材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)設計

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上目 錄摘 要 1 2第1章 緒論 31.1 本課題研究的意義 31.2 設計的一般過程 31.3 設計的準備工作 41.4 總體方案的設計 5第2章 系統(tǒng)的總體設計 62.1主要組成部件 62.2 控制過程   62.2.1 系統(tǒng)的結構框圖   62.2.2 控制系統(tǒng)機械流程圖   73 系統(tǒng)硬件設計  83.1  PLC的產生與發(fā)展  83.2  PLC的基本結構 93.3  PLC控制方法 103.4  PLC系統(tǒng)的

2、先進性   113.5系統(tǒng)的主電路設計  123.5.1 主電路圖  133.5.2 控制電動機運行   143.5.3 主電路元件選型 154分揀裝置的軟件設計 234.1分揀裝置部分的I/0 點數分配與PLC連線圖 234.2 分揀裝置部分的順序功能圖  254.3 分揀裝置部分的控制系統(tǒng)流程圖   26總結  27 附錄   27摘 要從二十世紀20年代開始，隨著汽車、滾動軸承、小型電動機和縫紉機等工業(yè)發(fā)展，機械制造中開始出現自動線，最早出

3、現的是組合機床自動線。在此之前，首先是在汽車工業(yè)中出現了流水生產線和半自動生產線，隨后發(fā)展成為自動線。第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)發(fā)達國家的機械制造業(yè)中，自動線的數目出現了急劇增加。采用自動線進行生產的產品應有足夠大的產量；產品設計和工藝應先進、穩(wěn)定、可靠，并在較長時間內保持基本不變。在大批、大量生產中采用自動線能提高勞動生產率，穩(wěn)定和提高產品質量，改善勞動條件，縮減生產占地面積，降低生產成本，縮短生產周期，保證生產均衡性，有顯著的經濟效益。材料分揀裝置是模擬自動化工業(yè)生產過程的微縮模型，它使用了PLC控制、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動等技術，可以實現不同材料的自動分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控

4、軟件由上位機監(jiān)控。該裝置采用臺式結構是典型的機電一體化教學實驗裝置。裝置由料塊倉庫、電動輸送帶、自動分選部件和控制器組成。料塊倉庫是一個手動入庫自動出庫的裝置。使用時可將料塊放入倉庫中，當光電傳感器感測到料塊時系統(tǒng)開始運行，即啟動輸送帶并由出庫氣缸將庫內最底層料塊推入輸送帶。電動輸送帶是由交流電機驅動的皮帶式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動分選部件。自動分選部件由物料傳感器、旋轉編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的氣缸將其推入應去的滑道；當料塊的材料或顏色為非分選要求時，經旋轉編碼器計量后對應的氣缸將其推入應去的滑道。控制器采用PLC，該系統(tǒng)動作簡便、線路設

5、計合理、具有較強的抗干擾能力，保證了系統(tǒng)運行的可靠性、降低了威脅率，提高了工作效率。它接受倉庫傳感器、各料塊傳感器、旋轉編碼器、氣缸位置傳感器的信號，根據要求分別控制輸送帶電機和各電磁換向閥。由于PLC控制受環(huán)境的限制，在使用過程中會受到各種干擾，影響系統(tǒng)的可靠性，因此必須采用各種抗干擾措施，以提高控制系統(tǒng)的可靠性。關鍵詞：PLC、分揀裝置、控制系統(tǒng)、傳感器、氣動技術。第一章 緒論1.1 本課題研究的意義機電一體化是一種復合技術,是機械技術與微電子技術、信息技術互相滲透的產物,是機電工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。文章簡述了機電一體化技術的基本結構組成和主要應用領域,并指出其發(fā)展趨勢?，F代科學技術的發(fā)展極

6、大地推動了不同學科的交叉與滲透,引起了工程領域的技術改造與革命。在機械工程領域,由于微電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透所形成的機電一體化,使機械工業(yè)的技術結構、產品機構、功能與構成、生產方式及管理體系發(fā)生了巨大變化,使工業(yè)生產由“機械電氣化”邁入了“機電 一體化”為特征的發(fā)展階段。機電一體化的核心技術： 機電一體化包括軟件和硬件兩方面技術。硬件是由機械本體、傳感器、信息處理單元和驅動單元等部分組成。1.2 設計的一般過程根據設計的內容和方法不同，設計的一般過程大體上可分為7個階段。第一階段：（1）仔細閱讀設計任務書；（2）了解并明確設計任務。第二階段：（1）收集有關資料；（2

7、）分析研究設計對象的工作原理與基本結構；（3）準備有關設計工具書。第三階段：（1）提出幾個不同的設計方案，經分析、比較后，確定最佳方案；（2）應運所學知識進行計算；（3）繪制有關的設計圖。第四階段：（1）電氣控制系統(tǒng)設計；（2）電氣原理圖、接線圖設計；（3）編寫相應的控制軟件（或部分軟件）。第五階段：（1）檢查設計圖樣，修改出現的錯誤；（2）整理設計文件，編寫設計說明書。第六階段：（1）設計答辯；（2）評定成績。1.3 設計的準備工作本系統(tǒng)可以分為毫無聯系的機械本體和電氣控制面板兩部分。在學習的過程中，可以自由分配各個接口，并且需要自己動手連接，這就可以使學生的分析設計能力和實際動手能力得到進

8、一步的鍛煉。這就是開放式設備的優(yōu)越性。設計的準備工作是一個必不可少的環(huán)節(jié)，它是將設計的思路條理化、清楚化、明顯化，敘述整理的過程，為整體方案的設計奠定基礎。1.4 總體方案的設計總體方案直接影響到機電一體化產品的最終運行結果。一般滿足設計要求的總體方案往往有很多個，這時要根據具體情況進行分析比較，確定一個最佳方案。第二章 PLC控制材料分揀系統(tǒng)的總體設計本文討論的材料分揀控制系統(tǒng)，完成了材料自動分揀系統(tǒng)的所有基本工作。它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動等技術，可以實現不同材料的自動分揀和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。材料自動分揀系統(tǒng)能連續(xù)、大批量地分揀貨物,不受氣候

9、、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數多，因此自動分揀系統(tǒng)可以彌補人力分揀在重復分揀方面的低效率工作,而且分揀誤差率極低,自動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用傳感器信息輸入，除非物料本身的特征有差錯，否則不會出錯。因此，本設計使用傳感器甄別物料外部特征作為信息輸入機制,以最大限度的降低分揀誤差。人員的使用上也僅局限于在上位機上對整個控制系統(tǒng)進行監(jiān)控和針對不同生產要求修改系統(tǒng)控制流程,基本做到無人化生產。文中主要介紹了系統(tǒng)的硬件及軟件設計

10、.PLC;材料分揀;梯形圖編程。2.1裝置簡介裝置由料塊倉庫、電動輸送帶、自動分選部件和控制器組成。料塊倉庫是一個手動入庫自動出庫的裝置。使用時可將料塊放入倉庫中，當光電傳感器感測到料塊時系統(tǒng)開始運行，即啟動輸送帶并由出庫氣缸將庫內最底層料塊推入輸送帶。電動輸送帶是由交流減速電機驅動的皮帶式水平輸送裝置。它將料塊勻速平穩(wěn)的送至自動分選部件。自動分選部件由傳感器、旋轉編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的氣缸將其推入應去的滑道；當料塊的材料或顏色為非分選要求時，經旋轉編碼器計量后對應的氣缸將其推入應去的滑道。2.2 材料分揀裝置概念與使用性材料分揀裝置是一個模擬自動化工

11、業(yè)生產過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、位置控制、電氣傳動和氣動等技術，可以實現不同材料的自動分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機監(jiān)控。適用于各類學校機電專業(yè)的教學演示、教學實驗、實習培訓和課程設計，可以培養(yǎng)學生對PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件的設計與調試能力；分析和解決系統(tǒng)調試運行過程中出現的各種實際問題的能力，實際工業(yè)現場生產設備的微縮模型。2.3 材料分揀裝置結構及組成該裝置采用臺式結構，配有控制器（PLC）、傳感器（光電式、電感式、顏色、磁感應式）、旋轉編碼器、電動機、輸送帶、氣缸、電磁閥、直流電源、空氣過濾減壓器、編程練習面板等，構成典型的機電一體化教學訓練裝置。自動分選部件

12、由物料傳感器、旋轉編碼器、微型直線氣缸及滑道組成。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的氣缸將其推入應去的滑道；當料塊的材料或顏色為非分選要求時，經旋轉編碼器計量后對應的氣缸將其推入應去的滑道。當傳感器檢測到相應料塊時，對應的氣缸將其推入應去的滑道；當料塊的材料或顏色為非分選要求時，經旋轉編碼器計量后對應的氣缸將其推入應去的滑道。材料分揀裝置系統(tǒng)由實訓桌、井式供料裝置、傳送裝置、氣動部分及電氣控制面板等組成。2.4 材料分揀裝置工作過程概述本課題組針對料庫的尺寸、存儲貨物的種類等要求所設計的材料分揀系統(tǒng)需要實現對鐵、鋁、不同顏色塑料的自動分揀。具體控制過程為：（1） 接通電源，按下啟動開關，傳送帶開

13、始運行；（2） 系統(tǒng)啟動后，下料傳感器（光電傳感裝置）檢測到料槽有料，出料氣缸開始動作，將待測物體推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運行；（3）當鐵檢測傳感器檢測到鐵材料時，鐵出料氣缸動作將待測物體推下；（4）當鋁檢測傳感器檢測到鋁材料時，鋁出料氣缸動作將待測物體推下；（5）當顏色檢測傳感器檢測到非金屬材料為黃色時，顏色出料氣缸動作將待測物體推下；（6） 剩余非金屬材料（藍色塑料塊）被送到最后一個出料氣缸位置時，氣缸動作將待測物體推下；（7） 豎井式下料槽無待下料時，傳送帶須繼續(xù)運行一個行程后自動停機。2.5 系統(tǒng)的結構框圖 本分揀裝置為工業(yè)現場生產設備，采用臺式結構，內置電源，有

14、豎井式產品輸入料槽，滑板式產品輸出料槽，轉接板上還設計了可與PLC 連接的轉接口。同時，輸送帶作為傳動機構，采用步進電機驅動，對不同材質敏感的三種傳感器分別固定在網孔板上。整個控制系統(tǒng)由氣動部件和電氣部件兩大部分組成。氣動部分由減壓閥、氣壓指示表、氣缸等部件組成；電氣部分由PLC、電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、光電傳感器、旋轉編碼器、單相交流電機、開關電源、電磁閥等部件組成。該系統(tǒng)的結構框圖如圖1 所示。下料傳感器鐵檢測傳感器鋁檢測傳感器顏色檢測傳感器PLC輸送帶和下料氣缸鐵出料氣缸鋁出料氣缸顏色出料氣缸空氣壓縮機其它出料氣缸圖1 材料分揀系統(tǒng)的結構框圖2.6控制過程本課題組針對料庫的尺

15、寸、存儲貨物的種類等要求所設計的材料分揀系統(tǒng)需要實現對鐵、鋁、不同顏色塑料的自動分揀。具體控制過程為：（1） 接通電源，按下啟動開關，傳送帶開始運行；（2） 系統(tǒng)啟動后，下料傳感器（光電傳感裝置）檢測到料槽有料，出料氣缸開始動作，將待測物體推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運行；（3）當鐵檢測傳感器檢測到鐵材料時，鐵出料氣缸動作將待測物體推下；（4）當鋁檢測傳感器檢測到鋁材料時，鋁出料氣缸動作將待測物體推下；（5）當顏色檢測傳感器檢測到非金屬材料為黃色時，顏色出料氣缸動作將待測物體推下；（6） 剩余非金屬材料（藍色塑料塊）被送到最后一個出料氣缸位置時，氣缸動作將待測物體推下；（7） 豎井式下

16、料槽無待下料時，傳送帶須繼續(xù)運行一個行程后自動停機。2.7傳感器設計一個完整的推理控制系統(tǒng)的設計，一般由傳感器的設計和推理控制器的設計兩部分組成。其中傳感器的設計是推理控制系統(tǒng)設計的關鍵。沒有性能優(yōu)越的傳感器，推理控制系統(tǒng)就不能把被控對象控制好，就不能滿足工藝的要求。 傳感器從描述過程的方式上看，可分為輸入輸出法、狀態(tài)空間法。從研究的方法上可分為代數方法和人工智能方法。從研究的對象上看，可分為線性推理和非線性推理。從其特點上看，又可分為靜態(tài)和動態(tài)特性。傳感器工作原理。2.7.1 顏色傳感器顏色傳感器通過一種特殊的三色方式發(fā)揮作用。傳感器把光（紅、藍、綠）投射到將被檢測的物體上，計算來自反射輻射

17、的色度坐標，并與之前存儲的三色值進行比較。當三色值在設定的允許偏差范圍內，就會產生一個交換輸出。2.7.2 光電傳感器光電傳感器的功能主要有：檢測物體的有無，檢測透明物體，檢測色標，檢測顏色，檢測發(fā)光物體，檢測位移，激光傳感器，CCD視像傳感器，槽形開關等；檢測和測量的光柵及傳感器的功能主要有：測量物體的外形，糾偏，檢測微小的透明物體，測量位移等；安全光幕的功能主要有：對人的手指，手掌，手臂等身體各部位的2級和4級保護；溫度控制器的功能主要有：PID控制和自動演算，自診斷，自動調諧和自適應等功能以及三級軟件安全鎖。 光電式傳感器是以光電器件作為轉換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非

18、電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應用。近年來，新的光電器件不斷涌現，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應用開創(chuàng)了新的一頁。第三章 PLC 控制系統(tǒng)設計摘要： 在現代化的工業(yè)生產設備中，有大量的數字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，產品的計數，溫度、壓力、流量的設定與控制等，工業(yè)現場中的這些自動控制問題，可編程控制器（PLC）已成為

19、解決的最有效的工具之一。PLC控制系統(tǒng)設計時應注意以下幾點。關鍵字： PLC 控制系統(tǒng)設計PLC控制系統(tǒng)設計包括硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)設計。硬件系統(tǒng)設計主要包括PLC 及外圍線路的設計、電氣線路的設計和抗干擾措施的設計等。軟件系統(tǒng)設計主要指編程PLC 控制程序。選定PLC 及其擴展模塊（如需要的話）和分配完I/O 地址后，硬件設計的主要內容就是電氣控制系統(tǒng)原理圖的設計，電氣控制元器件的選擇和控制柜的設計。在程序設計時，除I/O 地址列表外，有時還要把在程序中用到的中間繼電器（M）、定時器（T）、計數器（C）、和存儲單元（V）以及它們的作用或功能列寫出來，以便編寫程序和閱讀程序。在編程語言的選擇

20、上，用梯形圖編程還是用語句表編程或使用功能圖編程，有些 PLC 使用梯形圖編程不是很方便（例如書寫不方便），則可以用語句表編程，但梯形圖總比語句表直觀。經驗豐富的人員可用語句表直接編程，就像使用匯編語言一樣。如果是清晰的單程序、選擇順序或并發(fā)順序的控制任務，則最好是用功能圖來設計程序。PLC 控制系統(tǒng)設計步驟及內容如下圖2所示3.1 PLC控制硬件系統(tǒng)設計3.1.1 PLC的產生與發(fā)展 從結構上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模

21、塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數據處理、數據處理等幾類。PLC在其應用上具有以下優(yōu)點：可靠性高，抗干擾能力強、配套齊全，功能完善，適用性強、易學易用，深受工程技術人員歡迎。系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造、體積小，重量輕，能耗低。3.1.2 PLC 的基本結構PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，如圖3所示：電源用戶程序存儲器系統(tǒng)程序存儲

22、器中央處理單元（CPU）輸出電路輸入電路編程器 1、中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞。它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態(tài)和數據，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數運算的結果送入I/O 映象區(qū)或數據寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循

23、環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC 的可靠性，近年來對大型PLC 還采用雙CPU 構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU 出現故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。2、存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。3.1.3 PLC 型號的選擇在做出系統(tǒng)控制方案的決策之前，要詳細了解被控對象的控制要求，從而決定是否選用 PLC 進行控制。在控制系統(tǒng)邏輯關系較復雜（需要大量中間繼電器、時間繼電器、計數器等）、工藝流程和產品改型頻繁、需要進行數據處理和信息管理（有數據運算、模擬量的控制、 PID 調節(jié)等）、系統(tǒng)要求有較高的可靠性和穩(wěn)定

24、性、準備實現工廠自動化聯網等情況下，使用 PLC 控制是很必要的。目前，國內外眾多的生產廠家提供了多種系列功能各異的 PLC 產品，使用戶眼花繚亂、無所適從。所以全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經濟實用的目的。一般選擇機型要以滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可從以下幾個方面來考慮。3.1.4 對輸入 / 輸出點的選擇1）盲目選擇點數多的機型會造成一定浪費。要先弄清除控制系統(tǒng)的 I/O 總點數，再按實際所需總點數的 15 20 留出備用量（為系統(tǒng)的改造等留有余地）后確定所需 PLC 的點數。另外要注意，一些高密度輸入點的模塊對同時接通的輸入點

25、數有限制，一般同時接通的輸入點不得超過總輸入點的 60 ； PLC 每個輸出點的驅動能力（ A/ 點）也是有限的，有的 PLC 其每點輸出電流的大小還隨所加負載電壓的不同而異；一般 PLC 的允許輸出電流隨環(huán)境溫度的升高而有所降低等。在選型時要考慮這些問題。PLC 的輸出點可分為共點式、分組式和隔離式幾種接法。隔離式的各組輸出點之間可以采用不同的電壓種類和電壓等級，但這種 PLC 平均每點的價格較高。如果輸出信號之間不需要隔離，則應選擇前兩種輸出方式的 PLC 。2）對存儲容量的選擇對用戶存儲容量只能作粗略的估算。在僅對開關量進行控制的系統(tǒng)中，可以用輸入總點數乘 10 字 / 點輸出總點數乘

26、5 字 / 點來估算；計數器 / 定時器按（ 3 5 ）字 / 格估算；有運算處理時按（ 5 10 ）字 / 量估算；在有模擬量輸入 / 輸出的系統(tǒng)中，可以按每輸入 / （或輸出）一路模擬量約需（ 80 100 ）字左右的存儲容量來估算；有通信處理時按每個接口 200 字以上的數量粗略估算。最后，一般按估算容量的 50 100 留有裕量。對缺乏經驗的設計者，選擇容量時留有容量要大些。3）對 I/O 響應時間的選擇PLC 的 I/O 響應時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時間延遲（一般在 2 3格掃描周期）等。對開關量控制的系統(tǒng)， PLC 和 I/O 響應時間一般都能滿足實際

27、工程的要求，可不必考慮 I/O 響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。根據輸出負載的特點選型不同的負載對 PLC 的輸出方式有相應的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型的，而不應選用繼電器輸出型的。但繼電器輸出型的 PLC 有許多優(yōu)點，如導通壓降小，有隔離作用，價格相對較便宜，承受瞬時過電壓和過電流的能力較強，其負載電壓靈活（可交流、可直流）且電壓等級范圍大等。所以動作不頻繁的交、直流負載可以選擇繼電器輸出型的 PLC 。對在線和離線編程的選擇離線編程示指主機和編程器共用一個 CPU ，通過編程器的方式選擇開關來選擇 PLC 的編程、監(jiān)控和運行工

28、作狀態(tài)。編程狀態(tài)時， CPU 只為編程器服務，而不對現場進行控制。專用編程器編程屬于這種情況。在線編程是指主機和編程器各有一個 CPU ，主機的 CPU 完成對現場的控制，在每一個掃描周期末尾與編程器通信，編程器把修改的程序發(fā)給主機，在下一個掃描周期主機將按新的程序對現場進行控制。計算機輔助編程能實現離線編程，也能實現在線編程。在線編程需購置計算機，并配置編程軟件。采用哪種編程方法應根據需要決定。4）根據是否聯網通信選型若 PLC 控制的系統(tǒng)需要聯入工廠自動化網絡，則 PLC 需要有通信聯網功能，即要求 PLC 應具有連接其他 PLC 、上位計算機及 CRT 等的接口。大、中型機都有通信功能，

29、目前大部分小型機也具有通信功能。5） 對 PLC結構形式的選擇在相同功能和相同 I/O 數據的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇 PLC 的結構形式。分配輸入 / 輸出點一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應在接入輸入點前，按邏輯關系接好線（如兩個觸點先串聯或并聯），然后再接到輸入點。6）確定 I/O 通道范圍不同型號的 PLC ，其輸入 / 輸出通道的范圍是不一樣的，應根據

30、所選 PLC 型號，查閱相應的編程手冊，決不可“張冠李戴”。必須參閱有關操作手冊。部輔助繼電器內部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器 / 計數器時作數據存儲或數據處理用。從功能上講，內部輔助繼電器相當于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。參閱有關操作手冊。3.2 PLC控制軟件設計PLC 軟件系統(tǒng)設計的步驟在了解了程序結構和編程方法的基礎上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫 PLC 程序和編寫其他計算機程序一樣，都需要經歷如下過程。1)對系統(tǒng)任務分塊分塊的目的就是把一個復雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務。這樣就把一個復雜的大問題化為多個簡單的小問題。這樣可便

31、于編制程序。2)編制控制系統(tǒng)的邏輯關系圖從邏輯關系圖上，可以反應出某一邏輯關系的結果是什么，這一結果又英國導出哪些動作。這個邏輯關系可以是以各個控制活動順序為基準，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準。邏輯關系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應了輸入與輸出的關系。3)繪制各種電路圖繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設計的地址和名稱聯系起來。這是很關鍵的一步。在繪制 PLC 的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導到 PLC 的輸入端，把高壓引入

32、PLC 輸入端，會對 PLC 造成比較大的傷害。在繪制 PLC 的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到 PLC 輸出模塊的帶負載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用 PLC 進行控制方便、靈活。但是在電路的設計上仍然需要謹慎、全面。因此，在繪制電路圖時要考慮周全，何處該裝鈕，何處該裝開關，都要一絲不茍。3.2.1可編程序控制器（PLC）及編程器的選購：目前市場上的PLC產品眾多，除國產品牌以外，國外的品牌有：日本OMRON、MITSUBISHI、FUJI、IDEC、HIT

33、ACHI、松下，德國的西門子，韓國的LG等，如何選購PLC產品呢？1） 系統(tǒng)首先應確定系統(tǒng)用PLC單機控制還是用PLC形成網絡，由此計算輸入、輸出（I/O）點數，并且在選購PLC時要在實際需要點數的基礎上預留10%的余量。2） 確定負載類型根據PLC輸出端所帶負載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點動作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出還是晶體管輸出，或是晶閘管輸出。不同的負載選用不同的輸出方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是很重要的。3） 存儲容量與指令的執(zhí)行速度是PLC選型的重要指標，一般存儲量越大、速度越快的PLC價格就越高，盡管國外各廠家產品大體相同，但也有一定區(qū)別。4）“C

34、OM”點的選擇，不同的PLC產品，其“COM”點的數量是不一樣的，有的一個“COM”點帶8個輸出點，有的帶4個輸出點，也有帶1個或2個輸出點。當負載的種類多且電流大時，采用一個“COM”點帶1-2個輸出點的產品，當負載種類少數量多時，采用一個“COM”點帶4-8個輸出點產品。5）因為各生產廠家的開發(fā)軟件不同，系統(tǒng)地兼容性也是選購時的重點，目前還沒有發(fā)現完全兼容的產品，應根據系統(tǒng)合理選用PLC產品。6）編程器的選購：PLC編程可采取三種方式：一是用一般的手持式編程器，它只能用廠家規(guī)定的語句表中的語句編程。正中方式易于現場調試并且體積小成本低，但它的效率低適應機種類型少，比較適用于系統(tǒng)容量小、用量

35、少的系統(tǒng)中。二是圖形編程器編程，這種方式采用圖形方式編程，方便直觀，一般電氣人員短期就可以應用自如，但編程器價格較高。三是用IBM及其兼容個人計算機+PLC軟件包編程，這種方式是效率最高的一種方式，也是最常用的一種方式，但大部分軟件包價格昂貴。7）盡量選用大公司的產品，因為其產品質量有保障，且技術支持好，一般售后服務也較好，有利于以后產品的擴展與軟、硬件升級。3.2.3 輸入、輸出回路的設計1）電源回路PLC供電一般為AC85-240V（也有DC24V），適應電源范圍較寬，但為了抗干擾，應加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）2）PLC上DC24V電源的使用 各公司PLC產品上一

36、般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負載時應注意容量，同時做好防短路措施（因為該電源的過載或短路將影響PLC的運行）。3）外部DC24V電源 若輸入回路有DC24V供電的接近開關、光電開關等，而PLC上的DC24V電源容量不夠時，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“一”端不要與PLC的DC24V電源的“一”以及“COM”端相連，否則會影響PLC的運行。4）輸入的靈敏度 各生產廠家對PLC的輸入電壓和電流都有規(guī)定，當輸入元件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流或有漏電流時，就會有誤動作，降低靈敏度。所以應適用弱電流輸入并對漏電流采取防護措施，并且選用輸入為供漏型輸

37、入的PLC。兩線式傳感器（光電開關、無觸點開關）有LED的限位開關時，輸入漏電流會產生錯誤輸入或燈亮，對策為連接泄放電阻降低輸入阻抗，阻值由圖4中公式推導：晶體管或雙向可控硅輸出時，若接到一個較大沖擊電流的設備上，就必須考慮保護晶體管和可控硅。晶體管和可控硅可以經受額定電流10倍的沖擊電流，如果超出，可按圖5、圖6之一來減少它：5）對感性負載處理 在輸入、輸出端接感性負載時，要在負載兩端并聯一個沖擊抑制器或二極管，二極管的陰極與電壓極側連接，如下圖7所示。6） 外部互鎖與接地利用PLC控制電機正反轉等正、反動作時，為避免PC的異常動作引起事故及機械損壞，應在外部組成一個連鎖回路，如下圖7所示。

38、接地：GR端子是大地接地端子。用防止感應電的專用接地線（截面積2mm2以上的電線）采用第三種接地方式（接地電阻100以下）。 LG是噪音濾波器中性端子，若因噪音大而產生誤動作，或為了防止電擊，把LG與GR短接，采用第三種接地方式。接地線的長度在20m以內為宜。 接地線與其它設備共用或與建筑物的金屬結構連接會適得其反，受到惡劣影響，如下圖9所示。7）PLC外部驅動電路對于PLC輸出不能直接帶動負載的情況下，必須在外部采用驅動電路，可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅動，同時應采用保護電路和浪涌吸收電路。另外PLC的輸入輸出布線也有一定要求，請參照各公司的使用說明書。3.2.4擴展模塊的選用對于小的系統(tǒng)

39、，如80點以內的系統(tǒng)，一般不需要擴展；當系統(tǒng)較大時，就要擴展。不同公司的產品，對系統(tǒng)總點數及擴展模塊數量都有限制，當擴展仍不能滿足需要時，可采用網絡結構。同時，有些廠家產品的個別指令不支持擴展模塊，因此，在進行軟件編程時要注意。當采用溫度等模擬模塊時，各廠家也有一些規(guī)定，請參閱相關技術手冊。3.2.5 PLC的網絡設計當用PLC進行網絡設計時，其難度比PLC單機控制大得多，首先應選用自己比較熟悉的機型，對其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲容量也應仔細了解。否則不能適應實時要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外對通信接口，通信協議、數據傳送速度等也要考慮。最后還要向PLC的廠

40、家尋求網絡設計和軟件支持及詳細技術資料，至于選用幾層工作站，依照系統(tǒng)大小而定。3.2.6 軟件編制 在編制軟件前，應首先熟悉所選用的PLC產品說明書，待熟悉后再編程。若采用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應先畫出梯形圖，然后編程，這樣可以減少出錯，速度也快，編成完成后先空運轉，待各個動作正常后，再在設備上調試。3.3氣動技術氣動技術是以壓縮空氣為介質來傳動和控制機械的一門專業(yè)技術。由于它具有節(jié)能、無污染、高效、低成本、安全可靠、結構簡單等優(yōu)點，廣泛應用于各種機械和生產線上。過去汽車、拖拉機等生產線上的氣動系統(tǒng)及其元件，都由各廠自行設計、制造和維修。 氣動技術應用面的擴

41、大是氣動工業(yè)發(fā)展的標志。氣動元件的應用主要為兩個方面：維修和配套。過去國產氣動元件的銷售要用于維修，近幾年，直接為主要配套的銷售份額逐年增加。國產氣動元件的應用，從價值數千萬元的冶金設備到只有12百元的椅子。鐵道扳岔、機車輪軌潤滑、列車的煞車、街道清掃、特種車間內的起吊設備、軍事指揮車等都用上了專門開發(fā)的國產氣動元件。這說明氣動技術已“滲透”到各行各業(yè)，并且正在日益擴大。 由于氣動技術越來越多地應用于各行業(yè)的自動裝配和自動加工小件、特殊物品的設備上，原有傳統(tǒng)的氣動元件性能正在不斷提高，同時陸續(xù)開發(fā)出適應市場要求的新產品，使氣動元件的品種日益增加，其發(fā)展趨勢主要有以下幾個方面： 體積更小，重量更

42、輕，功耗更低.在電子元件、藥品等制造行業(yè)中，由于被加工件體積很小，勢必限制了氣動元件的尺寸，小型化、輕型化是氣動元件的第一個發(fā)展方向。選購氣動軟管時，應注意以下四個方面： 1.管子材料：PU管、尼龍管等 2.管子的內、外徑尺寸：習慣上以管子的外徑作為管子的尺寸，俗稱“通徑”。與通常所說的公稱通徑不是一回事，用戶在選購時應特別注意。 3.管子壁厚的均勻度，不均勻的管子在工作時容易漏氣。 4.管子的壁厚，應考慮所用管接頭的形式選用軟管，采用卡箍式管接頭和卡套式管接頭時應注意管子的內徑尺寸；采用插入式管接頭時，應注意管子的外徑尺寸。3.3.1氣動管接頭的選購1.管接頭的接頭形式： 1）卡箍式管接頭，

43、主要適用于棉線編織膠管；2）卡套式管接頭，主要適用于有色金屬管、硬質尼龍管3）插入式管接頭，主要適用于尼龍管、塑料管。2.管接頭形式：分彎角、直角、穿板、三通、四通等，用戶可根據使用需要選購。 3.管接頭的接口標稱方法有三種： 1）根據所連接管路的公稱通徑標稱，俗稱“通徑”，在選購卡箍式管接頭和卡套式管接頭時，應注意管子的內徑；選用插入式管接頭時，應注意管子的外徑。常用于三通、四通等分支接頭。 2） 根據管接頭的接口螺紋標稱，這類接頭不常用。 3）根據管路的公稱通徑和接頭的接口螺紋組合標稱，這類接頭常用于氣動元件的進、出口。3.3.2氣動換向閥的選購氣動換向閥是氣動系統(tǒng)中的控制元件，用來控制系

44、統(tǒng)中流體的流向，其式樣類型很多，用戶可根據自己的需要進行選擇。 換向閥的常見類型有如下幾種： 按出氣口分：二通、三通、四通和五通； 按工作位置分：二位和三位。 按控制方式分：氣控和電控、直動式和先導式； 按被控介質分：流體閥和氣體閥； 按功能分：常閉和常開、中封和中泄及中間供氣； 按結構分：有截止閥和滑閥； 在選購氣動換向閥時，應注意以下幾點： 1.換向閥的螺紋接口：換向閥的公稱通徑與氣口螺紋并不一一對應，因此，選用換向閥時應注意接口螺紋。 2.換向閥的安裝尺寸：相同型號、功能的換向閥因生產廠家不同其外形和安裝尺寸不盡相同。 3.換向動作是否干脆利落，不拖泥帶水。 4.電磁閥特別是交流電磁閥應注意其絕緣性能。以保證操作者的人身安全。 5.換向閥應無外泄漏，內泄漏越小越好。否則，會影響系統(tǒng)的正常工作，并浪費能源。 6.注意閥的出廠日期，換向閥放的時間太長，其潤滑油脂會老化，影響換向閥的正常工作。3.3.3氣缸的選購 氣缸是氣動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，氣缸質量將直接影響所配套的設備的工作性能，因此，我們在選用氣缸時應注意以下幾個方面： 1.選擇廠家知名度較高、質量和服務信譽較好的生產企業(yè)。 2.