基于plc玻璃纤维生产线控制系统的设计相关资料.docx
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基于plc玻璃纤维生产线控制系统的设计相关资料
编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
相关资料
题目：
基于PLC的玻璃纤维生产线
控制系统的设计
工学院机械工程及自动化专业
学号：
1023135
学生姓名：
胡健
指导教师：
潘国锋（职称：
副教授）
（职称：
）
2014年5月25日
目录
一、毕业设计（论文）开题报告
二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文
三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”
四、实习鉴定表
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
开题报告
题目：
基于PLC的玻璃纤维生产线
控制系统的设计
工学院机械工程及自动化专业
学号：
1023135
学生姓名：
胡健
指导教师：
潘国锋（职称：
副教授）
（职称：
）
2013年11月25日
课题来源
由20世纪30年代开始，坩埚连续拉制工艺由美国人发明，不断的发展到现在，形成了现代化工业生产。
由于科技的不断提高和工业应用不断提高，对生产出来的玻璃纤维的性能提出了更高的要求，例如有些的工作的环境温度极高，这是需要玻璃纤维的耐热性要提高，还有有些工作需要拉伸玻璃纤维，这时对玻璃纤维的力学性能有一定的要求，在1960以后出来很多特殊的纤维，如有些玻璃纤维能耐高温，有些玻璃纤维强度高，有些玻璃纤维模量高等。
现在玻璃纤维发展出现了一支在电绝缘玻璃纤维系列产品的新秀，并在半导体行业迅速得到广泛使用。
科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）
1本课题在对生产线控制系统的研究的基础上，对控制系统硬件和软件进行设计并组织实施，帮助企业解决生产线存在的问题，从而提高产品的质量和成品率，以满足市场发展对产品的要求。
2中国玻璃纤维行业近几年的快速发展，动力来自国内和国外两个市场的拉动。
国际市场的扩大，既有总需求增长的因素，也有来自国际企业前期因利润率较低退出行业后，给国内企业在国际市场留下的发展空间；而国内市场的增长，则是来自下游消费行业的快速发展。
中国玻璃纤维经过了50多年的发展，已经颇具规模。
长远来看，中东、亚太基础设施的加强和改造，对玻纤需求增加了很大的数量，随着全球在玻纤改性塑料、运动器材、航空航天等方面对玻纤的需求不断增长，玻纤行业前景仍然乐观。
另外玻纤的应用领域又扩展到风电市场，这可能是玻纤未来发展的一个亮点。
能源危机促使各国寻求新能源，风能成为如今关注的一个焦点，中国在风电领域也开始加大力度投资。
到2020年，国内在风力发电领域将投资3500亿元，其中，20%（即700亿元）左右的领域需要使用玻纤（如风机叶片等方面）。
这对中国玻纤企业来说是一个很大的市场。
研究内容
①了解玻璃纤维生产线的工作原理，国内外的研究发展现状；
②完成玻璃纤维生产线的接线图；
③完成I/O模块；
④熟练掌握S7-200的使用，在使用编写梯形图；
⑤完成设计说明书的撰写，并翻译外文资料1篇。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
了解完玻璃纤维生产线所有设备之后，不难发现其工作的原理和各个设备之间运行的先后顺序。
于是可以先确定各个设备起到的作用，在整个玻璃纤维生产线中起到的作用。
比如说拉丝机是将原料熔化的玻璃液进行拉伸成玻璃纤维，捻线机是将成型的玻璃纤维进行捻线成线。
控制玻璃纤维生产线的所有设备可以由PLC进行控制。
因为它具备逻辑控制、定时、计数等功能，完全可以控制玻璃纤维生产线中各个设备的先后启动顺序。
控制启动时间。
根据三年多所学的专业知识及通过参阅电器控制与PLC应用、PLC控制系统工作方式的分析和研究及相关图册资料，综合考虑玻璃纤维生产线的制造成本和周期，本人拟采用的总体方案是：
事先在PLC中输入各种相关参数，然后工作人员根据生产要求进行PLC控制生产。
该设计方案经慎重考虑，多次试验，多次论证，应该是切实可行的。
研究计划及预期成果
研究计划：
2013年11月12日-2013年11月27日：
按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。
2013年11月28日-2013年2月10日：
填写毕业实习报告,学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。
2014年2月15日-2014年2月27日：
完成毕业设计开题报告。
2014年3月1日-2014年3月10日：
玻璃纤维生产线接线图。
2014年3月11日-2014年3月26日：
I/O分配表、梯形图。
2014年4月1日-2014年5月10日：
毕业论文撰写。
2014年5月10日-2014年5月20日：
毕业论文修改工作。
成果：
通过PLC控制的玻璃纤维生产线可以大大提高生产的可行性和可靠性，并且降低了生产成本。
特色或创新之处
（1）能解决生产效率低、劳动强度大的问题，还大大提高了效率。
已具备的条件和尚需解决的问题
已具备的条件：
设计过程中所需要的各种软硬件资源和相关产品实物照片。
尚需解决的问题：
相关文献资料的缺乏，对一些程序部分的具体编写指导，以及在实际中运行的测试。
指导教师意见
指导教师（签名）：
年月日
教研室（学科组、研究所）意见
系主任（签名）：
年月日
系意见
主管领导签名：
年月日
英文原文
VisualizationofPLCProgramsusingXML
P.0.Box3049,D-67653Kaiserslautem,Germany
Abstract-DuetothegrowingcomplexityofPLCprogramsthereisanincreasinginterestintheapplicationofformalmethodsinthisarea.Formalmethodsallowrigidprovingofsystempropertiesinverificationandvalidation.OnewaytoapplyformalmethodsistoutilizeaformaldesignapproachinPLCprogramming.However,forexistingsoftwarethathastobeoptimized,changed,orportedtonewsystems.ThereistheneedforanapproachthatcanstartfromagivenPLCprogram.Therefore,formalizationofPLCprogramsisatopicofcurrentresearch.Thepaperoutlinesare-engineeringapproachbasedontheformalizationofPLCprograms.ThetransformationintoavendorindependentformatandthevisualizationofthestructureofPLCprogramsisidentifiedasanimportantintermediatestepinthisprocess.ItisshownhowXMLandcorrespondingtechnologiescanbeusedfortheformalizationandvisualizationofanexistingPLCprogram.
I.INTRODUCTION
ProgrammableLogicControllers（PLCs）areaspecialtypeofcomputersthatareusedinindustrialandsafetycriticalapplications.ThepurposeofaPLCistocontrolaparticularprocess,oracollectionofprocesses,byproducingelectricalcontrolsignalsinresponsetoelectricalprocess-relatedinputssignals.ThesystemscontrolledbyPLCsvarytremendously,withapplicationsinmanufacturing,chemicalprocesscontrol,machining,transportation,powerdistribution,andmanyotherfields.Automationapplicationscanrangeincomplexityfromasimplepaneltooperatethelightsandmotorizedwindowshadesinaconferenceroomtocompletelyautomatedmanufacturinglines.
Withthewideningoftheirapplicationhorizon，PLCprogramsarebeingsubjecttoincreasedcomplexityandhighqualitydemandsespeciallyforsafety-criticalapplications.ThegrowingcomplexityoftheapplicationswithinthecomplianceoflimiteddevelopmenttimeaswellasthereusabilityofexistingsoftwareorPLCmodulesrequiresaformalapproachtobedeveloped[I].Ensuringthehighqualitydemandsrequiresverificationandvalidationproceduresaswellasanalysisandsimulationofexistingsystemstobecarriedout[2].OneoftheimportantfieldsfortheformalizationofPLCprogramsthathavebeengrowingupinrecenttimeisReverse-engineering[3].ReverseEngineeringisaprocessofevaluatingsomethingtounderstandhowitworksinordertoduplicateorenhanceit.WhilethereuseofPLCcodesisbeingestablishedasatoolforcombatingthecomplexityofPLCprograms,ReverseEngineeringissupposedtoreceiveincreasedimportanceinthecomingyearsespeciallyifexitinghardwarehastobereplacedbynewhardwarewithdifferentprogrammingenvironments
VisualizationofexistingPLCprogramsisanimportantintermediatestepofReverseEngineering.ThepaperprovidesanapproachtowardsthevisualizationofPLCprogramsusingXMLwhichisanimportantapproachfortheorientationandbetterunderstandingforengineersworkingwithPLCprograms.
Thepaperisstructuredasfollows.First,ashortintroductiontoPLCsandthecorrespondingprogrammingtechniquesaccordingtotheIEC61131-3standardisgiven.InSectionⅢanapproachforRe-engineeringbasedonformalizationofPLCprogramsisintroduced.ThetransformationofthePLCcodeintoavendorindependentformatisidentifiedasanimportantfirststepinthisprocess.XMLandcorrespondingtechnologiessuchasXSLandXSLTthatcanbeusedinthistransformationarepresentedinSectionIV.SectionVpresentstheapplicationofXMLforthevisualizationofPLCprogramsandillustratestheapproachwithanexample.ThefinalSectionsummarizestheresultsandgivesanoutlookonfutureworkinthisongoingproject.
ⅡPLCANDIEC61131
Sinceitsinceptionintheearly‘70sthePLCreceivedincreasingattentionduetoitssuccessinfulfillingtheobjectiveofreplacinghard-wiredcontrolequipmentsatmachines.Eventuallyitgrewupasadistinctfieldofapplication,researchanddevelopment,mainlyforControlEngineering.
IEC61131isthefirstrealendeavourtostandardizePLCprogramminglanguagesforindustrialautomation.InI993theInternationalElectrotechnicalCommission[4]publishedtheIEC61131IntemationalStandardforProgrammableControllers.BeforethestandardizationPLCprogramminglanguageswerebeingdevelopedasproprietaryprogramminglanguagesusabletoPLCsofaspecialvendor.Butinordertoenhancecompatibility,opennessandinteroperabilityamongdifferentproductsaswellastopromotethedevelopmentoftoolsandmethodologieswithrespecttoafixedsetofnotationstheIEC61131standardevolved.Thethirdpartofthisstandarddefinesasuitoffiveprogramminglanguages:
InstructionList（IL）isalow-leveltextuallanguagewithastructuresimilartoassembler.OriginatedinEuropeILisconsideredtobethePLClanguageinwhichallotherIEC61131-3languagescanbetranslated.
LadderDiagram（LO）isagraphicallanguagethathasitsrootsintheUSA.LDsconformtoaprogrammingstyleborrowedfromelectronicandelectricalcircuitsforimplementingcontrollogics.
StructuredText（STJisaverypowerfulhigh-levellanguage.STborrowsitssyntaxfromPascal,augmentingitwithsomefeaturesfromAda.STcontainsalltheessentialelementsofamodemprogramminglanguage.
FunctionBlockDiagram（FBD）isagraphicallanguageanditisverycommontotheprocessindustry.Inthislanguagecontrollersaremodelledassignalanddataflowsthroughfunctionblocks.FBDtransformstextualprogrammingintoconnectingfunctionblocksandthusimprovesmodularityandsoftwarereuse.
SequentialFunctionChart（SFC）isagraphicallanguage.SFCelementsaredefinedforstructuringtheorganizationofprogrammablecontrollerprograms.
OneproblemwithIEC61131-3isthatthereisnostandardizedformatfortheprojectinformationinaPLCprogrammingtool.Atthemomentthereareonlyvendorspecificformats.Thisisalsoonereasonfortherestrictionofformalizationapproachestosingleprogramsoralgorithms.However,recentlythePLCusers’organizationPLCopen（seehttp:
//www.plcopen.org）startedaTechnicalCommitteetodefineanXMLbasedformatforprojectsaccordingtoIEC61131-3.ThisnewformatwilleasetheaccessofformalizationtoolstoallrelevantinformationofaPLCproject.
Ⅲ.RE-ENGINEERINGAPPROACH
Thepresentedapproachtowardsre-engineering（cf.Fig.1）isbasedupontheconceptionthatXMLcanbeusedasamediuminwhichPLCcodeswillbetransformed.
Thistransformationofferstheadvantageofobtainingavendorindependentspecificationcode.（EvenifthePLCopensucceedsindefiningastandardizedformatforPLCapplications,therewillremainalotofexistingprogramsthatdonotconformtothisstandard.）
Basedonthiscodeastep-wisetransformationtoaformalmodel（automata）isplanned.Thismodelcanthenbeusedforanalysis,simulation,formalverificationandvalidation,andfinallyforthere-implementationoftheoptimizedalgorithmonthesameoranotherPLC.
Sincere-engineeringofcompleteprogramswill,inmostcases,beonlyasemi-automaticprocess,intermediatevisualizationofthecodeisanimportantpoint.Atdifferentstagesoftheprocessdifferentaspectsofthecodeand/orformalmodelhavetobevisualizedinawaythatadesignercanguidethefurtherwork.XMLwithitspowerfulvisualizationandtransformationtoolsisanideal
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