基于PLC的PCB制板系统的设计
摘 要
在计算机技术和通信技术以及半导体技术的快速发展背景下，PLC从起初发展到现在，已经有了三十多年的历史，在工业控制领域中已有很大的变化，PLC也在不断的发展和变化的进程中，正朝着一种崭新的技术方向发展。又被不断更新的新技术，以及不断改进着的工艺刺激下，迫切的需要工业化进程更加向着智能化的方向发展。
本次课题主要对传统的蚀刻法制作PCB板进行智能化改进，加入以PLC可编程控制器为基础的智能化控制，运用PLC可重复的、精确的位置控制，使之更加智能化，在现今劳动力价值不断提升的社会中，能具有更强的生命力，以适应社会发展的需求。可以大幅节约劳动力成本，促使劳动力密集型社会向自动化产业生产的方向发展。
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关键字:工业控制机械化智能化
目录
1绪 论 5
1.1 课题背景与现实意义 5
1.2 PLC发展现状 6
1.3 本文的研究内容 7
2 设计要求及方案论证 8
2.1蚀刻法制板流程 8
2.2 PLC控制原理 9
2.3设计要求 10
2.4 设计方案 11
2.4.1 软件设计方案 13
2.4.2 子程序调用模块 13
2.5 器件介绍 14
2.5.1 PLC的基本结构 14
2.5.2 三相交流异步电动机 16
3 硬件电路设计 17
3.1硬件组成部分 17
3.2 I/O地址对照表 17
3.3控制系统流程 21
4 软件设计 22
4.1软件流程 22
4.2公用程序和手动程序 24
4.3梯形图说明 26
5结 语 31
6参考文献 32
致谢 33
1绪 论
1.1 课题背景与现实意义
印刷电路板，我们通俗的称法即是PCB板。它最开始的时候是由奥地利人所发明的。早在1936年，他将第一块印刷电路板（PCB）装配在自己的收音机中。一直到1943年，美国才把这种电子面包板大批量的在军工产品中使用。然后到了1948年，这个发明才正式的被运用在商业领域的用途之中。自从1950年以来，这种PCB逐渐的被大范围的运用。在出现这之前，电子元器件之间的互相连接的方式很传统也很不方便。基本上都是用电线对其中的电子元件进行相连的。现在的电路基础板是作为一个有效的载体工具而存在的；印刷电路板在现在的电子工业中已然很迅猛的占据了完全霸主的地位。显而易见，在电子技术层面的不断发展的背景下，促进对PCB板的需求更是变得更加的依赖。更加重要的是，随着电子技术层面的不断发展，也使得应用层面越来越依靠着印刷电路板的增长。举个例子，现在使用手机的用户数量在迅速的增长，这也很大的促使电子工业领域对于印刷电路板的需求变得越来越高，假如这个PCB行业发展跟不上现代电子科技翻天覆地发展的节奏的话，那么PCB板早就在残酷的社会进展中被淘汰。
对于PCB（印刷电路板）而言，凡是我们现在所能见到的甚至是见不到的电子产品都是离不了它。从小的说一块手表、一个计算器、一台通用电脑。从大的说计算机、大型通信仪器、甚至是军用武器系统。都是要用到PCB的。它为这些设备提供电气互相连接的基础。包括像集成电路在内的电子元件都是由它来提供固定机械支撑。在各种各样的元器件间的排线，都是依靠PCB板这个平台进行连接。或者为电子绝缘体提供了一种特殊的载体，以及提供电路需求的电气特性，如特性阻抗，感抗等。PCB板通常有些白色的框框和字体这些是为锡焊时提供阻焊或者可焊的图形标志；还有一些图形是为了插件、检测、维修维护的时候提供识别的标志。
1.2 PLC发展现状
现今，在工业生产中，存在着许许多多的顺序控制。这些顺序控制是被要求按照一定的逻辑条件，而去完成一些机械的顺序控制的动作。并且需要它们控制着一些具有连锁反应的动作。这些动作就是遵循一些特定的关系而进行连锁的。以及大量离散量的数据采集等等。从传统的角度上面来讲，要实现这些功能的话，主要是运用气动的方法进行实现。或者是运用基于电气控制的方法来达到这些的功能，相对而言都比较复杂，并且在设备的投资上需要话费很大资源。早在1968年，美国一家制造汽车的公司就以招标的形式，就是为了一套新的方案来取缔传统继电器的控制系统。在后来的一年，美国数字设备公司提出了建立在集成电路和电子技术结合成的控制方法进行电气控制，这也是历史上首次采用了通过程序的手段来进行电气的控制，这就是可编程序控制器最初原型。随着计算机的迅猛发展进程， PLC也可直接被称作为 PC。
PLC作为一种可编程控制器，主要是它采用了可编程的存储器。这种存储器能够存储一些执行程序。可以实现包括逻辑运算、顺序控制操作的指令的实现。以一些基本的数据运算的操作。通过对一些数据的控制，它可以控制各种较为繁杂的生产过程。而且也可以控制各种大型的工业机械控制。PLC以及其它的一些有关设备设计原则，都应需要按照一定的设计原则进行设计。这种设计原则便于使工业控制系统形成一个相对而言的整体，或者能后方便之后功能扩展。
从上个世纪80年代开始之后十多年的时间中，我们可以认为是可编程控制器发展非常迅猛的阶段。它发展年增长率一直保持在30到40的百分比。在这样发展时期中，PLC在有了很大的发展，在各方面的领域中都得到了大幅度的提高。包括处理数据以及人机接口等能力。在这些长足发展后，PLC逐渐进入到了过程控制领域中，而且在某些范畴中代替了本来处于霸主地位的DCS系统。
1.3 本文的研究内容
现今，PLC具有很多优势：例如在实用性，方便性，适应行，以及可靠性上来讲，PLC无疑是具有极其强大的优势。使其在自动化的控制领域中，占有着无法被取缔的地位。相对而言，它却又具有这编程简单，抗干扰能力强，易上手却很稳定的有点。特别是在现在顺序控制领域中也占有着主导的地位。
本次课题主要针对传统的蚀刻法制作PCB板方法，加入以PLC可编程控制器的为基础的智能化控制，运用顺序控制可重复的，精确的位置控制。使之更加智能化，在现今劳动力价值不断提升的社会中，能具有更强的生命力。可以很好的适应社会发展的需求。可以节约大量的劳动成本，促进劳动力密集型社会向自动化产业生产的方向发展。
2 设计要求及方案论证
2.1蚀刻法制板流程
电路设计→过孔（沉铜、镀铜）→覆膜→曝光→显影→蚀刻→褪膜→烘干→上绿油→烘干 →曝光→显影→上白油→曝光→抗氧化→镀锡。
这里我们对其主要的步骤进行智能化的设计：其包括为显影，蚀刻，褪膜。
显影的目的为：是将曝光后的PCB板上的设计线路以及钻孔的电路影像通过一定的化学反应使其呈现出来，出来的板子应该有比较清晰的线路图像，并且需要图像中的细弱电线路不能断开。
水洗:因为在之前的显影中是通过化学反应对其进行操作的。防止含有显影液中的化学残留进入到下一道工艺工序中，影响下面的反应质量，最好就是要用水将其清洗一下。
蚀刻的目的：是将线路板上的没有收到保护的不是导体部分的铜腐蚀掉，让它能很清晰的呈现出我们所需要的线路出来。并且要将多余的铜完全蚀刻掉。
水洗：目的同上次水洗目的。
褪膜的目的：因为蚀刻的时候，是应用化学的反应对电路板进行多余铜的蚀刻，为了防止所要的电子线路也被腐蚀掉，所以我们在蚀刻的时候对它覆盖了干膜或者湿膜。蚀刻结束之后，我们已经得到了清晰的，我们需要的PCB线路板，褪膜就是将其表面的那层干膜或者湿膜消除掉。主要流程图如下图2.3。
图2.3 制板流程图
2.2 PLC控制原理
PLC是可以很好的进行自动化的电子控制装置，他能够完善进行数字运算操作。由于其具有可靠性极高，功能超强，编程却是相当简单的人机交互界面非常友好的等特性从而可以被广泛用于工业控制系统。它基本上就可以被称作是专门为了进行工业控制设计出来的。
在模仿人的一些机械化的动作功能的时候，PLC可以做的非常出色，按照已经被设定好的程序、轨迹以及要求。PLC系统在进行机械的搬运物件时等自动化操作是显得很灵活，他还可以灵活的进行智能化的使用工具。根据这个可以使PLC在制造、冶金、电力、轻工业等领域被广泛的运用。而且基本上实现了完全机械化，全智能化的生产过程。赋予它特定的程序设定，可以通过PLC完成一些重复性的摆动、移动或者是复合运动。设定好机器的抓住物件的位置和时间，机器可以完全单独的实现这些运动方式，包括上升，下降，伸缩，旋转等。自由度是可编程控制器的主要关键因素。设定的值越多，程序的运行的越稳定，容错率越大，当然他的结构也就是更加的复杂。
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