【精品】基于PLC的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)

1、南昌工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：基于plc的自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)學(xué)院：機(jī)械與電氣工程學(xué)院專 業(yè)：09機(jī)電一體化22姓 名： 222學(xué) 號(hào)： 222指導(dǎo)教師：222完成日期：2012 年6 月摘要在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的很多領(lǐng)域屮，自動(dòng)控制系統(tǒng)起著越來(lái)越重要的作用，并且, 隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越多。自動(dòng)控 制系統(tǒng)(.automatic control systems')是指在無(wú)人直接參與下可使生產(chǎn)過(guò)程或 其他過(guò)程按期望規(guī)律或預(yù)定程序進(jìn)行的自動(dòng)控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的 主要手段，自動(dòng)控制利用控制裝置使被控對(duì)象的某個(gè)參數(shù)自動(dòng)的按照預(yù)定的規(guī)律 運(yùn)行。如近年來(lái)，在

2、玻璃制造行業(yè)屮，玻璃全電熔技術(shù)屮的人工加料方式逐漸被 自動(dòng)加料系統(tǒng)取代等。自動(dòng)加料系統(tǒng)具冇工作時(shí)間長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、加料均勻、工 作穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開 始使用自動(dòng)加料設(shè)備。本設(shè)計(jì)的自動(dòng)加料控制系統(tǒng)就是利用自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。利用可編程控制器plc來(lái)控制自動(dòng)加料，本文以plc程序控制的自動(dòng)加料設(shè) 備的控制的程序。此設(shè)計(jì)本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機(jī)操作的簡(jiǎn)便性，保障人 身安全的情況下對(duì)加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作環(huán)境的加 料機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)小自動(dòng)加料機(jī)控制體系是釆用以plc為核心，結(jié)合觸摸屏等輔助 設(shè)備對(duì)p l c的控制

3、這樣的一套自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以在不購(gòu)買新設(shè) 備的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行口動(dòng)化改良，這不僅大大提高了工作的效率和經(jīng)濟(jì)效 應(yīng)，也捉高了產(chǎn)品的質(zhì)量，方便了管理好設(shè)備，讓公司管理體系更加完善，減少 了人力物力，保證了在提高產(chǎn)品品質(zhì)的前提下，以最少的成本的生產(chǎn)方式。文中闡述了基于plc的口動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并分別介紹了 plc的結(jié)構(gòu) 和技術(shù)特點(diǎn)、自動(dòng)加料機(jī)的工藝技術(shù)要求、觸摸屏界而設(shè)計(jì)、碩件的選擇、plc 模塊i/o端口的分配、plc原理圖、程序結(jié)構(gòu)、主電氣圖和系統(tǒng)的功能及保護(hù)。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制系統(tǒng)；plc；自動(dòng)加料機(jī)；變頻器；觸摸屏；程序結(jié)構(gòu);目錄第一章緒論511設(shè)計(jì)背景和研究意義 51.2

4、自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求7.第二章可編程控制器基礎(chǔ)92. 1 plc的產(chǎn)生及概述92. 2 plc的結(jié)構(gòu)102. 3 plc的分類122. 4 plc的特2. 5 plc的應(yīng)用152. 6 plc的發(fā)展162.7 plc系統(tǒng)的外圍設(shè)備182.8 plc編程語(yǔ)言及設(shè)計(jì)原則182. 9 plc的通信聯(lián)網(wǎng)21第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)233. 1 plc的選擇233.2自動(dòng)加料機(jī)的選擇263.3變頻器的選3. 4觸摸屏的選擇303. 5觸摸屏界面設(shè)計(jì)323.6電動(dòng)機(jī)的選擇353.7氣缸的選擇39第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)414.1工作流程圖及主電路電氣接線圖414.2 plc模塊i/o端口分配.444.3系統(tǒng)程

5、序設(shè)致謝54參考文獻(xiàn)55第一章緒論1.1設(shè)計(jì)背景和研究意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，整個(gè)國(guó)家自動(dòng)化水平和信息化水平的長(zhǎng)足發(fā)展， 社會(huì)對(duì)這方面的要求越來(lái)越多。以前的工廠都是利用人工的方式進(jìn)行生產(chǎn)加工， 這樣的工作的方式，不僅沒有安全保障，而耳沒有很高的經(jīng)濟(jì)效益。特別是加工 制造業(yè)方面，都是小工廠，小作坊形式，沒有口動(dòng)化的設(shè)備，什么事只能靠人力 去做，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)里體現(xiàn)的更明顯。而制造業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主導(dǎo)部門和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型 的基礎(chǔ)；作為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要依托，制造業(yè)是我國(guó)城鎮(zhèn)就業(yè)的主要渠道和國(guó) 際競(jìng)爭(zhēng)力的集中體現(xiàn)。是提高我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)的重耍支柱，制造業(yè)宜接體現(xiàn)了一個(gè) 國(guó)家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)

6、家的重要因素，制造業(yè)在枇界發(fā) 達(dá)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)屮占有重要份額。改革開發(fā)以來(lái)，國(guó)內(nèi)的發(fā)展形式越來(lái)越好，競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，高科技設(shè)備 逐漸代替了以前的手工操作方式，自動(dòng)化設(shè)備也越來(lái)越多，自動(dòng)控制系統(tǒng)用的越 來(lái)越多。公司面對(duì)的壓力也越來(lái)越大，不僅要考慮國(guó)內(nèi)的對(duì)手，國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng)逐步 加大，隨著信息科技、市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)h益激烈，產(chǎn) 品更新更為迅速，尤其是隨著高新科技的h新月異，產(chǎn)品的類型、工藝外形越來(lái) 越復(fù)雜，再加上企業(yè)經(jīng)營(yíng)與發(fā)展必會(huì)面對(duì)對(duì)勞工的短缺、人工成本要省力化、合 理化與自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)！傳統(tǒng)的手工送料已經(jīng)不能滿足耍求，這吋自動(dòng)加料機(jī) 就應(yīng)運(yùn)而生。在今犬現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)

7、域中，什么是加料機(jī)呢？顧名思義, 加料機(jī)就是專門用于粒料，粉料，片狀料，帶狀等材料的自動(dòng)化，數(shù)控化，精確 化的輸送機(jī)器，無(wú)論是輕工行業(yè)述是重工業(yè)都不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料 機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動(dòng)的作用力加于材料，對(duì)材料進(jìn)行運(yùn)動(dòng)運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。特別是近年來(lái)，各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，如口動(dòng)控制技術(shù)、電力電了技術(shù)、檢 測(cè)技術(shù)和信息技術(shù)，使得這些應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越多。作為輔助裝置的送料機(jī)構(gòu)h 動(dòng)化水平也需要越來(lái)越高。提高自動(dòng)化的水平不僅町以提高效率、產(chǎn)品的質(zhì)量同 吋也能保證工人的人身安全。綜上所述，在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，保障人身安全 的情況下對(duì)加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作壞

8、境的加料機(jī) 構(gòu)。此設(shè)計(jì)中自動(dòng)加料機(jī)控制體統(tǒng)就是采用以plc為核心的自動(dòng)控制技術(shù)來(lái)實(shí) 現(xiàn)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1.2自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求近年來(lái)，在玻璃制造行業(yè)屮，玻璃全電熔技術(shù)屮的人工加料方式逐漸被自動(dòng) 加料系統(tǒng)取代。自動(dòng)加料系統(tǒng)具有工作時(shí)間長(zhǎng)、操作簡(jiǎn)單、加料均勻、自動(dòng)化程 度高等優(yōu)點(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動(dòng)加料設(shè) 備。為此，木人以此設(shè)計(jì)一套以plc程序控制的口動(dòng)加料設(shè)備的控制的程序。 工藝要求如下：自動(dòng)加料機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了 2臺(tái)電動(dòng)機(jī)，振動(dòng)電機(jī)和變頻電機(jī)，分別實(shí) 現(xiàn)對(duì)加料設(shè)備的振動(dòng)和對(duì)傳送帶的驅(qū)動(dòng)。振動(dòng)是使物料能順利的下落到傳送帶 上，不至于卡住。驅(qū)動(dòng)電機(jī)是驅(qū)

9、動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)，將物料裝入下料口中。此系統(tǒng)的 工作全過(guò)程是：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，然后推動(dòng)手臂到位，待到手臂到位后觸動(dòng)行程開關(guān), 此時(shí)給plc個(gè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)變頻器啟動(dòng)。接著啟動(dòng)變頻電機(jī)e13,此時(shí)變頻電機(jī)驅(qū) 動(dòng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶上e5、e6上的料就加到料斗e11中去。為保證傳送帶上 有料冃不岀現(xiàn)堆料及缺料現(xiàn)象木例采用了斷續(xù)加料方式，及啟動(dòng)振動(dòng)器加料吋間 t3再停止振動(dòng)器停止加料時(shí)間t4,如此循環(huán)，直到累計(jì)加料時(shí)間到達(dá)t2。這時(shí) 候停止振動(dòng)器和變頻器，接著延時(shí)時(shí)間t5 510秒。接著縮回手臂，帶手僭縮回 到位后，再延時(shí)時(shí)間t6 510秒。這樣循環(huán)下去，直到到達(dá)設(shè)定的運(yùn)行次數(shù)再 停止系統(tǒng)。圖1運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖第二章可

10、編程控制器基礎(chǔ)2.1 plc的產(chǎn)生及概述1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求；1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器 pdp-14 ,在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的 手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱programmable, 是枇界上公認(rèn)的第一臺(tái)plco可編程控制器(programmable logic controller)的英文縮寫是pc,容易 同個(gè)人計(jì)算機(jī)(programmable controller)混淆，因此通常都稱其為plco plc 是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和

11、通信 技術(shù)融為一體而發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。特備是由于plc采用了 依據(jù)繼電器控制原理而開發(fā)的梯形圖作為程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，使得不熟悉計(jì)算機(jī)的機(jī) 電設(shè)計(jì)人員和工人中的技師均能較快速的掌握梯形圖的編程方法，極大地促進(jìn)了 plc在工業(yè)生產(chǎn)屮的推廣應(yīng)用，目前plc已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)， 成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域屮最重要應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)自動(dòng)化三大支柱(可 編程控制器、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造)的首位。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)(international electrical committee)頒布的 plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作

12、的電子 系統(tǒng)，專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用了可編程控制器的存儲(chǔ)器，用 來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令， 并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入輸岀，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。2. 2 plc的結(jié)構(gòu)1 基本結(jié)構(gòu)：各種plc的組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要有cpu,電源，儲(chǔ)存 器和輸入輸岀接口屯路等組成。2. 屮央處理器：中央處理器單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組 成。cpu通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲(chǔ)存單元、輸入輸出接口、 通信接口、擴(kuò)展接口相連。cpu是plc的核心，它不斷采集輸入信號(hào)，執(zhí)行 用戶程序，刷新系統(tǒng)輸岀。3. 儲(chǔ)存器:plc的存儲(chǔ)器包描系統(tǒng)

13、存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)存 儲(chǔ)器用于存放plc的系統(tǒng)程序，用戶存儲(chǔ)器用于存放plc的用戶程序?，F(xiàn) 在的plc-般均采用可電擦除的e2pr0m存儲(chǔ)器來(lái)作為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存 儲(chǔ)器。4. 輸入輸出接口單元:plc的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關(guān)或 傳感器等產(chǎn)生的信號(hào)輸入cpu； plc的輸岀接口電路的作用是將cpu向外輸岀的 信號(hào)轉(zhuǎn)換成叮以驅(qū)動(dòng)外部執(zhí)行元件的信號(hào)，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷 屯。plc的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術(shù)，可以有效地保護(hù)內(nèi)部電 路。5. 輸入接口電路：plc的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入 電路。直流輸入電路的延遲時(shí)間比較短，可以宜接與

14、接近開關(guān)，光電開關(guān) 等電子輸入裝置連接；交流輸入電路適用于在有汕霧、粉塵的惡劣環(huán)境下 使用。交流輸入電路和直流輸入電路類似，外接的輸入電源改為220v交流 電源。6. 輸出接口電路：輸出接口電路通常有3種類型：繼電器輸出型、晶 體管輸出型和品閘管輸出型。繼電器輸出型、品體管輸出型和品閘管輸出型的輸岀電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來(lái)控制外部負(fù)載。7. 擴(kuò)展接口和通信接口： plc的擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)展單元和功能 模塊與基木單元和連，使plc的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需 要；通信接口的功能是通過(guò)這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機(jī)、其他的 plc或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或

15、“機(jī)-機(jī)” z間的對(duì)話。8. 電源：plc-般使用220v交流電源或24v直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電 源為plc的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5v、12v、24v直流電源，使plc 能正常工作。2.3 plc的分類plc （可編程控制器）在現(xiàn)代的自動(dòng)化行業(yè)中應(yīng)用廣泛，那么plc在廣泛的應(yīng) 用中，可以分為幾大類呢，人們又是怎么樣通過(guò)區(qū)別的呢。結(jié)合自己所學(xué)知識(shí)， 整理岀來(lái)了這篇文章，比較適合入門級(jí)，貼岀來(lái)和大家一起分享下。plc產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì)plc的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu) 形式的不同、功能的差異和1/0點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。1. 按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)plc的結(jié)構(gòu)形式，可將pl

16、c分為整體式和模塊式兩類。（1）整體式plc整體式plc是將電源、cpu、i/o接口等部件都集中裝在一 個(gè)機(jī)箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、休積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型plc 般采用這種整 體式結(jié)構(gòu)。整體式plc由不同i/o點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。 基本單元內(nèi)有cpu、i/o接口、與i/o擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或 eprom寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有i/o和電源等，沒有cpu。基木單 元和擴(kuò)展單元z間一般用扁平電纜連接。整體式plc 一般還可配備特殊功能單 元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。（2）模塊式plc 模塊式plc是將plc各組成部分，分別作成

17、若干個(gè)單獨(dú)的 模塊，如cpu模塊、i/o模塊、電源模塊（有的含在cpu模塊中）以及各種功能 模塊。模塊式plc rfl框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。 這種模塊式plc的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配 方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型plc 般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些plc將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式plc。疊裝 式plc其cpu、電源、i/o接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn) 行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做 得休積小巧。2. 按功能分類根據(jù)plc所具有的功能不同，可將plc分為低

18、檔、中檔、高檔三類。（1）低檔plc具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及口診斷、監(jiān)控等基木 功能，還可有少量模擬量輸入/輸岀、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功 能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔plc 除具有低檔plc的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、 算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程i/o、了程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 有些還可增設(shè)屮斷控制、p1d控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔plc 除具有中檔機(jī)的功能外，還増加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn) 算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制農(nóng)及農(nóng)格傳送功 能等。高檔plc機(jī)具有更強(qiáng)

19、的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分 布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。3. 按i/o點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)plc的i/o點(diǎn)數(shù)的多少，可將plc分為小型、中型和大型三類。(1) 小型plci/o點(diǎn)數(shù)256點(diǎn)；單cpu、8位或16位處理器、用戶存儲(chǔ)k3三菱公司等如:ge-i型美國(guó)通用電氣(ge)公司ti100美國(guó)德洲儀器公司f、 fl、 f2fi本三菱電氣公司c20 c40日本立石公司(歐姆龍)s7-200德國(guó)西門子公司ex20 ex40日木東芝公司sr-20/21中外合資無(wú)錫華光電了工業(yè)有限公司(2).中型 plc1/0點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙cpu,器容量4k字以下。用戶存儲(chǔ)器容量28k如：s

20、7-300德國(guó)西門子公司sr-400中外合資無(wú)錫華光電子工業(yè)有限公司su-5、 su-6德國(guó)西門子公司c-500日木立石公司ge-iiige公司(3).大型 plct/0 點(diǎn)數(shù)2048 點(diǎn)；多 cpu, 16 位、器容量816k如：s7-400德國(guó)西門了公司c-2000 立石公司32位處理器，用戶存儲(chǔ)ge-iv ge 公司2.4 plc的特點(diǎn)1 使用靈活、通用性強(qiáng)一一plc的硬件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加z plc的產(chǎn)品已 系列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系 統(tǒng)。在plc構(gòu)成的控制系統(tǒng)屮，只需在plc的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信 號(hào)線。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，叮以用編程

21、器在線或離線修改程序， 同一個(gè)plc裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。2可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)微機(jī)功能強(qiáng)大但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn) 場(chǎng)的屯磁干擾，屯源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可能導(dǎo)致一般 通用微機(jī)不能止常工作；傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，但 由于存在大量的機(jī)械觸點(diǎn)（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。plc 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分 繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，從實(shí)際 使用情況來(lái)看，plc控制系統(tǒng)的平均無(wú)故障吋間一般可達(dá)45萬(wàn)小吋。plc 采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施

22、，能適應(yīng)有各種強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)， 并具有故障自診斷能力。如一般plc能抗1000v. 1ms脈沖的干擾,其工作 環(huán)境溫度為060°c,無(wú)需強(qiáng)迫風(fēng)冷。3.接口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便一一plc的接口按工業(yè)控制的耍求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng) 的帶負(fù)載能力（輸入輸出可直接與交流220v,直流24v等強(qiáng)電和連），接口 電路一般亦為模塊式，便于維修更換。有的plc甚至可以帶電插拔輸入輸出 模塊，可不脫機(jī)停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復(fù)時(shí)間。4編程軟件簡(jiǎn)單易學(xué)plc有多種編程軟件可選用，最人特點(diǎn)是采用 從清晰直觀的繼電器控制線路演化過(guò)來(lái)的梯形圖作為編程語(yǔ)言，梯形圖是面 向控制過(guò)程，面向操作人員的語(yǔ)言，因此

23、梯形圖程序易學(xué)易懂，易修改，深 受電氣工作人員的歡迎。5.適用性好，具有柔性一一正因?yàn)閜lc編程簡(jiǎn)單易學(xué)，控制過(guò)程可變， 使其具有良好的柔性。當(dāng)生產(chǎn)工藝改變，生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變plc的 硬件設(shè)備，只需改變相應(yīng)的軟件，就可以滿足新的控制要求了。6體積小、功耗小、性價(jià)比高以小型plc （tsx21）為例，它具有 128個(gè)i/o接口，可相當(dāng)于400800個(gè)繼電器組成的系統(tǒng)的控制功能，其尺 寸僅為216x127x110mm3,重2. 3kg,不帶接口的空載功耗為12w,其成木 僅相當(dāng)于同功能繼電器系統(tǒng)的1020%。plc的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地反 應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過(guò)各種方式宜觀地反映

24、控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀 態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、1/0點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對(duì) 此均有醍目的指示，非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。2.5 plc的應(yīng)用plc的應(yīng)用領(lǐng)域，最初，plc主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著plc技術(shù) 的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。如今，plc不僅用于開關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地 域的控制與治理。plc已日益成為產(chǎn)業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。但歸 納起來(lái)，plc的主要應(yīng)用有以下五個(gè)方面。1 開關(guān)邏輯量控制一一開關(guān)邏輯量控制是plc最基本的應(yīng)用，即用plc 取代傳統(tǒng)的繼

25、屯器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。如機(jī)床電氣控制、 電動(dòng)機(jī)控制、注塑機(jī)控制、電鍍流水線、電梯控制等等?？倆, plc既可以 用于單機(jī)控制，也可以用于多機(jī)群和生產(chǎn)線的控制。2. 模擬量過(guò)程控制一一除了數(shù)字量之外，plc還能控制連續(xù)變化的模擬 量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等均為模擬量。通過(guò)各種 傳感器將和應(yīng)的模擬量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后通過(guò)a/d模塊將他們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 送到plc內(nèi)部cpu處理，處理后的數(shù)字量在經(jīng)過(guò)d/a模塊轉(zhuǎn)換為模擬量進(jìn)行輸 出控制。若使用專用的智能pid模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的閉環(huán)控制。3. 機(jī)械件位置控制一一位置控制是指plc使用專用的位置控制模塊來(lái)控制 步

26、進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各種機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)控制，如控制構(gòu)件的速 度、位移、運(yùn)動(dòng)方向等。plc的位置控制典型應(yīng)用有機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)械 手的位置控制、電梯運(yùn)動(dòng)控制等，plc還可以和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置組成數(shù)控機(jī)床, 以數(shù)字控制方式控制零件的加工、金屬的切削等，實(shí)現(xiàn)高精度的加工。4現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)釆集處理一一口前plc都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、 算術(shù)和邏輯運(yùn)算指令和循壞移位與移位指令，所以由plc構(gòu)成的監(jiān)控系統(tǒng)，可 以方便的對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和加工處理。數(shù)據(jù)處理通常用于諸 如柔性制造系統(tǒng)、機(jī)器人和機(jī)械手的控制系統(tǒng)等大中型控制系統(tǒng)中。5 通信聯(lián)網(wǎng)、多級(jí)控制plc與plc之間、plc與上位

27、計(jì)算機(jī)之間通信，要采用其專用通信模塊，并利用 rs-232或rs-422a接口，用雙絞線過(guò)同軸電纜或光纜將它們連接成網(wǎng)絡(luò)。并rfl 一臺(tái)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)plc組成的分布式控制系統(tǒng)，進(jìn)行“集中管理，分散控制”, 建立工廠的口動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。plc還可以連接crt顯示器或打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)顯示和打 印。2. 6 plc的發(fā)展1969年美國(guó)dec公司研制出世界上第一臺(tái)plc (pdp-14),并在gm公司汽車生產(chǎn)線上應(yīng)用成功plc的誕生:-1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)pdp-14 1971年,日本研制出第一臺(tái)dcs-8-1973年，徳國(guó)研制岀第一臺(tái)plc 1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)plc發(fā)展史:第-代:196

28、9年1972年，代表產(chǎn)品有美國(guó)dec公司的pdp-14/l日木立石電機(jī)公司的scy-022日木北辰電機(jī)公司的h0sc-20第二代:1973年1975年，代表產(chǎn)品有美國(guó)ge公司的logistrot德國(guó)siemens公司的simatic s3、s4系列日木富士電機(jī)公司的sc系列第三代:19761983年，代表產(chǎn)品有美國(guó) gould 公司的 m84、484、584、684、884德國(guó)siemens公司的stmattc s5系列日木三菱公司的melplac-50、550第四代:1983年現(xiàn)在，代表產(chǎn)品有美國(guó)gould公司的a5900德國(guó)西門子公司的s7系列未來(lái)發(fā)展：21世紀(jì)，plc會(huì)有更大的發(fā)展。從技

29、術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多 地應(yīng)用丁可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更人、 智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā) 展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī) 界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看, 各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù) 幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)岀現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是 可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向?？谇暗挠?jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)dcs （distributed

30、control system）中己有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展, 可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重耍組成部分，將在工 業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。2.7 plc系統(tǒng)的外圍設(shè)備plc的外圍設(shè)備有很多，基木功能是對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理。通用的有編程器、 可編程終端、打卬機(jī)、條碼讀入機(jī)等等。1. 編程設(shè)備：編程器是plc開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件, 用丁編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它 不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器plc 般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算 機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系

31、統(tǒng)的上位機(jī)。2人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏） 式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界 面非常普及。2. 8 plc的編程語(yǔ)言及設(shè)計(jì)原則不同的廠家的plc有不同的編程語(yǔ)言，但就某個(gè)廠家來(lái)說(shuō)，plc的編程語(yǔ)言 也就那么幾種。下面以西門子plc的編程語(yǔ)言為例，說(shuō)明一下齊種編程語(yǔ)言的異 同。1 順序功能圖（sfc）這是一種位于其他編程語(yǔ)言之上的圖形語(yǔ)言，用來(lái)編制順序控制的程序。編 寫時(shí)，工藝過(guò)程被劃為若干個(gè)順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動(dòng)作，從一 步到另一的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來(lái)控制，特別適合于生產(chǎn)制造過(guò)程。2. 梯形圖(lad)這是使用

32、最多的plc編程語(yǔ)言。兇與繼電器電路很相似，具有宜觀易懂的特 點(diǎn)，很容易被熟悉繼電器控制的人員所掌握，特別適合于數(shù)字邏輯量控制。梯形圖由觸點(diǎn)、線圈和用方框表示的指令構(gòu)成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線 圈代表邏輯運(yùn)算結(jié)果，常用來(lái)控制指示燈、開關(guān)盒內(nèi)部標(biāo)志位等，指令框用來(lái)表 示定吋器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。在程序中，最左邊是主信號(hào)流，信號(hào)流總是從左流向右。3. 語(yǔ)句表(stl)這是一種類似于微機(jī)匯編語(yǔ)言的一種文木編程語(yǔ)言，由多條語(yǔ)句組成一個(gè)程 序段。語(yǔ)句表適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功 能。4. 功能塊圖(fbd)功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來(lái)表示控制邏輯

33、，一些復(fù)雜的 功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用。功能塊圖用類似于 與門、或門的框圖來(lái)表示邏輯運(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右 側(cè)為輸岀變量，輸入、輸岀端的小圈圈表示非運(yùn)算，方框用“導(dǎo)線”連在一起， 信號(hào)口左向右。5. 結(jié)構(gòu)化文本(st)結(jié)構(gòu)化文本時(shí)為iec61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級(jí)語(yǔ)言。與梯形圖相 比，它可實(shí)現(xiàn)復(fù)朵的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡(jiǎn)潔和緊湊。step 7的s7 scl結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言、編程語(yǔ)言和c語(yǔ)言、pascal語(yǔ)言相似， 特別適合于習(xí)慣使用高級(jí)語(yǔ)言編程的人員使用。在設(shè)計(jì)plc時(shí)總會(huì)有一些原則上的要求，也就是設(shè)計(jì)的基木原則，plc控制 系統(tǒng)

34、與其他的工業(yè)控制系統(tǒng)類似，其目的是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，從而 提高生產(chǎn)效率的品質(zhì)質(zhì)量。在設(shè)計(jì)plc控制控制系統(tǒng)是應(yīng)按照以下基本原則進(jìn) 行，1. 熟悉控制對(duì)象，確定控制范圍設(shè)計(jì)前要實(shí)地考察，全面且詳細(xì)地了解被控對(duì)象的特點(diǎn)和生產(chǎn)工藝過(guò)程。同 時(shí)要收集各種資料，歸納出工作狀態(tài)流程圖，并與有關(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操 作人員進(jìn)行相互的交流和討論，明確控制人物和設(shè)計(jì)要求。要了解工藝工程和機(jī) 械運(yùn)動(dòng)與屯氣執(zhí)行元件之間的關(guān)系和對(duì)控制系統(tǒng)的控制要求，共同擬定出電氣控 制方案，最后歸納出電氣執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)節(jié)扌白表。這也是plc要止確實(shí)現(xiàn)的根木 任務(wù)。2優(yōu)化控制系統(tǒng)，確定plc型號(hào)在確定了控制對(duì)象和控制范圍z

35、后，需要制定制訂和應(yīng)的控制方案。在滿足 控制要求的前提下，力爭(zhēng)使設(shè)計(jì)出來(lái)的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)以及使用和維 修方便。控制方案的制訂可以根據(jù)生產(chǎn)工藝和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的控制耍求，確定電氣控制系 統(tǒng)的工作方式。是單機(jī)控制就可以滿足要求，還是需要多機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信的方式。最 后，綜合考慮所有的要求，確定所要選用的plc型號(hào)，以及其他的各種硬件設(shè)備。3.提高可靠性和安全性在考慮完所自的控制細(xì)節(jié)和應(yīng)用要求z后，還必須要特別注意控制系統(tǒng)的 安全性和可靠性。大多數(shù)的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，充滿了齊種齊樣的干擾和潛在的突發(fā) 狀態(tài)。因此，在設(shè)計(jì)的最初階段就要考慮到這方面的各種i大i素，到現(xiàn)場(chǎng)去觀察和 收集數(shù)據(jù)。沒有了安全性和可靠性

36、的控制系統(tǒng)，其他的一切都無(wú)從談起。4. 可升級(jí)性隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，原有的控制系統(tǒng)也要不斷地升級(jí)和改進(jìn)，才能適 應(yīng)新的控制環(huán)境和要求。這就耍求在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)的吋候，應(yīng)考慮到日后生 產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，而適當(dāng)留有一些余量，方便后面的升級(jí)。2. 9 plc的通信聯(lián)網(wǎng)只要兩個(gè)系統(tǒng)之間存在著信息的交換，那么這種交換就叫通信。通過(guò)對(duì)通信 技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)在多個(gè)系統(tǒng)z間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、交和處理。plc與計(jì)算 機(jī)、plc與外圍設(shè)備、plc與plc之間的通信統(tǒng)稱為plc的通信。一個(gè)通信系統(tǒng)，從硬件來(lái)看，是由發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、控制設(shè)備和通信介 質(zhì)等組成，從軟件來(lái)看，還必須有通信協(xié)議和通信軟件的配

37、合。1.通信方式按照數(shù)據(jù)的傳輸方式進(jìn)行分類，可以將通信方式分為兩種：并行通信和串行 通信。并行通信的特點(diǎn)是將多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有多少位，就相 應(yīng)的有多少根傳輸線，因此并行通信的傳輸速度快。但是隨著傳輸位數(shù)的增多， 電路的復(fù)雜程度也就和應(yīng)增加，成木也隨著增加，因此，并行傳輸比較適合于短 距離的數(shù)據(jù)通信。出行通信的特點(diǎn)是只用一根數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸，多位數(shù)據(jù)必須在同-根數(shù)據(jù)線 上按順序傳輸，因此，串行通信傳送速度要比并行通信慢，但是i大i為只要一根數(shù) 據(jù)線進(jìn)行傳輸，所以電路比較簡(jiǎn)單，適合于多數(shù)位、長(zhǎng)距離的通信傳輸。串行通信按照信息在設(shè)備間的傳輸方向，還可以分為單工、半雙工、全雙工 三種方

38、式，plc通信通常采用異步串行通信方式。2. 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通道，也是通信中實(shí)際傳送信息的載 體。傳輸介質(zhì)大致可分為有線介質(zhì)和無(wú)線介質(zhì)。通常用的有線介質(zhì)有雙絞線、 同軸光纜和光纖等。無(wú)線介質(zhì)是指在空間傳播的電磁波，紅外線，微波等。在 plc網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，普遍使用的是有線介質(zhì)。1.雙絞線一一是一種使用廣泛且價(jià)格便宜的傳輸介質(zhì)，分為非屏蔽雙絞 線和屏蔽雙絞線兩種，它rti兩根彼此絕緣的導(dǎo)線按照一定規(guī)則以螺旋狀絞合 在一起構(gòu)成的，雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)乂可以傳輸數(shù)字信號(hào)，一般在傳 輸模擬信號(hào)時(shí)，每隔5-6km加一個(gè)放大器，傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，每隔2-3km加 一個(gè)中繼器。2同

39、軸光纜由導(dǎo)體銅質(zhì)芯線、內(nèi)絕緣層、屏蔽層、外絕緣層和塑料 保護(hù)層5部分組成，與雙絞線相比，同軸纜線抗干擾能力強(qiáng)，能夠應(yīng)用于頻 率更高、數(shù)據(jù)傳輸速度更快的場(chǎng)合。3. 光纖一一是一種傳輸光信號(hào)的傳媒介質(zhì)，其從中心道外層分別為光纖芯、包層、保護(hù)層。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3. 1 plc的選擇目前，國(guó)內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種功能各異的plc產(chǎn)品，應(yīng)用中 應(yīng)該全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的、一般選擇機(jī) 型要滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲h貪大求全，以免造成投資和設(shè)備資 源的浪費(fèi)。機(jī)型的選擇可以從以下方面來(lái)考慮。1對(duì)輸入/輸出點(diǎn)的選擇盲n的選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會(huì)造成一定的浪費(fèi)。所以要線弄清楚

40、控制系統(tǒng) 的i/o總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的15%20%留出備用量后確定所需plc 的點(diǎn)數(shù)。2.對(duì)存儲(chǔ)容量的選擇在存儲(chǔ)容量上，只能人概的進(jìn)行估算，一般估算按容量的50%100%留有 余量，對(duì)于缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者。選擇容量是應(yīng)該留有更多的余量。3對(duì)i/o 口響應(yīng)速度的選擇plc的i/o響應(yīng)時(shí)間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲和掃描工作方式 引起的吋間延遲（一般在23個(gè)掃描周期）等。對(duì)開關(guān)量控制的系統(tǒng)，plc 和i/o響應(yīng)時(shí)間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮i/o響應(yīng)問(wèn)題。 但對(duì)模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個(gè)問(wèn)題。4. 根據(jù)輸岀負(fù)載的特點(diǎn)選型不同的負(fù)載對(duì)plc的輸出方式有不同的耍

41、求。例如，頻繁通斷的感性負(fù) 載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型，而不應(yīng)選擇繼電器輸出型的。5. 控制功能的選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等 特性的選擇。6. 機(jī)型結(jié)構(gòu)的選擇在相同功能和相同i/o點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊 式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際 需要選擇plc的結(jié)構(gòu)形式。本設(shè)計(jì)采用siemens s7224xp的plc。本機(jī)集成14輸入/10輸出共24 個(gè)數(shù)字量i/o點(diǎn)，2輸入/i輸出共3個(gè)模擬量i/o點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊, 最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量i/o點(diǎn)或38路模擬量i/o點(diǎn)。20k字節(jié)程序

42、和數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（lookhz）, 2個(gè)lookhz的高速脈沖輸 出，2個(gè)rs485通訊/編程口,具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式 通訊能力。本機(jī)述新增多種功能，如內(nèi)置模擬量i/o,位控特性，自整定pid 功能，線性斜坡脈沖指令，診斷l(xiāng)ed,數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬 量t/0和強(qiáng)大控制能力的新型cpuoe 0 今dx寸zis占k二囲3.2自動(dòng)加料機(jī)的選擇目前市場(chǎng)上應(yīng)用的自動(dòng)加料機(jī)型號(hào)比較多，玻璃電熔爐自動(dòng)加料機(jī)的型 號(hào)主耍有三種：一是翻轉(zhuǎn)進(jìn)給型，二是xy型，三是振動(dòng)型。從經(jīng)濟(jì)方面以及工 作環(huán)境考慮，綜合木人所設(shè)計(jì)的口動(dòng)加料控制系統(tǒng)考慮，選用振動(dòng)進(jìn)給型的

43、口動(dòng) 加料機(jī)最為合適。圖3.2 口動(dòng)加料機(jī)3. 3變頻器的選擇變頻器是以電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用 為基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的智能型的調(diào)速設(shè)備。變頻器調(diào)速時(shí)現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)的重耍 發(fā)展方向，隨著近兒十年電力電了技術(shù)的不斷完善及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變頻器 各項(xiàng)性能fi趨完美，已被不同學(xué)科、不同行業(yè)的工程人員廣泛應(yīng)用，為企業(yè)帶來(lái) 了可觀的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，推動(dòng)了工藝生產(chǎn)的自動(dòng)化進(jìn)程，是極富吸引力的調(diào)速節(jié)能設(shè) 備之一o現(xiàn)代變頻交流調(diào)速在很多場(chǎng)合已經(jīng)逐步取代了過(guò)去的內(nèi)反饋串級(jí)調(diào)速、變極 調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，甚至取代了液力耦合、滑差、直流調(diào)速。可以說(shuō)，有交流電動(dòng) 機(jī)調(diào)速的地方就有變頻器的應(yīng)用。變

44、頻器作為一種新型的調(diào)速節(jié)能設(shè)備，是h前 最簡(jiǎn)單、最方便的一種調(diào)速節(jié)能方式。目前，變頻器在我國(guó)的應(yīng)用范圍以深入到 石汕、電力、冶煉、軍工、化工等各種工業(yè)生產(chǎn)及民用行業(yè)中。按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及性價(jià)比的要求 本例小選用西門子mm440變頻器。四門子mm440變頻器全稱是micromastcr440 它是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同 時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。創(chuàng)新的bico （內(nèi)部功能互聯(lián)） 功能有無(wú)可比擬的靈活性。主要特征：200v-240v ±10%,單相/三

45、相,交流，0. 12kw-45kw；380v-480v+10%,三和，交流，0.37kw-250kw；矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制；高過(guò)載能力，內(nèi)置制動(dòng)單元；三組參數(shù)切換功能?？刂乒δ埽壕€性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點(diǎn) 設(shè)定v/f控制，磁通電流控制免測(cè)速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制， 節(jié)能控制模式；標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件；數(shù)字量輸入6個(gè)，模擬量輸入2個(gè)，模擬量輸岀2個(gè)，繼電器輸岀3個(gè)； 獨(dú)立i/o端子板，方便維護(hù)；采用bico技術(shù)，實(shí)現(xiàn)i/o端口自由連接；內(nèi)置pid控制器，參數(shù)自整定；集成rs485通訊接口，可選profibus-dp/device-ne

46、t通訊模塊；具有15個(gè)固定頻率，4個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率，可編程；可實(shí)現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式；在電源消失或故障時(shí)具有自動(dòng)再起動(dòng)功能；靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性；快速電流限制(fcl),防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘；有直流制動(dòng)和復(fù)合制動(dòng)方式提高制動(dòng)性能。保護(hù)功能：過(guò)載能力為200%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間3秒和150%額定負(fù)載電流，持續(xù) 吋間60秒；過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)；變頻器、電機(jī)過(guò)熱保護(hù)；接地故障保護(hù)，短路保護(hù)；閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)；采用ptn編號(hào)實(shí)現(xiàn)參數(shù)連鎖圖3.3四門子mm440變頻器3.4觸摸屏的選擇隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，觸摸屏在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來(lái)越 多，從

47、廣義上講，觸摸屏就是一種簡(jiǎn)單易學(xué)的就計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或是說(shuō)人人都 會(huì)使用的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備，應(yīng)用方面越來(lái)越多，特別是應(yīng)用在自動(dòng)控制方面 系統(tǒng)中，使之更趨于人性化等等。綜合考慮到成本環(huán)境等因素，本設(shè)計(jì)中用的是 威綸觸摸屏mt60701h威綸觸摸屏mt6070ih詳細(xì)信息：1、標(biāo)準(zhǔn)usb 2.0接口，可接usb鼠標(biāo)、usb鍵盤、usb打印機(jī)等,即插即用。2、支持u盤，通過(guò)u盤快速的上傳、下載projccto3、支持u盤擴(kuò)展寄存器(em0em9),輕松實(shí)現(xiàn)斷電保持。最大可擴(kuò)展到2g(word)。4、通過(guò)usbu,實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展寄存器與plc數(shù)據(jù)的交互存儲(chǔ)。5、u盤支持“熱插拔”，利用u盤隨時(shí)備份與更新生

48、產(chǎn)數(shù)據(jù)6、可將歷史資料與配方資料(rw或者rw_a寄存器數(shù)據(jù))通過(guò)u盤下載到hm1, 數(shù)據(jù)更新更加方便。7、可將hmi的配方資料(rw或者rw_a寄存器數(shù)據(jù))、歷史故障記錄、采樣資料 等保存到u盤，并可在excel電子表格中查看。8、利用mt8000/ mt6000特有的備份功能，可將特定時(shí)間內(nèi)的丿力史數(shù)據(jù)記錄和場(chǎng) 史報(bào)警記錄保存到u盤屮。產(chǎn)品規(guī)格認(rèn)證 ce/ul/rosh顯示器 4.3” 5.6” 7 10” tft背光 500 cd/m2色彩 65536 color對(duì)比 300:1 500： 1分辨率(wxii dots) 320x234背光燈led背光燈壽命(avg.) 30, 000

49、hr.觸控屏 4 wires resistive type觸控精準(zhǔn)2mm觸控硬度4h串行端口接口 coml (rs232/rs485 2w/4w), com2(rs232), com3 (rs232/rs485 2w)usb 接口 usb 2.0 x 2處理器 32bit risc cpu內(nèi)存128mb配方內(nèi)存有cf卡接口有萬(wàn)年歷rtc有系統(tǒng)診斷 power failure detection電壓 24 vdc ± 20%消耗電流440 ma 24vdc外型尺寸 wxhxd 204x150x48mm開孔尺寸 wxh192 x 138mm (7. 56x5 43)重量 approx.

50、0. 3kg, 0. 85kg, 1. 4kg圖3. 4威綸觸摸屏mt6070ih3. 5觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計(jì)對(duì)于觸摸屏的人機(jī)界面設(shè)計(jì)，為了更好的進(jìn)行自動(dòng)加料控制系統(tǒng)的控制，進(jìn) 行了更加人性化，系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，用的是wetnvtew hmt組態(tài)軟件 easybuilder8000 （簡(jiǎn)稱 eb8000）oweinv1ew hmi 組態(tài)軟件 easybuildersooo （簡(jiǎn)稱 eb8000,后同）是臺(tái) 灣威綸科技公司開發(fā)的新一代人機(jī)界面軟件，適用于本公司mt8000和 mt6000系列所有型號(hào)的產(chǎn)品。圖3.5.1主畫面"啟動(dòng)15停止|圍'參數(shù)設(shè)置了 t 1澤動(dòng)1t皺障處理1已加

51、料次數(shù)fh#次%零已加料時(shí)間#秒所剩加料時(shí)間w |1秒圖3.5.2工作畫面加料次數(shù)認(rèn)弭次停振時(shí)間憐# |加料時(shí)間叫j秒延時(shí)回手臂時(shí)間延時(shí)振動(dòng)時(shí)間軻# 秒延時(shí)推手臂時(shí)間振動(dòng)時(shí)間秒變頻器工作頻率枷# 1秒 秒:hzts 0丿返回圖3.5.3工藝參數(shù)畫面手動(dòng)控制氓頻電機(jī)接觸器ts 2及1變頻器啟動(dòng)“振動(dòng)電機(jī)圖3.5.4手動(dòng)畫面3.6電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的選擇是否恰當(dāng)，關(guān)系到電動(dòng)機(jī)能否安全、經(jīng)濟(jì)、合理地使用，如果 選擇不當(dāng)，會(huì)造成浪費(fèi)，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的選擇主要包括：電動(dòng)機(jī)額定 功率的選擇，電動(dòng)機(jī)電流種類的選擇，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇，電動(dòng)機(jī)電壓的選 擇，屯動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇等等。1. 電動(dòng)機(jī)額定功率的

52、選擇生產(chǎn)機(jī)械工作時(shí)必然消耗一定的機(jī)械功率pl,而這些機(jī)械功率是由拖動(dòng)它的 屯動(dòng)機(jī)提供的輸出功率p2，即p2=plo如果選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率p“合適，屯動(dòng) 機(jī)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定溫度就等于繞組絕緣材料允許的最高溫度，電動(dòng)機(jī)就能夠達(dá)到正 常使用壽命，電動(dòng)機(jī)容量得到了充分的利用。如果選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率匕偏 小,會(huì)出現(xiàn)小馬拉大車的情況，電動(dòng)機(jī)將長(zhǎng)時(shí)間在過(guò)載的情況下運(yùn)行。其溫度就 會(huì)超過(guò)繞組絕緣材料允許的最高溫度，從而縮短了電動(dòng)機(jī)的使用壽命，同時(shí)也使 屯動(dòng)機(jī)的效率下降。所以已選擇屯動(dòng)機(jī)的吋候一定要了解所使用機(jī)械功率的大 小，然后再去選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)，這樣才能在保障止常的工作，乂能提高經(jīng)濟(jì)效 應(yīng)。2. 電動(dòng)機(jī)電

53、流種類的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的種類，要根據(jù)止產(chǎn)機(jī)械的要求全面衡量各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件來(lái) 確定。技術(shù)條件包括：電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性是否匹配，調(diào)速 和啟動(dòng)性能是否符合要求。經(jīng)濟(jì)方而要考慮對(duì)生產(chǎn)率的影響，初期投資以及運(yùn)行 費(fèi)用等等。在技術(shù)條件基本滿足生產(chǎn)機(jī)械要求的條件下，一般選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià) 格低廉、工作可靠、維護(hù)方面的電動(dòng)機(jī)。從這個(gè)意義上看，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于宜流 電動(dòng)機(jī)，交流界步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于交流同步電動(dòng)機(jī)，鼠籠型界步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線型界 步電動(dòng)機(jī)。3. 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式按其安裝位置的不同可分為臥式立式兩種，臥式電動(dòng)機(jī)安 裝時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸處于水平位置，立式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸則與地面

54、垂直，二者的軸 承不同，不能隨便混用，在一般情況下，應(yīng)優(yōu)先選用臥式電動(dòng)機(jī)，立式電動(dòng)機(jī)價(jià) 格較貴，只有為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置，又必須垂直運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)才采用。電動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境是由生產(chǎn)機(jī)械的工作環(huán)境決定的。在很多情況下，電動(dòng)機(jī) 工作場(chǎng)所的空氣中含有不同分量的灰塵和水分，有的還含有腐蝕性氣體甚至含有 易燃易爆氣休；有的電動(dòng)機(jī)則要在水屮或其他液體屮工作?；覊m會(huì)使電動(dòng)機(jī)繞組 黏結(jié)上污垢而妨礙散熱；水分、瓦斯、腐蝕性氣體等會(huì)使電動(dòng)機(jī)的絕緣材料性能 退化，甚至?xí)耆珕适Ы^緣能力；易燃、易爆氣體與電動(dòng)機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的電火花接觸 吋將有發(fā)生燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。因此，為了保證電動(dòng)機(jī)能夠在其工作環(huán)境中長(zhǎng)期 安全運(yùn)行，必須根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件

55、合理地選擇電動(dòng)機(jī)的防護(hù)方式。電動(dòng)機(jī)的外殼 防護(hù)方式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式兒種。4. 電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇交流電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇主要以使用場(chǎng)所的供電電網(wǎng)電壓等級(jí)為依據(jù)。一 般低壓電網(wǎng)為380v,因此，中小型三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓大多為380v （y 或接法）,220v/380v （a /y接法）和380v/660v（ a/y接法）,這樣絕緣問(wèn)題容 易解決，可降低成本，既經(jīng)濟(jì)又安全，當(dāng)功率在100200kw以上時(shí)，中等功率的 屯動(dòng)機(jī)有低壓和高壓兩種類型，選用吋應(yīng)根據(jù)工作地點(diǎn)的電源來(lái)決定，應(yīng)盡量避 免增設(shè)變壓器，以減少投資。對(duì)于礦山及鋼鐵行業(yè)的大型設(shè)備用大功率電動(dòng)機(jī)，為了提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)， 多用3000v或6000v的高壓電動(dòng)機(jī)，這樣既減小了電動(dòng)機(jī)的體積，又節(jié)約銅線的 用量，但使用是應(yīng)注意