1、計算機信息工程學院畢業設計說明書基基于于 p pl lc c 和和觸觸摸摸屏屏的的 e em mi id d 標標簽簽卷卷盤盤機機電電氣氣控控制制系系統統設設計計摘摘 要要emid 標簽是 rfid 標簽和非晶磁條標簽混合而成的標簽，如今 rfid 越來越普及，在圖書館界 rfid 替代傳統開放式圖書館管理模式已經成為發展趨勢。本文應用 rfid、歐姆龍 plc、工業觸摸屏和步進電機等技術設計實現一臺“emid 標簽卷盤機電氣控制系統 ” ，實現自動生產 emid 標簽。首先簡介 emid 標簽卷盤機設計的工作原理、研究目的 ，意義和主要內容，接下來介紹此系統的硬件電路設計，簡介 plc 控制

2、電路設計，這其中包括電源接線圖，步進電機和裁切電機接線圖，plc 接線圖，然后介紹此電氣控制系統 的 plc 軟件設計，簡介實現系統各功能的plc 梯形圖程序，這其中包括開機設置、動作段、參數設置、錯誤段等模塊。 其次介紹觸摸屏的接線圖、觸摸屏軟件結構圖。 最后介紹此系統的調試工作環境要求。關鍵詞：關鍵詞：rfid；歐姆龍 plc；觸摸屏；步進電機 design of emid label reel electrical control system based on plc and touch screen abstractemid labels are a mixture of rfid

3、tags and amorphous magnetic stripe label, rfid is now becoming increasingly popular alternative to traditional open library management mode rfid in the library community has become a trend.in this paper, rfid, omron plc, industrial touch screen and stepper motor technology designed to achieve a emid

4、 label reel electrical control system to achieve automatic production emid label. first introduction emid label reel machine design works, purpose, meaning and the main content, then describes the hardware circuit design of this system, introduction plc control circuit design, which includes the pow

5、er supply wiring diagram, stepper motors and cutting motor wiring figure, plc wiring diagram, and then introduces the plc electrical control system software design, introduction to realize various functions of the system plc ladder program, including the power to set the action section, parameter se

6、tting, error segment modules. secondly, it introduces touch-screen wiring diagrams, touch screen software structure diagram. finally, this system debugging environment requirements.key words: rfid; omron plc; touch screen; stepper motor計算機信息工程學院畢業設計說明書i目目錄錄第第 1 1 章章 緒論緒論.11.1 研究背景 .11.2 研究目的及意義 .31.

7、3 研究主要內容 .3第第 2 章章 系統硬件電路設計系統硬件電路設計.72.1 系統總體結構 .72.2 plc 控制電路設計 .72.3 emid 電器原理圖介紹.7第第 3 章章 plc 軟件設計軟件設計.163.1 開機檢測 .163.2 開機設置初值 .173.3 手動保持，手動送料和手動切斷 .183.4 急停按鈕設置 .193.5 送料電機 1 設置初值 .203.5.1 周期時長控制.213.5.2 脈沖輸出（plus）指令.213.5.3 速度輸出（sped）指令.233.6 光標延時 .263.7 產量計數 .263.8 裁切 .273.9 error 段梯形圖設計.283

8、.10 參數設置段梯形圖設計 .29第第 4 章章 觸摸屏軟件設計觸摸屏軟件設計.324.1 觸摸屏畫面設計 .32第第 5 章章 調試調試.36計算機信息工程學院畢業設計說明書ii5.1 系統工作環境要求 .365.2 控制系統中干擾及其來源 .36結結論論.39致謝致謝.40參考文獻參考文獻.41計算機信息工程學院畢業設計說明書iii前前言言隨著人們的生活水平不斷提高，消費者 對各種服務的要求也越發變高。目前 ,超市、圖書館、展覽館等場所絕大多數都采用開架服務方式 ,在為消費者提供便利服務的同時 ,也為行竊者提供了機會,因此這些場所大都引入各種防盜系統加以防范。目前 rfid 標簽和非晶體

9、磁條標簽是最好的選擇之一，不僅能起到防盜的作用，而且此組合的隱蔽性是世界上最好的標簽之一，所以在提高管理效率的同時也避免了消費者的抵制情緒。emid 標簽還是目前世界上價格最低廉的標簽 之一，這也符合了用戶的“最低成本原則” ，可謂是一舉多得18。本文共分五章：第一章 緒論，簡介有關課題的一些背景知識和課題內容，介紹有關plc 技術、工業觸摸屏技術、rfid 技術的知識，了解 plc、rfid 的發展，以及工作原理。第二章 系統硬件電路設計，簡介此電氣系統的工作原理和硬件的設計方案（系統總體框圖和功能流程圖） 。第三章 plc 程序設計，詳細講解各模塊的程序設計。第四章 觸摸屏設計，詳細講解觸

10、摸屏的界面設計。第五章 調試，主要介紹該系統的工作環境要求。 由于本人的時間和能力有限，將此課題的有關知識做到完完全全的理解和應用不可能在短短幾個月內完成。所以很多地方還有待完善，而本文中的不足，疏漏和錯誤也不可能完全避免，殷切希望各位老師和專家批評指正。計算機信息工程學院畢業設計說明書1第第 1 1 章章 緒緒論論1.1 研研究究背背景景在我國，第一代 eas（商品電子防盜系統英文簡稱）系統在上海交通大學消磁實驗室于 1980 年研制成功。上海交通大學圖書館也由此成為我國第一家依靠 eas 系統實行開架管理的圖書館。后來各高等院校各自的 eas 科研成果也不斷地向企業轉化，為我國圖書館實現開

11、架式管理的普及奠定了基礎。現如今 rfid 越發的普及，在圖書館界 rfid取代傳統開放式圖書管理模式已經成為發展趨勢。34條形碼的局限提到標簽，人們自然會聯想起條形碼，條形碼在相當長的一段時間內都擔任著重要的角色。但是 rfid 技術的普及將大幅度提高條形碼原來的作用。而 rfid的應用就會用到 emid 標簽。本系統中提到的 emid 磁條是非晶態的，使用非晶態合金的好處是制成的磁場傳感器僅需非常簡單的電子電路，就可得靈敏度很高的磁條，并且其抗干擾性和熱穩定性也明顯優于同類的半導體傳感器。這樣所制作出的傳感器不止有著簡單的結構、低廉的成本，而且可靠性高。金屬防盜標簽使用的傳感材料是鐵基非晶

12、合金，因為其具有價格低廉、易于隱藏和配套檢測設備簡單等優點。非晶態合金磁性標簽的特性：1）磁導率高和飽和磁感應強度低的特點決定了它可以降低勵磁功率；2）磁致伸縮系數小，減少機械應力對磁性標簽性能的影響；3）機械尺寸小，這樣可以增加標簽的隱藏性；4）標簽材料的特殊性決定其難于被仿制。從上面這些特點來看，像這樣的非晶態合金材料的磁性標簽非常適合于這種用途。很容易就能粘貼在書脊里頭或藏在被監測物品的隱藏處。一般情況下發射線圈產生的交變激勵磁場和包括地磁場在內的恒定雜散磁場兩部分構成了磁場，如果監測通道中有磁性標簽的話，等于說檢測系統磁場的范圍內有另一種磁場進入，從而干擾了檢測系統磁場的穩定性，那么檢

13、測機構的接收線圈感應電壓就會產生變化，即可判斷磁性標簽在監測通道中出現了。這種用于圖書防盜的金屬防盜標簽由若干段間隔的高碳鋼條、非晶合金磁條通過兩層雙面膠帶疊 合粘貼而成。5目前，圖書或商品有大有小，內夾縫粘貼的標簽都是由人工手動切割生產的，這就出現了個問題：很多沒有按照參數生產的標簽成為廢品，使得磁條良品率很低，成本很高，標簽質量不穩定，達不到要求。對于這種情況，本文討 論研制一種自動按照所設定參數進行切割生產標簽的標簽卷盤 機。這使得在后面的工廠生產標簽時，自 動切割生產標簽變得可能。計算機信息工程學院畢業設計說明書2最終所切割生產出的標簽樣品如下圖 1-1 所示：這是我們自己設置的鋼帶長

14、、段數以及段長等參數，當然生產出的標簽參數是可以修改的，當設置參數完后就可以進行自動生產了。圖 1-1 復合磁條示意圖整套設備主要是由機架、料盤及料盤架、鋼鐵進給、剛逞剪刀、產品分切、檢測裝置及控制系統等幾個部分構成。主要的工序流程分別是由 2 臺步進電機驅進行送料，有一套計算機控制機構進行協調動作鋼刀進行切割，并最后進行標簽的貼合與卷盤。在開機運行前，首先在對應的料架上安裝繞有原料的料盤。膠帶料架上配有膠帶放帶裝置，膠帶放帶裝置位于垂直平臺上。在開機運行后，計算機會先對各個裝置進行復位，然后檢查各個供料口的供料情況。如果一切正常，系統會進行自動式循環的工作根據用戶所設定的產品參數，產品的參數

15、包括產品長度，鋼帶段數等。當然這些參數用戶是可根據實際情況任意設定的。在每個自動循環工作中都要采用非接觸檢測技術檢測，用于檢測供料情況及機器狀態。如果某一個料盤供料異常，例如沒有料或斷了料，主機就會自動停止運轉。機器里有一個切割裝置：用于切割最后導出的成品，切割裝置在運行時都是由步進電機驅動生產制造業中常用的偏心輪及連桿機構，當偏心輪轉一圈時，切刀完成了上，下的運動，從而完成一次切割。只要調整刀座側面的螺絲，即可調節動刀和定刀之間的壓力和間隙，而且經過調整固定后，再更換切刀時，就不需要再進行大幅度的調整。更換裁切刀時，只需把相應固定螺絲擰松即可。若刀片損壞或者不再鋒利需要更換時，只需將刀片座取

16、下，將新刀片后重新裝入即可。計算機信息工程學院畢業設計說明書31.2 研研究究目目的的及及意意義義隨著社會的發展，自動化技術日新月異，絕大部分的工業機器由手工控制逐漸轉變為全自動控制。emid 標簽自動卷盤機控制系統的引入，在很大程度上使得使用此標簽的公司的人力資源開支的減少（工人的人數，管理人員的人數），也使管理方面的漏洞大大的得到了彌補，從而提高了廠商的效率、效益以及信譽度，同時emid 標簽目前在世界上的最優隱蔽性也降低了消費者的抵制心理。 emid 標簽可切割成各種尺寸用于不同的貨物，圖書上從而達到防盜效果。目前此種標簽還是世界上價格較為低廉的標簽的其中之一，所有的這些 emid 的優

17、點都說明本系統設計具有很多優點：強大的功能、良好的通用性、高度的可靠性、簡單的接線、較強的抗干擾能力、參數修改方便、重量輕、體積小、低功率消耗等。因此，我覺得“emid 標簽自動卷盤機”電氣控制系統的設計是多么的刻不容緩。1.3 研研究究主主要要內內容容emid 標簽卷盤機控制系統主要是以 plc 技術為核心，plc 控制系統是機電一體化系統。 cpm2a plc 控制 1 個異步交流電機啟停控制，驅動 2 個步進直流電機，有啟動、停止、復位按鈕。為了使系統變得更加人性化 和功能完善化，本系統新加入了觸摸屏技術，人機界面的設計不僅為用戶提供方便，同時也使得硬件之間的連線得到了簡化，如果硬件按鈕

18、發生故障，屏幕可以繼續操作系統，同樣，屏幕如果失靈，硬件按鈕也可繼續操作。1從而降低了生產故障的發生率，提高了 生產的工作效率。由觸摸屏控制器和顯示屏幕兩部分組成觸摸屏 。由觸摸屏表面的觸摸檢測元件 來檢測觸摸的位置并將檢測到的信號傳送到觸摸屏控制器中。 之后觸摸屏控制器會將接受到的信號轉換成觸摸點坐標并通過通信線纜將坐標傳送給 cpm2a plc 的 cpu 單元。cpu 單元經過通信線纜將 plc 中的相關信息傳送給觸摸屏控制器 以此來將信息顯示在觸摸屏上。7這個控制系統是由 rfid 標簽技術、plc 可編程邏輯控制器技術、觸摸屏技術以 及非晶磁條標簽技術共同組合而成的。系統框圖如下：

19、圖 1-2 plc 的系統框圖步進電機開始停止急停復位p l c傳感器步進電機異步電機直流電機直流電機直流電機觸摸屏計算機信息工程學院畢業設計說明書4從上圖 1-2 中我們可以看出本課題首先要分析可編程控制器 plc 的控制結構，重點研究實現與觸摸屏數據傳遞的方法，來實現機電一體化、生產方便化、生產效率化、工廠效益最大化；為了滿足宏觀市場的需求，解決目前市場供需不平衡問題，研究如何進行自動機械化批量生產 emid 標簽并將 rfid 技術、可編程邏輯控制器 plc 技術、觸摸屏技術和非晶技術結合在一起。1 1. .4 4 觸觸摸摸屏屏，p pl lc c 和和 r rf fi id d 簡簡介

20、介( (1 1) )觸觸摸摸屏屏簡簡介介：觸摸屏的種類現在主要有電阻屏，電容屏，紅外屏，和超聲屏四種屏幕。人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤以達到操作更直接、便捷的目的。這種新型的人機交互輸入方式與傳統的鍵盤和鼠標輸入方式相比 ，觸摸屏的輸入更直觀。觸摸屏系統一般包括兩個部分：觸摸監測裝置和觸摸屏控制 器。觸摸檢測裝置的作用是檢測用戶的觸碰位置安裝在顯示屏幕前端，之后將相關的信息傳送至觸摸屏控制器;而觸摸屏控制器的主要功能是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再傳送給 cpu 同時也能接收 cpu 發來的命令并加以執行。當 人或動物用手指或者其它物體觸碰安設在顯示屏幕前面的觸摸屏時

21、，所觸碰的位置由觸摸屏控制器檢測，并通過接口（例如 rs232 串行口）送到主機。現今觸摸屏已由原來的單點觸屏發展到多點觸屏了。6工業觸摸屏，顧名思義，就是在工業領域通過工業顯示器作為人機交互界面，踏有效的替代了傳統工業控制中的按鈕和指示燈的操作顯示終端。他可以用來顯示工業生產的數據以此達到監控設備狀態的目的，設置工業生產的參數，并且以靜態畫面，圖標，動態畫面等形式描繪自動化控制生產過程。擁有更加便捷和表現能力更強的特點，也可以簡化 plc 控制程序，營造出更加人性化，更加友好的人機交互界面。( (2 2) )p pl lc c 簡簡介介：plc 的中文全稱是可編程邏輯控制器（programm

22、ablelogiccontroller，plc），它內部使用一類可編程的存儲器來存儲程序，可以執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等操作指令，并 可以控制各種類型的機械或生產過程通過數字或模擬式輸入 /輸出。2plc 是一個有著以微處理器為核心的數字運算操作 功能的電子系統裝置，以工業現場應用的目的而設計，它使用可編程的存儲器，用它在其內部完成存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并 可以控制。8各種類型的機械或生產過程通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口。 plc 是由微機技術與傳統繼電接觸控制技術相結合 而產生的，它克服了傳統繼電接觸控制系統中的機械觸點的接線復

23、雜性、較低的可靠性、較低的通用性、較低的靈活性和高功耗性等缺點，充分運用了微處理器的種種優點，還能顧及電氣操作維修人員的技能與習慣，特別是 plc 程序的編制，不需要技術人員必須有專門的計算機編程語言的基礎，因為plc 程序是采用了一套以梯形圖為基礎的簡單指令形式， 令技術人員程序編制形象、直觀、方便易學；調試方便，查錯簡單。用戶在購買符合自己需要的 plc 后，只需要計算機信息工程學院畢業設計說明書5按說明書的提示，做少量的接線 工作和簡單的用戶程序編制，即可在生產實踐中靈活方便應用 plc。910以下是歐姆龍 plc 的實物外觀圖：圖 2-1 歐姆龍 plc 外觀圖本系統采用歐姆龍 cpm

24、2a 小型 plc，主要特點是功能較為齊全并且價格便宜，具有極高的性價比。( (3 3) )r rf fi id d 簡簡介介：射頻識別即 rfid（radio frequency identification）技術，又被稱為無線射頻識別，是一種通信技術，通過無線電 信號識別指定的目標并讀寫相關數據而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。常用的有低頻（125k134.2k）、高頻（13.56mhz）、超高頻，微波等技術。 當前正以其獨特的性能和優勢引發一場流通化的信息化革命。11以圖書館中圖書流通和盤點管理系統的設計與實現為例， rfid 技術與傳統條碼技術相比之下。其優點是無需接觸識

25、別，識度距離遠，信息存儲量大，讀寫速度快，讀取準確和安全可靠，采用 rfid 中間件技術能夠更好地完成物流自助流通和智能盤點管理系統的構建。12 非接觸識別是射頻識別系統最大優點，它能穿透冰、霧、雪、油漆涂料，灰塵和在各種條形碼無法使用的惡劣環境 中閱讀標簽，并且閱讀速度達到十毫秒級。有源式射頻識別系統的速寫能力也是 rfid 的重要優點。可把這類技術用于流程跟蹤和維修跟蹤等交互式業務中。13rfid 技術的發展，使得非常薄小的芯片可以嵌入粘性標貼中，標貼非常容易地固定在書本上，這一發展配合圖書館信息系統，為創造數字化、自動化的圖書館提供了非常美好的機會。14在圖書館領域，目前已有美國、新加坡

26、等多個國家在圖書館管理中使用到了這項技術，在我國圖書館領域， rfid 技術還未廣泛地被應用，其應用目前僅限于射頻卡的使用，圖書館把射頻卡（用于標識讀者身份）與管理軟件相結合，實現圖書館的 “無人管理”，但對圖書館資料的標識還是依舊使用條形碼，如果在這方面使用 rfid 技術，采用電子標簽標識圖書，就可以有效地解決一系列因為條碼技術局限而產生的在圖書館管理工作過程中的問題。15計算機信息工程學院畢業設計說明書6在國際上，圖書館業 rfid 規模化應用已走過了 12 年歷程，在中國圖書館業也經歷了 7 個春秋。圖書館業 rfid 應用是逐步推廣的，在各業 rfid 應用-物聯網迅猛發展的大潮之中

27、，圖書館 rfid 應用并沒有引起特別關注，但它確實提前給公眾帶來初級物聯網的新感受。由于 rfid 應用特別適用于圖書館業的各類作業，解決了以往圖書館業多少年希望解決的問題，而且創新不斷涌現，使得今天圖書館業異軍突起、能夠跑在超市零售業之前成為推進 rfid 應用的探路先鋒。16國內的集美大學誠毅學院開始籌建國內第一家 rfid 館藏管理系統并于 2006 年 2月 20 日正式對外開放。中國最大的 rfid 項目的圖書館是深圳圖書館。 目前為止，國內在繼集美大學誠毅學院圖書館及深圳圖書館后，已有廈門市少年兒童圖書館、上海市長寧區圖書館、武漢圖書館、汕頭大學圖書館 、國家圖書館、上海圖書館、

28、南京圖書館、廣州圖書館紛紛采用了 rfid 技術。另外還有許多新建圖書館也 在規劃實施中。已經采用 rfid 技術的圖書館通過采用此技術，圖書館的服務水平得到了大幅提高，節省了大量的人力和物力，取得了良好的經濟效益和社會效益。如今已有越來越多的圖書館已充分認識到 rfid 技術所帶來的偉大變革。17計算機信息工程學院畢業設計說明書7第第 2 章章 系系統統硬硬件件電電路路設設計計2.1 系系統統總總體體結結構構emid 標簽卷盤機控制系統主要是以 plc 技術為核心，輔之以觸摸屏技術，步進電機等共同協作完成。在信息時代為了追求操作機器的方便性，此系統加入了觸摸屏技術，此技術的加入使得本系統的人

29、機交互界面更加良好。操作者可以在觸摸屏上直接進行生產參數的設定與修改，之后可以通過觸摸屏技術會將設置好的參數值傳送到 plc，plc 接收到信號后會把設置好的鋼帶長度和磁條長度換算成脈沖來控制系統的運作，設置好參數后，系統開始運送非晶磁條，膠帶，以及鋼帶，先將上面的膠帶有粘性的一面和非晶磁條粘合，下面的膠帶有粘性的那面和鋼帶粘合，然后再由送料電機將兩者壓實復合，最后將成型的非晶磁條按照設置好的參數長度切斷，最后由直流電機完成自動卷盤工作。這樣一個 emid 標簽的生產過程就結束了。具體的動作又是怎么完成的呢？當送鋼帶的步進電機完成一段鋼帶的傳送后會向plc 發送一個信號讓 plc 中的激進信號

30、知道已經送完鋼帶，負責傳送磁條的步進電機會收到一個信號，讓其驅動器驅動電機完成送定長磁條的動作，然后切割電機會收到一個“切割”信號，對兩者完成切割動作，最后由直流電機完成自動收卷工作。從而完成一個動作過程。2.2 plc 控控制制電電路路設設計計plc 的設計包裹開始、停止、急停、復位按鈕的設計和送料電機（磁帶，鋼帶傳送），切割異步電機的設計，裁切電機原點的設計，還有對觸摸屏的設計。2.3 emid 電電器器原原理理圖圖介介紹紹 emid 電氣原理圖包包括 2 個送料步進電機，1 個裁切交流電機，3 個直流電機，供電器，omron cpm2a-40cdt-d，觸摸屏。下面是供電器保護開關以及散

31、熱的接線圖，我們可以看出這是一個簡單的電氣接線圖，圖中有 2 個散熱風扇，分別接上 220v 交流電，負責控制此供電系統的溫度。還用到一個空氣開關，它是非常重要的一種電器在低壓配電網絡和電力拖動系統中，它有著控制和多種保護的作用。除了能完成接觸和斷開電路的工作外，還能對電路或電氣設備發生的嚴重過載，欠電壓以及短路等進行保護。計算機信息工程學院畢業設計說明書8 圖 2-1 供電系統保護開關以及散熱接線圖下面是供電系統開關電源的接線圖，可以看出， 2 個電源開關分別采用 syn-100-s24 兵裝電源 24v/5a 100w ac-dc 開關電源和臺灣明瑋 d-50b 雙路輸出開關電源。前者負責

32、直流電源的供應，后者負責交流電源的供應。計算機信息工程學院畢業設計說明書9 圖 2-2 供電系統保護開關電源接線圖下面是供電系統變壓器接線圖，顧名思義，這 2 個變壓器就是用來改變電壓的，因為系統外接電源是 220v 的交流電源，為了滿足系統中各組件不同電壓的用電需求，所以需要變壓器來完成電壓轉換的這一工作。計算機信息工程學院畢業設計說明書10 圖 2-3 供電系統變壓器接線圖下圖是系統送料電機 1 的接線圖。在整個系統中有 2 個送料電機，送料電機 1 和送料電機 2。從圖可知，plc 和送料電機 1 之間傳遞信號需要電機驅動器來為它們作中介，為了既能滿足產生需要，又可最大限度的降低成本，我

33、們選用了性價比很高的四海電機作為系統的送料步進電機。驅動器的 cp+，dir+，free+端口接 24v 直流電源，cp-端口通過一個 1.8k 電阻連接 plc 的輸出端子臺的 ir1000 端口，dir-端口通過 1.8k 電阻連接plc 的輸出端子臺的 ir1001 端口，free-端口通過 1.8k 電阻連接 plc 的輸出端子臺的ir1004 端口。電機驅動器上的 a+，a-，b+，b-分別于送料電機上的 1,2，3,4 接口相接，然后是電機驅動器上的兩個 ac 接口分別連接變壓器上的 t_ac1 接口和 r_ac1 接口。到這就完成了送料電機 1 的接線。計算機信息工程學院畢業設計

34、說明書11 圖 2-4 系統送料電機 1 接線圖從圖 2-4 和圖 2-5 可知，送料電機 2 與送料電機 1 接線圖基本一樣。驅動器的cp+，dir+，free+端口接 24v 直流電源，cp-端口通過一個 1.8k 電阻連接 plc 的輸出端子臺的 ir1002 端口，dir-端口通過 1.8k 電阻連接 plc 的輸出端子臺的 ir1003 端口，free-端口通過 1.8k 電阻連接 plc 的輸出端子臺的 ir1004 端口。電機驅動器上的 u，v,w 分別于送料電機上的 1,2，3 接口相接，然后是電機驅動器上的兩個 ac 接口分別連接變壓器上的 t_ac2 接口和 r_ac2 接

35、口。到這就完成了送料電機 2 的接線。計算機信息工程學院畢業設計說明書12圖 2-5 系統送料電機 2 接線圖 圖 2-6 系統裁切交流電機接線圖 上圖是裁切單相交流電機的電氣連線圖，從圖可以看出，單相交流電機因為需要從外部供電，所以它的一個電源線接口是通過一個正極接 24v 直流電源、負極連接了 plc計算機信息工程學院畢業設計說明書13輸出端子臺 ir1006 端口的 24v 繼電器與供電電源的零線相接，另一個電源接口先與正極接 24v 直流電源、負極連接了 plc 輸出端子臺 ir1005 端口的固態繼電器（美格爾mgr-1）相連，然后通過其與另一個 24v 繼電器相連，最后通過第二個繼

36、電器與供電電源火線相連，到這，裁切單相交流電機的接線就完成了。 圖 2-7 系統卷盤直流電機接線圖從上圖可以看出卷盤直流電機一個電源線接口通過一個正極接了 24v 直流電源，負極接了 plc 輸出端子臺的 ir1007 端口的繼電器與供電電源的 24v 直流電源線相連，電機的另一個電源線接口與供電電源的接地線相連。另外 2 個卷盤直流電機也是類似的接線方式，此處就不一一解釋了。計算機信息工程學院畢業設計說明書14 圖 2-8 omron plc 接線圖上圖是顯示的是本系統所用的 omron cpm2a-40cdt-d plc 的連線圖，這是一款小型 plc，它的 cpu 單元自帶 rs-232

37、c 口，有 40 點 cpu 單元 dc24v 24 點入 16 點晶體管輸出。圖中的 d-sub-9f 是用來連接觸摸顯示屏的， plc 輸入端子臺的電源正負極端口分別于 24v 直流供電電源線和地線相連， com 端口與 24v 直流供電電源線相連，開始，停止，復位和急停按鈕，光標，裁切電機原點分別于輸入端子臺的ir0000，ir0001，ir0002，ir0003，ir0005，ir0007 端口相連。而 plc 輸出端子臺的所有 com 端口全部接地，ir1000 端口與送料電機 1 驅動器的 cp 端口相連，ir1001 與送料電機 1 驅動器的 dir 端口相連，ir1002 與送

38、料電機 2 驅動器的 cp 端口相連，ir1003 與送料電機 2 驅動器的 dir 端口相連，ir1004 與 2 個送料電機驅動器的 free端口相連。ir1005 端口與裁切電機模塊中的固態繼電器（美格爾 mgr-1）負極相連，ir1006 與裁切電機模塊中的一個 24v 繼電器負極相連。ir1007，ir1100，ir1101 端口分別與收卷直流電機 1,2,3 模塊中的 24v 繼電器負極相連。到這里 plc 連線工作就完成了。計算機信息工程學院畢業設計說明書15 下圖顯示的是觸摸屏與 plc 的連線情況，可以看出觸摸屏與 plc 之間的信息傳遞是靠傳送、接收、接地三根線完成的，在工

39、業觸摸顯示屏上設置的鋼帶長度、段數 通過連接線將這些數據發送給 plc，plc 將這些數據轉換成脈沖控制系統中各模塊的工作。這樣簡潔方便的人機互動界面就完成了，而接地線的作用是為了保護電器的安全可靠，防止儀器的意外損壞，增加其壽命。 圖 2-9 觸摸屏與 omron plc 接線圖 到此，系統硬件電路設計已簡介完畢。計算機信息工程學院畢業設計說明書16第第 3 章章 plc 軟軟件件設設計計3.1 開開機機檢檢測測如圖 3-1 所示:系統在第一次執行任務時，塊設置指令 bset（071）會被執行，將數據#0 傳送到 h0，h1，d0-d7，d8-d30，h8-h30，即 h0=#0000，h1

40、=#0000，之后的d0-d30 以此類推，為的是將這些通道清零，傳送指令 mov（021）也將會被執行，將數據#8000（1000 0000 0000 0000）傳送到 h2 通道中，梯形圖在開機檢測時會完成一次原點檢測和搜尋，若開機時檢測到不在原點，會搜尋原點然后回到原點，如圖3-2所示。圖 3-1 開機檢測設計梯形圖計算機信息工程學院畢業設計說明書17 圖 3-2 原點搜尋3.2 開開機機設設置置初初值值 圖 3-3 設置初值如上圖 3-3 所示：本系統在設置初值前先要設法確定本型號 plc 的比例系數 k，方法是：先發送一定數量 n 個脈沖，然后精確測量它所走的長度，然后根據 n=k*

41、段長，用 n 除以段長就能算出比例系數 k 了，以后如果還是使用這類機型，只需要在觸摸屏計算機信息工程學院畢業設計說明書18上設置好段長的數據，plc 就能自動算出 n 的值。如梯形圖所示：先將 #1（0000 0000 0000 0001）傳送到寄存器 d8 中，觸摸屏上設置好的參數值經過 plc 運算后，得出結果，就是段長，鋼帶長，段數，分別存在寄存器 d400，d402，d404 中，開始工作時plc 會執行傳送指令 mov（021），將這些運算結果分別存到寄存器d500、dm502、dm504 中，并且將寄存器 d410 和 d411 中的數據分別存放到寄存器d510 和 d511 中

42、。 圖 3-4 定時器設置如圖 3-4 所示：系統第一次執行任務開始時，因為 p_first_cycle_task=1, t0001=0，所以 tim0001 輸入條件為 on，定時器開始對 100ms 脈沖計數，30s 后，tim0001 的觸點 t0001 動作，t0001=1，tim 輸入條件變為 off，定時器復位，當前值回復為 300，t0001=0,12.14=0。 圖 3-5 定時器工作時如圖 3-5 所示：觸點 t0001 動作時，執行傳送 mov（021）指令，將#2（0000 0000 0000 0010）傳送給寄存器 d8，替換前面的 d8 中的值#1。3.3 手手動動保

43、保持持，手手動動送送料料和和手手動動切切斷斷如圖 3-6 所示：當進入手動模式時 15.00 從 1 變為 0，12.00 的下降沿微分指令被執行，12.00=1（一個掃描周期內），此時 12.01=1，il（002）輸入條件為 on。 圖 3-6 手動保持如下圖 3-7 所示：當 il（002）輸入條件為 on 是，執行 il（002）與 ilc計算機信息工程學院畢業設計說明書19(003)之間的程序。當 15.01=0，15.02=0，15.03=1 時，12.02 的下降沿指令被執行，開始手動送料 2 動作，當 15.01=1,15.02=0,15.03=0 時，12.02 的下降沿指令

44、被執行，開始送料 1 動作，當 15.02=1,15.01=0,15.03=0 時，12.03=1，開始手動切斷 1 動作，之后當 15.07=1，t0030=0 時，12.08=1，開始收卷動作，tim0030 輸入條件變為 on，定時器開始對 100ms 脈沖計數，2s 后，tim0030 的觸點 t0030 動作，t0030=1,12.08此時變為 0，結束收卷動作，手動收卷 2 和手動收卷 3 類似。在此不作一一解釋。 圖 3-7 手動送料，切斷，收卷3.4 急急停停按按鈕鈕設設置置計算機信息工程學院畢業設計說明書20圖 3-8 急停按鈕的設置如上圖 3-8 所示：如果有緊急情況出現時

45、，機器需要緊急停止時，急停按鈕程序設計如圖，當緊急事件處理完成后，急停可以解除， 急停自保 h8.00 變為off，h8.01=1，h8.02=1，急停接觸，同時可以向送料 1 和送料 2 發送脈沖，繼續工作。3.5 送送料料電電機機 1 設設置置初初值值 圖 3-9 送料電機 1 的初值設置梯形圖如圖 3-9 所示：步進電機控制的兩個重要指令發脈沖數設定 plus 指令與脈沖速度輸出 sped 指令。plc 發射的脈沖為上升沿的時候， 210.00=1，即送料步進電機 1 出瞬間或手動送料 1 內為 on 而且 h8.05 為 off 時，plc 設置送料步進電機 1 的段長脈沖數和脈沖頻率

46、。之后使步進為 on，再設置脈沖數以及脈沖頻率。這時送料 步進電機 1的第一次送料參數就設置好了。同樣的，送料電機 2 設置的是鋼帶長的脈沖數和脈沖頻率。程序和送料電機 1 的類似，區別是送料電機 1 段長脈沖數存放在寄存器 d300里，脈沖頻率存放在寄存器 d302 里。而送料電機 2 的鋼帶長脈沖數存放在寄存器d304，脈沖頻率存放在寄存器 d306 里。這里就不詳細解釋送料電機 2 了。計算機信息工程學院畢業設計說明書213.5.1 周周期期時時長長控控制制 圖 3-10 脈沖輸出梯形圖如圖 3-10 所示：此段程序是 plc 的時序控制，設置的是 plc 的掃描周期時間長度，機器周期是

47、由循環移位寄存器 sft（010）來進行設置。首先 t0000=0，tmhh（540）超高速定時器輸入條件變為為 on，經過寄存器 d80 中的周期定時時長后，tmhh0000 的觸點 t0000=1，tmhh0000 的輸入條件變為 off，定時器被復位，t0000=1 時，14.11=1，產生移位脈沖，16.00=1，因為之前設置的h0，h1，h2 通道中的值分別為：#0000，#0000，#8000，所以這 3 個通道組成的數據段是 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000.共 48 位。產生脈沖時，移位寄存器

48、 sft（010）開始工作，每次將“1”移動一位，如果脈沖保持沒有被停止，將一直循環執行，以此挖成循環自動工作。3.5.2 脈脈沖沖輸輸出出（plus）指指令令 圖 3-11 puls 的梯形圖符號及操作數數據區域梯形圖符號中的 n 和 n+1 不能在不同的數據區域。dm6144dm6655 不能被用于n。puls(65)用于設置脈沖輸出的脈沖數目，這些脈沖的輸出在之后的程序中用sped(64)指令或 acc()指令啟動。用 puls(65)設置的脈沖輸出的脈沖數都是以獨立模式輸出。脈沖在被輸出期間其脈沖數目不能改變。一般來說，當脈沖數目需要被設計算機信息工程學院畢業設計說明書22定時，pul

49、s(65)指令只需執行一次；用微分形式變量 (puls(65) 或者用一個置 on只為一個周期時間的輸入條件 。端端口口定定義義( (p p) ) 端口定義指明了脈沖輸出位置。c 和 n 中參數設置將被用于下一條指定相同端口輸出位置的 sped(64)指令或者 acc()指令。如下表 3-1 所示： 表 3-1 脈沖輸出位置p p脈沖輸出位置脈沖輸出位置000不帶加速度或減速度（輸出口地址 01000）的單相脈沖輸出口 0 或不帶梯形加/減速度的單相脈沖輸出口 0（輸出口地址 01000 和 01001）010不帶加速度或減速度（輸出 0100）的單相脈沖輸出 1這個設置僅 cpm2a/cpm

50、2c pc 支持控控制制數數據據(c) 脈沖的類型（相對的或絕對的）由控制數據決定。如下表 3-2 所示： 表 3-2 脈沖類型表c脈脈沖沖類類型型000相對脈沖規定001絕對脈沖規定（僅當絕對坐標系統被使用時有效）。僅 cpm2a/cpm2c pc 支持這個設置。輸輸出出脈脈沖沖數數（n 和和 n+1） n 和 n+1 包含被設置為在獨立模式下的脈沖輸出的 8 個字 bcd 輸出脈沖數。輸出脈沖數的范圍可以在-16,777,215 和 16,777,215 之間。n+1 的第 15 位數被當作符號位；如果第 15 位置 on，脈沖數就是負的，反之脈沖數即為正的。正：0+16,777,215

51、(0000 00001677 7215)負：16,777,2150 (9677 72158000 0000)n+1 保存有最左 4 個數，n 保存有最右 4 個數。動動程程的的脈脈沖沖數數 由脈沖類型(c)和輸出脈沖數（n 和 n+1）共同決定。如下表 3-3 所示： 表 3-3 動程的脈沖數表坐坐標標系系統統動動程程的的脈脈沖沖數數相對動程的脈沖數=輸出脈沖數絕對脈沖類型：相對（c=000）動程的脈沖數=脈沖輸出數脈沖類型：絕對（c=001，僅適用于 cpm2a/cpm2c pc） 動程的脈沖數=脈沖輸出數-pv在 puls(65)已被執行后，即使執行 ini(61)指令來改變脈沖輸出 pv

52、，計算的動程脈沖數目也將不會被改變。顯而易見，一個能引起動程超出允許 pv 范圍(-16,77,21516,777,215)的脈沖數如果要定義也能定義。假如計算的動程脈沖數是計算機信息工程學院畢業設計說明書230，puls(65)將不會被執行，并且會出現一個錯誤（sr25503 置 on）。當不帶加，減速度的脈沖輸出在獨立模式下被執行而且傳輸脈沖數為負時，將會強制使用動程脈沖數的絕對值。（例：假如動程脈沖數是-100，將使用 100 這個值） 。error: 1.超出數據區域。2.間接尋址字 dm 不存在。 （字 dm 中的內容不是 bcd 碼或者超出了范圍） 。3.p 非 000 或 010

53、。4.c 非 001 或 000。 （c 不能被設置為 001 當相對坐標的時候） 。5.脈沖輸出數的范圍不在-16,777,215 和 16,777,215 之間。6.當在主程序中使用一個脈沖 i/o 或高速計數器（ini(61)，prv(62)，ctbl(63)，sped(64)，puls(65)，acc()，pwm()或 sync()）時，puls(65)被用在一個中斷子程序中。7.在指令 puls(65)被執行后，動程的脈沖數的絕對值范圍不在 1 和 16,777,215 之間。3.5.3 速速度度輸輸出出（sped）指指令令 圖 3-12 sped 的梯形圖符號和操作數數據區域梯形圖

54、中的 f 在 cpm1a 中：必須是 bcd 類型，#0002#0200 或者#0000。在cpm2a/cpm2c 中：f 必須是 bcd 類型，#0001#1000 或者#0000。dm6144dm6655 不能用在 f 上。設置輸出脈沖頻率與指定輸出位的脈沖輸出啟動 時使用 sped(64)。當執行條件是 off時，sped(64)將不會被執行。當執行條件是 on 時， p.m 決定的輸出模式所決定的輸出位的脈沖頻率由 sped(64)來設置。一般而言，每當脈沖數需要被設置時，puls(65)需要且只需被執行一次；使用微分形式變量 (puls(65)或者使用一個置 on 只為一個周期時間的

55、輸入條件。端端口口定定義義(p) 指明將輸出脈沖的輸出位。如 下表5-4所示：表 3-4 脈沖輸出位置p p脈沖輸出位置脈沖輸出位置(s)(s)000不帶加速度或減速度（輸出口地址 01000）的單相脈沖輸出口 0010不帶加速度或減速度（輸出 0100）的單相脈沖輸出 1這個設置僅 cpm2a/cpm2c pc 支持計算機信息工程學院畢業設計說明書24輸輸出出模模式式(m) m的值決定輸出模式。如 下表3-5所示： 表 3-5 脈沖類型表m m脈脈沖沖類類型型000獨立模式001連續模式下面將對連續模式和獨立模式下的操作進行說明。目目標標頻頻率率(f) f的4位bcd值設定以10hz為單位的

56、脈沖頻率，如5-6表所示，f設置為0000將從指定輸出位停止脈沖輸出。表 3-6 目標頻率p pc cf f 的的可可能能值值cpm1a0000（停止脈沖輸出）或 00020200（20hz2khz）cpm2a/cpm2c0000（停止脈沖輸出）或 00011000（10hz10khz）一一般般操操作作 在下列列出的任一情況發生前，由sped(64)啟動的脈沖輸出將會持續輸出：1. 執行帶有c=0003的ini(61)指令。2. 在獨立模式下，脈沖輸出數已達到由puls(65)指定的數目。 （在sped(64)之前會執行puls(65)）3. 再次執行帶f被設置為#0000的sped(64)指

57、令。4. pc 被切換到編程模式。脈沖可以在兩個輸出位獨立和同時地輸出。當輸出脈沖在獨立模式下時，將由預先執行的 puls(65)來指定脈沖的數目。每當脈沖輸出已經 停止，需要用 puls(65)再次指定輸出脈沖數。當脈沖從已經由 acc()或者 pwm()指定的輸出位輸出時，不可 以用 sped(64)來改變其頻率。如果在這些環境下 sped(64)被執行，將會出現錯誤而且sr25503 會被置 on。在在獨獨立立模模式式下下操操作作 在獨立模式下，只由 puls(65)指定的輸出脈沖數將會被輸出。需要通過執行 puls(65)來指定輸出脈沖數在執行 sped(64)之前。（假如輸出脈沖數沒

58、有被預先指定，脈沖將不會 被輸出）。如果計算的動程脈沖數是負數的，將使用動程脈沖數的絕對值。（例:假如動程脈沖數是-100，將使用 500 這個值）。如下圖 4-13所示：計算機信息工程學院畢業設計說明書25 圖 3-13 獨立模式下操作連連續續模模式式下下的的操操作作 在連續模式下，直到執行 c=003的ini(61)指令前，脈沖按定義的值輸出或者pc切換到編程模式或者再次執行f=0000的sped(64)指令將才會停止。如下圖4-14所示： 圖 3-14 連續模式下操作error: 1.超出數據區域。2.間接尋址字 dm 不存在。 （字 dm 中的內容不是 bcd 碼或者超出了范圍） 。3

59、.p 非 010 或者 000；c 非 001 或者 000；f 非 00001000 范圍內的數。4. 在主程序中使用一個脈沖 i/o 或者高速計數器指令（ini(61)，prv(62)，ctbl(63)，sped(64)，puls(65)，acc()，pwm()或 sync()）時，或者在一個中斷子程序中執行了 sped(64)指令。計算機信息工程學院畢業設計說明書263.6 光光標標延延時時圖 3-15 光標延時梯形圖在送料步進電機 1 送完料之后要等一段時間，原先在磁條上已經有打好的光標，在機器上有一個能夠識別光標的機構。在送料 步進電機 1 送完料，送料步進電機 2 繼續送料。送料步

60、進電機 2 送完料前還有一段時間，這個時間段就是光標延時所產生的時間。當沒有光標輸入時， 上升沿微分 difu（013）觸發。上升沿微分出發后，繼而觸發 ini（880）模式控制指令，它的作用是開始和終止計數器運行，比較和更改計數器 pv，并且停止脈沖輸出。此時光標延時是不進行的，當送料電機一出瞬間 210.0=1或者手動送料一內部輸 12.02=1 或者光標延時 211.06=1 時，并且 h8.05=1,211.07=0時，光標延時 211.06=1，光標延時觸發，tmhh 觸發開始計時，進行延時。這里 所用的定時器是 1ms 超高速定時器 tmhh（540）。3.7 產產量量計計數數 圖