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基于PLC的U型折弯机控制系统设计FX2N-16MR控制器.doc

发布时间：2022-06-03 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.50M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    第一章 绪 论
    1.1 课题背景
    1.2 PLC的结构与特点
    1.2.1 PLC的基本结构
    1.2.2 PLC的特点
    1.3 PLC的发展趋势
    第二章 U型折弯机的硬件系统设计
    2.1 U型折弯机的介绍
    2.1.1 U型折弯机的组成
    2.1.2 U型板折弯机的工作原理
    2.2 I/O点统计
    2.3 PLC的选择
    2.3.1 PLC的选型原则
    2.3.2 本次设计中PLC的选择
    2.3.3 FX2N-16MR型PLC技术指标
    2.4 电磁阀的选择
    2.5 限位开关的选择
    第三章 程序设计
    3.1 控制要求及对工艺流程的阐述
    3.1.1 控制要求
    3.1.2对工艺流程的阐述
    3.2 控制程序设计
    3.3 控制程序梯形图
    3.4 I/O分配及PLC外接线电路
    3.4.1 I/O分配
    3.4.2 PLC外接线电路
    第四章 基于MCGS的监控系统设计
    4.1什么是MCGS组态软件
    4.2 MCGS组态软件系统构成
    4.2.1 MCGS组态软件的整体结构
    4.2.2 MCGS组态软件五大组成部分
    4.3 MCGS组态软件的特点及选型
    4.3.1 MCGS的主要特点如下：
    4.3.2 MCGS的选型
    4.4 基于MCGS的U型折弯机控制系统设计
    4.4.1组建系统工程
    4.4.2画面中构件的属性设置
    第五章 MCGS与PLC通信及工程模拟
    5.1制作动画显示画面
    5.2脚本程序编写
    5.3建立设备构件
    5.4程序下载整体运行与综合测试
    总结
    参考文献
    致谢
    基于 PLC 的 U 型折弯机控制系统设计 摘 要 U 型折弯机是型材加工厂常用的加工设备，它可以把金属板料折成 U 形形状。其具有 加工精度高、动作速度快、一次成型等优点，被汽车、机床、建筑行业广泛应用。可编程 序控制器(PLC，programming Logic Controller)是一种专为在工业环境应用而设计的数 字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术 等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，具有体积小、速度快、可靠性高、 抗干扰能力强、编程简单、成本低等优点。采用 PLC 控制的 U 型板折扳机具有加工精度高、 动作速度快、一次成型等优点，可提高控制精度及系统的可靠性，能大大提高工作效率， 可以大大提高折弯机的自动化程度。过程监控上，我们采用的是 MCGS 组态软件，这是我 国自主研发的组态软件，适用于各品牌的 PLC。 本设计介绍了U型折扳机的组成结构、工作原理和加工工艺过程，分析了控制要求， 设计其气动系统，选用FX2N-16MR控制器，并设计出相应控制程序。控制程序包括：复位操 作、单周期、单步加工控制和误动作的禁止环节。该折弯机工作性能稳定、操作方便、经 济适用，能很好地满足中小模型材厂批量加工需要。 关键词：U型折弯机 气动系统 FX2N-16MR控制器 MCGS组态软件 I
    Design of PLC Control System for U-Shape Plate Bending Machine ABSTRACT U-shaped fold trigger is a commonly-used processing equipment in the profile processing plant. It can make the sheet mental converted into U-shaped shape. It has the advantage of high maching accuracy, fast movement speed and once moldings and so on. It has been widely used in car, machine, construction industry. Programmable Controller is a digital computing electronic system specially designed for the application in industrial environment, which is based in microprocessor, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology, modern technology and developed a kind of new-style industrial automatic control device, with small size, speed, high reliability, strong anti-jamming capability, simple programming, low cost advantages. The u-shape board fold trigger with PLC controlled has the advantage of processing precision, movement speed, etc, and once moldings and so on, It can improve the reliability of the control accuracy and system, can greatly improve work efficiency, can greatly improve the degree of automation fold trigger. Process monitoring, we use is MCGS software，this is our country self-developed configuration software，applicable to the brand of PLC. This design introduces the composition of u-shape fold trigger, working principle and processing technology process, analyzes the control requirement, design the pneumatic system, It choose FX2N - 16MR controller, and designs the corresponding control procedures. Control programs include: reset operation, single cycle, a single step process control and misoperation ban link. This fold trigger stable work performance, convenient operation, applicable economy, II
    can well satisfy the batch processing need of small and medium-sized model material factory. Key words ： U-shaped fold trigger FX2N - 16MR controller pneumatic system MCGS III
    目录 第一章 绪 论........................................................................................................................ 1 1.2 1.1 课题背景.......................................................................................................................1 PLC 的结构与特点........................................................................................................2 PLC 的基本结构................................................................................................2 PLC 的特点........................................................................................................3 1.3 PLC 的发展趋势..............................................................................................................4 1.2.1 1.2.2 第二章 U 型折弯机的硬件系统设计............................................................................... 5 2.2 2.3 2.1 2.1.2 2.1.1 U 型折弯机的介绍........................................................................................................5 U 型折弯机的组成............................................................................................5 U 型板折弯机的工作原理................................................................................6 I/O 点统计....................................................................................................................6 PLC 的选择....................................................................................................................7 PLC 的选型原则................................................................................................7 2.3.2 本次设计中 PLC 的选择...................................................................................8 FX2N-16MR 型 PLC 技术指标..............................................................................8 2.4 电磁阀的选择...............................................................................................................9 2.5 限位开关的选择..........................................................................................................10 2.3.1 2.3.3 第三章 程序设计............................................................................................................... 11 3.1 控制要求及对工艺流程的阐述.................................................................................11 3.1.1 控制要求...........................................................................................................11 3.1.2 对工艺流程的阐述............................................................................................11 3.2 控制程序设计..............................................................................................................11 3.3 控制程序梯形图..........................................................................................................13 I/O 分配及 PLC 外接线电路...................................................................................... 18 3.4 I/O 分配..........................................................................................................18 PLC 外接线电路..............................................................................................18 3.4.2 3.4.1 第四章 基于 MCGS 的监控系统设计.................................................................................20 IV
    4.1 什么是 MCGS 组态软件..................................................................................................20 4.2 MCGS 组态软件系统构成..............................................................................................20 4.2.1 MCGS 组态软件的整体结构..............................................................................20 4.2.2 MCGS 组态软件五大组成部分........................................................................21 4.3 MCGS 组态软件的特点及选型......................................................................................22 4.3.1 MCGS 的主要特点如下：..................................................................................22 4.3.2 MCGS 的选型......................................................................................................22 4.4 基于 MCGS 的 U 型折弯机控制系统设计.....................................................................24 4.4.1 组建系统工程....................................................................................................24 4.4.2 画面中构件的属性设置....................................................................................25 第五章 MCGS 与 PLC 通信及工程模拟............................................................................. 27 5.1 制作动画显示画面........................................................................................................27 5.2 脚本程序编写................................................................................................................27 5.3 建立设备构件................................................................................................................29 5.4 程序下载整体运行与综合测试.....................................................................................30 总结............................................................................................................................................. 32 参考文献.................................................................................................................................... 34 致谢............................................................................................................................................. 35 V
    第一章 绪 论 1.1 课题背景 在技术飞速发展的 21 世纪，产品的生产过程自动化和智能化技术已经比较成熟，但 其发展前景仍然是不可估量的。作为实现工业生产自动化的重要手段之一，可编程控制器 （PLC）在工业控制的各个领域中得到了广泛应用。 可编程序控制器(PLC)，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制 器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。世界上公认的第一台 PLC 是 1969 年美国数字设备公司研制的。早期的 PLC 主要由分立元件和中小规模集成电路组成， 可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20 世纪 70 年代初出现了微处理器，人们很 快将其引入了可编程控制器，使 PLC 增加了运算、数据传送和处理等功能。20 世纪 70 年 代中末期，可编程控制器进入了实用化发展阶段，计算机技术的全面引入使其功能发生了 飞跃。20 世纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得了广泛的应用。20 世纪 末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业控制的需要。目前，它在机械制造、 石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。预计 21 世纪可 编程控制器将会有更大的发展，不管是从技术，产品规模，市场还是网络发展的情况来看， 可编程控制器作为自动化控制网络或国际通用网络的重要组成部分，将在众多领域发挥越 来越大的作用。 随着可编程控制器（PLC）技术的发展，各生产厂家也推出了许多功能强大的新型 PLC， 使可编程控制器（PLC）在产品生产的过程控制中发挥了重要作用。以 PLC 为控制核心的 折弯机就是一个很好的例子。 以 PLC 为控制核心的 U 型板折弯机具有以下特点：①能连续高效生产，调整限位开 关可以调整折弯角度大小，同时控制程序设有单步、单周期和复位方式，调整方便，并且 控制程序中设有误操作时误动作的禁止环节。②折弯机采用 PLC 控制，大大提高了系统工 作可能性和柔性，运行更加稳定；同时采用 PLC 控制的 U 型板折扳机具有加工精度高、 动作速度快、一次成型等优点，可以大大提高提系统的控制精度和自动化程度。不仅能够 省时省力、降低生产成本、减少设备维护，而且提高了工作的可靠性，减轻了工人劳动强 度，有效的提高了生产效率。另外其控制回路简单，经济适用，能适应单件和大批量生产， 很好地满足了中小规模型材厂的加工需要。现在已经被汽车、机床、建筑行业广泛应用。 1
    1.2 PLC 的结构与特点 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有 的工业领域。现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、 多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统 必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程控制器（Programmable Logic Controller）正是 顺应了这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 可编程控制器简称为 PLC，它的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业 自动化的主要支柱之一。PLC 广泛的应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中， PLC 在其他领域，例如在民用和家庭自动化中应用也得到了迅速的发展。 国际电工委员会(InternationalElectricalCommittee，IEC)在 1987 年标准草案第 3 稿中 对 PLC 作了如下的定义：“PLC 是一种数字运算的电子系统，专为工业环境下应用而设计。 它采用可编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和 算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产机械 或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按照易于与工业控制系统形成一个 整体、易于扩展其功能的原则而设计。”从上述定义可以看出 PLC 是一种用程序来改变控 制功能的工业控制计算机，除了能完成各种控制功能外，还有与其他计算机通信联网的功 能。 1.2.1 PLC 的基本结构 PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程器组成（见图 1.1）。 图 1.1 PLC 的控制系统示意图 2
    1.2.2 PLC 的特点 PLC 能如此迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。 它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主 要特点如下。 1.可靠性高，抗干扰能力强 可靠性指的是 PLC 平均无故障工作时间。由于 PLC 采取了一系列硬件和软件抗干扰 措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈 干扰的工业生产现场。PLC 已被广大用户公认为是最可靠的工业控制设备之一，主要有这 样几方面：(1)输入、输出均采用光电隔离，提高了抗干扰能力；(2)主机的输人电源与输 出电源均可相互独立，减少了电源间干扰；(3)采用循环扫描工作方式，提高抗干扰能力； (4)内部采用“监视器”电路，有良好的自诊断功能，以保证 CPU 可靠地工作；(5)采用密 封防尘抗震的外壳封装及内部结构，可适应恶劣环境；(6)在软件方面，增加故障检测和 程序诊断等措施。 2．控制功能强一台小型 PLC 内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现非 常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。PLC 可以 通信联网，实现分散控制与集中管理。 3．用户使用方便 PLC 产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用， 用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC 的安装接线也很 方便，有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后， 可进行在线修改，柔性好，通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。 4．编程方便、简单梯形图是 PLC 使用最多的编程语言，其电路符号、表达方式与继电 器电路原理图相似。梯形图语言形象、直观、简单：易学，熟悉继电器电路图的电气技术 人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。 5．设计、安装、调试周期短 PLC 用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继 电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少，缩短 了施工周期。PLC 的用户程序可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将 PLC 控制系统在 生产现场进行安装和接线，在现场的统一调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以 解决，大大缩短了设计和投运周期。 6．易于实现机电一体化 3
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