基于PLC的计算机浸涂监控系统的设计和实现---------外文资料翻译.docx

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1、外文资料翻译DesignandImplementationofPLCbasedComputerizedMonitoringinDipCoatingSystemABSTRACTThepresentstudyisaboutthedesignandimplementationofdipcoatingsystembasedonProgrammableLogicController(PLC)technology.ThePLCcorrelatestheoperationparameterscontrolrequiredbytheuserandmonitorsthesystemduringnormalope

2、rationandunderdippingconditions.TestsofdipcoatingsystemdrivenbyDCmotordriverandcontrolledbyPLCproveahigheraccuracyinregulationascomparedtomanualhumanworks.Theimplementationofthehardwareandsoftwareforcontrolsystemandresultsobtainedfromtestsondipcoatingperformanceisprovided.Thus,PLCisprovedasaversatil

3、eandwideeffectivetoolinindustrialcontrolofelectricdrives.GeneralTermsProgrammablelogiccontroller(PLC),PrintedcircuitBoard(PCB),Toggleswitch.KeywordsDipCoating,DCmotor,L293DDriverCircuit,ProgrammableLogiccontroller(PLC),Computer,SlideandVessel1. INTRODUCTIONWiththerapidchangesonindustriesandinformati

4、ontechnologiesinrecentyears,sometraditionalbulkelectronicapplianceshavetobemonitoredforalongtime.AlloftheircontroldevicessuchascommunicationinterfacesgraduallyentertheInternetinformationera.Controlofallequipmentshasbeenperformedthroughtheuseofcomputers.MostequipmentusesPLC(Programmablelogiccontrolle

5、r)toconnectwithcomputertomonitorconsumingdevices.PLC,sarewidelyusedinindustrialfieldsbecausetheyareinexpensive,easytoinstallandveryflexibleinapplications.APLCinteractswiththeexternalworldthroughitsinputsandoutputs.Sincetechnologyformotioncontrolofcircuitdrivesbecameavailable,theuseofPLCwithpowerelec

6、tronicsinelectricmachineapplicationshasbeenintroducedinthemanufacturingautomation1.Dipcoatersarerobustcomputercontrolledinstrumentsforprecisethinfilmdeposition.Weprovidesolutionsforthedipcoatingofsmalltolargesamplesineithersingleormultiplevesselswhichissuitableforbothsimpleandcomplexvesselsequencing

7、2.Sincetechnologyformotioncontrolofelectricdrivesbecameavailable,theuseofPLC,swithpowerelectronicsinelectricmachinesapplicationshasbeenintroducedinthemanufacturingautomation13&4.ManyapplicationsofDCmotorsrequirebesidesthemotorcontrolfunctionality,thehandlingofseveralspecificanaloganddigitalinput/out

8、putsignals,homesignals,forwardcommand,reversecommandsandon/off5.Insuchcases,acontrolunitinvolvingaPLCmustbeaddedtothesystemstructure.ThispaperpresentsaPLC-basedmonitoringandcontrolsystemforDipCoating.Itdescribesthedesignandimplementationoftheconfiguredhardwareandsoftware.ThetestresultsobtainedonDCmo

9、torperformanceshowimprovedefficiencyandincreasedaccuracyintimeconstantcontrolledoperation.Thus,thePLCcorrelatesandcontrolstheoperationalparameterstothetimesetpointrequestedbytheuserandmonitorstheDCmotorsystemduringmanualoperationandunderautomaticconditions.2. PLCASASYSTEMCONTROLLERPLCisamicroprocess

10、or-basedcontrolsystem,designedforautomationprocessesinindustrialenvironments.ItusesaprogrammablememoryfortheinternalstorageofUserorientatedinstructionsforimplementingspecificfunctionssuchasarithmetic,counting,logic,sequencing,andtiming6&7.APLCcanbeprogrammedtosense,activateandcontrolindustrialequipm

11、ent,incorporatesanumberofI/Opoints,whichallowelectricalsignalstobeinterfaced.InputdevicesandoutputdevicesoftheprocessareconnectedtothePLCandthecontrolprogramisenteredintothePLCmemory(Fig1).Inourapplication,itcontrolsthroughanalog/digitalinputsandoutputsthevaryingload-constantspeedoperationofaninduct

12、ionmotor.Also,thePLCcontinuouslymonitorstheinputsandactivatestheoutputsaccordingtothecontrolprogram.ThisPLCsystemisofmodulartypecomposedofspecifichardwarebuildingblocks(modules),whichplugdirectlyintoaproprietarybus:acentralprocessorunit(CPU),apowersupplyunit,input-outputmodulesI/Oandaprogramterminal

13、.Suchamodularapproachhastheadvantagethattheinitialconfigurationcanbeexpandedforotherfutureapplicationssuchasmultimachinesystemsorcomputerlinking8.3. CONTROLSYSTEMOFDIPCOATINGMODULEThefollowingconfigurationscanbeobtainedfromthissetup.PLC,sprogrammingisbasedonthelogicdemandsofinputdevicesandtheprogram

14、simplementedarepredominantlylogicalratherthannumericalcomputationalalgorithms.Theprogrammedoperationsworkonastraighttwo-statettforwardandreverse“basisandthesealternatepossibilitiescorrespondtopositivepolarityornegativepolarity(logicalform)i.e.+12Vor-12vrespectively.In(Fig2),theblockdiagramoftheexper

15、imentalsystemisillustrated.Thefollowingconfigurationcanbeobtainedfromthissetup.A. Personalcomputerformonitoringthestatusofdipcoating.B. PLC-programmablelogiccontrollerisprogrammedwithladderdiagramandcommunicateswithPCthroughRS2329.C. AC230V,50HzconverttoDCPowersupply,simultaneouslygives24V-12AMPSfor

16、PLC,12Vand5V12AMPSforL293ddrivertooperatethefunction(SMPS)10&11.D. CircuitboardcontainsL293DPCB(Printedcircuitboard)designalongwithcontrollerswitchtooperateautoandmanual12&13.E. Dipcoatingmodelhas12,12,*squaresteelsheet,12rod,10angle,2numbersofslideclamperandvesselsclampers.F. Theautomaticprocesscan

17、becontrolledthesystemofDipcoatingmodulebyAutoandManualsswitchareplacedinbuiltinthecircuitboard.4. HARDWAREDESCRIPTIONDCmotorsrunondirectcurrentfromabatteryorDCpowersupply.Directcurrentisthetermusedtodescribeelectricityataconstantvoltage.ACmotorsrunonalternatingcurrent,whichoscillateswithafixedcycleb

18、etweenapositiveandnegativevalue.ElectricaloutletsprovideACpower,whenabatteryorDCpowersupplyisconnectedbetweenaDCmotorselectricalleads,themotorconvertselectricalenergytomechanicalworkastheoutputshaftturns5&20.Thesearehighqualitylowcostmotors.Thismotorhasaplasticgearboxshellwhichaccommodatesmetalgears

19、thatensureslongerwearandtear.Highqualitygreaseisappliedinsidethegearboxforprovidingfrictionlessrotationofthegearsf5.DCmotortechnicalspecificationsshowsinTable1.L293DisadualH-BridgemotordriverICL293DcaninterfacetwoDCmotorswhichcanbecontrolledinbothclockwiseandanticlockwisedirection.L293Dhasoutputcurr

20、entof600mAandpeakoutputcurrentof1.2Aperchannel.MoreoverforprotectionofcircuitfrombackEMFoutputdiodesareincludedwithintheIC.Theoutputsupply(VCC2)hasawiderangefrom4.5Vto36V,whichhasmadeL293DisabestchoiceforDCmotordriver14.AsimpleschematicforinterfacingaDCmotorusingL293D(Fig3).Threepinsareneededforinte

21、rfacingaDCmotor(A,BandEnable).Forenabledconnect5vVCCtoenablepinanother2pinsneededfromcontrollertomaketheDCmotorworks.AsperthetruthtableTable.3mentionedinthefig.3it,sfairlysimpletoprogramthePLCcontroller.It,salsoclearfromthetruthtableofBJTcircuitandL293Dtheprogrammingwillbesameforbothofthem,justkeepi

22、nginmindtheallowedcombinationsofAandBf15.WediscussabouttheprogramminginladderdiagramaswellasfunctionalblockdiagramforrunningtheDCmotorwiththehelpofaPLCcontroller.ThecontrolsystemisimplementedandtestedforawoundrotorDCmotor,havingthetechnicalspecificationsgiveninTable1.ThiscontrollerisimplementedonaPL

23、Cmodularsystem.ThePLCarchitecturereferstoitsinternalhardwareandsoftware.Asamicroprocessor-basedsystem,thePLCsystemhardwareisdesignedandbuiltupwiththefollowingmodules16.module(AOM)TheDCmotormachinedrivesitsshaftmechanicallyandanoutputvoltageisproduced,themagnitudeofwhichisproportionaltothespeedofrota

24、tion.Polaritydependsonthedirectionofrotation.Thevoltagesignalfromthecircuitdrivermustmatchthespecifiedvoltagerangeofthe(0-12VDC).PLCexternalcontrolcircuitsaredesignedusingalow-voltagesupplyof24VDC.Forthemanualcontrol,theschemeisequippedwithstart,stoppushbuttons,aswellaswithaforwardandbackwarddirecti

25、onselectorswitch(Table2),allofthedescribedcomponents:amainswitchanautomaticforwardandbackwardselectorthroughPLCmoduleandformanualforward/backwarddirectionofrotationswitchselectoraswellasthePLCmodulesareinstalledinacontrolpanel.TheprogramisdownloadedintothePLCfromapersonalcomputer(PC)usingRS232serial

26、interface.5. SOFTWAREDESCRIPTIONPLCsofferaflexible,programmableandalternativetoelectricalcircuitrelay-basedcontrolsystemsbuiltusinganalog/digitaldevices.Theprogrammingmethodusedistheladderdiagrammethod.ThePLCsystemprovidesadesignenvironmentintheformofsoftwaretoolsrunningonacomputerterminalwhichallow

27、sladderdiagramstobedeveloped,verified,testedanddiagnosed.First,thehigh-levelprogramiswritteninfunctionalblock/ladderdiagrams17.Then,theladderdiagramisconvertedintobinaryinstructioncodessothattheycanbestoredinrandomaccessmemory(RAM)orerasableprogrammableread-onlymemory(EPROM).Eachsuccessiveinstructio

28、nisdecodedandexecutedbytheCPU.ThefunctionoftheCPUistocontroltheoperationofmemoryandI/Odevicesandtoprocessdataaccordingtotheprogram.EachinputandoutputconnectionpointonaPLChasanaddressusedtoidentifytheI/Obit.Themethodforthedirectrepresentationofdataassociatedwiththeinputs,outputsandmemoryisbasedonthef

29、actofthePLCmemoryisorganizedintothreeregions:Discreetinput(I),outputrelay(O),andinternalmemory(M).AnymemorylocationisreferenceddirectlyusingI,O,andM(Table3).ThePLCprogramusesacyclicscaninthemainprogramloopsuchasperiodicchecksaremadetotheinputvariables(Fig4).Theprogramloopstartsbyscanningtheinputstot

30、hesystemandstoringtheirstatesinfixedmemorylocations(internalmemoryI).Theladderdiagramprogramisthenexecutedrungby-rung.Scanningtheprogramandsolvingthelogicofthevariousfunctionsrungsdeterminetheoutputstates.Theupdatedoutputstatesarestoredinfixedmemorylocations(outputimagememoryO).Theoutputvaluesheldin

31、memoryareusedtoset/resetthephysicaloutputsofthePLC.ForthegivenPLC,thetimetakentocompleteonecycleorthescantimeis0-20ms(Inputacquisitiontime+1to2cycletimes)andwithamaximumprogramcapacityof350blocks/200words18.Thedevelopmentsystemcomprisesacomputer(PC)connectedviaanRS232serialporttothetargetPLC.Thecomp

32、uterprovidesthesoftwareenvironmenttoperformfileediting,storage,printing,andprogramoperationmonitoring.TheprocessofdevelopingtheprogramtorunonthePLCconsistsof:usinganeditortodrawthesourceladderdiagramprogram,convertingthesourceprogramtobinaryobjectcodewhichwillrunonthePLC,smicroprocessoranddownloadin

33、gtheobjectcodefromthePCtothePLCsystemviatheserialcommunicationport.ThePLCsystemisonlinewhenitisinactivecontrolofthemachineandmonitorsanydatatocheckforthecorrectoperation19.基于PLC的计算机浸涂监控系统的设计和实现摘要本研究是关于基于可编程逻辑控制器(PLe)技术的浸涂系统设计和实施。在PLC相关用户所需的操作参数的控制，并在正常运行和浸渍的条件下监视系统。浸涂系统的测试由直流电动机驱动器由PLC驱动和控制证明一个更高的精度

34、调节中比手动人类的作品。提供硬件和软件控制系统，并从浸涂性能测试得到的结果的执行情况。因此，PLC被证明是在工业控制电力驱动的多才多艺和广泛的有效工具。一般条款：可编程逻辑控制器(PLC),印刷电路板(PCB),拨动开关。关键词：浸涂，直流电机，L293D驱动电路，可编程逻辑控制器(PLC),电脑，幻灯片和船1 .引言随着近年来对工业和信息技术的迅速变化，一些传统的散装电子设备有很长一段时间来进行监测。他们所有的控制设备，如通信接口逐步进入信息网络时代。所有设备的控制已经通过计算机的使用已经进行。大部分设备采用PLC(可编程逻辑控制器)与计算机连接到监控设备的消耗。PLC的广泛应用于工业领域，

35、因为它们价格便宜，易于安装和非常灵活的应用程序。一个PLC交互，通过其输入和输出的外部世界。由于技术线路驱动器的运动控制变得可用，采用PLC电源电子电机应用在制造自动化已经推出1。浸镀膜机是强大的计算机控制的仪器进行精确的薄膜沉积。我们提供的小的浸渍涂布，以单个或多个容器大样品，适用于简单和复杂的容器测序2的解决方案。由于技术3电力驱动的运动控制变得可用，采用PLC的与电力电子电机中的应用在制造自动化3,4已经出台。直流电动机的许多应用需要除电动机控制功能，几个特定的模拟和数字输入/输出信号，置信号，进命令的处理，反向命令和开/关5。在这种情况下，控制单元包括一PLC必须被添加到系统的结构。本

36、文提出了一种基于PLC的监视和控制系统浸镀层。它描述了配置的硬件和软件的设计与实现。获得的直流电动机的表演秀的提高效率的测试结果和时间常数控制操作提高精度。从而，在PLC关联，并控制操作参数，以用户所请求的时间设定点和在手动操作时，自动的条件下监视直流电动机系统。2 .PLC作为系统控制器PLC是一个基于微处理器的控制系统，其设计用于工业环境的自动化过程。它使用一个可编程存储器为用于实现特定的功能，例如算术，计数，逻辑，顺序和定时6,7USerorientated指令的内部存储器。一个PLC可以被编程为感测，激活和控制工业设备，采用了数量的I/0点，允许电信号进行接口。输入设备和方法的输出设备

37、被连接到PLC和控制程序被输入到PLC的存储器.在我们的应用程序，它控制通过模拟/数字输入和输出的感应电动机的变化的负载恒定速度运行。另外，在PLC连续监视输入和根据控制程序激活输出。该PLC系统是特定的硬件构造块（模块），其直接插入一个专用总线构成的模块化类型的：一个中央处理单元（CPIJ）,一个电源单元，输入-输出模块的I/0和程序终端。这种模块化方法具有连接的初始配置可用于其它未来的应用，例如多机系统或计算机可扩展的优点8。3 .控制系统上光模块下列配置能够从这种设置获得。PLC的编程是基于输入设备的逻辑要求和实施方案主要是合乎逻辑的，而不是数值计算的算法。编程操作上工作的直双态“正向和

38、反向”的基础上与这些替代的可能性为“正极性或负极性”（逻辑形式）,即“+12V或-12V”分别对应。在下列配置能够从这种设置获得。A.个人计算机用于监视浸涂的状态。B. PLC-可编程逻辑控制器进行编程，梯形图和PC机通过RS2329通信。C. AC230V,50Hz的转换为直流电源，同时给出了24VT2AMPS用于PLC,12V和5V12安培L293D驱动程序来操作D.电路板包含L293DPCB（印刷电路板）的设计与控制开关来操作自动和手动1213oE.浸涂型号有12“X12”方形钢板，12“杆，10”的角度，2号滑动夹持器和船只夹持器。F的自动过程是可以控制的由自动和手册开关浸涂模块的系统

39、都放在内置在电路板上。4 .硬件描述直流电动机上从电池或DC电源直流运行。直流电是用于描述电在恒定电压的术语。交流电机上的交流，这振荡器采用正和负值之间具有固定周期运行。电源插座提供AC电力，当电池或DC电源连接的直流电动机的电引线之间，电动机的电能转换为机械功作为输出轴圈520o这些都是高品质低成本的电动机。该电机有一个塑料变速箱壳体容纳,以确保较长的磨损金属齿轮。高品质润滑脂在齿轮箱内部应用提供旋转摩擦齿轮的5。L293D是一款双H桥电机驱动器IC可L293D接口，两个直流马达，可顺时针和逆时针旋转方向进行控制。L293D具有为600mA的输出电流和每通道1.2A的峰值输出电流。此外为保护

40、免受反电动势输出二极管电路被包括在IC之内。输出电源（VCC2）有广泛的从4.5V至36V,这使得L293D是用于直流电动机驱动器14一个最佳选择.A简单示意图，用于连接直流马达使用L293Do需要用于连接的DC马达（A,B和使能）三个销。对于启用连接5VVCC,使另一脚插针2从控制器需要使直流电动机的作品。按照在图3中提到的真值表Table.3这是相当简单的PLC控制器进行编程。这也是来自BJT电路和L293D的真值表清楚的节目将是相同的两个人，只是牢记A和B15的允许的组合。我们讨论有关编程梯形图以及功能框图运行直流电机与PLC控制器的帮助。该控制系统被实现和测试绕线转子直流电动机，具有在

41、表1中给出的技术规格该控制器的是，PLC的模块化系统实现。PLC的结构指的是其内部的硬件和软件。作为一个基于微处理器的系统，PLC系统硬件设计和构建有以下模块16。 中央处理单元（CPU） 离散输入模块（DIM） 离散输出模块（DOM） 模拟量输入模块（AIM） 模拟输出模块（AOM）电源DC电机机驱动其轴，机械地和输出电压产生时，其幅度正比于旋转速度。极性取决于旋转的方向。来自电路的驱动电压信号必须匹配的（0T2伏直流）指定的电压范围。PLC外部控制电路所使用的低电压电源的24伏直流设计。为手动控制J,该方案配备了开始，停止按钮，以及与向前和向后方向选择开关（表2）,所有所描述的部件：一个主

42、开关的自动前进和后退选择器通过PLC模块以及用于旋转开关选择器手动向前/向后方向，以及PLC模件被安装在控制面板上。该程序从使用RS232串行接口与个人计算机（PC）下载到PLC中。5.软件简介PLC提供一个灵活，可编程，除了使用模拟/数字设备的内置电路继电器为基础的控制系统。所使用的编程方法是梯形图方法。PLC系统提供了一个设计环境中的在计算机终端，它允许梯形图待开发，检验，测试和诊断运行的软件工具的形式。首先，在高级别程序写入功能块/梯形图17。然后，梯形图被转换成二进制指令代码，使它们可以被存储在随机存取存储器（RAM）或可擦除可编程只读存储器（EPROM）o每个连续的指令被译码和由CP

43、U执行。CPU的功能是控制对存储器和I/0设备的操作，并根据该程序来处理数据。一个PLC上的每一个输入和输出连接点具有用于识别的I/。位的地址。该方法用于与输入，输出和存储相关联的数据的直接表示是基于PLC的存储器的被分成三个区域的事实：谨慎输入（I）,输出继电器（0）和内部存储器（M）0任何存储器位置是直接用I,0,和M（表3）引用。PLC程序使用一个循环扫描中的主程序循环，如定期检查，以输入变量。该程序循环开始通过扫描输入到该系统并存储它们的状态在存储器固定位置（内部存储器I）。然后执行梯形图程序逐梯级梯级。扫描程序和解决的各种功能的逻辑梯级确定输出状态。更新后的输出状态被存储在固定的存储

44、单元（输出图像存储器0）。在存储器中保持的输出值被用于设置/复位PLC的物理输出。对于给定的PLC,所花费的时间来完成一个循环或扫描时间为0-20毫秒（输入采集时间12周期时间），并用350块/200字18的最大程序容量。开发系统包括通过RS232串口目标PLC连接的计算机（PC）。计算机提供的软件环境来执行文件编辑，存储，打印和程序操作监控。制订方案的PLC上运行的过程包括：使用编辑器来绘制源梯形图程序，转换源程序的二进制目标代码将运行在PLC的微处理器和下载目标代码从PC到通过串行通信口的PLC系统。PLC系统是在网上时，它是在机器的有效控制和监视的任何数据，以检查正确的操作19。6 .结

45、果操作上测试浸涂控制性能和时间段，系统进行了测试。根据该软件在PLC监控DC电动机操作（浸涂）以及相关的参数。测量从标准12V和PLC的总电路的输入24V网络提供的直流电机的性能。该实验的控制系统被向前和向后分别的+12V和-12V,在两种不同的模式操作。实验流程图显示在图5的电压的范围和速度对应于设计PLC硬件和软件的如前面的章节中描述。对电压和时间特性的旋转进行了研究，0200sec/12V的范围内。7 .结论成功的实验结果得到从先前描述方案表明PLC能以恒定的速度被用于自动化系统与L293D电机驱动与控制由PLC证明了其高精确度的延时调节。目前的研窕表明，与基于PLC的控制系统浸涂有效性实惠和满意。所得到的浸渍涂布效率与PLC控制是可以增加相比于其他微处理器/微控制器。具体地讲，在高速行驶时向前，PLC控制系统的方向相反时效率增加至10-20%相比，从一个标准的网络供给的直流电动机的配置。尽管所使用的控制方法的简单性，这种呈现：恒压 非常良好的精度闭环控制方案 更高的效率 时序性能 低经济因为，随着PLC浸涂效力被证明是工业自动化研究实验室应用的多功能，高效的控制工具。