四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

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1、四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 理 工 學(xué) 院 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 學(xué)院（系）： 電子與電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期 2011 年 5 月 III 理工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Four- Refrigerat

2、or Cabinet Foaming Line Control System Design 總 計(jì)： 90 頁(yè) 表 格： 11 個(gè) 插 圖： 33 幅 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Four- Refrigerator Cabinet Foaming Line Control System Design 學(xué) 院（系）： 電子與電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)：

3、 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 孫紅權(quán) 學(xué) 號(hào)： 097409085 指 導(dǎo) 教 師（職稱(chēng)）： 朱清慧 （教授） 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 理工學(xué)院 Institute of Technology 四工位冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 孫紅權(quán) [摘 要] 冰箱

4、箱體發(fā)泡生產(chǎn)線是冰箱生產(chǎn)過(guò)程中的一道關(guān)鍵生產(chǎn)工序，本論文主要研究西門(mén)子S7-300系列PLC在冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線中的應(yīng)用。綜合運(yùn)用了變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器及各種開(kāi)關(guān)量等工業(yè)控制設(shè)備。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)工藝流程及控制要求的分析，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)電氣線路圖和系統(tǒng)PLC程序。對(duì)系統(tǒng)主電路、變頻器及PLC等外圍電路及輸送小車(chē)和注射槍頭的定位控制程序作了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。 對(duì)系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，有自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式，使得操作更加靈活方便。冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線采用PLC控制系統(tǒng)后可以提高生產(chǎn)率、能夠降低系統(tǒng)維護(hù)成本，可使整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。 [關(guān)鍵詞] 冰箱箱體發(fā)泡；S7-300；變頻器；旋轉(zhuǎn)編碼器 F

5、our- Refrigerator Cabinet Foaming Line Control System Design Electrical Engineering and Automation Specialty SUN Hong-quan Abstract: Refrigerator production line refrigerator box foam production process in a key production processes, this thesis PLC Siemens S7-300 series box in the refrigerato

6、r production line of foam. Comprehensive use of the drive, rotary encoders and a variety of digital and other industrial control equipment. Through the system analysis process and control requirements on the system circuit, inverter and PLC, gave a detailed design of peripheral circuits. System prog

7、ramming, particularly its action on the transport car and the positioning of the control injection of detailed analysis and program design. The design of the system program, automatic and manual control, making the operation more flexible and convenient. Refrigerator box with foam production line

8、 after the PLC control system can increase productivity, reduce system maintenance costs, make the whole system is stable and reliable. Key words: Refrigerator box foam；S7-300；Inverter；Rotary Encoder 目 錄 1 引言 1 2 冰箱箱體發(fā)泡系統(tǒng)概述 1 2.1 冰箱箱體發(fā)泡設(shè)備介紹 1 2.2 冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)工藝流程 3 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案 3 3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要

9、求 3 3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 4 4 箱體發(fā)泡電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 4.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 4 4.2 PLC選型及接線圖 5 4.3 變頻器選型及設(shè)置 10 4.3.1 變頻器類(lèi)型的選擇 10 4.3.2 變頻器容量的選擇 11 4.3.3 變頻器參數(shù)設(shè)置 11 4.4 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理及應(yīng)用 14 4.4.1 旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理 14 4.4.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選型及與PLC的連接 14 5 PLC程序設(shè)計(jì) 17 5.1 控制系統(tǒng)資源配置 17 5.2 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)示例 19 5.2.1 S7-300編程環(huán)境 19 5.2.2 CPU參數(shù)設(shè)置 21 5.

10、2.3 程序流程設(shè)計(jì)與分析 22 6 系統(tǒng)調(diào)試 31 結(jié)束語(yǔ) 34 參考文獻(xiàn) 35 附錄: 程序清單 36 致謝 86 1 引言 冰箱箱體由外箱、內(nèi)膽、絕熱層、箱門(mén)、箱內(nèi)附件等組成。除制冷系統(tǒng)外，箱體的保溫和箱門(mén)的密封性是冰箱制冷效果好壞的關(guān)鍵。冰箱箱體發(fā)泡是冰箱生產(chǎn)過(guò)程中的一道關(guān)鍵工藝，同時(shí)箱體發(fā)泡對(duì)冰箱的質(zhì)量起著關(guān)鍵作用 冰箱的保溫層為高分子發(fā)泡劑發(fā)泡后生成，因此在工廠生產(chǎn)冰箱時(shí)在冰箱背面留一個(gè)孔，保溫發(fā)泡劑就從該孔灌注進(jìn)去，在常壓下，由兩種原料混合而成的發(fā)泡劑噴出，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，它會(huì)迅速膨脹并充滿(mǎn)里面的空隙，固化后就和塑料泡沫一樣，主要起保溫和支撐冰箱的作用。

11、 傳統(tǒng)的冰箱發(fā)泡生產(chǎn)線一般采用旋轉(zhuǎn)夾具結(jié)構(gòu)或者是矩形轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)。目前，為提升冰箱生產(chǎn)水平，國(guó)內(nèi)冰箱制造商一般采用國(guó)際上較流行的直線式冰箱箱體發(fā)泡線。所謂直線式箱體發(fā)泡線：即將幾臺(tái)發(fā)泡夾具成一字排開(kāi)并且固定不動(dòng)，發(fā)泡的內(nèi)模夾具固定不動(dòng)而發(fā)泡的外模上下升降，注射槍頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行充注，發(fā)泡料在由模具固定好的箱體中發(fā)泡，固化生產(chǎn)冰箱箱體。與其他箱體發(fā)泡生產(chǎn)線相比，直線式箱體發(fā)泡線結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，生產(chǎn)安全可靠，極大的提高了產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。 本論文研究如何利用PLC控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線的控制，并以此提高生產(chǎn)效率，提高發(fā)泡質(zhì)量及降低生產(chǎn)設(shè)備的維護(hù)成本等。使整個(gè)系統(tǒng)的操作變的

12、簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)，減少了人為的操作故障，運(yùn)行可靠、節(jié)能。同時(shí)增加手動(dòng)控制，提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的靈活性，便于設(shè)備的調(diào)試和維修等。 論文重點(diǎn)在于研究輸送小車(chē)及注射槍頭的PLC控制原理，詳細(xì)分析了輸送小車(chē)和槍頭的運(yùn)行過(guò)程，以及在響應(yīng)相應(yīng)的請(qǐng)求信號(hào)時(shí)是如何判斷運(yùn)行方向的。 本篇論文共分六個(gè)部分，結(jié)構(gòu)如下： (1)引言部分主要介紹了箱體發(fā)泡的作用及課題研究的背景。 (2)介紹箱體發(fā)泡設(shè)備及工藝流程。 (3)系統(tǒng)的控制要求及控制方案的確定。 (4)在該部分中，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)、PLC、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器等的設(shè)計(jì)，包括選型、參數(shù)配置及相互之間的連接等。 (5)

13、這部分是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明了程序設(shè)計(jì)的過(guò)程。 (6)系統(tǒng)調(diào)試中，采用S7-PLCSIM，進(jìn)行模擬調(diào)試。 2 冰箱箱體發(fā)泡系統(tǒng)概述 2.1冰箱箱體發(fā)泡設(shè)備介紹 冰箱箱體發(fā)泡系統(tǒng)主要是完成對(duì)冰箱箱體的發(fā)泡，該系統(tǒng)是冰箱生產(chǎn)線的重要組成部分。發(fā)泡系統(tǒng)主要由發(fā)泡機(jī)、輸送小車(chē)、注射槍頭等機(jī)構(gòu)組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 圖1 箱體發(fā)泡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 (1) 發(fā)泡機(jī) 發(fā)泡機(jī)，是發(fā)泡系統(tǒng)的核心單元，箱體將在這里完成發(fā)泡走向下道工序。它主要由以下部件構(gòu)成： 夾具。它是對(duì)箱體的夾緊機(jī)構(gòu)，內(nèi)有加熱絲。 滾輪。它完成對(duì)箱體的接送任務(wù)。 起升機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)發(fā)泡模具的起降。 當(dāng)

14、箱體進(jìn)入發(fā)泡機(jī)后，夾具將其夾緊，然后抬起一定的角度發(fā)出注射發(fā)泡劑請(qǐng)求，等待注射槍頭前來(lái)注料，待發(fā)泡結(jié)束后，發(fā)泡機(jī)內(nèi)的模具恢復(fù)成原位，發(fā)出出箱信號(hào)。 (2) 輸送小車(chē) 當(dāng)發(fā)泡機(jī)有入箱信號(hào)請(qǐng)求時(shí)，輸送小車(chē)從拼裝生產(chǎn)線上接一臺(tái)箱體，然后送入空的發(fā)泡機(jī)中；當(dāng)發(fā)泡機(jī)有出箱請(qǐng)求時(shí)，輸送小車(chē)前往該工位把箱體拉出送到裝配生產(chǎn)線上。輸送小車(chē)主要由接送箱體的滾輪和檢測(cè)箱體的光電傳感器組成。 (3) 注射槍頭 注射槍頭是對(duì)要發(fā)泡的箱體注射發(fā)泡劑，它主要由槍頭入管路、槍頭及相應(yīng)的電磁機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。 槍頭的運(yùn)行過(guò)程為：當(dāng)有注劑信號(hào)請(qǐng)求時(shí)，槍頭準(zhǔn)確停止在該工位的前上方，然后下行再將槍頭伸出，打開(kāi)注

15、劑閥門(mén)，注劑結(jié)束后原路返回并等待呼叫信號(hào)。 2.2冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)工藝流程 共有四臺(tái)冰箱箱體發(fā)泡機(jī)，每臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制方法完全相同。四臺(tái)冰箱箱體發(fā)泡機(jī)間隔相等地排成一排，在與該排平行的位置是接送箱體的地面自動(dòng)運(yùn)輸小車(chē)，小車(chē)能夠從拼裝生產(chǎn)線上接一臺(tái)箱體，然后送入空的發(fā)泡機(jī)中，發(fā)泡機(jī)接箱的順序?yàn)?#、2#、3#、4#。發(fā)泡機(jī)主有由夾具和輸送輥道組成，箱體后背朝下平躺著進(jìn)入發(fā)泡機(jī)。當(dāng)發(fā)泡機(jī)內(nèi)箱體完全進(jìn)入時(shí)，夾具夾緊并抬起一定的角度以便接受來(lái)自注射機(jī)的槍頭的注料。 注射槍頭為懸掛輸送機(jī)構(gòu)，平行安放在四臺(tái)發(fā)泡機(jī)的上前方，槍頭入管路由電機(jī)和旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)帶動(dòng)控制，當(dāng)有箱體要料時(shí)，通過(guò)計(jì)算行程，準(zhǔn)確

16、地停在該發(fā)泡機(jī)的上方，并下移，然后再水平快速移動(dòng)，槍頭準(zhǔn)確插入箱體注射空中，打開(kāi)兩種混料閥門(mén)，通過(guò)延時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)，退出槍頭，槍頭上行后，繼續(xù)判斷是否有箱體要料，否則返回原位等待。槍頭由變頻器控制減速和停止。 當(dāng)箱體注料完畢后，模具開(kāi)始加熱一定時(shí)間，時(shí)間到，即箱體和夾具由傾斜位回到水平位，松開(kāi)夾具，發(fā)出出箱信號(hào)，待小車(chē)有空時(shí)來(lái)接箱，小車(chē)把箱體接出，運(yùn)行到裝配生產(chǎn)線上去。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案 3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 （1）系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)運(yùn)行功能。 （2）發(fā)泡機(jī)能正確發(fā)出入箱、出箱和注劑請(qǐng)求信號(hào)。 （3）輸送小車(chē)能根據(jù)發(fā)泡機(jī)發(fā)出的信號(hào)自動(dòng)判斷運(yùn)行方向。 （4）輸送小車(chē)響應(yīng)入箱請(qǐng)

17、求信號(hào)優(yōu)先，當(dāng)處理完入箱事件后才去處理出箱。 （5）輸送小車(chē)在返回原點(diǎn)等待途中，若在其后方有出箱請(qǐng)求，小車(chē)能在前一工位停車(chē)并反向去響應(yīng)相應(yīng)的出箱請(qǐng)求。 （6）注射槍頭能自動(dòng)判斷運(yùn)行方向，并能準(zhǔn)確停止在相應(yīng)工位處。 （7）輸送小車(chē)和槍頭的運(yùn)行控制過(guò)程均為：快速—慢速—停車(chē)。 （8）不能有箱體注料沖突或進(jìn)出箱沖空發(fā)生。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、安全。 （9）系統(tǒng)運(yùn)行中具有相應(yīng)的指示信號(hào)。 3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3.2.1總體方案 傳統(tǒng)的電氣控制回路是利用時(shí)間繼電器、中間繼電器等實(shí)現(xiàn)其控制功能的，但是這樣的控制方式對(duì)于大型復(fù)雜的系統(tǒng)就顯得力不從心了，因此該系統(tǒng)選用以PLC為主控制器對(duì)生

18、產(chǎn)線上的小車(chē)、注射槍頭和發(fā)泡機(jī)等進(jìn)行智能化控制。 (1) 輸送小車(chē) 輸送小車(chē)在運(yùn)行中要根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍的需求，需要進(jìn)行調(diào)速，采用變頻器可方便地實(shí)現(xiàn)小車(chē)的快慢速運(yùn)行。小車(chē)的位置信息通過(guò)在小車(chē)運(yùn)行的軌道上安裝的行程開(kāi)關(guān)等發(fā)送至PLC中，PLC接收該信息后進(jìn)行處理并根據(jù)程序做出判斷，然后將處理后的結(jié)果再反饋給小車(chē)，以此實(shí)現(xiàn)小車(chē)的有序控制。 (2) 注射槍頭 槍頭的快慢速控制同小車(chē)相同，均采用變頻器控制。對(duì)于槍頭的停車(chē)定位采用旋轉(zhuǎn)編碼器，通過(guò)計(jì)算行程，并轉(zhuǎn)換為脈沖，實(shí)現(xiàn)槍頭的精確定位控制。 (3) 發(fā)泡機(jī) 各工位發(fā)泡機(jī)是固定不動(dòng)的部分，PLC通過(guò)控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)完成它的控制

19、過(guò)程。該部分控制邏輯較簡(jiǎn)單。 3.2.2控制結(jié)構(gòu)圖 根據(jù)控制要求，PLC接收現(xiàn)場(chǎng)的各種開(kāi)關(guān)和傳感器等發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行處理，然后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。系統(tǒng)控制框圖如圖2所示。 圖2 系統(tǒng)控制結(jié)結(jié)構(gòu)圖 4 箱體發(fā)泡電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 該電路主要對(duì)電機(jī)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 冰箱箱體發(fā)泡系統(tǒng)中共用三相交流異步電動(dòng)機(jī)七臺(tái)：輸送小車(chē)兩臺(tái)，其中滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)一臺(tái)，輸送箱體運(yùn)行軌道電機(jī)一臺(tái)；注射槍頭橫向運(yùn)行電機(jī)一臺(tái)；四個(gè)工位發(fā)泡機(jī)中的滾輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)各一臺(tái)。系統(tǒng)電氣原理圖如圖3所示。 圖3 系統(tǒng)電氣原理圖 圖中輸送小車(chē)軌道電機(jī)和注射槍頭電機(jī)采用變頻器驅(qū)動(dòng)，

20、在變頻器內(nèi)設(shè)置有相應(yīng)的電氣保護(hù)，如過(guò)熱、過(guò)載等。為了提高變頻器的效率和減少高次諧波對(duì)變頻器的影響，在變頻器的入線端裝設(shè)有電抗器，線路中增加低壓斷路器對(duì)變頻器進(jìn)行過(guò)載、短路、欠壓等保護(hù)。滾輪電機(jī)加設(shè)熔斷器和熱繼電器進(jìn)行短路和過(guò)載保護(hù)，并通過(guò)接觸器進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的切換。 4.2 PLC選型及接線圖 4.2.1 PLC 的選型 可編程控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件，正確、合理的選擇機(jī)型對(duì)于保證整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。 PLC選型的基本原則是在滿(mǎn)足基本控制功能和容量的前提下，盡量保證工作可靠，維護(hù)使用方便以及最佳的性?xún)r(jià)比。 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定，環(huán)境條件

21、較好(維修量小)的場(chǎng)合，選用整體式結(jié)構(gòu)PLC比較合適，其他情況選用模塊式結(jié)構(gòu)PLC比較合適。 PLC的選型一般包括機(jī)型的選擇、存儲(chǔ)器容量的選擇、I/O模板的選擇等。 (1) PLC的機(jī)型選擇 本研究課題主要以開(kāi)關(guān)量控制為主，結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件同時(shí)根據(jù)PLC市場(chǎng)的應(yīng)用情況，選擇德國(guó)SIEMENS公司在20世紀(jì)末推出的SIMATIC S7-300系列PLC。該型產(chǎn)品性?xún)r(jià)比高，電磁兼容性高，抗震動(dòng)沖擊性強(qiáng)，具有非常好的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。 同時(shí)S7-300系列PLC是模塊式結(jié)構(gòu)，各種模板如CPU模板、信號(hào)模板SM、功能模板FM、通信模板CP、電源模板PS等及人機(jī)界面（HM

22、I），可以根據(jù)控制要求進(jìn)行廣泛的組合和擴(kuò)展。 (2) PLC存儲(chǔ)器容量的選擇 合理確定PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的容量，是PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)及選型中不可缺少的環(huán)節(jié)。一般說(shuō)來(lái)，用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)存容量與內(nèi)存利用率、開(kāi)關(guān)量I/O總數(shù)、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)及設(shè)計(jì)者的編程水平有關(guān)。 冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線的I/O點(diǎn)數(shù)主要包括傳感器信號(hào)、電動(dòng)機(jī)的接觸器線圈、控制輸送小車(chē)運(yùn)行的行程開(kāi)關(guān)，發(fā)泡機(jī)內(nèi)液壓系統(tǒng)的電磁閥線圈，注射槍頭的限位開(kāi)關(guān)及其液壓電磁閥線圈，為安全考慮，系統(tǒng)中的電磁閥主要采用三位四通閥。此外還有各種按鈕及信號(hào)指示等。I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。 表1 I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù)

23、 行程開(kāi)關(guān) 17 電機(jī)接觸器線圈 10 按鈕 13 電磁閥線圈 21 光電傳感器 2 加熱絲 4 選擇開(kāi)關(guān) 3 連變頻器、信號(hào)指示 25 合計(jì) 35 合計(jì) 60 本系統(tǒng)只考慮開(kāi)關(guān)量控制，根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表可估算出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)： 內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)10 =9510=950 在此基礎(chǔ)上要考慮系統(tǒng)功能的增加、規(guī)模的擴(kuò)大及編寫(xiě)程序的長(zhǎng)短等，要留有足夠大內(nèi)存空間。 (3) PLC I/O模板的選擇 注射槍頭的定位采用旋轉(zhuǎn)編碼器，在選用CPU型號(hào)時(shí)要具有高速計(jì)數(shù)器功能，此外對(duì)生產(chǎn)線今后的功能升級(jí)C

24、PU要有通信接口等。系統(tǒng)配置如表2所示。 表2 系統(tǒng)配置 名稱(chēng) 型號(hào) 訂貨號(hào) 數(shù)量 電源模塊 PS307 5A 6ES7 307-1EA00-0AA0 1 CPU模塊 CPU314C-2DP 6ES7 314-6CF00-0AB0 1 數(shù)字量輸入模塊 DI32 DC24V DI16 DC24V 6ES7 321-1BL80-0AA0 6ES7 321-1BH82-0AA0 1 1 數(shù)字量輸出模塊 DO8 DC24V/2A DO16 AC120/230V/1A DO32DC24V/0.5A DO8 DC24V/0.5A 6ES7 322-

25、1BF01-0AA0 6ES7 322-1FH00-0AA0 6ES7 322-1BL00-0AA0 6ES7 322-8BF00-0AB0 1 1 1 1 (4) PLC I/O接線圖 輸入模板接線圖如圖4所示。 圖4 輸入模板接線圖 輸出模板接線圖如圖5所示。 (a) 輸出模板接線圖 (b) 輸出模板接線圖 圖5輸出模板接線圖 4.2.2 S7-300系列PLC及組態(tài)編程軟件簡(jiǎn)介 (1) S7-300系列PLC簡(jiǎn)介 S7-300系列是西門(mén)子公司PLC的中端產(chǎn)品，是一種通用型的PLC，能適合自動(dòng)化工程的各種應(yīng)用場(chǎng)合，

26、尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。模塊化、無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點(diǎn)，使得S7-300成為一種既經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。S7-300具有以下顯著特點(diǎn)： 循環(huán)周期短、處理速度高 指令集功能強(qiáng)大、可用于復(fù)雜功能 產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊、可用于空間有限的場(chǎng)合 模塊化結(jié)構(gòu)、適合密集安裝 有不同檔次的CPU、各種各樣的功能 模塊和I/O模塊可供選擇 無(wú)需電池備份，免維護(hù) 可在惡劣條件下露天使用的模塊類(lèi)型(SIPLUS) (2) S7-300系列PLC組態(tài)編程軟件簡(jiǎn)介 使用STEP 7軟件可對(duì)S7-300進(jìn)行編程。STEP 7包含了自動(dòng)化項(xiàng)目中從項(xiàng)目的啟動(dòng)、

27、實(shí)施到測(cè)試以及服務(wù)，每一階段所需的全部功能。 STEP 7主要包括以下組件： SIMATIC管理器，用于集中管理所有工具以及自動(dòng)化項(xiàng)目數(shù)據(jù) 程序編輯器，用于以LAD、FBD和STL語(yǔ)言生成用戶(hù)程序 符號(hào)編程器，用于管理全局變量 硬件組態(tài)，用于組態(tài)和參數(shù)化硬件 硬件診斷，用于診斷自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài) NetPro，用于組態(tài)MPI和PROFIBUS等網(wǎng)絡(luò)連接 4.3變頻器選型及設(shè)置 4.3.1變頻器類(lèi)型的選擇 控制系統(tǒng)中有七臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)組成，根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，要對(duì)輸送小車(chē)和注射槍頭的驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行50Hz以下調(diào)速。采用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)實(shí)施矢量控制，可以得到

28、基本轉(zhuǎn)速以下的恒轉(zhuǎn)矩特性。由于該系統(tǒng)中的負(fù)載不大，但對(duì)小車(chē)和槍頭的運(yùn)行在短時(shí)間內(nèi)具有快速性及停車(chē)時(shí)定位精確的要求，在選擇變頻器時(shí)選擇了西門(mén)子MICROMASTER 440具有轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器。 MM440變頻器是一種集多種功能于一體的變頻器，其恒定轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率范圍為120W～200KW，可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率可達(dá) 250KW，它適用于電動(dòng)機(jī)需要調(diào)速的場(chǎng)合?？赏ㄟ^(guò)數(shù)字面板或遠(yuǎn)程操作器方式，修改其內(nèi)置參數(shù)。 4.3.2變頻器容量的選擇 變頻器的容量可從以下三個(gè)角度表述：額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)或公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或

29、隨變頻器輸出 電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器的基本原則。 由于變頻器供給電動(dòng)機(jī)的是脈動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，用變頻器供電與用工頻電網(wǎng)供電相比電流要大，所以選擇變頻器電流或功率要比電動(dòng)機(jī)電流或功率大一個(gè)等級(jí)。則變頻器容量PbN可按下式選取： PbN=1.1PmN 式中：PmN為電動(dòng)機(jī)額定功率。 4.3.3變頻器參數(shù)設(shè)置 (1) 輸送小車(chē)變頻器參數(shù)設(shè)置 輸送小車(chē)采用兩段速控制：快速運(yùn)行頻率為50H

30、z，慢速運(yùn)行頻率為30Hz。在變頻器中設(shè)置兩段速頻率，下表為變頻器數(shù)字輸入及對(duì)應(yīng)PLC輸出變量約定如表2所示。 表2 變頻器數(shù)字輸入及對(duì)應(yīng)PLC輸出變量約定表 變頻器端口 對(duì)應(yīng)PLC輸出點(diǎn) 對(duì)應(yīng)參數(shù) 說(shuō)明 5 Q8.0 P0701 固定頻率1 6 Q8.1 P0702 固定頻率2 7 Q8.2 P0703 正向運(yùn)行 8 Q8.3 P0704 反向運(yùn)行 輸送小車(chē)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制接線圖如圖6所示。 圖6 輸送小車(chē)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制接線圖 輸送小車(chē)的變頻調(diào)速變頻器具體參數(shù)設(shè)置。 ● 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置 為了使電動(dòng)機(jī)與變頻器相匹配，需設(shè)置電動(dòng)機(jī)參

31、數(shù)。電動(dòng)機(jī)采用SIEMENS型號(hào)為1LA70096-4AA10高效變頻電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置如表3所示。 表3 電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置表 參數(shù)號(hào) 出廠缺省值 設(shè)置值 說(shuō)明 P0003 1 1 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0010 0 1 開(kāi)始快速調(diào)試 P0100 0 0 選擇工作地區(qū)，KW、50Hz P0304 230 230 電動(dòng)機(jī)的額定電壓（V） P0305 6.00 3.4 電動(dòng)機(jī)的額定電流（A） P0307 1.5 1.5 電動(dòng)機(jī)的額定功率（KW） P0310 50 50 電動(dòng)機(jī)的額定頻率（Hz） P0311 1425 142

32、0 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） P0003 1 2 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為擴(kuò)展級(jí) P0300 1 1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型為異步電動(dòng)機(jī) P0308 0.000 0.81 電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù) P3900 0 1 結(jié)束快速調(diào)試 ● 固定頻率控制參數(shù)設(shè)置 參數(shù)設(shè)置如表4所示。 表4 固定頻率控制參數(shù)表 參數(shù)號(hào) 出廠缺省值 設(shè)置值 說(shuō)明 P0003 1 1 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0004 0 7 參數(shù)過(guò)濾，命令和數(shù)字I/O P0700 2 2 命令源選擇“由端子排輸入” P1080 0 0 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最低頻率（Hz） P1082

33、 50 50 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的最高頻率（Hz） P1120 10 1 上升時(shí)間（S） P1121 10 1 下降時(shí)間（S） P0003 1 2 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為擴(kuò)展級(jí) P0004 0 7 參數(shù)過(guò)濾，命令和數(shù)字I/O P0701 1 15 數(shù)字輸入1的功能，選擇固定頻率 P0702 1 15 數(shù)字輸入2的功能，選擇固定頻率 P0703 1 1 數(shù)字輸入3的功能，正轉(zhuǎn) P0704 1 12 數(shù)字輸入4的功能，反轉(zhuǎn) 續(xù)

34、表4 參數(shù)號(hào) 出廠缺省值 設(shè)置值 說(shuō)明 P0003 1 1 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)級(jí) P0004 0 10 參數(shù)過(guò)濾，設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器 P1000 2 3 選擇固定頻率設(shè)定值 P0003 1 2 用戶(hù)訪問(wèn)級(jí)為擴(kuò)展級(jí) P0004 0 10 參數(shù)過(guò)濾，設(shè)定值通道和斜坡函數(shù)發(fā)生器 P1001 0 50 固定頻率1（Hz） P1002 5 30 固定頻率2（Hz） (4) 注射槍頭變頻器參數(shù)設(shè)置 注射槍頭與輸送小車(chē)一樣采用兩段速控制：快速運(yùn)行頻率為50Hz，慢速運(yùn)行頻率為30Hz。變頻器數(shù)字輸入及對(duì)應(yīng)PLC輸出變量約定如表

35、5所示。 表5 變頻器數(shù)字輸入及對(duì)應(yīng)PLC輸出變量約定表 變頻器端口 對(duì)應(yīng)PLC輸出點(diǎn) 對(duì)應(yīng)參數(shù) 說(shuō)明 5 Q8.4 P0701 固定頻率1 6 Q8.5 P0702 固定頻率2 7 Q8.6 P0703 正向運(yùn)行 8 Q8.7 P0704 反向運(yùn)行 注射槍頭實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制接線圖如圖7所示。 圖7 注射槍頭實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制接線圖 注射槍頭的變頻調(diào)速變頻器具體參數(shù)設(shè)置，像電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置、固定頻率控制參數(shù)同輸送小車(chē)設(shè)置方法完全相同。 4.4 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理及應(yīng)用 4.4.1 旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理 增量式旋轉(zhuǎn)編碼器是一種集光、機(jī)

36、、電于一體的角度檢測(cè)裝置，由安裝在轉(zhuǎn)軸上的光柵碼盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵碼盤(pán)的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)轉(zhuǎn)軸同軸，被測(cè)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵碼盤(pán)與其同步旋轉(zhuǎn)，經(jīng)電子元件組成的檢測(cè)裝置利用光電轉(zhuǎn)換原理將旋轉(zhuǎn)位置和方向轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信號(hào)。 光柵碼盤(pán)是在一個(gè)碼道上開(kāi)出三條碼道，由內(nèi)向外分別為A、B、Z，如圖8所示。 圖8 光柵碼盤(pán)結(jié)構(gòu) 在A、B碼道的碼盤(pán)上，等距離地開(kāi)有透光的縫隙，兩條碼道上相鄰的縫隙互相錯(cuò)開(kāi)半個(gè)縫寬，于是A和B就輸出兩個(gè)相位相差90的電信號(hào)第三條碼道。Z只開(kāi)出一個(gè)縫隙，用來(lái)表示碼盤(pán)的零位。在碼盤(pán)的兩側(cè)分別安裝光源和光敏元件輸出，碼盤(pán)上有多少縫隙，就會(huì)有多少個(gè)脈沖輸出，將這些脈沖整形后，輸出的

37、脈沖信號(hào)如圖9所示。 圖9 增量式編碼器三通道輸出信號(hào)示意圖 4.4.2 旋轉(zhuǎn)編碼器的選型及與PLC的連接 (1) 旋轉(zhuǎn)編碼器的選型 增量型編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B和Z相；A、B兩組脈沖相位差90，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而Z相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。根據(jù)注射槍頭運(yùn)行的要求，選用歐姆龍公司E6B2-CWZ5B增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。 該編碼器具有以下主要特點(diǎn)： 采用密封軸承、實(shí)現(xiàn)IP64f的防滴、防油性。 增強(qiáng)耐軸負(fù)載性能。實(shí)現(xiàn)徑向30N、推力向20N。 導(dǎo)線斜式引出方式。有導(dǎo)線橫向引出和后部引出

38、。 附有逆接、負(fù)荷短路保護(hù)回路，改善了可靠性。 技術(shù)參數(shù)如下： 工作電壓：5～24VDC 消耗電流：80mA以下 輸出相： A、B、Z 輸出狀態(tài)：PNP集電極開(kāi)路輸出 最高響應(yīng)頻率：50KHz 輸出回路圖如10所示： 圖10 E6B2-CWZ5B型編碼器輸出回路圖 (2) 旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC 的連接 在CPU314C-2DP中有兩個(gè)連接器（X1和X2）,用于連接DI/DO，或者用于計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量和脈沖寬度調(diào)制。連接器如圖11所示。 圖11 CPU314C-2DP的連接器

39、 當(dāng)使用計(jì)數(shù)、頻率測(cè)量和脈沖寬度調(diào)制功能時(shí)，主要應(yīng)用X2連接器，X2端子分配見(jiàn)表6所示。 表6 X2連接器端子分配 編號(hào) 名稱(chēng) 計(jì)數(shù)模式下含義 編號(hào) 名稱(chēng) 計(jì)數(shù)模式下含義 1 1L+ 輸入的24V電源 21 2L+ 輸出的24V電源 2 DI+0.0 通道 0：軌跡 A/脈沖 22 DO+0.0 通道 0：輸出 3 DI+0.1 通道 0：軌跡 B/方向 23 DO+0.1 通道 1：輸出 4 DI+0.2 通道 0：硬件門(mén) 24 DO+0.2 通道 2：輸出 5 DI+0.3 通道 1：軌跡 A/脈沖 25 DO+0.

40、3 通道 3：輸出 6 DI+0.4 通道 1：軌跡 B/方向 26 DO+0.4 未使用 7 DI+0.5 通道 1：硬件門(mén) 27 DO+0.5 未使用 8 DI+0.6 通道 2：軌跡 A/脈沖 28 DO+0.6 未使用 9 DI+0.7 通道 2：軌跡 B/方向 29 DO+0.7 未使用 10 — 未使用 30 2M 外殼接地 11 — 未使用 31 3L+ 輸處的24V電源 12 DI+1.0 通道 2：硬件門(mén) 32 DO+1.0 未使用 13 DI+1.1 通道 3：軌跡 A/脈沖 33

41、 DO+1.1 未使用 14 DI+1.2 通道 3：軌跡 B/方向 34 DO+1.2 未使用 15 DI+1.3 通道 3：硬件門(mén) 35 DO+1.3 未使用 16 DI+1.4 通道 0：鎖存器 36 DO+1.4 未使用 17 DI+1.5 通道 1：鎖存器 37 DO+1.5 未使用 18 DI+1.6 通道 2：鎖存器 38 DO+1.6 未使用 19 DI+1.7 通道 3：鎖存器 39 DO+1.7 未使用 20 1M 外殼接地 40 3M 外殼接地 E6B2-CWZ5B型編碼器與CP

42、U314C-2DP的連接如圖12所示。 圖12 E6B2-CWZ5B型編碼器與CPU314C-2DP的連接 5 PLC程序設(shè)計(jì) 在對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行編程時(shí)，主要采用了線性化的編程方法。 冰箱箱體發(fā)泡生產(chǎn)線程序主要由輸送小車(chē)、注射槍頭和發(fā)泡機(jī)等三部分組成。三者之間的數(shù)據(jù)交換較多，邏輯互相配合完成整個(gè)系統(tǒng)的有序控制。 5.1控制系統(tǒng)資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，共需數(shù)字量輸入點(diǎn)35個(gè)，輸出點(diǎn)60個(gè)。 前面確定了控制系統(tǒng)所需的硬件設(shè)備，CPU類(lèi)型為CPU314C- 2DP；數(shù)字量輸入模板選擇DI32DC24V一塊；DI16DC24V一塊；數(shù)字量輸出模板選擇DO

43、8DC24V一塊；DO16AC24V一塊；DO32DC24V一塊；DO8DC24V一塊；系統(tǒng)的硬件組態(tài)如圖13所示。 圖13 系統(tǒng)的硬件組態(tài) 輸入模塊的地址分配表見(jiàn)表7。 表7 輸入模塊的地址分配 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 1 I0.0 SB1 啟動(dòng)按鈕 19 I2.2 SQ12 3#反向變速 2 I0.1 SB2 停止按鈕 20 I2.3 SQ13 4#正向變速 3 I0.2 SB3 急停按鈕 21 I2.4 SQ14 4#停車(chē) 4 I0.3 PS1 拼裝線檢測(cè)箱體 22

44、 I2.5 SQ15 裝配線變速 5 I0.4 PS2 車(chē)上檢測(cè) 23 I2.6 SQ16 裝配線停車(chē) 6 I0.5 SA1 自動(dòng)開(kāi)關(guān) 24 I2.7 SQ17 槍頭右限位 7 I0.6 SA2 手動(dòng)開(kāi)關(guān) 25 I3.0 SB4 車(chē)手動(dòng)右行 8 I0.7 SQ1 槍頭左限位 26 I3.1 SB5 車(chē)手動(dòng)左行 9 I1.0 SQ2 車(chē)原點(diǎn)限位 27 I3.2 SB6 手動(dòng)入箱 10 I1.1 SQ3 反向變速 28 I3.3 SB7 手動(dòng)出箱 11 I1.2 SQ4 1#正向變速 2

45、9 I3.4 SB8 槍頭手動(dòng)右行 12 I1.3 SQ5 1#停車(chē) 30 I3.5 SB9 槍頭手動(dòng)左行 13 I1.4 SQ6 1#反向變速 31 I3.6 SB10 槍頭手動(dòng)下行 14 I1.5 SQ7 2#正向變速 32 I3.7 SB11 槍頭手動(dòng)上行 15 I1.6 SQ8 2#停車(chē) 33 I4.0 SB12 槍頭手動(dòng)伸出 16 I1.7 SQ9 2#反向變速 34 I4.1 SB13 槍頭手動(dòng)退回 17 I2.0 SQ10 3#正向變速 35 I4.2 SA3 手動(dòng)注劑開(kāi)關(guān) 1

46、8 I2.1 SQ11 3#停車(chē) 輸出模塊的地址分配表見(jiàn)表8。 表8 輸出模塊的地址分配表 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 1 Q8.0 變頻器5端 小車(chē)快速 31 Q17.0 YV9 1#升電磁閥 2 Q8.1 變頻器6端 小車(chē)慢速 32 Q17.1 YV10 1#降電磁閥 3 Q8.2 變頻器7端 小車(chē)右行 33 Q17.2 YV11 2#升電磁閥 4 Q8.3 變頻器8端 小車(chē)左行 34 Q17.3 YV12 2#降電磁閥 5 Q8.4 變頻器5端 槍

47、頭快速 35 Q17.4 YV13 3#升電磁閥 6 Q8.5 變頻器6端 槍頭慢速 36 Q17.5 YV14 3#降電磁閥 7 Q8.6 變頻器7端 槍頭右行 37 Q17.6 YV15 4#升電磁閥 8 Q8.7 變頻器8端 槍頭左行 38 Q17.7 YV16 4#降電磁閥 9 Q12.0 KM1 車(chē)滾輪正轉(zhuǎn) 39 Q18.0 YV17 槍頭下電磁閥 10 Q12.1 KM2 車(chē)滾輪反轉(zhuǎn) 40 Q18.1 YV18 槍頭上電磁閥 11 Q12.2 KM3 1#滾輪正轉(zhuǎn) 41 Q18.2

48、 YV19 槍頭伸電磁閥 續(xù)表8 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 序號(hào) 編號(hào) 設(shè)備 說(shuō)明 12 Q12.3 KM4 1#滾輪反轉(zhuǎn) 42 Q18.3 YV20 槍頭退電磁閥 13 Q12.4 KM5 2#滾輪正轉(zhuǎn) 43 Q18.4 YV1 注劑電磁閥 14 Q12.5

49、 KM6 2#滾輪反轉(zhuǎn) 44 Q18.5 HL1 1#入箱指示 15 Q12.6 KM7 3#滾輪正轉(zhuǎn) 45 Q18.6 HL2 2#入箱指示 16 Q12.7 KM8 3#滾輪反轉(zhuǎn) 46 Q18.7 HL3 3#入箱指示 17 Q13.0 KM9 4#滾輪正轉(zhuǎn) 47 Q19.0 HL4 4#入箱指示 18 Q13.1 KM10 4#滾輪反轉(zhuǎn) 48 Q19.1 HL5 1#出箱指示 19 Q13.2 YA1 1#加熱絲 49 Q19.2 HL6 2#出箱指示 20 Q13.3 YA2 2#加熱絲

50、 50 Q19.3 HL7 3#出箱指示 21 Q13.4 YA3 3#加熱絲 51 Q19.4 HL8 4#出箱指示 22 Q13.5 YA4 4#加熱絲 52 Q19.5 HL9 1#呼叫槍指示 23 Q16.0 YV1 1#夾電磁閥 53 Q19.6 HL10 2#呼叫槍指示 24 Q16.1 YV2 1#松電磁閥 54 Q19.7 HL11 3#呼叫槍指示 25 Q16.2 YV3 2#夾電磁閥 55 Q20.0 HL12 4#呼叫槍指示 26 Q16.3 YV4 2#松電磁閥 56 Q2

51、0.1 HL13 運(yùn)行指示 27 Q16.4 YV5 3#夾電磁閥 57 Q20.2 HL14 停車(chē)指示 28 Q16.5 YV6 3#松電磁閥 58 Q20.3 HL15 急停指示 29 Q16.6 YV7 4#夾電磁閥 59 Q20.4 HL16 這的運(yùn)行指示 30 Q16.7 YV8 4#松電磁閥 60 Q20.5 HL17 手動(dòng)運(yùn)行指示 5.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)示例 5.2.1 S7-300編程環(huán)境 在編寫(xiě)程序之前，首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，創(chuàng)建項(xiàng)目的名稱(chēng)為冰箱箱體控制。步驟如下： (1) 雙擊SIMATIC ST

52、EP7 軟件的圖標(biāo)，進(jìn)入STEP7 編程軟件環(huán)境。如圖14所示。 圖14 STEP7 編程軟件環(huán)境 (2) 執(zhí)行菜單命令“文件/新建”，在打開(kāi)的對(duì)話框中單擊“瀏覽”按鈕選擇項(xiàng)目的存儲(chǔ)位置，建立一個(gè)新項(xiàng)目名為“冰箱箱體”，如圖15所示。 圖15 建立新項(xiàng)目 (3) 單擊“確定”按鈕后，在SIMATIC 管理器中，顯示出一個(gè)新建立的項(xiàng)目名稱(chēng)“冰箱箱體”。在新項(xiàng)目名上按右鍵選擇“插入新對(duì)象”，選擇插入一個(gè)“SIMATIC 300站點(diǎn)”，如圖16所示。 圖16 插入一個(gè)“SIMATIC 300站點(diǎn)” (4) 選擇插入的300 站點(diǎn)，雙擊右側(cè)窗口中包含的硬件圖標(biāo)，打開(kāi)“硬

53、件組態(tài)”窗口。這時(shí)，窗口中無(wú)任何內(nèi)容，需要逐一添加。 (5) 首先在右側(cè)的硬件目錄“SIMATIC 300/ RACK-300”中雙擊Rail，一個(gè)模擬的機(jī)架框就出現(xiàn)在左側(cè)的窗口中。在這個(gè)機(jī)架上，用戶(hù)可以配置具體的模塊。首先在左側(cè)視圖中單擊模塊將要存放的位置，然后再右側(cè)視圖中雙擊選擇的模塊，或?qū)⑦x擇的模塊拖入存放的位置也可，圖17為本系統(tǒng)的配置機(jī)架和具體的模塊。 圖17 配置機(jī)架和具體的模塊 5.2.2 CPU參數(shù)設(shè)置 雙擊CPU所在行，彈出的對(duì)話框里包含多個(gè)選項(xiàng)頁(yè)。如圖18所示。 圖18 CPU屬性窗口 (1) “常規(guī)”屬性頁(yè)中包含CPU的基本信息和MPI的設(shè)置

54、。 (2) “啟動(dòng)”屬性頁(yè)中可以設(shè)置CPU的啟動(dòng)特性參數(shù)。 (3) “周期/時(shí)鐘存儲(chǔ)器”屬性頁(yè)中可設(shè)置“掃描周期監(jiān)視時(shí)間”和“來(lái)自通訊的掃描周期負(fù)載”。 在“周期/時(shí)鐘存儲(chǔ)器”選項(xiàng)頁(yè)中設(shè)置“時(shí)鐘存儲(chǔ)器”，選中該功能，并在“存儲(chǔ)器字節(jié)”中輸入存儲(chǔ)字節(jié)地址B100，此時(shí)B100的各位的作用是產(chǎn)生不同頻率的方波信號(hào)。時(shí)鐘存儲(chǔ)器各位的周期及頻率如表9所示。 表9 時(shí)鐘存儲(chǔ)器各位的周期及頻率 位 7 6 5 4 3 2 1 0 周期/s 2 1.6 1 0.8 0.5 0.4 0.2 0.1 頻率/Hz 0.5 0.625 1 1.25

55、 2 2.5 5 10 (4)“保持存儲(chǔ)器”屬性頁(yè)。用來(lái)指定當(dāng)出現(xiàn)斷電或從STOP到RUN切換時(shí)需要保持的存儲(chǔ)器區(qū)域。設(shè)置如圖19所示。 圖19 CPU的“周期/時(shí)鐘存儲(chǔ)器”屬性頁(yè) 5.2.3程序流程設(shè)計(jì)與分析 (1) 輸送小車(chē)程序 輸送小車(chē)的程序流程圖如圖20所示。 圖20 輸送小車(chē)的程序流程圖 ● 正向行駛程序 小車(chē)響應(yīng)入箱請(qǐng)求信號(hào)設(shè)計(jì) 當(dāng)有出箱請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，小車(chē)回原點(diǎn)裝箱，小車(chē)上有電動(dòng)滾輪，并在內(nèi)側(cè)安裝有檢測(cè)器，當(dāng)箱體被檢測(cè)到時(shí)，其上升沿發(fā)出停止?jié)L輪運(yùn)轉(zhuǎn)的信號(hào)，同時(shí)發(fā)出讓小車(chē)正向行駛的信號(hào)。 到達(dá)工位，車(chē)上和發(fā)泡機(jī)內(nèi)的滾

56、輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，將箱體送入發(fā)泡機(jī)內(nèi)，當(dāng)檢測(cè)器檢測(cè)到下降沿時(shí)，停止小車(chē)上的滾輪并發(fā)出反向行駛的信號(hào)，同時(shí)解除該工位的入箱請(qǐng)求。若還有入箱請(qǐng)求，小車(chē)回原點(diǎn)，動(dòng)作同上。 在只響應(yīng)出箱請(qǐng)求時(shí)，若小車(chē)在返回原點(diǎn)途中，在其后有出箱請(qǐng)求，車(chē)在前工位停，然后反向，例如：車(chē)行到2#處時(shí)，4#有出箱請(qǐng)求，車(chē)在1#停，反向行駛?cè)?#響應(yīng)出箱請(qǐng)求。對(duì)該部分的功能在程序?qū)崿F(xiàn)上做如下設(shè)計(jì)。 在小車(chē)反向慢速及反向停車(chē)行駛的程序中增加相應(yīng)的控制程序段。 首先要排除4#工位，分別在1#、2#、3#工位的慢速行駛條件中增加其后面的出箱請(qǐng)求條件。在1#處要并聯(lián)2#、3#、和4#的出箱請(qǐng)求條件；在2#處并聯(lián)3#和4#的出箱請(qǐng)求條件

57、；在3#處并聯(lián)4#的出箱請(qǐng)求條件。反向停車(chē)中增加的條件與反向慢速相同。 停車(chē)并反向程序如圖21所示。 圖21 停車(chē)并反向程序 為保證能實(shí)現(xiàn)此功能，需要設(shè)計(jì)限制條件。 當(dāng)這樣的情況發(fā)生時(shí)，在小車(chē)反向行駛到1#、2#和3#的反向變速點(diǎn)處啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間要延長(zhǎng)到小車(chē)正向運(yùn)行后，確保當(dāng)車(chē)停止時(shí)能夠向右行駛。定時(shí)器控制程序如圖22所示。 圖22 定時(shí)器控制程序 ● 小車(chē)響應(yīng)出箱請(qǐng)求信號(hào)設(shè)計(jì) 在順向時(shí)，直接截車(chē)響應(yīng)出箱。 當(dāng)車(chē)在響應(yīng)入箱還未結(jié)束時(shí)，為能在入箱完成后辨別行駛方向，需要為小車(chē)和發(fā)出出箱請(qǐng)求的發(fā)泡機(jī)作位置信息記錄，兩者比較，產(chǎn)生的結(jié)果作為方

58、向的行駛的信號(hào)。 (2) 注射槍頭程序 當(dāng)有呼叫槍信號(hào)時(shí)，槍頭判斷信號(hào)的位置，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)前往相應(yīng)的工位，槍頭的停止由旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖進(jìn)行定位。注射槍頭的程序流程圖如圖23所示。 圖23 注射槍頭的程序流程圖 ● 計(jì)數(shù)器的操作模式 在CPU314C-2DP中，集成了4路完全獨(dú)立的60KHz的高速計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器的工作方式可分為： 連續(xù)計(jì)數(shù) 一次計(jì)數(shù) 周期計(jì)數(shù) 在CPU的組態(tài)畫(huà)面中，雙擊“計(jì)數(shù)”進(jìn)入組態(tài)畫(huà)面，選擇計(jì)數(shù)模式為連續(xù)計(jì)數(shù)。如圖24所示。 圖24 計(jì)數(shù)器組態(tài)畫(huà)面 (3) 計(jì)數(shù)器的功能和參數(shù)設(shè)置 ● 計(jì)數(shù)方向：可分為贈(zèng)/減計(jì)數(shù)。 ● 門(mén)功

59、能：用于開(kāi)始、停止和中斷計(jì)數(shù)功能。 取消計(jì)數(shù)：當(dāng)門(mén)再次打開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)值清零。 停止計(jì)數(shù)：當(dāng)門(mén)再次打開(kāi)時(shí)，計(jì)數(shù)值在上次計(jì)數(shù)值的基礎(chǔ)上計(jì)數(shù)。 ● 比較器功能：可在CPU中存儲(chǔ)比較值，用于產(chǎn)生中斷。 ● 硬件中斷功能：根據(jù)計(jì)數(shù)值和比較值，可產(chǎn)生硬件中斷。 計(jì)數(shù)器的參數(shù)設(shè)置畫(huà)面如圖25所示。 圖25 計(jì)數(shù)器參數(shù)設(shè)置畫(huà)面 (4) SFB47介紹 在OB1調(diào)用SFB47實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)數(shù)器的控制。SFB47塊圖如圖26所示。 圖26 SFB47塊圖 可使用以下功能。 ● 通過(guò)軟件門(mén) SW_GATE 啟動(dòng)/停止計(jì)數(shù)器 ● 啟用/控制輸出 DO ● 讀出狀態(tài)位

60、 ● 讀取當(dāng)前計(jì)數(shù)值和鎖存器值 ● 用于讀/寫(xiě)內(nèi)部計(jì)數(shù)寄存器的作業(yè) ● 讀出當(dāng)前周期（不與塊互連，但僅在背景數(shù)據(jù)塊中可用） SFB47的參數(shù)說(shuō)明。 輸入?yún)?shù)見(jiàn)下表10所示。 表10 輸入?yún)?shù)表 參數(shù) 數(shù)據(jù)類(lèi)型 地址（背景數(shù)據(jù)塊） 說(shuō)明 值范圍 缺省 LADDR WORD 0 “HW Config”中指定的子模塊 I/O 地址 CPU 特定 768 CHANNEL INT 2 通道號(hào)： CPU 312C CPU 313C CPU 313C-2 DP/PtP CPU 314C-2 DP/PtP 0-1 0-2

61、 0-3 0 SW_GATE BOOL 4.0 軟件門(mén) 用于計(jì)數(shù)器啟動(dòng)/停止 TRUE/FALSE FALSE CTRL_DO BOOL 4.1 啟用輸出 TRUE/FALSE FALSE SET_DO BOOL 4.2 控制輸出 TRUE/FALSE FALSE JOB_REQ BOOL 4.3 作業(yè)請(qǐng)求（正跳沿） TRUE/FALSE FALSE JOB_ID WORD 6 作業(yè)號(hào)： 不帶有功能的作業(yè) 寫(xiě)入計(jì)數(shù)值 寫(xiě)裝載值 寫(xiě)入比較值 寫(xiě)入滯后 寫(xiě)入脈沖持續(xù)時(shí)間 讀裝載值 讀比較值 讀取滯后 讀取脈沖持續(xù)時(shí)間

62、 00（十六進(jìn)制） 01（十六進(jìn)制） 02（十六進(jìn)制） 04（十六進(jìn)制） 08（十六進(jìn)制） 10（十六進(jìn)制） 82（十六進(jìn)制） 84（十六進(jìn)制） 88（十六進(jìn)制） 90（十六進(jìn)制） 0 JOB_VAL DINT 8 寫(xiě)作業(yè)的值 -231 到 +231-1 0 輸出參數(shù)見(jiàn)表11所示。 表11 輸出參數(shù)表 參數(shù) 數(shù)據(jù)類(lèi)型 地址（背景數(shù)據(jù)塊） 說(shuō)明 值范圍 缺省 STS_GATE BOOL 12.0 內(nèi)部門(mén)狀態(tài) TRUE/FALSE FALSE STS_STRT BOOL 12.1 硬件門(mén)狀態(tài)（啟動(dòng)輸入） TRUE

63、/FALSE FALSE STS_LTCH BOOL 12.2 鎖存器輸入狀態(tài) TRUE/FALSE FALSE STS_DO BOOL 12.3 輸出狀態(tài) TRUE/FALSE FALSE STS_C_DN BOOL 12.4 向下計(jì)數(shù)的狀態(tài)。 TRUE/FALSE FALSE STS_C_UP BOOL 12.5 向上計(jì)數(shù)的狀態(tài)。 TRUE/FALSE FALSE COUNTVAL DINT 14 當(dāng)前計(jì)數(shù)值 -231 到 231 -1 0 LATCHVAL DINT 18 當(dāng)前鎖存器值 -231到 231-1 0

64、 STS_CMP BOOL 26.3 比較器狀態(tài) TRUE/FALSE FALSE (5) 槍頭定位程序設(shè)計(jì) 假設(shè)槍頭的原點(diǎn)在1#的前上方，在每?jī)蓚€(gè)工位之間槍頭運(yùn)行需要2000個(gè)脈沖，其中快速時(shí)1500個(gè)，慢速時(shí)500個(gè)，這樣共需脈沖為6000個(gè)。 在定位控制中采用中斷設(shè)置，通過(guò)裝入比較值與高速計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值進(jìn)行比較，若相等，就產(chǎn)生中斷，調(diào)用硬件中斷組織塊OB40。在OB40內(nèi)處理相應(yīng)的狀態(tài)，并將下一次的比較值裝入，為下一次的比較中斷做準(zhǔn)備。裝比較值是通過(guò)作業(yè)請(qǐng)求寫(xiě)作業(yè)號(hào)來(lái)裝入的。寫(xiě)比較值的作業(yè)號(hào)為04（十六進(jìn)制），作業(yè)的值被寫(xiě)入到JOB_VAL中。 在OB40中要處理兩次比

65、較中斷，由于SFB47只有一個(gè)比較功能，所以這兩次比較中斷都是由同一個(gè)位地址產(chǎn)生，只不過(guò)產(chǎn)生比較的條件（比較值）不同。當(dāng)槍頭變速為慢速行駛時(shí)產(chǎn)生一次中斷，在OB40中要讓槍頭變?yōu)槁?，快速條件復(fù)位；當(dāng)槍頭要停車(chē)時(shí)又產(chǎn)生一次中斷，此時(shí)在OB40中要讓槍頭停止，同時(shí)復(fù)位快慢速條件。為了在中斷產(chǎn)生時(shí)只處理本次的事件，在中斷入口處對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，通過(guò)跳轉(zhuǎn)進(jìn)行判別，如圖27所示。為一次中斷時(shí)處理變速事件，并將結(jié)果立即輸出；為兩次中斷時(shí)處理停車(chē)事件，同時(shí)將結(jié)果立即輸出。在處理完第二次中斷后，讓計(jì)數(shù)值回零。 圖27 中斷次數(shù)跳轉(zhuǎn)處理 (6) 系統(tǒng)程序示例 打開(kāi)OB1，選擇

66、“選項(xiàng)”內(nèi)的“符號(hào)表”，將I/O及相應(yīng)的輔助存儲(chǔ)器輸入。 系統(tǒng)的程序塊結(jié)構(gòu)入下圖28所示。其中手動(dòng)程序編寫(xiě)在FC1中。 圖 28 系統(tǒng)的程序塊結(jié)構(gòu) ● 手動(dòng)程序的編寫(xiě) 雙擊FC1打開(kāi)程序編輯器，對(duì)手動(dòng)程序進(jìn)行編寫(xiě)。 ● SFB47程序的編寫(xiě) 系統(tǒng)在自動(dòng)模式運(yùn)行時(shí)將SFB47的軟件門(mén)打開(kāi)，準(zhǔn)備計(jì)數(shù)，SFB47的背景數(shù)據(jù)塊DB47如圖29所示。 圖29 DB47數(shù)據(jù)塊 OB1程序的編寫(xiě) 雙擊OB1對(duì)主程序進(jìn)行編寫(xiě)，在OB1中對(duì)FC1進(jìn)行調(diào)用。程序見(jiàn)附錄。 分別對(duì)FC1、OB40進(jìn)行程序編寫(xiě)。程序見(jiàn)附錄。 參考文獻(xiàn) [1] 胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.1. [2] 劉美俊.西門(mén)子S7系列PLC的應(yīng)用與維護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.1. [3] 鄭鳳翼.圖解西門(mén)子S7-300/400系列PLC入門(mén)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.8. [4] 柴瑞娟，孫繼承等.西門(mén)子P