基于PLC的精密滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱: 滾柱直徑自動(dòng)分選控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 廖仁忠專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電1004 時(shí) 間 2012.102013.4月 指導(dǎo)教師 朱蕓 摘 要工業(yè)的發(fā)展對(duì)軸承的性能、壽命和可靠性提出了更高的要求，其質(zhì)量取決于設(shè)計(jì)、制造和檢測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)，而滾柱直徑的誤差是影響軸承質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在實(shí)際生產(chǎn)中測(cè)量滾柱尺寸時(shí)，因?yàn)閿?shù)量較大，人工檢測(cè)和分選比較困難，本文主要介紹一種由PLC控制的精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)，通過機(jī)械輸送、電測(cè)的方式完成滾柱的自動(dòng)檢測(cè)及分選，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效篩選，對(duì)軸承的生產(chǎn)具有重要意義。 本設(shè)計(jì)推料氣缸前端裝有推桿，滾柱落下后能將其準(zhǔn)確地推到限位擋板的位置，通過鎢鋼測(cè)頭檢測(cè)滾柱誤差，并將測(cè)量值送相敏檢波放大器處理后再送電壓放大器放大，把與直徑誤差值成正比的電壓值(10V)送PLC的模擬量輸入模塊處理后，根據(jù)誤差大小來決定具體打開哪一個(gè)翻板，再由電磁機(jī)構(gòu)將限位擋板抽離，從而將滾柱送入不同的分料箱，料箱中裝有油類物質(zhì)，在滾柱落入料箱中時(shí)起到緩沖作用，使?jié)L柱表面不受磨損，保證其精度。 仿真實(shí)驗(yàn)證明，本設(shè)計(jì)采用的方法是可行的，基于PLC的的軸承檢測(cè)系統(tǒng)控制可以提高軸承檢測(cè)的自動(dòng)化程度。關(guān)鍵詞：精密滾柱；PLC；模擬量；直徑篩選- I -AbstractThe development of industry of the bearing performance that service life and reliability put forward higher request, its quality depends on the design, manufacture and testing each link, and the diameter of the roller bearing the influence error is the quality of key factors. In the actual production of measuring roller size, because the amount is larger and artificial detection and sorting is more difficult, This paper mainly introduces a kind of controlled by PLC precision roller diameter filter system that through the mechanical transmission, electrical measurement is completed the way the automatic test and sorting of roller, to realize efficient on-line inspection, it has important meaning of the bearing production.This design push material cylinder with front push rod, roller falls to take its accurately pushed to the limit the position of the panel, through the tungsten steel side roller error detection head, and the measured value send phase sensitive detection amplifier after treatment，send voltage amplifier amplification, the diameter is proportional to the error of the voltage value (10V) send Programmable Logic Controller (PLC) analogue input module after processing, according to the error size to decide which one specific open the flap, then the electromagnetic organizations will limit baffle pull away, and thus will roller into different points material box. In the material box with oil material, and in the roller to fall into a buffer material box hitting effect, make roller surface from wear and ensure its accuracy.The simulation results show that the method used in this design is feasible, bearing control detection system based on the PLC which can increase the degree of automation for bearing detection.Key Words: Precision roller, PLC, Analog, Diameter filter- III -目 錄摘 要IAbstractII目 錄III1 緒論11.1 課題的背景和研究意義11.2 課題的研究現(xiàn)狀21.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)22 精密滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)42.1 精密滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)示意圖42.2 系統(tǒng)控制要求42.3 計(jì)數(shù)模塊和比較模塊52.3.1 計(jì)數(shù)器52.3.2 比較器62.4 PLC系統(tǒng)硬件配置及資源分配73 模擬量設(shè)置93.1 模擬量的處理93.2 模擬量輸入值的規(guī)范化FC10594 滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)PLC控制程序114.1 工作過程子程序FC1114.2 計(jì)數(shù)及比較功能子程序FC2154.2.1 計(jì)數(shù)程序154.2.2 報(bào)警程序154.3 測(cè)量結(jié)果規(guī)格化處理程序FC3174.4 啟動(dòng)組織模塊184.5 主循環(huán)組織塊OB1195 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試20結(jié) 論22致 謝23參考文獻(xiàn)241 緒論1.1 課題的背景和研究意義跨入二十一世紀(jì)，隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化和貿(mào)易自由化的發(fā)展，各國(guó)軸承工業(yè)發(fā)展水平之間存在的差距將會(huì)不斷縮小，地區(qū)存在的成本優(yōu)勢(shì)也將不再明顯，軸承工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將更多地體現(xiàn)在技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)上，只有掌握了技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，才能處于領(lǐng)先地位。這將迫使各國(guó)不斷加大用于科技開發(fā)的資金投入，投資力度將更大。軸承的整體技術(shù)水平，在近30年來取得了令人矚目的進(jìn)步。高精度、高轉(zhuǎn)速、高可靠性、長(zhǎng)壽命、免維護(hù)保養(yǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)化、單元化、通用化已成為軸承的基本技術(shù)標(biāo)志。特別在軸承基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步、通用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、專用軸承單元化和陶瓷軸承的開發(fā)等方面成效最為顯著。在機(jī)械行業(yè)中，軸承是重要的標(biāo)準(zhǔn)零件之一，其質(zhì)量好壞在一定程度上影響整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的性能。軸承產(chǎn)品精度的高低與性能的好壞是靠?jī)x器、設(shè)備來檢測(cè)和判斷的。因此，軸承檢測(cè)儀自身是否先進(jìn)，將直接影響到軸承產(chǎn)品檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性1。中國(guó)正在逐步成為世界上的產(chǎn)品制造中心，國(guó)外的先進(jìn)制造技術(shù)和測(cè)控技術(shù)日益沖擊著國(guó)內(nèi)的各個(gè)行業(yè)。目前國(guó)內(nèi)的軸承檢測(cè)分選裝置和試驗(yàn)設(shè)備仍然與國(guó)外的同類先進(jìn)企業(yè)存在著較大的差距。目前，我國(guó)軸承企業(yè)廣泛應(yīng)用了自動(dòng)化程度比較高的加工機(jī)床，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量得到了很大的提高。但是在快速發(fā)展的軸承行業(yè)里，存在著一個(gè)瓶頸問題，那就是對(duì)成品軸承直徑檢測(cè)還是使用很原始的方法，即廣泛使用傳統(tǒng)的千分尺，對(duì)軸承進(jìn)行人工測(cè)量分選。這種測(cè)量分選方法測(cè)量精度低，隨機(jī)誤差大，檢測(cè)結(jié)果比較不穩(wěn)定，自動(dòng)化程度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，已不能滿足高精度測(cè)量的要求。為彌補(bǔ)產(chǎn)品測(cè)量分選技術(shù)領(lǐng)域與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面存在的不足，同時(shí)也為了適應(yīng)軸承行業(yè)，特別是產(chǎn)品出口企業(yè)對(duì)各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)的有效把握和檢測(cè)方面的迫切需求，以及從根本上控制檢測(cè)分選質(zhì)量和降低成本，確實(shí)提高測(cè)量精度和分選效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高自動(dòng)化的軸承直徑測(cè)量并分選過程，就需要我們?cè)诟鞣矫娑技右愿纳?，并針?duì)先進(jìn)制造技術(shù)和提高已有產(chǎn)品可靠性和穩(wěn)定性兩個(gè)方面齊頭并進(jìn)，進(jìn)行專項(xiàng)突破，研究制造出一種高精度、自動(dòng)化程度較高的軸承內(nèi)徑測(cè)量分選裝置，對(duì)于提高軸承直徑的測(cè)量效率和減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，具有重要意義。總之，針對(duì)國(guó)內(nèi)軸承檢測(cè)分選的現(xiàn)狀和實(shí)際要求，一些精度高、測(cè)速快且又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的自動(dòng)化檢測(cè)分選裝置應(yīng)盡快研制出來，以滿足飛速發(fā)展的軸承工業(yè)生產(chǎn)的需求。這就需要一種自動(dòng)檢測(cè)及分選機(jī)構(gòu)，通過機(jī)械輸送、電測(cè)的方式完成滾柱的自動(dòng)檢測(cè)及分選，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)高效篩選，應(yīng)用PLC(Programmable Logic Controller,可編程控制器)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)這種方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)手動(dòng)、自動(dòng)，也可以方便地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)動(dòng)，對(duì)軸承的生產(chǎn)具有重要意義2。1.2 課題的研究現(xiàn)狀軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件，它們廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防、航空航天、家用電器、辦公機(jī)械和高科技等領(lǐng)域，與國(guó)計(jì)民生息息相關(guān)。軸承產(chǎn)品精度的高低與性能的好壞是靠測(cè)量分選來保證的。因此，軸承測(cè)量分選技術(shù)自身是否先進(jìn)，將直接影響到軸承產(chǎn)品質(zhì)量的準(zhǔn)確性、可靠性、效率以及工人勞動(dòng)強(qiáng)度的大小。隨著應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的日趨成熟和完善，國(guó)際軸承測(cè)量技術(shù)已向綜合化、智能化的方向發(fā)展，進(jìn)入了測(cè)量、加工、反饋、補(bǔ)償、統(tǒng)計(jì)一體化的時(shí)代。目前，國(guó)外軸承測(cè)量的先進(jìn)技術(shù)主要有：納米測(cè)量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)儀器的開發(fā)應(yīng)用、虛擬儀器與智能儀器。由于在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)外存在的差距，以及行業(yè)內(nèi)較多的企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和檢測(cè)、控制方面認(rèn)識(shí)不夠，目前國(guó)內(nèi)的軸承內(nèi)徑的測(cè)量分選技術(shù)仍然采用手動(dòng)測(cè)量或半自動(dòng)測(cè)量方式，與國(guó)外的同類先進(jìn)企業(yè)存在著較大的差距。1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容和目標(biāo)本文綜合論述了研究軸承直徑自動(dòng)檢測(cè)分選裝置的意義、軸承直徑測(cè)量分選技術(shù)的現(xiàn)狀及目前國(guó)內(nèi)外的發(fā)展動(dòng)態(tài)。在分析比較了各種常用軸承直徑測(cè)量分選方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合軸承測(cè)量過程中的特點(diǎn)和工作環(huán)境，確定了軸承直徑自動(dòng)檢測(cè)分選裝置的設(shè)計(jì)方案。第1章是概述，介紹了精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、應(yīng)用范圍以及本文的結(jié)構(gòu)。第2章是對(duì)精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，包括了整體設(shè)計(jì)的流程和PLC系統(tǒng)配置及資源分配。第3章是對(duì)模擬量進(jìn)行設(shè)置，包括了模擬量的處理及FC105模塊的使用方法。第4章是按照控制要求，編寫精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)的PLC程序，并舉例說明各個(gè)模塊的作用。第5章對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)試，檢驗(yàn)程序的可執(zhí)行性，并用S7-PLCSIM進(jìn)行仿真演示。本設(shè)計(jì)是基于PLC的自動(dòng)分選系統(tǒng)，其功能是對(duì)滾柱直徑進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，將被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再經(jīng)電路放大、邏輯運(yùn)算處理后，控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成滾柱的自動(dòng)分選。- 25 -2 精密滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 精密滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)示意圖精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)示意圖如圖2.1所示。系統(tǒng)由1個(gè)落料管、1個(gè)推料氣缸、1個(gè)誤差測(cè)量機(jī)構(gòu)、1個(gè)限位擋板、7個(gè)料斗及料斗電磁翻板組成。在落料管的低端裝有缺料傳感器B0，有料時(shí)為0，無料時(shí)為1；推料氣缸為雙作用氣缸，由電控閥TA和TB控制，當(dāng)TB得電時(shí)，氣缸縮回，TA得電時(shí)氣缸伸出，在氣缸的兩端各裝1個(gè)位置傳感器（常開），氣缸縮回到位時(shí)B8-1為動(dòng)作，氣缸伸出到位時(shí)B8-2動(dòng)作；測(cè)量機(jī)構(gòu)的鎢鋼測(cè)頭，在彈簧的作用下能自然接觸被測(cè)滾柱，不需要驅(qū)動(dòng)裝置，測(cè)量機(jī)構(gòu)可根據(jù)滾柱直徑誤差大小輸出-10+10V的電壓信號(hào)；限位擋板裝有位置傳感器B9（常開），擋板伸出到位時(shí)B9動(dòng)作，縮回到位時(shí)B9復(fù)位；在7個(gè)料斗入口處均裝有1個(gè)光電傳感器(B1B7，常開)及1個(gè)電磁翻板(Y1Y7)，每落下一個(gè)滾柱，光電傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)以便對(duì)落下的滾柱進(jìn)行計(jì)數(shù)3。2.2 系統(tǒng)控制要求(1) 在初始狀態(tài)下（限位擋板處于伸出位置、推料氣缸處于伸出位置、各料斗的電磁翻板均處于關(guān)閉位置），按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)首先檢查落料管有無滾柱，如果無滾柱，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)（按消警按鈕可以消除警報(bào)），補(bǔ)充滾柱后需再按啟動(dòng)按鈕；如果有滾柱，則推料氣缸縮回，被測(cè)滾柱由落料管落下，然后推料氣缸伸出將滾柱推到鎢鋼測(cè)頭下方，完成送料過程。(2) 當(dāng)滾柱被推到鎢鋼測(cè)頭下方時(shí)，即限位擋板的位置，鎢鋼測(cè)頭開始測(cè)試滾柱直徑的誤差，并將測(cè)量值送相敏檢波放大器處理，再送電壓放大器放大，最后將與直徑誤差值成正比的電壓值(10V)送PLC的模擬量輸入模塊進(jìn)行處理，根據(jù)誤差的大小來決定打開哪一個(gè)翻板(Y1Y7)，再由電磁機(jī)構(gòu)將限位擋板抽離，滾柱在推料氣缸的作用下落入對(duì)應(yīng)料斗并計(jì)數(shù)；如果料斗計(jì)數(shù)滿，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)（按消警按鈕可消除警報(bào)），更換料斗后可再按啟動(dòng)按鈕繼續(xù)進(jìn)行滾柱測(cè)量；如果料斗計(jì)數(shù)器未滿，則直接進(jìn)入下一個(gè)滾柱的測(cè)量，并如此循環(huán)。(3) 按下停止按鈕，系統(tǒng)停機(jī)并復(fù)位；限位擋板伸出，推料氣缸伸出，各電磁翻板關(guān)閉。2.3 計(jì)數(shù)模塊和比較模塊2.3.1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器(COUNTERS)：它們不是實(shí)際存在的。它們是模擬的計(jì)數(shù)器，編程后可以用來對(duì)脈沖計(jì)數(shù)。在S7-300PLC的CPU中保留一塊存儲(chǔ)區(qū)作為計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)。每個(gè)計(jì)數(shù)器占用一個(gè)16位的字和一個(gè)二進(jìn)制位。計(jì)數(shù)器字用來存放它的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器觸點(diǎn)的狀態(tài)由它的位的狀態(tài)來決定。用計(jì)時(shí)器地址(C和計(jì)數(shù)器號(hào)組成，如C1)來存取當(dāng)前計(jì)數(shù)值和計(jì)數(shù)器位，不同的CPU支持32256個(gè)計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器字中的第011位表示計(jì)數(shù)值BCD碼，計(jì)數(shù)范圍是0999。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到上限999時(shí)，停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)值達(dá)到下限0時(shí)，停止計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器進(jìn)行置數(shù)（設(shè)置初始值）操作時(shí)，累加器1低字中的內(nèi)容改裝入計(jì)數(shù)器字。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，將以此為初值增加或減小。計(jì)數(shù)器字的計(jì)數(shù)值為二進(jìn)制格式時(shí)，計(jì)數(shù)值只占用計(jì)數(shù)器字的094。典型的計(jì)數(shù)器可以做加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)和雙向計(jì)數(shù)。因?yàn)樗鼈兪悄M的，所以限制了它們的計(jì)數(shù)速度。有些廠家也在PLC中加入基于硬件的高速計(jì)數(shù)器。我們可以認(rèn)為它們是實(shí)際存在的。大多數(shù)情況下，這些計(jì)數(shù)器可以做加計(jì)數(shù)、減計(jì)數(shù)和雙向計(jì)數(shù)5。2.3.2 比較器 比較指令用于比較累加器2與累加器1中的數(shù)據(jù)大小。比較時(shí)，應(yīng)確保兩個(gè)數(shù)的數(shù)據(jù)類型相同，數(shù)據(jù)類型可以是整數(shù)、雙整數(shù)或?qū)崝?shù)。若比較的結(jié)果為真，則RLO為1，否則為0。比較指令影響狀態(tài)字位CC1和CC0。滾柱直徑篩選系統(tǒng)輸出端子接線如圖2.2所示。2.4 PLC系統(tǒng)硬件配置及資源分配根據(jù)控制要求，系統(tǒng)有7個(gè)電磁翻板驅(qū)動(dòng)器Y1Y7；1個(gè)電磁擋板驅(qū)動(dòng)器Y9；2個(gè)雙作用氣缸的電磁閥驅(qū)動(dòng)(TA和TB)；7個(gè)料斗滿指示燈H1H7；1個(gè)落料管缺料指示燈H0；1個(gè)報(bào)警器HA；1個(gè)啟動(dòng)按鈕；1個(gè)停止按鈕；1個(gè)消警按鈕；1個(gè)落料管缺料傳感器B0；7個(gè)料斗落料傳感器B1B7；2個(gè)推料氣缸位置傳感器；1個(gè)電磁擋板位置傳感器；1個(gè)測(cè)量機(jī)構(gòu)。所以至少需要19個(gè)數(shù)字量輸出端子、14個(gè)輸入端子和1個(gè)模擬量輸入通道。系統(tǒng)硬件配置如圖2.3所示。滾柱直徑篩選系統(tǒng)I/O地址分配如表2.1所示。表2.1 滾柱直徑篩選系統(tǒng)資源分配表序號(hào)符號(hào)地址說明序號(hào)符號(hào)地址說明1SB1I0.0啟動(dòng)按鈕，常開按鈕25S4M2.4控制步序42SB2I0.1停止按鈕，常閉按鈕26S5M2.5控制步序53SB3I0.2消警按鈕，常開按鈕27S6M2.6控制步序64B0I0.3落料管缺料傳感器28TAQ4.0推料缸伸出驅(qū)動(dòng)電控閥5B8_1I0.4推料氣缸縮到位傳感器29TBQ4.1推料缸縮回驅(qū)動(dòng)電控閥6B8_2I0.5推料氣缸推到位傳感器30Y9Q4.2電磁擋板驅(qū)動(dòng)裝置7B9I0.6擋板伸出到位位置開關(guān)31HAQ4.3聲光報(bào)警器續(xù)表2.1序號(hào)符號(hào)地址說明序號(hào)符號(hào)地址說明8B1I1.1料斗1落料傳感器32Y1Q5.1料斗翻板1電磁驅(qū)動(dòng)裝置9B2I1.2料斗2落料傳感器33Y2Q5.2料斗翻板2電磁驅(qū)動(dòng)裝置10B3I1.3料斗3落料傳感器34Y3Q5.3料斗翻板3電磁驅(qū)動(dòng)裝置11B4I1.4料斗4落料傳感器35Y4Q5.4料斗翻板4電磁驅(qū)動(dòng)裝置12B5I1.5料斗5落料傳感器36Y5Q5.5料斗翻板5電磁驅(qū)動(dòng)裝置13B6I1.6料斗6落料傳感器37Y6Q5.6料斗翻板6電磁驅(qū)動(dòng)裝置14B7I1.7料斗7落料傳感器38Y7Q5.7料斗翻板7電磁驅(qū)動(dòng)裝置15F1M0.1料斗1允許落料標(biāo)志39H0Q6.0落料管缺料指示燈16F2M0.2料斗2允許落料標(biāo)志40H1Q6.1料斗1料滿指示燈17F3M0.3料斗3允許落料標(biāo)志41H2Q6.2料斗2料滿指示燈18F4M0.4料斗4允許落料標(biāo)志42H3Q6.3料斗3料滿指示燈19F5M0.5料斗5允許落料標(biāo)志43H4Q6.4料斗4料滿指示燈20F6M0.6料斗6允許落料標(biāo)志44H5Q6.5料斗5料滿指示燈21F7M0.7料斗7允許落料標(biāo)志45H6Q6.6料斗6料滿指示燈22S1M2.1控制步序146H7Q6.7料斗7料滿指示燈23S2M2.2控制步序247ALPIW288滾柱直徑測(cè)量通道24S3M2.3控制步序33 模擬量設(shè)置3.1 模擬量的處理在生產(chǎn)過程中，有許多過程變量的值是隨時(shí)間連續(xù)變化的（如溫度、壓力、流量等），稱為模擬量。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)這些物理量的控制，首先需要經(jīng)測(cè)量傳感器將物理量轉(zhuǎn)換為電量（如電壓、電流、電阻、電荷等），然后再經(jīng)變送器將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓和直流電信號(hào)(如1000mV、10V、420mA等)，再將標(biāo)準(zhǔn)的模擬電信號(hào)送入模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成CPU能夠接收的數(shù)字量信號(hào)后送入CPU進(jìn)行處理，PLC處理后的二進(jìn)制電平信號(hào)再送給模擬量輸出模塊D/A轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào)后去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行器。模擬量處理模塊的主要功能是，把生產(chǎn)過程中送來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC可使用的數(shù)字信號(hào)(A/D轉(zhuǎn)換)，或?qū)⒔?jīng)過CPU的內(nèi)部程序處理，PLC以數(shù)字量形式給出的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量(D/A轉(zhuǎn)換)，以供執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用。該模塊還具有將PLC與被控對(duì)象、執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電氣上隔離的能力6。在S7-300PLC系統(tǒng)中，模擬量輸入/輸出模塊用于完成包含模擬過程信號(hào)的較復(fù)雜的任務(wù)，用于連接不帶附加放大器的模擬執(zhí)行元件和傳感器。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1) 優(yōu)化配合，模塊可任意組合以配合任何所需輸入/輸出點(diǎn)數(shù)量；(2) 強(qiáng)大的模擬技術(shù)，不同的I/O范圍和高分辨率允許與眾多不同的模擬傳感器和執(zhí)行元件相連；(3) 結(jié)構(gòu)緊湊，組裝簡(jiǎn)單，接線方便，輸入地址由插槽決定；(4) 電壓，電流傳感器，熱電偶，電阻和電阻式溫度器均可作為傳感器與該模塊相連；(5) 從8位到15位+符號(hào)位的分辨率可調(diào)，用于不同的轉(zhuǎn)換時(shí)間；(6) 基本電流/電壓測(cè)量范圍由量程卡機(jī)械設(shè)定或模塊連線選定，微調(diào)由STEP7 V5.3“硬件組態(tài)”功能進(jìn)行設(shè)定；(7) 中斷能力，模塊將診斷和超限中斷傳送到PLC的CPU中；(8) 診斷模塊將大量的診斷信息傳送到CPU中，紅色的LED組表示故障/錯(cuò)誤。3.2 模擬量輸入值的規(guī)范化FC105在STEP7 V5.3的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)“T1-S7轉(zhuǎn)換塊”的子目錄里有一個(gè)可以用于模擬量輸入規(guī)范化的功能FC105，符號(hào)名為“SCALE”，該功能可以將從模擬量輸入模塊接收的一個(gè)整型值轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限(LO-LIM)和上限(HI-LIM)之間的實(shí)型值。常數(shù)K1和K2根據(jù)輸入值是雙極性還是單極性來設(shè)置7。FC105的功能可用方程式表示為： 由于測(cè)量機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的信號(hào)為10V的模擬量電壓信號(hào)，所以需要通過模擬量輸入模塊將誤差信號(hào)送入PLC進(jìn)行比較處理?？梢詫⒛M量輸入模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)字-32768+32768用整數(shù)規(guī)范化功能子程序進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為0100的實(shí)型數(shù)字。(1) 如果誤差值15，則將滾柱送入料斗1；(2) 如果30誤差值15，則將滾柱送入料斗2；(3) 如果45誤差值30，則將滾柱送入料斗3；(4) 如果55誤差值45，則將滾柱送入料斗4；(5) 如果70誤差值55，則將滾柱送入料斗5；(6) 如果85誤差值70，則將滾柱送入料斗6；(7) 如果誤差值85，則將滾柱送入料斗7。滾柱直徑篩選系統(tǒng)輸入端子接線如圖3.1所示。4 滾柱直徑篩選控制系統(tǒng)PLC控制程序4.1 工作過程子程序FC1工作過程控制子程序FC1主要完成滾柱直徑篩選系統(tǒng)工作步序的控制，系統(tǒng)分為5個(gè)循環(huán)工序，送料子系統(tǒng)由工序1和工序2完成。檢測(cè)由工序3、工序4及工序5完成8。(1) 工序1：在初始狀態(tài)下（限位擋板處于伸出位置、推料氣缸處于伸出位置、各料斗的電磁翻板均處于關(guān)閉位置），按啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)首先檢查落料管有無滾柱，如果無滾柱，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)（按消警按鈕可以消除警報(bào)），補(bǔ)充滾柱后需再按啟動(dòng)按鈕；在電磁擋板Y9伸到位(B9動(dòng)作)、推料缸伸到位(B8-2動(dòng)作)且未出現(xiàn)缺料及料斗滿的情況下，按啟動(dòng)按鈕SB1（或循環(huán)到最后一個(gè)工序）則進(jìn)入工序1，使推料缸Y8縮回(電控閥TA復(fù)位、TB動(dòng)作)，以便被測(cè)滾柱從落料管落下。程序如圖4.1所示。(2) 工序2：如果有滾柱，則推料氣缸縮回，被測(cè)滾柱由落料管落下，然后推料氣缸伸出將滾柱推到鎢鋼測(cè)頭下方，完成送料過程。如果推料缸Y8已經(jīng)縮回到位(B8-1動(dòng)作)，則進(jìn)入工序2，使推料缸Y8伸出(電控閥TA動(dòng)作、TB復(fù)位)，以便將被測(cè)滾柱推到鎢鋼測(cè)頭下方。程序如圖4.2所示。(3) 工序3：此時(shí)推料缸Y8已經(jīng)伸出到位(B8-2動(dòng)作)，則進(jìn)入工序3，等待1s使鎢鋼測(cè)頭完成對(duì)滾柱的測(cè)試。程序如圖4.3所示。(4) 工序4：完成工序3后，將測(cè)量值送相敏檢波放大器處理，再送電壓放大器放大，最后將與直徑誤差值成正比的電壓值(10V)送PLC的模擬量輸入模塊進(jìn)行處理，根據(jù)誤差的大小來決定打開哪一個(gè)翻板。這時(shí)則進(jìn)入工序4，先有料斗標(biāo)志(F1F7)對(duì)應(yīng)控制具體打開哪一個(gè)料斗翻板(Y1Y7)，然后延時(shí)1s，縮回電磁擋板(Y9)。程序如圖4.4和圖4.5所示。(5) 工序5：完成工序4后由電磁機(jī)構(gòu)將限位擋板抽離，滾柱在推料氣缸的作用下落入對(duì)應(yīng)料斗并計(jì)數(shù)；如果料斗計(jì)數(shù)滿，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)（按消警按鈕可消除警報(bào)），更換料斗后可再按啟動(dòng)按鈕繼續(xù)進(jìn)行滾柱測(cè)量；如果料斗計(jì)數(shù)器未滿，則直接進(jìn)入下一個(gè)滾柱的測(cè)量，并如此循環(huán)。此時(shí)電磁擋板Y9已經(jīng)縮回到位(B9斷開)，且被測(cè)滾柱已經(jīng)落入對(duì)應(yīng)料斗(B1B7有一個(gè)動(dòng)作)，則進(jìn)入工序5，以便進(jìn)入下一循環(huán)測(cè)試過程。程序如圖4.6所示。(6) 停機(jī)復(fù)位：任何時(shí)候按停止按鈕，則直接進(jìn)入停機(jī)復(fù)位狀態(tài)。 4.2 計(jì)數(shù)及比較功能子程序FC24.2.1 計(jì)數(shù)程序計(jì)數(shù)及比較功能子程序FC2主要對(duì)落入料斗的滾柱進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，并判斷料斗是否計(jì)數(shù)滿，如果料斗計(jì)數(shù)滿，則發(fā)出料斗滿聲光報(bào)警提示，然后等待消警并重新啟動(dòng)。下面以料斗1計(jì)數(shù)為例，說明FC2工作過程。料斗1：由光電傳感器B1檢測(cè)滾柱是否落入料斗1，并由計(jì)數(shù)器C1進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如果C1的統(tǒng)計(jì)值(MW60)大于或等于料斗的設(shè)定值(950)，則料滿指示燈H1點(diǎn)亮，并由聲光報(bào)警器HA報(bào)警。程序如圖4.7所示。4.2.2 報(bào)警程序報(bào)警系統(tǒng)是指當(dāng)料斗計(jì)數(shù)滿或缺料時(shí)，通過聲光報(bào)警傳感器，將信號(hào)反饋至控制中樞，通過分析，從而決定打開或者關(guān)閉電磁翻板，或打開落料管使?jié)L柱落下，完成循環(huán)測(cè)試。主要由傳感器完成所有過程，其分布在落料管和各料斗入口處。聲光報(bào)警：當(dāng)缺料傳感器B0動(dòng)作或任一料斗計(jì)數(shù)滿(M14.0M14.6動(dòng)作)時(shí)，由HA發(fā)出聲光報(bào)警，程序如圖4.8所示。報(bào)警后如果按消警按鈕，則立即消警；按停機(jī)按鈕，則立即消警并進(jìn)入系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)，按啟動(dòng)按鈕，則立即消警，并復(fù)位料斗計(jì)數(shù)器，如圖4.7所示，重新啟動(dòng)篩選工作過程，如圖4.5所示。4.3 測(cè)量結(jié)果規(guī)格化處理程序FC3子程序FC3主要完成滾柱直徑誤差的測(cè)量，并進(jìn)行規(guī)格化處理，然后根據(jù)處理的結(jié)果判斷被測(cè)滾柱放入哪一個(gè)料斗。測(cè)量結(jié)果的規(guī)格化處理：調(diào)用規(guī)格化處理功能子程序FC105直接讀取PIW288模擬量輸入通道測(cè)量值(-32768+32768)，并進(jìn)行0100的規(guī)格化處理，處理結(jié)果送入MD80。程序如圖4.9所示。程序中使用M20.0的常開觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)并聯(lián)控制BIPOLAR端子狀態(tài)為1，以實(shí)現(xiàn)對(duì)雙極性數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)格化處理。設(shè)置料斗標(biāo)志：為了控制被測(cè)滾柱能夠正確落入相應(yīng)的料斗，設(shè)置了7個(gè)標(biāo)志F1F7。(1) 如果MD8015，則設(shè)置F1；(2) 如果30MD8015，則設(shè)置F2；(3) 如果45MD8030，則設(shè)置F3；(4) 如果55MD8045，則設(shè)置F4；(5) 如果70MD8055，則設(shè)置F5；(6) 如果85MD8070，則設(shè)置F6；(7) 如果MD8085，則設(shè)置F7。以料斗3和料斗4為例，程序如圖4.10所示。4.4 啟動(dòng)組織模塊為了保證系統(tǒng)上電時(shí)退料缸Y8處于伸出位置、電磁擋板Y9處于伸出位置，所以在啟動(dòng)組織塊OB100中設(shè)置了系統(tǒng)初始化程序。程序如圖4.11所示，將SB1的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)并聯(lián)可以保證初始化操作被執(zhí)行。4.5 主循環(huán)組織塊OB1 除了啟動(dòng)組織塊OB100以外，功能子程序FC1FC3必須通過OB1的調(diào)用才能被執(zhí)行并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制或處理功能。程序如圖4.12所示。5 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試調(diào)試精密滾柱直徑篩選系統(tǒng)時(shí)，可打開S7-PLCSIM工具采用離線方式進(jìn)行方案調(diào)試。打開S7-PLCSIM后將硬件組態(tài)信息及程序塊下載到仿真PLC，按圖5.1插入調(diào)試變量，再按表5.1進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試。調(diào)試步驟：(1) 手動(dòng)設(shè)置篩選直徑范圍在45MD8030，按啟動(dòng)按鈕SB1進(jìn)入工序1，推料缸Y8縮回，等待滾柱從落料管落下；(2) 滾柱落下后，推料缸Y8伸出，將被測(cè)滾柱推到鎢鋼測(cè)頭下方即限位擋板的位置；(3) 鎢鋼測(cè)頭開始對(duì)滾柱進(jìn)行測(cè)試；(4) 料斗3的電磁翻板，然后電磁擋板Y9縮回；(5) 進(jìn)入工序5，被測(cè)滾柱落入料斗3，料斗計(jì)數(shù)器C3計(jì)數(shù)，然后電磁翻板Y3關(guān)閉，電磁擋板Y9伸出；(6) 進(jìn)入工序1，準(zhǔn)備開始下一個(gè)滾柱的篩選。表5.1 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試數(shù)據(jù)及調(diào)試步驟步驟調(diào)試前活動(dòng)的變量需手動(dòng)設(shè)置的變量調(diào)試后活動(dòng)的變量說明0PIW288=11000-2800SB2=1，B8-2=1，B9=1F3=1，Ta=1初始化操作1F3=1，Ta=1SB先為1再為0S1=1，F(xiàn)3=1，Tb=1按SB1進(jìn)入工序12S1=1，F(xiàn)3=1，Tb=1B8-2=0，B8-1=1S2=1，F(xiàn)3=1，Ta=1進(jìn)入工序23S2=1，F(xiàn)3=1，Ta=1B8-2=1，B8-1=0S3=1，F(xiàn)3=1，Ta=1，進(jìn)入工序34S3=1，F(xiàn)3=1，Ta=11s S4=1，F(xiàn)3=1，Ta=1，Y3=1，Y9=1，進(jìn)入工序4，料斗3翻板開5S4=1，F(xiàn)3=1，Ta=1，Y3=1，Y9=1B8-2=1，B8-1=0，B9=0，B3先為1再為0S5=1，F(xiàn)3=1，Ta=1，Y3=0，Y0=0，C3=C3+1進(jìn)入工序5，被測(cè)滾柱落入料斗