基于PLC的液压试验台自动控制系统的设计

2011 年度本科生毕业论文（设计）基于 PLC 的液压试验台自动控制系统的设计院 系： 工学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2007 级 学生姓名： 学 号： 导师及职称： 2011 年 5 月2011 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The auto control system design of hydraulicteststand based on the PLCDepartment: College of engineeringMajor: Electrical engineering and automationGrade: Students Name: Student No.: Tutor: HMay, 2011毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名：日期： 日期： 毕业论文（设计）答辩委员会(答辩小组)成员名单姓名 职称 单位 备注主席（组长）红河学院本科毕业论文 (设计)摘 要由于传统的液压试验台采用继电器等元件作为控制系统的控制元件，存在可靠性、灵活性差等许多缺点，现将通过 PLC 来实现液压试验台的自动控制系统设计，不但扩大液压试验台的功能范围，提高了控制系统的柔性，构建了由PLC 作为下位机控制现场设备，由 PC 作为上位机在线监控的控制系统，有利于学生在机电液综合控制等方面的综合能力，还可以实现机、电、液一体化的完美结合，实现实验处理的自动化，实时监控等。关键词：液压试验台、PLC、自动化、控制系统。红河学院本科毕业论文 (设计)ABSTRACTBecause the traditional hydraulic test rig adopts relays as control system of elements such as the control elements are poor reliability and flexibility, existence many shortcomings, will now through PLC to realize the automatic control system of hydraulic test design, not only to expand the scope of hydraulic test function, improve the control system flexible, constructs by PLC as the next place machine control field device, by the PC as PC on-line monitoring and control system for students in aspects of comprehensive control electromechanical liquid comprehensive ability, still can achieve machine, electricity, liquid integration perfect union, realize the automation, experimental treatment real-time monitoring, etc.Key words: Hydraulic test rig, PLC, automation and control system.红河学院本科毕业论文 (设计)目 录第一章 前言 1第二章 液压试验台（CQYZ-M/C1） 22.1 概述 22.2 液压传动的发展及其研究对象 22.3 液压试验台的国内外研究现状 32.4 液压试验台的组成 32.4.1 液压泵站 32.4.2 实验操作台 32.4.3 电气控制系统 42.5 液压试验台的设备构成 42.6 液压试验台的特点 42.7 液压试验台的技术参数 52.8 液压试验台的应用范围 5第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.08 63.1 软件概述 63.1.1 操作简便 63.1.2 能够用各种方法和可编程控制器 CPU 连接 63.1.3 丰富的调试功能 73.2 GX Developer 的特点 73.2.1 软件适用范围不同 73.2.2 操作运行不同 83.3 操作界面 83.3.1 编写梯形图程序 103.3.2 软元件的注释 133.4 参数设定 143.4.1 PLC 参数设定 143.4.2 远程密码设定 153.5 查找及替换 15红河学院本科毕业论文 (设计)3.5.1 编程元件替换 163.5.2 指令替换 163.5.3 常开常闭触点互换 173.6 在线监控与仿真 173.6.1 在线监控 173.6.2 仿真 17第四章 三菱 PLC 仿真软件 GX Simulator6-C 与编程软件的结合使用 184.1 三菱 PLC 仿真软件的简介 184.2 三菱 PLC 编程软件 GX Developer 7.08 版与仿真软件 GX Simulator 6-C版的结合使用演示 184.2.1 进入编程软件 GX Developer 7.08 184.2.2 写入 PLC 程序并转换 194.2.3 进入仿真软件 GX Simulator 6-C 214.2.4 PLC 程序仿真运行/PLC 程序软元件测试 224.2.5 退出仿真运行/返回写入模式 234.2.6 保存程序/退出软件 24第五章 控制系统的设计 255.1 系统仿真的总体方案 255.2 控制系统要求分析 265.3 控制系统原理图如下所示：（图 20） 275.4 控制系统的 PLC 接线图与 I/0 分配 295.4.1 控制系统的 PLC 接线图（图 21） 295.4.2 控制系统的 I/O 分配表（表 3） 295.5 控制系统的 PLC 梯形图与步进图 305.5.1 梯形图如下图 22 所示 305.5.2 步进状态图如下图 23 所示 345.6 PLC 的选择 34第六章 总结 36参考文献 37致 谢 38红河学院本科毕业论文 (设计)1第一章 前言液压传动技术是机电一体化技术的重要组成部分，而且液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，随着流体力学、自动控制、计算机等技术的不断发展，液压传动技术已经发展成为包括传动、控制、检测技术、机电一体化的一门完整的自动化技术，并且在工业生产、设备控制等方面都得到了广泛应用。液压实验台是生产和开发液压元件和液压系统的重要实验设备。传统的液压实验台内容固定、控制方式单一，大多数控制系统采用的是在电磁铁、行程开关和在继电器上用“矩阵版排顺序”的步进器控制方式。这种方式存在灵活件差、柔性差、可靠性不高等缺陷并且难以完成较复杂的控制。随着液压技术和现代控制技术的发展，传统液压实验台的缺陷愈来愈明显，已不能很好地适应生产和研究的需要。为了可以更好的适应教学的发展，增强学生解决实际问题的能力，以及满足现代科研的需求，在传统液压试验台的基础上，加入 PLC 先进控制技术，构建了由 PLC 作为下位机控制现场设备，由 PC作为上位机在线监控的控制系统，可以实现机、电、液、计算机的完美结合，实现实验处理的自动化，实时监控等。采用了由 PLC 控制技术来控制液压试验台的自动控制响应快、智能化，学生不仅可以根据需求搭建各种液压回路或液压系统，还可以独立的进行液压设计、安装、调试、故障排除、编写 PLC 程序、等，有利于提高学生在机电液计算机综合控制等方面的综合能力。第二章 液压试验台2第二章 液压试验台（CQYZ-M/C1）2.1 概述液压试验台是液压元件试验台适用于各类通用液压元件的性能测试，可满足不同用户的测试要求。液压试验台分五个品种：即液压阀试验台、液压泵试验台、液压马达试验台、液压缸试验台和综合试验台。液压试验台由动力驱动系统、液压控制系统、过滤温控循环系统、漏油回收系统、电气控制系统、计算机控制与测试系统等组成。液压试验台适用于冶金、石油、机械、航天、船舶等领域的主机所配套的液压元件的性能测试。2.2 液压传动的发展及其研究对象液压传动技术的发展，可追溯到 17 世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，开始奠定了流体静压传动的理论基础。从 18 世纪末英国制成了世界上第一台水压机算起，已经有近 300 年的历史，但真正的发展只是在第二次世界大战后，液压技术由军用工业迅速转向民用工业，而我国的液压工业只经过 40 余年的发展，就已经形成门类齐全、有一定的技术水平并初具规模的生产科研体系，其生产的液压产品广泛应用于工业、农业和国防等各个部门。近 20 年来，我国液压工业通过引进先进技术，科研攻关，产品应用技术飞快发展，设计生产了许多新型的液压元件。此外通过计算机辅助技术（C omputer Aided Design， 简 称 CAD） 、计算机辅助测试（ Computer Aided Translation， 简 称 CAT） 、污染控制、故障诊断、机电一体化等方面研究成果的应用，液压技术水平得到很大的提高。当前液压技术正向着高效率、高精度、高性能等方向发展；液压元件向着体积小、重量轻、微型化和集成化、易维护的方向发展。因此急需加速人才培养和技术创新，使我国液压工业尽早达到世界先进水平。液压传动技术的发展旨在研究液压系统各类元件结构、作用、工作原理、红河学院本科毕业论文 (设计)3应用方法，以及组成液压系统的特点。人们经过理论与实践的有机结合，能够很快的掌控液压传动设备的安装、调试、维护及操作。2.3 液压试验台的国内外研究现状随着液压技术、控制理论、微型计算机、测量测试技术、教学信息处理、可靠性技术的发展，新的液压试验台已朝着高速、高效、智能化、多功能化、多样化的液压计算机辅助测试（CAT）方向发展，早期按照“传感器+模拟二次仪表”的模式组成液压设备试验系统已停产或停止使用，基于虚拟仪器技术的液压 CAT 系统广泛应用于新的液压试验台制造及应用。采用的计算方法有平均值滤波法、中值滤波法、自适应滤波法、新型 PID 算法等。采用有 VB6 等应用软件开发液压 CAT 实验软件。由于原有设备的陈旧或故障面积太大，仅发现用MCS-51 单片机技术对旧式液压实验台重新开发与利用，因此，很少发现采用液压计算机辅助测试（CAT）对旧式液压试验台重新开发与利用，对旧式液压试验台重新开发与利用有一定的推广应用价值。2.4 液压试验台的组成液压试验台由三大部分组成，即液压泵站、实验操作台和电气控制系统，在总体布置上，充分考虑到使用方便及空间布置紧凑。2.4.1 液压泵站液压泵站即液压源，用来将液压油提供给试验台，系统采用一台变量柱塞泵供油，泵站安装有蓄能器，用于吸收系统油液脉动，提供均匀稳定的压力油。根据实际需要，设计系统最高工作压力为 31.5MPa，为了是泵站维修方便和主操作平台大小适中、操作方便，将液压泵、电机、蓄能器等外置。2.4.2 实验操作台第二章 液压试验台4实验操作平台上安装各种测试仪表及传感器，可根据需要将元件或元件与油路块之间通过液压硬管或软管进行连接。2.4.3 电气控制系统电气控制系统主要包括试验用的电气控制设备及操纵装置，如油温自控及操纵装置、点击启动器、电表以及各种操作按钮（液压源驱动电动机起动和停止、事故急停）等，考虑到结构紧凑，将电气控制部分放置在操作平台下部，重要操作按钮放在操作台上部。2.5 液压试验台的设备构成（1）核心部件：通过液体增压泵对液体进行增压，以达到试验压力要求。 （2）气动两联件：对压缩空气进行过滤及调压； （3）调速阀：调节驱动空气流量，以调节增压器的动作频率， 可延长增压器的使用寿命； （4）高压过滤器：对气体进行过滤处理； （5）高压限压阀：设定增压器的自动停机和开启压力，以保证增压器能在设定压力时自动停机。 2.6 液压试验台的特点（1）模块化结构设计，配有安装底板，实验时可以随意在通用铝合金型材板上，组装回路，简单方便。（2）该系统全部采用标准的工业液压元件，使用安全可靠，贴近实际。（3）快速而可靠的连接方式，特殊的密封接口，保证实验组装方便、快捷，拆接不漏油，清洁方便。（4）精确的测量仪器，方便地测量方式，使用简单，读数准确。（5）可编程序控制器（P rogrammable Logic Controller，简称 PLC） ，机电液一体化控制实验形式。红河学院本科毕业论文 (设计)5（6）智能化实验数据采集处理方式。（7）体积小、重量轻、外型美观大方。（8）无任何焊接连接，方便拆卸，安全系数高，寿命长、便于维护。（9）可轻松实现输出压力任意可调、可控。2.7 液压试验台的技术参数（1）驱动气压范围：0.1-0.8 Mpa；且输出压力和驱动气压成正比。 （2）最大耗气量：1Nm3/min。 （3）压力测试范围：0300Mpa。 （4）工作介质：水、液压油、乳化液。 （5）可以通过自动记录仪显示试验信息。2.8 液压试验台的应用范围适用于各种汽车软管、胶管、空调管、汽车总成等产品的耐压、爆破性能的测试。用于各种型号的管件的爆裂压力测定和耐压时间测定。其广泛应用于质量检测单位、各种车零部件制造单位、产品质量检测站、科研院校等各种软管的生产、开发研究等领域。压力试验系统由加压系统和控制、显示系统组成。加压系统主要由液体增压泵等组成，主要完成系统的加压和保压工作，可确保长时间试验的加压及保压。控制、显示系统主要完成控制驱动气体的压力，控制卸压，及时显示压力，控制加压等工作。第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.086第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.083.1 软件概述GX Developer 是三菱通用性较强的编程软件，它能够完成 Q 系列、QnA 系列、A 系列（包括运动控制 CPU） 、FX 系列 PLC 梯形图、指令表、SFC 等的编辑。该编程软件能够将编辑的程序转换成 GPPQ、GPPA 格式的文档，当选择 FX 系列时，还能将程序存储为 FXGP（DOS） 、FXGP（WIN）格式的文档，以实现与 FX-GP/WIN-C 软件的文件互换。该编程软件能够将 Excel、Word 等软件编辑的说明性文字、数据，通过复制、粘贴等简单操作导入程序中，使软件的使用、程序的编辑更加便捷。此外，GX Developer 编程软件还具有以下特点。3.1.1 操作简便（1）标号编程。用标号编程制作程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。用标号编程做成的程序能够依据汇编从而作为实际的程序来使用。（2）功能块。功能块是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易，此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序使得顺序输入错误。（3）宏。只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令，就能够读出登录过的回路模式，变更软元件就能够灵活利用了。3.1.2 能够用各种方法和可编程控制器 CPU 连接经由串行通信口与可编程控制器 CPU 连接；红河学院本科毕业论文 (设计)7经由 USB 接口与可编程控制器 CPU 连接；经由 MELSEC NET/10（H）与可编程控制器 CPU 连接；经由 MELSEC NET（II）与可编程控制器 CPU 连接；经由 CC-Link 与可编程控制器 CPU 连接；经由 Ethernet 与可编程控制器 CPU 连接；经由计算机接口与可编程控制器 CPU 连接；3.1.3 丰富的调试功能由于运用了梯形图逻辑测试功能，能够更加简单的进行调试作业。通过该软件可进行模拟在线调试，不需要与可编程控制器连接。在帮助菜单中有 CPU 出错信息、特殊继电器/特殊寄存器的说明等内容，所以对于在线调试过程中发生错误，或者是程序编辑中想知道特殊继电器/特殊寄存器的内容的情况下，通过帮助菜单可非常简便的查询到相关信息。程序编辑过程中发生错误时，软件会提示错误信息或错误原因，所以能大幅度缩短程序编辑的时间。3.2 GX Developer 的特点这里主要就 GX Developer 编程软件和 FX 专用编程软件操作使用的不同进行简单说明。3.2.1 软件适用范围不同FX-GP/WIN-C 编程软件为 FX 系列可编程控制器的专用编程软件，而 GX Developer 编程软件适用于 Q 系列、QnA 系列、A 系列（包括运动控制 SCPU） 、FX 系列所有类型的可编程控制器。需要注意的是使用 FX-GP/WIN-C 编程软件编辑的程序是能够在 GX Developer 中运行，但是使用 GX Developer 编程软件编辑的程序并不一定能在 FX-GP/WIN-C 编程软件中打开。第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.0883.2.2 操作运行不同步进梯形图命令（STL、RET）的表示方法不同。GX Developer 编程软件编辑中新增加了监视功能。监视功能包括回路监视，软元件同时监视，软元件登录监视机能。GX Developer 编程软件编辑中新增加了诊断功能，如可编程控制器 CPU诊断、网络诊断、CC-Link 诊断等。FX-GP/WIN-C 编程软件中没有 END 命令，程序依然可以正常运行，而 GX Developer 在程序中强制插入 END 命令，否则不能运行。3.3 操作界面图 1 所示为 GX Developer 编程软件的操作界面，该操作界面大致由下拉菜单（包括 10 个主菜单项） 、工具条（快捷按钮） 、编程区、工程数据列表、状态条等部分组成。这里需要特别注意的是在 FX-GP/WIN-C 编程软件里称编辑的程序为文件，而在 GX Developer 编程软件中称之为工程。与 FX-GP/WIN-C 编程软件的操作界面相比，该软件取消了功能图、功能键，并将这两部分内容合并，作为梯形图标记工具条；新增加了工程参数列表、数据切换工具条、注释工具条等。这样友好的直观的操作界面使操作更加简便。图 1 中引出线所示的名称、内容说明如表 1 所示。红河学院本科毕业论文 (设计)91234576891 01 11 2图 1 GX Develop 编程软件操作界面图表 1序号名称 内容1 下拉菜单包含工程、编辑、查找/替换、交换、显示、在线、诊断、工具、窗口、帮助，共 10 个菜单2 标准工具条由工程菜单、编辑菜单、查找/替换菜单、在线菜单、工具菜单中常用的功能组成。3 数据切换工具条可在程序菜单、参数、注释、编程元件内存这四个项目中切换4 梯形图标记工具条包含梯形图编辑所需要使用的常开触点、常闭触点、应用指令等内容5 程序工具条可进行梯形图模式，指令表模式的转换；进行读出模式，写入模式，监视模式，监视写入模式的转换6 SFC 工具条 可对 SFC 程序进行块变换、块信息设置、排序、块监视操作7 工程参数列表显示程序、编程元件注释、参数、编程元件内存等内容，可实现这些项目的数据的设定第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.08108 状态栏 提示当前的操作：显示 PLC 类型以及当前操作状态等9 操作编辑区 完成程序的编辑、修改、监控等的区域10 SFC 符号工具条包含 SFC 程序编辑所需要使用的步、块启动步、选择合并、平行等功能键11编程元件内存工具条进行编程元件的内存的设置12 注释工具条 可进行注释范围设置或对公共/各程序的注释进行设置3.3.1 编写梯形图程序梯形图在编辑时的基本操作步骤和操作的含义 FX-GP/WIN-C 编程软件类似，但在操作界面和软件的整体功能方面有了很大的提高。在使用 GX Developer 编程软件进行梯形图基本功能操作时，可以参考 FX-GP/WIN-C 编程软件的操作步骤进行编辑。1 梯形图的创建功能：该操作主要是执行梯形图的创建和输入操作，下面就以实例介绍梯形图创建的方法。要在某处输入 X000 常开触点，只要把兰色光标移动到你所需要写的地方，然后在菜单或工具条上选中 触点，出现如下图 2 画面：图 2再输入 X000 或 X0，即可完成写入 X000。如要输入一个定时器,先选中线圈，再输入一些数据，数据按定时器类型确定（T0T100，100ms 时基） ，图 3 显示了其操作过程。红河学院本科毕业论文 (设计)11图 3对于计数器，因为它有时要用到两个输入端，所以在操作上既要输入线圈部分，又要输入复位部分，其操作过程如图 4、图 5 所示。 图 4注意，在图 5 中的箭头所示部分，它选中的是应用指令，而不是线圈。图 5计数器的使用方法及计数范围按三菱 PLC 规定。2 规则线操作（1） 规则线插入功能：该指令用于插入规则线。操作步骤： 单击划线写入或按F10。 将光标移至梯形图中需要插入规则线的位置。 按住鼠标左键并移动到规则线终止位置。（2） 规则线删除功能；该指令用于删除规则线。操作步骤：划线写入或按F9。第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.0812将光标移至梯形图中需要删除规则线的位置。按住鼠标左键并移动到规则线终止位置。3 标号程序（1） 标号编程简介标号编程是 GX Developer 编程软件中新舔的功能。通过标号编程用宏制作顺控程序能够对程序实行标准化，此外能够与实际的程序同样地进行回路制作和监视的操作。标号编程与普通的编程方法相比主要有以下几个优点： 可根据机器的构成方便地改变其编程元件的配置，从而能够简单地被其他程序使用。 即使不明白机器的构成，通过标号也能够编程，当决定了机器的构成以后，通过合理配置标号和实际的编程元件就能够简单地生成程序。 只要指定标号分配方法就可以不用在意编程元件/编程元件号码，只用编译操作来自动地分配编程元件。 因为使用标号名就能够实行程序的监控调试，所以能够高效率地实行监视。（2） 标号程序的编制流程标号程序的编制只能在 QCPU 或 QnACPU 系列 PLC 中进行，在编制过程中首先需要进行 PLC 类型指定、标号程序指定、设定变量等操作，具体操作步骤可以参见图 6。红河学院本科毕业论文 (设计)13开始启动 G X D e v e l o p e r 软件选择 新建工程 在 P L C 系列中指定“ Q C P U （ Q 模式 ） 或是 Q n A C P U ”指定 P L C 类型在程序类型中指定 “ 梯形图 ”“ 标号程序 ”进行自动分配软元件的设定任意设定设定局部变量 进行全局变量的设定任意设定制作标号程序编译标号程序写入 P L C结束图 6 标号程序的编制流程图3.3.2 软元件的注释在数据切换工具条选择注释和 COMMENT 或在工程数据列表窗口、软元件注释目录下双击 COMMENT 图标显示软元件注释窗口，填写软元件名，按“显示”按钮，就可进行软元件的注释（字符不宜过多） ，如图 7 所示。切换到程序MAIN 后，选择菜单“显示注释显示” ，在程序中相应软元件地址下方出现注释的内容，见图 8，选择菜单“编辑文档生成注释编辑”或单击“注释编辑”按钮，可以修改注释。第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.0814图 7图 83.4 参数设定3.4.1 PLC 参数设定红河学院本科毕业论文 (设计)15通常选定 PLC 后，在开始程序编辑前都需要根据所选择的 PLC 进行必要的参数设定，否则会影响程序的正常编辑。PLC 的参数设定包含 PLC 名称设定、PLC 系统设定、PLC 文件设定等 12 项内容，不同型号的 PLC 需要设定的内容是有区别的。3.4.2 远程密码设定Q 系列 PLC 能够进行远程链接，因此，为了防止因非正常的远程链接而造成恶意的程序的破坏、参数的修改等事故的发生，Q 系列 PLC 可以设定密码，以避免类似事故的发生。通过左键双击工程数据列表中远程口令选项（见图 2） ，打开远程口令设定窗口即可设定口令以及口令有效的模块。口令为 4 个字符，有效字符为“AZ” 、 “az”、 “09”、 “”、 “！” 、 “#”、 “$”、 “%”、 “&”、 “/”、“*”、 “， ”、 “ ”、 “；” 、 “” 、 “ ”、 “？” 、 “”、 “”、 “|”、 “”、 “”、 “：” 、“=”、 “”、 “-”、 “”。这里需要注意的是，当变更连接对象时或变更 PLC 类型时（PLC 系列变更） ，远程密码将失效。3.5 查找及替换与 FX-GP/WIN-C 编程软件一样，GX Developer 编程软件也为用户提供了查找功能，相比之下后者的使用更加方便。选择查找功能时可以通过以下两种方式来实现：通过点选查找/替代下拉菜单选择查找指令；在编辑区单击鼠标右键弹出的快捷工具栏中选择查找指令。此外，该软件还新增了替代功能根据替代功能，这为程序的编辑、修改提供了极大的便利。因为查找功能与 FX-GP/WIN-C 编程软件的查找功能基本一致，所以，这里着重介绍一下替换功能的使用。查找/替换菜单中的替换功能根据替换对象不同，可为编程元件替换、指令替换、常开常闭触点互换、字符串替换等。下面介绍常用的几个替换功能。第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.08163.5.1 编程元件替换功能：通过该指令的操作可以用一个或连续几个元件把旧元件替换掉，在实际操作过程中，可根据用户的需要或操作习惯对替换点数、查找方向等进行设定，方便使用者操作。操作步骤：（1）选择查找/替换菜单中编程元件替换功能，并显示编程元件替换窗口。（2）在旧元件一栏中输入将被替换的元件名。（3）在新元件一栏中输入新的元件名。（4）根据需要可以对查找方向、替换点数、数据类型等进行设置。（5）执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。说明：（1）替换点数。举例说明：当在旧元件一栏中输入“X002 ”，在新元件一栏中输入“M10”且替换点数设定”为“3”时，执行该操作的结果是：“X002”替换为“M10” ；“X003”替换为“M11” ；“X004”替换为“M12 ”。此外，设定替换点数时可选择输入的数据为 10 进制或 16 进制的。（2）移动注释/机器名。在替换过程中可以选择注释 /机器名不跟随旧元件移动，而是留在原位成为新元件的注释/机器名；当该选项前打勾时，则说明注释 /机器名将跟随旧元件移动。（3）查找方向。可选择从起始位置开始查找、从光标位置向下查找、在设定的范围内查找。3.5.2 指令替换功能：通过该指令的操作可以将一个新的指令把旧指令替换掉，在实际操作过程中，可根据用户的需要或操作习惯进行替换类型、查找方向的设定，方便使用者操作。操作步骤：（1）选择查找/替换菜单中指令替换功能，并显示指令替换窗口。（2）选择旧指令的类型（常开、常闭） ，输入元件名。红河学院本科毕业论文 (设计)17（3）选择新指令的类型，输入元件名。（4）根据需要可以对查找方向、查找范围进行设置。（5）执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。3.5.3 常开常闭触点互换功能：通过该指令的操作可以将一个或连续若干个编程元件的常开、常闭触点进行互换，该操作为编程的修改、编程程序通过了极大的方便，避免因遗漏导致个别编程元件未能修改而产生的错误。操作步骤：（1）选择查找/替换菜单中常开常闭触点互换功能，并显示互换窗口，输入元件名。（2）根据需要对查找方向、替换点数等进行设置。这里的替换点数与编程元件替换中的替换点数的使用和含义是相同。（3）执行替换操作，可完成全部替换、逐个替换、选择替换。3.6 在线监控与仿真GX Developer 软件提供了在线监控和仿真的功能。3.6.1 在线监控所谓在线监控，主要就是通过 GX Developer 软件对当前各个编程元件的运行状态和当前性质进行监控，GX Developer 软件的在线监控功能与 FX-GP/WIN-C 编程软件的功能和操作方式基本相同，但操作界面有所差异，在此不再赘述。3.6.2 仿真在 GX Developer 7-C 软件中增添了 PLC 程序的离线调试功能，即仿真功能。通过该软件可以实现在没有 PLC 的情况下照样运行 PLC 程序，并实现程序的在第三章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-7.0818线监控和时序图的仿真功能。红河学院本科毕业论文 (设计)19第四章 三菱 PLC 仿真软件 GX Simulator6-C 与编程软件的结合使用4.1 三菱 PLC 仿真软件的简介（1） 仿真软件的功能就是将程序在虚拟的 PLC 中启动运行,如果没有编好的程序,如何进行仿真?所以,在安装仿真软件 GX-Simulator 之前,必须先安装编程软件 GX-Developer,并且版本要互相兼容。比如可以安装“GX Developer7.08”或者“GX Developer8.32”版本。（2） 安装好编程软件和仿真软件后,在桌面或者开始菜单中并没有仿真软件的图标。因为仿真软件被集成到编程软件 GX-Developer 中了，其实这个仿真软件相当于编程软件的一个插件。4.2 三菱 PLC 编程软件 GX Developer 7.08 版与仿真软件 GX Simulator 6-C 版的结合使用演示4.2.1 进入编程软件 GX Developer 7.08（1） 点选“开始”菜单栏，顺序点选“所有程序”“MELSOFT 应用程序”“GX Developer” ，点击打开。（2） 进入 GX Developer 7.08 软件初始画面。（3） 新建一个 PLC 程序，顺序点选主菜单栏中“工程”“创建新工程” 。（4） “创建新工程”提示栏内点选“PLC 系列” ，在下拉菜单内选择所用PLC 系列，此文以 FX2N 型 PLC 为例说明，点选“FXCPU”亮后，左键单击进行确认。第四章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-C 与编程软件的结合使用20（5） “创建新工程”提示栏内点选“PLC 类型” ，在下拉菜单内选择所用PLC 类型，此文以 FX2N 型 PLC 为例说明，点选“FX2N(C)”亮后左键单击进行确认，按“确认”完成创建。4.2.2 写入 PLC 程序并转换（1） 打开 GX Developer 软件后，并建立新工程后，软件运行模式默认为“写入模式” ，光标默认停留于第 0 步位置，鼠标移至该位置，点击右键，在出现的下拉菜单内选择“行插入” ；（2） 行插入后，END 结束步前增加灰色区域，此区域内可输入梯形图语句；（3） 工具条“梯形图标记”内各按键基本包括了梯形图绘制常用的输入触点、输出线圈、连接线等常用绘制指令，按需求点击相应按键；（4） 以“LD X1”为例说明，鼠标点击“梯形图标记”工具条第一个按键，显示“梯形图输入”提示框，鼠标移至第二格，点击左键进入文本框，框内输入从 X、Y、M、T、S、C 等软元件的编程值如“X1” ，按“确定” ；图 9图 9（5） “LD X1”程序步生成，光标位置自动向后移动一格；（6） 同前操作分步输入 PLC 程序，时间继电器 T0 输入时在“梯形图输入”提示框内顺序输入“T0”键盘空格键“K20” ，形成梯形图；图 10红河学院本科毕业论文 (设计)21图 10（7） 顺序点选主菜单栏中“变换”“变换” ，将编辑的程序梯形图变换为 PLC 可识别的内部语言指令；图 11图 11（8） PLC 程序转换完成；图 12第四章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-C 与编程软件的结合使用22图 12(9) 顺序点选主菜单栏中“工具”“程序检查” ，进行程序检查；图 13图 13(10) “程序检查（MAIN） ”提示框内，检查内容默认为全部选择，检查对象默认为选择“当前的程序作为对象” ，点选“执行” ，如有出错，则于文本框内会显示出错的软元件名称、出错步数、出错原因说明；图 14红河学院本科毕业论文 (设计)23图 144.2.3 进入仿真软件 GX Simulator 6-C(1) 顺序点选主菜单栏中“工具”“梯形图逻辑测试起动” ；(2) 显示“LADDER LOGIC TEST TOOL”提示框，不要有任何操作干扰。(3) 软件自动运行，同时显示“PLC 写入”提示框，不要有任何操作干扰。(4) 软件启动完成， “LADDER LOGIC TEST TOOL”提示框内变化如图，“RUN”变色为黄色， “运行状态”栏选为“RUN” ，此提示框内不要有任何操作。(5) 软件启动完成，显示窗口画面如图 15，软件运行模式默认为“监视模式” ；第四章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-C 与编程软件的结合使用24图 15(6) 出现的“监视状态”提示栏显示 PLC 处于“RUN”状态及程序单循环执行周期时间，该提示栏可关闭； -图 16图 164.2.4 PLC 程序仿真运行 /PLC 程序软元件测试说明：仿真运行环境下，光标位置显示蓝色全色，处于接通状态的输入触点、输出线圈显示蓝色，对时间继电器 T、状态寄存器 C、数据寄存器 D 等软元件均显示当前运算数值(1) 顺序点选主菜单栏中“在线”“调试”“软元件测试” ；(2) 进入“软元件测试”提示框画面；“位软元件”栏内可输入 XYMCS 等位软元件；点击“强制 ON”接通软元件触点或线圈，点击“强制OFF”断开软元件触点或线圈，短促间隔点击“强制红河学院本科毕业论文 (设计)25ON/OFF 取反”可以近似模拟触发点动开关动作；“字软元件”栏内可输入 T/D 等字软元件；在“设置值”框内输入模拟设置值，点击“设置”按键开始时间继电器、数据寄存器相关的仿真运算；“执行结果”栏内显示各类软元件仿真运行的结果(3) 对于不同类型的软元件触点的测试中仿真、复位、触点块颜色变化列表如下：表 2触点类型 仿真动作启动按键模拟状态仿真复位按键 触点块颜色常开 强制 ON 接通 强制 ON/OFF 取反白色蓝色常闭 强制 ON 断开 强制 ON/OFF 取反蓝色白色上升沿脉冲强制 ON 短促接通强制 ON/OFF 取反白蓝白下降沿脉冲强制 OFF 短促接通强制 ON/OFF 取反白蓝白表 24.2.5 退出仿真运行/返回写入模式(1) 顺序点选主菜单栏中“工具”“梯形图逻辑测试旧结束” ；(2) 点击图示提示框内“确定” ，结束梯形图逻辑测试，退出仿真运行；(3) 仿真运行退出后，GX Developer 默认模式为“读出模式” ；(4) 如需继续修改编辑 PLC 程序，需由“读出模式”转为“写入模式” ，鼠标左键点击程序工具条处第 3 个按键转为“写入模式” ；-图 17第四章 三菱 PLC 编程软件 GX Developer-C 与编程软件的结合使用26图 174.2.6 保存程序/退出软件红河学院本科毕业论文 (设计)27第五章 控制系统的设计5.1 系统仿真的总体方案利用三菱公司的 GX Developer、GX Simuloter、GT Designer2 以及 GT Simuloter2 系列软件开发工艺控制系统的流程如图所示：图 18第五章 控制系统的设计28图 185.2 控制系统要求分析控制系统的组成：在液压实验台控制系统的设计中，把各种指令信号和检测液压缸运动的反馈信号作为 PLC 的输入，而 PLC 输出的控制信号，控制液压实验台中各个电磁阀的电磁铁，进而控制液压油路的流动方向和速度，从而控制液压缸的往返运动及其速度。在生产现场工作开始后, 液压试验台在一个工作循环中需要依次完成以下顺序动作: 油缸 A 左移动、油缸 A 右移动、第一次泄油、油缸 B 左移动、油缸B 右移动、第二次泄油、 ( 共 6 个顺序动作) 。采用 PLC 实现液压试验台的自动循环控制, 需要在某些动作位置设置位移传感器或行程开关来检测动作是否到位, 并确定从一个动作转入到下一个动作的条件。根据液压系统控制的动作要求, 选用 2 个液压缸来完成该 6 个顺序动作:移动缸 A( 原位与 A 右限)的左移和右移运动, 移动缸 B 左移动和右移动动作。缸 A 右移动到位后停留 3s 后，开始第一次泄油，10S 后开始向左移动，左移动到位停留 5s 后，缸 B 开始右移右移到限 3s 后开始第二次泄油，10s 后向左移，左移到限停留 5s，故需分别设置一行程开关 SQ1、SQ2、SQ3、SQ4。根据液压系统的动作过程和要求, 绘制出系统的控制功能流程图, 如图 19 所示。红河学院本科毕业论文 (设计)29图 195.3 控制系统原理图如下所示：（图 20）第五章 控制系统的设计30图 20图中：TC1 和 TC2 是二位四通电磁阀；TC3 是二位二通电磁阀；A 和 B 是油缸；1 和 3 是单向调速阀；2 和 4 是节流阀；5 是溢流阀；6 是压力表；7 是液压泵。按下启动按钮, 电磁铁 TC1 得电，液压泵 7 输出的压力油经阀左位接入移动缸 A 的左腔, 其活塞向右运动, 当缸 A 右移动到右限位置, 压下行程开关SQ2,缸 A 停止在下限位, 3s 后，缸 A 开始泄油，泵输出的压力油经过单向阀1、节流阀 2 回到油箱，10s 后，缸 A 开始向左移动，当移动到左限位时候，压下 SQ1，停留在左限位 5s 后，电磁阀 TC2 得电，液压泵 7 输出的压力油经阀左位接入移动缸 B 的左腔, 其活塞向右运动,当移动到右限位置时候，压下行程红河学院本科毕业论文 (设计)31开关 SQ4，缸 B 停留在右限位，3s 后，缸 B 开始泄油，泵输出的压力油经过单向阀 3、节流阀 4 回到油箱，10s 后，缸 B 开始向左移动，到达左限位时候，压下行程开关 SQ3，停留在 B 左限，至此完成了液压试验台的 6 个自动控制动作, 进入到下个动作循环。5.4 控制系统的 PLC 接线图与 I/0 分配5.4.1 控制系统的 PLC 接线图（图 21）图 215.4.2 控制系统的 I/O 分配表（表 3）外接电器 输入 外接电器 输出 机器内其他器件第五章 控制系统的设计32端子 端子停止按钮 SB1A 启动按钮 SB2B 启动按钮 SB3A 右限行程开关SQ2A 左限行程开关SQ1B 右限行程开关SQ4B 左限行程开关SQ3X0X1X2X3X4X5X6原点控制接触器 KM