傳送機(jī)分檢貨物控制系統(tǒng)

1、 傳送機(jī)分檢貨物控制系統(tǒng) 第 27 頁第1章 緒論隨著社會(huì)的不斷發(fā)展 ,市場的競爭也越來越激烈 ,因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù) ,提高生產(chǎn)效率 ,尤其在需要進(jìn)行材料分揀的企業(yè) ,以往一直采用人工分揀的方法 ,致使生產(chǎn)效率低 ,生產(chǎn)成本高 ,企業(yè)的競爭能力差 ,材料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)線上的分揀設(shè)備進(jìn)行智能化控制是一種既能節(jié)約成本現(xiàn)今社會(huì)科技發(fā)展迅速，各個(gè)行業(yè)不斷創(chuàng)新突破。隨著人們生活的需要，PLC的應(yīng)用已經(jīng)滲透到了國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對人們的生產(chǎn)生活起到了不可取代的巨大作用，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。了解并應(yīng)用PLC知識(shí)是一項(xiàng)可用性極強(qiáng)并意義

2、深遠(yuǎn)的事.本系統(tǒng)是利用可編程控制器(PLC),設(shè)計(jì)成本低、效率高的材料自動(dòng)分揀裝置.以PLC為主控制器,結(jié)合傳送機(jī)裝置、電磁鐵技術(shù)、行程開關(guān)等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動(dòng)分揀.系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn),可根據(jù)不同對象,廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)場所。作為新一代的學(xué)子，我們應(yīng)當(dāng)積極努力，在PLC方面有所收獲，但由于本人知識(shí)構(gòu)成有限，設(shè)計(jì)中難免有所缺陷，望各位老師同學(xué)給予批評和指正。第2章 PLC的介紹2.1 PLC的產(chǎn)生可編程控制器的產(chǎn)生和發(fā)展與繼電器有很大的關(guān)系。繼電器是一種用弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開關(guān)，雖有上百年的歷史，但在復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)中，故障的查找和排除是非常

3、困難的，可能會(huì)花大量時(shí)間，嚴(yán)重的影響生產(chǎn)。如果工藝要求發(fā)生變化，就得重新設(shè)計(jì)線路連線安裝，不利于產(chǎn)品的更新?lián)Q代。顯然，需要尋求一種新的控制裝置來取代老式的繼電器控制系統(tǒng)，使電氣控制系統(tǒng)的工作更可靠、更容易維護(hù)、更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件。1968年美國通用汽車公司（GM）公開向社會(huì)招標(biāo)，要求用新的電氣控制裝置取代繼電器控制系統(tǒng)，以便適應(yīng)迅速改變生產(chǎn)程序的要求，該公司為新的控制系統(tǒng)提出10項(xiàng)指標(biāo)： 編程方便，可現(xiàn)場修改程序 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu) 可靠性高于繼電器控制裝置 體積小于繼電器控制盤 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī) 成本可與繼電器控制盤競爭 輸入可以是交流150V以上 輸出為交流115V，

4、容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小 用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)美國通用汽車公司（GM）對于用來取代繼電器控制系統(tǒng)的新的電氣控制裝置所提出的10項(xiàng)指標(biāo)，研制出世界第一臺(tái)可編程控制器并在GM公司汽車生產(chǎn)線上首次應(yīng)用成功，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。此后日本、德國等相繼引入可編程控制器，使之迅速發(fā)展起來。這一時(shí)期它主要用于順序控制，雖然也采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但當(dāng)時(shí)只能進(jìn)行邏輯運(yùn)算，故稱為可編程邏輯控制器，簡稱PLC(Programmable Logic Controller)。20世紀(jì)70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)

5、的迅速發(fā)展，可編程邏輯控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅用邏輯編程取代硬件連線邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了邏輯控制、順序控制的范圍，故稱為可編程控制器，簡稱PC(Programmable Controller)，但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）混淆，所以人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程控制器的縮寫。2.2 PLC的定義美國國際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)

6、字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可遍程序控制器極其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完

7、成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。2.3 PLC的特點(diǎn) 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個(gè)方面： 隔離：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號(hào)。這種光電隔離措施，使外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部

8、干擾源對于PLC的影響，同時(shí)防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。 濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對高頻干擾信號(hào)進(jìn)行有效的抑制。 對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的干擾。 內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、watchdog（“看門狗”）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過了警戒時(shí)鐘（WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證CPU可靠運(yùn)行。 利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測，并采用信息保護(hù)和恢

9、復(fù)措施。 對用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 采用密封、防塵、抗震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。 以集成電路為基本元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式，也提高了抗干擾能力。 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。 編程方便，易于使用PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)

10、算機(jī)知識(shí)和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識(shí)的人員都可在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 功能完善PLC的輸出/輸入功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)與任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入/輸出。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)、和強(qiáng)制I/O等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印、及報(bào)表生成等功能。 設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)

11、試，以后修改起來十分不便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。 體積小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC的輸入/輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映現(xiàn)場總線信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀的反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。 易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 可實(shí)現(xiàn)三電一體化PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體，可以方便、靈活地組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。2.

12、4 PLC的主要功能 條件控制功能條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。 定時(shí)/記數(shù)控制功能定時(shí)/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時(shí)器、記數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對某種操作的定時(shí)或記數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和記數(shù)繼電器。 數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。 A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能A/D與D

13、/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。 運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。 過程控制功能程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（即I/O擴(kuò)展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。 遠(yuǎn)程I/O功能遠(yuǎn)程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PL

14、C之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。 監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)。2.5 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理2.5.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其

15、內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖2.5.1所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。圖2.5.1 PLC結(jié)構(gòu)圖2.5.2 PLC各部分的作用 中央處理器CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下： 診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工

16、作狀態(tài)及編制程序中的語法錯(cuò)誤。 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。 按用戶程序存儲(chǔ)器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。 存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。 存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分：一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。二大部分是用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。 輸入輸出接口電路PLC通過輸入輸出（I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)

17、。 電源PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 輸入輸出I/O擴(kuò)展接口若主機(jī)單元的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。 PLC的基本工作原理PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描全過程如圖2.5.2

18、所示。圖2.5.2 PLC的掃描全過程 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。 程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。顯然掃描周期的長短主要取決與程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對輸入

19、、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的I/O刷新期間輸出才會(huì)發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會(huì)造成不利影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是外設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時(shí)的，由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，往往要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的

20、誤操作將會(huì)大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。2.6 PLC的發(fā)展趨勢PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使PLC結(jié)構(gòu)更為湊，相當(dāng)與一本精裝本書的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。 向大容量、高速度方向發(fā)展大型PLC采用多微處理器系

21、統(tǒng)，有的采用了32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增加。 智能型I/O模塊的發(fā)展智能型I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。 基于PC的編程軟件取代編程器隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上模塊的型號(hào)、模塊的參數(shù)、各串行通行接口的參數(shù)等。 PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)

22、構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可遍程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，IEC制定了可遍程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。 PLC通信的易用化PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信息，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。 組態(tài)軟件與PLC的軟件化個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。 PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合現(xiàn)場總線

23、I/O與PLC可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的DCS系統(tǒng)。 開發(fā)新型特殊功能模塊I/O組件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大處理能力。 CPU的處理速度進(jìn)一步加快目前，PLC的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其高的CPU也不過80486，將來會(huì)全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU進(jìn)行處理、分時(shí)處理或分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度達(dá)到納秒級。2.7 FX2N型可編程控制器FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足

24、單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。圖2.7 三菱PLC的模型在本課題中,我們選用的是FX2N-16MR型可編程控制器.下面介紹一下FX2N-16MR的含義.FX2N是代表產(chǎn)品的系列.16是表示輸入輸出點(diǎn)的總和.M代表基本模塊,如果是E,則是擴(kuò)展模塊.R 表示它的輸出方式為繼電器輸出. T為晶體管輸出.S 表示晶閘管輸出.第3章 電磁鐵3.1 電磁鐵的簡介內(nèi)部帶有鐵心的、利用通有電流的線圈使其像磁鐵一樣具有磁性的裝置叫做電磁鐵,通常制成條形或蹄形。鐵心要用容易磁化,又容易消失磁性的軟鐵或硅鋼來制做。這樣的電磁鐵在通電時(shí)有磁性,斷電后就隨之消失。 電磁鐵

25、有許多優(yōu)點(diǎn):電磁鐵磁性的有無,可以用通、斷電流控制。磁性的大小可以用電流的強(qiáng)弱或線圈的匝數(shù)來控制。電磁鐵在日常生活中有極其廣泛的應(yīng)用。 電磁鐵是電流磁效應(yīng)（電生磁）的一個(gè)應(yīng)用，與生活聯(lián)系緊密，如電磁繼電器、電磁起重機(jī)、磁懸浮列車等。電磁鐵可以分為直流電磁鐵和交流電磁鐵兩大類型。如果按照用途來劃分電磁鐵，主要可分成以下五種： 牽引電磁鐵主要用來牽引機(jī)械裝置、開啟或關(guān)閉各種閥門，以執(zhí)行自動(dòng)控制任務(wù)。 起重電磁鐵用作起重裝置來吊運(yùn)鋼錠、鋼材、鐵砂等鐵磁性材料。 制動(dòng)電磁鐵主要用于對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)以達(dá)到準(zhǔn)確停車的目的。 自動(dòng)電器的電磁系統(tǒng)如電磁繼電器和接觸器的電磁系統(tǒng)、自動(dòng)開關(guān)的電磁脫扣器及操作電磁鐵

26、等。 其他用途的電磁鐵如磨床的電磁吸盤以及電磁振動(dòng)器等。3.2 電磁鐵的工作原理當(dāng)線圈通電后，鐵心和銜鐵被磁化，成為極性相反的兩塊磁鐵，它們之間產(chǎn)生電磁吸力。當(dāng)吸力大于彈簧的反作用力時(shí)，銜鐵開始向著鐵心方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)線圈中的電流小于某一定值或中斷供電時(shí)，電磁吸力小于彈簧的反作用力，銜鐵將在反作用力的作用下返回原來的釋放位置。 電磁鐵是利用載流鐵心線圈產(chǎn)生的電磁吸力來操縱機(jī)械裝置，以完成預(yù)期動(dòng)作的一種電器。它是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的一種電磁元件。 電磁鐵主要由線圈、鐵心及銜鐵三部分組成，鐵心和銜鐵一般用軟磁材料制成。鐵心一般是靜止的，線圈總是裝在鐵心上。開關(guān)電器的電磁鐵的銜鐵上還裝有彈簧，如圖3.2

27、所示。圖3.2 電磁鐵的基本組成第4章 行程開關(guān)4.1 行程開關(guān)的定義何為行程開關(guān)呢？就是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關(guān)，在日常生活中我們最易碰到的例子就是冰箱了。不知你注意到?jīng)]有，當(dāng)你打開冰箱時(shí)，冰箱里面的燈就會(huì)亮了起來，而關(guān)上門就又熄滅了，這是因?yàn)殚T框上有個(gè)開關(guān)，被門壓緊時(shí)燈的電路斷開，門一開就放松了，于是就自動(dòng)把電路閉合使燈點(diǎn)亮。這個(gè)開關(guān)就是行程開關(guān)。圖4.1 行程開關(guān)4.2 行程開關(guān)的應(yīng)用行程開關(guān)的應(yīng)用方面很多，很多電器里面都有它的身影。那這么簡單的開關(guān)能起什么作用呢？它主要是起連鎖保護(hù)的作用。最常見的例子莫過于其在洗衣機(jī)和錄音機(jī)（錄像機(jī)）中的應(yīng)用了。在洗衣機(jī)的脫水（甩干）過程中

28、轉(zhuǎn)速很高，如果此時(shí)有人由于疏忽打開洗衣機(jī)的門或蓋后，再把手伸進(jìn)去，很容易對人造成傷害，為了避免這種事故的發(fā)生，在洗衣機(jī)的門或蓋上裝了個(gè)電接點(diǎn)，一旦有人開啟洗衣機(jī)的門或蓋時(shí)，就自動(dòng)把電機(jī)斷電，甚至還要靠機(jī)械辦法聯(lián)動(dòng)，使門或蓋一打開就立刻“剎車”，強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)著的部件停下來，免得傷害人身。在錄音機(jī)和錄像機(jī)中，我們常常使用到快進(jìn)或者倒帶，磁帶急速地轉(zhuǎn)動(dòng)，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)磁帶的端點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)停下來。在這里行程開關(guān)又一次發(fā)揮了作用，不過這一次不是靠碰撞而是靠磁帶的張力的突然增大引起動(dòng)作的。 行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其它設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備。 機(jī)床上有很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運(yùn)

29、動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時(shí)利用行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動(dòng)換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。比如自動(dòng)運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰著行程開關(guān)，接通了翻車機(jī)構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜?，并且退回到起點(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰著起點(diǎn)的行程開關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接通，開始自動(dòng)裝車?？偸沁@樣下去，就成了一套自動(dòng)生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜地工作，節(jié)省了人的體力勞動(dòng)。第5章 傳送機(jī)分檢貨物控制系統(tǒng)5.1 控制要求如圖所示，傳送機(jī)分檢貨物裝置可分別檢出大、小鐵球。如果傳送機(jī)底下的電磁鐵吸住小鐵球，則將小球放入裝小球的箱子里；如果吸住大鐵球，則將大球放入裝大球的箱子里。 ST1 ST4 ST5 M

30、ST3 ST2 電磁鐵 混合球箱 接近開關(guān) 小球箱 大球箱 ST6 傳送機(jī)分揀貨物示意圖傳送機(jī)電磁鐵的上升和下降運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，傳送機(jī)的左、右運(yùn)動(dòng)則由另一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)。初始狀態(tài)下，傳送機(jī)停在原位。按下傳送機(jī)啟動(dòng)按鈕后，電磁鐵在傳送機(jī)的帶動(dòng)下下降到混合球箱中。如果在傳送機(jī)下降過程中壓合行程開關(guān)ST2，則電磁鐵的電磁線圈通電后吸住小球，然后上升右行至行程開關(guān)ST4的位置，電磁鐵下降，將小球放入小球箱中。如果電磁鐵由原位下降后未壓合行程開關(guān)ST2，則電磁鐵的電磁線圈通電后將吸住大球，然后右行至行程開關(guān)ST5位置，電磁鐵下降，將大球放入大球箱中，然后左行回到ST1處重復(fù)以上過程。5.2 I/O地

31、址分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1X0指示燈HLY0停止按鈕SB2X1電磁鐵上升接觸器KM1Y1球箱定位行程開關(guān)ST1X2電磁鐵下降接觸器KM2Y2下限位行程開關(guān)ST2X3傳送機(jī)左移接觸器KM3Y3上限位行程開關(guān)ST3X4傳送機(jī)右移接觸器KM4Y4小球箱定位行程開關(guān)ST4X5電磁鐵線圈YVY5大球箱定位行程開關(guān)ST5X6接近開關(guān)ST6X75.3 外部接線圖 SB1 SB2 HL ST1 KM1 KM2 ST2 KM2 KM1 ST3 KM3 KM4 ST4 KM4 KM3 ST5 YV ST6 220V傳送機(jī)分檢貨物PLC控制接線圖 PLCX0 COM1

32、 COM2 X1 Y0X2 Y1X3 Y2X4 Y3X5 Y4X6 Y5X7 COM5.4 狀態(tài)流程圖 M8002 X1 X3 Y5 X6 Y0 初始條件 X0 Y0 Y2 電磁鐵下降T0 K20 T0 T0 X2 抓小球 X2抓大球 抓球 T1 T1 K10 T1 T1 K10 Y1上升 Y1上升 X3 X3 X4 X5 Y4右移 Y4右移 X4 X5 Y2下降 X2 T2 T2 K10 Y1上升 X3 X1 Y3左移 X1傳送機(jī)分檢貨物控制狀態(tài)流程圖S0S21S22S25SET Y5SET Y5S23S26S24S27S30RST Y5S31S32S335.5 梯形圖傳送機(jī)分檢貨物PLC控

33、制梯形圖5.6 程序設(shè)計(jì)說明初始狀態(tài)時(shí)，PLC接通電源，終端限位行程開關(guān)ST1和上限位行程開關(guān)ST3被壓合且混合球箱中存在鐵球，故接近開關(guān)ST6閉合，X1、X2、X6閉合。Y0線圈接通，指示燈HL亮。同時(shí)，第3邏輯行中Y0常開觸點(diǎn)閉合，第2邏輯行中M8002閉合一個(gè)掃描周期，狀態(tài)元件S0置位。按下啟動(dòng)按鈕SB1，第3邏輯行中X0閉合，狀態(tài)元件S21被置位，第4邏輯行中Y2、T0線圈接通，電磁鐵下降。當(dāng)電磁鐵下降并壓合行程開關(guān)ST2時(shí)，說明電磁鐵將吸合小球。第4邏輯行中X2常開觸點(diǎn)閉合，經(jīng)過2S后，T0的常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)元件S22置位，第5邏輯行中T1線圈接通，Y5線圈置位，電磁鐵YV通電，吸

34、合小球。經(jīng)過1S后，第5邏輯行中T1的常閉觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)元件S23置位，Y1線圈被接通，電磁鐵吸合小球上升。當(dāng)上升至要求高度時(shí)，壓合行程開關(guān)ST3，第6邏輯行中X3常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)元件S24置位，第7邏輯行中Y4線圈接通，傳送機(jī)右行。當(dāng)右行至小球箱的上方時(shí)，撞擊行程開關(guān)ST4，第7邏輯行中X4常閉觸點(diǎn)斷開，傳送機(jī)停止右行，同時(shí)狀態(tài)元件S30置位，第11邏輯行中Y2線圈接通，電磁鐵下降。當(dāng)下降至適當(dāng)高度時(shí)，壓下行程開關(guān)ST2，第11邏輯行中X2常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)元件S31置位，第12邏輯行中T2線圈接通，Y5線圈復(fù)位，電磁鐵YV釋放，小球被放入小球箱中。經(jīng)過2S后，第12邏輯行中T2常開觸點(diǎn)閉

35、合，狀態(tài)元件S32置位，第13邏輯行中Y1線圈接通，電磁鐵上升。當(dāng)上升至要求高度時(shí)，壓合行程開關(guān)ST3，狀態(tài)元件S33置位，第14邏輯行中Y3線圈接通，傳送機(jī)左移。當(dāng)傳送機(jī)左移至混合球箱上方時(shí)，撞擊行程開關(guān)ST1，第14邏輯行中X1常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)元件S0又被置位，開始下一次鐵球分檢。同理，可得出當(dāng)電磁鐵下降時(shí)沒有壓合行程開關(guān)ST2的情況，此時(shí)電磁鐵吸合的時(shí)大球。經(jīng)過2S后，S25置位，程序?qū)⒖刂苽魉蜋C(jī)吸住大球放入裝大球的箱子中。5.7 結(jié)論 設(shè)計(jì)總結(jié)：本設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)不同大小的自動(dòng)分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物,不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，而且分揀誤差率極低。 功能介紹：準(zhǔn)確、連續(xù)、大批量地分揀貨物。 調(diào)試要點(diǎn)：首先確保各器件的完好性，其次檢測各元件的電源線和地線是否接觸良好，然后組