電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用.docVIP

.摘 要近年來，特種工藝表面處理（電鍍）技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中得到了迅速的發(fā)展。特別是微裂紋鍍鉻工藝和柔性電鍍自動(dòng)線控制技術(shù)，以其高效、靈活、精密等顯著特點(diǎn)，成為國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。本設(shè)計(jì)提出了微裂紋鍍鉻電鍍自動(dòng)線柔性控制的具體解決方案。以PT（可編程終端簡稱觸摸屏）與PLC（可編程控制器）等主要器件組成控制系統(tǒng)，接收并處理電鍍設(shè)備的傳感信號(hào)。同時(shí)，PLC將電鍍設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息顯示在觸摸屏上，并等待接收控制指令。操作人員通過觸摸屏輸入指令信號(hào)，主控制模塊根據(jù)觸摸屏輸入的指令和柔性控制算法控制電鍍設(shè)備的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)柔性電鍍控制。上位機(jī)通過串口與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通訊，可以根據(jù)具體需要更新控制系統(tǒng)的控制程序，從而使系統(tǒng)更具靈活性，以適應(yīng)不同的生產(chǎn)需要。本課題完成了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并成功應(yīng)用于減振器桿微裂紋鍍鉻電鍍自動(dòng)生產(chǎn)線，取得了良好的效果。本文首先討論了柔性電鍍自動(dòng)線相關(guān)理論，結(jié)合電鍍自動(dòng)線機(jī)械設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)要求，提出了柔性控制系統(tǒng)的解決方案，并對(duì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的論證。在此基礎(chǔ)上，完成了柔性控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、柔性控制系統(tǒng)軟件開發(fā)、PT與PLC現(xiàn)場調(diào)試及性能分析。關(guān)鍵詞 柔性控制；電鍍自動(dòng)線；PT；PLC AbstractIn recent years, the technology of special process surface treatment(electroplating) has developed rapidly in the industrial field. Especially microfracture chromalizing technique and flexible electroplating automatic line control technique became the focus of domestic and overseas researcher because of its noticeable characteristics of high efficiency, agility and high precision.This design introduces a specific solution of microfracture chromalizing automatic line flexible control. With the framework of PT (programmable termination called touch screen) and PLC (programmable Logic controller), we build the control system, which receives and processes the signal from the electroplate equipment. At the same time, the PLC views the state information on the PT, waiting for the input order. The operator inputs the control order by PT, in order to control the states of electroplate equipment. In this way, we can realize the flexible control method. The main computer communicates with the control system by RS232 serial interface, so we can refresh the program of the system to meet different produce needs, which makes the control system more convenient for different users. The software and hardware design were carried out and applied to microfracture chromalizing automatic production line of absorber stick successfully.Firstly, This paper discussed the theories concerning flexible electroplating automatic line. Secondly, this paper proposed solution of flexible control system according to concerned theories and electroplating automatic line requirements of mechanical design and process design, additionally, this paper presented detailed demonstration about above solution. Lastly, in the basis of this solution, this paper completed hardware design of flexible control system, software development of flexible control system, on site debugging and performance analysis of PT and PLC.Key words flexible control; electroplating; PT; PLC目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1課題背景11.2課題研究的目的及意義21.3電鍍自動(dòng)線柔性控制的發(fā)展31.3.1 PT、PLC在電鍍自動(dòng)線中的應(yīng)用31.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析41.4本文研究的主要內(nèi)容5第2章 電鍍自動(dòng)線柔性控制原理72.1電鍍自動(dòng)線的組成及特點(diǎn)72.1.1電鍍自動(dòng)線的組成結(jié)構(gòu)72.1.2電鍍自動(dòng)線的特點(diǎn)82.2電鍍自動(dòng)線的工藝特征102.2.1電鍍自動(dòng)線的工藝流程102.2.2電鍍自動(dòng)線柔性控制的技術(shù)要求122.3本章小結(jié)12第3章 電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)133.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)133.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)133.1.2方案分析153.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)163.2.1 PT的主要性能163.2.2 PLC器件的特點(diǎn)173.2.3芯片型號(hào)的選擇193.2.4電氣控制接線圖設(shè)計(jì)223.3系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)273.3.1 PT窗口界面設(shè)計(jì)273.3.2 PLC編程原理303.3.3 用戶代碼設(shè)定323.3.4控制過程程序設(shè)計(jì)333.4 本章小結(jié)38第4章 電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)的應(yīng)用及測試394.1電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)的應(yīng)用394.2生產(chǎn)線上用戶程序編制方法404.2.1行車控制的硬件安裝位置404.2.2用戶程序編輯414.2.3用戶程序數(shù)據(jù)區(qū)（DM）填寫424.3系統(tǒng)實(shí)際使用流程444.3.1 PT、PLC組態(tài)及程序調(diào)試444.3.2檢測系統(tǒng)反饋454.3.3根據(jù)反饋修改完善程序464.4系統(tǒng)能力評(píng)價(jià)484.5 本章小結(jié)49結(jié) 論50參考文獻(xiàn)51致 謝53、精選范本.第1章 緒論1.1課題背景半個(gè)世紀(jì)以來，世界機(jī)械與電子工業(yè)的發(fā)展極大的促進(jìn)了電鍍技術(shù)的進(jìn)步，特別是近二十余年來，在電鍍過程中引進(jìn)諸多物理因素如：磁、聲、光、熱、電流波形及頻率、溶液流速和機(jī)械震動(dòng)等，使鍍層質(zhì)量和電鍍效率有了明顯提高1。國際上研究工作比較活躍的領(lǐng)域是脈沖電鍍、高速電鍍和復(fù)合鍍等，目前在國內(nèi)已得到成功應(yīng)用。工業(yè)發(fā)展不斷的對(duì)新材料提出要求，電鍍技術(shù)也由原來進(jìn)行防護(hù)裝飾和功能性鍍層加工跨入了新材料制造領(lǐng)域，對(duì)電鍍設(shè)備及其相關(guān)的配套裝置的性能、質(zhì)量和品種等提出了新的更加嚴(yán)格的要求2。為了穩(wěn)定電化學(xué)生產(chǎn)過程，保證產(chǎn)品質(zhì)量一致性，各國電鍍行業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程自動(dòng)化相當(dāng)重視。電鍍的自動(dòng)化管理系統(tǒng)得到應(yīng)用，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，在汽車制造等行業(yè)中開始使用。對(duì)于一些批量很大和連續(xù)性生產(chǎn)的電化學(xué)加工生產(chǎn)線，電鍍自動(dòng)管理已成為穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。微裂紋鍍鉻3工藝是近幾年來飛速發(fā)展的一種電鍍加工工藝，鍍鉻在電鍍工業(yè)中占有極其重要的地位，并列為三大鍍種（鍍鋅、鍍鉻、鍍鎳）之一。在傳統(tǒng)鍍鉻的基礎(chǔ)上，相繼開發(fā)了微裂紋鍍鉻、稀土鍍鉻、高效率鍍鉻等新工藝4，使鍍鉻層的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大。柔性控制5（Soft control）由一個(gè)控制（PLC）系統(tǒng)聯(lián)系起來的一些設(shè)備,傳輸裝置把工件放在其他聯(lián)結(jié)裝置上送到各加工設(shè)備,使工件加工準(zhǔn)確、迅速和自動(dòng)化。國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會(huì)指出“柔性控制系統(tǒng)是一個(gè)自動(dòng)化的生產(chǎn)制造系統(tǒng),在最少人的干預(yù)下,能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族,系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所考慮的產(chǎn)品族的限制。”國際上電鍍自動(dòng)線的控制系統(tǒng)，比較有代表性的是德國帕爾公司的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，它融合了德國“西門子”公司生產(chǎn)的電器原件的優(yōu)良性能，整合各硬件形成了高端高性能的電鍍自動(dòng)線控制產(chǎn)品6。其香港分公司在北京的合資公司北京金朋電鍍器材有限公司的控制系統(tǒng)是國內(nèi)電鍍自動(dòng)線的高端產(chǎn)品，壟斷并制約著國內(nèi)產(chǎn)品的開發(fā)和研制。近年來深圳上材旭光化工機(jī)械（深圳）有限公司將部分日本電鍍設(shè)備控制系統(tǒng)引入國內(nèi)，其PT控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有著比較高的性能，二家外國公司的控制系統(tǒng)影響著國內(nèi)電鍍設(shè)備制造廠家的控制系統(tǒng)水平?？删幊探K端PT（Programmable Terminal，PT）又稱人機(jī)界面（HMI），與PLC（Programmable Logic Controlle：PLC）聯(lián)機(jī)通信后，通過鍵盤或屏幕的觸摸鍵，可向PLC輸入數(shù)據(jù)以及控制命令，進(jìn)而控制電鍍設(shè)備工作，具有高度自動(dòng)化的特點(diǎn)7。同時(shí)，這種方式可以與柔性控制技術(shù)結(jié)合在一起，進(jìn)而組成電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)。目前，國內(nèi)正在加大這方面的研究，力圖縮小與國際上的差距。基于PT、PLC的電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)，它的應(yīng)用有助于提高生產(chǎn)效率和工藝質(zhì)量，改善工藝水平，提高我國電鍍設(shè)備產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。1.2課題研究的目的及意義隨著我國加入WTO，國內(nèi)的產(chǎn)品要走向國際市場，而國外的產(chǎn)品要進(jìn)入國內(nèi)市場，提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本是社會(huì)發(fā)展的必由之路。提高設(shè)備的自動(dòng)控制水平和適應(yīng)性是未來發(fā)展的必然結(jié)果，提高國內(nèi)設(shè)備制造水平，同國際設(shè)備接軌是設(shè)備制造廠家的必然選擇8。在社會(huì)高速發(fā)展的今天，充分了解和掌握各專業(yè)發(fā)展的前沿，熟練運(yùn)用成熟的控制方案，在國際上節(jié)約能源減少污染排放被越來越多地重視。提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備的自動(dòng)控制水平，合理有效地使用資源，成為技術(shù)發(fā)展的方向9。特別是電鍍行業(yè)是污染排放比較嚴(yán)重的行業(yè)10，高污染低能效的技術(shù)，已經(jīng)被發(fā)達(dá)國家逐步限制、被其它工藝所代替。開發(fā)“柔性電鍍自動(dòng)線”可以取代進(jìn)口設(shè)備，組建適應(yīng)于國內(nèi)廠家要求的生產(chǎn)線，具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。在全面了解國際國內(nèi)電鍍工藝發(fā)展水平，和高端機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用PLC、PT等自動(dòng)化水平較高的控制方案，將柔性控制技術(shù)與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合。目前，針對(duì)國內(nèi)各廠家的具體要求，開發(fā)更適應(yīng)用戶需求的產(chǎn)品，已經(jīng)得到越來越多的研發(fā)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。從柔性控制角度開發(fā)和設(shè)計(jì)電鍍自動(dòng)線控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，減少污染物的排放，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，使之有同國際市場上的電鍍設(shè)備產(chǎn)品相競爭的優(yōu)勢11。同時(shí)也能提高和促進(jìn)國內(nèi)電鍍行業(yè)設(shè)備的控制水平，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備控制系統(tǒng)。1.3電鍍自動(dòng)線柔性控制的發(fā)展1.3.1 PT、PLC在電鍍自動(dòng)線中的應(yīng)用可編程終端PT（Programmable Terminal，PT）可向可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller，PLC）輸入數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)或圖形。在普通PC上使用廠家提供的PT支持軟件，可以調(diào)用各種控件，如各種按鈕、數(shù)值、輸入、指示燈、數(shù)值顯示、文字/數(shù)值顯示、信息顯示、條狀圖、曲線圖、XY圖，圖儀表，動(dòng)態(tài)圖、圖形元素、靜態(tài)文字、靜態(tài)圖形等。用這種方式，可以制作數(shù)百幅生動(dòng)、豐富的監(jiān)控畫面。用戶通過程序開發(fā)后，完成程序的編譯，由連接PC RS-232C端口與PC的第1個(gè)RS-232C端口的通信線纜，將監(jiān)控畫面由PC下載到PT，此后，PT就可以脫離PC而獨(dú)立工作12。PLC可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，可以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入/輸出，控制各種機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)過程13。柔性電鍍自動(dòng)線中的柔性控制的概念，是指在生產(chǎn)線上將要生產(chǎn)的零件按照技術(shù)、工藝要求進(jìn)行有效分類后，能夠進(jìn)行自主生產(chǎn)，在PT、PLC及軟件程序的控制下盡量減少人為因素的影響，在整條生產(chǎn)線中間做到無人化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工廠要求的“混流生產(chǎn)”，滿足不同工藝參數(shù)的質(zhì)量要求14。下面主要介紹一下國內(nèi)應(yīng)用了PT、PLC技術(shù)自動(dòng)化控制水平比較高的幾條電鍍生產(chǎn)自動(dòng)線，廠家，及各自自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能。國內(nèi)的典型的生產(chǎn)線有：吉林長春一汽嘉信熱處理電鍍科技有限公司使用的滾鍍鋅自動(dòng)生產(chǎn)線和高架裝飾鍍鉻線；長春一汽東機(jī)工減振器有限公司使用的微裂紋減振器桿鍍鉻一線和二線；遼寧錦州萬得汽車減振器有限公司使用的微裂紋減振器桿鍍鉻一線和二線。以上六條生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)各有特點(diǎn)：北京金朋電鍍器材有限公司，是國內(nèi)首家引進(jìn)國外電鍍生產(chǎn)線自動(dòng)控制程序及其設(shè)計(jì)要求的公司，在國內(nèi)制造了幾十條自動(dòng)控制生產(chǎn)線，在同長春一汽嘉信熱處理電鍍科技有限公司合作過程中，培訓(xùn)了幾名電器控制工程師，在使用過程中還沒有應(yīng)用類似于PT等可視化自動(dòng)檢測技術(shù)，因此在設(shè)備特別是控制方面出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)處理有很多的難度，主要是故障出現(xiàn)的位置不容易判斷，程序修改也有很多問題。但其程序設(shè)計(jì)的理念比較先進(jìn)，對(duì)開發(fā)為柔性控制程序設(shè)計(jì)提供了很好的理論基礎(chǔ)。上村旭光化工機(jī)械深圳有限公司是近幾年進(jìn)入國內(nèi)市場的電鍍設(shè)備制造公司，其產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)是控制性能很好，具有穩(wěn)定的性能，把PT引進(jìn)到了控制系統(tǒng)，并對(duì)PLC、PT等相關(guān)硬件軟件的通訊性能進(jìn)行了較完整的開發(fā)，在電鍍自動(dòng)線上有很好的應(yīng)用。不足之處在于設(shè)備運(yùn)行過程中是按“步”來進(jìn)行的，只能按一種程序進(jìn)行工作，適應(yīng)性很差，更談不到柔性控制了。長春一汽嘉信熱處理電鍍科技有限公司，是國內(nèi)制造高端電鍍自動(dòng)線設(shè)備控制的企業(yè)，是融國內(nèi)、國際高端設(shè)備自動(dòng)控制于一體的生產(chǎn)設(shè)備制造廠家之一。其產(chǎn)品從實(shí)際出發(fā)，從工藝、設(shè)備、工裝、零件、輔助設(shè)備入手，吸收了國內(nèi)外廠家之優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出了具有適應(yīng)各方面要求的自動(dòng)線控制系統(tǒng)，在些基礎(chǔ)上形成了柔性電鍍自動(dòng)線的控制系統(tǒng)15。1.3.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析國外電鍍自動(dòng)線制造、生產(chǎn)廠家都采用上位機(jī)來控制自動(dòng)線的各種運(yùn)行狀態(tài)15，具有設(shè)備集成度高、功能性強(qiáng)、專業(yè)化程度高、成本較高的特點(diǎn)。一般國外一套自動(dòng)線成本均在一千萬元以上，且設(shè)備維修和管理費(fèi)用是國內(nèi)廠家無法承擔(dān)的。進(jìn)口到國內(nèi)設(shè)備的自動(dòng)控制部件都進(jìn)行了多層保密設(shè)計(jì)，有問題后都需要請(qǐng)國外供貨商來維修，維修費(fèi)用高，并且供貨商不針對(duì)國內(nèi)廠家的需要進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)備具有很強(qiáng)的壟斷性。國外的電鍍設(shè)備現(xiàn)階段主要強(qiáng)調(diào)的是設(shè)備的產(chǎn)能，主要開發(fā)的是專一設(shè)備，符合外國的大批量，少品種，專業(yè)化廠家的需要，在柔性控制方面只是保證用戶提出的基本要求?，F(xiàn)階段，還沒有提出向國內(nèi)廠家要求的一些與工藝緊密相關(guān)的控制要求，如行車起吊的柔起、柔停功能，整流器送電的柔起、柔停功能，一條生產(chǎn)線上可以生產(chǎn)多個(gè)工藝要求的零件等適合國內(nèi)電鍍廠家電鍍設(shè)備。柔性控制在國際上提出主要包含以下幾項(xiàng)內(nèi)容：機(jī)器柔性：當(dāng)要求生產(chǎn)一系列不同類型的產(chǎn)品時(shí),機(jī)器隨產(chǎn)品變化而加工不同零件的難易程度。工藝柔性：工藝流程不變時(shí)自身適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化的能力，制造系統(tǒng)內(nèi)為適應(yīng)產(chǎn)品或原材料變化而改變相應(yīng)工藝的難易程度。產(chǎn)品柔性：產(chǎn)品更新或完全轉(zhuǎn)向后,系統(tǒng)能夠非常經(jīng)濟(jì)和迅速地生產(chǎn)出新產(chǎn)品的能力，產(chǎn)品更新后,對(duì)老產(chǎn)品有用特性的繼承能力和兼容能力。維護(hù)柔性：采用多種方式查詢、處理故障,保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的能力。 生產(chǎn)能力柔性：當(dāng)生產(chǎn)量改變、系統(tǒng)也能經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行的能力。對(duì)于根據(jù)訂貨而組織生產(chǎn)的制造系統(tǒng),這一點(diǎn)尤為重要。擴(kuò)展柔性：當(dāng)生產(chǎn)需要的時(shí)候,可以很容易地?cái)U(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu),增加模塊,構(gòu)成一個(gè)更大系統(tǒng)的能力。運(yùn)行柔性：利用不同的機(jī)器、材料、工藝流程來生產(chǎn)一系列產(chǎn)品的能力和同樣的產(chǎn)品,換用不同工序加工的能力16。近年來，為打破國外壟斷，我們在研究和開發(fā)實(shí)用性強(qiáng)、性價(jià)比合理的電鍍設(shè)備。僅使用PLC來控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制需要大量的程序設(shè)計(jì)，一般要求幾套至十幾套程序，因此采用價(jià)格比較低的PT（代替上位機(jī)）與PLC聯(lián)合使用，使部分由程序控制的內(nèi)容，轉(zhuǎn)化為觸摸屏上部分窗口可調(diào)來實(shí)現(xiàn)，這樣解決了造價(jià)高及技術(shù)要求高的難題。今后在開發(fā)方面主要以實(shí)際應(yīng)用為主，能夠?qū)崿F(xiàn)整條自動(dòng)線的自我管理，實(shí)現(xiàn)更加柔性化。 1.4本文研究的主要內(nèi)容為滿足不斷發(fā)展的需要，我們在電鍍自動(dòng)線控制程序引入了PT與PLC自動(dòng)控制，也提出了“柔性電鍍自動(dòng)線”的概念。本課題力爭運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段和控制理論，解決生產(chǎn)線中的實(shí)際問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的工藝質(zhì)量。本課題主要研究通過PT、PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電鍍自動(dòng)線的聯(lián)合控制，使設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行、電鍍工藝參數(shù)自動(dòng)檢測調(diào)整、自動(dòng)給定參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的柔性控制17。先對(duì)需要研究的內(nèi)容和要求作了全面的分析和了解，對(duì)采用的硬件的性能和使用方法作了詳細(xì)研究，并對(duì)控制系統(tǒng)中使用的軟件程序和通信程序等相關(guān)內(nèi)容作了先期的開發(fā)。利用研究的成果在有關(guān)的設(shè)備上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，收到了良好的效果。本文主要研究內(nèi)容有以下五個(gè)方面。1從電鍍自動(dòng)線機(jī)械設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)著手，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和工藝布置為控制做好基礎(chǔ)；分析電鍍自動(dòng)線設(shè)備的特點(diǎn)，工藝流程及設(shè)備柔性控制的要求。2對(duì)PT的基本性能作全面的研究，特別是對(duì)二種PT性能的對(duì)比實(shí)用的研究。 PT質(zhì)量高低直接影響程序的編制和對(duì)柔性控制的影響，本文通過對(duì)PT性能的分析和PT窗口頁面的設(shè)計(jì)，經(jīng)過多次設(shè)計(jì)和修改之后，使PT設(shè)備滿足工藝需求，解決了PT在電鍍自動(dòng)線上應(yīng)用的相關(guān)問題。3對(duì)PLC的基本性能作了全面的探索，特別是對(duì)日本OMRON（歐姆龍）公司模塊式PLC的性能的作了重點(diǎn)的了解和研究，其PLC質(zhì)量性能直接影響程序的編制和對(duì)柔性控制的解決難度。通過對(duì)PLC性能的分析和PLC程序的設(shè)計(jì)，結(jié)合本次課題所要開發(fā)的內(nèi)容，進(jìn)行了多次的設(shè)計(jì)和修改， 重點(diǎn)對(duì)柔性控制理論在PLC程序設(shè)計(jì)中正確使用、如何在程序中實(shí)現(xiàn)其功能，作了全面分析和產(chǎn)述，通過對(duì)“步”自動(dòng)運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)和分析，程序設(shè)計(jì)在讀程序、分析程序、執(zhí)行程序的過程，能夠完全滿足生產(chǎn)線的全面需要，從而實(shí)現(xiàn)程序的柔性化控制。4主要從二個(gè)方面對(duì)電鍍自動(dòng)線柔性控制的硬件及安裝圖紙進(jìn)行了選擇和設(shè)計(jì)，所選擇的各項(xiàng)零件對(duì)以后的使用有著舉足輕重的影響，其性能指標(biāo)是否能夠?qū)崿F(xiàn)柔性控制的重要依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中充分考慮為PLC中程序設(shè)計(jì)的需要，特別是DM數(shù)據(jù)區(qū)的使用預(yù)留了足夠的設(shè)計(jì)接口。5根據(jù)錦州萬得汽車懸架有限公司的要求,設(shè)計(jì)年產(chǎn)300萬支減振器桿微裂紋鍍鉻生產(chǎn)線，并以滿足“混流生產(chǎn)”為背景，探討新開發(fā)的PT、PLC柔性控制系統(tǒng)，經(jīng)過具體實(shí)施步驟, 進(jìn)行有效的調(diào)試工作，特別是在修改程序時(shí)的良好性能進(jìn)一步得到了發(fā)揮。第2章 電鍍自動(dòng)線柔性控制原理2.1電鍍自動(dòng)線的組成及特點(diǎn)2.1.1電鍍自動(dòng)線的組成結(jié)構(gòu)電鍍自動(dòng)線主要包括：起吊行走行車系統(tǒng)、行架系統(tǒng)、槽組系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、工裝系統(tǒng)、直流電供電系統(tǒng)、溶液循環(huán)加熱系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)構(gòu)成17。如圖2-1所示。1號(hào)行車 2號(hào)行車 二套通風(fēng)系統(tǒng)行架 槽組系統(tǒng) 循環(huán)加熱圖2-1 電鍍自動(dòng)線的組成Fig.2-1 structure of automatism electroplating product line各系統(tǒng)的主要功能如下：起吊行走行車系統(tǒng)：由二臺(tái)行車組成，用來完成零件各工序間在夾具上的運(yùn)輸。行架系統(tǒng)：行架用來支承行車，即為行車配套的部件。槽組系統(tǒng)：是組成生產(chǎn)線的主要部件，完成零件的除油、清洗、陽極刻蝕、鍍鉻、回收、清洗等工序。主要包括化學(xué)除油槽、溫水清洗槽、冷水清洗槽、陽極刻蝕槽、鍍鉻槽、四級(jí)回收槽、鍍后清洗槽等組成部分。通風(fēng)系統(tǒng)：主要由槽上吸風(fēng)罩、槽邊風(fēng)箱、風(fēng)管、風(fēng)機(jī)及排風(fēng)管等組成，用來排除由除油槽、陽極刻蝕槽、鍍鉻槽溶液產(chǎn)生的廢氣，保持室內(nèi)空氣清潔。工裝系統(tǒng)：主要包括夾具主體導(dǎo)電支撐架、上下屏蔽護(hù)套及導(dǎo)電坐等相關(guān)配件，用來給要電鍍的零件提供足夠的電流和均勻的電流分布。直流電供電系統(tǒng)：由直流電源（12V 2000A）、導(dǎo)電銅排、V型坐等構(gòu)成，用于給電鍍零件提供穩(wěn)定的直流電能。溶液循環(huán)加熱系統(tǒng)：主要由循環(huán)泵、加熱器、循環(huán)管、溫度傳感器、溫度控制表及電器原件等組成，具有自動(dòng)加溫、保溫及顯示溫度功能，及不用人工調(diào)控溫度，具有加溫快、節(jié)電等優(yōu)點(diǎn)。電器控制系統(tǒng)：主要由PC機(jī)、變頻器、空氣開關(guān)及各種電器原件組成，是用來完成行車的各項(xiàng)工作的周邊電器系統(tǒng)18。2.1.2電鍍自動(dòng)線的特點(diǎn)電鍍自動(dòng)線具有如下特點(diǎn)：1、 龍門式單驅(qū)動(dòng)增強(qiáng)纖維帶提升行車行車采用鋼板彎形大部件組裝龍門式框架結(jié)構(gòu)。外表面刷防銹底漆后外噴涂桔紅色防護(hù)漆；行車的提升、行走均采用制動(dòng)電機(jī)直插式蝸輪減速器驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行速度分為高、中、低三速變頻調(diào)整，運(yùn)行平穩(wěn)；提升為增強(qiáng)纖維帶傳動(dòng)；變頻調(diào)速；行車的提升、行走及停止均由微機(jī)通過無觸點(diǎn)開關(guān)控制，并配有提升防反轉(zhuǎn)過沖及判斷夾具等保險(xiǎn)安全裝置19。全線由兩臺(tái)行車組成，它的作用是實(shí)現(xiàn)零件在各工藝槽之間運(yùn)輸，主要起到三個(gè)作用，一是保證零件在生產(chǎn)線上的左右運(yùn)行，二是實(shí)現(xiàn)零件從鍍槽中提起和落下，三是攜帶溶液接液盤，保證溶液不滴入其它溶液槽中。2、 行架結(jié)構(gòu)簡單方便全部結(jié)構(gòu)為小部件組裝式，通用緊固件組裝成整體行架；結(jié)構(gòu)簡單維修方便；對(duì)場地?zé)o特殊要求，一端進(jìn)出件的生產(chǎn)線便于生產(chǎn)操作；底部用工字鋼墊底提高生產(chǎn)線高度便于操作者操作20。 行車的組成及運(yùn)動(dòng)方式如圖2-2所示。包括行車和接液盤的左右移動(dòng)時(shí)候電機(jī)的左右轉(zhuǎn)，和吊杠的上下移動(dòng)時(shí)候電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。電機(jī)得到控制系統(tǒng)的控制信號(hào)以后，按照用戶所需要的方式控制行車、接液盤和吊杠的運(yùn)動(dòng)方向。圖2-2 行車的組成及運(yùn)動(dòng)方式Fig.2-2 structure and move mode of travelling crane3、槽組系統(tǒng)：主要有七個(gè)工藝槽組成，化學(xué)除油槽、雙聯(lián)清洗槽（溫水清洗流水清洗）、陽極刻蝕槽、二個(gè)鍍鉻槽、回收槽、流水清洗槽，用來完成零件表面的除油、清洗、陽極刻蝕、鍍鉻、回收等工序21。典型鍍鉻槽的基本樣式如圖2-3所示圖2-3 典型鍍鉻槽樣式Fig.2-3 typical chromeplate mode4電氣系統(tǒng)：主要有PLC、變頻器、觸摸屏、電機(jī)減速器、接近開關(guān)、光電開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器等部件組成，用來給生產(chǎn)線提供動(dòng)力和控制22。2.2電鍍自動(dòng)線的工藝特征2.2.1電鍍自動(dòng)線的工藝流程典型的電鍍自動(dòng)線的工藝流程23為：裝夾具化學(xué)除油溫水清洗流水清洗陽極刻蝕鍍鉻回收回收回收回收流水清洗卸夾具。在流程中，設(shè)備根據(jù)反饋數(shù)據(jù)決定何時(shí)轉(zhuǎn)為下一道工序，在這個(gè)過程中，自動(dòng)化控制采用柔性控制的方式，可以使工藝更細(xì)膩，質(zhì)量更好24。下面給出了各溶液槽中的化學(xué)成份及工藝規(guī)范：表2-1電鍍工序主要溶液槽內(nèi)化學(xué)成份Table 2-1 chemic medicament in liquor flume on the different electroplate procedure序號(hào)工序名稱溶液名稱工藝規(guī)范化學(xué)名稱化學(xué)分子式含量g/L溫度電流密度A/dm2時(shí)間min1裝 夾2化學(xué)除油氫氧化鈉NaOH4010501051表面活性劑1.50.53溫水清洗溫水H2O501010.54冷水清洗流水H2O室溫10.55陽極刻蝕HEEF251.50.0560520103010S鉻酐CrO325030硫酸根SO43.01.0三價(jià)鉻Cr3+5.03.06鍍鉻槽HEEF251.50.05605605202鉻酐CrO325030硫酸根SO43.01.0三價(jià)鉻Cr3+5.03.07回收靜水H2O室溫10.58回收靜水H2O室溫10.59回收靜水H2O室溫10.510回收靜水H2O室溫10.511流水清洗流水H2O室溫10.512卸夾考慮到設(shè)備的具體運(yùn)行機(jī)制和工藝流程，我們將工藝槽的排列順序進(jìn)行了仔細(xì)設(shè)計(jì)，如圖2-4所示25。工位1234567891011121314151617名稱裝夾具卸夾夾化學(xué)除油溫水清洗流水清洗水洗回收回收回收回收陽極刻蝕鍍鉻鍍鉻鍍鉻鍍鉻鍍鉻鍍鉻圖2-4電鍍自動(dòng)線平面布置Fig.2-4 plane collocation of auto electroplate product line工位1是將未電鍍零件裝在夾具上；工位2是將已電鍍后零件從夾具上卸下；工位3是將未電鍍零件放入除油槽中清除零件表面所攜帶的油污；工位4、5是將未電鍍零件表面帶有除油槽中的清洗劑清洗干凈；工位6是將電鍍后的零件經(jīng)過四次回收后做最后一次清洗，去除零件表面所攜帶的鍍鉻溶液；工位7、8、9、10是將電鍍后的零件在水槽中清洗并回收其溶液，主要作用有二個(gè)目的，一是回收利用零件所攜帶的鍍鉻溶液，二是降低排放廢水中的六價(jià)鉻的含量；工位11陽極刻蝕是將零件作為陽極在溶液中進(jìn)行腐蝕去除表面的氧化膜層以提高鍍鉻層的結(jié)合力26；工位12、13、14、15、16、17在一個(gè)鍍鉻槽內(nèi)，是將零件作為陰極在其表面鍍覆一層鉻金屬層，鍍鉻層厚度要求在205微米，生產(chǎn)節(jié)拍為3.5分鐘，滿足鍍鉻層厚度要求要電鍍時(shí)間為20分鐘，因此設(shè)計(jì)六個(gè)工位來滿足生產(chǎn)的需要。二臺(tái)行車的運(yùn)行過程分工 27:1號(hào)行車是負(fù)責(zé)完成1號(hào)工位到8號(hào)工位內(nèi)的夾具，在各槽內(nèi)按工藝要求完成對(duì)零件的表面的處理工作；2號(hào)行車負(fù)責(zé)完成9號(hào)工位到17號(hào)工位內(nèi)的夾具在各槽內(nèi)按工藝要求而進(jìn)行的調(diào)整28。行車工作過程簡述:第一臺(tái)行車上有三臺(tái)電機(jī)用來完成工作過程，第一步將行車運(yùn)行到有需要起吊的夾具位置，將起吊吊鉤置于行車的最下端，起吊電機(jī)啟動(dòng)將夾具吊入工作槽中；接液盤電機(jī)啟動(dòng)將接液盤置于夾具底部，收集夾具滴下的液體；行車行走電機(jī)啟動(dòng)，將夾具運(yùn)送到下一工作位置；接液盤電機(jī)啟動(dòng)將接液盤撤離夾具底部，起吊電機(jī)啟動(dòng)將夾具放入新的工作槽中；完成零件的工作槽換位，待下一次工作。第二臺(tái)行車負(fù)責(zé)配合完成整條生產(chǎn)線的夾具運(yùn)送工作。2.2.2電鍍自動(dòng)線柔性控制的技術(shù)要求柔性控制主要包含幾方面的要求：行車行走柔性控制即行車柔起、柔停，行車上吊杠柔起、柔停；行車自動(dòng)尋位即工藝的柔性控制；生產(chǎn)線自動(dòng)判別錯(cuò)誤及提示29。真對(duì)以上三項(xiàng)要求我們分別采取三種手段實(shí)現(xiàn)柔性控制，對(duì)于行車行走柔性控制主要采用變頻器實(shí)現(xiàn)，而工藝的柔性控制主要利用PLC強(qiáng)大的編程功能實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)線出現(xiàn)的問題由PT解決。柔性控制的設(shè)計(jì)思路是讀程序、分析程序、執(zhí)行程序，所謂程序就是指用戶在DM區(qū)的操作碼。這就要求梯形圖具有讀代碼和分析代碼及執(zhí)行代碼的功能。當(dāng)需要改變工藝時(shí)無須更改梯形圖，只改變DM區(qū)的用戶碼既可，由此即達(dá)到了柔性控制30。要真正地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線柔性控制就要有一個(gè)很好的系統(tǒng)組態(tài)。所謂系統(tǒng)組態(tài)，就是選用或制作恰當(dāng)?shù)挠布蛙浖?，組成一個(gè)有機(jī)的整體，達(dá)到系統(tǒng)整體最佳的目標(biāo)。在硬件方面，以滿足工藝要求為準(zhǔn)。選用或制作控制器、傳感器、動(dòng)力裝置及機(jī)械裝置，不但要求每個(gè)部分本身高性能，更強(qiáng)調(diào)控制器、執(zhí)行器、傳感器、動(dòng)力裝置及機(jī)械五者之間的協(xié)調(diào)與配合，在軟件方面選用中文版的工業(yè)控制組態(tài)。軟件及PLC通稱支持軟件，采用合適的編程方法，編寫控制程序，正確使用可編程序終端（觸摸屏），還要選用配套的軟件，要注意三種軟件是否相互兼容31。2.3本章小結(jié) 本章主要對(duì)電鍍自動(dòng)線上控制方面的有關(guān)技術(shù)要求，電鍍設(shè)備、工藝等方面進(jìn)行比較全面的分析，為以下研究和設(shè)計(jì)作好基礎(chǔ)工作。特別對(duì)電鍍自動(dòng)線的柔性控制提出了理論模型，為下一步開展工作提供了明確的技術(shù)要求。在這個(gè)模型的基礎(chǔ)上，開發(fā)的相應(yīng)軟、硬件控制系統(tǒng)，將在以下章節(jié)詳細(xì)論述。第3章 電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理從現(xiàn)場設(shè)備傳感器引出的電鍍狀態(tài)信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換，或者從電鍍設(shè)備獲取開關(guān)控制信號(hào)，輸入PLC主控模塊，由主控模塊負(fù)責(zé)處理各種柔性控制狀態(tài)。人機(jī)交互通過PT與PLC的接口實(shí)現(xiàn)32。最后，整個(gè)PLC的程序加載由開發(fā)的RS232串口與上位機(jī)的通訊實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3-1 structure of control system具體的柔性控制基于PLC實(shí)現(xiàn)，結(jié)合PLC的結(jié)構(gòu)，以PLC的數(shù)據(jù)區(qū)（DM區(qū)），作為用戶程序的存儲(chǔ)區(qū)。用戶程序是編程者自定義的一系列碼，而梯形圖則以讀碼、解碼、執(zhí)行等功能的形式出現(xiàn)的，用戶可通過人機(jī)界面（PT）來對(duì)用戶程序的碼進(jìn)行修改從而達(dá)到柔性控制的目的。PLC程序結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖3-2 PLC程序結(jié)構(gòu)Fig.3-2 structure of PLC program 基于如上的結(jié)構(gòu)流程設(shè)計(jì)，我們搭建本柔性控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。由于硬件部分涉及到電鍍設(shè)備的機(jī)械部分和電器接口部分，數(shù)字信號(hào)處理模塊涉及到的內(nèi)容也很多，十分繁瑣，具體的實(shí)現(xiàn)方式，將在以下章節(jié)詳細(xì)介紹。系統(tǒng)部件組成如圖3-3所示。電源單元CPU單元存儲(chǔ)器輸入單元輸出單元特殊I/O接口通訊單元現(xiàn)場設(shè)備PLCPC終端設(shè)備系統(tǒng)總線圖3-3 系統(tǒng)部件組成 Fig.3-3 structure of control system components人機(jī)交互部分，通過PT終端實(shí)現(xiàn)。PT部分要完成讀取系統(tǒng)狀態(tài)和傳遞控制命令的功能。通過PT顯示，可以清楚的知道電鍍工作狀態(tài)，通過對(duì)指令的改變，最終實(shí)現(xiàn)柔性控制。通過上述的結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)我們知道，PLC是整個(gè)系統(tǒng)的核心控制模塊，系統(tǒng)最終的所有功能，都要通過PLC來協(xié)調(diào)完成。所以我們要選擇功能完備且能夠?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)的元器件，具體將在以后章節(jié)詳細(xì)論證。這里還需要交待的是，現(xiàn)場設(shè)備，即電鍍設(shè)備與控制器的接口實(shí)現(xiàn)，這是本柔性電鍍系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之處。將機(jī)械、工藝和電器控制有機(jī)組合起來，如圖3-4所示，電鍍的設(shè)備傳感器的信號(hào)與控制設(shè)備的銜接，實(shí)現(xiàn)了本接口，上述的系統(tǒng)就可以具體的應(yīng)用于生產(chǎn)當(dāng)中。 圖3-4 電鍍設(shè)備與系統(tǒng)接口示意圖Fig.3-4 connection of control system and electroplate equipment3.1.2方案分析現(xiàn)在我們對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中各個(gè)模塊進(jìn)行分析。首先，是控制系統(tǒng)與設(shè)備的交互通信模塊，控制系統(tǒng)的各種參數(shù)命令，最終要體現(xiàn)在設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)上，同時(shí)，電鍍設(shè)備的反饋數(shù)據(jù)等也需要傳給控制系統(tǒng)，以做出相應(yīng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)柔性控制。在實(shí)際中，我們通過各種連接到設(shè)備的傳感器得到模擬信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，或者直接得到設(shè)備提供的開關(guān)信號(hào)，傳到PLC控制器上。控制器的命令可以通過數(shù)字信號(hào)控制電機(jī)和電鍍設(shè)備上的一些控制器，最終轉(zhuǎn)換成電鍍設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。主控部分，我們選取的PLC器件功能十分強(qiáng)大，可以開發(fā)簡單的嵌入式系統(tǒng)。通過擴(kuò)展存儲(chǔ)器可以把設(shè)計(jì)的程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。片上可以擴(kuò)展與主機(jī)通訊的RS232串口，實(shí)現(xiàn)主機(jī)對(duì)電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)的初始化或者其它操作。這個(gè)設(shè)計(jì)一個(gè)比較關(guān)鍵的地方，分別是人機(jī)交互，控制器與設(shè)備交互這兩個(gè)方面。在本方案中，我們選擇比較人性化而且功能十分完備的PT觸摸屏模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。操作員的命令通過觸摸屏輸入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)運(yùn)行相應(yīng)的程序，結(jié)合設(shè)備的反饋信息，實(shí)現(xiàn)柔性控制，這種方案可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，因此是可行的。軟件部分，我們設(shè)計(jì)了人機(jī)交互界面，柔性控制程序，和其它的命令程序。通過軟件控制，能夠?qū)崿F(xiàn)電鍍設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)作。這部分將在以下章節(jié)詳細(xì)介紹。根據(jù)上述分析，我們設(shè)計(jì)的電鍍自動(dòng)線柔性控制系統(tǒng)，方案上是可行的，也是合理的。3.2系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.2.1 PT的主要性能 可編程終端（Programmable Terminal，PT）又稱人機(jī)界面（HMI）。PT作為PLC的一個(gè)外部設(shè)備，與PLC聯(lián)機(jī)通信后，通過鍵盤或屏幕的觸摸鍵，可向PLC輸入數(shù)據(jù)、顯示數(shù)據(jù)圖形或者在普通PC上使用廠家提供的PT支持軟件。通過調(diào)用各種控件，如各種按鈕、數(shù)值、輸入、指示燈、數(shù)值顯示、文字/數(shù)值顯示、信息顯示、條狀圖、曲線圖、XY圖，圖儀表，動(dòng)態(tài)圖、圖形元素、靜態(tài)文字、靜態(tài)圖形，以及其他通用控件等，可以制作數(shù)百幅生動(dòng)、豐富的監(jiān)控畫面。完成編譯后，通過連接PC的 RS-232C端口與PC的第1個(gè)RS-232C端口的通信線纜，將監(jiān)控畫面由PC下載到PT，此后，PT就可以脫離PC而獨(dú)立工作。PT的第2個(gè)RS-232C端口與PLC的RS-232C端口通過通信線纜相連接，此后，就可使用PT對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行操作并顯示各種信息33。使用PT可取消傳統(tǒng)的控制板面，從而簡化了硬件結(jié)構(gòu)，減少了接線，也就節(jié)省了PLC的I/O單元。PT有文本操作面板、圖形/文本操作面板和觸摸屏操作面板3種類型。其中文字操作面板和觸摸屏操作面板在以下介紹中簡稱為觸摸屏。觸摸屏（PT）由顯示屏幕、觸摸檢測元件和觸摸屏控制器組成。觸摸檢測元件安裝在顯示屏幕的前面，用于檢測觸摸位置，以便將檢測信號(hào)傳送到觸摸屏控制器。觸摸屏控制器將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成觸摸點(diǎn)坐標(biāo)，并通過通信線纜將信號(hào)傳送給PLC的CPU單元。PLC中的相關(guān)信息由CPU單元經(jīng)通信線纜傳送到觸摸屏控制器，在屏幕上以數(shù)字、文字或圖形方式予以顯示。通過用手指觸摸相關(guān)的按鈕和控件就可以完成相應(yīng)的控制操作。一般的觸摸屏可以編制255幅畫面，有的觸摸屏可以編制500幅畫面?？梢?，使用觸摸屏可以節(jié)省大量的按鈕、指示燈等元器件，免去了配線等工作，也就節(jié)省了PLC的I/O單元。根據(jù)觸摸屏的工作原理和傳送信息的介質(zhì)劃分，觸摸屏主要有電阻式、紅外線式、電容式及表面聲波式四種類型。用于工業(yè)控制系統(tǒng)的觸摸屏大多為電阻式觸摸屏。電阻式觸摸屏的屏體部分是一塊與顯示器表面相匹配的多層復(fù)合薄膜，由一層玻璃或有機(jī)玻璃作為基層，表面涂有透明的導(dǎo)電層。上面再蓋有一層外表面經(jīng)過硬化處理、光滑防刮的塑料層，其內(nèi)表面也涂有一層透明的導(dǎo)電層，在兩層導(dǎo)電層之間有許多細(xì)?。ㄐ∮谇Х种挥⒋纾┑耐该鞲綦x點(diǎn)把它們隔開絕緣。當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，平常相互絕緣的兩層導(dǎo)電層就在觸摸點(diǎn)位置有了一個(gè)接觸，其中一面導(dǎo)電層接通，會(huì)向底層釋放均勻電壓場，使得檢測層的電壓由零變?yōu)榉橇?，這種接通狀態(tài)被控制器偵測到后，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將得到的電壓值與5V相比既可得到觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)，這就是所有 電阻式觸摸屏的工作原理。電阻屏根據(jù)引出線多少，分為4線，5線6線等多線電阻式觸摸屏。第三代電阻式（5線及7線）觸摸屏的表面硬度大于4，透光度為90%，防水、防塵、防火及防反光性能良好34。選用觸摸屏?xí)r還需要了解顯示屏面積、色彩、對(duì)比度及接口等相關(guān)性能要求。3.2.2 PLC器件的特點(diǎn)首先要對(duì)采用的主要電器元件PLC的系統(tǒng)功能作全面的分析。PLC最初用于邏輯控制和順序控制，當(dāng)應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)控制和過程控制時(shí)，PLC必須擴(kuò)展自己的功能，才能滿足生產(chǎn)的需要。機(jī)床工業(yè)、汽車工業(yè)等屬于離散型制造工業(yè)，這類工業(yè)側(cè)重于運(yùn)動(dòng)控制，例如位置控制和速度控制。為此，生產(chǎn)PLC的廠家相繼推出了位置控制模塊、伺服定位模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、電子凸輪模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊，以及高速計(jì)數(shù)模塊等功能模塊，用于速度、加速度、以及位置控制等運(yùn)動(dòng)控制。很多中小型企業(yè)屬于混合型制造工業(yè)廠家，這類制造業(yè)中既有運(yùn)動(dòng)控制又有過程控制。為了適應(yīng)這些企業(yè)的需要，各廠家都在自己的PLC產(chǎn)品中推出了溫度傳感器模塊、PID（比例、積分、微分）控制模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、閉環(huán)控制模塊，以及模糊控制模塊等功能模塊，用于溫度、壓力、流量及液位等過程控制。由于PLC本身的模塊化結(jié)構(gòu)，以及遠(yuǎn)程I/O模塊功能的不斷完善，使得PLC易于實(shí)現(xiàn)多級(jí)控制（分布控制、分散控制），通過不同級(jí)別的網(wǎng)絡(luò)將PLC與PLC、PLC與遠(yuǎn)程I/O模塊、PLC與人機(jī)介面，以及PLC與PT連接起來，形成管-控一體化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。PLC工作原理介紹如下：PLC通常分為整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)，以日本(OMRON)歐姆龍公司的PLC為例，CPM1A為整體式PLC，其CPU單元中裝配了10-40點(diǎn)的輸入/輸出電路。C200Ha 系列為 模塊式PLC，所謂模塊，就是按照功能將電路進(jìn)行分類，每一種功能制成一塊電路板，通常稱為模板。每塊模板置于工程塑料外殼內(nèi)，成為獨(dú)立的單元，如CPU、輸入單元、輸出單元特殊I/O單元、通信單元，以及電源單元等。各單元插在帶有總線的CPU底板上，構(gòu)成CPU機(jī)架。CPU單元必須安插在CPU底板上。如果CPU機(jī)架（或稱主機(jī)架）的I/O點(diǎn)數(shù)不夠用，或者需要增加新的特殊單元時(shí)，可以增加擴(kuò)展I/O機(jī)架。擴(kuò)展I/O機(jī)架由擴(kuò)展I/O底板、電源單元、I/O單元，以及特殊I/O單元組成。模塊式PLC的另一種結(jié)構(gòu)是用總線連接器將各個(gè)單元連接起來。模塊式PLC的特點(diǎn)是組態(tài)靈活、擴(kuò)展方便，以及維護(hù)簡單。CPU單元是PLC的核心部分，它由微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器，以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成。對(duì)于小型、中型和大型PLC，其CPU單元的微處理器通常為1個(gè)、2個(gè)和3個(gè)，采用多處理器的目的是用來分割控制任務(wù)，進(jìn)行協(xié)同處理，提高操作和響應(yīng)速度。此外，CPU單元上還有外設(shè)端口、通信端口，還可以加裝通訊板和擴(kuò)展存儲(chǔ)器板。日本OMRON（歐姆龍）公司模塊式PLC的CPU單元由CPU單元模板、指示器、存儲(chǔ)器板艙、DIP開關(guān)、外設(shè)端口、RS-232端口，以及通信板艙等組成。在通信板艙內(nèi)安裝一塊合適型號(hào)的通信板，CPU就可以通過RS-232C、RS-422或RS485與可編程終端、個(gè)人計(jì)算機(jī)、溫度控制器、SYSMAC LINK單元SYSMAC NET連接單元、條型碼讀入器或其他外圍設(shè)備進(jìn)行通信。存儲(chǔ)器板艙用于安裝擴(kuò)展存儲(chǔ)器板，如EEPROM存儲(chǔ)器板，其容量為4-6 KB，存儲(chǔ)器板作為RAM與CPU內(nèi)置RAM共同工作，給CPU讀寫程序和I/O數(shù)據(jù)。EEPROM存存儲(chǔ)器板不需要后備電源，即使把它從存儲(chǔ)器板艙中取出，仍能保持其數(shù)據(jù)35。PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器：系統(tǒng)程序是永久存儲(chǔ)的程序，包括管理程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序、調(diào)用程序、監(jiān)控程序、檢查程序，以及用戶指令解釋程序，一般存儲(chǔ)在ROM或EPROM之中。用戶程序存儲(chǔ)器（應(yīng)用程序存儲(chǔ)器）：用戶程序是用戶使用編程器輸入的編程指令或用戶使用編程軟件由計(jì)算機(jī)下載的梯形圖程序，一般存儲(chǔ)在隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中。用戶數(shù)據(jù)一般也存放在RAM中，這部分存儲(chǔ)器稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。為了防止RAM中的信息在掉電時(shí)丟失，通常用后備鋰電池作保護(hù)，保存用戶程序和用戶數(shù)據(jù)。C200Ha模塊式PLC，可選用外置式EEPROM存儲(chǔ)器盒，其容量為4-6KB用以增加內(nèi)置RAP的容量，EEPROM存儲(chǔ)盒不需要后備鋰電池。3.2.3芯片型號(hào)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)方案的要求，在觸摸屏的型號(hào)選擇上，我們作了如下考慮：首先對(duì)比介紹二種性能比較優(yōu)良的PT產(chǎn)品，除了具備以上介紹的各項(xiàng)功能外，由于產(chǎn)品的不同其主要功能也有所側(cè)重。一個(gè)是以日本歐姆龍(OMRON)公司生產(chǎn)的 PT NT631系列，另一個(gè)為以德國西門子（SIMATIC）公司生產(chǎn)的PT OP270系列。歐姆龍(OMRON) PT NT631系列的與系統(tǒng)有關(guān)的功能：系統(tǒng)菜單：可通過選擇畫面上顯示的系統(tǒng)菜單進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置和維護(hù)；畫面數(shù)據(jù)的生成：用支持工具在個(gè)人計(jì)算機(jī)生成畫面數(shù)據(jù)，可傳送并存儲(chǔ)在內(nèi)部的畫面數(shù)據(jù)內(nèi)存中；恢復(fù)功能：在NT631/631C的運(yùn)行結(jié)束之前的狀態(tài)和內(nèi)存表的內(nèi)容，可在運(yùn)行停止時(shí)或電源斷開時(shí)存入，并在運(yùn)行恢復(fù)時(shí)顯示在畫面上；畫面保護(hù)功能：該功能用于延長背景燈的使用壽命并防止屏幕上產(chǎn)生殘留影像；時(shí)鐘功能：可根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘數(shù)據(jù)顯示時(shí)間；編程器功能：當(dāng)NT631/631C以NT連接（1：1）方式連接C系列CPM1、CQM1或C200HX/HG/HE/（Z）E可編程控制器時(shí)，可實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于編程器（C200H-PR0