材料自動分揀系統(tǒng)的PLC設計

1、洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）材料自動分揀系統(tǒng)的plc設計摘 要 利用可編程控制器(plc),設計成本低、效率高的材料自動分揀裝置.以plc為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感技術、位置控制等技術,運用梯形圖編程，實現(xiàn)對鐵塊及不同顏色材料的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求. 本設計采用的是三菱系列的可編程控制器（plc）。第一章進行了設計的分析。第二章根據(jù)對設計的分析進行了方案的確定和plc型號的選用，同時進行了io接點的分配。第三章進行了電氣原理圖的設計同時對按鈕等電器元件進行了選用，第四章進行了plc程序的設計和操作過程的敘

2、述。關鍵詞：可編程控制器，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器。 the design of material selecting system by plc controlledabstract the design of an automatic sorting with low cost and high efficiency is presented in the paper，which regards programmable logic controller(plc) as the master controller and combines pneumatic device，sensing

3、 technology，position control and other technology to implement automatic selecting of the products live.program with the ladder-shape figure,designing the automatic system that sorts out iron,aluminum and plastic and different colour.the device is characteristic of high automation, steady running, h

4、igh precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications.this design adoption is the programmable controller(plc) of mitsubishi series.chapter 1 carried on the analysis of design.chapter 2 according to carrying on a project really

5、and settling with plc to the analysis of design the choice of the model number, carried on the allotment of io point of contact in the meantime.chapter 3 carried on the design of electricity principle diagram to wait an electric appliances component to carry on choice towards pressing button in the

6、meantime, chapter 4 carried on plc the design of the procedure and the description of the operation process.key words: programmable logic controller，sorting device，control system，sensors4目 錄前 言1第1章多種材料分揀裝置系統(tǒng)設計分析21.1設計對象介紹31.1.1 課題任務提出31.1.2控制方案選擇4第2章 材料分揀系統(tǒng)方案分析52.1 用戶i/o設備及所需plc的i/o點數(shù)52.2 用戶存儲容量的選擇6

7、2.3 plc型號的選擇6第3章 材料自動分揀裝置系統(tǒng)的硬件設計83.1 自動分揀裝置系統(tǒng)的設計過程83.1.1 自動分揀系統(tǒng)動作順序分析83.3.2設計要求83.1.3 保護要求93.2電氣元件的選擇93.2.1 按鈕的選用93.2.2 傳感器的選用93.2.3 電機的選用103.2.4 變頻器的選用103.3 plci/o點實際接線圖143.3.1 plc的接線143.3.2 plc的i/0接線圖15第4章 plc程序設計174.1系統(tǒng)的順序功能圖設計174.1.1 系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示：184.2 梯形圖程序設計204.2.1黃燈及其閃爍控制部分204.2.2紅燈禁止下料控制

8、部分224.2.3蜂鳴器控制程序234.2.3傳送帶材料計數(shù)控制程序244.2.4其他主要程序設計25第5章 調(diào)試與抗干擾系統(tǒng)分析265.1 程序的模擬調(diào)試265.2程序的現(xiàn)場調(diào)試265.3 系統(tǒng)調(diào)試275.3.1 調(diào)試過程275.3.2 調(diào)試結(jié)果275.4 plc的抗干擾系統(tǒng)285.4.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾285.4.2 plc控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源285.4.3 plc控制系統(tǒng)工程應用的抗干擾設計305.4.4主要抗干擾措施30結(jié) 論32謝 辭33參考文獻34附錄35外文資料翻譯47前 言plc是從20世紀末發(fā)展起來的一種新型的電氣控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術和計算控制技

9、術、通信技術融為一體，以其顯著的優(yōu)點正被廣泛地應用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中?？删幊炭刂破饕晕⑻幚砥鳛楹诵?，綜合計算機技術、自動化技術和通信技術發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。應用plc技術是當今世界潮流，必將對生產(chǎn)、科研和社會生活等諸多領域產(chǎn)生巨大而深遠的影響。目前世界上，生產(chǎn)和研制plc的大公司很多，有代表性的是日本的歐姆龍公司，德國西門子、美國的ab公司，都處于世界的領先水平。總的來說，我國從1974年開始研制plc，1979年開始應用于工業(yè)，并且發(fā)展很快，已取得了很大的成績，但是與世界研制和應用水平較高的國家相比還有很大的差距。隨著社會的不斷發(fā)展,市場的競爭也越來越激烈,

10、因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術,提高生產(chǎn)效率,尤其在需要進行材料分揀的企業(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。而物料分揀采用可編程控制器plc進行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動強度大大降低,可顯著提高勞動生產(chǎn)率.而且,分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接,實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理.其設計采用標準化、模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護、檢修方便等特點,受場地原因影響不大。同時,只要根據(jù)不同的分揀對象,對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。本設計應用可編程控制器(plc)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程材料自動分揀的設計方案。文中比較

11、詳細地介紹了設計過程，包括具體的設計要求，對設計任務的分析，可編程控制器型號的選擇，i/o接點的分配， plc接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件接線圖，功能狀態(tài)圖，梯形圖程序以及指令表程序。第1章 多種材料分揀裝置系統(tǒng)設計分析本次設計的目的主要是根據(jù)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求改造過去采用的繼電器控制系統(tǒng)，同時鍛煉和提高自己的設計能力，并初步具備從理論走向?qū)嵺`的設計思想，夯實過去所學的專業(yè)知識。本次設計的內(nèi)容包括具體的設計要求.對設計任務的分析.可編程控制器型號的選擇.i/o接點的分配.實際狀態(tài)及傳感器與i/o接點的對應關系.plc接線圖等具體內(nèi)容，并且給出了完整的硬件電路圖、軟件流程圖、梯形圖程序和

12、指令表程序，繪制了完整的硬件接線圖和順序功能圖。本次設計的要求是采用可編程控制器plc進行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,使得分揀誤差率低且勞動強度大大降低,能夠顯著提高勞動生產(chǎn)率。自動分揀系統(tǒng)如下圖1-1所示，其系統(tǒng)組成如下：1光電傳感器；2顏色傳感器；3電容式傳感器；4電感式傳感器；a、b、c單出桿氣缸；510磁性開關；g交流異步電動機；d、e、f出口斜槽；p傳送帶。圖11.材料傳送、分揀系統(tǒng)系統(tǒng)組成：此工作系統(tǒng)由傳送帶、光電傳感器（1個）、顏色傳感器（一個）、電容式傳感器（1個）、電感式傳感器（1個）、安裝有磁性傳感器的物料分揀用直線氣缸（3個）和分揀斜槽（3條）組成。傳送件由三相交流電

13、動機g拖動，三相交流電動機由變頻器作低速運行控制。直線氣缸由雙線圈電磁閥控制。1.1 設計對象介紹材料在傳送系統(tǒng)的位置下料，當光電傳感器檢測到材料后，傳送帶就以低速（變頻器輸出頻率為5hz）運行，當檢測到材料為綠色木質(zhì)材料時，位置的直線氣缸a就會將綠色木質(zhì)材料推到斜槽d；當檢測到材料為塑料材料時，位置的直線氣缸b就將塑料材料推到斜槽e；當檢測到材料為鐵材料時，位置的直線氣缸c就將鐵材料推到斜槽f。1.1.1 課題任務提出隨著社會的不斷發(fā)展,市場的競爭也越來越激烈,因此各個生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進生產(chǎn)技術,提高生產(chǎn)效率,尤其在需要進行材料分揀的企業(yè),以往一直采用人工分揀的方法,致使生產(chǎn)效率低,生

14、產(chǎn)成本高,企業(yè)的競爭能力差。而物料分揀采用可編程控制器plc進行控制,能連續(xù)、大批量地分揀貨物,分揀誤差率低且勞動強度大大降低,可顯著提高勞動生產(chǎn)率.而且,分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設備無縫連接,實現(xiàn)對物料實物流、物料信息流的分配和管理.其設計采用標準化、模塊化的組裝,具有系統(tǒng)布局靈活,維護、檢修方便等特點,受場地原因影響不大。同時,只要根據(jù)不同的分揀對象,對本系統(tǒng)稍加修改即可實現(xiàn)要求。材料自動分揀系統(tǒng)裝置能實現(xiàn)如下3種基本功能：1.分揀出金屬與非金屬；2.分揀某一顏色塊；3.分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。 1.1.2控制方案選擇對生產(chǎn)過程采用自動化控制時，可選比較先進而又穩(wěn)定的

15、單片機和plc控制，但采用單片機控制還要附加配套的集成電路i/o接口，又必須完成大量硬件設計和制作工作，而且單片機的維修對工人的知識水平要求較高，需要專業(yè)水平較高的人員進行維護，所以其成本比采用plc控制要高。鑒于此種情況本設計選用了plc控制的方案。從微機的應用范圍來說，plc是專用機，而我們通常說的pc機是通用機。從工業(yè)控制的角度來說，plc是工業(yè)控制的通用計算機。因此，plc的抗干擾能力比pc高，編程及硬件配置簡單，開發(fā)周期短。第2章 材料分揀系統(tǒng)方案分析 2.1 用戶i/o設備及所需plc的i/o點數(shù)根據(jù)前述要求可知plc需要以下一些輸出端：分別是綠燈（待機控制）、紅燈（禁止下料提示）

16、、黃燈（允許下料指示）、和蜂鳴器（氣缸未復位提示）的4個輸出端、6個氣缸伸出（退回）的輸出端，以及電動機運轉(zhuǎn)/停止與低速運行控制的2個輸出端，總共需要12個輸出端。plc所需要的輸入信號端有：1個檢測是否下料的輸入端口，3個能檢測材料類型的輸入端口，2個自動分揀系統(tǒng)的待機控制與停機控制的輸出端口，6個氣缸伸出（復位）檢測輸入端口，這樣就一共需要12個輸入端。所以要選用輸入點的個數(shù)11、輸出點的個數(shù)12的plc。i/o接點的分配如表2-1所示：表2-1 i/o接點分配輸入輸出x000待機控制y000綠燈：待機指示x001停機控制y001紅燈：禁止下料指示x002位置下料檢測y002黃燈：允許下料

17、指示x003位置綠色木塊檢測y003蜂鳴器：氣缸未復位提示x004位置塑料檢測y004氣缸a伸出x005位置鐵檢測y005氣缸a退回x006氣缸a伸出檢測y006氣缸b伸出x007氣缸a復位檢測y007氣缸b退回x010氣缸b伸出檢測y010氣缸c伸出x011氣缸b復位檢測y011氣缸c退回x012氣缸c伸出檢測y013電機運轉(zhuǎn)/停止x013氣缸c復位檢測y014電機低速運行2.2 用戶存儲容量的選擇存儲容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元大小，因此程序容量小于存儲容量。plc用戶程序所需內(nèi)存容量一般與開關量輸入、輸出點數(shù)、模擬量輸入輸出

18、點數(shù)以及用戶程序達的編寫質(zhì)量等有關。對于控制較復雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲容量大些。對于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會使程序長度和執(zhí)行時間差距很大。對plc用戶程序存儲容量的估算，可用下面推薦的經(jīng)驗公式： 存儲器總字節(jié)數(shù)=（開關量i/o點數(shù)*10）+（模擬量點數(shù)*150） 按經(jīng)驗公式所得的存儲器總字節(jié)數(shù)要考慮25%的余量。因為上面經(jīng)過分析需要12個輸入點，12個輸出點，這樣就總共24個i/o點數(shù)。 因此，存儲器總字節(jié)數(shù)24*10=240。2.3 plc型號的選擇在plc系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是plc工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。

19、plc及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用plc應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，plc的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定plc的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的plc和設計相應的控制系統(tǒng)。 在選用plc型號時應考慮以下幾個問題： 1輸出點數(shù)是衡量plc規(guī)模大小的重

20、要指標。因此，在選用plc時，首先要確保有足夠的i/o點數(shù)，并留有一定的余地，一般可考慮10%-15%的備用量； 2存儲容量是可編程控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元大小，因此程序容量小于存儲容量。plc用戶程序所需內(nèi)存容量一般與開關量輸入、輸出點數(shù)、模擬量輸入輸出點數(shù)以及用戶程序達的編寫質(zhì)量等有關。對于控制較復雜、數(shù)據(jù)處理量較大的系統(tǒng)，要求存儲容量大些。對于同樣的系統(tǒng)，不同用戶編寫的程序可能會使程序長度和執(zhí)行時間差距很大； 3輸入/輸出模塊的選擇。輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信

21、號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短，響應時間長等特點。選擇哪一種功能的輸入/輸出模塊和哪一種輸出形式，取決于控制系統(tǒng)中輸入/輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術要求。例如，輸入模塊分為直流5v、12v、24v、48v、60v幾種，交流115v和220v兩種。一般應根據(jù)現(xiàn)場設備與模塊之間的距離來選擇電壓的大小; 4plc機型要統(tǒng)一，即使在一個工廠，plc使用的機型要盡量統(tǒng)一，以便于維護和管理。這樣有利于plc應用技術水平的提高和功能的開發(fā)，同時可使多臺plc共用一個編程器，經(jīng)濟也合算。 根據(jù)以上分析，本次設計中需要選擇輸入點

22、個數(shù)12，輸出點個數(shù)12，存儲器字節(jié)數(shù)240的plc。對plc的掃描速度以及其他方面無特殊要求。所以我們選擇的plc型號是fx2n-32mr，該型號的plc有16個輸入點，16個輸出點。7洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）第3章 材料自動分揀裝置系統(tǒng)的硬件設計3.1 自動分揀裝置系統(tǒng)的設計過程3.1.1 自動分揀系統(tǒng)動作順序分析系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進行檢測并分類。當待測材料經(jīng)下料裝置送入傳送帶后，依次接受各種傳感器檢測。如果被某種傳感器測中，通過相應的直線氣缸將其推入斜槽；否則，繼續(xù)前行。其具體動作順序如下：材料在傳送系統(tǒng)的位置下料，當光電傳感器檢測到材料后，傳送帶就以低速（變頻器輸出頻率為

23、5hz）運行，當檢測到材料為綠色木質(zhì)材料時，位置的直線氣缸a就會將綠色木質(zhì)材料推到斜槽d；當檢測到材料為塑料材料時，位置的直線氣缸b就將塑料材料推到斜槽e；當檢測到材料為鐵材料時，位置的直線氣缸c就將鐵材料推到斜槽f。3.3.2設計要求1.由按鈕sb1作系統(tǒng)的待機控制。按下sb1，系統(tǒng)進入待機狀態(tài)；若各部件處于復位狀態(tài)，待機指示燈（綠色）發(fā)光。只有在待機指示燈（綠色）正常發(fā)光后，系統(tǒng)才能開始下料運行。待機指示燈（綠色）只作系統(tǒng)通電后按下sb1的待機指示燈用，系統(tǒng)運行后應熄滅。2.系統(tǒng)應能保持連續(xù)運行，但為了節(jié)約能源，要求傳送帶在無工件時自動處于停機狀態(tài)，等下料后再自動起動。3.由按鈕sb2作系

24、統(tǒng)正常停止控制。按下sb2，系統(tǒng)立刻提示停止下料（紅色指示燈發(fā)光），同時系統(tǒng)在完成傳送帶上的工件分揀后停機。4.下料時，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一個），以保證工件的分揀。每次下料后，停止下料指示燈（紅色）都會發(fā)光，每次發(fā)光2 s后熄滅，紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。但若在黃色指示燈發(fā)光3s后仍未下料，黃色指示燈就會發(fā)生閃爍（每秒閃光2次）經(jīng)提示缺料，直至下料后才恢復正常指示。5.直線氣缸a、b、c的動作要用氣缸下的磁性傳感器控制。若氣缸活塞桿伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鳴器會以每秒1次鳴叫警告。3.1.3 保護要求1.系統(tǒng)進入待機后，應確保系統(tǒng)處于原點狀

25、態(tài)才能下料。系統(tǒng)原點狀態(tài)是：直線氣缸a、b、c活塞桿退回，傳送帶電機停轉(zhuǎn)。2.請將電機起動加速度時間與電動機停機減速時間都設定為0.2 s。3.請按傳送帶電動機規(guī)格與所拖動的機械設定電動機的過載保護參數(shù)。3.2電氣元件的選擇3.2.1 按鈕的選用控制按鈕是一種短時接通或斷開小電流電路的電器。它不直接控制主電路的通斷，而在控制電路中發(fā)出“指令”去控制接觸器、繼電器等電器，再由它們?nèi)タ刂浦麟娐?。常見的控制按鈕有l(wèi)a系列和lay1系列。la系列按鈕的額定電壓為交流500v、額定電流為5a；lay1系列按鈕的額定電壓為交流380v、直流220v，額定電流為5a。按鈕帽有紅、綠、黃、白等顏色，一般紅色用

26、作停止按鈕，綠色用作啟動按鈕。待機控制按鈕sb1和停機控制按鈕sb2選擇lay1系列控制按鈕，電壓220v，電流5a。其中待機控制按鈕為綠色，停機控制按鈕為紅色。3.2.2 傳感器的選用電感傳感器：電感式接近開關屬于有開關量輸出的位置傳感器，用來檢測金屬體。它由lc高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個渦流反作用于接近開關，使接近開關振蕩能力衰減，內(nèi)部電流的參數(shù)發(fā)生變化。由此可識別出有無金屬接近，進而控制開關的通或斷。該系統(tǒng)采用m18x1x40。電容傳感器：電容傳感器也屬于具有開關量輸出的位置傳感器，是一種接近開關。它的測量頭通

27、常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是待測物體的本身。當物體移近接近開關時，物體和接近開關的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。由此，便可控制開關的通斷和關斷。本系統(tǒng)中電容傳感器是用于測量非金屬塑料材料，選用e2k-x8me1。顏色傳感器：選用omron公司生產(chǎn)的，型號為e3s-vs1e4顏色傳感器。此傳感器為rgb（紅綠藍）顏色傳感器，可檢測目標物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。3.2.3 電機的選用電機作為執(zhí)行機構用于帶動傳輸帶輸送材料進行分揀，使其與變頻器連在一起，通過改變變頻器的頻率來改變電機的頻率，以此起到調(diào)速的目的。本系統(tǒng)中電機需減速運行，選用一般

28、的帶式電機即可。3.2.4 變頻器的選用（1）交流變頻器是微計算機及現(xiàn)代電力電子技術高度發(fā)展的結(jié)果。微計算機是變頻器的核心，電力電子器件構成了變頻器的主電路。例如，從發(fā)電廠發(fā)出的交流電的頻率是恒定不變的，在我國是50周/秒。而交流電動機的同步轉(zhuǎn)速為：n1=60f1p式中： n1 同步轉(zhuǎn)速，rmin； f1 定子頻率，hz； p 電動機的磁極對數(shù)。及異步電動機轉(zhuǎn)速：n=n1（1-s）=（60f1p）（1-s）式中： s 異步電動機轉(zhuǎn)差率；s=（n1-n）n1，一般小于3%。 均與送入電動機的電流頻率f成正比例或接近于正比例，也就是說，改變頻率可以方便地改變電動機的運行速度，也就是說變頻對于交流電

29、動機的調(diào)速來說是十分合適的。（2）變頻器改變電機速度的工作原理：與plc相連接，利用普通網(wǎng)線將plc與變頻器連接，通過plc的程序控制，來改變頻器的頻率，從而實現(xiàn)可編程控制器對電機頻率改變的控制，已實現(xiàn)可編程控制器對可操作器件的遠程控制。在程序的運行過程中，采用改變中間繼電器m70的通斷（即m70為on或者為off）強制電機的轉(zhuǎn)動和停止，利用數(shù)據(jù)寄存器d80來設置被控制對象-電機的轉(zhuǎn)動頻率，（如d80=8000的時候，運行時，電機可達到的最高頻率是80hz），通過pr.4、pr.5、pr.6來設置“3速設定來控制電機的高速、中速、低速”。（3）變頻器的基本構成a.電源請使用變頻器的容許電源規(guī)格

30、內(nèi)的電源；無熔絲斷路器或漏電斷路器；變頻器接通電源時，因突然流過電流，要注意選擇斷路器。b.電磁接觸器請不要使用此電磁接觸器啟動停止變頻器，否則會降低變頻器壽命。c.電抗器的設置改善功率因數(shù)及大容量電源下（500kva以上接線距離10m以內(nèi)）時，有必要進行設置。請注意選擇。d.輸出側(cè)的連接機器不要在輸出側(cè)連接電力電容器，浪涌抑制器，無線電噪音濾波器。接地f.為了防止觸電，電機和變頻器必須接地。作為防止變頻器動力線來的誘導噪音的接地連線，建議回到變頻器接地端子再連線。（4）變頻器與plc的連接及參數(shù)設置變頻器通過網(wǎng)線與（）通信板的連線如下：圖3-1.變頻器與plc的連接變頻器參數(shù)的設置：pr30

31、 1pr79 0n11n248n310n40n5- - -n6- - -n7- - - n80n90n101n110其中 “n11”為變頻器位置為1號站點； “n248”為通用的速度為4800。在改n1時，要首先把n10改成0，然后掉電，再開電把變頻器打開，再按pu鍵使變頻器pu指示燈亮，然后改n的參數(shù)，然后掉電。把參數(shù)保存入變頻器，然后上電，再改n10參數(shù)，然后在上電保存參數(shù)。注意：不要改變頻器的其它參數(shù)，容易出錯，更不能設定變頻器內(nèi)最小即下限頻率，使變頻率不容易受電腦控制。（5）電動機與變頻器連接變頻器u、v、w三端分別接dj26 a、b、c端；并把z、x、y短接。圖3-2.電動機與變頻器

32、連接（6）變頻器的使用 程序?qū)懭氪蜷_gx軟件，調(diào)出相應的程序(bianpintontxun)選擇在線菜單下的plc寫入選項，進行程序的下載(由pc機進入plc主機)或者找到bianpintontxun 文件夾里的gppw.gps文件直接運行，兩種方法都要試一下。注意：寫入程序的對話框中三項全選，寫入完畢后plc主機要斷電兩次。 軟元件測試(即改變 狀態(tài)值來控制電機的運行和停止及頻率)點擊標準工具條上的軟件測試快捷項(或選擇在線菜單下調(diào)試項中的軟件測試項)，進入軟件測試對話框步驟：a. 在位軟元件中的軟元件鍵入m70在字軟元件/緩沖存儲區(qū)欄中；b. 軟元件項中鍵入d80，設置值可各不相同由m70

33、強制on控制電機轉(zhuǎn)動m70強制off控制電機停止轉(zhuǎn)動由d80的設置值確定電機的轉(zhuǎn)速(如d80=8000時；運行頻率是80hz)d80的值每改變一次點擊一次設置變頻器，便能馬上做出響應 停止：m70強制off停止便可停止或pr.7514時，按變頻器上stop/reset按鈕便可停止。本次設計的系統(tǒng)需要電動機在低速的狀態(tài)下運行，若采用旋轉(zhuǎn)編碼器與電動機連接在一起，可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，亦能達到調(diào)速的目的。該系統(tǒng)采用的變頻器的型號為e540-0.75kw。3.3 plci/o點實際接線圖3.3.1 plc的接線plc在工作前必須正確的接入控制系統(tǒng)。和plc連接的主要有plc的電源

34、接線、輸入輸出器件的接線、通信線、接地線等。材料自動分揀系統(tǒng)的主要輸入端口有：x000（待機控制）、x001（停機控制）、x002（位置下料檢測）、x003（位置綠色木塊檢測）、x004（位置塑料檢測）、x005（位置鐵檢測）、x006（氣缸a伸出檢測）、x007（氣缸a復位檢測）、x010(氣缸b伸出檢測)、x011（氣缸b復位檢測）、x012（氣缸c伸出檢測）和x013（氣缸c復位檢測），共十二個輸出端；材料自動分揀系統(tǒng)的主要輸出端口有：y000（綠燈：待機指示）、y001（紅燈：禁止下料指示）、y002（黃燈：允許下料指示）、y003（蜂鳴器：氣缸未復位提示）、y004（氣缸a伸出）、y

35、005（氣缸a退回）、y006（氣缸b伸出）、y007（氣缸b退回）、y010（氣缸c伸出）、y011（氣缸c退回）、y013（電機運轉(zhuǎn)/停止）和y014（電機低速運行），共有十二個輸出端口。又由于前面選用的plc型號是三菱fx2n系列的32mr型plc，該型號的接線輸出排列圖上顯示，所有的輸入端口均共用一個接地端口，而輸出端口則每四個為一組，共用一個接地端口。為了避免麻煩，本設計中，將輸出端中的13接地端口，安排為一個接口。plc輸出端口的電源應采用的是dc 24v。變頻器采用的型號為：e540-0.75kw。其stf（正轉(zhuǎn)啟動）接口與plc 的輸出y013連接，rl（多段速度選擇）與plc

36、的輸出y014連接，以此將電動機調(diào)速后的速度傳遞給plc，同時，變頻器的sd（接點輸入公共端）必須與plc的接地端口com4相連接。變頻器各個端口接點具體的含義已在附錄一中給出，以及其與電動機的具體接法已在上文變頻器的選用中提過。變頻器與電動機接線時應該注意的問題：1.電源線必須接l1，l2，l3。絕對不能接u，v，w，否則會損壞變頻器。（沒有必要考慮相序）2.電機與u,v,w連接。這時，若加入正轉(zhuǎn)開關（信號），電機的旋轉(zhuǎn)方向從負荷軸向看為反時針方向。3.電源不要接到u，v，w上。3.3.2 plc的i/0接線圖具體的材料自動分揀系統(tǒng)接線圖如下圖3-3所示：圖3-3 材料分揀系統(tǒng)接線圖16第4

37、章 plc程序設計4.1系統(tǒng)的順序功能圖設計順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設計的編程語言。編程時將順序流程動作的過程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對控制系統(tǒng)的功能流程順序進行分配，一步一步的按照順序動作。每一步代表一個控制功能任務，用方框表示。在方框內(nèi)含有用于完成相應控制功能任務的梯形圖邏輯。這種編程語言使程序結(jié)構清晰，易于閱讀及維護，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時間。用于系統(tǒng)的規(guī)模校大，程序關系較復雜的場合。順序功能流程圖編程語言的特點：以功能為主線，按照功能流程的順序分配，條理清楚，便于對用戶程序理解；避免梯形圖或其他語言不能順序動作的缺陷，同時也避免了用梯形圖語言對順

38、序動作編程時，由于機械互鎖造成用戶程序結(jié)構復雜、難以理解的缺陷；用戶程序掃描時間也大大縮短。材料自動分揀系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示。由于本設計選用的是三菱fx2n系列的plc，因此在順序狀態(tài)圖中應選用相應的狀態(tài)元件。fx2n系列plc的狀態(tài)元件分為三類四種，本設計中只采用了其中的兩種。第一種為s0，這種狀態(tài)元件共10點，編號為s0s9，作為初始化狀態(tài)用，在狀態(tài)圖中用雙框線表示。第二種狀態(tài)元件是普通用途的狀態(tài)器，編號為s10s899，共899點，其中s500s899為具有掉電保持功能的狀態(tài)器。圖中豎線表示狀態(tài)間的聯(lián)系，用豎線上的短橫線表示狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件，也叫做“開關”，而每個狀態(tài)的控制任務

39、則以梯形圖表達輸出類似的方式繪在表示狀態(tài)的方框旁。4.1.1 系統(tǒng)的順序功能圖如下圖4-1所示：圖4-1 順序功能圖（a）該圖4-1順序功能圖（a）為材料自動分揀系統(tǒng)的部分順序功能圖，表示的是傳送帶材料計數(shù)部分，其內(nèi)容分析為：1.當下料檢測x002得電，上升沿檢測開始，計數(shù)器加一；2.當x007得電，上升沿檢測開始，若檢測出是綠色木質(zhì)材料時，氣缸a出料，計數(shù)器減一；否則，繼續(xù)下一步檢測；3.當x011得電，上升沿檢測開始，若檢測出材料為塑料材料時，氣缸b出料，計數(shù)器減一；否則，繼續(xù)下一步檢測；4.當x013得電，上升沿檢測開始，若檢測出材料為鐵材料時，氣缸c出料，計數(shù)器減一。若數(shù)據(jù)寄存器d0=

40、0時，則傳送帶確定無料，m20得電，系統(tǒng)開始重新下料。圖4-1 順序功能圖（b）圖4-2順序功能圖（b）順序功能圖內(nèi)容分析：當m8002得到一個脈沖信號時，s0得電置位，黃燈、紅燈、蜂鳴器復位。按下待機按鈕x000時，s0失電，s10得電置位，強制a、b、c氣缸復位，待機指示綠燈亮，mo得電為on接通狀態(tài)。同時x002得電接通，若檢測出傳送帶上有材料動作狀態(tài)就向s20轉(zhuǎn)移，s10失電變?yōu)椤?”狀態(tài)，s20得電置位，動作向s30轉(zhuǎn)移，s20得電置位，y013、y014得電，電動機低速運行，開始進行分揀動作。當材料途徑位置時，若檢測出材料是綠色木質(zhì)材料，s40得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，y0

41、04得電，氣缸a伸出，將材料推入斜槽。x006接通，s45得電置位，s40失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，y005得電，氣缸a退回。x007接通，檢測氣缸a是否退回，同時返回s30，開始下一步新的檢測。當材料途徑位置時，若檢測出材料是塑料材料，s50得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，y006得電，氣缸b伸出，將材料推入斜槽。x010接通，s55得電置位，s50失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，y007得電，氣缸a退回。x011接通，檢測氣缸b是否退回，同時返回s30，開始下一步新的檢測。當材料途徑位置時，若檢測出材料是鐵材料，s60得電置位，在傳送帶低速運行狀態(tài)下，y010得電，氣缸c伸出，將材

42、料推入斜槽。x012接通，s65得電置位，s60失電，在電動機低速運行的狀態(tài)下，y011得電，氣缸a退回。x013接通，檢測氣缸c是否退回，同時返回s30,開始下一步新的檢測。4.2 梯形圖程序設計4.2.1黃燈及其閃爍控制部分由上文設計要求中提出，當紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。但若在黃色指示燈發(fā)光3s后仍未下料，黃色指示燈就會發(fā)生閃爍（每秒閃光2次）經(jīng)提示缺料，直至下料后才恢復正常指示。具體梯形圖及其程序指令如下所示：圖4-2 黃燈及其閃爍控制部分其程序指令為：ldi t200 ldi x002out t200 ani x001 k25 anbld t200 o

43、ut y002altp m100 ld s20ld s20 or t1ani t0 or m40ld m100 ani y001and t0 out toorb k30ldi y001 out m40ani s10ani s20orb 本部分程序中運用了altp交替指令，其功能為當每次執(zhí)行條件由offon變化時，d()由offon、onoff交替輸出。目的是為了實現(xiàn)若傳送帶上在3s后仍無料時，黃燈每秒2次的閃爍。該部分的具體動作如下：當plc處于運行狀態(tài)時，y001、s10、s20、x002、x001常閉觸點得電接通，黃燈亮，允許下料。但當y001得電時（紅燈亮，禁止下料。），常閉觸點y001

44、斷開，黃燈滅。若傳送帶上無料，s20得電閉合，黃燈亮的同時，通過常閉觸點y001，t0在3s后得電，同時m40得電自鎖。由于m100時刻處于以2.5s為周期通斷通的狀態(tài)，所以若傳送帶在3s后仍沒料的話，黃燈便會每秒閃爍兩次，提醒下料。4.2.2紅燈禁止下料控制部分由上文設計要求中提出，下料時，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一個），以保證工件的分揀。每次下料后，停止下料指示燈（紅色）都會發(fā)光，每次發(fā)光2 s后熄滅，紅色指示燈熄滅的同時下料指示燈（黃色）發(fā)光，提示可以下料。具體梯形圖及其程序指令如下所示：圖4-3 紅燈禁止下料控制部分其程序指令為： ld x002 out t1 or y001

45、 k20ani t1 ani x001out y001 該部分的具體動作如下：當x002得電接通后，y001得電并自鎖，紅燈亮，禁止下料。t1在2s后得電，t1常閉觸點斷開，紅燈滅。與此同時，上圖中t1常開觸點閉合，繼續(xù)重復上圖4-4中的動作。4.2.3蜂鳴器控制程序由上文設計要求中提出，直線氣缸a、b、c的動作要用氣缸下的磁性傳感器控制。若氣缸活塞桿伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鳴器會以每秒1次鳴叫警告。具體梯形圖及其程序指令如下所示：圖4-4 蜂鳴器控制程序其程序指令為： ld x006 out y003or x010or x012ani x007ani x011ani x013out t

46、20 k15ld t2and m8013本部分程序運用了m8013（1s時鐘），作用是1s周期振蕩，目的是在t20通電的時候，以1s為周期控制蜂鳴器。該部分的具體動作如下：若x006（氣缸a伸出檢測）、x010（氣缸b伸出檢測）、x012（氣缸c伸出檢測）其中任何一個在1.5s后仍未復位的話，t20得電接通，蜂鳴器便會每秒響一次，以此警示。4.2.3傳送帶材料計數(shù)控制程序具體梯形圖及其程序指令如下所示：圖4-5 傳送帶材料計數(shù)控制程序其程序指令為：ldp x002incp d0 ldp x007 orp x011 orp x013 decp d0 ld d0 k0 out m20該部分運用了i

47、ncp（二進制加一）、decp（二進制減一），目的是為了實現(xiàn)傳送帶材料計數(shù)。若d0=0時，證明傳送帶上無料，m20得電，開始下一輪新的分揀。其具體動作如圖4-1順序功能圖（a）的內(nèi)容分析。4.2.4其他主要程序設計以上為部分程序控制梯形圖，還有系統(tǒng)主要的動作梯形圖，其主要是根據(jù)圖4-1順序功能圖（b）繪制，其內(nèi)容分析亦與該順序功能圖雷同，因此已將完整的梯形圖放入附錄二中，以待參考。25第5章 調(diào)試與抗干擾系統(tǒng)分析5.1 程序的模擬調(diào)試將設計好的程序?qū)懭雙lc后，首先逐條仔細檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般先在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關和按鈕來模擬，各輸出量的通斷狀態(tài)

48、用plc上有關的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接plc實際的負載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當?shù)臅r候用開關或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負載是否發(fā)生相應的變化。 在調(diào)試時應充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應及時修改梯形圖和plc中的程序，

49、直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關系完全符合要求。 如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設定值。 在設計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設計、制作控制臺或控制柜，plc之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。5.2程序的現(xiàn)場調(diào)試完成上述的工作后，將plc安裝在控制現(xiàn)場進行聯(lián)機總調(diào)試，在調(diào)試過程中將暴露出系統(tǒng)中可能存在的傳感器、執(zhí)行器和硬接線等方面的問題，以及plc的外部接線圖和梯形圖程序設計中的問題，應對出現(xiàn)的問題及時加以解決。如果調(diào)試達不到指標要求，則對相應硬件和軟件部分作適當調(diào)整，通常只需要修改程序就可

50、能達到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過后，經(jīng)過一段時間的考驗，系統(tǒng)就可以投入實際的運行了。5.3 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試應首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于plc中，運行plc進行調(diào)試。將plc與現(xiàn)場設備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個plc控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設備連接線、i/o連線等。在保證整個硬件連接正確無誤的情況下即可送電。把plc控制單元的工作方式設置為“run”開始運行。反復調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實際需求對硬件作適當修改以配合軟件的調(diào)試。應保持足夠長的運行時間使問題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進行:1

51、.對每一個現(xiàn)場信號和控制量做單獨測試;2.檢查硬件/修改程序;3.對現(xiàn)場信號和控制量做綜合測試;4.帶設備調(diào)試;5.調(diào)試結(jié)束。5.3.1 調(diào)試過程1.先將plc程序?qū)懭雘mron-cs plc中，只連接啟動與停止開關。2.按下啟動按鈕，然后用萬能表測模擬量i/o點之間的電壓，看是否按照規(guī)定的結(jié)果運行。如果運行正確，則證明plc部分調(diào)試成功。3.連接plc的輸出點與變頻器的輸入點，并且調(diào)試好變頻器的參數(shù)設置，然后把變頻器的輸出與電機連接號。4.最后打開啟動按鈕，電機正常運行，按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行。5.3.2 調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)按照給定的時間函數(shù)循環(huán)運行，如下圖4-1所示，由此說明系統(tǒng)設計合理可靠

52、，此設計符合設計要求。5.4 plc的抗干擾系統(tǒng)隨著科學技術的發(fā)展，plc在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛。plc控制系統(tǒng)的可靠性直接影響到工業(yè)企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟運行，系統(tǒng)的抗干擾能力是關系到整個系統(tǒng)可靠運行的關鍵。要提高plc控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求plc生產(chǎn)廠家用提高設備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設計、安裝施工和使用維護中引起高度重視，多方配合才能完善解決問題，有效地增強系統(tǒng)的抗干擾性能。5.4.1電磁干擾源及對系統(tǒng)的干擾干擾源及干擾一般分類：影響plc控制系統(tǒng)的干擾源與一般影響工業(yè)控制設備的干擾源一樣，大都產(chǎn)生在電流或電壓劇烈變化的部位，這些電荷劇烈移動的部位就是噪聲源，即干擾源。

53、干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分。其中：按噪聲產(chǎn)生的原因不同，分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按噪聲干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。5.4.2 plc控制系統(tǒng)中電磁干擾的主要來源1.來自空間的輻射干干擾若plc系統(tǒng)置于所射頻場內(nèi)，就會收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對plc內(nèi)部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾；二是對plc通信內(nèi)網(wǎng)絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。輻射干擾與現(xiàn)場設備布置及設備所產(chǎn)生的電磁場大小，特別是頻率有關，一般通過設置屏蔽電纜和plc局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。2.來自系統(tǒng)外引線的干擾主要通過電源和信號線引入，通常稱為傳導