导弹发射架液压系统改进设计和PLC控制系统设计设计

本 科 毕 业 设 计 论 文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 导弹发射架液压系统改进 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 和PLC控制系统设计 学生姓名 学号 所在院(系) 机 械 工 程 学 院 专业班级 测控技术与仪器093班 指导教师 严 国 英 2013 年 5 月 20 日 目 录 1摘 要 3第一章 绪论 3 1.1 课题研究的背景和意义 3 1.2 液压技术与PLC自动控制技术在导弹发射勤务塔架应用的发展趋势 3 1.2.1 液压系统发展走势 4 1.2.2 导弹发射勤务塔架主要发展趋势与要求 4 1.2.3 PLC自动控制技术发展趋势 5第二章 导弹发射及发射架的发展 7第三章 传统导弹发射勤务塔架特点 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 7 3.1 平台液压系统工作原理 9 3.2 平台液压系统特点分析： 11第四章 方案比较与选择 11 4.1动力源的选择 12 4.2可编程控制器PLC的选择 12 4.2.1输入输出（I/O）点数的估算 12 4.2.2存储器容量的估算 13 4.2.3控制功能的选择 14 4.2.4机型的选择 16 4.3三菱PLC特点 16 4.3.1 网络结构特点 17 4.3.2 三菱PLC特点 18 4.3.3 产品说明 19 4.3.4三菱PLC程序设计 19 4.3.5 设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 21第五章 发射架液压系统设计 21 5.1传统导弹发射勤务塔架特点分析及改进 21 5.1.1传统导弹发射勤务塔架优缺点分析 21 5.1.2液压系统改进分析 22 5.2 PLC控制系统控制方式方案比较 22 5.2.1方案的选择比较 23 5.2.2 PLC控制系统控制方式方案选择 24第六章 控制系统PLC程序设计 24 6.1三菱PLC可编程控制器指令 29 6.2三菱PLC可编程控制器输入输出控 29 6.2.1FX1N-40MR三菱PLC输入输出接线方法 31 6.2.2输入输出接线图析 32 6.3程序设计 33 6.3.1 电磁铁（输出端）动作设计 34 6.3.2电磁铁动作时序设计 36 6.4 程序设计 36 6.4.1程序梯形图设计 37 6.4.2程序指令图设计 40结束语 40致谢 41参考文献 摘 要 随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动化技术也得到了迅速的发展,应用范围也越来越广；而导弹发射技术作为现代军工产品，尤其对现代战争，维护国家安定和平起到了举足轻重的作用。所以，将微电子技术、计算机技术和自动化控制技术应用于现代导弹发射是必要的。而针对于过去传统的导弹发射方法，及未来导弹发射勤务塔架主要发展趋势，应用液压技术是实现现代导弹发射要求的前提，PLC控制系统是摆脱人工操作带来的不利因素保障。本文主要介绍了分析了传统导弹发射勤务塔架的特点，针对其优点与缺点做必要的保留与改进，将现代液压技术，计算机自动化控制技术合理的应用于现代导弹发射中，以实现现代导弹日益增强，不断变化的发射要求。 关键词： PLC自动控制技术；液压控制技术；导弹发射勤务塔架系统 . Abstract：With China's rapid economic development, micro-electronics technology, computer technology and automation technology has also been a rapid development, more and more wide range of applications; missile launch technology as a modern military products, especially for modern warfare, to safeguard national stability and peace played a pivotal role. Therefore, the micro-electronics technology, computer technology and automation and control technology used in modern missile launch is necessary. For the traditional missile launch method, and future missile launch service tower major trends in the application of hydraulic technology is the premise of modern missile launchers requirements, PLC control system is to get rid of manual adverse factors security. This paper describes the analysis the traditional missile launch service tower features, its advantages and disadvantages make the necessary retention and improvement of modern hydraulic technology, computer automation and control technology used in modern missile launchers, in order to achieve a modern missile increasingly enhancement, changing emission requirements. Key words: PLC automatic control technology; hydraulic control technology; missile launch service tower system 1 绪论 1.1 课题研究的背景和意义 原有的导弹发射勤务塔架液压系统为手动控制，对操作人员要求极高，要经过长时间、大量重复训练和相互默契配合才可完成发射前操作，人为因素很大，控制精度低。本次设计的思路为：在认真分析计算原液压系统的基础上，拟对原有液压系统进行改进设计，并将手动控制方式改为PLC控制方式，提高控制的精度，排除人为因素。 目前，液压控制技术，PLC控制技术以单独作为一门既有理论基础，又有实际应用背景的交叉学科。因此，采用液压控制技术对原有导弹发射勤务塔架进行硬件改进，即提升了发射效率，又使得原有系统在工作时更加的稳、安全；而采用PLC控制技术，可以有效的减少由于人工操作造成的失误，保障了发射的正常运作。总之，在面对现代导弹发射时越来越高的要求，采用液压系统及PLC控制技术是导弹发射勤务塔架的未来趋势。 1.2 液压技术与PLC自动控制技术在导弹发射勤务塔架应用的发展趋势 导弹发射技术随着科学的发展、作战使用的需要和导弹系统性能的改进而不断发展变化。第二次世界大战末德国的V-1、V-2导弹，分别采用地面固定倾斜和垂直发射。战后，一些国家的战略导弹多采用着两种发射方式。从20世纪50年代末起，为了提高战略导弹在核环境下得生存能力，采用了地下井发射。到60年代，远程导弹几乎都采用地下井发射，潜地导弹则采用弹射。70年代末，对着空间侦查技术的不断发展，导弹命中精度的不断提高和分导式多弹头的出现，靠加固地下井已不可能确保导弹的生存能力，因此，在进一步加固地下井的同时，一些国家先后研究和改进了各种机动发射方式，随着导弹系统的小型化、自动化技术的不断提高，导弹的发射技术将日趋多样化，向着机动、快速、隐蔽的发展方向发展。 1.2.1 液压系统发展走势 随着社会主义市场经济的不断深化，液压、气动和密封产品的市场供求关系发生较大变化，长期来以“短缺”为特征的卖方市场已基本成为以“结构性过剩”为特征的买方市场所取代。从总体能力看，已处于供大于求的态势，特别是一般低档次液压、气动和密封件，普遍供过于求；而主机急需的技术含量高的高参数、高附加值的高档产品，又不能满足市场需要，只能依赖于进口。在我国加入WTO后，其冲击有可能更大。因此，“十五”期间行业产值的增长，决不能依赖于量的增长，而应针对行业自身的结构性矛盾，加大力度，调整产业结构和产品结构，也就是应依靠质的提高，促进产品技术升级，以适应和拉动市场需求，求得更大的发展。 1.2.2 导弹发射勤务塔架主要发展趋势与要求 （1）提高发射筒的空间利用率，以适应导弹外型尺寸不断增加的需要。 （2）提高发射动力系统的能量利用率，以适应导弹射程和弹重的增加。 （3）用燃气——蒸汽弹射动力系统取代压缩气弹射动力系统，简化发射动力系统的结构，提高可靠性，增加发射推力。 （4）提高发射系统的快速反应能力，如采用能量可调发射动力系统，以适应变深度发射的要求。 （5）简化发射装置结构，改善工艺性能，缩短建造周期，降低造价和使用费用。 1.2.3 PLC自动控制技术发展趋势 （1）大型化：为了适应大规模控制系统的需求，大型PLC向着储容量大，高速，高性能和增加I/O点数方向发展。 （2）小型化：发展小型化PLC，其目的是为了占领广大的、分散的、中小型的工业控制场合，使PLC不仅成为继电器控制柜的代替物，而且超过继电器控制系统的功能。小型、超小型和微小型PLC不仅便于机电一体化，也成为实现家庭自动化的理想控制器。 2 导弹发射及发射架的发展 1980年，前苏联在“基洛夫”级核动力巡洋舰上安装了SA-N-6舰空导弹和SS-N-19反舰导弹的垂直发射系统，这是世界上最早实现舰装的导弹垂直发射系统。该系统有自己的独特之处：在“基洛夫”级核动力巡洋舰前甲板下分别设置了两种阵列、不同形式的发射装置，位于前方的是4×4阵列的垂直发射装置，专供储存和发射SA-N-6导弹使用，用于舰艇防空；位于后方的是4×5阵列的斜置发射装置，全部为前倾45度至50度的SS-N-19远程超声速反舰导弹发射箱。“基洛夫”级核动力巡洋舰共载20枚SS-N-19反舰导弹，16枚SA-N-6舰空导弹，不再设弹库供再次装填用。尽管这种安排仍是垂直发射与倾斜发射混用，但这是军事上将垂直发射方式应用到海军舰艇上的首次尝试。 此后，垂直发射的优点很快显露出来，与倾斜发射相比，垂直发射有以下优点：一是发射井布置紧凑，载弹量大；二是攻击目标时舰艇不用再转向，可进行全方位打击；三是导弹发射装置位于甲板以下，可降低舰艇重心，也有利于隐身。很快，美军也展开了对舰艇的导弹垂直发射的研究，并于1986年将这一命名为“MK-41”的导弹垂直发射系统首先安装在“提康德罗加”级巡洋舰上，以后又安装在“阿利·伯克”级与“斯普鲁恩斯”级导弹驱逐舰等水面舰艇上。 美海军装备的MK-41采用热发射方式，它是目前最先进也是最具有代表性的导弹垂直发射系统，它有两大特点：一是采用了模块化设计，整个系统由8个或4个模块构成，每个模块又由8个模件组成，每个模件含8个导弹发射箱，由于起重机占去了3个发射箱空间，所以MK-41储存导弹的总数是61枚或29枚，即8的倍数减去3，MK-41一个模块的总高度为7.67米，长为3.16米，宽为2米；二是MK-41的兼容性非常强，除了四联装的改进型“海麻雀”导弹（Seasparrow）外，MK-41还可与下列导弹系统相配用：“标准”SM-2 Block Ⅱ防空导弹、垂直发射的“阿斯洛克”反潜导弹、“战斧”巡航导弹以及“北约海麻雀”导弹。另外，它还可以与下列系统兼容：宙斯盾MK8型作战系统、加拿大“部落”级驱逐舰的MK-14武器指挥系统、荷兰的“卡雷尔多尔曼”级护卫舰的水雷作战控制系统以及澳大利亚海军的CT-9LV-3作战系统。 MK-48是美军另一种导弹垂直发射系统，由美国雷声公司研制。该系统也出口到中国、韩国及北约组织各国的海军舰艇上，至上世纪九十年代初该系统已装舰40多套，它可用于发射北约的“海麻雀”及改进型“海麻雀”对空点防御导弹。目前，用于发射“海麻雀”导弹的MK-48垂直发射系统有4种配置形式：MK-48-0型适装在不同舰艇的装板上，现已装备在加拿大巡逻护卫舰和**海上自卫队的“村雨”级驱逐舰；MK48-1型发射装置适装于舱壁上（例如舰载直升机机库一侧），已装备在荷兰皇家海军的“卡雷尔多尔曼”级护卫舰；MK48-2型发射装置通常装在舰艇的上层建筑内，已装备在希腊海军“海德拉”级护卫舰和韩国的KDX驱逐舰；MK48-3型发射装置小巧紧凑，主要用于一些小型舰艇，已装备在丹麦的SF-300型多用途巡逻艇。 英国海军在八十年代初的马岛海战结束之后，将其舰载“海狼”防空导弹的6联装倾斜发射装置改造成垂直发射装置。“海狼”导弹的垂直发射系统在设计上最具特色之处的是燃气排导系统，它与储运发射箱是一体的，即它的4个排气道分布在导弹的4个弹翼之间，发射击筒的底部是密封的，上端盖采用玻璃易碎盖，导弹点火后产生的高温、高速燃气流在发射筒底部拐180度弯后从发射筒上端盖排出。这种设计与美国的MK-41系统截然相反。MK-41是在发射筒的下方专门设计燃气排放系统，以排导导弹点火后产生的高温高速气流。该系统已经装备于英国的23型护卫舰上。 而法国的VT-1型“响尾蛇”导弹垂直发射系统则是与俄罗斯联合研制的，采用冷气弹射技术发射。垂直发射的响尾蛇导弹装入四个发射隔舱模块中，每一隔舱可备弹8枚、16枚、24枚。由于导弹的火箭发动机在发射装置之外点火，不需要排导燃气气流，所以该系统的主要优点就是发射架结构简单，重量轻巧且容易安装。该发射装置可搭载8个导弹，其底面积为1.3米×0.9米，高为2.6米，包括导弹在内总重不超过2吨。“响尾蛇”VT-1导弹垂直发射系统既适合在大型舰艇上安装，也适合在500吨级的小型舰艇上安装。 垂直发射技术对于军舰的防空导弹来说几乎是必须的，除了射程很短的末段防空导弹外，没有垂直发射技术的防空导弹是过时的，也是没有战斗力的。此外，MK41这样的成熟的导弹垂直发射系统可以大大减小占用军舰甲板的面积，减小能耗，降低采购费用，最重要的是可以统一整个武器发射系统，大大增加武器携带量和作战灵活性。导弹要垂直发射无论对于导弹还是发射系统或者指挥系统都有严格要求，这也就是为什么能做到导弹垂直发射的国家很少，能有通用垂直发射系统的只有美国。 2 传统导弹发射勤务塔架特点分析 导弹发射勤务塔架是完成导弹的起竖、对接、检测、加注和发射等任务的装置。它由塔架和塔架吊车两部分组成。塔体中的回转平台、工作平台和电缆摆杆均为液压驱动。回转平台有两个扇，可以单独回转，也可以同时回转，回转平台撤收后由液压驱动的机械锁锁紧。回转平台内侧有可以垂直升降的两个水平工作台，其小距离调整用液压驱动，回转平台和水平工作台统称为平台。 3.1 平台液压系统工作原理 某导弹发射勤务塔架平台液压系统如图（3.1）所示。平台液压系统完成：回转平台开锁、回转平台合拢、回转平台撤收、回转平台闭锁、水平工作台上升、水平工作台调平等工作。 图3.1 导弹发射勤务塔架平台液压系统 1--液压泵 2--油箱 3--电动机 4、13、15--单向阀 5--多路换向阀 6--单向换向阀 7--回转台油箱 8--铰轴 9--水平台油缸 10--液控单向阀 11--开闭锁油缸 12--分流集流阀 14--溢流阀 （一）回转平台分析 回转平台开锁 回转平台合拢前，先由开闭锁液压缸11打开机械锁紧装置。然后将多路换向阀5d处于下位。其油路走向为： 进油路：泵1 → 阀4 → 阀5d → 缸11a和缸11b有杆腔； 回油路：缸11a和缸11b无杆腔 → 阀5d → 油箱2。 此时，并联同步缸11a和11b活塞同步下滑，完成开锁工作。开锁到位后，松开阀5d手柄，多路换向阀处于中位。液压泵排油 → 阀4 → 多路阀中位 → 油箱2，液压泵处于卸载状态。 回转平台合拢 回转平台有A和B两个。回转平台A回转运动由多路换向阀5a控制。此时多路换向阀处于下位。其油路走向为： 进油路：泵1 → 阀4 → 阀15 → 阀5a → 阀6b的单向阀 → 缸7b有杆腔，缸7b活塞下行； 回油路：活塞缸7a、7b为串联连接，所以回油路为缸7a有杆腔回油 → 阀6a的节流阀 → 阀5a → 油箱2，缸7a活塞上行。 缸7b和缸7a同步牵引钢丝绳驱动铰轴8a，带动回转平台A顺时针回转，完成回转平台A合拢，合拢速度由单向节流阀6a调节。 合拢到位松开5a手柄，多路换向阀处于中位。液压泵排油 → 阀4 → 多路换向阀中位 油箱2，液压泵处于卸载状态 回转平台B的合拢由多路换向阀5g控制，由液压缸7c和驱动7d驱动完成。油路状况同回转平台A类似。 回转平台撤收 回转平台撤收由多路换向阀5a控制，此时多路换向阀5a处于上位。油路经阀6a进入缸7a有杆腔，缸7b有杆腔的回油经阀6b的节流阀调速，回转平台逆时针回转。回转速度由节流阀6b调节。回转到位松开手柄后，液压泵经多路换向阀5a中位卸载。 回转平台闭锁 回转平台撤收到位后，将多路换向阀5d处于上位。油路进入开闭锁缸11a和缸11b无杆腔，活塞上行完成闭锁。 闭锁到位后，松开手柄，活塞上行完成闭锁。 （二）水平工作台分析 水平工作台上升 水平工作台C上升由多路换向阀5b控制，此时多路换向阀5b处于下位。其油路走向为： 进油路：泵1 阀4 阀15 阀5b下位 等量分流集流阀12a 分别经阀10a和10b 分别进入并联同步缸9a和9b有杆腔； 回油路：缸9a和9b无杆腔 阀5b下位 油箱2。此时，并联同步缸9a和9b同步上升（活塞杆固定）。 上升到位后，松开5b手柄，液压泵经多路换向阀5b中位卸载。 水平工作台D上升，由多路换向阀5f控制，分流集流阀12b控制并联同步缸9a和9b同步上升。油路状况同水平工作台C类似。 水平工作台下降 水平工作台C下降由多路换向阀5b控制，此时多路换向阀5b处于上位。其油路走向为： 进油路：泵1 → 阀4 → 阀15 → 阀5b → 缸9a和缸9b无杆腔； 回油路：缸9a和缸9b有杆腔 → 分别经阀10a和阀10b → 阀12a → 阀5b → 油箱2。此时缸9a和缸9b同步下降。 下降到位后，松开手柄，使液压泵经多路换向阀5b中位卸载。 水平工作台D下降，由多路换向阀5f控制，分流集流阀12b控制缸9c和9d同步下降完成。油路状况同水平工作台C类似。 水平工作台调平 水平工作台上升和下降过程中，由于同步液压缸的制造误差、油液泄露、等量分流集流阀等误差的影响，使两个同步缸产生误差。为消除同步误差，系统中采用了补油回路，以消除同步缸上升到终点后所产生的同步积累误差。 水平工作台C补油调平油路的工作状况是： 如果缸9b上升到位，而缸9a还没到位时，将多路换向阀5c处于上位。其补油路走向为： 进油路：泵1 → 阀4 → 阀15 → 阀5c → 阀13a → 阀10a → 缸9a有杆腔； 回油路：缸9a无杆腔 → 阀5b（阀5b依然处于下位） → 油箱2。缸9a相继上升下位。 如果缸a到位，而缸b还没有到位时，将阀5c手柄前推发信补油。此时阀5c处于下位。其补油路走向为： 进油路：泵1 → 阀4 → 阀15 → 阀13b → 阀10b → 缸9b有杆腔； 回油路：缸9b无杆腔 阀5b（下位） → 油箱2。缸9b相继到位。 缸9c和缸9d同步积累误差，由多路换向阀5e发信补油消除。油路状态同缸9a和9b类似。 水平工作台下降时产生的同步积累误差也必须在上升到位后补油消除。 3.2 平台液压系统特点分析： 系统执行元件多，换向操作频繁。为减少换向元件数量，简化油路连接，方便操作，采用多路换向阀，多路换向阀将滑阀、溢流阀、单向阀复合在一起，油路并联，中位卸载。 回转平台采用串联同步缸驱动，回油节流调速。 水平工作台用等量分流集流阀控制两个并联同步缸实现双向速度同步。采用补油调平保证较高的同步精度。 开闭锁液压缸采用并联同步液压实现位置同步。由于开锁同步要求不高，故系统中未采用补油措施。 3 方案设计与比较与选择 4.1动力源的选择 液压系统为导弹发射车提供动力源，该系统运行的可靠性在不同程度上影响着导弹发射车的工作性能，因此，在导弹发射设备中,液压系统是最主要的系统之一,液压系统的状态反映了发射设备的工作状态,因此,无论是在发射设备工作过程中,还是在对其进行故障诊断、状态监测过程中,对液压系统状态参数的检测都显得非常重要。在各种型号的发射设备中,在液压系统的关键点上,都设置有测量压力、流量的仪表,但由于条件限制,这类测量点不可能设得很多,因此,要靠有限的几个点位的参数来分析整个液压系统的状态,是非常困难的。要对正投入使用的发射设备液压系统的状态进行全面分析,必须尽可能多地设置流量、压力、温度等测量点,但增设新的接触式测量仪表,势必改变原系统的状态。因此,对导弹发射架液压系统的改进及实现PLC控制具有非常重要的意义。 表4.1 各种动力形式的比较 动力形式 优点 缺点 炮式 可使导弹获得极大的初速度，对快速捕捉目标与命中目标十分有利 导弹及其上仪器，设备经受极大的冲击过载，只适用于设备简单的小型反坦克导弹上 液压式 快速性好，功率大，功效高 设备精密、复杂、故障率高，维修困难，不宜野外作业 压缩空气式 利用高压气体作为动力源，能将导弹高速弹出 设备庞大、笨重、大容量的高压气缸工艺制作困难 液压--气压式 其优点是液压式与空气压缩式的叠加 缺点也是液压式与空气压缩式的叠加 燃气式 将火药的化学能转化为推动导弹运动的功能，能量大，但体积并不大，设备也不复杂，燃气发生器本质上是个固体火箭发动机，可直接装在发射筒内 燃气温度高（一般在1500℃以上），不仅对本身热设计造成困难，也对弹上的设备及发射设施构成威胁 燃气--蒸汽式 在燃气式弹射装置的燃气发生器后面加装水冷却器，使燃气气温降低后进入作动筒，因此能量得意充分利用，并且可调，压力变化平稳，内弹道参数较理想 装置较燃气式复杂，体积也增大，成本增加 电磁式 实质上一个特殊的直线电动机，电磁发射是利用电磁能量、无声、无光、五污染，对导轨与设备五侵蚀，弹射后可以获得很大的出轨速度 设备庞大、复杂，技术难度大，强大的电磁场会影响到弹上设备的正常工作 液压式动力形式相对于其他动力方式发射形式而言，具有快速性好、功率大、功效高的优点，但其在设计使用中，设备精密，复杂，故障率高，维修困难，不宜有野外作业等缺点。由于其操作的复杂性及设备的精密性等，在导弹发射时，对操作人员要求极高，要经过长时间、大量重复训练和相互默契配合才可完成发射前操作，人为因素很大，控制精度低。为了减少、避免液压系统所带来的不利因素，我们需要在原有系统上进行合理的改进；而为了排除人为因素导致的发射问题，需将原有的手工配合操作发射改用PLC控制。随着PLC技术的日臻成熟，它以速度快，性能好，可靠性高的特点在工业控制领域得到了广泛的应用。由PLC为主组成的控制系统代表着当前机电设备电气控制的先进水平，发展迅速，前景广阔。 4.2可编程控制器PLC的选择 PLC的选型方法 在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 4.2.1输入输出（I/O）点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%～20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。 4.2.2存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中 用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10～15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。 4.2.3控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 (一)运算功能 简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。 (二)控制功能 控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。 (三)通信功能 大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 （如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。 PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于1Mbps，通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式： 1）1台PLC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络； 2）1台PLC为主站，其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络； 3)专用PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网； 4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。 为减轻CPU通信任务，根据网络组成的实际需要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。 (四)编程功能 离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中常采用。 （五）几种标准化编程语言： 顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 (五)诊断功能 PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。 PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 (六)处理速度 PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。 处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，PLC接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.2～0.4Ls，因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型PLC的扫描时间不大于0.2ms/K。 4.2.4机型的选择 (一)PLC的类型 PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。 整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。 (二)输入输出模块的选择 输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。 (3) 电源的选择 PLC的供电电源，除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。 如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。 (四)存储器的选择 由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。 (五)冗余功能的选择 1．控制单元的冗余 (1)重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应1B1冗余。 (2)在需要时也可选用PLC硬件与热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。 2．I/O接口单元的冗余 (1)控制回路的多点I/O卡应冗余配置。 (2)重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）根据需要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。 (六)经济性的考虑 选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。 输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。 4.3三菱PLC特点 三菱PLC英文名又称：Mitsubish Power Line Communication，是三菱电机在大连生产的主力产品。 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。 4.3.1 网络结构特点 三菱公司PLC网络继承了传统使用的MELSEC网络，并使其在性能、功能、使用简便等方面更胜一筹。Q系列PLC提供层次清晰的三层网络，针对各种用途提供最合适的网络产品。 （1）信息层/Ethernet（以太网） 信息层为网络系统中最高层，主要是在PLC、设备控制器以及生产管理用PC之间传输生产管理信息、质量管理信息及设备的运转情况等数据，信息层使用最普遍的Ethernet。它不仅能够连接windows系统的PC、UNIX系统的工作站等，而且还能连接各种FA设备。Q系列PLC系列的Ethernet模块具有了日益普及的因特网电子邮件收发功能，使用户无论在世界的任何地方都可以方便地收发生产信息邮件，构筑远程监视管理系统。同时，利用因特网的FTP服务器功能及MELSEC专用协议可以很容易的实现程序的上传/下载和信息的传输。 （2）控制层/MELSECNET/10（H） 是整个网络系统的中间层，在是PLC、CNC等控制设备之间方便且高速地进行处理数据互传的控制网络。作为MELSEC控制网络的MELSECNET/10，以它良好的实时性、简单的网络设定、无程序的网络数据共享概念，以及冗余回路等特点获得了很高的市场评价，被采用的设备台数在日本达到最高，在世界上也是屈指可数的。而MELSECNET/H不仅继承了MELSECNET/10优秀的特点，还使网络的实时性更好，数据容量更大，进一步适应市场的需要。 （3）设备层/现场总线CC-Link 设备层是把PLC等控制设备和传感器以及驱动设备连接起来的现场网络，为整个网络系统最低层的网络。采用CC-Link现场总线连接，布线数量大大减少，提高了系统可维护性。而且，不只是ON/OFF等开关量的数据，还可连接ID系统、条形码阅读器、变频器、人机界面等智能化设备，从完成各种数据的通信，到终端生产信息的管理均可实现，加上对机器动作状态的集中管理，使维修保养的工作效率也大有提高。在Q系列PLC中使用，CC-Link的功能更好，而且使用更简便。 在三菱的PLC网络中进行通信时，不会感觉到有网络种类的差别和间断，可进行跨网络间的数据通信和程序的远程监控、修改、调试等工作，而无需考虑网络的层次和类型。 MELSECNET/H和CC-Link使用循环通信的方式，周期性自动地收发信息，不需要专门的数据通信程序，只需简单的参数设定即可。MELSECNET/H和CC-Link是使用广播方式进行循环通信发送和接收的，这样就可做到网络上的数据共享。对于Q系列PLC使用的Ethernet、MELSECNET/H、CC-Link网络，可以在GX Developer软件画面上设定网络参数以及各种功能，简单方便。 另外，Q系列PLC除了拥有上面所提到的网络之外，还可支持 Profibus、Modbus、Devicenet、ASi等其它厂商的网络，还可进行 RS-232/RS-422/RS－485等串行通信，通过数据专线、电话线进行数据传送等多种通信方式。 4.3.2 三菱PLC特点 三菱FXPLC是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX系列中最高档次的超小程序装置，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 --系统配置即固定又灵活； --编程简单； --备有可自由选择，丰富的品种； --令人放心的高性能； --高速运算； --使用于多种特殊用途； --外部机器通讯简单化； --共同的外部设备。 ① 结构灵活 不受环境的限制，有电即可组建网络，同时可以灵活扩展接入端口数量，使资源保持较高的利用率，在移动性方面可与WLAN媲美。 ② 传输效果好 可以很平顺的在线观赏DVD影片，它所提供的14Mbps带宽可以为很多应用平台提供保证。最新的电力线标准HomePlug AV传输速度已经达到了200Mbps；为了确保QoS，HomePlug AV采用了时分多路访问（TDMA）与带有冲突检测机能的载体侦听多路访问（CSMA）协议，两者结合，能够很好地传输流媒体。 ③ 范围广 无所不在的电力线网络也是这种技术的优势。虽然无线网络可以做到不破墙，但对于高层建筑来说，其必需布设N多个AP才能满足需求，而且同样不能避免信号盲区的存在。而电力线是最基础的网络，它的规模之大，是其他任何网络无法比拟的。由此，运营商就可以轻松地把这种网络接入服务渗透到每一处有电力线的地方。这一技术一旦全面进入商业化阶段，将给互联网普及带来极大的发展空间。终端用户只需要插上电力猫，就可以实现因特网接入，电视频道接收节目，打电话或者是可视电话。 ④ 低成本 充分利用现有的低压配电网络基础设施，无需任何布线，节约了资源。无需挖沟和穿墙打洞，避免了对建筑物、公用设施、家庭装潢的破坏，同时也节省了人力。相对传统的组网技术，PLC成本更低，工期短，可扩展性和可管理性更强。目前国内已开通电力宽带上网的地方，其包月使用费用一般为50-80元/月左右，这样的价格和很多地方的ADSL包月相持平。 ⑤ 适用面广 PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案，广泛适用于居民小区，酒店，办公区，监控安防等领域。它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受4.5~45Mbps的高速网络接入，来浏览网页﹑拨打电话，和观看在线电影，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”。 4.3.3 产品说明 FX系列PLC拥有无以匹及的速度，高级的功能逻辑选件以及定位控制等特点； FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案； FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。 除输入出16-25点的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC。 在基本单元上连接扩展单元或扩展模块，可进行16-256点的灵活输入输出组合。可选用16/32/48/64/80/128点的主机，可以采用最小8点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。 程序容量：内置800步RAM（可输入注释）可使用存储盒，最大可扩充至16K步。丰富的软元件应用指令中有多个可使用的简单指令、高速处理指令、输入过滤常数可变，中断输入处理，直接输出等。便利指令数字开关的数据读取，16位数据的读取，矩阵输入的读取，7段显示器输出等。数据处理、数据检索、数据排列、三角函数运算、平方根、浮点小数运算等。特殊用途、脉冲输出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脉宽调制，PID控制指令等。外部设备相互通信，串行数据传送，ASCII code印刷，HEX ASCII变换，校验码等。时计控制内置时钟的数据比较、加法、减法、读出、写入等。 4.3.4三菱PLC程序设计 1. 程序设计 根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计三菱PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统指定的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容： 1)三菱PLC初始化程序。在三菱PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。 2)三菱PLC检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对独立，一般在程序设计基本完成时再添加。 3)三菱PLC保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，必须认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。 2. 三菱PLC程序模拟调试 程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。 1)硬件模拟法是使用一些硬件设备(如用另一台PLC或一些输入器件等)模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。 2)软件模拟法是在三菱PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。 4.3.5 设计方法 1、分析控制系统的控制要求 熟悉被控对象的工艺要求，确定必须完成的动作及动作完成的顺序，归纳出顺序功能图。 2、选择适当类型的PLC 根据生产工艺要求，确定I/O点数和I/O点的类型（数字量、模拟量等），并列出I/O点清单。进行内存容量的估计，适当留有余量。根据经验，对于一般开关量控制系统，用户程序所需存储器的容量等于I/O总数乘以8；对于只有模拟量输入的控制系统，每路模拟量需要100个存储器字；对于既有模拟量输入又有模拟量输出的控制系统，每路模拟量需要200个存储器字。确定机型时，还要结合市场情况，考察PLC生产厂家的产品及其售后服务、技术支持、网络通信等综合情况，选定性能价格比好一些的PLC机型。 3、硬件设计 根据所选用的PLC产品，了解其使用的性能。按随机提供的资料结合实际需求，同时考虑软件编程的情况进行外电路的设计，绘制电气控制系统原理接线图。 4、软件设计 （1）软件设计的主要任务是根据控制系统要求将顺序功能图转换为梯形图，在程序设计的时候最好将使用的软元件（如内部继电器、定时器、计数器等）列表，标明用途，以便于程序设计、调试和系统运行维护、检修时查阅。 （2）模拟调试。将设计好的程序下载到PLC主单元中。由外接信号源加入测试信号，可用按钮或小开关模拟输入信号，用指示灯模拟负载，通过各种指示灯的亮暗情况了解程序运行的情况，观察输入/输出之间的变化关系及逻辑状态是否符合设计要求，并及时修改和调整程序，直到满足设计要求为止。 5、现场调试 在模拟调试合格的前提下，将PLC与现场设备连接。现场调试前要全面检查整个PLC控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、I/O连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下才可送电。将PLC的工作方式置为“RUN”。反复调试，消除可能出现的问题。当试运一定时间且系统运行正常后，可将程序固化在具有长久记忆功能的存储器中，做好备份。 第五章 发射架液压系统设计 目前的导弹发射勤务塔架样式众多，其发射原理，发射动力源也存在很大的差异，每一种发射方式对导弹本身，发射环境都有相应的要求与需求。在未来导弹的发展中，由于导弹样式和用途的多样化，对发射动力，发射条件的需求也将不断变化，这势必会影响导弹发射勤务塔架的发展越来越普遍化，即一种发射塔架将能够满足不同的导弹发射需求，实现一对多发射的目的。 在第三章中，我们了解到，某型传统导弹发射勤务塔架液压系统的工作原理与工作流程。本章将在此基础上对此传统导弹发射勤务塔架进行液压改进的研究，目的是实现液压控制系统与PLC控制系统的融合，从而达到自动控制。 5.1传统导弹发射勤务塔架特点分析及改进 由于传统导弹发射勤务塔架种类众多，所以本文选取第三章所讲的传统导弹发射勤务塔架加以分析研究。 5.1.1传统导弹发射勤务塔架优缺点分析 优点： 传统导弹发射勤务塔架具有完善的导弹发射体系 传统导弹发射勤务塔架对开闭锁的同步要求不高 缺点： 传统导弹发射勤务塔架系统执行元件多，换向操作频繁。 传统导弹发射勤务塔架适用性不强，难以满足种类众多的导弹发射任务。 传统导弹发射勤务塔架占地面积广，对环境要求高。 传统导弹发射勤务塔架难以实现全方位360度发射，存在火力死角。 传统导弹发射勤务塔架受人为操作影响大，难以实现0误差发射。 5.1.2液压系统改进分析 传统导弹发射勤务塔架在面对现代导弹的发展存在明显打得不足，现代导弹由于在技术革新上如意变化，对勤务发射塔架的要求也愈来愈高，所以在原有导弹发射勤务塔架的基础上，我们有必要进行舍取选择，目的是保存原有导弹发射勤务塔架的优点，改进不足，以满足现代导弹发射勤务塔架的发射要求。 (1)针对繁琐的阀路控制改进。 原有导弹发射勤务塔架在实现回转平台合拢、撤收；水平工作台上升、下降和调平过程中需要大量的调节各种阀路的状态，增加了发射步骤，同时也增加了发射难度与风险。针对繁琐的阀路控制，为了消除其在发射塔架发射中存在的隐藏危险，我们将采用新的阀路方案，废除原有阀路，将原阀换为多个简单的阀路，由于下文会讲到液压控制系统与PLC控制的应用结合，所以增加阀路不会影响发射塔架的发射难度。 （2）针对传统导弹发射勤务塔架适用性不强特点的控制改进。 导弹的发展速度与种类明显超越了发射勤务塔架的速度，面对现代导弹越来越多的发射要求，在一定程度上发射勤务塔架已经难以适应。在此基础上，我们针对其发射要求的某一点进行液压系统改进。在发射方式上，我们将采用循环发射方式，即系统可以自动循环发射，而不用认为的进行多次发射，从而在一定程度上满足一些导弹的连续发射要求。 （3）针对传统导弹发射勤务塔架受人为操作影响大，难以实现0误差发射特点的改进。 原有导弹发射勤务塔架在发射过程中都是人为的去操作各种阀路的运转，导弹发射时受人为操作影响较大；同时手工操做难以避免发射时的一些简单、复杂的操作错误。针对此特点，我们在改进的发射勤务塔架上将采用PLC自动控制系统，来解决由于手工操作而造成的发射误差。 5.2 PLC控制系统控制方式方案比较 PLC控制方式有很多种，针对液压控制方面主要有手动方式，一次式和全自动方式。由于PLC的控制方式不受PLC本身的影响，只受内部程序的控制，所以PLC对于现代控制领域的影响是巨大的，其可以满足各种不同需求的控制要求，不仅在导弹发射勤务塔架中的应用，也包括机床控制等，所以选择合适的控制方式是非常重要的。 5.2.1方案的选择比较 方案一：手动方式 手动方式是指导弹发射架发射导弹时，回转平台与水平工作台的每一次进油、出油都需要手动式进行，否则系统不会执行下一步操作。其主要应用于某些特殊要求的控制或者一些需要手工控制进度的控制。其特点是控制需要人工操作进行下一步，PLC控制需要的控制开关多。 方案二：一次发射方式 一次发射方式是指导弹发射架系统在发射导弹时只进行一次发射过程，其不会循环执行发射过程。其主要应用于一些只需要一次进行就可以完成的控制系统，或者某些一次进行结束需要停止片刻才能进行下一次进行的控制系统。其特点是控制开关少，容易操作，但不能自动循环程序，不能实现自动执行下一次控制的要求。 方案三：自动方式 自动方式是指导弹勤务发射架接电动机接通起，到人工手动停止，其系统循环执行PLC控制程序。这种控制方式是目前应用最广的控制方式之一，主要应用于车床加工和大部分其他控制系统，其特点是控制开关少，容易操作，且能够实现自动循环执行，循环次数可以人为控制。但其对系统本身要求较高，不适用于发热大，耗损严重的控制系统。 5.2.2 PLC控制系统控制方式方案选择 （1）手动方式发射 由于导弹发射勤务塔架阀路多，为了实现回转平台和水平工作台的工作状态转换，需要不断的切换阀路工作状态。如果采用手动式发射，那么每一个阀路的装换形态都需要一个开关控制，在阀路众多的导弹发射勤务塔架液压系统中增加了发射错误率；另外，手动方式不能实现自动进行程序攻进，每一次阀路转换都需要人为控制，因此难以把握控制时间，增加了发射操作误差。 （2）一次发射方式 若采用一次发射方式，可以很好的解决手动发射方式所带来的问题。一次发射方式也可以表示为“半自动方式”，由于程序在PLC中的自动执行，减少了手工操作所带来的误差，并且由于一次发射的发射控制开关少，不用手工控制进度，也不用通过手工控制开关的方式控制阀路，在一定程度上可以解决所有手动式发射所带来的问题。 （3）自动发射方式 自动方式相比较于一次发射，主要优势在于可以实现自动循环执行。为了针对传统导弹发射勤务塔架适用性不强的特点，选用自动发射方式，在一定程度上可以增加导弹发射勤务塔架的适用性。 对三种发射方案进行比较，我们将选择自动发射方式。对于自动发射方式的要求与缺点，我们在技术上进行革新实验，虽然导弹发射勤务塔架由于在发射过程中会产生高温与高耗能，但是考虑到发射勤务塔架的优化能力强于普通机床等机械设备，所以在一定程度上可以减缓发射勤务塔架采用自动发射方式的不利因素。由于未来导弹的发射要求众多,采用自动发射方式可以实现连续发射弹体的目的，从一方面拓展了发射塔架的适用性。 第六章 控制系统PLC程序设计 PLC控制系统是实现自动控制的灵魂，准确的程序设计是决定控制体系的重要因素。不同的PLC可编程控制器有不同的编程指令和不同的编程特点。在第四章中我们讲到三菱PLC的编程步骤和编程要求，选用三菱PLC可编程控制器FX1N系列控制，必须遵循此系列编程器的特点来进行程序绘制 6.1三菱PLC可编程控制器指令 分类 FNC NO. 指令助记符 功能说明 对应不同型号的PLC FX0S FX0N FX1S FX1N FX2N FX2NC   程 序 流 程 00 CJ 条件跳转      01 CALL 子程序调用      02 SRET 子程序返回      03 IRET 中断返回      04 EI 开中断      05 DI 关中断      06 FEND 主程序结束      07 WDT 监视定时器刷新      08 FOR 循环的起点与次数      09 NEXT 循环的终点      传 送 与 比 较 10 CMP 比较      11 ZCP 区间比较      12 MOV 传送      13 SMOV 位传送      14 CML 取反传送      15 BMOV 成批传送      16 FMOV 多点传送      17 XCH 交换      18 BCD 二进制转换成BCD码      19 BIN BCD码转换成二进制      算 术 与 逻 辑 运 算 20 ADD 二进制加法运算      21 SUB 二进制减法运算      22 MUL 二进制乘法运算      23 DIV 二进制除法运算      24 INC 二进制加1运算      25 DEC 二进制减1运算      26 WAND 字逻辑与      27 WOR 字逻辑或      28 WXOR 字逻辑异或      29 NEG 求二进制补码      循 环 与 移 位 30 ROR 循环右移      31 ROL 循环左移      32 RCR 带进位右移      33 RCL 带进位左移      34 SFTR 位右移      35 SFTL 位左移      36 WSFR 字右移      37 WSFL 字左移      38 SFWR FIFO(先入先出)写入      39 SFRD FIFO(先入先出)读出      数 据 处 理 40 ZRST 区间复位      41 DECO 解码      42 ENCO 编码      43 SUM 统计ON位数      44 BON 查询位某状态      45 MEAN 求平均值      46 ANS 报警器置位      47 ANR 报警器复位      48 SQR 求平方根      49 FLT 整数与浮点数转换        高 速 处 理 50 REF 输入输出刷新      51 REFF 输入滤波时间调整      52 MTR 矩阵输入      53 HSCS 比较置位（高速计数用）      54 HSCR 比较复位（高速计数用）      55 HSZ 区间比较（高速计数用）      56 SPD 脉冲密度      57 PLSY 指定频率脉冲输出      58 PWM 脉宽调制输出      59 PLSR 带加减速脉冲输出      方 便 指 令 60 IST 状态初始化      61 SER 数据查找      62 ABSD 凸轮控制（绝对式）      63 INCD 凸轮控制（增量式）      64 TTMR 示教定时器      65 STMR 特殊定时器      66 ALT 交替输出      67 RAMP 斜波信号      68 ROTC 旋转工作台控制      69 SORT 列表数据排序      外 部 I/O 设 备 70 TKY 10键输入      71 HKY 16键输入      72 DSW BCD数字开关输入      73 SEGD 七段码译码      74 SEGL 七段码分时显示      75 ARWS 方向开关      76 ASC ASCI码转换      77 PR ASCI码打印输出      78 FROM BFM读出      79 TO BFM写入        外 围 设 备 80 RS 串行数据传送      81 PRUN 八进制位传送(#)      82 ASCI 16进制数转换成ASCI码      83 HEX ASCI码转换成16进制数      84 CCD 校验      85 VRRD 电位器变量输入      86 VRSC 电位器变量区间      87 - -           88 PID PID运算      89 - -               浮 点 数 运 算 110 ECMP 二进制浮点数比较      111 EZCP 二进制浮点数区间比较      118 EBCD 二进制浮点数→十进制浮点数      119 EBIN 十进制浮点数→二进制浮点数      120 EADD 二进制浮点数加法      121 EUSB 二进制浮点数减法      122 EMUL 二进制浮点数乘法      123 EDIV 二进制浮点数除法      127 ESQR 二进制浮点数开平方      129 INT 二进制浮点数→二进制整数      130 SIN 二进制浮点数Sin运算      131 COS 二进制浮点数Cos运算      132 TAN 二进制浮点数Tan运算        147 SWAP 高低字节交换      定 位 155 ABS ABS当前值读取      156 ZRN 原点回归      157 PLSY 可变速的脉冲输出      158 DRVI 相对位置控制      159 DRVA 绝对位置控制      时 钟 运 算 160 TCMP 时钟数据比较      161 TZCP 时钟数据区间比较      162 TADD 时钟数据加法      163 TSUB 时钟数据减法      166 TRD 时钟数据读出      167 TWR 时钟数据写入      169 HOUR 计时仪（长时间检测）       外 围 设 备 170 GRY 二进制数→格雷码      171 GBIN 格雷码→二进制数      176 RD3A 模拟量模块（FX0N-3A）A/D数据读出      177 WR3A 模拟量模块（FX0N-3A）D/A数据写入            触 点 比 较 224 LD= （S1）= (S2)时起始触点接通      225 LD> （S1）> (S2)时起始触点接通      226 LD< （S1）< (S2)时起始触点接通      228 LD<> （S1）<> (S2)时起始触点接通      229 LD≦ （S1）≦ (S2)时起始触点接通      230 LD≧ （S1）≧ (S2)时起始触点接通      232 AND= （S1）= (S2)时串联触点接通      233 AND> （S1）> (S2)时串联触点接通      234 AND< （S1）< (S2)时串联触点接通      236 AND<> （S1）<> (S2)时串联触点接通      237 AND≦ （S1）≦ (S2)时串联触点接通      238 AND≧ （S1）≧ (S2)时串联触点接通      240 OR= （S1）= (S2)时并联触点接通      241 OR> （S1）> (S2)时并联触点接通      242 OR< （S1）< (S2)时并联触点接通      244 OR<> （S1）<> (S2)时并联触点接通      245 OR≦ （S1）≦ (S2)时并联触点接通      246 OR≧ （S1）≧ (S2)时并联触点接通      6.2三菱PLC可编程控制器输入输出控 如图6.2所示为FX1N-40MR三菱PLC输入输出实物图。 图6.2 FX1N-40MR-001 共有输入点24个输出点16个。三菱plc每个系列都有其特点与使用范围由于每个系列中的子系列的输入输出点都有不同，所以根据实际情况，选择合适的PLC是完成一个控制系统的根本前提，且要尽量做到输入输出实际需求与选用的PLC相接近；同时也要注意PLC输入输出电压范围，以免在运行时对PLC造成损坏 6.2.1FX1N-40MR三菱PLC输入输出接线方法 1、如下图6.2.1.1所示，为两种常用PLC输入端接线方式。由图可以看出，公共端COM口需要和每个输入端控制开关进行并联，每个输入开关的另外一个接口需和PLC对应的IN口连接，无论是a）型输入还是b）图所示输入，COM口、IN口与控制开关的接法都是相同的，这也是三菱PLC的输入接法。所不同的是，图a）的输入电压为恒压，其每个IN端口的输入电压都是相同的；图b）的输入电压不同，COM1端口与COM2 端口可以输入不同的电压来满足不同的输入要求。选用图b）所示PLC时，若IN口输入电压需要保持一致，需将COM1与COM2口串联，此时可以实现COM1与COM2所包含的IN口输出电压相同。这种使COM口串联的方法常用在PLC输出端。 图6.2.1.1 图6.2.1.2 2、图6.2.1.2所示为三菱PLC输出端接口接线方法。从图中可以看到，某些PLC的输出端公共端，即COM口明显的多于输入端的公共端，以FX1N-40MR三菱PLC为例，其输入共24个点，输出共16个点，而输入端的公共端只有一个COM口，而输出端共有6个COM口。输出公共端COM口多的好处在于在使用PLC时可以根据外接输出端所需电压进行输出端口调配。 从图中可以看出，外接输出的一端需并联在一起，同时与零线相连接；另一端则分别与相对应的OUT端连接、如果OUT端输出高电平，则可使其端口与零线直接产生回路，从而实现输出。 在此次液压系统设计中，由于输出量均用灯泡来模拟，所以输出电压一致。在次情况下，只需要将6个输出公共端COM0 COM1 COM2 COM3 COM4 COM5并联在一起，就可以实现各COM口对应输出端的输出电压一致。 6.2.2输入输出接线图析 在上一小节中我们已经将三菱PLC的外接输入输出方法分析了一次，此小节将对输入与输出做进一步的联合总结与方案确定。 如图6.2.2所示，为FX1N-40MR三菱PLC输入输出接线方法分析图。在输出端，最左所示的接口，即COM 24+和﹒三个接口并没有接线，是因为FX1N-40MR三菱PLC输出端的COM口和24+两个接口表示传感器，在此次模拟的液压试验中不会用到。 图6.2.2 6.3程序设计 如图6.3所示，为电磁铁输入输出功能出对应图表。在图表中我们可以看到，当启动开关X20连接，控制器将自动执行内置程序，只有当急停/暂停开关X21启动时，程序就会终止。所以，此次模拟，PLC输入端共有两个输入，输出端有12个输出。由于采用灯泡模拟电磁铁运动的方法，所以输出端的输出电压应保持一致，即各输出端COM口要串联在一起。 输入 输出 INPUT 功能 OUTPUT 功能 X20 回转平台电磁铁状态 Y0 回转平台电磁铁打开 回转平台电磁铁状态 Y1 回转平台电磁铁关闭 回转平台合拢时状态 Y2 回转平台合拢进油 回转平台合拢时状态 Y3 回转平台合拢回油 回转平台撤收时状态 Y4 回转平台撤收进油 回转平台撤收时状态 Y5 回转平台撤收回油 水平工作台上升时状态 Y10 水平工作平台电磁铁上升进油 水平工作台上升时状态 Y11 水平工作平台电磁铁上升回油 水平工作台下降时状态 Y12 水平工作平台电磁铁下降回油 水平工作台下降时状态 Y13 水平工作平台电磁铁下降进油 回转平台电磁铁工作状态 Y14 回转平台电磁铁工作 水平工作台电磁铁工作状态 Y15 水平工作台电磁铁工作 X21 急停/暂停 图6.3 6.3.1 电磁铁（输出端）动作设计 如表6.3.1所示。为各输出端在程序运行时所对应的模拟状态动作表。在实现次动作的同时，还要注意程序的循环执行。在Y15、Y13动作完成后，若未启动X21开关,则自动执行第一行的动作，实现循环。 表6.3.1 Y14 Y0 Y2 Y3 Y4 Y5 Y1 Y15 Y10 Y11 Y12 Y13 回转平台打开 ＋ ＋ 回转平台工作状态下合拢进油 ＋ ＋ 回转平台工作状态下合拢回油 ＋ ＋ 回转平台工作状态下撤收进油 ＋ ＋ 回转平台工作状态下撤收回油 ＋ ＋ 回转平台即将关闭 ＋ ＋ 回转平台即将关闭 ＋ ＋ 水平工作平台工作状态下上升进油 ＋ ＋ 水平工作平台工作状态下上升回油 ＋ ＋ 水平工作平台工作状态下下降进油 ＋ ＋ 水平工作平台工作状态下下降回油 ＋ ＋ 6.3.2电磁铁动作时序设计 在上一小节中我们总结出了输出端电磁铁的动作运行表，如图6.3.1所示。本小节将在此基础上对输出端电磁铁的动作做进一步的规划与完善，即设定其动作时间。由于是模拟液压系统，所以在时间上并没有特殊的要求，在实际工作应用中，时间的设定就得根据实际情况而设定。 图6.3.2 6.4 程序设计 6.4.1程序梯形图设计 6.4.2程序指令图设计 0 LD X020 1 ANI X021 2 MPS 3 ANI T0 4 OUT Y000 5 MPP 6 OUT T0 K10 9 LD T0 10 MPS 11 ANI T1 12 OUT Y002 13 MPP 14 OUT T1 K10 17 LD T1 18 MPS 19 ANI T2 20 OUT Y003 21 MPP 22 OUT T2 K10 25 LD T2 26 MPS 27 ANI T3 28 OUT Y004 29 MPP 30 OUT T3 K10 33 LD T3 34 MPS 35 ANI T4 36 OUT Y005 37 MPP 38 OUT T4 K10 41 LD T4 42 MPS 43 ANI T5 44 OUT Y001 45 MPP 46 OUT T5 K20 49 LD Y000 50 OR Y002 51 OR Y003 52 OR Y004 53 OR Y005 54 OR Y001 55 OUT Y014 56 LD T5 57 MPS 58 ANI T6 59 OUT Y006 60 MPP 61 OUT T6 K10 64 LD T6 65 MPS 66 ANI T7 67 OUT Y007 68 MPP 69 OUT T7 K10 72 LD T7 73 MPS 74 ANI T8 75 OUT Y012 76 MPP 77 OUT T8 K10 80 LD T8 81 MPS 82 ANI T9 83 OUT Y013 84 MPP 85 OUT T9 K10 88 LD Y006 89 OR Y007 90 OR Y012 91 OR Y013 92 OUT Y015 93 LD T9 94 ZRST T0 T8 99 END 结束语 通过这次毕业设计的实践练习，了解了PLC在自动控制领域的运用，可编程控制器（简称PLC）是以做微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动化控制装置，它专门为工业控制而设计，但随着PLC应用的实用性和适用性都在不断的提高，所以PLC现在不仅可以运用在工业生产领域，也可以应用在军工产业中。其具有功能强，编程简单，使用方便等特点。 通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编辑方法，尤其是三菱PLC。对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计之前，我们对知道的掌握都是思想上的对一些四届不加重视，当我们把自己想出来的程序装载在PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果与要求结果不相符。通过解决一个个在调试中出现的错误与问题，我们对PLC的理解得到了加强，看到了实践与理论的差距。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决的，老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，在请教、讨论过程中我也学到了理论之外的一些东西，值得终身珍惜。 致谢 本论文是在我的导师严国英老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，严老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向严老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 另外，感谢PLC实验室老师王占领老师，在对PLC输入输出连接方式上给予了我很多的指导与建议。在此谨向两位指导老师表示感谢，感谢老师在毕业设计中对我的悉心指导与耐心教导。 参考文献 [1]张利平 液压控制系统及设计/液压系统设计丛书 【M】 化学工业出版社 2006-6-1 [2]周恩涛 可编程控制器原理及其在液压系统中的应用【M】北京 机械工业出版社 2003-2-1 [3]张利平 液压传动系统及设计 【M】 北京 化学工业出版社 2005-8-1 [4]杨培元，朱福元 液压系统设计简明手册【M】北京 机械工业出版社 2003-7 [5]宋俊, 殷庆文, 刘树敏, 王莉编 液压系统优化 【M】北京 机械工业出版社 1996.12 [6] 求是科技.PLC单片机典型模块设计实例导航.【M】人民邮电出版社，2005 [7] 廖常初. 可编程序控制器应用技术（第三版）. 【M】重庆大学出版社，1998. 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