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PLC硬件設(shè)計包括：PLC及外圍線路的設(shè)計、電氣線路的設(shè)計和抗干擾措施的設(shè)計等。

選定PLC的機(jī)型和分配I/O點后，硬件設(shè)計的主要內(nèi)容就是電氣控制系統(tǒng)的原理圖的設(shè)計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設(shè)計。電氣控制系統(tǒng)的原理圖包括主電路和控制電路?？刂齐娐分邪?/span>PLC的I/O接線和自動、手動部分的詳細(xì)連接等。電器元件的選擇主要是根據(jù)控制要求選擇按鈕、開關(guān)、傳感器、保護(hù)電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

2. PLC的軟件設(shè)計

    軟件設(shè)計包括系統(tǒng)初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應(yīng)急措施和輔助程序的設(shè)計，小型開關(guān)量控制一般只有主程序。首先應(yīng)根據(jù)總體要求和控制系統(tǒng)的具體情況，確定程序的基本結(jié)構(gòu)，畫出控制流程圖或功能流程圖，簡單的可以用經(jīng)驗法設(shè)計，復(fù)雜的系統(tǒng)一般用順序控制設(shè)計法設(shè)計

編好的程序需要經(jīng)過運(yùn)行調(diào)試，以確認(rèn)是否滿足機(jī)床控制的要求。一般來說，順序程序的調(diào)試要經(jīng)過“仿真調(diào)試"和“聯(lián)機(jī)調(diào)試"兩個步驟。

    （1）仿真調(diào)試

    “仿真調(diào)試"又稱“模擬調(diào)試"，是指在實驗室條件下，采用特制的“仿真設(shè)備"（或稱“模擬裝置"、“模擬臺"等）代替機(jī)床與CNC、PLC、PLC編程設(shè)備聯(lián)接起來（在有條件的情況下，還可以聯(lián)接伺服單元、伺服電動機(jī)、甚至某些獨立的機(jī)械功能部件），對順序程序進(jìn)行的調(diào)試?！胺抡嬲{(diào)試"具有安全、能耗小、調(diào)試軸助人員少等優(yōu)點。

    “仿真設(shè)備"常用許多開關(guān)、指示燈來模擬機(jī)床各電氣功能器件的狀態(tài)。如用小型開關(guān)的通／斷代替MT側(cè)操作面板的開關(guān)、按鈕，電氣柜內(nèi)的繼電器觸點，安裝于機(jī)床各運(yùn)動部件上的位置檢測開關(guān)等的閉合／斷開，以模擬各種輸入信號的“1"和“0"狀態(tài)，用指示燈的亮／滅代替MT側(cè)操作面板指示燈，電氣柜內(nèi)繼電器線圈等的通電／斷電，以驗證輸出到MT側(cè)各器件的信號狀態(tài)。

“仿真調(diào)試"是“聯(lián)機(jī)調(diào)試"前的一個重要步驟。程序設(shè)計員可以通過“仿真設(shè)備"對諸如機(jī)床操作面板、工作臺運(yùn)行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動、自動找刀、機(jī)械手換刀、工作臺分度及各機(jī)械動作和控制邏輯的互鎖關(guān)系進(jìn)行分考動作和循環(huán)動作運(yùn)行調(diào)試，以保證順序程序控制原理的正確性，為以后的整機(jī)聯(lián)調(diào)的安全，順利地進(jìn)行打下基礎(chǔ)。

    需要指出的是，“仿真設(shè)備"雖可以通過模擬機(jī)床側(cè)的信號狀態(tài)調(diào)試并確認(rèn)機(jī)床控制中的許多控制順序問題，但因條件的限制，往往不能真實地模擬那些與時間控制有關(guān)的機(jī)械動作，以及某些復(fù)雜的循環(huán)動作順序。因此，順序程序還須進(jìn)行聯(lián)機(jī)運(yùn)行調(diào)試，才能最終確認(rèn)是否正確。

    （2）聯(lián)機(jī)調(diào)試

    將機(jī)床、CNC裝置、PLC裝置和編程設(shè)備聯(lián)接起來進(jìn)行的整機(jī)機(jī)電運(yùn)行調(diào)試稱為“聯(lián)機(jī)調(diào)試"（如圖1所示）?！奥?lián)機(jī)調(diào)試"可以發(fā)現(xiàn)和糾正順序程序的錯誤，可以檢查機(jī)床和電氣線路的設(shè)計，制造，安裝以及機(jī)電元器件品質(zhì)可能存在的問題。

“聯(lián)機(jī)調(diào)試"工作在車間現(xiàn)場由具有機(jī)電專業(yè)知識的多名工程技術(shù)人員聯(lián)合進(jìn)行。在確認(rèn)CNC系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC裝置、強(qiáng)電柜元器件、機(jī)床各元部件的安裝和連接無誤后，才可以接通電源，將存儲在編程設(shè)備中的順序程序傳送至RAM插板（或PLC裝置的RAM存儲器）中，然后執(zhí)行順序程序，以便對各機(jī)電執(zhí)行元部件的動作及其順序控制邏輯進(jìn)行檢查。需要時，可用編程設(shè)備修改順序程序，然后再傳送到RAM插板中。

 圖1 聯(lián)機(jī)調(diào)試系統(tǒng)方法示意圖

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 1、引言 

    HXFA368型條并卷聯(lián)合機(jī)在紡紗的整個過程中是個瓶頸環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)問題，后邊整個生產(chǎn)過程就無法進(jìn)行，所以要求設(shè)備控制系統(tǒng)穩(wěn)定、性能可靠、使用方便和自動化程度高等特點。該控制系統(tǒng)將可編程序控制器（PLC）運(yùn)算速度高、指令豐富、功能強(qiáng)大、可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)等特點與觸摸屏操作簡單、功能強(qiáng)大、界面友好直觀的特點結(jié)合在一起使用，使該系統(tǒng)具有很好的人機(jī)交互功能，在生產(chǎn)應(yīng)用中取得很好的效果。 

    2、工藝流程及硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 

    HXFA368條并卷聯(lián)合機(jī)主要由成卷部分、牽伸部分、電氣控制柜組成，結(jié)構(gòu)簡潔緊湊，在紡織備中起著承上啟下的作用，其部分工作流程見圖1：

圖1工作流程圖 

    系統(tǒng)采用中達(dá)電通公司DVP-60ES00R主機(jī)和DVP32XP（擴(kuò)展模塊）系列可編程控制器作為中心控制單元，輸入點數(shù)52點，輸出點數(shù)40點，共計92點。操作顯示單元選用中達(dá)電通公司DOP-AE10THTD65536系列觸摸屏，電機(jī)驅(qū)動選用中達(dá)電通公司VFD110B43A系列變頻器控制。 

    在設(shè)備上共安裝48個傳感器和8個限位開關(guān)，其主要作用是負(fù)責(zé)各動作的定位、棉條有無的檢測和脈沖信號的采樣，傳感器的輸出信號都為開關(guān)量，以常開或常閉觸點接入控制器的輸入端子，選用24v直流電磁閥，直接用PLC的各輸出點驅(qū)動電磁閥。設(shè)備通過一個電機(jī)和10個氣缸完成系統(tǒng)機(jī)電氣一體化控制，達(dá)到了設(shè)備的工藝要求。 

    3、系統(tǒng)軟件設(shè)計 

    系統(tǒng)設(shè)計軟件流程圖如圖2所示。

圖2：程序流程圖 

    3.1 系統(tǒng)初始化 

每套控制程序初始化都是必需的，每一次PLC上電或?qū)?/span>PLC強(qiáng)制復(fù)位都要初始化，主要對在程序中使用的各種計數(shù)器、定時器、寄存器等進(jìn)行復(fù)位和設(shè)置，同時保留上次運(yùn)行需要記憶的各種數(shù)據(jù)，完成運(yùn)行前的各項準(zhǔn)備工作。

    3.3人機(jī)界面 

    控制柜上人機(jī)界面可使過程可視化，智能化，方便系統(tǒng)調(diào)試，增強(qiáng)系統(tǒng)故障之后的恢復(fù)能力，改善系統(tǒng)的可維護(hù)性，降低運(yùn)行成本。 

    根據(jù)畫面顯示信息量采用十八個畫面，各畫面之間通過觸摸鍵進(jìn)行切換，同時觸摸屏上各類組件的內(nèi)存單元和與PLC中數(shù)據(jù)存儲區(qū)的的單元相關(guān)聯(lián)，構(gòu)成系統(tǒng)整體監(jiān)控。根據(jù)設(shè)備工藝要求設(shè)計了參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)調(diào)試、故障信息查詢參數(shù)設(shè)定等畫面。 

參數(shù)設(shè)定畫面 

    參數(shù)設(shè)定畫面主要是為了給現(xiàn)場操作人員進(jìn)行設(shè)備工藝參數(shù)調(diào)節(jié)使用的，根據(jù)棉紡工藝的不同，對棉卷大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)備運(yùn)行速度調(diào)節(jié)，棉卷滾出停止位置調(diào)節(jié)，動作的快慢進(jìn)行調(diào)節(jié)等。系統(tǒng)調(diào)試畫面是為設(shè)備調(diào)試和故障排除而設(shè)計的，通過此畫面的24個按鈕，可以對動作流程圖中的每個動作進(jìn)行單步執(zhí)行來進(jìn)行故障排除和設(shè)備調(diào)試。故障信息查詢畫面提供了故障報警和歷史數(shù)據(jù)查找功能，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，屏上主畫面出現(xiàn)故障原因，點擊信息查詢按鈕故障報警畫面分析報警原因，觸摸屏提供了一個十分靈活和友好的窗口，方便現(xiàn)場人員的使用，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可操作性。 

    在對DOP-AE10THTD65536觸摸屏進(jìn)行組態(tài)設(shè)計開發(fā)過程中，運(yùn)用宏指令對控制程序進(jìn)行了安全保護(hù)，防止用戶對控制程序私自修改，造成事故發(fā)生，以下是部分宏指令： 

    \$133=(1@D1003)    將控制程序內(nèi)存校驗和送給觸摸屏內(nèi)部存儲器\$133 

    IF\$133!=13877(DW)    將控制程序大小與原始控制程序內(nèi)存校驗和做對比 

    CLRB(1@M1072)    禁止PLC運(yùn)行 

    ENDIF 

    該段宏指令禁止了用戶對PLC控制程序的隨意修改，提高了設(shè)備的安全性。 

    4、結(jié)束語 

    HXFA368條并卷聯(lián)合機(jī)是集機(jī)、電、氣為一體化的自動化設(shè)備，基于臺達(dá)PLC和觸摸屏進(jìn)行自動控制是整機(jī)一個很重要的組成部分，具有系統(tǒng)穩(wěn)定、操作方便、性能可靠等特點，該設(shè)備投入運(yùn)行后受到用戶