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3、 梯形图设计
机械手的控制属顺序控制，采用步进指令，根据说明机器工作状态转换的图形，很容易进行程序设计。
（1） 根据机械手的工作方式情况，选择“梯形图的总体设计
单步操作”方式时，应执行“单步操作”程序；在选择“返回原位”方式时，应执行“返回原位”程序; “自动”方式时，应执行“自动”程序，故梯形图的总体构成如下图所示。其中，自动程序要在启动按钮按下时才执行。
图4.3机械手PLC控制梯形图总体构成
（2） 各部分梯形图的设计
通用部分梯形图设计
A状态器的初始化：初始状态器S600在手动方式下被置位、复位。当方式选择开关处于“返回复位”（X501接通）时，按下返回复位按钮（X505）时被置位;在“单步操作”（X500接通）时，S600复位。处于中间工步的状态器用手动作复位操作，即在方式选择开关位于“单步操作”或 “返回复位”时，中间状态器同步复位，故初始状态梯形图如下图示（如果状态器要在供电时从断电前条件开始继续工作，则不需要M71）状态器初始化梯形图。
B状态器转换启动：若机械手工作在自动工作方式下，当初始状态器S600被置位后，按下启动按钮，辅助继电器M575工作，状态器的状态可以一步步向下传递，即可以进行转换。在执行“连续操作”程序时，转换启动继电器M575一直保持到停机按钮按下为止。另一方面，采用M100检查机器是否处于原位。当M575和M100都接通时，从初始状态开始进行转换，其梯形图如下图。
图4.4状态器转换启动梯形图
C状态器转换禁止梯形图：激活特殊辅助继电器M574，并用步进指令控制状态器转换时，状态器的自动转换就被禁止。
在“单周期”工作期间，按下停止按钮时，M574应被激励并保持，操作停止在现行工步。当按下启动按钮时，从现行工序重新开始工作，M574应复位，即重新允许转换。
在“步进”工作方式时，M574应始终工作，此时，禁止任何状态转换。但每按下一次启动按钮时，M574断开一次，允许状态器转换一步。
在“手动”工作方式（单一操作，返回原位）情况下，禁止进行状态转换。在手动方式解除之后，按下启动按钮，则状态转换禁止解除，M574复位。
PLC在启动时，用初始化脉冲M71使M574自保持，以次禁止状态转换，直到按下启动按钮。状态器转换禁止梯形图如下。
图4.5状态器转换禁止梯形图
通过对上图的分析可得出：在执行“单步操作”和“返回原位”程序时
，M575一直不能被接通，而M574长期被接通（按下启动按钮时除外）；执行“步进”程序时，每按一次启动按钮，M574断开一次，M575接通一次，状态器转换一次；在执行“单周期操作”程序时，按下启动按钮，M574断开，M575接通，状态器的状态可一步一步向下转换，直至按下停止按钮时，M574自锁，状态器的状态转换被禁止，操作停止现行工序（再次按下启动按钮时从现行工序开始工作）；在执行“连续操作”程序时，M575一直接通到按下停止按钮，此时M574一直不能接通。
D单步操作梯形图
手动操作方式由于不需要任何复杂的顺序控制，可以用常规继电器顺序方法来设计梯形图。“单步操作”时，按下夹持按钮时，夹持输出Y431自保持，只有按下松开按钮时，Y431才会复位；按下上升按钮，上升输出Y432保持接通；按下下降按钮，Y430保持接通；在上限位按下左行按钮，左行输出Y434保持接通；在上限位按下右行按钮，右行输出Y433保持接通。单步操作是梯形图如下图。
图4.6机械手单步操作梯形图
E返回原位梯形图
在“返回原位”状态下，“夹持”与“下降”动作应被停止，上限位未动作时应进行“上升”；上限位动作时，“右行”动作应停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形图如下图。
图4.7机械手返回原位梯形图
F “自动”状态梯形图
如下图表示了机械手自动工作时执行各工步的情况。表明了各工步的实现以及各工步的转换条件。在第一次下降工步中，下降电磁阀Y430接通。自下限位置时，X401接通，转化为“夹持”过程。在夹持工步中，夹持电磁阀Y431置位，同时驱动T450。T450接通后，转化为第一次上升。此后执行类似的操作，完成由初始条件到下一个初始条件的一系列操作。在夹持输出Y431置位后，保持夹持，直到夹持输出复位松开。如上述一步步按顺序驱动各个负载动作，称为顺序控制或过程步进型控制。这种控制过程用继电器符号程序很难实现程序设计。
图4.8机械手自动工作流程图
用状态器替代自动工作流程图中的各工步，可得到如下图所示的功能表图。初始状态在图中用双线框表示。
图4.9机械手自动工作功能表图
根据上图所示的功能表图，可设计出自动操作时的梯形图，如下图所示。
图4.10机械手自动工作梯形图
绘制机械手PLC将控制梯形图
将从初始化开始的一系列梯形图，按照总体构成图的形式作何在一起，得到机械手PLC控制的梯形图，如下图所示。
图4.11机械手PLC控制梯形图
该机械手在自动工作状态时，应先将其工作方式选择开关放在“返回原位”，并按下返
回原位按钮，对状态器进行置位，然后再将工作方式选择开关放至自动工作方式下。若自动工作状态解除，则应将工作方式选择开关放至“单步操作”位置。
功能表图设计
1、步的划分
分析被控对象的工作过程及控制要求，将系列的工作过程划分成若干阶段，这些阶段称为“步”。步是根据PLC输出量的状态划分的，只要系统的输出量状态发生变化，系统就从原来的步进入新的步。如下图所示，某液压动力滑台的整个工作过程可划分为四步，即：0步A、B、C均不输出；1步A、B输出；2步B、C输出；3步C输出。在每一步内PLC各输出量状态均保持不变。
步也可根据被控对象工作状态的变化来划分，但被控对象的状态变化应该是由PLC输出状态变化引起的。如下图所示，初始状态是停在原位不动，当得到起动信号后开始快进，快进到加工位置转为工进，到达终点加工结束又转为快退，快退到原位停止，又回到初始状态。因此，液压滑台的整个工作过程可以划分为停止（原位）、快进、工进、快退四步。但这些状态的改变都必须是由PLC输出量的变化引起的，否则就不能这样划分。例如：若从快进转为工进与PLC输出无关，那么快进、工进只能算一步。
总之，步的划分应以PLC输出量状态的变化来划分，因为我们是为了设计PLC控制的程序，所以PLC输出状态没有变化时，就不存在程序的变化。
2、转换条件的确定
确定各相邻步之间的转换条件是顺序控制设计法的重要步骤之一。转换条件是使系统从当前步进入下一步的条件。常见的转换条件有按钮、行程开关、定时器和计数器触点的动作（通/断）等。
如上图“步的划分方法二”所示，滑台由停止（原位）转为快进，其转换条件是按下起动按钮SB1（即SB1的动合触点接通）；由快进转为工进的转换条件是行程开关SQ2动作；由工进转为快进的转换条件是终点行程开关SQ3动作；由快退转为停止（原位）的转换条件是原位行程开关SQ1动作。转换条件也可以是若干个信号的逻辑（与、或、非）组合。如：A1*A2、B1+B2。
3、功能表图的绘制
根据以上分析画出描述系统工作过程的功能表图，是顺序控制设计中最为关键的一个步骤。绘制功能表图的具体方法将在下面介绍。
4、梯形图的编制
根据功能表图，采用某种编程方式设计出梯形图程序。有关编程方式建在下一节中介绍。
5、功能表图的绘制方法
功能表图概述
功能表图又称流程图。它是描述控制系统的控制过程、功能和特征的一种徒刑。功能表图并不涉及所描述的控制功能的具体技术，是一种通用的技术语言，因此，功能表图也可用于不同专业
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毕业论文正文
衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文目录第一章 绪论 ................................................................................................................................
................ 2 1.1 课题研究背景.................................................................................................................................. 2 第二章 机床数控系统................................................................................................................................. 4 2.1 改造方案 ......................................................................................................................................... 4 2.2 相关技术 ......................................................................................................................................... 4 2.2.1 变频技术.............................................................................................................................. 4 2.2.2 伺服控制.............................................................................................................................. 6 2.3 PLC 技术 ......................................................................................................................................... 7 2.3.1 基础知识.............................................................................................................................. 7 2.3.2 发展趋势.............................................................................................................................. 8 2.4 小结 ................................................................................................................................................. 8 第三章 PLC 编程技术.................................................................................................................................. 9 3.1 概述 ................................................................................................................................................. 9 3.1.1 语言特点.............................................................................................................................. 9 3.1.2 编程语言的形式................................................................................................................ 10 3.2 程序设计 ........................................................................................................................................11 3.2.1 程序结构.............................................................................................................................11 3.2.2 变量表................................................................................................................................ 22 3.3 小结 ............................................................................................................................................... 22 第四章 PLC 接口与通信技术 .............................................................................................................. 23 4.1 自由口模式下 PLC 与计算机的通信 ............................................................................................ 23 4.1.1 通信协议............................................................................................................................ 23 4.1.2 通信技术............................................................................................................................ 25 4.2 PLC 与控制系统通信.................................................................................................................... 33 4.3 PLC 与人机界面 HMI..................................................................................................................... 34 4.4 小结 ............................................................................................................................................... 35 第五章 总结 .............................................................................................................................................. 36 论文总结 .............................................................................................................................................. 36 致 谢 ...................................................................................................................................................... 37 参 考 文 献 ................................................................................................................................................ 38第 1 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第一章绪论1.1 课题研究背景由于机床一般都具有较长的使用时间，在上个世纪 70、80 年代制造的普通机床都 采用的是接触器-继电器控制，到目前有很大一部分还在使用，该系统具有体积大、功 耗大、控制速度慢、改变控制程序困难，由于是由触点控制，在控制复杂时可靠性降低。 在如今的加工环境中已经越来越不适应精确，高效率的要求。 可编程序控制器(PLC)是根据顺序逻辑控制的需要而发展起来的，是专门为工业环 境应用而设计的数字运算操作的电子装置。 PLC 是一种用于自动化控制的专用计算机，实质上属于计算机控制方式，PLC 控制 一般具有可靠性高、易操作、维修、编程简单、灵活性强等特点。机床采用了 PLC 控制， 用软件实现对机床运行的自动控制，可靠性大大提高。控制系统结构简单，外部线路简 化。另外可方便地增加或改变控制功能。也可进行故障自动检测与报警显示，提高运行 安全性，并便于检修。 鉴于其种种优点，目前，普通机床的继电器控制方式已逐渐被 PLC 控制代替。同时， 由于电机交流变频调速技术的发展，机床的调速方式已由原来的齿轮箱固定档位调速改 为直接由伺服电机拖动的无级调速。它具有体积小，调速范围广。 如果要把那些老式机床废弃，重新购买新的数控机床，不仅花费巨大，而且原有的 老式机床也将浪费。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增 长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个& 永恒&的课题。所以，对这些机床进行数控化改造，就有了很大的市场，且具有投资少， 交货快，可充分利用现有条件和采用最新技术的特点。 同购置新机床相比，一般可以节省 60％～80％的费用，改造费用低。特别是大型、 特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的 1/3，交货期短。但有 些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造 成本提高 2～3 倍，与购置新机床相比，只能节省投资 50%左右。 可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。可根据技术革 新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧第 2 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文机床改成当今水平的机床。 宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在 70 年代末、80 年代初已开始大规 模应用数控机床。最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而 我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后 20 年。如我国机床拥有量中，数 控机床的比重(数控化率)到 1995 年只有 1.9％，而日本在 1994 年已达 20.8％，因此每年 都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的 必要性。 目前，在我国随着企业加速进行现代化技术改造，PLC 及其应用技术越来越多的应 用到企业的设备改造和技术更新之中。近几年在大型机床的电气化改造中 PLC 技术的 应用得到了长足发展，有许多成功范例。第 3 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第二章机床数控系统我国 20 年以前生产的机床电气控制普遍采用交流接触器和继电器进行控制，经过 长期使用，电器元件老化，触点烧损，造成设备故障频发。在维护中由于线路接点多， 元件更新，许多故障不能及时处理，给企业生产带来诸多不便。随着电子和信息技术的 发展，PLC 技术也获得了长足进步。许多企业为了提高机床效率与精度开始对老式机床 进行技术改造，运用 PLC、变频控制、人机交互、网络控制等技术提高机床的可靠性和 精度，提高设备现代化技术水平，以适应市场经济带来的挑战。2.1 改造方案C5235 双柱立式车床是武汉重型机床厂 70 年代生产的大型车床，采用接触器和继 电器回路进行控制，主要加工大型碎矿、选矿备件。近几年，由于线路老化、接点烧损， 电气故障频繁发生，控制回路多，故障难以及时排查，加之电子元件改型，往往牵一发 而动全身，给维护工作带来极大困难。经有关技术人员讨论决定对电气线路进行数控化 改造，采用 PLC 摸块作核心控制，用变频器驱动主电机带动工作盘，左右立柱电机更 换步进电机，传动丝杠改用滚珠丝杠，用触摸屏代替控制柜，实现实时显示与控制。 改造后走刀量实现了精确控制与显示，加工锥体不再板立柱，安装专用挂轮系统， 而只需输入指令，并且通过专用软件可与生产管理系统相连接，在后续开发通过编程还 可实现加工球面、抛物面和复杂曲面加工，软件升级与开发都可通过编程实现。提高了 加工效率和精度，实现自动化，为以后信息控制系统奠定了基础。2.2 相关技术2.2.1 变频技术 变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、再次整流(直流变交流)、制动单元、驱动 单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电流频率来改变电机速度，但如果仅改变第 4 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文频率而不改变电压，频率降低时会使电机出于过电压(过励磁)，导致电机可能被烧坏。 因此变频器在改变频率的同时必须要同时改变电压。电机在工频电源供电时起动和加速 冲击很大，而当使用变频器供电时，这些冲击就要弱一些。工频直接起动会产生一个大 的起动电流。而当使用变频器时，变频器的输出电压和频率是逐渐加到电机上的，所以 电机起动电流和冲击要小些。 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。电器器件的更新促进了电力电子 变换技术的不断发展。20 世纪 70 年代开始，脉宽调制变压变频((PWM-VVVF )调速研 究引起了人们的高度重视。20 世纪 80 年代，作为变频技术核心的 PWM 模式优化问题 吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波 PWM 模式效果最佳。20 世纪 80 年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的 VVVF 变频器己投入市场并获 得了广泛应用。 在推出 PWM 磁通矢量控制的变频器数年后， 1998 年末又出现采用 DTC 控制技术的变频器。ABB 公司的 ACS600 系列是第一代采用 DTC 技术的变频器，它能 够用开环方式对转速和转矩进行准确控制，而且动态和静态指标已优于 PWM 闭环控制 指标。 变频器控制方式经历了以下五代: 1, U/f--C 的正弦脉宽调制(SPWM)控制方式 2、电压空间矢量(( SVPWM)控制方式 3、矢量控制(VC)方式 4 直接转矩控制(DTC)方式 5,矩阵式交一交控制方式 控制方式是决定变频器使用性能的关键所在。目前市场上低压通用变频器品牌很 多，包括欧、美、日及国产的共约 50 多种。选用变频器时不要认为档次越高越好，而 要按负载的特性，以满足使用要求为准，以便做到量才使用、经济实惠。转矩控制型变 频器的选型及相关问题基于调速方便、节能、运行可靠的优点，变频调速器已逐渐替代 传统的变极调速、电磁调速和调压调速方式。直接转矩控制以测量电机电流和直流电压 作为自适应电机模型的输入。该模型每隔 25us 产生一组精确的转矩和磁通实际值，转 矩比较器和磁通比较器将转矩和磁通的实际值与转矩和磁通的给定值进行比较，以确定 最佳开关位置。由此可以看出它是通过对转矩和磁通的测量，即刻调整逆变电路的开关 状态，进而调整电机的转矩和磁通，以达到精确控制的目的。第 5 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文2.2.2 伺服控制 作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性一直是影响系统加工性能的重要指 标。伺服系统是以机械运动的驱动设备，电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力 电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系 统。这类系统控制电动机的转矩、转速和转角，将电能转换为机械能，实现运动机械的 运动要求。具体在数控机床中，伺服系统接收数控系统发出的位移、速度指令，经变换、 放调与整大后， 由电动机和机械传动机构驱动机床坐标轴、 主轴等， 带动工作台及刀架， 通过轴的联动使刀具相对工件产生各种复杂的机械运动，从而加工出用户所要求的复杂 形状的工件。 伺服系统主要由三部分组成:控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机。控制器按 照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差， 调节控制量:功率驱动装置 作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电 动机转矩的大小， 另一方面按电动机的要求把恒压恒频的电网供电转换为电动机所需的 交流电或直流电;电动机则按供电大小拖动机械运转。 进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。为此，要求 进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制。具体要求其调速范 围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。根据系统使用的电动机，进给伺服可细分 为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。 主轴伺服提供加工各类工件所需的切削功率，因此，只需完成主轴调速及正反转功 能。但当要求机床有螺纹加工、准停和恒线速加工等功能时，对主轴也提出了相应的位 置控制要求，因此，要求其输出功率大，具有恒转矩段及恒功率段，有准停控制，主轴 与进给联动。与进给伺服一样，主轴伺服经历了从普通三相异步电动机传动到直流主轴 传动。随着微处理器技术和大功率晶体管技术的进展，现在又进入了交流主轴伺服系统 的时代。 作为数控机床的重要功能部件，伺服系统的特性是影响系统加工性能的重要指标。 围绕伺服系统动态特性与静态特性的提高，近年来发展了多种伺服驱动技术。可预见随 着超高速切削、超精密加工、网络制造等先进制造技术的发展，具有网络接口的全数字 伺服系统、直线电动机及高速电主轴等将成为数控机床行业的关注的热点，并成为伺服 系统的发展方向。第 6 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文2.3 PLC 技术 可编程控制器，英文称 Programmable Logic Controller，简称 PLC。PLC 是基于电子 计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置 那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行 入出信息变换实现控制。PLC 基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机 进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而 PLC 则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么 适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。输入输出信息变换、可靠物理实现，可 以说是 PLC 实现控制的两个基本要点。 2.3.1 基础知识 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按 照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是 通过气动或电气控制系统来实现的。 PLC 的定义有许多种。 国际电工委员会(IEC )对 PLC 的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设 计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械 或生产过程。 可编程序控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统形成一个整体， 易于扩充其功能的原则设计。 从结构上分，PLC 分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则 组合配置。 CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的 系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送 来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状 态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分 析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。 CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线第 7 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文构成， CPU 单元还包括外围芯片、 总线接口及有关电路。 内存主要用于存储程序及数据， 是 PLC 不可缺少的组成单元。 PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分(I/O)完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将 电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入 (DI)，开关量输出(DO )，模拟量输入(AI)，模拟量输出(AO)等模块。按 Il0 点数确定模块规格及 数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受 CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的 底板或机架槽数限制。 大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是:电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块， 机械上， 实现各模块间的连接， 使各模块构成一个整体。 SEIMENS 57-226 型 PLC 是西门子公司近年来开发的具有先进水平的可编程控制器，具有广泛应用领域。采用标准的 PLC 编程语言梯形图编程，梯图在线显示，远程 诊断，处理速度 6000 步/24 毫秒，40 个定时器，32 个计数器，数字输入输出为 144/9。 2.3.2 发展趋势 进入 21 世纪，可编程序控制器仍保持旺盛的发展势头，并不断扩大其应用领域。 未来 PLC 将在以下几个方面发展: (1)执行多任务功能的出现 (2)网络能力的强化 (3)高速化处理功能 (4)大力发展集成化软件 (5)微型可编程序控制器异军突起 (6)信息技术渗入可编程序控制器 (7)加强安全技术2.4 小结在传统继电器控制机床的改造中，利用 PLC 作为核心控制元件，用变频器和伺服控 制达到数控化，是我国许多企业进行设备技术改造的有效途径。 本章对机床改造整个方案和应用到的技术做了阐述，并对 PLC 做了简要介绍。第 8 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第三章PLC 编程技术3.1 概述PLC 的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言， 也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还 没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言， OMRON 公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的 PLC，其编程语言都具有一 些共同的特点: 3.1.1 语言特点 1、图形式指令结构: 程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件 开发者己把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把 这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似 于继电器控制电路的梯形图， 很容易接受。 如西门子公司还采用控制系统流程图来表示， 它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定 时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给于表示，虽然象征性不如逻辑运算部分， 也受用户欢迎。 2.明确的变量常数: 图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如;K400, T120 等。 PLC 中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手 册。 3.简化的程序结构: PLC 的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序 的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。 4.简化应用软件生成过程: 使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编第 9 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话 下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。 5.强化调试手段: 无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而 PLC 的 程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用 PLC 和编程器上的按键、显示和内部 编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。 总之，PLC 的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长 时间的专门训练。 3.1.2 编程语言的形式 PLC 最常用的两种编程语言，一是梯形图，二是助记符语言表。采用梯形图编程， 因为它直观易懂，但需要一台个人计算机及相应的编程软件;采用助记符形式便于实验， 因为它只需要一台简易编程器，而不必用昂贵的图形编程器或计算机来编程。虽然一些 高档的 PLC 还具有与计算机兼容的 C 语言、BASIC 语言、专用的高级语言(如西门子公 司的 GRAPHS、三菱公司的 MELSAP )，还有用布尔逻辑语言、通用计算机兼容的汇编 语言等。 1、编程指令：不管怎么样，各厂家的编程语言都只能适用于本厂的产品。指令是 PLC 被告知要做什么质上讲，指令只是一些二进制代码，这点 PLC，以及怎样去做的代 码或符号。这点 PLC 与普通的计算机是完全相同的。同时 PLC 也有编译系统，它可以 把一些文字符号或图形符号编译成机器码，所以用户看到的 PLC 指令一般不是机器码 而是文字代码，或图形符号。常用的助记符语句用英文文字(可用多国文字)的缩写及数 字代表各相应指令。常用的图形符号即梯形图，它类似于电气原理图是符号，易为电气 工作人员所接受。 2、指令系统：一个 PLC 所具有的指令的全体称为该 PLC 的指令系统。它包含着指 令的多少，各指令都能干什么事，代表着 PLC 的功能和性能。一般讲，功能强、性能 好的 PLC，其指令系统必然丰富，所能干的事也就多。我们在编程之前必须弄清 PLC 的指令系统 3、程序：PLC 指令的有序集合，PLC 运行它，可进行相应的工作，当然，这里的 程序是指 PLC 的用户程序。用户程序一般由用户设计，PLC 的厂家或代销商不提供。 用语句表达的程序不大直观，可读性差，特别是较复杂的程序，更难读，所以多数程序第 10 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文用梯形图表达。 4、梯形图：梯形图是通过连线把 PLC 指令的梯形图符号连接在一起的连通图，用 以表达所使用的 PLC 指令及其前后顺序，它与电气原理图很相似。它的连线有两种:一 为母线，另一为内部横竖线。内部横竖线把一个个梯形图符号指令连成一个指令组，这 个指令组一般总是从装载(LD)指令开始，必要时再继以若干个输入指令 (含 LD 指令)，以建立逻辑条件。最后为输出类指令，实现输出控制，或为数据控制、流程控制、通讯 处理、监控工作等指令，以进行相应的工作。母线是用来连接指令组的。 梯形图与助记符的对应关系：助记符指令与梯形图指令有严格的对应关系，而梯形 图的连线又可把指令的顺序予以体现。 一般讲， 其顺序为:先输入， 后输出(含其他处理)； 先上，后下；先左，后右。有了梯形图就可将其翻译成助记符程序。反之根据助记符， 也可画出与其对应的梯形图。 梯形图与电气原理图的关系：如果仅考虑逻辑控制，梯形图与电气原理图也可建立 起一定的对应关系。如梯形图的输出(OUT)指令，对应于继电器的线圈，而输入指令(如 LD. AND, OR)对应于接点，互锁指令(IL, ILC)可看成总开关，等等。这样，原有的继 电控制逻辑，经转换即可变成梯形图，再进一步转换，即可变成语句表程序。有了这个 对应关系，用 PLC 程序代表继电逻辑是很容易的。这也是 PLC 技术对传统继电控制技 术的继承。3.2 程序设计S7-200CPU 程序由三个基本元素组成：主程序、子程序(可选)、中断程序(可选)。在 梯形图中，程序被分成称为网络的一些段。一个网络是触点、线圈和功能的有序排列。 这些元件连接在一起组成一个左母线和右母线之间的完整电路。 STEP7-Micro/WIN32 允 许以网络为单位给 LAD 程序建立注释。FBD 编程使用网络概念给程序分段和加注释。 STL 不使用网络，但是，可以使用 NETWORK 这个关键词对程序分段，使程序可以转 换为 LAD 或 FBD 。 3.2.1 程序结构 下面仅以 C5235 双柱立式车床为例介绍在 SENMEIS STEP7-Micro/WIN32 软件环境 下程序设计方法和思想。 C5235 双柱立式车床程序包含 1 个主程序(OB 1)，11 个子程序。第 11 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文其中包含 5 个接口子程序: 变频器控制子程序：PWMO^RUN(SBR1) PWM1ee RUN(SBR2) 控制子程序：ASIO C TRL(SBRB) 读子程序：ASIOee READ(SBR9) 写子程序：ASIOwe WRITE(SBR10) 1 个人机界面(触摸屏)子程序：HSCes INIT(SBR7) 5 个控制部分子程序: 工作台速度控制子程序：SBR 0(SBR0) 左立柱控制子程序：SBR 3(SBR3) 右立柱控制子程序：SBR 4(SBR4) 左刀架控制子程序：SBR 5(SBR5) 右刀架控制子程序：SBR_6(SBR6) 主程序(OB1): 主程序包含故障指示报警，导轨温度保护，齿轮啮合，油泵运行反馈，刀架伺服， 横梁夹紧，工作台正常工作等控制方面。 梯形图指令程序如图 3-1 所示：第 12 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 13 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 14 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 15 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 16 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 17 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 18 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 19 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文图 3.1主程序左刀架控制子程序 SBR 7(SBR7):： 部分梯形图指令程序如图 3.2 所示：第 20 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第 21 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文图 3.2 左刀架控制子程序3.2.2 变量表表 3.1 部分变量表序 1 2 3 4 5Smybol 齿轮齿合正常 1 横梁上升 右刀架向心限位 左滑枕向下 夹紧电机 1 正转反馈Address I0.4 I1.5 I2.7 I4.1 I5.3 6 7 8 9 10Smybol 左刀架自由走刀 2 左进给速度 8 右进给速度 6 右刀架自由走刀 1 伺服 2 零速Address I6.5 I7.7 I9.1 I10.3 I12.53.3 小结本章介绍了 PLC 编程特点和方式，重点以 SEIMENS C5235 双柱立式车床应用编程作了阐述。57-226 型 PLC 为例，并对第 22 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第四章PLC 接口与通信技术随着电子和信息技术的发展，在信息化全球普及的今天，PLC 技术已经和网络紧密 联系在一起。通过与计算机连接可以实现与生产管理系统相连，进行自动化控制。可视 化的人机界面更易于操作，并且通过网络还可进行远程实时控制。4.1 自由口模式下 PLC 与计算机的通信以计算机作为主站，用自由协议实现计算机与 S7-200 的通信，可以实现对 PLC 从 站各寄存器的读/写操作。 计算机通过 COM 口发送指令到 PLC 的 PORTO(或 PORT1)口， PLC 通过 RCV 接收指令，然后对指令进行译码，译码后调用相应的读/写子程序实现指 令要求的操作，并返回指令执行的状态信息。 4.1.1 通信协议 在自由口模式下， 通信协议是由用户定义的。 用户可以用梯形图程序调用接收中断、 发送中断、发送指令(XMT )、接受指令(RCV)来控制通信操作。在自由口模式下，通信 协议完全由梯形图程序控制。 指令格式定义：计算机每次发送一个 33 字节长的指令来实现一次读/写操作 指令格式见表 4-1 说明: 1.起始字符 起始字符标志着指令的开始，在本例中被定义为 ASCII 码的“g”，不同的 PLC 从 站可以定义不同的起始字符以接收针对该 PLC 的指令。 2，指令类型 该字节用来标志指令的类型，在本例中 OSH 代表读操作，06H 代表写操作。 3.目标 PLC 站地址 目标 PLC 站地址占用指令的 B2. B3 两个字节，以十六进制 ASCII 码的格式表示目 标 PLC 的站地址。第 23 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文4.目标寄存器地址 在 PLC 内部可以用 4 个字节来表示一个寄存器的地址(但不能表示一个位地址)。 前两个字节表示寄存器类型，后两个字节表示寄存器号。表 4.1 指令格式00 00(H ): I 寄存器区 例如:01 00(H ): Q 寄存器区02 00(H ): M 寄存器区08 00(H ): V 寄存器区IB000 的地址可表示为 VB100 的地址可表示为 5.读/写字节数 M00 00 00 00(H) 08 00 00 64(H)当读命令时，始终读回从目标寄存器开始的连续 8 个字节的数据(转换为十六进制 ASCII 码后占用 16 个字节)，可以根据自己的需要取用，M 可以任意写入。 当写命令时，M 表示的是要写入数据的十六进制 ASCII 码所占用的字节数。例如要 写入 1 个字节的数据，数据在指令中以十六进制 ASCII 码表示，它将占用 2 个字节，此 时应向 M 中写入”02&。同理，如果要写入 5 个字节的数据，M 中应写入，&OA& 6.要写入的数据 要写入的数据在指令中以十六进制 ASCII 码的格式表示，占用指令的 B14-B29 共 16 个字节。数据区必须填满，但只有前 M 个字节的数据会被写入目标寄存器。一条指 令最多可以写入 8 个字节的数据(此时 M 中应写入，&10&，代表十进制的 16) 7.BCC 校验码 在传输过程中，指令有可能受到任何的干扰而使原来的数据信号发生扭曲，此时的 指令当然是错误的，为了侦测指令在传输过程中发生的错误，接收方必须对指令作进一 步的确认工作，以防止错误的指令被执行，最简单的方法就是使用校验码。BCC 校验码 的方法就是将要传送的字符串的 ASCII 码以字节为单位作异或和， 并将此异或和作为指 令的一部分传送出去;同样地， 接收方在接到指令后， 以相同的方式对接收到的字符串作 异或和， 并与传送方所送过来的值作对比， 若其值相等， 则代表接收到的指令是正确的， 反之则是错误的。 在本例中，bcc 为指令 B1 到 B29 的异或和，BCC 为 bcc 的十六进制 ASCII 码。 bcc--B1 xor B2 xor B3 xor B4 xor……xor B29 8.结束字符第 24 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文结束字符标志着指令的结束，在本例中被定义为 ASCII 码的”G&，不同的 PLC 从 站可以定义不同的结束字符以接收针对该 PLC 的指令。 PLC 在接到上位机指令后，将发送一个 21 字节长反馈信息，格式见表 4-2 。 9 说明: 1.起始字符 起始字符标志着反馈信息的开始，在本例中被定义为 ASCII 码的”g-，不同的 PLC 从站可以定义不同的起始字符，这样上位机可以根据信息的起始字符来判断反馈信息 的来源。 2.状态信息 该字节包含指令执行的状态信息，在本例中表 4.2 结束字符01H 02H 03H 04H 1.数据区代表 代表 代表 代表读取正确 写入正确 BCC 校验码错误 指令不合法反馈信息的 B3 到 B18 为读指令所要读取的数据，以十六进制 ASCII 码表示。 2. BCC 校验码 与上位机指令中的 BCC 校验码类似，它是反馈信息 B3 到 B18 的异或和。 3.结束字符 结束字符标志着反馈信息的结束，在本例中被定义为 26H 。 4.1.2 通信技术 一条指令除包含数据外，还包含必要的控制字(起始字符、结束字符、指令类型等)。 如果指令中的数据直接以其原本的形式传输，则不可避免的会与指令中的控制字发生混 淆。 例如本例中，指令的起始字符为“g” ，其 ASCII 码值为 67H，结束字符为“G” ， 其 ASCII 码值为 47H。假设要写入的数据中也有 47H，并且数据直接以其原本的形式传 输，则 PLC 会因为接收到了数据中的 47H 而停止接收，这样 PLC 接收到的指令将是一 个不完整的非法指令，很可能造成 PLC 的误动作。第 25 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文为了避免这种情况的发生，可以用文本来传送二进制数据。通过以 16 进制 ASCII 码的格式描述数据，每个二进制的字节都可以表示成一对 ASCII 编码，这对编码表示这 个字节的两个 16 进制字符。 这种格式可以表示任何的数值， 仅仅使用 ASCII 代码的 30H 到 39H(表示 0 到 9)和 41H 到 46H(表示 A 到 F)。 ASCII 码的其余部分可以用作控制字(起 始标志、结束标志、指令类型等)。这样，数据中的 47H 以 ASCII 码的形式进行传送就 变成了 34H 37H 两个字节， 从而避免了 PLC 因接收到数据中的 47H 而停止接收的错误。表 4-3 上位机指令格式Byte0 Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5 Byte6 Byte7 Byte8 Byte9 Byte10 Byte11 Byte12 Byte13 Byte14 Byte15 Byte16 Byte17 Byte18 Byte19 Byte20 Byte21 Byte22 Byte23 Byte24 Byte25 Byte26 Byte27 Byte28 Byte29 Byte30 Byte31起始字符 指令类型（读/写） 目标 PLC 站地址（十六进制 ASCII 码）目标寄存器地址（十六进制 ASCII 码）读/写字节数 M（十六进制 ASCII 码）要写入的数据（十六进制 ASCII 码）BCC 校验码（十六进制 ASCII 码）第 26 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文Byte32表 4-4 反馈信息格式结束字符Byte0 Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5 Byte6 Byte7 Byte8 Byte9 Byte10 Byte11 Byte12 Byte13 Byte14 Byte15 Byte16 Byte17 Byte18 Byte19 Byte20 PLC 程序执行过程起始字符 状态信息数据区（十六进制 ASCII 码）BCC 校验码（十六进制 ASCII 码） 结束字符----PLC 在第一次扫描时执行初始化子程序，对端口及 RCV 指令进行初始化。初始 化完成后，运行 RCV 指令使端口处于接受状态。 ----RCV 会将以”g..开头”G'，结尾的指令保存到接收缓冲区，并同时产生接收完 成中断。 ----RCVcomplete 中断服务程序用来处理接收完成中断事件，它会将接收缓冲区中 的十六进制 ASCII 码还原成数据并保存，同时置位 Verify 子程序的触发条件(M0.1)o ----Verify 子程序首先复位本身的触发条件以防止子程序被重复调用， 然后求出接收 缓冲区中指令的 BCC 校验码并与指令中的 BCC 校验码进行比对。如果相等则置 BCC 码校验正确的标志位(M0.0 )为 1;如果指令格式正确(指令的结束标志在接收缓冲区中特第 27 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文定的位置 VB133)而 BCC 码不相等，则发送代表 BCC 校验码错误的反馈信息;如果指令 格式不正确(VB133 中不是指令的结束标志)，则返回代表指令格式错误的反馈信息。 ----Read 子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、指令类型为读指 令、 BCC 检验码正确。 当条件满足时， Read 子程序被执行。 Read 子程序首先禁止 RCV， 然后将指令所要读取的数据转换成十六进制 ASCII 码并写入发送缓冲区、计算 BCC 检 验码、最后发送反馈信息。 ----Write 子程序的触发条件为:指令中的站地址与本机站地址相符、 指令类型为写指 令、 BCC 检验码正确。 当条件满足时， Writ。 子程序被执行。 Write 子程序首先禁止 RCV， 然后将指令中的数据写入目标寄存器，最后发送代表写入正确的反馈信息。 ----PLC 每接到一条指令后都会发送一条反馈信息，当反馈信息发送完成时，会产 生 发 送 完 成 中 断 ， XMTcomplete 中 断 服 务 程 序 用 来 处 理 发 送 完 成 中 断 事 件 。 在 XMTcomplete 中断服务程序中所要执行的操作包括;复位 BCC 校验码正确的标志位 ( M0.0 );允许 RCV; bcc 码寄存器清零;重新装入用于计算 BCC 校验码的地址指针;接收 缓冲区中存放指令结束字符的字节 VB133 清零(用来判断下一条指令格式是否正确)。 PLC 寄存器地址分配 一此程序占用 PLC 寄存器的 VB 100-VB 199，内部继电器占用 M0.0 和 M0.1。寄存 器地址分配见表 4.5、表 4.6、表 4.7、表 4.8 。表 4.5 接收缓冲区VB100 VB101 VB102 VB103 VB104 VB105 VB106 VB107 VB108 VB109 VB110 VB111 VB112 VB113 VB114 VB115 VB116字符数 起始字符 指令类型（读/写） 目标 PLC 站地址(十六进制 ASCII 码)目标寄存器地址(十六进制 ASCII 码)读/写字节数 M（十六进制 ASCII 码）Byte0 Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5 Byte6 Byte7 Byte8 Byte9 Byte10 Byte11 Byte12 Byte13 Byte14 Byte15第 28 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文VB117 VB118 VB119 VB120 VB121 VB122 VB123 VB124 VB125 VB126 VB127 VB128 VB129 VB130 VB131 VB132 VB133要写入的数据（十六进制 ASCII 码）BCC 校验码（十六进制 ASCII 码） 结束字符表 4.6 译码区Byte16 Byte17 Byte18 Byte19 Byte20 Byte21 Byte22 Byte23 Byte24 Byte25 Byte26 Byte27 Byte28 Byte29 Byte30 Byte31 Byte32VB134 VB135 VB136 VB137 VB138 VB139 VB140 VB141 VB142 VB143 VB144 VB145 VB146 VB147 VB148PLC 站号(ATH from VB103-VB104)合成为 VD135 作为日标寄存器的地址指针 (ATH from VB 105-VB 112)读/写字节数(ATH from VB 113-VB 114 ) bcc 码(ATH from VB131-VB132)未使用第 29 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文VB149 VB150 VB151 VB152 和成为 VD149 作为 VB 102 的地址指针 用以计算 BCC 校验码表 4.7 发送缓冲区VB153 VB154 VB155 VB156 VB157 VB158 VB159 VB160 VB161 VB162 VB163 VB164 VB165 VB166 VB167 VB168 VB169 VB170 VB171 VB172 VB173 VB174字符数 起始字符 状态信息 Byte0 Byte1 Byte2 Byte3 Byte4 Byte5 Byte6 Byte7 Byte8 Byte9 数据区（十六进制 ASCII 码） Byte10 Byte11 Byte12 Byte13 Byte14 Byte15 Byte16 Byte17 BCC 校验码（十六进制 ASCII 码） Byte18 Byte19 结束字符 Byte20第 30 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文表 4.8 其它VB175 VB176 VB177 VB178 VB179 VB180 VB181 VB182 VB183 VB184 VB185 至 VB198 VB199合成为 VW175 作为接收时计算 bcc 码循环的 INDX 合成为 VW177 作为发送时计算 bcc 码循环的 INDX 接收数据的 bcc 码 发送数据的 bcc 码合成为 VD181 作为 VB156 的地址指针 (计算发送反馈信息的 bcc 码时一使用)未使用 本机站号程序清单 主程序: NETWORK1 LD CALL NETWORK2 LDB= AB= A CALL VB134，VB199 //指令中的站地址与本机站地址相符 VB102，5 M0.0 Read //指令类型为读指令 //BCC 码校验正确 //调用读子程序 SM0.1 initialaze //第一次扫描调用初始化子程序NETWORK3 LDB= AB= A CALL VB134，VB199 //指令中的站地址与本机站地址相符 VB102，6 M0.0 Write //指令类型为写指令 //BCC 码校验正确 //调用写子程序第 31 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文NETWORK4 LD CALL M0.1 Verify //指令接收完成后调用 BCC 码校验子程序NETWORK5 LD RVC M4.5 VB100,0 //当端口空闲时启动 RCVRCVcomplete 中断程序 NETWORK1 LD ATH ATH ATH ATH S MVOB MVOD SM0.0 VB103,VB134,2 VB105,VB135,8 VB113,VB139,2 VB131,VB140,2 M0.1,1 0,VB179 &VB102,VD149 //置位 Verify 子程序的触发条件 //BCC 码寄存器清零 //装入地址指针 //指令译码(ASCII 码到十六进制)XMTcomplete 中断程序 NETWORK1 LD R S MVOB MVOB MVOD MVOD MVOB SM0.0 M0.0,1 SM87.7,1 0,VB179 0,VB180 &VB102,VD149 &VB156,VD181 0,VB133 //接收缓冲区中存放指令结束字符的第 32 页 共 38 页 朱景尚//复位 BCC 校验码正确的标志位 //允许口 0 进行接收 //BCC 校验码寄存器清零 //BCC 校验码寄存器清零 //重新装入地址指针衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文字节清零4.2 PLC 与控制系统通信可编程序控制器的组网与通讯是近年来自动化领域颇受重视的新兴技术。在可编程 控制器及其网络中存在两类通信:一类是并行通信，另一类是串行通信。 可编程控制器网络是由几级子网复合而成，每级子网中都配置不同的协议，其中大 部分是公司的专用通信协议。 可编程控制器网络的各级子网无论采用总线结构，还是环形结构，它的通信介质是 共享资源。挂在共享介质上的各站要想通信，首先要解决共享通信介质使用权的分配问 题，这就是常说的存取控制或访问控制。 这里所谓的通信方法=存取控制方式+数据传送方式。本来存取控制方式与数据传送 方式都是通信协议有关层次的内容，这里专门把它们抽出来加以介绍，是因为用它们来 描述一种通信过程与人们意念上有关通信的概念非常接近。对于局域网来说，存取控制 方式与数据传送方式是其通信协议最核心的内容。 业局域网对实时性是有要求的，各级子网对实时性的要求不同。通常愈靠底层的子 网对实时性要求愈高，愈靠上层的子网对实时性的要求愈低。 可编程控制器网络中，各站通过通信子网互连在一起，当某站对子网请求通信时， 它对响应时间是有要求的。不同站对实时性的要求可能不同，同一站中不同通信任务对 实时性的要求也可能不同。 一项通信任务的实时性得到满足是指其响应时间小于规定的 时限;一个站的实时性合乎要求是指该站提出的所有通信任务在指定的时限内都能获得 响应。 整个通信子网的实时性符合要求是指分布在子网上每一个站的每项通信任务的实 时性均得到保证。 要保证可编程控制器网络的实时性必须满足下列三个时间约束条件: (1)必须限定每个站每次取得通信权的时间上限值， 以防某一站长期霸占子网而导致 其它各站实时性恶化。 (2)应当保证在某一固定的时间周期内，通信子网上的每个站都有机会取得通信权， 这将为每个站提供基本实时性。 (3)对于重要的站可优先服务，对于某项紧急通信任务应当给予优先处理，应当可以 用静态(固定)的方式赋予某些站以较高的优先权，应当可以用动态(临时)方式赋予某些 紧急任务紧急以较高的优先权。第 33 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文可编程控制器网络的实时性首先是由它所选用的存取控制方式来保证的。此外提高 实时性还可以通过减少通信协议的层数来实现，一般靠底层的子网采用只包含 3 层通信 协议的塌缩结构，这正是为了提高实时性，另外选择适当的数据传送方式对于提高实时 性有明显的效果，发送数据要求对方应答，比无应答服务慢得多，要求连接又要应答的 服务则更慢，而广播式通信最快。当然不能只考虑实时性，还要考虑可靠性。 SIMATIC PCS 7 一西门子过程控制系统之特点: (1)基于标准的 SIMATIC 软件和硬件组件 (2)先进的分布式客户机/服务器架构 (3)可伸缩性强，从小型实验室系统，到具有高达 60， 000 个过程对象的大 型工厂 (4)可用于连续和批处理应用 (5)可用于所有工业领域:过程、制造以及混合工业 (6)强大的 HMI 系统，带有集成的基于 SQL 服务器的归档系统 (7)基于 IEC 61131 的集中式，工厂范围内的工程系统 (8) 通 过 现 场 总 线 PROFIBUS ， 现 场 设 备 和 驱 动 系 统 均 可 很 灵 活 和 容 易 的 集 成 (9)无缝集成的安全系统，通过 TiiV*验证的可满足 AK6/SIL3 (10)在同一个一可编程控制器中可以混合运行标准和故障安全相结合的形式，高可 用性和故障安全相结合的形式 (11)可在所有层级实现冗余，提高可用性4.3 PLC 与人机界面 HMIWinCC 是 SIMATIC PCS 7 过程控制系统及其它西门子控制系统中的人机界面组件。 WinCC 提供了所有最重要的通讯通道， 用于连接到 S IMAT I C SS/S7/505 控制器(例 如通过 S7 协议集)的通讯，以及如 PROFIBUS-DP/FMS, DDE(动态数据交换)和 OPC,(用 于过程控制的 OLE)等非专用通道;你亦能以附加件的形式获得其它通讯通道。由于所有 的控制器制造商都为其硬件提供了相应的 OPC 服务器，因而事实上可以不受限制地将 各种硬件连接到 WinCC 。 SIMATIC WinCC 在其基本系统内集成有基于 Microsoft SQL Server 2000 的功能强 大、可延展的“Historian'，系统，并以跨公司“Historian&服务器的形式用作中央信息交第 34 页 共 38 页 朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文换系统。不同的评估用客户机、开放性接口(开放性数据库接口:ADO } OLEDB } SQL ; 编程接口:VBScript 和有访问 COM 对象模型和 API 功能的 ANSI 一 C)以及各种任选件 (WinCC/Dat@Monitor， WinCC/Connectivity Pack WinCC/IndustrialDataBridge)构成了灵 活而高效的 IT 和商务集成的基础。尤其是，这样就可以与生产和公司管理层软件(MES 和 ERP)相连接。4.4 小结本章阐述了 PLC 接口与通讯技术，重点介绍了自由口模式下 PLC 与计算机的通信 协议、 原理与技术， 并给出了示例程序。 同时介绍了 PLC 与控制系统的通信设计和特点， 另外对人机界面 HMI 软件也做了论述。第 35 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文第五章总结论文总结随着计算机技术的高速发展， 传统的制造业开始了根本性变革。 在现代制造系统中， 数控技术是关键，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于 一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、 智能化起着举足轻重的作用。 用 PLC 模块、变频驱动技术、操控监控设备等组成电气数字控制系统，以实现编 程输入、人机交互、自动化加工的控制方式，扩大加工能力，减少故障，提高效率，己 成为企业进行技术改造的有效途径。论文以立式车床的数控化改造为背景，介绍了 PLC 编程特点和方式，重点以 SEIMENS S7-226 型 PLC 为例，并对 C5235 双柱立式车床应用编程作了阐述。论文进一步阐述了 PLC 接口与通信技术，介绍了自由口模式下 PLC 与计算机的通信原理与技术，以及与控制系统的通信设计，另外对人机界面 HMI 软件 也做了论述。 进一步研究的方向与内容： 1.通过编程实现 PLC 控制软件与高级语言、数据库和其他人机交互软件的接口，从 而实现加工球面、抛物面和复杂曲面加工，提高加工效率和精度。软件升级与开发都可 通过编程实现。 2.PLC 通信技术和网络。基于 PLC 控制的综合化控制系统，将工厂生产过程控制与 信息管理系统密切结合起来，为 MES 和 ERP 系统准备了技术基础，实现真正意义上的 电子信息化工厂。通过与计算机连接可以实现与生产管理系统相连，进行自动化控制。 可视化的人机界面更易于操作，并且通过网络还可进行远程实时控制。第 36 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文致谢在此毕业论文完成之际，我在此衷心感谢培养我多年的曾经带课的每一位老师。由 于他们的培养，我学到了很多实用知识，对我今后的工作有很大帮助。 特别要感谢的人是赵建伟老师，论文是在赵老师的精心指导下完成的。赵老师多次 询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨。赵老师以其严谨求 实的治学态度、高度的敬业精神、兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精 神对我产生重要影响。他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。他 无论在理论上还是在实践中，都给予我很大的帮助，使我得到不少的提高，这对于我以 后的工作和学习都有一种巨大的帮助，感谢他耐心的辅导。 最后，感谢学校在为我们提供毕业设计的场地，感谢所有关心、帮助我的老师，同 学，朋友们！第 37 页 共 38 页朱景尚衢州职业技术学院信息工程学院毕业论文参 考 文 献[1].郁汉琪、电气控制与可编程序控制器应用技术 南京东南大学出版社 2003 [2].袁任光、可编程序控制器选用手册 北京 机械工业出版社 2002 [3].王玉申、通用变频器的选择与使用 中华纸业 2001[4].王志鹏、可编程逻辑器原理与程序设计 北京 国防工业出版社 2005 [5].黄立培、变频器应用技术及电动机调速 北京 人民邮电出版社 1997 北京：机械工业出版社[6].张福恩、交流调速电梯原理、设计及安装维修 [7].江秀汉、可编程序控制器原理及应用 [8].刘裁文、电梯控制系统西安 西安电子科技大学出版社北京 电子工业出版社 东南大学出版社 2005 机械工业出版社 2005 电子工业出版社 2005[9]．张凯、 可编程控制器教程[10]．宋伯生、PLC 编程理论.算法及技巧 [11]．胡学林、可编程控制器教程(提高篇) [12]．张万忠、可编程控制器应用技术 [13]．钟肇新、可编程控制器原理及应用 [14]．沈美明、IBM-PC 汇编语言程序设计化学工业出版社 2002 华南理工大学出版社 1998 清华大学出版社 1995第 38 页 共 38 页朱景尚
毕业论文正文_经济学_高等教育_教育专区。唐山洁陶出口面临的挑战及对策 摘 要 本文在经济危机爆发后、经济形式剧烈震动的背景下,研究出口企业面临的来自 国际方面...(小四 Times 加粗) 小四 New Roman) -1- 吉林农业科技学院毕业论文(设计)工作手册 附件 4:论文正文格式示例(农、理、工科类用) (空一行) 1□前□言(四号...毕业论文正文格式模板 隐藏&& 封面示例: 学号 密级___ (黑体 5 号靠右) 武汉东湖学院本科毕业论文(宋体 1 号加粗居中) 循环经济中的乡村旅游发展模式初探(黑体...本科毕业论文正文_艺术_高等教育_教育专区。便携式血压仪人性化设计探究 本科毕业论文(设计) 题 目:_便携式血压仪的人性化设计 学专姓业: 名: 院: ___ 工业...毕业论文正文部分格式规范_IT/计算机_专业资料。论文规范 毕业论文正文部分格式规范摘要: 1.页眉:宋体 5 号,中间空 1 格,居中 2.大标题:黑体小 3 号,中间空...毕业论文正文模版_管理学_高等教育_教育专区。宋体,五号 福建农林大学本科毕业论文 注: 1、论文的中文摘要、正文、参考文献、附录、致谢等均采用宋体;英文摘要和...本科毕业论文(设计) 论文(设计)题目: 建立市场配置与政府保障相结合的 住房制度的研究 系届 别 财政金融系 专别 2014 届班学职 业 财政学 级 2010 财政一班...毕业论文正文部分格式规范摘要: 摘要 1.页眉 页眉:宋体 5 号,中间空 1 格,居中 页眉 2.大标题 大标题:黑体小 3 号,中间空 1 格,居中;段前 30 磅、段...本科毕业论文正文模版 毕业论文模板毕业论文模板隐藏&& 二甲醚清洁燃料均质压燃燃烧数值模拟研究 毕业设计(论 二级标题序数顶格写,空一格写标 题,黑体四号,单倍行距...2 浙江理工大学经济管理学院本科毕业论文 1.3.2 正文样式(1) “正文”样式 中文宋体,外文 Time New Roman,小四号,1.25 倍行距,段前 0 行,段后 0 行,两端...
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