西門子S120連接電纜6SL3060-4AU00-0AA0

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

選定PLC的機型和分配I/O點后，硬件設計的主要內容就是電氣控制系統的原理圖的設計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。電氣控制系統的原理圖包括主電路和控制電路。控制電路中包括PLC的I/O接線和自動、手動部分的詳細連接等。電器元件的選擇主要是根據控制要求選擇按鈕、開關、傳感器、保護電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。

2. PLC的軟件設計

    軟件設計包括系統初始化程序、主程序、子程序、中斷程序、故障應急措施和輔助程序的設計，小型開關量控制一般只有主程序。首先應根據總體要求和控制系統的具體情況，確定程序的基本結構，畫出控制流程圖或功能流程圖，簡單的可以用經驗法設計，復雜的系統一般用順序控制設計法設計

編好的程序需要經過運行調試，以確認是否滿足機床控制的要求。一般來說，順序程序的調試要經過“仿真調試"和“聯機調試"兩個步驟。

    （1）仿真調試

    “仿真調試"又稱“模擬調試"，是指在實驗室條件下，采用特制的“仿真設備"（或稱“模擬裝置"、“模擬臺"等）代替機床與CNC、PLC、PLC編程設備聯接起來（在有條件的情況下，還可以聯接伺服單元、伺服電動機、甚至某些獨立的機械功能部件），對順序程序進行的調試。“仿真調試"具有安全、能耗小、調試軸助人員少等優點。

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

“仿真調試"是“聯機調試"前的一個重要步驟。程序設計員可以通過“仿真設備"對諸如機床操作面板、工作臺運行、工件裝夾、主軸起停、刀庫手動、自動找刀、機械手換刀、工作臺分度及各機械動作和控制邏輯的互鎖關系進行分考動作和循環動作運行調試，以保證順序程序控制原理的正確性，為以后的整機聯調的安全，順利地進行打下基礎。

    需要指出的是，“仿真設備"雖可以通過模擬機床側的信號狀態調試并確認機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的機械動作，以及某些復雜的循環動作順序。因此，順序程序還須進行聯機運行調試，才能最終確認是否正確。

    （2）聯機調試

    將機床、CNC裝置、PLC裝置和編程設備聯接起來進行的整機機電運行調試稱為“聯機調試"（如圖1所示）。“聯機調試"可以發現和糾正順序程序的錯誤，可以檢查機床和電氣線路的設計，制造，安裝以及機電元器件品質可能存在的問題。

“聯機調試"工作在車間現場由具有機電專業知識的多名工程技術人員聯合進行。在確認CNC系統、伺服系統、PLC裝置、強電柜元器件、機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，然后執行順序程序，以便對各機電執行元部件的動作及其順序控制邏輯進行檢查。需要時，可用編程設備修改順序程序，然后再傳送到RAM插板中。

 圖1 聯機調試系統方法示意圖

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 1、引言 

    HXFA368型條并卷聯合機在紡紗的整個過程中是個瓶頸環節，一旦出現問題，后邊整個生產過程就無法進行，所以要求設備控制系統穩定、性能可靠、使用方便和自動化程度高等特點。該控制系統將可編程序控制器（PLC）運算速度高、指令豐富、功能強大、可靠性高和抗干擾能力強等特點與觸摸屏操作簡單、功能強大、界面友好直觀的特點結合在一起使用，使該系統具有很好的人機交互功能，在生產應用中取得很好的效果。 

    2、工藝流程及硬件結構設計 

    HXFA368條并卷聯合機主要由成卷部分、牽伸部分、電氣控制柜組成，結構簡潔緊湊，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 

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

    在設備上共安裝48個傳感器和8個限位開關，其主要作用是負責各動作的定位、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的各輸出點驅動電磁閥。設備通過一個電機和10個氣缸完成系統機電氣一體化控制，達到了設備的工藝要求。 

    3、系統軟件設計 

    系統設計軟件流程圖如圖2所示。

圖2：程序流程圖 

    3.1 系統初始化 

每套控制程序初始化都是必需的，每一次PLC上電或對PLC強制復位都要初始化，主要對在程序中使用的各種計數器、定時器、寄存器等進行復位和設置，同時保留上次運行需要記憶的各種數據，完成運行前的各項準備工作。

    3.3人機界面 

    控制柜上人機界面可使過程可視化，智能化，方便系統調試，增強系統故障之后的恢復能力，改善系統的可維護性，降低運行成本。 

    根據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行切換，同時觸摸屏上各類組件的內存單元和與PLC中數據存儲區的的單元相關聯，構成系統整體監控。根據設備工藝要求設計了參數設定、系統調試、故障信息查詢參數設定等畫面。 

參數設定畫面 

    參數設定畫面主要是為了給現場操作人員進行設備工藝參數調節使用的，根據棉紡工藝的不同，對棉卷大小進行調節，設備運行速度調節，棉卷滾出停止位置調節，動作的快慢進行調節等。系統調試畫面是為設備調試和故障排除而設計的，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行單步執行來進行故障排除和設備調試。故障信息查詢畫面提供了故障報警和歷史數據查找功能，一旦系統發生故障，屏上主畫面出現故障原因，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，方便現場人員的使用，增強了系統的可操作性。 

    在對DOP-AE10THTD65536觸摸屏進行組態設計開發過程中，運用宏指令對控制程序進行了安全保護，防止用戶對控制程序私自修改，造成事故發生，以下是部分宏指令： 

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

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

    CLRB(1@M1072)    禁止PLC運行 

    ENDIF 

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

    4、結束語 

    HXFA368條并卷聯合機是集機、電、氣為一體化的自動化設備，基于臺達PLC和觸摸屏進行自動控制是整機一個很重要的組成部分，具有系統穩定、操作方便、性能可靠等特點，該設備投入運行后受到用戶