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1、毕业设计（论文）说明书专业： 姓名： 题目：吹膜机控制系统设计 日 期：2010 年 4 月 25 日目录第一章 整体方案的选择1.1 控制要求31.2 方案介绍3第二章 触摸屏程序的设计 2.1 台达触摸屏宏的介绍42.2 系统框图52.3 系统初始化程序52.4 Background、Cycle宏程序设计 62.5 温度监控画面设计82.6 电机监控画面设计92.7 预热画面92.8 其它画面的设计 122.9 密码功能15第三章PLC程序的设计3.1 I/O 口的分配163.2 外部接线图173.3 PLC程序设计183.4系统调试20第四章 总结 21参考资料22摘要本文介绍了利用台达
2、ES系列PLC、A系列触摸屏和汇邦的八通道温度控制模块整合设计吹膜机的控制系统,阐述了控制方案。随着温控器行业的发展，本身集成了多通道温度检测及加热输出模块的出现，为取代PLC+温度检测模块进行多温区温度集成控制提供了另一种简单而实用的方法；而国际标准的Modbus 通讯协议在工控产品中的广泛应用，为不同产品整合成一个控制系统提供了一个途径，避免了不同产品因通讯协议不同而不能整合使用。本文选择的台达产品与汇邦的八通道温度控制模块以及机器中采用的变频器均支持标准的Modbus 通讯协议；同时根据控制要求特点，利用台达触摸屏提供的强大编程能力与 PLC程序及八通道温度控制模块的功能相结合的方式设计
3、了整个控制系统。第一章 整体方案的选择1.1 控制要求 此套控制系统的要求如下：1 采用台达触摸屏集中控制。2 四台变频器的频率设定。3 七个温区，七段制冷。系统有七个温度控制区，每个温区都有制冷风机，当温度过高时开启风机制冷。每一个温区有独立的温度加热、制冷控制开关。4 计米。计米主要记录当前的产量长度，以及总的累计产量长度。计米可以清零。5 冷却停机。冷却停机是将温度设定值全部设置为零使风机打开加快机器冷却。6 预热。预热是按下预热后，首先打开前三个温区加热开关开始加热，加热一段时间（时间可设定）后，再打开后四个温区加热开关开始加热；等到所有温区温度都到达温度设定值后，再保温一段时间（时间
4、可设定），然后输出预热结束信号。在这个过程当中只允许修改温度设定值及时间设置，并且系统要记录预热开始、结束。7 温度记忆功能。可以记录二十组不同的温度设定值，在需要时可以调出使用。8 逻辑动作有油泵启停、牵引辊压紧放松、人字板上升下降、风机启停及模转启停控制。9 密码锁功能。可以设定系统密码，使系统在允许使用时间结束后自动锁机，需要密码开启才可以继续使用系统。1.2 方案介绍根据上述的控制要求我们设计了采用台达触摸屏DOP-AS57BSTD+台达PLC DVP-32ES01R2+汇邦的八通道温度控制模块的控制方案。系统采用总线控制方式，可节省用户的接线和时间，方便以后系统的维护；通讯协议采用的
5、是标准的ModbusRTU通讯协议；此方案选择的产品均支持此协议。台达的人机提供了多样化的宏指令，且指令输入界面、格式简单。利用其编程功能可以减少PLC的程序编写，甚至仅仅利用人机的宏指令系统就可以轻易的实现一些功能，比如：密码功能；密码功能是给客户一个产品的试用时间，当试用时间结束后，系统自动锁机，需要客户输入密码解除密码锁才能继续试用；利用台达触摸屏的宏指令结合触摸屏自身的系统时间计算机器试用的时间实现锁机。选用的汇邦的八通道温度控制模块本身集成的八个通道的温度检测及加热输出控制；在应用时，只需要将检测的温度数据读出及要求的目标温度写入到模块中即可。避免了用PLC温度检测扩展模块还需要进行
6、数据的转换以及整个温度控制过程的程序编写，而且降低了整个系统的成本。汇邦的八通道温度控制模块还自带了自整定功能，开启自整定能后，其温区会自动计算一组PID参数使温度的控制效果更加稳定，避免了需要人为的调节PID参数麻烦，同时温度控制模块本身自带了各种报警保护功能，这样大大减少的PLC的编程量，提高PLC的编程、调试效率。 第二章 触摸屏程序的设计2.1 台达触摸屏宏的介绍 因为在后面触摸屏程序设计中有很多地方都要用到宏，所以先介绍一下台达人机的各种宏的功能。台达的人机提供了11种，分为4大类的宏。1. 元件ON/OFF。在每一个可写入存贮器元件。如：按键元件里的保持、交替型按钮。2. 元件的执
7、行前/后宏。在所有可写入存贮器元件。如（文）数值输入，及按钮的所有元件。3. 画面的开启/关闭/Cycle宏。以画面为单位。在每一个画面有各自独立的画面宏。4. Initial/Background/Cycle/子宏。以系统为单位。ON宏此宏通常附加与按钮中，并且必须设定某一个特定位元（Bit），依照此按钮设定此Bit的On来启动宏故称On宏，此宏也是一次执行完毕，只执行一次。直到下一次此按钮又设定此Bit为On时才又启动。Off宏此宏通常附加与按钮中，并且必须设定某一个特定位元（Bit），依照此按钮设定此Bit的Off来启动宏故称Off宏，此宏也是一次执行完毕，只执行一次。直到下一次此按钮又
8、设定此Bit为Off时才又启动。执行前宏此宏通常附加与按钮中及（文）数值输入元件，一个元件一个。以按钮为例，其动作顺序是当执行按钮动作之前，会先启动并执行此宏。执行后宏此宏通常附加与按钮中及（文）数值输入元件，一个元件一个。以按钮为例，其动作顺序是当执行按钮动作之后，会启动并执行此宏。画面Cycle宏每一个画面都有一个Cycle宏,宏的执行是开你切换哪个画面，也就是现在显示的画面，才会启动画面本身的Cycle宏，此宏将会一直执行，而且是一次执行完毕。执行完毕后，又会再重新开始执行，一直循环到换画面、整个程序或是机器停止为止。Initial宏此宏在整个程序或机器中只有一个，为程序一开始时便会执行
9、的宏，也因此可以在这边将整个过程中必须先起始或是设定的值先行放入。Backguound宏此宏也是整个程序或机器中只有一个，类似背景一样一直存在并且会一直执行，不过执行方式是一次执行一道或是数道的指令，并非一次执行完毕。Cycle宏此宏也是整个程序或机器中只有一个，类似画面Cycle宏一样，会一直重复执行而且是一次执行完毕，完毕后又会重新启动，并且可以设定重新启动的延时时间。 2.2 系统框图 根据方案设计分析设计的系统框图2-1： 图 2-1 系统框图2.3 系统初始化程序系统的初始化程序是利用触摸屏Initial宏对系统进行初始化设置，初始化程序中主要是关闭所有温区的加热开关，根据是否开启了
10、密码功能，如果密码功能已经开启，则根据取得的系统时间计算出一组序列好与密码，用与系统锁机使用，清零存贮器$10$16(以$符号表示的是触摸屏内部的存贮器)用与系统的停机冷却。程序如下：$200 = GETSYSTEMTIME 取系统时间SETB 20B186 关闭所有温区加热开关#密码计算 $M20序列号，$M25是密码#IF $M9.1 = ON (20W40017) = 0H $M32 = $M31 + $M101$220 = $205 * 100$M20 = $220 + 206$M21 = $M20 * 3$M25 = $M21 + 8196 SETB $M9.0CLRB $M9.1E
11、NDIF$10 = 0$11 = 0$12 = 0$13 = 0$14 = 0$15 = 0$16 = 0 2.4 Background、Cycle宏程序设计一Background宏程序 因为此宏在整个系统运行过程中都在执行，所以利用此宏编写程序与控制器相结合可以更方便的实现一些功能，提高触摸屏系统运行的效率。其程序如下：BMOV($108, (20W40049), 7) 将温度取到触摸屏内部存贮器中可以提高监控画面的刷新速度#运行时间计算#$210 = GETSYSTEMTIMEIF $205 != $215$M100 = $M100 + 1$205 = $215ENDIFIF $M100
12、= 60$M101 = $M101 + 1$M100 = 0ENDIF#制冷计算#IF $M10.0 = ONIF $118.0 = ON SETB 20B1545ELSE CLRB 20B1545ENDIFELSECLRB 20B1545ENDIFIF $M10.1 = ONIF $118.1 = ON SETB 20B1546ELSE CLRB 20B1546ENDIFELSECLRB 20B1546ENDIFIF $M10.2 = ONIF $118.2 = ON SETB 20B1547ELSE CLRB 20B1547ENDIFELSECLRB 20B1547ENDIFIF $M10
13、.3 = ONIF $118.3 = ON SETB 20B1548ELSE CLRB 20B1548ENDIFELSECLRB 20B1548ENDIFIF $M10.4= ONIF $118.4 = ON SETB 20B1549ELSE CLRB 20B1549ENDIFELSECLRB 20B1549ENDIFIF $M10.5 = ONIF $118.5 = ON SETB 20B1550ELSE CLRB 20B1550ENDIFELSECLRB 20B1550ENDIFIF $M10.6 = ONIF $118.6 = ON SETB 20B1551ELSE CLRB 20B15
14、51ENDIFELSECLRB 20B1551ENDIF二Cycle宏程序此宏也是在整个系统运行中都执行的宏，并且可以设定再次重新开启的延时时间，所以这里用来做判断系统锁机时间程序，程序如下：IF $M9.0 = ON 判断锁机功能是否开启IF $M101 = $M32 判断是否到达锁机时间$0 = 15ENDIFENDIF2.5 温度监控画面设计 温度监控画面是系统开启的第一画面，也是整个系统操作监控的主要画面之一，如下图 2-2。 图 2-2 温度监控画面温度监控画面中，PV是温度的测量值，用数值显示，SV是温度设定值（单位都为度），用数值输入。温度开关、冷却开关用交替型按钮。电机监控、计
15、米监控、温度记忆用的是换画面按钮，用与切换进入相应的画面。冷却停机是保持型按钮，主要是利用其执行后宏将温度设定值设置为零，使风机打开，程序如下：BMOV(20W40041), $10, 7)预热用的也是换画面按钮，但在切换到预热监控画面的同时需要先打开前三个温区的加热开关，并且记录预热开始时间，所以在其按钮的执行前宏中编写程序如下：$M350 = GETSYSTEMTIME 记录预热开启时间$350 = 0 预热延时时间清零SETB $9.1SETB 20B261SETB 20B262SETB 20B263设置用的也是换画面按钮，其作为弹出一菜单的功能键，弹出菜单如图 2-3：这个菜单其实是将
16、一个画面做成子画面来实现的。菜单中的功能键也是用换画面按钮，其中亮度调节是系统按钮，运行时间切换进入的也是子画面。 图 2-3 功能键菜单2.6 电机监控画面设计电机监控画面也是系统主要的操作监控画面之一。主要用来对电机及相关逻辑动作的操作。如图 2-4 图 2-4 电机监控画面电机监控画面中电机的频率、转速、电流都是直接读取变频器中的，其中频率是数值输入。温度监控、计米监控是换画面按钮切换进入相应画面。人字板上升/下降是保持型按扭。其它按钮是交替型按钮。2.7 预热画面预热画面是开启预热进入的画面。在预热画面中只能修改温度设定值、预热延时时间及保温时间。预热结束后，系统自动切换到温度监控画面
17、。如图 2-5 预热功能是利用画面宏编辑程序实现的，程序如下： 图 2-5 预热监控画面BMOV($360, (20W40049), 8)BMOV($368, (20W40041), 8)#延时时间计算#IF $9.1 = ON$310 = GETSYSTEMTIMEIF $315 != $305$350 = $350 + 1$305 = $315#延时时间到开后四区加热#IF $M300 = $350SETB 20B257SETB 20B258SETB 20B259SETB 20B260SETB $9.2CLRB $9.1$350 = 0ENDIFENDIFENDIF#温度是否到达设定温度#
18、IF $9.2 = ONIF $360 = $368SETB $9.8ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $361 = $369SETB $9.9ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $362 = $370SETB $9.10ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $363 = $371SETB $9.11ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $364 = $372SETB $9.12ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $365 = $373SETB $9.13ENDIFENDIFIF $9.2 = ONIF $366 = $374
19、SETB $9.14ENDIFENDIFIF $9.8 = ONIF $9.9 = ONIF $9.10 = ONIF $9.11 = ONIF $9.12 = ONIF $9.13 = ONIF $9.14 = ONSETB $9.3$9 = $9 & 0FHCLRB $9.2ENDIFENDIFENDIFENDIFENDIFENDIFENDIF#保温时间计算#IF $9.3 = ON$310 = GETSYSTEMTIMEIF $315 != $305$350 = $350 + 1$305 = $315#保温时间到，结束输出工作信号并记录结束时间#IF $350 = $M301CLRB $
20、9.3$M360 = GETSYSTEMTIMESETB (1B2160)$0 = 4ENDIFENDIFENDIF2.8 其它画面的设计一 内部参数设置画面 如图 2-6内部参数画面是对八通道温度控制模块的内部参数进行设置的画面，用的都是数值输入。 图 2-6 内部参数设置画面二自整定设置画面 图 2-7自整定功能是八通道温度控制模块中自带的功能，我们在用时只需要用交替型按钮开启就可以了，用交替型按钮同时也可以通过按钮的状态反映自整定的状态。 图 2-7 自整定设置画面三系统参数设置画面图 2-8及运行时间查询画面图 2-9系统参数设置画面是对八通道温度控制模块的系统参数及计米参数进行设置的
21、画面。然后将画面做成子画面。运行时间画面只需要将预热记录的开启/结束时间及Background宏计算的运行总时间显示出来就可以了。然后将画面做成子画面。图 2-8 系统参数设置画面 图 2-9 运行时间查询四计米监控画面 图 2-10计米画面主要是对计米的设置监控。计米监控画面中，当前长度及总长用数值显示显示出PLC记录的数值就可以了，设定值用数值输入当前要生产的长度设置到PLC中。 图 2-10 计米监控画面五温度记忆设置画面 图 2-11温度记忆设置画面是用来记录多组温度设定值的设置画面。记录数据的功能就是人机的配方功能。 图 2-11 温度记忆设置画面2.9 密码功能密码功能分为密码设置
22、及锁机画面两个画面如图 2-12、图 2-13。 密码设置画面的进入位置在系统画面的左上角，是隐藏的。画面中可以设置运行的时间即开启密码锁功能后允许系统运行时间。密码锁功能键采用的是交替型按钮设置位$M9.2，并在On宏同时设置位$M9.1两个标志位来为On。画面中用常数设置按钮可以将运行总时间设置零进行运行总时间清零。 图2-12 密码设置界面锁机画面是系统锁机显示的画面，画面中提示序列好，提供密码输入位置。在画面Cycle宏中编写了判断输入密码是否正确的程序。程序如下：IF $M25 = $M30CLRB $M9.0CLRB $M9.2$M30 = 0$0 = 4ENDIF 图 2-13
23、系统锁机界面第三章 PLC程序的设计 3.1 I/O 口的分配表3-1 I/O 口及寄存器分配输入输出计迷输入X0计迷动作输出Y0单动/联动M10主机一启/停Y1主机一启/停M100主牵引电机启/停Y2主牵引电机启/停M101副牵引电机启/停Y3副牵引电机启/停M102收卷电机启/停Y4收卷电机启/停M103牵引辊松开/夹紧Y5牵引辊松开/夹紧M104油泵启/停Y6油泵启/停M105风机启/停Y7风机启/停M106人字板上升Y10人字板上升M107人字板下降Y11人字板下降M108模转启/停Y12模转启/停M109工作信号Y13当前长度清零M110工作信号M111当前长度D411 计米动作输出
24、时间D410 设定长度D416 步长设定D408 总长度D414 D415 3.2 外部接线图 一PLC及八通道温度控制接线图 图3-1 如下： 图 3-1 PLC及八通道温度控制模块接线图二制冷接线图 图 3-2 如下： 图 3-2 制冷接线图3.3 PLC程序设计根据要求设计PLC梯型图如下：3.4 系统调试 程序设计完成后，需要进一步的联机调试。将程序分别下载到触摸屏、PLC中，连接好通讯线等线路，通电调试。密码功能的调试：首先通过隐藏的通道进入密码锁设置界面如下图3-3，设置好试用时间，并开启密码锁功能同时记录开启密码锁的时间，重新启动触摸屏或者给触摸屏重新上电；等系统运行了一个小时后
25、系统自动弹出如下图3-4的锁机界面；若没有系统弹出锁机界面，则调试失败，需要检查、修改相应程序。在锁机界面根据密码计算规则计算出密码，并输入密码，系统自动返回到控制界面并关闭密码功能。通过上述调试，密码功能完全可以实现要求的功能。图3-3 密码设置界面 图3-4系统锁机界面计米功能的调试：首先通过隐藏的通道计米参数设置界面如下图3-5，设置好步长、计米输出时间等参数。进入计米监控界面如图3-6，在PLC的计米信号输入口输入模拟计米脉冲信号，观测计米长度是否正确，及到达设定的长度后PLC是否有相应的输出信号。通过调试，系统可以正确的实现计米及相应的输出功能。 图3-5 系统参数设置界面 图3-6
26、 计米监控界面 根据设计要求对其它功能一一进行了调试，整个系统都可以很好的实现设计要求，系统运行稳定。第四章 总结本系统利用了不同产品的功能整合设计了一个完整而成，在实际的调试中实现了所有的控制要求。台达触摸屏做为上位机，提供了良好的提供了良好的人机界面,进行全系统的监控和管理，PLC和八通道温度控制模块做为下位机执行可靠有效的控制，并且成功的实现了触摸屏与PLC和八通道温度控制模块之间的通讯，画面的检测、控制效果良好。因本系统是通过不同产品整合到一起来实现的，这样就需要选择的产品都要支持同一种通讯协议或者需要使用者自己编写通讯协议来进行整合，这样对于不能编写通讯程序的使用者来讲就存在了一定的
27、局限性。但随着标准的Modbus 通讯协议在工控产品中的广泛应用，为系统整合设计提供了更多便利。参考文献1 吴中俊,黄永宏主编.可编程序控制器原理及应用 第二版 机械工业出版社.2004 2 陈金华等编著.可编程序控制器(PC)应用技术.北京:电子工业出版社,19953 何衍庆等编著.PLC编程及应用技巧.北京:化学工业出版社,2000 4 刘顺禧等编著.电气控制技术.北京:北京理工大学出版社,20005 李方园编著.触摸屏工程应用.电子工业出版社,20086 严盈富编著.触摸屏与PLC入门.人民邮电出版社,20067 韩兵编著.触摸屏技术及应用.化学工业出版社,2008 8 DVP-PlC应用技术手册 程序篇9 DOP系列人机界面技术应用手册10 八通道温度控制模块使用说明
