包裝生產(chǎn)線的plc控制

1、河 南 質(zhì) 量 工 程 職 業(yè) 職 學(xué) 院Henan zhiliang gongcheng zhiye xueyuan畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題 目: 包裝生產(chǎn)線的PLC控制班 級(jí): 現(xiàn)代控制一班 姓 名: 耿中新 指導(dǎo)教師: 薛少燁 摘 要在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，如果這些繁雜的工作讓人工去完成的話不但麻煩，而且效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適合于現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要，并且加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在這個(gè)迅速開展的信息社會(huì)，社會(huì)在進(jìn)步，科技在迅猛開展，一切工業(yè)生產(chǎn)都在講究生產(chǎn)效率。如果想在競爭劇烈的社會(huì)中生存下去，必須順應(yīng)社會(huì)的開展，科學(xué)的改革，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約本錢，創(chuàng)造效益，方

2、能使企業(yè)得以站穩(wěn)腳步，立足于不敗之地?，F(xiàn)代的科技信息化時(shí)代，逼著工廠企業(yè)去探索，創(chuàng)新!為了適應(yīng)現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)某種產(chǎn)品，而且需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，就必須設(shè)計(jì)一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，以便用這自動(dòng)化的生產(chǎn)線來代替人工完成這些繁雜的工作。進(jìn)一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的開展，提高國民經(jīng)濟(jì)，改善人民的生活水平。本文主要對(duì)包裝生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)用可編程控制器PLC控制研究，對(duì)可編程控制器PLC以及所用到的各個(gè)器件的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。關(guān)鍵詞：自動(dòng) ， 包裝，PLC， 控制， 設(shè)計(jì) 目 錄摘 要1目 錄2第一章 緒論1自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的提出背景21.2 包裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)目的和意義21.3 我國現(xiàn)代包裝生產(chǎn)線的開展

3、現(xiàn)狀31.4 國外生產(chǎn)線自動(dòng)化開展概況4第二章 生產(chǎn)線的方案設(shè)計(jì)與研究62.1 本課題主要研究的內(nèi)容62.2 PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)72.3 系統(tǒng)運(yùn)行方式72.4 系統(tǒng)控制總框圖7第三章 電氣元件的選擇83.1 可編程控制器的介紹83.2 電源開關(guān)和按鈕的選擇123.3 熔斷器的選擇153.4 接觸器和熱繼電器的選擇16傳感器的選擇18第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)214.1 主回路設(shè)計(jì)214.2 控制回路設(shè)計(jì)234.3 PLC的I/O分配24第五章 PLC程序設(shè)計(jì)28 系統(tǒng)工作流程圖285.2 包裝生產(chǎn)線梯形圖29總 結(jié)34致 謝35參考文獻(xiàn)36第一章 緒論任務(wù)提出： 包裝生產(chǎn)線示意圖所示，包裝物品

4、是放在傳送帶1上，由于放置的時(shí)間是任意的，所以有些包裝離得很遠(yuǎn)，而有的包裝靠在一起。當(dāng)合上電源開關(guān)，傳送帶2啟動(dòng)，包裝箱隨傳送帶2運(yùn)動(dòng)并到達(dá)指定位置，碰到光電開關(guān)SC2停止。為使空箱恰好對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品傳送帶的末端，使產(chǎn)品剛好落入包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳感器，用以檢測包裝箱是否到位。包裝箱到達(dá)SC2后，傳送帶2停止，時(shí)間繼電器延時(shí)兩秒后，傳送帶1運(yùn)動(dòng)，物品放在傳送帶1上，為了準(zhǔn)確的計(jì)算包裝品數(shù)量，在物品流出傳送帶1時(shí)，由物品檢測器計(jì)數(shù)，傳感器根據(jù)在物品通過時(shí)發(fā)出的脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)流入包裝箱的產(chǎn)品為10個(gè)時(shí)，傳送帶1停止，阻止后面的物品流出，同時(shí)傳送帶2啟動(dòng)運(yùn)行，已包裝的包裝箱流出，同時(shí)

5、下一個(gè)空包裝箱到達(dá)指定位置，完成一個(gè)工作過程。如果不按停止按鈕，該生產(chǎn)線將按著規(guī)定工作順序工作循環(huán)下去。按下停止按鈕，傳送帶1和2均停止。 圖1-1 包 裝 生 產(chǎn) 線 示 意 圖現(xiàn)代社會(huì)中，無論在任何行業(yè)，從工廠的生產(chǎn)，到能源的輸送，到與人民息息相關(guān)的市政工程，甚至人們的工作和休息的樓宇，到處都可以看到自動(dòng)化系統(tǒng)的身影。自動(dòng)化系統(tǒng)不僅早就成為了工業(yè)和社會(huì)生活的一個(gè)組成局部，而且是經(jīng)濟(jì)開展水平的重要標(biāo)志。在自動(dòng)化日益普及的今天，包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，如果這些繁雜的工作讓人工去完成的話不但麻煩，而且效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大

6、，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要，并且加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。為了適應(yīng)現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)某種產(chǎn)品，而且需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，就必須設(shè)計(jì)一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，以便用這自動(dòng)化的生產(chǎn)線來代替人工完成這些繁雜的工作。進(jìn)一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的開展，提高國民經(jīng)濟(jì)，改善人民的生活水平。自動(dòng)化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟(jì)效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來，包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、電子監(jiān)測和控制系統(tǒng)持續(xù)開展，使的包裝企業(yè)以高速度、較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成就。這些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)成為未來的開展力量?？梢娮詣?dòng)裝箱技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。 圖1-2 人 工 包

7、 裝 生 產(chǎn) 線 圖1-3 自 動(dòng) 包 裝 生 產(chǎn) 線 1.2 包裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)目的和意義包裝生產(chǎn)線是新一代的自動(dòng)化流水線，具有生產(chǎn)速度高、包裝質(zhì)量好、兼容性好性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種機(jī)、電、儀、氣、機(jī)器人一體化的高科技產(chǎn)品，在紙箱的后道包裝中有廣泛的應(yīng)用，可將各種待包物品在紙箱后包裝過程中的空紙箱配送、紙箱成形、物品列整輸送、機(jī)械手裝箱、自動(dòng)拆蓋上下封箱、工字角邊封箱、批號(hào)打印、紙箱捆扎、直角轉(zhuǎn)向、紙箱#字捆扎、輸送、機(jī)器人碼垛、空托盤配送、實(shí)托盤輸送、實(shí)托盤頂捆、實(shí)托盤水平捆扎、托盤纏繞、實(shí)托盤輸出等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。自動(dòng)包裝生產(chǎn)線在無人干預(yù)的狀況下按規(guī)那么的順序或指令主動(dòng)進(jìn)行操作或節(jié)制的

8、進(jìn)程，其目的是“穩(wěn)，準(zhǔn)，快。自動(dòng)化包裝技能普遍用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研討、交通運(yùn)輸、貿(mào)易、醫(yī)療、效勞和家庭等方面。采用自動(dòng)生產(chǎn)線不僅可以把人從沉重的體力勞動(dòng)、局部腦力勞動(dòng)以及惡劣、風(fēng)險(xiǎn)的任務(wù)情況中解放出來，并且還能擴(kuò)展人的器官功用，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，加強(qiáng)人類看科技和革新世界的才能。自動(dòng)化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟(jì)效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來，包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、電子監(jiān)測和控制系統(tǒng)持續(xù)開展，使的包裝企業(yè)以高速度、較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成就。自動(dòng)包裝生產(chǎn)線是當(dāng)今社會(huì)開展的必然產(chǎn)物。1.3 我國現(xiàn)代包裝生產(chǎn)線的開展現(xiàn)狀

9、在中國，自動(dòng)化技術(shù)還未成熟，還需要長時(shí)間的開展，所以將會(huì)有很大的空間來開展此技術(shù)。這也是未來的開展方向和趨勢。中國的經(jīng)濟(jì)高速度開展也需要這項(xiàng)技術(shù)來促進(jìn)和加速，相信在自動(dòng)化技術(shù)成熟以后，中國的經(jīng)濟(jì)也將有飛躍性的進(jìn)步。 當(dāng)前中國的經(jīng)濟(jì)開展格局也是非常的需要高技術(shù)來支持。這樣才會(huì)有穩(wěn)定的開展?fàn)顟B(tài)。向西部開展的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略思想必然需要有高技術(shù)隨之轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)也將需要自動(dòng)化技術(shù)的支持，這樣開展高技術(shù)自動(dòng)化也就是必然的趨勢。所以未來的中國必將出現(xiàn)更多的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。現(xiàn)代社會(huì)已經(jīng)出現(xiàn)一些自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)例：圖1-4 食 用 油 包 裝 生 產(chǎn) 線 圖1-5 全 自 動(dòng) 包 裝 生 產(chǎn) 線1.4 國外生產(chǎn)線自動(dòng)化開展概

10、況在一些工業(yè)興旺國家中，配電自動(dòng)化系統(tǒng)受到了廣泛的重視，國外的配電自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)形成了集變電所自動(dòng)化、饋線分段開關(guān)測控、電容器組調(diào)節(jié)控制、用戶負(fù)荷控制和遠(yuǎn)方抄表等系統(tǒng)于一體的配電網(wǎng)管理系統(tǒng)DMS，其功能已多達(dá)140余種。 國外著名電力系統(tǒng)設(shè)備的制造廠家根本都涉足配電自動(dòng)化領(lǐng)域，如德國西門子公司、法國施耐德公司、美國COOPER公司、摩托羅拉公司、英國ABB公司、日本東芝公司等，均推出了各具特色的配電網(wǎng)自動(dòng)化產(chǎn)品。日本是配電自動(dòng)化開展得比擬快的國家。到1986年，全國9個(gè)電力公司的41610條配電線路已有35983條86.5%實(shí)現(xiàn)了故障后的按時(shí)限自動(dòng)順序送電，其中2788條6.7%實(shí)現(xiàn)了配電線開

11、關(guān)指柱上開關(guān)的遠(yuǎn)方監(jiān)控包括一般的和計(jì)算機(jī)監(jiān)控。從國外配電自動(dòng)化系統(tǒng)采用的通信方式看，尚沒有一種通信技術(shù)可以很好地滿足于配電系統(tǒng)自動(dòng)化所有層次的需要。在一個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，往往由多種通信技術(shù)組合成綜合的通信系統(tǒng)，各個(gè)層次按實(shí)際需要采用適宜的通信方式。 第二章 生產(chǎn)線的方案設(shè)計(jì)與研究第一章我們簡要介紹了包裝生產(chǎn)線的提出背景，國內(nèi)外的生產(chǎn)線開展現(xiàn)狀。這一章我們將研究包裝生產(chǎn)線的控制，現(xiàn)在最普遍的系統(tǒng)控制主要是可編程控制器PLC控制，所以對(duì)于包裝生產(chǎn)線我們也是采用PLC控制！可編程控制技術(shù)并非單純是指PLC本身，而是包括其在內(nèi)的一系列自動(dòng)化控制產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用。2.1 本課題主要研究的內(nèi)容現(xiàn)代社會(huì)對(duì)

12、物品的包裝要求越來越高，為使包裝出的物品整齊、美觀并且具有良好的包裝質(zhì)量，要求包裝機(jī)具有精確的動(dòng)作、定位精度及較高的生產(chǎn)率，因此對(duì)包裝線的控制要求是越來越高。物品下落，傳感器計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)到10，M1停止M2運(yùn)動(dòng)到SC2M2停止M1運(yùn)動(dòng)包裝箱運(yùn)動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)，傳送帶2運(yùn)動(dòng) 圖2-1 包 裝 生 產(chǎn) 線 的 工 作 流 程該系統(tǒng)有兩個(gè)傳送帶，即包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運(yùn)走，并用一只空箱來代替。為使空箱恰好對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品傳送帶的末端，使產(chǎn)品剛好落入包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳感器，用以檢測包裝箱是否到位。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到包裝箱

13、，當(dāng)某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳感器轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖。本控制系統(tǒng)具有精度高、本錢低、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低、操作維護(hù)簡單等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用價(jià)值。由自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的工作流程可以發(fā)現(xiàn)主要有傳送帶運(yùn)動(dòng)，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)幾局部組成，所以該系統(tǒng)輸入信號(hào)有：啟動(dòng)信號(hào)，傳感器計(jì)數(shù)，包裝箱到位檢測，過載保護(hù)等。輸出信號(hào)有：計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)輸出，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)動(dòng)等。2.2 PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)通過分析包裝生產(chǎn)線的工作流程，控制系統(tǒng)分為電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)，編碼器計(jì)數(shù)等。在高速運(yùn)動(dòng)中，傳統(tǒng)方式中各局部的動(dòng)作精確度不夠，而采用PLC控制的電機(jī)完成此項(xiàng)工作是比擬容易的。它既靈活方便，又精確可靠，抗干擾

14、能力強(qiáng)，編程簡單，使用方便，通用性好，組合靈活；體積小，功耗低，功能完善，適應(yīng)面廣。所以我們選擇PLC控制的方案是：在控制系統(tǒng)確定后，利用傳感器收集的信號(hào)通過PLC去控制其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)輸出的信號(hào)來控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2.3 系統(tǒng)運(yùn)行方式系統(tǒng)運(yùn)行方式分為手動(dòng)和自動(dòng)·手動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)開關(guān)閉合，程序才能夠運(yùn)行，完成相應(yīng)的動(dòng)作。·自動(dòng)：按下啟動(dòng)按鈕，程序完成一個(gè)周期的動(dòng)作后又接著從第一步開始運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)循環(huán)。在自動(dòng)方式下，中途假設(shè)按下復(fù)位按鈕，那么系統(tǒng)要繼續(xù)運(yùn)行到第一步開始位置才停止。根據(jù)包裝生產(chǎn)線的實(shí)際運(yùn)行情況，本系統(tǒng)采用自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行兩種方式，還必須考慮停止運(yùn)行方式的

15、設(shè)計(jì)，可編程控制器的停運(yùn)方式有正常停運(yùn)，暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，又要包裝生產(chǎn)線運(yùn)行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接收到操作人員的停止運(yùn)行指令或設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時(shí)才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車。2.4 系統(tǒng)控制總框圖系統(tǒng)硬件配置機(jī)構(gòu)框圖所示，包括中央處理單元及I/O擴(kuò)展單元、檢測元件光電開關(guān)和接近開關(guān)等、控制元件交流接觸器和電磁閥以及執(zhí)行元件電動(dòng)機(jī)等幾局部。操作人員給出操作指令并指示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，機(jī)器啟停、功能切換、工況檢測、運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警等，檢測元件檢測料位位置、投料結(jié)束信號(hào)，以及各局部的動(dòng)作完成情況；PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的

16、當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系跟新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過通斷交流接觸器和電磁閥來控制電動(dòng)機(jī)的啟停，從而完成從包裝箱到位到產(chǎn)品落入包裝箱內(nèi)完成計(jì)數(shù)，流動(dòng)的過程，完成一個(gè)工作流程。執(zhí)行元件 輸入輸出單元中央處理單元CPU控制元件檢測元件 第三章 電氣元件的選擇3.1 可編程控制器的介紹 3.1 .1可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器Programmable Controller的英文縮寫是PC，容易同個(gè)人計(jì)算機(jī)Personal Computer混淆，因此通常都稱其為PLCProgrammable Logic Controller。PLC是在繼電器控制根底上以微處理器為核心，將自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)算

17、機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而開展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。目前PLC已根本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)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)與制造的首位。美國數(shù)字設(shè)備公司DEC根據(jù)以上要求，于1969年研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP14，并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上取得了成功。它用計(jì)算機(jī)的軟組件的邏輯編程成功取代了繼電器控制的硬接線編程，生產(chǎn)硬設(shè)備的生產(chǎn)線是“柔性的愿望終于實(shí)現(xiàn)了。 圖31 美 國 通 用 PLC 圖32 西 門 子 PLC 3.1.2 可編程控制器的特點(diǎn)PLC技術(shù)之所以高速開展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀

18、需要外，主要是因?yàn)樗哂性S多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、平安、靈活、方便、經(jīng)濟(jì)等問題。主要有以下特點(diǎn)：1. 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾十萬個(gè)小時(shí) ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：1硬件方面  I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對(duì)PLC的影響；對(duì)供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對(duì)CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進(jìn)行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對(duì)有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)、自診斷電路等。2軟件方面  P

19、LC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對(duì)系統(tǒng)硬件電路等故障實(shí)現(xiàn)檢測和判斷；當(dāng)由外界干擾引起故障時(shí)，能立即將當(dāng)前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。2編程簡單、使用方便目前，大多數(shù)PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)，很容易讓廣闊工程技術(shù)人員掌握。當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時(shí)，PLC編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的

20、主要原因之一。3功能完善、通用性強(qiáng)  現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。4設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計(jì)、安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大局部可在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計(jì)和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很??；而且PLC具有很強(qiáng)的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提

21、供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 5體積小、重量輕、能耗低 由于PLC采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。可以按照結(jié)構(gòu)形式、I/O點(diǎn)數(shù)和功能兩種形式分類。 1按結(jié)構(gòu)形式分類 整體式將CPU、存儲(chǔ)器、IO和電源等部件集中于一體，安裝在一個(gè)金屬或塑料的機(jī)殼的根本單元內(nèi)，機(jī)殼的上下兩側(cè)是輸入輸出接線端子，并配有反映輸入輸出狀態(tài)的微型發(fā)光二極管。整體式結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、重量輕、價(jià)格低的優(yōu)勢，適用于嵌入控制設(shè)備的內(nèi)部，常用于單機(jī)控制。一般小型以下PLC多采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱公司的FX2N、FX0N、FX1S系列。模塊式把各個(gè)組成局部

22、CPU、I/O、電源等分開，做成各自獨(dú)立的模塊，各模塊做成插件式，插入機(jī)架底板的插座上?？砂凑湛刂埔?，選用不同檔次的 CPU模塊、各種I/O模塊和其它特殊模塊，構(gòu)成不同功能的控制系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC具有配置靈活、組裝方便，擴(kuò)展容易。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱A2NQ系列PLC 。 圖33三 菱 FX1 S系 列 PLC 圖34 三 菱 A2NQ 系 列 PLC 2按I/O點(diǎn)數(shù)和功能分類按I/O點(diǎn)數(shù)、內(nèi)存容量和功能來分，PLC可分為微型、小型、中型、大型和超大型五類。小型PLC的存儲(chǔ)器容量一般在2KB4KB之間，I/O點(diǎn)數(shù)一般在64128之間。

23、小型PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)和計(jì)數(shù)等功能，適合于開關(guān)量控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)控制等場合，常用于代替繼電器控制的單機(jī)線路中。 3PLC按功能分類PLC根據(jù)功能可分為低檔機(jī)，中檔機(jī)和高檔機(jī)。3.1.4 PLC的結(jié)構(gòu) PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì),采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu),主要由CPU、存儲(chǔ)器、采用掃描方式工作的I/O接口電路和電源等組成。 圖3-5 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC是微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它按照用戶程序存儲(chǔ)中預(yù)先編制的控制程序，通過輸入接口采入現(xiàn)場信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，進(jìn)而通過輸出接口控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。作為一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)，它的硬件配置

24、與一般微機(jī)裝置類似，主要是由CPU模塊、輸入/輸出模塊、電源等局部組成。1CPU 中央處理單元CPU是可編程序控制器的控制中樞。每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的存放器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、存放器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。2I/O模塊：

25、PLC的對(duì)外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入輸出模塊可分為：數(shù)字I/O接口、模擬I/O接口、智能I/O接口、通信接口、擴(kuò)展接口。 3電源模塊： 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VA

26、C，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。3.1.5 PLC的工作原理PLC控制PLC采用循環(huán)掃描工作方式，集中進(jìn)行輸入采樣，集中進(jìn)行輸出刷新。I/O映像區(qū)分別存放執(zhí)行程序之前的各輸入狀態(tài)和執(zhí)行過程中各結(jié)果的狀態(tài)。任務(wù)的完成是建立在其硬件的支持下，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，這一點(diǎn)是和計(jì)算機(jī)工作原理一致的。因此，PLC的工作原理是建立在計(jì)算機(jī)工作原理根底上的。PLC是采用“順序掃描、不斷循環(huán)的方式進(jìn)行工作的。即PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)或地址號(hào)作周期性循環(huán)掃描。如果無跳轉(zhuǎn)指令，那么從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直到

27、程序結(jié)束，然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。周而復(fù)始。PLC的掃描工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，并進(jìn)行周期性循環(huán)。3.2 電源開關(guān)和按鈕的選擇開關(guān)是用于接通和斷開電路的電器。常用的開關(guān)有刀開關(guān)、鐵殼開關(guān)、組合開關(guān)和自動(dòng)空氣開關(guān)。隨著社會(huì)和科技的不斷開展，現(xiàn)代工廠企業(yè)車間甚至用戶都不在運(yùn)用這些“古董產(chǎn)品，被取而代之的是斷路器。斷路器是指能夠關(guān)合、承載和開斷正?；芈窏l件下的電流，并能關(guān)合在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)承載和開斷異?；芈窏l件包括短路條件下的電流的開關(guān)裝置。斷路器可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，

28、對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?。目前，已獲得了廣泛的應(yīng)用。斷路器的分類方式有多種，常見的有按操作方式分：有電動(dòng)操作、儲(chǔ)能操作和手動(dòng)操作；按結(jié)構(gòu)分：有萬能式和塑殼式；按使用類別分：有選擇型和非選擇型；按滅弧介質(zhì)分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空氣式；按動(dòng)作速度分：有快速型和普通型；按極數(shù)分：有單極、二極、三極和四極等；按安裝方式分：有插入式、固定式和抽屜式等。在這里我們主要介紹三種根據(jù)使用級(jí)別和分?jǐn)嗄芰拇蟮叫∫来问牵嚎蚣苁饺f能式斷路器；塑殼式斷路器；

29、小型斷路器。(1)框架式萬能式斷路器智能型萬能式斷路器適用交流50Hz，額定電壓380V、660V，額定電流為200A-6300A的配電網(wǎng)絡(luò)中,主要用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備免受過載、欠電壓、短路，單相接地等故障的危害，該斷路器具有多種智能保護(hù)功能，可做到選擇性保護(hù)，動(dòng)作精確，防止不必要的停電，提高供電可靠性。萬能式斷路器用來分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備的過載、欠電壓、短路等，在正常的條件下，可作為線路的不頻繁轉(zhuǎn)換之用。1250A以下的斷路器在交流50Hz電壓380V 的網(wǎng)絡(luò)中可用作保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過載和短路。在正常條件下還可作為電動(dòng)機(jī)的不頻繁起動(dòng)之用。 圖3-6萬能式斷路器 圖3-7西門子

30、塑殼斷路器3VL系列 (2)塑殼式斷路器塑殼斷路器在低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。塑殼式斷路器不僅功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良，和各種電器部件的兼容性也很好。塑殼式斷路器可以和漏電器、測量模塊、電操模塊等功能單元配合使用。塑殼斷路器憑借著種種優(yōu)點(diǎn)，在低壓配電系統(tǒng)中起到了越來越重要的作用。目前，塑殼式斷路器常被用作低壓電路的終端開關(guān)或支路開關(guān)。塑殼式斷路器已經(jīng)在一定程度上，逐步取代了熔斷器和閘刀開關(guān)的位置，成為低壓配電系統(tǒng)的主要開關(guān)。 塑殼斷路器隨著應(yīng)用需求的變化和技術(shù)的開展，額定電流的覆蓋范圍逐步增大，目前普通塑殼斷路器的額定電流可以到達(dá)1250A，足以滿足工業(yè)供電線路的使用需求。塑殼式斷路器較常

31、應(yīng)用于工業(yè)配電系統(tǒng)，如電動(dòng)機(jī)回路、出線回路等。(3)小型斷路器小型斷路器適用于交流50/60Hz額定電壓230/400V，額定電流至63A線路的過載和短路保護(hù)之用，也可以在正常情況下作為線路的不頻繁操作轉(zhuǎn)換之用。小型斷路器主要用于工業(yè)、商業(yè)、高層和民用住宅等各種場所。 圖3-8正泰小型斷路器DZ47-603.2.2按鈕開關(guān)按鈕開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用十分廣泛的主令電器。在電氣自動(dòng)控制電路中，用于手動(dòng)發(fā)出控制信號(hào)以控制接觸器、繼電器、電磁起動(dòng)器等。 按鈕開關(guān)的結(jié)構(gòu)種類很多，可分為普通撳鈕式、蘑菇頭式、自鎖式、自復(fù)位式、旋柄式、帶指示燈式、帶燈符號(hào)式及鑰匙式等，有單鈕、雙鈕、三鈕及不同組合形式，一

32、般是采用積木式結(jié)構(gòu)，由按鈕帽、復(fù)位彈簧、橋式觸頭和外殼等組成，通常做成復(fù)合式，有一對(duì)常閉觸頭和常開觸頭，有的產(chǎn)品可通過多個(gè)元件的串聯(lián)增加觸頭對(duì)數(shù)。按鈕的分類方式很多，生產(chǎn)廠家也很多，下面我們主要介紹幾種常用的按鈕開關(guān)。正泰NP4系列按鈕適用于交流50Hz或60Hz、電壓至380V，直流工作電壓至220V的電路控制系統(tǒng)中。作為電磁起動(dòng)器、接觸器、繼電器及其它電氣線路的控制之用。 圖3-9正泰NP4按鈕 圖3-10帶燈指示按鈕還有一種工廠企業(yè)里常用的一種帶燈按鈕，這種按鈕相對(duì)于一般的按鈕開關(guān)來說主要是使操作者能夠清晰的觀察按鈕的動(dòng)作狀態(tài)，這種按鈕一般有指示燈電源。另一種常見按鈕主要運(yùn)用于機(jī)床一級(jí)流

33、水線上，這便是我們所說的急停按鈕。急停按鈕也可以稱為“緊急停止按鈕，業(yè)內(nèi)簡稱急停按鈕。顧名思義急停按鈕就是當(dāng)發(fā)生緊急情況的時(shí)候人們可以通過快速按下此按鈕來到達(dá)保護(hù)的措施。 3.3 熔斷器的選擇熔斷器其實(shí)就是一種短路保護(hù)器，主要進(jìn)行短路保護(hù)或嚴(yán)重過載保護(hù)。根據(jù)電流超過規(guī)定值一段時(shí)間后，以其自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔化，從而使電路斷開；運(yùn)用這種原理制成的一種電流保護(hù)器。熔斷器廣泛應(yīng)用于高低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)以及用電設(shè)備中，作為短路和過電流的保護(hù)器，是應(yīng)用最普遍的保護(hù)器件之一。對(duì)熔斷器的選擇要求是：在電氣設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，熔斷器不應(yīng)熔斷；在出現(xiàn)短路時(shí)，應(yīng)立即熔斷；在電流發(fā)生正常變動(dòng)如電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程時(shí)，熔

34、斷器不應(yīng)熔斷；在用電設(shè)備持續(xù)過載時(shí)，應(yīng)延時(shí)熔斷。對(duì)熔斷器的選用主要包括類型選擇和熔體額定電流確實(shí)定。選擇熔斷器的類型時(shí)，主要依據(jù)負(fù)載的保護(hù)特性和短路電流的大小。例如，用于保護(hù)照明和電動(dòng)機(jī)的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護(hù)，這時(shí)，希望熔斷器的熔化系數(shù)適當(dāng)小些。所以容量較小的照明線路和電動(dòng)機(jī)宜采用熔體為鉛鋅合金的RC1A系列熔斷器，而大容量的照明線路和電動(dòng)機(jī)，除過載保護(hù)外，還應(yīng)考慮短路時(shí)分?jǐn)喽搪冯娏鞯哪芰Α＜僭O(shè)短路電流較小時(shí)，可采用熔體為錫質(zhì)的RCIA系列或熔體為鋅質(zhì)的RM10系列熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護(hù)熔斷器，一般是考慮短路時(shí)的分?jǐn)嗄芰?。?dāng)短路電流較大時(shí)，宜采用具有高分?jǐn)嗄芰Φ腞L1系

35、列熔斷器。當(dāng)短路電流相當(dāng)大時(shí)，宜采用有限流作用的RT0系列熔斷器。熔斷器有高壓熔斷器和低壓熔斷器熔之分，在這里我們運(yùn)用的是380V電壓，主要介紹低壓熔斷器。低壓熔斷器種類很多，有插入式RC型，螺旋式RL型，無填料密閉管式RM型，有填料封閉管式RT型及高分段能力的NT型等。RT14系列高分?jǐn)嗄芰τ刑盍蠄A柱型熔斷器符合GB13539、IEC60269、VDE0636標(biāo)準(zhǔn)! 適用于交流50Hz，額定電壓交流380/500V，額定電流至63A的配電線路中，作過載和短路保護(hù)。 圖3-11 RT系列熔斷器 圖3-12 NT型熔斷器3.4 接觸器和熱繼電器的選擇3.4.1 接觸器接觸器Contactor狹義

36、上是指能頻繁關(guān)合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關(guān)合裝置。它應(yīng)用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以到達(dá)控制負(fù)載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)鐵心，靜鐵心，電磁線圈觸頭系統(tǒng)常開觸頭和常閉觸頭和滅弧裝置組成。它的控制對(duì)象主要是電動(dòng)機(jī)、電熱設(shè)備、電焊機(jī)及電容器組等。接觸器分為直流接觸器和交流接觸器，在該系統(tǒng)中我們運(yùn)用交流接觸器，下面我們主要介紹一下交流接觸器。 交流接觸器工作原理為,當(dāng)線圈通電時(shí)，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動(dòng)鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是動(dòng)鐵芯聯(lián)動(dòng)的，因此動(dòng)鐵芯帶動(dòng)三條動(dòng)觸片同時(shí)運(yùn)行，觸點(diǎn)閉合，從而接通電源。當(dāng)線圈斷電時(shí)，吸力消失，動(dòng)鐵芯

37、聯(lián)動(dòng)局部依靠彈簧的反作用力而別離，使主觸頭斷開，切斷電源。由于控制系統(tǒng)的主電路中有兩臺(tái)電機(jī)，需要選擇與之匹配的接觸器去控制電機(jī)的通斷情況。這里我選擇的是交流接觸器。根據(jù)主電路中各個(gè)電動(dòng)機(jī)的功率情況，系統(tǒng)選擇的型號(hào)為CJX2-D09。市場上有多種接觸器，在這里我們運(yùn)用國產(chǎn)CJX2-D09型號(hào)交流接觸器。 圖3-13 國產(chǎn)CJX2-D09 圖3-14 西門子 3TF系列交流接觸器 市場上還有一種常見接觸器，那就是西門子生產(chǎn)的接觸器，西門子接觸器主要有以下優(yōu)點(diǎn)：平安性能好，導(dǎo)電部件不外露；體積小，重量輕，滅弧罩材料采用不飽和樹脂，耐弧好，不會(huì)碎裂；滅弧室呈封閉型，飛弧距離小，可縮小電氣箱體寸；主觸頭

38、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，觸頭磨損小，電壽命增加；電磁鐵工作可靠，損耗少，噪音小，且具有很高的機(jī)械度；操作頻率和控制容量高。3.4.2 熱繼電器熱繼電器是由流入熱元件的電流產(chǎn)生熱量，使有不同膨脹系數(shù)的雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變到達(dá)一定距離時(shí)，就推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，主電路斷開，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。繼電器作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)元件，以其體積小，結(jié)構(gòu)簡單、本錢低等優(yōu)點(diǎn)在生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。主電路中有兩臺(tái)電機(jī)，電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，如拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行工作過程中，假設(shè)機(jī)械出現(xiàn)不正常的情況或電路異常使電動(dòng)機(jī)遇到過載，那么電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降、繞組中的電流將增大，使電動(dòng)機(jī)的繞組溫度升高。假設(shè)過載電流

39、不大且過載的時(shí)間較短，電動(dòng)機(jī)繞組不超過允許溫升，這種過載是允許的。但假設(shè)過載時(shí)間長，過載電流大，電動(dòng)機(jī)繞組的溫升就會(huì)超過允許值，使電動(dòng)機(jī)繞組老化，縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)闺妱?dòng)機(jī)繞組燒毀。所以，這種過載是電動(dòng)機(jī)不能承受的。熱繼電器就是利用電流的熱效應(yīng)原理，在出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)不能承受的過載時(shí)切斷電動(dòng)機(jī)電路，為電動(dòng)機(jī)提供過載保護(hù)的保護(hù)電器。在運(yùn)行當(dāng)中都會(huì)產(chǎn)生熱量，而產(chǎn)熱過高就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作狀況，甚至造成生產(chǎn)事故，為了防止此類事件的發(fā)生，就要在電機(jī)的控制中參加熱繼電器，當(dāng)有過載現(xiàn)象時(shí)，就自動(dòng)將電路斷開，減少事故的發(fā)生，也便于將事故排出。 圖3-15電子式熱繼電器 圖3-16施耐德IR2熱繼

40、電器施耐德熱繼電器主要應(yīng)用于工業(yè)控制、能源及根底設(shè)施、建筑等；標(biāo)準(zhǔn)的電動(dòng)機(jī)保護(hù) ；線路保護(hù)；電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)、電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)及缺相保護(hù)；這里我們選擇的是施耐德IR2熱過載繼電器。傳感器的選擇傳感器英文名稱：transducer/sensor是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量電路組成。1電容式接近開關(guān)這種開關(guān)的測量通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是開關(guān)的外殼。這個(gè)外殼在測量過程中通常是接地或

41、與設(shè)備的機(jī)殼相連接。當(dāng)有物體移向接近開關(guān)時(shí)，不管它是否為導(dǎo)體，由于它的接近，總要使電容的介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容量發(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(guān)的接通或斷開。這種接近開關(guān)檢測的對(duì)象，不限于導(dǎo)體，可以絕緣的液體或粉狀物等。當(dāng)檢測體為非金屬材料時(shí)，如；木材、紙張、塑料、玻璃和水等，應(yīng)選用電容型接近開關(guān)。2霍爾接近開關(guān)霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關(guān)，叫做霍爾開關(guān)。當(dāng)磁性物件移近霍爾開關(guān)時(shí)，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識(shí)別附近有磁性物體存在，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)的檢測對(duì)象必須是磁性物體。對(duì)

42、于檢測體為金屬時(shí)，假設(shè)檢測靈敏度要求不高時(shí)，可選用價(jià)格低廉的磁性接近開關(guān)或霍爾式接近開關(guān)。3電感式接近開關(guān)電感式接近開關(guān)它是利用導(dǎo)電物體在接近這個(gè)能產(chǎn)生電磁場的接近開關(guān)時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。這個(gè)渦流反作用到接近開關(guān)，使開關(guān)內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無導(dǎo)電物體移近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。這種接近開關(guān)所能檢測的物體必須是導(dǎo)電體。4光電式接近開關(guān)金屬體和非金屬要進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測和控制時(shí)，應(yīng)選用光電型接近開關(guān)或超聲波型接近開關(guān)。控制系統(tǒng)中要收集膜信號(hào)、動(dòng)盤到位情況和料位情況，所以采用光電傳感器。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，然后借助光電元

43、件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三局部組成，如下圖。 圖3-17 光電傳感器內(nèi)部電路圖圖3-17是光電開關(guān)原理圖,在該圖中光電開關(guān)具有電源極性及輸出反接保護(hù)功能。光電開關(guān)具有自我診斷功,當(dāng)對(duì)設(shè)置后的環(huán)境變化溫度、電壓、灰塵等的裕度滿足要求，穩(wěn)定顯示燈顯示如果余度足夠，那么燈亮，當(dāng)接收光的光敏元件接收到有效光信號(hào)，并且光的強(qiáng)度足夠大，控制輸出的三極管導(dǎo)通，同時(shí)動(dòng)作顯示燈顯示。這樣光電開關(guān)能檢測自身的光軸偏離、透面鏡傳感器面的污染、地面和背景對(duì)其影響、外部干擾的狀態(tài)等傳感器的異常和故障，有利于進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以便設(shè)備穩(wěn)定工作。 圖3-18 光 電 傳 感 器光電檢測

44、方法具有精度高、反響快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此,光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。 這里所選用的是歐姆龍公司的 J0SRW-05型光電傳感器。如圖3-18。 第四章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的電氣原理圖電路設(shè)計(jì)是硬件與軟件設(shè)計(jì)的根底，原理圖設(shè)計(jì)關(guān)系控制系統(tǒng)平安、可靠運(yùn)行等諸多問題，設(shè)計(jì)完成后不可以隨意修改，因此必須引起重視，設(shè)計(jì)時(shí)不能因?yàn)镻LC具有靈活通用的特點(diǎn)，將全部控制都寄希望于軟件。PLC控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)包括如下內(nèi)容：1、控制系統(tǒng)主回路設(shè)計(jì)；2、控制系統(tǒng)控制回路設(shè)計(jì)；3、控制系統(tǒng)平安電路設(shè)計(jì)；4、I/O連接電路設(shè)計(jì)。主回路、控制回

45、路、平安電路、I/O連接電路的設(shè)計(jì)思想與要求統(tǒng)一表達(dá)在電路圖上。電路圖是系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、安裝與連接設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試、維修最為重要的技術(shù)資料，它應(yīng)全面反映系統(tǒng)所使用的全部電氣元器件及它們之間的連接要求、主要規(guī)格參數(shù)等內(nèi)容。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循國際、國家或行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)，涉及平安性、可靠性的準(zhǔn)那么不可違背。4.1 主回路設(shè)計(jì)4.1.1 主回路設(shè)計(jì)原那么在電氣控制系統(tǒng)中可以直接向負(fù)載提供電能的電路稱為主回路。PLC控制系統(tǒng)的主回路通常包括電動(dòng)機(jī)主回路、各種驅(qū)動(dòng)裝置的電源回路與動(dòng)力回路、變壓器的初級(jí)輸入回路、向控制裝置提供電能的電源輸入回路等。PLC控制系統(tǒng)的主回路設(shè)計(jì)與其他電氣控制系統(tǒng)無區(qū)別，主回路設(shè)計(jì)主要應(yīng)考

46、慮以下方面的內(nèi)容。1電源總開關(guān)為了使得控制系統(tǒng)與電網(wǎng)隔離，機(jī)械設(shè)備的電氣控制裝置必須安裝電源總開關(guān)?？傞_關(guān)必須具有足夠的分析能力，分?jǐn)嚯娏鞅仨毚笥谙到y(tǒng)中功率最大的電動(dòng)機(jī)處于堵轉(zhuǎn)、其他所有用電設(shè)備和電動(dòng)機(jī)處于額定工作狀態(tài)的電源總和。總開關(guān)原那么上應(yīng)能斷開系統(tǒng)中的所有用電設(shè)備的電源,例外的是,當(dāng)系統(tǒng)安裝有總電源切斷情況下使用的平安保護(hù)裝置時(shí),這局部的電源允許直接連接在進(jìn)線上。2保護(hù)裝置的安裝為了對(duì)主回路進(jìn)行有效保護(hù)，設(shè)備中的每一獨(dú)立部件都必須安裝短路、過流保護(hù)斷路器。保護(hù)裝置必須具有足夠的分?jǐn)嗄芰?，能夠可靠分?jǐn)啾槐Ｗo(hù)的用電設(shè)備。出于調(diào)試、維修的需要與可靠性、平安性的考慮，原那么上應(yīng)對(duì)不同類型的主回

47、路分類安裝總保護(hù)斷路器。對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)、種類較多，構(gòu)成復(fù)雜，控制要求較高的控制系統(tǒng)，I/O宜采用別離供電，并安裝獨(dú)立的保護(hù)斷路器。3接地與抗干擾電氣控制系統(tǒng)應(yīng)安裝接地母線，與主回路連接的各獨(dú)立控制裝置應(yīng)有獨(dú)立的接地線與接地母線連接。系統(tǒng)易受干擾或產(chǎn)生諧波的電氣控制裝置如PLC、CNC、驅(qū)動(dòng)器、變頻器等，應(yīng)安裝隔離變壓器、濾波電抗器等。需要進(jìn)行通/斷感性負(fù)載，應(yīng)安裝浪涌電壓吸收器，以抑制過壓。4輔助控制電源的設(shè)計(jì)用于系統(tǒng)平安保護(hù)、緊急停機(jī)控制裝置的電源，應(yīng)確保不會(huì)因急停等操作而分?jǐn)?。系統(tǒng)中可靠性要求較高的控制部件如PLC、CNC，如采用直流供電，應(yīng)盡量采用穩(wěn)壓電源；如采用交流供電，應(yīng)安裝獨(dú)立的隔

48、離變壓器。PLC、CNC原那么上不應(yīng)與其他控制電路和執(zhí)行元件如電磁閥、控制電路共用電源。PLC I/O傳感器、開關(guān)、執(zhí)行元件所需要的電源盡可能采用外部供電，以防損壞PLC。4.1.2 主電路電源供電模塊 包裝系統(tǒng)中，設(shè)備多，工作電壓也不盡相同。三相異步電動(dòng)機(jī)工作電壓是380V(AC)，PLC的工作電壓為220VAC,傳感器的工作電壓為24V DC。1電源進(jìn)線 如圖4-1所示，電源由滑線引入電器柜中，經(jīng)過刀開關(guān)QS后，再經(jīng)由熔斷器后供給系統(tǒng)的控制回路及主電機(jī)電路局部。三相電源的線電壓為380V ，相電壓為220V，因此系統(tǒng)采用三相中的A相相電壓提供220V的交流電壓。2電源模塊如圖4-2所示，直

49、流電源能使電路中形成恒定電流的裝置，如干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)等。在24V電壓范圍內(nèi)又叫24V直流電源，直流電源有正負(fù)兩個(gè)電極，正極的電勢高，負(fù)極的電勢低；當(dāng)兩個(gè)電極與電路連通后，直流電源能維持兩個(gè)電極之間的恒定電勢差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的恒定電流。24V電源模塊開關(guān)電源為系統(tǒng)中的A/D模塊和電磁閥提供24V DC電壓。圖4-2 電源模塊主電路圖圖4-1 電源進(jìn)線主電路圖4.1.3 包裝生產(chǎn)線的繼電器控制主電路原理圖 圖4-3 主 電 路 原 理 圖4.2 控制回路設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)中的控制回路是指由繼電器、接觸器等低壓電器構(gòu)成的強(qiáng)電控制回路。控制回路一般有AC 220V與DC2

50、4V兩類。1AC 220V控制回路PLC控制系統(tǒng)中的AC 220V控制回路通常包括以下局部。AC 220V平安電路，如緊急分?jǐn)嚯娐?、平安門控制電路、雙手控制電路等?？刂蒲b置、電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止控制回路。AC 220V接觸器通/斷控制電路。雖然局部PLC的輸出可以直接驅(qū)動(dòng)AC 220V負(fù)載，但出于平安、可靠性及線路互鎖方面的考慮，主回路的接觸器控制宜用AC 220V電路。各種驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置的AC 220V輔助控制電路等。2DC 24V控制回路PLC控制系統(tǒng)中的DC 24V控制回路一般包括以下局部。DC 24V繼電器/接觸器控制回路。DC 24V緊急分?jǐn)嚯娐?、平安電路、防護(hù)門聯(lián)鎖電路。DC 2

51、4V電磁閥、制動(dòng)器、電磁離合器等執(zhí)行元件的驅(qū)動(dòng)電路等。作為控制回路設(shè)計(jì)同樣必須以系統(tǒng)運(yùn)行的平安、可靠性作為最高準(zhǔn)那么?？刂苹芈返脑O(shè)計(jì)不僅要考慮設(shè)備的正常運(yùn)行情況，還要考慮到設(shè)備的機(jī)械部件、電氣元件發(fā)生故障，以及出現(xiàn)誤操作、誤動(dòng)作情況下的緊急處理。無論出現(xiàn)任何情況?？刂苹芈繁仨毐ＷC設(shè)備的平安、可靠停機(jī)，且不會(huì)對(duì)操作及維修人員的人身與設(shè)備造成傷害。控制回路的動(dòng)作設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡潔、明了，以方便操作與維修；電氣元件盡可能統(tǒng)一，生產(chǎn)廠家不宜過多；控制回路的電壓應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，種類不宜過多等。4.3 PLC的I/O分配 表4.1 PLC的I/O分配表編程元件I/O端子電路器件 元件作用輸入繼電器SB1啟動(dòng)按鈕SB1SB2停止按鈕SB2SB3計(jì)數(shù)器復(fù)位按鈕SB3SC1傳感器SC1SC2傳感器SC2輸出繼電器KM1電動(dòng)機(jī)M1KM2電動(dòng)機(jī)M2 控制系統(tǒng)I/O分配表見表1。根據(jù)以上輸入輸出器件的數(shù)量輸入5點(diǎn)，輸出2點(diǎn)，選用小