畢業(yè)設(shè)計(jì)--材料分揀裝置的plc控制系統(tǒng)

1、<p>　　材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)</p><p>　　Material sorting PLC control</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動(dòng)化控制方法。由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)

2、和通信技術(shù)融為一體，專(zhuān)門(mén)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，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)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)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、易控制等特點(diǎn)，可根據(jù)不同對(duì)象，

3、稍加修改本系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器、分揀裝置、控制系統(tǒng)、傳感器。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　PLC control is the moost commoly used industrial automation control method.because of

4、 its convenient control to wiststand an adverse environment. It is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology; computer and communication technologies are integrated specifically

5、for industrial control and design; have strong function. common flexbie, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a serie</p><p>　　Ke

6、ywords: programmablelogic controller、sorting device、control system、sensors.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 前言…………………………………………………………………………………… 5</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)的目的

7、和意義……………………………………………………………………5</p><p>　　1.2 材料分揀裝置的發(fā)展介紹……………………………………………………………5</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理………………………………………………………………………5</p><p>　　1.3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………….…………………………………………………5&

8、lt;/p><p>　　1.3.2 設(shè)計(jì)原理………….……………………………………………………………5</p><p>　　第二章 系統(tǒng)分析……………………………………………………………………………….6</p><p>　　2.1 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析……………………………………………………………6</p><p>　　2.2 硬件介

9、紹………………………………………………………………………………7</p><p>　　2.2.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)………………………………………………………………….7</p><p>　　2.2.2 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇………………………………………………….11</p><p>　　2.3 軟件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………

10、…14</p><p>　　第三章 PLC的特性與發(fā)展方向………………………………………………………………..16</p><p>　　3.1 軟硬件比較……………………………………………………………………………16</p><p>　　3.2 PLC的特點(diǎn)及功能……………………………………………………………………16</p><p>

11、　　3.2.1 PLC的優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………………… 16</p><p>　　3.2.2 PLC的缺點(diǎn)…………………………………………………………………….17</p><p>　　3.2.3 PLC的功能…………………………………………………………………….17</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)………………

12、……............................................................17</p><p>　　第四章 PLC軟硬件的設(shè)計(jì)及實(shí)施……………………………………………………………..19</p><p>　　4.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì)…………………………………………………19</p><p>　　4

13、.1.1 分析被控對(duì)象并提出要求…………………………………………………….19</p><p>　　4.1.2 確定輸入輸出設(shè)備…………………………………………………………….19</p><p>　　4.1.3 選擇合適的PLC類(lèi)型…………………………………………………………19</p><p>　　4.1.4 分配I/O點(diǎn)…………………………………………

14、…………………………..19</p><p>　　4.2 程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………21</p><p>　　4.2.1 程序設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….21</p><p>　　4.2.2 系統(tǒng)功能圖…………………………………………………………………….22</p>&l

15、t;p>　　4.2.3 程序模擬調(diào)試………………………………………………………………….28</p><p>　　4.2.4 硬件實(shí)施…………………………………………………………………….....29</p><p>　　4.3 PLC的軟件設(shè)計(jì)……………………….………………...……………………………29</p><p>　　4.3.1 分配定時(shí)器

16、/計(jì)數(shù)器……………………………………………………………30</p><p>　　4.3.2 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖………………………………………………….30</p><p>　　4.3.3 繪制電路圖…………………………………………………………………….30</p><p>　　4.4 PLC調(diào)試過(guò)程及分析…………………………………………………………………

17、31</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)的調(diào)試……………………………………………………………………….32</p><p>　　5.1 程序的模擬調(diào)試………………………………………………………………………32</p><p>　　5.1 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試………………………………………………………………………32</p><p>　　5.

18、3 系統(tǒng)調(diào)試………………………………………………………………………………33</p><p>　　結(jié)論……………………………………………………………………………………………….34</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………….36</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………

19、…………………….37</p><p>　　附錄……………………………………………………………………………………………….38</p><p><b>　　第一章 前言</b></p><p>　　1.1材料分揀的發(fā)展</p><p>　　自動(dòng)分揀系統(tǒng)(Automatic sorting system)先進(jìn)配送中心所必

20、需的設(shè)備條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時(shí)可分揀商品6000—12000箱，可以說(shuō)，自動(dòng)分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)發(fā)達(dá)國(guó)家大型物流中心不可缺少的一部分。</p><p>　　1.2材料分揀裝置的介紹</p><p>　　自動(dòng)分揀機(jī)是自動(dòng)分揀系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)備。它由較長(zhǎng)的機(jī)械傳輸線(xiàn)、配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、

21、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等組成 。材料分揀（亦稱(chēng)自動(dòng)分揀）是二次大戰(zhàn)后在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)和大中型物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一，但因其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國(guó)家，物流中心，配送中心或流通中心不用自動(dòng)分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及原理</p><p>　　通電

22、狀態(tài)下，下料時(shí)，下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行，電感傳感器檢測(cè)到鐵塊材料時(shí)，汽缸1動(dòng)作將材料推下，電容傳感器檢測(cè)到鋁塊材料時(shí)，汽缸2動(dòng)作將材料推下，顏色傳感器檢測(cè)非金屬材料為黃色塊時(shí)汽缸3動(dòng)作將材料推下。其它顏色非金屬材料塊被傳送到SD位置時(shí)，汽缸4動(dòng)作將材料推下，豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。</p><p>　　1.3.2 設(shè)計(jì)原理</p><p>　　根據(jù)分揀裝置工作過(guò)

23、程設(shè)計(jì)功能表圖，設(shè)計(jì)電氣控制原理圖，在設(shè)計(jì)的電氣控制原理圖的基礎(chǔ)上對(duì)它進(jìn)行研究，分析工作過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節(jié)，再選擇合適的PLC類(lèi)型，編寫(xiě)I/O分配圖。</p><p><b>　　第二章 系統(tǒng)分析</b></p><p>　　2.1材料分揀裝置的系統(tǒng)分析</p><p>　　材料分揀裝置是一個(gè)模擬自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的微縮模型，它使用了PLC、傳

24、感器、位置控制、電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分選和歸類(lèi)功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控。</p><p>　　它采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動(dòng)減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類(lèi)氣源相連接，選用顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。</p><p>

25、;　　1.材料分揀裝置能實(shí)現(xiàn)如下3種基本功能：</p><p>　　(1)分揀出金屬與非金屬。</p><p>　　(2)分揀某一顏色塊。</p><p>　　(3)分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊．系統(tǒng)利用各種傳感器對(duì)待測(cè)材料進(jìn)行檢測(cè)并分類(lèi)．當(dāng)待測(cè)物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶 依次接受各種傳感器檢測(cè)如果被某種傳感器器測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱；否則

26、，繼續(xù)前行。</p><p>　　通電狀態(tài)下，下料時(shí)，下料傳感器動(dòng)作，傳送帶運(yùn)行，電感傳感器檢測(cè)到鐵塊材料時(shí)，汽缸1動(dòng)作將材料推下。電容傳感器檢測(cè)到鋁塊材料時(shí)，汽缸2動(dòng)作將材料推下。豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程自動(dòng)停機(jī)。</p><p><b>　　2.控制要求：</b></p><p>　　(1)系統(tǒng)送電后，光電編碼器便可發(fā)生所需的

27、脈沖。</p><p>　　(2)電機(jī)運(yùn)行，帶動(dòng)傳輸帶傳送物體向前運(yùn)行。</p><p>　　(3)有物料時(shí)，下料汽缸動(dòng)作，將物料送出。</p><p>　　(4)當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到金屬物料時(shí)，推汽缸1動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽。</p><p>　　(5)當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到非金屬物料時(shí)，推汽缸2動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽。</p>

28、<p>　　(6)當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，推汽缸3動(dòng)作將待測(cè)物料推人下料槽。</p><p>　　(7)其他物料被送到SD位置時(shí)，汽缸4動(dòng)作將待測(cè)物料推入下料槽。</p><p>　　(8)汽缸運(yùn)行應(yīng)有動(dòng)作限位保護(hù)。</p><p>　　(9)下料槽內(nèi)無(wú)下料時(shí)，延時(shí)后自動(dòng)停機(jī)。</p><p>　　如2-1-1控制要求

29、圖：</p><p>　　圖2-1-1控制要求圖</p><p><b>　　2.2 硬件分析</b></p><p>　　2.2.1 硬件介紹</p><p>　　1.可編程控制器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　世界各國(guó)生產(chǎn)的可編程控制器外觀(guān)各異，但作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)大體相同，主要有中央

30、處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、輸入輸出器件（I/O接口）、電源及編程設(shè)備幾大部分構(gòu)成。CPU是PLC的核心。PLC按硬件結(jié)構(gòu)類(lèi)型可分為單元式結(jié)構(gòu)、模塊式結(jié)構(gòu)、疊裝式結(jié)構(gòu)等。 單元式PLC一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點(diǎn)數(shù)固定，以后也少有擴(kuò)展的場(chǎng)合，模塊式PLC一般用于規(guī)模較大，輸出點(diǎn)數(shù)較多，輸入輸出點(diǎn)數(shù)比較靈活的場(chǎng)合。疊裝式PLC具有二者的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　?。?）中央處理單元（CPU）&l

31、t;/p><p>　　中央處理單元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。可編程控制器中采用CPU一般有三大類(lèi)，一類(lèi)為通用微處理器，如 80286、80386等;一類(lèi)為單片機(jī)芯片，如 8031、8096 等；另外還有微處理器，如 AMD2900\AMD2903等。</p><p>　　圖2-2-1 單元式PLC結(jié)構(gòu)框圖</p&g

32、t;<p><b>　?。?）存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶(hù)程序及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）兩大類(lèi)。</p><p><b>　　（3）輸入輸出接口</b></p><p>　　輸入口用來(lái)接受生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù)，輸出口用來(lái)送來(lái)

33、送出可編程控制器運(yùn)算后得到的控制信息，并通過(guò)機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)控制。</p><p><b>　　2．開(kāi)關(guān)量輸入單元</b></p><p>　　通常開(kāi)關(guān)量輸入單元（模塊）按信號(hào)電源的不同分為三種類(lèi)型：直流12～24V輸入、交流100～120V或200～240V輸入和直流12～24V輸入三種。被控對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)開(kāi)關(guān)、按鈕或傳感器，以開(kāi)關(guān)量的形式通過(guò)輸

34、入單元送入CPU進(jìn)行處理，其信號(hào)流向如下圖</p><p>　　圖2-2-2 CPU信號(hào)流向圖</p><p><b>　　3．開(kāi)關(guān)量輸出單元</b></p><p>　　PLC所控制的現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行元件有電磁閥、繼電器、接觸器、指示燈、電熱器、電動(dòng)機(jī)等。CPU輸出的控制信號(hào)。經(jīng)輸出模塊來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。其中輸出電路由隔離電路和功率放大電路組成。<

35、;/p><p>　　圖2-2-3輸出模塊組成框圖</p><p><b>　　4．開(kāi)關(guān)量輸入接口</b></p><p>　　PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O接口，有各種各樣的I/O接口供用戶(hù)選用。I/O接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類(lèi)型

36、：直流輸入接口、交流輸入接口、交直流輸入接口。原理電路如圖2-4 a ,b ,c ：</p><p>　　圖2-2-4 a)直流輸入電路</p><p>　　圖2-2-4 b)交流輸入電路</p><p><b>　　開(kāi)關(guān)量輸入接口</b></p><p>　　圖2-2-4 c)交流輸入電路</p>&l

37、t;p><b>　　5．開(kāi)關(guān)量輸出接口</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出的模塊形式有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。下面簡(jiǎn)單介紹繼電器輸出（交直流）模塊。繼電器既是輸出開(kāi)關(guān)器件，又是隔離器件，電阻R1和LED組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻R2和電容器C組成RC滅弧電路，消除繼電器觸點(diǎn)火花。當(dāng)CPU輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)，LED亮，繼電器線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，使電源、負(fù)載和觸點(diǎn)

38、形成回路。繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間約為10ms。繼電器輸出模塊的負(fù)載回路，可選用交流電源。外界電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點(diǎn)決定，通常在電阻性負(fù)載時(shí)，繼電器的每個(gè)觸點(diǎn)輸出的最大負(fù)載電流為2A。</p><p>　　圖2-2-5繼電器輸出模塊的電原理圖</p><p>　　PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)稱(chēng)為PLC輸入/輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要

39、依據(jù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過(guò)PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。</p><p>　　其工作過(guò)程是開(kāi)啟電源，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)傳輸帶，下料傳感器檢測(cè)下料槽內(nèi)是否有物料．若無(wú)物料，延時(shí)后自動(dòng)停止并等待上料；</p><p>　　當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行．首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶．當(dāng)物料由傳輸帶<

40、;/p><p>　　圖2-2-6系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　傳輸時(shí)，光電編碼器發(fā)出脈沖開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數(shù)，電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定位控制，當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物料為金屬物料時(shí)，發(fā)出反饋信號(hào)給PLC，由PLC控制推汽缸1動(dòng)作，將物料推到卸料斗．當(dāng)推汽缸電磁閥運(yùn)行到限位時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)此時(shí)，電機(jī)重新工作驅(qū)動(dòng)傳輸帶到下一位置．同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。</p><

41、;p>　　2.2.2 檢測(cè)元件與執(zhí)行裝置的選擇</p><p><b>　　1．旋轉(zhuǎn)編碼器</b></p><p>　　旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來(lái)作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器并提供脈沖輸入，它轉(zhuǎn)化為位移量，可對(duì)傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。</p><p>　　傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號(hào)到PLC，以進(jìn)行分揀，也可用來(lái)控制

42、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計(jì)選用E6A2—CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器。</p><p><b>　　2．電容傳感器</b></p><p>　　電容傳感器屬于具有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開(kāi)關(guān)，它的測(cè)量頭通常是構(gòu)成電容的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體本身，當(dāng)物體移向接近開(kāi)關(guān)時(shí)，物體和接近開(kāi)關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測(cè)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(kāi)

43、關(guān)的接通和斷開(kāi)。本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物料，選用E2K—X8ME1電容傳感器。</p><p><b>　　3．電感傳感器</b></p><p>　　電感式傳感器也屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式開(kāi)關(guān)，用來(lái)檢測(cè)金屬物體。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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)渦流反作用于

44、接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制開(kāi)關(guān)的通和斷，選用M18X1X40電感傳感器。</p><p><b>　　4．顏色傳感器</b></p><p>　　選用OMRON公司生產(chǎn)的，型號(hào)為E3S—VS1E4顏色傳感器。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測(cè)目標(biāo)物體對(duì)三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。

45、</p><p><b>　　5．步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動(dòng)輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對(duì)步進(jìn)電

46、機(jī)的各相繞組按合適的時(shí)序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2-8是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。 </p><p>　　圖2-2-7四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖</p><p>　　開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開(kāi)，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號(hào)齒對(duì)齊，同時(shí)，轉(zhuǎn)子的1、4號(hào)齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。當(dāng)開(kāi)關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開(kāi)時(shí)

47、，由于C相繞組的磁力線(xiàn)和1、4號(hào)齒之間磁力線(xiàn)的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，1、4號(hào)齒和C相繞組的磁極對(duì)齊。而0、3號(hào)齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯(cuò)齒，2、5號(hào)齒就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯(cuò)齒。依次類(lèi)推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩小。八拍工作方式的步距角是

48、單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又可以提高控制精度。</p><p>　　單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖2-9的a、b、c所示：</p><p>　　圖2-2-8.步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)序波形圖　</p><p>　　2、基于A(yíng)T89C2051的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路原理</p><p>　　

49、（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起?？梢酝ㄟ^(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的．同時(shí)，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為42BYGH101,其基本技術(shù)參數(shù)是：相數(shù) 4 電感mH 5.6 重量g 0.24Kg 電阻Ω 8.5 電壓V 6.0 電流A 0.7 環(huán)境溫度

50、℃ —20℃~+50℃。</p><p><b>　　2.3 軟件分析</b></p><p><b>　　1．軟件介紹</b></p><p>　　可編程控制器的系統(tǒng)軟件有兩部分，一是編程器的系統(tǒng)軟件，二是可編程序控制器的操作軟件OS。編程器常用繼電器語(yǔ)言，也 圖2-2-9系統(tǒng)軟件流程圖</p>

51、<p>　　叫梯形圖符號(hào)語(yǔ)言，對(duì)可編程序控制器進(jìn)行編程。</p><p>　　為了把使用這種語(yǔ)言編的程序變成可編程序控制器中央處理器所能接受的機(jī)器語(yǔ)言，需要通過(guò)編譯程序才能完成。這種編譯程序存在編程器的ROM存儲(chǔ)器中，構(gòu)成了編程器的系統(tǒng)軟件。用三菱的系統(tǒng)編碼器編碼，能夠使系統(tǒng)更好地運(yùn)行，在本設(shè)計(jì)中，大多地方都采用了先進(jìn)的編碼系統(tǒng)來(lái)編碼。 </p><p>　　可編程控制器內(nèi)有一個(gè)

52、操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀用戶(hù)程序，該操作系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程如上圖：</p><p>　　系統(tǒng)流程圖如下所示：</p><p>　　圖2-2-10系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸4動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開(kāi)始；若為單次運(yùn)行，則汽缸4動(dòng)作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材，這只需在各

53、汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可。</p><p>　　應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。定位時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清零，傳感器開(kāi)始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理。在汽缸1～3動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。</p><p>　　如果相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼

54、續(xù)運(yùn)行到下一位置。如果只對(duì)材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。</p><p>　　第三章 PLC的特性與發(fā)展方向</p><p><b>　　3.1硬軟件比較</b></p><p>　　隨著三菱PLC功能的逐漸健全，也越來(lái)越受人們的歡迎。它不僅具有豐富的機(jī)型、超小的體積、靈活的安裝、雙

55、CPU結(jié)構(gòu)、極高的運(yùn)算速度等特點(diǎn)，還有事件中斷自動(dòng)告知、自診斷、故障歷史記錄、遠(yuǎn)程口令等特殊功能。簡(jiǎn)單介紹它與繼電器的比較：</p><p>　　1．采用微處理器為核心，并采取各種抗干擾措施，因?yàn)镻LC可靠性高、控制功能強(qiáng)體積小。</p><p>　　2．利用PLC內(nèi)部計(jì)算器和計(jì)時(shí)器，容易實(shí)現(xiàn)邏輯組合和運(yùn)算，不用增加硬設(shè)備。</p><p>　　3．由于PLC采用軟

56、件編制程序來(lái)完成任務(wù)，因此可以隨時(shí)變更程序來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線(xiàn)。</p><p>　　3.2 PLC的特點(diǎn)及功能</p><p>　　3.2.1 PLC的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　由于可編程控制器（PLC）具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單及便于安裝調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用

57、，社會(huì)對(duì)可變程序控制器技術(shù)人員的需求也越來(lái)越迫切，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)是無(wú)法替代的。</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Controller）通常也可簡(jiǎn)稱(chēng)為可編程控制器，英文縮寫(xiě)為PC或PLC,是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，采用模塊化結(jié)

58、構(gòu)，使系統(tǒng)組合編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，對(duì)生產(chǎn)工藝改變適用性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶(hù)的好評(píng)。成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱（PLC,機(jī)器人和CAD/CAM）之一。</p><p>　　3.2.2 PLC的缺點(diǎn)</p><p>　　1．固定的編程 有些PLC編程功能單一。如果不需要就必花大代價(jià)使用具有多種編程

59、功能的PLC。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠(chǎng)仍然使用帶銷(xiāo)的機(jī)械式定序器。如果操作順序很少或根本不會(huì)改變，就沒(méi)有必要使用重編程功能的PLC。</p><p>　　2．考慮環(huán)境因素 PLC需要工作在一定的環(huán)境下，高溫和振動(dòng)將會(huì)影響PLC系統(tǒng)的電子設(shè)備，就限制了PLC的使用。</p><p>　　3．故障保護(hù) 在PLC系統(tǒng)中，必須提供一個(gè)輸入電壓來(lái)停止設(shè)備。這些系統(tǒng)沒(méi)有故障保護(hù)。</p&

60、gt;<p>　　4．固定回路操作 當(dāng)系統(tǒng)要做周期性更新時(shí)，用PLC系統(tǒng)更新。</p><p>　　3.2.3 PLC的功能</p><p>　　1．開(kāi)關(guān)量控制：PLC可以完成開(kāi)關(guān)邏輯運(yùn)算和順序邏輯運(yùn)算控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。</p><p>　　2．模擬量控制：如溫度，壓力，流量，液位都屬于模擬量。</p><

61、;p>　　3．定時(shí)/計(jì)數(shù)控制：PLC具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶(hù)提供數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。</p><p>　　4．?dāng)?shù)據(jù)處理：新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印，甚至浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等功能。</p><p>　　5．聯(lián)網(wǎng)與通信：PLC可與上為計(jì)算機(jī)或同位PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的

62、交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的信息控制和管理，是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將進(jìn)一步向以下幾個(gè)方向發(fā)展：</p><p>　　1．標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于PLC的普及。</p&g

63、t;<p>　　2．小型化：隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，小型機(jī)的功能將進(jìn)一步完善，PLC的結(jié)構(gòu)必將更為緊湊，體積更小，使安裝和使用更為方便。</p><p>　　3．模塊化:采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、方便。</p><p>　　4．低成本:使PLC在經(jīng)濟(jì)上能與繼電器電路抗衡，成為繼電器的替代品。</p><p>　　5．高功能 如（完成位置

64、控制、溫度控制、中斷控制、PID調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。最后PLC的普及是機(jī)電一體化的必然趨勢(shì)，也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化也是PLC發(fā)展的一個(gè)重要方向。</p><p>　　第四章 PLC硬軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)施</p><p>　　4.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 分析被控對(duì)象并提出要求</p><p>

65、;　　1．被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線(xiàn)或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　2．控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。</p><p>　　4.1.2 確定輸入輸出設(shè)備</p><p>　　根據(jù)被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的功能要求

66、，確定系統(tǒng)所需的用戶(hù)輸入、輸出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。</p><p>　　4.1.3 選擇合適的PLC類(lèi)型 </p><p>　　根據(jù)已確定的用戶(hù) I/O 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選擇合適的 PLC 類(lèi)型，包括機(jī)型、容量的選擇、 I/O 模塊的選擇、電源模塊的選擇等。在滿(mǎn)足功能要求的前提

67、下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比，選擇有三菱公司生產(chǎn)的Fxos系列的PLC類(lèi)型。F1系列機(jī)的最大I/O點(diǎn)數(shù)為120點(diǎn)，指令的平均執(zhí)行時(shí)間為12us/步，用戶(hù)程序存儲(chǔ)容量為1000步。它有一個(gè)6位BCD碼高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率為2KHZ。</p><p>　　4.1.4 分配I/O點(diǎn)</p><p>　　分配PLC的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表或者畫(huà)出輸入/輸出端

68、子的接線(xiàn)圖。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于傳感器和開(kāi)關(guān)及控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，典型的交流I/O信號(hào)為24--240V，直流I/O信號(hào)為5—24V。</p><p>　　根據(jù)控制要求確定I/O點(diǎn)數(shù)，輸入應(yīng)該有6個(gè)傳感器信號(hào)，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、預(yù)留傳感器（可根據(jù)要求設(shè)置），以及檢測(cè)下料

69、的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有相應(yīng)的5個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì)10個(gè)信號(hào)。輸出包括控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及5個(gè)控制汽缸動(dòng)作的電磁閥。共需I/O點(diǎn)23個(gè)，其中17個(gè)輸入，6個(gè)輸出。</p><p>　　圖4-1-1 I/O接線(xiàn)圖</p><p>　　由于該材料分揀裝置的控制為開(kāi)關(guān)量控制，且所需的I/O點(diǎn)數(shù)不多。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿(mǎn)足控制要求。本系統(tǒng)

70、選擇的PLC機(jī)型為三菱Fxos型。</p><p>　　根據(jù)所選擇的PLC機(jī)型，對(duì)PLC的I/O點(diǎn)分配編號(hào)。通過(guò)I/O連接，即可實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)分揀裝置的控制。建立I/O地址分配圖如下：</p><p>　　圖4-1-2 I/O地址分布表</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.2.1

71、程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　本課題的PLC梯形圖編輯使用GX Developer編程軟件。GX Developer可以創(chuàng)建Q 系列、QNA 系列、A 系列(包括運(yùn)動(dòng)控制器(SCPU))

72、、FX系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化(簡(jiǎn)稱(chēng)為GPPA) [13]。GX Developer特點(diǎn)：軟件的通用；性充分利用Windows的優(yōu)勢(shì)使操作性能大幅度地提高；程序的標(biāo)準(zhǔn)化；豐富的編程語(yǔ)言；訪(fǎng)問(wèn)其它站時(shí)的設(shè)置簡(jiǎn)單；可以與可編程控制器CPU以各種方式進(jìn)行連接；豐富的調(diào)試功能。</p><p>　　由于本系統(tǒng)選擇的PLC型號(hào)為FX2N-32MR-001，所以本系統(tǒng)編程用仿照STL指令編寫(xiě)程序，梯形圖如圖4-2-1

73、所示。本章對(duì)材料分揀裝置編程設(shè)計(jì)做了講述，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，可以加入變頻器，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)。利用對(duì)PLC軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。</p><p>　　PLC使用應(yīng)注意的問(wèn)題在

74、應(yīng)用PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。</p><p>　　（1）最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求。</p><p>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單。</p><p>　?。?）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠。</p><p>　?。?）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)。</p><p>　　4.2.

75、2 系統(tǒng)功能圖</p><p>　　功能表圖又稱(chēng)做狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，也是設(shè)計(jì)PLC的順序控制程序的有力工具。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專(zhuān)業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。</p><p>　　功能表圖一般主要有步、有向連線(xiàn)、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件和動(dòng)作組成。由系統(tǒng)程序流程圖繪制出來(lái)的系統(tǒng)功能表圖如

76、圖4-2-2所示。</p><p>　　1、將程序輸入PLC</p><p>　　當(dāng)使用簡(jiǎn)易編程器將程序輸入PLC時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過(guò)上下車(chē)機(jī)的連接電纜將程序下載到PLC中去。編程時(shí)應(yīng)注意：</p><p>　　（1）認(rèn)真分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程的控制要求，用功能流程圖的形式，表示程序

77、設(shè)計(jì)的思想，為編程做好準(zhǔn)備；</p><p>　　圖4-2-1 PLC梯形圖程序</p><p>　?。?）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與PLC外部電路圖或；PLC軟繼電器編號(hào)對(duì)照表及程序功能流程圖進(jìn)行編程；</p><p>　?。?）要嚴(yán)格遵守梯形圖、指令語(yǔ)句表的格式規(guī)則，編寫(xiě)程序。</p><p><b>　　2．進(jìn)行軟件測(cè)試</b&g

78、t;</p><p>　　程序輸入 PLC 后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏的地方。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。在軟件測(cè)試的同時(shí)應(yīng)該先熟悉三菱PLC的程序編制。在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫(xiě) PLC 程序了。</p><p>　　圖4-2-2 系統(tǒng)

79、的功能表圖</p><p>　　4.2.3 程序模擬調(diào)試</p><p>　　在PLC軟硬件設(shè)計(jì)和控個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p>　　4.2.4 硬件實(shí)施</p><p>　　PLC硬件設(shè)計(jì)是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，在

80、硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開(kāi)關(guān)及計(jì)量保護(hù)裝置的輸入信號(hào)等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)等。硬件設(shè)計(jì)還包括PLC輸入輸出通道的分配，為了便于程序設(shè)計(jì)和閱讀，常做出I/O通道分配表，表中包含有I/O編號(hào)、設(shè)備代號(hào)、名稱(chēng)及功能等。</p><p>　　4.3 PLC的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫(xiě) PLC 程序了。編

81、寫(xiě) PLC 程序和編寫(xiě)其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過(guò)程。對(duì)系統(tǒng)任務(wù)分塊 分塊的目的就是把一個(gè)復(fù)雜的工程，分解成多個(gè)比較簡(jiǎn)單的小任務(wù)，這樣就把一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題化為多個(gè)簡(jiǎn)單的小問(wèn)題，這樣可便于編制程序，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過(guò)PLC編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線(xiàn)或在線(xiàn)編程、離線(xiàn)仿真和在線(xiàn)調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線(xiàn)或在線(xiàn)編程、在線(xiàn)調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE運(yùn)行文

82、件。 </p><p>　　4.3.1分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 </p><p>　　制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整PLC 的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見(jiàn)有關(guān)操作手冊(cè)。PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟，PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 。在了解了PLC程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖解法編程，圖解法是靠畫(huà)圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。為此，不

83、少PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家在自己的PLC中增加了步進(jìn)順控指令。在畫(huà)完各個(gè)步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫(xiě)控制程序。</p><p>　　4.3.2 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖</p><p>　　從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國(guó)導(dǎo)出哪些動(dòng)作。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn)，也可能是以整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏輯關(guān)系圖反映了控制過(guò)程中控

84、制作用與被控對(duì)象的活動(dòng)，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。</p><p>　　根據(jù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般按下圖所示的步驟進(jìn)行。</p><p>　　4.3.3 繪制電路圖</p><p>　　繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址和名稱(chēng)聯(lián)系起來(lái)。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制PLC的輸入電路時(shí)，不僅要考慮到信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考

85、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(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定條件等問(wèn)題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到PLC的輸入端，把高壓引入 PLC 輸入端，會(huì)對(duì) PLC 造成比較大的傷害。</p><p>　　圖4-3-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　在繪制PLC的輸出電路時(shí)，不僅要考慮到輸出信號(hào)的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到PLC出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外

86、，還要考慮到電源的輸出功率和極性問(wèn)題。</p><p>　　在整個(gè)電路的繪制中，還要考慮設(shè)計(jì)的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用PLC進(jìn)行控制方便、靈活。但是在電路的設(shè)計(jì)上仍然需要謹(jǐn)慎、全面。因此，在繪制電路圖時(shí)要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開(kāi)關(guān)，都要一絲不茍。</p><p>　　4.4 PLC調(diào)試過(guò)程及分析</p><p>　　在繪制完電路圖之后，就可以著

87、手編制 PLC 程序了。當(dāng)然可以其他方法法編程。在編程時(shí)，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡(jiǎn)捷、省時(shí)、便于閱讀、便于修改。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，這樣便于查找問(wèn)題，便于及時(shí)修改，最好不要整個(gè)程輸序完成后一起算總帳。把所編的程序輸入到計(jì)算機(jī)，進(jìn)行編譯，所輸入的程序通過(guò)編譯后直到最后通過(guò)。</p><p>　　接入PLC通信口后，將所編程序進(jìn)行調(diào)試。直到調(diào)試結(jié)果出現(xiàn)正常的結(jié)果。</p>

88、<p>　　第五章 控制系統(tǒng)的調(diào)試</p><p>　　5.1 程序的模擬調(diào)試</p><p>　　將設(shè)計(jì)好的程序?qū)懭隤LC后，首先逐條仔細(xì)檢查，并改正寫(xiě)入時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤。用戶(hù)程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用PLC上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接PLC實(shí)際的負(fù)載(如接觸器、電磁閥等)?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)

89、候用開(kāi)關(guān)或按鈕來(lái)模擬實(shí)際的反饋信號(hào)，如限位開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的接通和斷開(kāi)。</p><p>　　對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 </p><p>　　在調(diào)試時(shí)應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對(duì)系統(tǒng)各種

90、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(jìn)展路線(xiàn)，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和PLC中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 </p><p>　　如果程序中某些定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的設(shè)定值過(guò)大，為了縮短調(diào)試時(shí)間，可以在調(diào)試時(shí)將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫(xiě)入它們的實(shí)際設(shè)定值。 </p><p>　　在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的

91、同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜，PLC之外的其他硬件的安裝、接線(xiàn)工作也可以同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　　5.2 程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試</p><p>　　完成上述的工作后，將PLC安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)總調(diào)試，在調(diào)試過(guò)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(xiàn)等方面的問(wèn)題，以及PLC的外部接線(xiàn)圖和梯形圖程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，應(yīng)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)加以解決。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬

92、件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到調(diào)整的目的。全部調(diào)試通過(guò)后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的考驗(yàn)，系統(tǒng)就可以投入實(shí)際的運(yùn)行了。</p><p><b>　　5.3 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p>　　系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)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(yùn)行PLC進(jìn)行調(diào)試。將PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個(gè)PLC控制系

93、統(tǒng)，包括電源、接地線(xiàn)、設(shè)備連接線(xiàn)、I/O連線(xiàn)等。在保證整個(gè)硬件連接正確無(wú)誤的情況下即可送電。</p><p>　　把PLC控制單元的工作方式設(shè)置為“RUN”開(kāi)始運(yùn)行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題。在調(diào)試過(guò)程中也可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間使問(wèn)題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問(wèn)題。一般分以下幾步進(jìn)行:</p><p>　　1.對(duì)每一個(gè)現(xiàn)

94、場(chǎng)信號(hào)和控制量做單獨(dú)測(cè)試。</p><p>　　2.檢查硬件/修改程序。</p><p>　　3.對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量做綜合測(cè)試。</p><p><b>　　4.帶設(shè)備調(diào)試。</b></p><p><b>　　5.調(diào)試結(jié)束。</b></p><p><b>　　結(jié)

95、 論</b></p><p>　　在剛開(kāi)始做課程設(shè)計(jì)時(shí)我不知道自己到底該做什么，在試著做了一個(gè)題目是才覺(jué)的自己不會(huì)的東西實(shí)在是太多了，知識(shí)明顯感覺(jué)到不適應(yīng)這大范圍、大規(guī)模的設(shè)計(jì)工作。最后在確定這個(gè)題目后，查閱大量資料、總結(jié)概括將零碎的知識(shí)化為有機(jī)的整體，以及對(duì)每個(gè)具體問(wèn)題的分析。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，使我不停的反復(fù)校核，其過(guò)程繁雜而單調(diào)。當(dāng)設(shè)計(jì)完后，感覺(jué)還可以的。盡管設(shè)計(jì)過(guò)程中有很多的困難，圖紙畫(huà)的還不盡

96、善盡美，可是每一步都是經(jīng)過(guò)我的反復(fù)思考而得出的結(jié)論。</p><p>　　總之，設(shè)計(jì)是再創(chuàng)造的過(guò)程末期靈活性很大，為今后的設(shè)計(jì)，工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺(jué)得困難比較多，真是萬(wàn)事開(kāi)頭難，不知道如何入手。最后終于做完了，有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。&l

97、t;/p><p>　　通過(guò)了這次設(shè)計(jì)，我覺(jué)得這是對(duì)我三年所學(xué)的知識(shí)一次充分的檢測(cè)。這也使我更加認(rèn)識(shí)到了知識(shí)的重要性，雖然三年所學(xué)的東西有限。可是，通過(guò)這一次的改造，也使我更深地認(rèn)識(shí)到了我身上還存在著一定的不足之處，我將不斷的努力，積極的改正，不斷的充實(shí)自己，使自己在以后的學(xué)習(xí)和工作中能夠更好地發(fā)揮自己的所學(xué)。通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)PLC的硬件和軟件的使用以及PLC擴(kuò)展模塊的了解更加深刻，對(duì)PLC的工作原理和使用方法

98、有了更好地了解，在使用過(guò)程中要多調(diào)試，調(diào)試是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程。在出現(xiàn)問(wèn)題后，我們應(yīng)該及時(shí)的查找資料，通過(guò)各種資料的結(jié)合解決問(wèn)題。 </p><p>　　通過(guò)對(duì)本例的設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。本裝置，使我們學(xué)習(xí)到了如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以及在元件選擇方面的許多知識(shí)。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先了解該裝置的功能和任務(wù)，在搞清楚這點(diǎn)以后才能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，然后根據(jù)系統(tǒng)的

99、需要來(lái)進(jìn)行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細(xì)分。近年來(lái)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，PLC技術(shù)已經(jīng)成為電子領(lǐng)域中的一個(gè)新的亮點(diǎn)，使PLC技術(shù)成為一門(mén)綜合應(yīng)用技術(shù)，也是電子技術(shù)發(fā)展革新的一個(gè)潮流。</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中，我深深體會(huì)到所學(xué)專(zhuān)業(yè)的重要性，我會(huì)在以后的工作中認(rèn)真的鉆研，努力學(xué)習(xí)。在現(xiàn)代社會(huì)中，電氣自動(dòng)化是非常重要的，我們要尊重科學(xué)，熱愛(ài)科學(xué)，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，是人類(lèi)智慧與勞動(dòng)的結(jié)晶，是

100、人類(lèi)文明哺育出的最精致絢麗的成果。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　(1) 陳其純.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)，高等教育出版社 2000年</p><p>　　(2) 孫平.可編程序控制器原理及應(yīng)用，北京高等教育出版社 1999年</p><p>　　(3) 張桂香.電氣控制與PLC應(yīng)用

101、，化學(xué)工業(yè)出版社 2006年</p><p>　　(4) 張運(yùn)波.工廠(chǎng)電氣控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年</p><p>　　(5) 余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年</p><p>　　(6) 王兆義.小型可編程控制器使用技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 2002年</p><p>　　(7) 張澤榮.可編程控制器

102、原理及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社 2002年</p><p>　　(8) 李景學(xué).可編程控制器應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)及方法，化學(xué)工業(yè)出版社 2001年</p><p>　　(9) 田瑞庭.可編程應(yīng)用控制技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社 1994年</p><p>　　(10) 田效伍.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)， 機(jī)械工業(yè)出版社 2006年</p><p>　　(

103、11) 常曉玲.電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器，機(jī)械工業(yè)出版社 2000年</p><p>　　(12) 湯蘊(yùn)繆.電機(jī)學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社 1999年</p><p>　　(13) 姚勇剛.機(jī)電傳動(dòng)與控制技術(shù)，北京輕工業(yè)出版社 2005年</p><p>　　(14) 孫平.可編程控制器原理，北京高等工業(yè)出版社 2003年</p><p>

104、　　(15) 常文平.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版2006年</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我意識(shí)到自己還有很多不足，在以后的工作和學(xué)習(xí)中還得努力提高，完善自己。</p><p>　　首先，在畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成之前，我要感謝指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，在剛拿到課題時(shí)，不知從何下

105、手，是指導(dǎo)老師給我們認(rèn)真的講解，從而使我們懂得了怎樣去做，再次感謝xx老師不辭辛勞的指導(dǎo)。</p><p>　　同時(shí)，在即將完成學(xué)業(yè)走向社會(huì)的時(shí)刻，向三年來(lái)給予我關(guān)心幫助、傳道授業(yè)的老師們表達(dá)誠(chéng)摯的謝意，感謝你們?nèi)陙?lái)耐心且無(wú)微不至的關(guān)懷 ；感謝你們?cè)趥魇谥R(shí)的同時(shí)，也教會(huì)我們做人的道理，讓我們遠(yuǎn)航有所方向。感謝學(xué)校給我們提供了一個(gè)很好的環(huán)境，讓我們?nèi)松x煌。</p><p>　　最后，

106、由衷地感謝各位老師在百忙中對(duì)本設(shè)計(jì)論文進(jìn)行審閱，提出寶貴意見(jiàn)，這些意見(jiàn)和建議都將給本人的設(shè)計(jì)極大幫助，并且利于以后的工作學(xué)習(xí)和發(fā)展。</p><p>　　轉(zhuǎn)眼三年的大學(xué)生活就要接近尾聲，我們也將步入新的環(huán)境開(kāi)始自己新的生活。通過(guò)這段時(shí)間做論文，我深深的感到自己在學(xué)校所學(xué)到的書(shū)本上的知識(shí)，還遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足自己以后的需要。雖然自己將要告別學(xué)生生活，但自己在以后的工作中還要更加努力的學(xué)習(xí)。我堅(jiān)信三年的大學(xué)學(xué)習(xí)、生活，將成為

107、我人生中的一筆寶貴的財(cái)富。</p><p>　　我在做論文的過(guò)程中得到了各任課老師的指導(dǎo)與教誨、輔導(dǎo)，才使我更順利的完成了論文。感謝老師的辛勤勞動(dòng)。同時(shí)在寫(xiě)論文的過(guò)程中參考了大量的參考文獻(xiàn)，再次向作者表示謝意！</p><p><b>　　附錄</b></p><p>　　附錄1 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　附錄

108、2 I/O分配表</p><p><b>　　附錄3 程序梯形圖</b></p><p>　　附錄4 I/O接線(xiàn)圖</p><p><b>　　附錄5 系統(tǒng)功能圖</b></p><p>　　附錄6 梯形圖指令表</p><p>　　LD

109、 M8002</p><p>　　SET M300</p><p>　　LD M300</p><p>　　RST M306</p><p&g

110、t;　　RST M311</p><p>　　RST M314</p><p>　　RST M317</p><p>　　AN

111、 X000</p><p>　　SET M301</p><p>　　LD M301</p><p>　　OUT Y000</p><p>　　RST