編程的一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。
1.4.2 PLC的分類
1.4.2.1 按硬件結(jié)構(gòu)類型分類
可編程序控制發(fā)展很快，為了便于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝，便于擴(kuò)展，方便接線，起結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)有很大的區(qū)別。通常從組成結(jié)構(gòu)形式上將這些PLC分為兩類：一類是一體化整體式PLC，另一類是結(jié)構(gòu)化模塊式PLC。
1.4.2.2 按應(yīng)用規(guī)模及功能分類
為了適應(yīng)不同工業(yè)生產(chǎn)過程的應(yīng)用要求，可編程序控制器能夠處理的輸入/輸出信號(hào)數(shù)是不一樣的。一般將一路信號(hào)叫做一個(gè)點(diǎn)，將輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)的總和稱為機(jī)器的點(diǎn)。按照點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為超�。ㄎⅲ⑿�、中、大、超大等五種類型。
1.4.3 PLC的特點(diǎn)
PLC能如此迅速發(fā)展的發(fā)展原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中的普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。它在編程中簡(jiǎn)單易學(xué)，PLC的功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高，它的硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；工作人員維修工作量小，維護(hù)方便；體積小能耗低。
1.5 PLC的功能及應(yīng)用
PLC的應(yīng)用面越來越廣，主要是：一、由于微處理機(jī)芯片及有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；二、PLC的功能增強(qiáng)，能解決復(fù)雜的計(jì)算機(jī)和通信問題。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC主要應(yīng)用在⑴、開關(guān)邏輯和順序控制⑵、模擬控制⑶、定時(shí)控制⑷、數(shù)據(jù)處理⑸信號(hào)聯(lián)鎖系統(tǒng)⑹、通信聯(lián)網(wǎng)等。最近一個(gè)時(shí)期內(nèi)，PLC 產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量一直保持平穩(wěn)上升趨勢(shì)。其一，PLC 是集三電一體化的多功能綜合自動(dòng)化裝置。所謂的三電指的是電控、電儀和電傳，這三種控制裝置常常在一個(gè)工廠、一個(gè)車間，甚至在一個(gè)工段或一臺(tái)設(shè)備上并存，卻自成系統(tǒng)，互不往來。而只需要一臺(tái) PLC 控制設(shè)備既有邏輯控制功能，又有過程控制和運(yùn)動(dòng)控制功能，大大提高了生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，使得 PLC 在競(jìng)爭(zhēng)中居于強(qiáng)有力的地位。其二，PLC 能夠與其他工業(yè)控制產(chǎn)品很好地融合。PLC 與 PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）的融合，PLC 與 DCS 的重疊融合，PLC 與 CNC 的融合等，都說明 PLC 與工業(yè)控制系統(tǒng)的一致性很高。
總之，PLC 在工業(yè)控制中應(yīng)用極為廣泛，可以說是無處不在。
第二章PLC與其他控制的比較
2.1 繼電器控制方案
幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中被大量應(yīng)用（如圖2.1所示為工業(yè)生產(chǎn)控制流程）。繼電器控制柜是針對(duì)一定的生產(chǎn)機(jī)械、固定的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的，采用硬接線方式裝配而成，只能完成既定的邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，一旦生產(chǎn)工藝過程發(fā)生改變，則控制柜必須重新設(shè)計(jì)、重新裝配。
圖2.1 繼電器控制壓鑄機(jī)的示意圖
2.2集散控制方案
集散控制系統(tǒng)又稱分散控制系統(tǒng)，它是專門為工業(yè)過程控制設(shè)計(jì)的過程控制裝置。它的應(yīng)用場(chǎng)合是連續(xù)量的控制，集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)被檢測(cè)對(duì)象的特性采用不同的采樣速度，例如，對(duì)流量點(diǎn)的采樣周期是1s，對(duì)溫度點(diǎn)的采樣周期是20s等。此外，在集散控制系統(tǒng)中，可有多級(jí)優(yōu)先集中斷的設(shè)置。
圖2.2 集散控制壓鑄機(jī)的示意圖
2.3 PLC控制方案
PLC由于應(yīng)用了微電子技術(shù)好計(jì)算機(jī)技術(shù)，各種控制功能都是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的，因此只要改變程序并改變少量的接線端子，就可適應(yīng)工藝的改變。從適應(yīng)性、可靠性、方便性及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)等各方面進(jìn)行比較，PLC都有顯著的優(yōu)勢(shì)（如圖2.2所示）。因此在用微電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的過程中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)大多數(shù)將被PLC取代。
圖2.3 壓鑄機(jī)的PLC控制原理圖
2.4方案比較
2.4.1 采用繼電器控制系統(tǒng)
1、邏輯工作量大，接線多
2、受機(jī)械觸電影響，壽命限制
3、環(huán)境差，會(huì)降低可靠性和壽命
4、更換繼電器維護(hù)費(fèi)用高
2.4.2 采用集散控制系統(tǒng)
1、不適于用于開關(guān)量的邏輯控制
2、不能按掃描方式工作
3、采樣速度不均，運(yùn)算速度較低
4、集散控制所需存儲(chǔ)量較大
5、集散控制不夠方便、靈活
2.4.3 采用PLC控制系統(tǒng)
PLC能如此迅速的的選擇發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，還有許多的優(yōu)點(diǎn)。
1 編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)
2、功能強(qiáng)，性能價(jià)格高
3、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)
4、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
5、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少
6、維修工作量小，維修方便
7、體積小、能耗低
從圖2.3中可以看出采用PLC控制后，使原來繼電器控制的大量開關(guān)量動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子線路來完成軟件程序代替了繼電器的繁雜連線，即方便靈活，可靠性大大提高。
由此可見，PLC控制比繼電器控制更能較好的解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中的普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用PLC控制。然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC所取代已是必然趨勢(shì)。
控制對(duì)象的工藝流程說明
3.1 金屬壓鑄機(jī)的工藝流程
金屬壓鑄機(jī)工作示意圖，如圖3.1所示，壓鑄機(jī)的動(dòng)作由液壓油缸推動(dòng)，執(zhí)行元件為電磁閥。其工藝流如下：
圖3.1 臥式冷室壓鑄機(jī)工作示意圖
3.1.1 金屬壓鑄機(jī)工藝流程
金屬壓鑄機(jī)的工藝流程如圖3.2所示。
原位：模板在開模確認(rèn)位置，開模確認(rèn)限位開關(guān)閉合；洗模嘴上升歸位，噴嘴歸位限位開關(guān)閉合。
關(guān)模：有啟動(dòng)信號(hào)按下后，關(guān)模電磁閥通電，模板右移。
射出：當(dāng)模板右移到位，射出確認(rèn)限位開關(guān)閉合，射出電磁閥通電，射出活塞向左移，將金屬推進(jìn)模內(nèi)。
冷卻：射出活塞自動(dòng)歸位，射出確認(rèn)限位開關(guān)閉合，冷卻水電磁閥通電，利用冷卻水成型。
開模：延時(shí)5S待工件冷卻后，開模電磁閥通電，模板左移，工件自動(dòng)頂出。
洗模：模板左移到位，開模確認(rèn)限位開關(guān)閉合，噴嘴下移，洗模液電磁閥均通電，噴嘴下移并洗模液。
復(fù)位：噴嘴下移到位，噴嘴下限限位開關(guān)閉合，噴嘴上移電磁閥通電，噴嘴上升回到原位。
3.2 操作方式
PLC系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.1 PLC的功能簡(jiǎn)介
S7-300功能簡(jiǎn)介
PLC的硬件系統(tǒng)由主機(jī)系統(tǒng)、輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)及外部設(shè)備組成。
4.1.1主機(jī)系統(tǒng)
PLC的主機(jī)系統(tǒng)由微處理器單元、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、IO擴(kuò)展接口，外設(shè)IO接口以及電源等部分組成。各部分之間通過內(nèi)部系統(tǒng)總線進(jìn)行連接，如圖4.1所示。
4.1.2 輸入/輸出擴(kuò)展環(huán)節(jié)
PLC的外部設(shè)備主要是編程器、彩色圖形顯示器、打印機(jī)等。
編程器：它是編制、調(diào)試PLC用戶程序的外部設(shè)備，是人機(jī)交互的窗口。
彩色圖形顯示器：大中型PLC通常配接彩色圖形顯示器，用以顯示模擬生產(chǎn)過程的流程圖、實(shí)時(shí)過程參數(shù)、趨勢(shì)參數(shù)及報(bào)警參數(shù)等過程信息，使得現(xiàn)場(chǎng)情況一目了然。
打印機(jī)：PLC也可以配接打印機(jī)等外部設(shè)備，用以打印記錄過程參數(shù)、系統(tǒng)參數(shù)以及報(bào)警事故記錄表等。
PLC還可以配置其他外部設(shè)備，例如，配置存儲(chǔ)器卡、合式磁帶機(jī)或磁盤驅(qū)動(dòng)器，用于存儲(chǔ)用戶的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)；配置EPROM寫入器，用于將程序?qū)懭氲紼PROM中。
4.2 PLC容量估算
PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O點(diǎn)數(shù)，二是用戶存儲(chǔ)器的容量。
4.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算
根據(jù)功能說明書，可統(tǒng)計(jì)出PLC系統(tǒng)的開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)及模擬量I/O通道數(shù)，以及開關(guān)和模擬量的信號(hào)類型�？紤]到在前面的設(shè)計(jì)中I/O點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到I/O端的分組情況以及隔離于接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出I/O總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加10%～15%的裕量�？紤]裕量后得出I/O總點(diǎn)數(shù)估算值，該估算值是PLC選型的主要技術(shù)依據(jù)�？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，選定的PLC機(jī)型的I/O能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估算值，并應(yīng)盡量避免使PLC能力接近飽和，一般應(yīng)留有30%左右的 量。
4.2.2 存儲(chǔ)器容量的估算
用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理器、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略的估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能器件占用是內(nèi)存大致如下：
開關(guān)量輸入所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)數(shù)×10
開關(guān)量輸出所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)數(shù)×8
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量×2
模擬量所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=模擬量通道數(shù)×100
通信接口所需存儲(chǔ)器字?jǐn)?shù)=接口個(gè)數(shù)×300
存儲(chǔ)器的總字?jǐn)?shù)再加上一個(gè)備用量即為存儲(chǔ)器容量。例如，作為一般應(yīng)用下是經(jīng)驗(yàn)公式是：
所需存儲(chǔ)器容量（KB）=(1～1.25)×(DI×10+DO×8+AI/O×100+CP×300)/1024其中：DI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；AI/AO為模擬量I/O通道總數(shù)；CP為通信接口總數(shù)。
4.2.3 I/O模塊的選擇
開關(guān)量輸入模塊的選擇
PLC的輸入模塊用來檢測(cè)來自現(xiàn)場(chǎng)（如按鈕、行程開關(guān)、溫控開關(guān)、壓力開關(guān)等）電平信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號(hào)。
選擇輸入模塊主要考慮以下兩點(diǎn)：
（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)（如按鈕、行程開關(guān)）與PLC輸入模塊距離的遠(yuǎn)近來選擇電壓的高低。一般，24V以下屬于低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。
（2）高密度的輸入模塊，如32輸入模塊，允許同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)取決于電壓和環(huán)境溫度。一般，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不得超過總數(shù)入點(diǎn)數(shù)的60%。
開關(guān)量輸入模塊的選擇
輸出模塊的任務(wù)是將PLC內(nèi)部低電平的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。輸出模塊有三種輸出方式：繼電器輸出、雙向可控硅輸出和晶體管輸出。
輸出方式的選擇
繼電器輸出價(jià)格便宜，使用電壓范圍廣，導(dǎo)通降壓小，曾受瞬間電壓和過電流的能力較強(qiáng)，且有隔離作用。但繼電器有觸電，壽命較短。且響應(yīng)速度較慢，適用于動(dòng)作不頻繁的交/直流負(fù)載。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí)，最大開閉頻率不得超過1HZ.
輸出電流的選擇
模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值，如果負(fù)載電流較大，輸出模塊不能直接驅(qū)動(dòng)，則應(yīng)增加中間放大環(huán)節(jié)。對(duì)于點(diǎn)榮性負(fù)載、熱敏電阻負(fù)載，考慮到接通是有沖擊電流，故要留有足夠的裕量。
允許同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)
在選用輸出模塊時(shí)，不但要看一個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力，還要看整個(gè)輸出模塊的滿負(fù)荷能力，即輸出模塊同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大電流。
4.3分配輸入/輸出點(diǎn)
一般輸出點(diǎn)與輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)，PLC的外部接線圖如圖4.2所示。
1、明確I/O通道范圍
不同信號(hào)的PLC，其輸入輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號(hào)。查閱相應(yīng)的技術(shù)手冊(cè)，弄清相應(yīng)的I/O點(diǎn)地址的分配。
內(nèi)部輔助繼電器
內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其它繼電器、定時(shí)器，計(jì)數(shù)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。
3、分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
對(duì)用到定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的控制系統(tǒng)，注意定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的編號(hào)不能相同。若掃描式時(shí)間較長(zhǎng)，則要使用高速定時(shí)器以保證計(jì)時(shí)準(zhǔn)確。
4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)運(yùn)算等場(chǎng)合，經(jīng)常需要處理以通道為單位的數(shù)據(jù)，此時(shí)應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是很方便的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，即使在PLC斷電、運(yùn)行開始或停止時(shí)也能保持不變。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也應(yīng)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要來合理安排，以避免重復(fù)使用。
圖4.2 PLC外部接線圖
4.4 安全回路設(shè)計(jì)
安全回路起保護(hù)人身安全和設(shè)備的作用，它應(yīng)能獨(dú)立于PLC工作，并采用非半導(dǎo)體的機(jī)電元件以便接線方式構(gòu)成。
確保系統(tǒng)安全的硬件線邏輯回路，在以下幾種情況下將安全保護(hù)作用：
1、PLC或機(jī)電元件檢測(cè)到設(shè)備發(fā)生緊急異常狀態(tài)時(shí)；
2、PLC失控時(shí)；
3、操作人員需要緊急干預(yù)時(shí)。
安全回路的典型設(shè)計(jì)，是將每個(gè)執(zhí)行器均連接到一特別緊急停止（E-stop）區(qū)構(gòu)成矩陣結(jié)構(gòu)，該矩陣即為設(shè)計(jì)硬件回路的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)安全回路的任務(wù)包括以下內(nèi)容：
1、確定控制回路之間邏輯和操作上的互鎖關(guān)系；
2、設(shè)計(jì)硬件回路以提供對(duì)過程中重要設(shè)備的手動(dòng)安全性干預(yù)手段；
3、確定其它與安全和完善運(yùn)行有關(guān)的要求；
4、為PLC定義故障形式和重新啟動(dòng)特性。
PLC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
5．1 PLC軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容
從應(yīng)用角度來看，運(yùn)用PLC技術(shù)進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)，不外乎需要兩個(gè)方面的知識(shí)和技能，第一是學(xué)會(huì)PLC硬件系統(tǒng)的配置，第二是掌握編寫程序技術(shù)。在熟悉PLC的指令系統(tǒng)后，就可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的PLC編程，但這還很不夠，對(duì)于一個(gè)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)者還需具備一定的軟件設(shè)計(jì)知識(shí)，這
樣才能開發(fā)出有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。為此在熟悉PLC指令的基礎(chǔ)上，對(duì)PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法、步驟以及編程工具軟件進(jìn)行比較全面的介紹。
PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，它要求設(shè)計(jì)人員既要有PLC、計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，又要有制動(dòng)控制的技術(shù)，還要有一定的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。
首先，設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場(chǎng)，了解并熟悉被控對(duì)象（機(jī)電設(shè)備或生產(chǎn)過程）的控制要求，明確PLC必須具備的的功能，為應(yīng)用軟件的編制提出明確的要求和技術(shù)指標(biāo)，并形成軟件需求說明書。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，將整個(gè)軟件根據(jù)功能的要求分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，分析它們?cè)谶壿嬌稀r(shí)間上的相互關(guān)系，使設(shè)計(jì)出的軟件在總體上結(jié)構(gòu)清晰、簡(jiǎn)潔、流程合理，保證后繼的各個(gè)開發(fā)階段及其軟件設(shè)計(jì)規(guī)格說明書的完整性和一致性。然后在軟件規(guī)格說明書的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)?shù)木庉嬚Z言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。所以，一個(gè)適用的PLC軟件工程的設(shè)計(jì)通常要涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
(1)PLC軟件功能的分析與設(shè)計(jì)
(2)I/O信號(hào)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)；
(3)程序結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)；
(4)程序設(shè)計(jì)規(guī)格說明書編制；
(5)用編程語言、PLC指令進(jìn)行程序設(shè)計(jì)；
(6)軟件測(cè)試；
(7)程序使用書編制
5．2 PLC系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)步驟
根據(jù)可編程控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說明書的基礎(chǔ)上，用相應(yīng)編程語言指令，編制實(shí)際應(yīng)用程序并形成程序說明書的過程就是應(yīng)用系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)過程如圖5-1所示。
1）.制定設(shè)備運(yùn)行方案
制定方案就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求分析各輸入輸出與 各種操作的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制方法，并設(shè)計(jì)出系統(tǒng)中各設(shè)備的操作內(nèi)容和操作順序。據(jù)此可得流程圖。
2）.畫出控制流程圖
對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)，需要繪制控制流程圖，用以清晰的表明動(dòng)作的順序和條件。對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可省去這一步。
3）.制定系統(tǒng)的抗干擾措施
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、干擾源的性質(zhì)等因素，綜合制定系統(tǒng)的硬件和軟件抗干擾措施，如硬件上的電源隔離、信號(hào)濾波、軟件上的平均值濾波等。
4）.I/O地址分配
將8個(gè)輸入信號(hào)9個(gè)輸出信號(hào)，按各自的功能類型分好，并與PLC的I/O端一一對(duì)應(yīng)，編排好地址。列出外部I/O信號(hào)與PLC I/O端地址編號(hào)對(duì)照表，如圖5.4所示。
表5.1 I/O地址分配表
地址號(hào) 信號(hào)名稱 說明
I0.0 啟動(dòng)按鈕 按鈕
I0.1 停止按鈕 按鈕
I0.2 操作方式選擇 按鈕
I0.3 開模限位開關(guān) 限位開關(guān)
I0.4 關(guān)模限位開關(guān) 限位開關(guān)
I0.5 射出限位開關(guān) 限位開關(guān)
I0.6 噴嘴歸位限位開關(guān) 限位開關(guān)
I0.7 噴嘴下限限位開關(guān) 限位開關(guān)
Q0.0 PLC運(yùn)行指示 燈
Q0.1 機(jī)器工作指示 燈
Q0.2 關(guān)模電磁閥 電磁閥
Q0.3 開模電磁閥 電磁閥
Q0.4 噴嘴下移電磁閥 電磁閥
Q0.5 洗模液電磁閥 電磁閥
Q0.6 噴嘴上移電磁閥 電磁閥
Q0.7 冷卻水電磁閥 電磁閥
Q0.8 射出電磁閥 電磁閥
Plc在壓鑄機(jī)中的軟件圖表示為
圖5.2.4 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)圖
5.3 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1工藝過程及控制要求
1）.工藝過程
圖 5.2所示為一簡(jiǎn)易壓鑄機(jī)工藝流程圖。該壓鑄機(jī)是一水平/垂直位移的機(jī)械設(shè)備，其操作是將金屬液體通過右邊液壓推進(jìn)模腔，待冷卻后開模然后取出工件。
圖5.2 壓鑄機(jī)工藝流程圖
2）.控制要求
壓鑄機(jī)整個(gè)壓鑄過程要求能自動(dòng)控制。在啟動(dòng)過程中能切換到手動(dòng)控制及自動(dòng)控制或半自動(dòng)控制，以便對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整和檢修。圖5、3是壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)邏輯流程圖。
圖5.3壓鑄機(jī)控制系統(tǒng)邏輯流程圖
2、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1）.PLC的選型
從控制流程中可以看出，在控制方式上需要3個(gè)按鈕，分別完成自動(dòng)方式、單動(dòng)方式和手動(dòng)方式啟動(dòng)，還需要一個(gè)停止按鈕用來處理在任何情況下的停止運(yùn)行。壓鑄機(jī)的限位開關(guān)有5個(gè)：噴嘴歸位限位開關(guān)、噴嘴下限限位開關(guān)、開模確認(rèn)限位開關(guān) 、關(guān)模確認(rèn)限位開關(guān)、射出確認(rèn)限位開關(guān)，共有8個(gè)數(shù)字量輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有壓鑄機(jī)的PLC運(yùn)行指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)、機(jī)器工作指示驅(qū)動(dòng)信號(hào)、開模/關(guān)模驅(qū)動(dòng)信號(hào)、噴嘴下移驅(qū)動(dòng)信號(hào)、洗模液驅(qū)動(dòng)信號(hào)、噴嘴上移驅(qū)動(dòng)信號(hào)、冷卻水驅(qū)動(dòng)信號(hào)、射出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，共有9個(gè)數(shù)字量輸出信號(hào)。
系統(tǒng)需要數(shù)字量輸入信號(hào)8點(diǎn)，數(shù)字量輸出9點(diǎn)，不需模擬量模塊。選擇S7-300 CPU313，加上數(shù)字量輸入模塊SM321及輸出模塊SM322就可以滿足要求，而且還有30%的裕量。
2）、程序設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還包括以下內(nèi)容：
1.初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)做必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化的程序主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位與復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。
2.檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)在添加。
3.保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。
3）.編寫程序
根據(jù)被控對(duì)象的輸入輸出信號(hào)及所定的plc型號(hào)分配plc的硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再按照軟件規(guī)格說明書（技術(shù)要求、編制依據(jù)、測(cè)試），用梯形圖程序表示：
圖 5.2.1-停止開關(guān)啟動(dòng)對(duì)所有啟動(dòng)開關(guān)進(jìn)行置位
圖 5.2.2-鑄件冷卻后開模電磁閥打開置位到噴嘴下移電磁閥
圖5.2.3-開模延時(shí)5s后洗模液電磁閥打開
3.軟件測(cè)試
剛編號(hào)的程序難免會(huì)有缺陷或錯(cuò)誤。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的缺陷和錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正常和異常情況時(shí)都能做出正確的響應(yīng)，需要對(duì)程序的離線測(cè)試。經(jīng)調(diào)試、排錯(cuò)、修改及模擬運(yùn)行后，才能正式投入運(yùn)行。程序測(cè)試時(shí)重點(diǎn)應(yīng)注意下列問題：
（1） 程序能否按正常要求運(yùn)行；
（2） 各種必要功能是否具備；
（3） 發(fā)生意外事故時(shí)能否做出正確的響應(yīng)；
（4） 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)干擾等環(huán)境因素適應(yīng)能力如何。
經(jīng)過測(cè)試、排錯(cuò)和修改后，程序基本正確，下一步就可到控制現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行，進(jìn)一步查看系統(tǒng)整體效果，還有哪些地方需要進(jìn)一步完善。經(jīng)過一段時(shí)間試運(yùn)行，證明系統(tǒng)性能穩(wěn)定，工作可靠，已達(dá)到設(shè)計(jì)要求，就可把程序固化到EPROM或EEPROM芯片中，正式投入運(yùn)行。
4.編制程序使用說明書
當(dāng)一項(xiàng)軟件工程完成后，為了便于用戶和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員的使用，應(yīng)對(duì)所編制的程序進(jìn)行說明，通常程序使用說明書應(yīng)包括程序設(shè)計(jì)的依據(jù)、結(jié)構(gòu)、功能、流程圖，各項(xiàng)功能單元的分析，PLC的I/O信號(hào)，軟件程序操作使用的步驟、注意事項(xiàng)，對(duì)程序中需要測(cè)試的必要環(huán)節(jié)可進(jìn)行注釋
系統(tǒng)調(diào)試
6.1 硬件調(diào)試
硬件實(shí)施方面主要是進(jìn)行控制柜等硬件設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。主要內(nèi)容：
1. 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。
2. 設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互聯(lián)圖。
3. 根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行具體檢查。
由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。
6.2 軟件調(diào)試
將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)�？梢愿鶕�(jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用開關(guān)或按鈕來模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進(jìn)展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實(shí)際設(shè)定值。在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行。
6.3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)
聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。
全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行，假如工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到EPROM中，以防程序丟失。
完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及PLC的外部接線圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。
設(shè)計(jì)總結(jié)
經(jīng)過這一個(gè)來月的畢業(yè)設(shè)計(jì)和對(duì)相關(guān)資料的收集讓我清楚的感到隨著科技的不斷發(fā)展和PLC的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)使我們的生活離不開它了。PLC它以自己的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)征服了我們。在機(jī)械越來越受重視的21世紀(jì)，隨著產(chǎn)品類型的不斷增加及產(chǎn)品要求的不斷提高，機(jī)械的工作量將會(huì)越來越大，并且其工作將是一件十分煩瑣和非常容易出錯(cuò)的事情。在這樣的情況下要實(shí)現(xiàn)機(jī)械網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是有其必然性的。如果能做出一個(gè)完善的機(jī)械網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就能把人工的工作量減少很多，
在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)項(xiàng)目開發(fā)過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個(gè)項(xiàng)目還不是很完善，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。
總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了，有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。畢業(yè)設(shè)計(jì)是在三年學(xué)習(xí)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是在三年學(xué)習(xí)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使我綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練。
在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中雖然時(shí)間緊迫但我學(xué)會(huì)了很多，也感到自身知識(shí)的貧乏，希望在日后的努力中能做出更完善的系統(tǒng)來。
致謝詞：
經(jīng)過一個(gè)來月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)�？粕漠厴I(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里，首先我要感謝我的各位指導(dǎo)老師。他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，在查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了敬佩他們的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神，也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次，我還要感謝大學(xué)三年來所有的老師，為我打下機(jī)電一體化專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)我還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)得以順利完成。 最后，我要感謝學(xué)院三年來對(duì)我的大力栽培。
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【基于壓鑄機(jī)的PLC 控制系統(tǒng)(一)】相關(guān)文章：
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