自動(dòng)送料車(chē)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　編號(hào)</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</b></p><p>　　2012年6月15日</p><p>　院（系）名稱(chēng)</p><p>　專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)</p><p>　學(xué)生姓名</p><p>　學(xué)號(hào)&

2、lt;/p><p>　指導(dǎo)教師</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　早期運(yùn)料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)多為繼電器—接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作，將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，PLC運(yùn)料小車(chē)電氣控制系

3、統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單，控制速度快，可靠性和可維護(hù)性好，易于安裝、維修和改造等優(yōu)點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)料小車(chē)不斷擴(kuò)大到各個(gè)領(lǐng)域，從手動(dòng)到自動(dòng)，逐漸形成了機(jī)械化、自動(dòng)化。 </p><p>　　將PLC應(yīng)用到運(yùn)料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)的自動(dòng)化控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。它功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展到多達(dá)128I/O點(diǎn)，且能增加特殊功能模塊或擴(kuò)展板。通信和數(shù)據(jù)連接功能選項(xiàng)使得FX1N在體積、通信和特殊功能模塊等重要的應(yīng)用方面非

4、常完美。本課題主要包括：分析被控對(duì)象和明確系統(tǒng)控制要求；PLC選型；確定系統(tǒng)的I/O設(shè)備的數(shù)量及種類(lèi)；控制流程設(shè)計(jì)；控制程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　PLC在運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外工程、工廠中得到實(shí)際應(yīng)用，具有巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值，其智能化和自動(dòng)化的思路值得以后繼續(xù)深入研究和推廣。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC控制系統(tǒng)；運(yùn)料車(chē)；邏輯控制電路；變頻器</p>

5、;<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Early haul car electrical control system is mostly composed of a complex system of relay - contactor, this system design cycle length, volume, cost and defe

6、cts, data processing and communications functions, there must be someone responsible for operating the PLC applicationelectrical control system to haul the car, the automatic control of material transport trolley, reduci

7、ng the running costs of the system the PLC haul car electrical control system has a simple connection, control speed, reliab</p><p>　　PLC applications to haul the car electrical control system, can haul car

8、automation and control, reducing the running costs of the system. It is powerful, and can be expanded to up to 128I / O points, and can increase the special function module or an expansion board. Communications and data

9、connectivity options makes perfect FX1N important applications in the volume, communication, and special function modules. The main topic: the analysis of the controlled object and a clear system control req</p>&

10、lt;p>　　PLC in the transported material in the car control system, has practical applications in the domestic and international engineering, factory, has enormous economic and social value, continue to develop and prom

11、ote in the ideas worthy of their intelligent and automated.</p><p>　　Key words：PLC control system;Haul truck；Logic controls electric circuit； Transducer</p><p><b>　　目 錄</b></p>

12、<p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 運(yùn)料車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　第2章 可編程控制器（PLC）概況4</p><p>　　2.1 PLC的定義4</p><p>　　2.2 PLC的發(fā)

13、展4</p><p>　　2.3 PLC的特點(diǎn)5</p><p>　　2.4 PLC的基本組成和各部分作用6</p><p>　　2.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域9</p><p>　　第3章 總體方案11</p><p>　　3.1 方案論證11</p><p>　　3.2 總體設(shè)計(jì)思想

14、12</p><p>　　3.2.1 功率驅(qū)動(dòng)電路12</p><p>　　3.2.2 電子控制顯示電路13</p><p>　　3.2.3 工位輸入13</p><p>　　3.2.4 數(shù)據(jù)的移位13</p><p>　　3.2.5 小車(chē)的運(yùn)行14</p><p>　　3.2.6 控

15、制面板的顯示與復(fù)位14</p><p>　　3.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.3.1 控制系統(tǒng)工作原理14</p><p>　　3.3.2 小車(chē)運(yùn)動(dòng)分析15</p><p>　　3.3.3 運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置17</p><p>　　3.3.4 PLC選型17</p

16、><p>　　3.3.5 系統(tǒng)資源分配19</p><p>　　第4章 硬件和軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工作原理22</p><p>　　4.2 PLC輸出的電壓轉(zhuǎn)換電路22</p><p>　　4.3 運(yùn)料車(chē)的程序設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.3.1 I/O

17、地址分配表23</p><p>　　4.3.2 PLC硬件電器連接圖24</p><p>　　4.3.3 運(yùn)料車(chē)控制系統(tǒng)流程圖24</p><p>　　4.3.4 控制程序梯形圖25</p><p>　　4.3.5 系統(tǒng)軟件源程序設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.4 控制系統(tǒng)調(diào)試31</p>

18、<p>　　4.4.1 編程軟件31</p><p>　　4.4.2 程序的構(gòu)成32</p><p>　　4.4.3 程序的下載、安裝和調(diào)試34</p><p>　　第5章 結(jié) 論36</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)37</b></p><p><b>　　致

19、謝39</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　課題背景</b></p><p>　　隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人民物質(zhì)文化生活水平日益提高，隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展,控制器的需求量逐年增大。為了改變落后的生產(chǎn)狀態(tài),緩解日趨緊張的供求關(guān)系,我們研究了多功能天車(chē)。。&

20、lt;/p><p>　　新中國(guó)成立特別是改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)取得了舉世矚目的偉大成就。同時(shí)，必須清醒地看到，我國(guó)正處于并將長(zhǎng)期處于社會(huì)主義初級(jí)階段。全面建設(shè)小康社會(huì)，既面臨難得的歷史機(jī)遇，又面臨一系列嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)度依賴(lài)能源資源消耗，環(huán)境污染嚴(yán)重；經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展滯后；自主創(chuàng)新能力較弱，企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益有待提高。在擴(kuò)大勞動(dòng)就業(yè)、理順?lè)峙潢P(guān)系、

21、提供健康保障和確保國(guó)家安全等方面，有諸多困難和問(wèn)題亟待解決。從國(guó)際上看，我國(guó)也將長(zhǎng)期面臨發(fā)達(dá)國(guó)家在經(jīng)濟(jì)、科技等方面占有優(yōu)勢(shì)的巨大壓力。為了抓住機(jī)遇、迎接挑戰(zhàn)，我們需要進(jìn)行多方面的努力，包括統(tǒng)籌全局發(fā)展，深化體制改革，健全民主法制，加強(qiáng)社會(huì)管理等。與此同時(shí)，我們比以往任何時(shí)候都更加需要緊緊依靠科技進(jìn)步和創(chuàng)新，帶動(dòng)生產(chǎn)力質(zhì)的飛躍，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展。</p><p>　　進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)作為一個(gè)發(fā)

22、展中大國(guó)，加快科學(xué)技術(shù)發(fā)展、縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，還需要較長(zhǎng)時(shí)期的艱苦努力，同時(shí)也有著諸多有利條件。中華民族擁有5000年的文明史，中華文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成獨(dú)特的創(chuàng)新文化。只要我們?cè)鰪?qiáng)民族自信心，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略和人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，奮起直追、迎頭趕上，經(jīng)過(guò)15年乃至更長(zhǎng)時(shí)間堅(jiān)韌不拔的艱苦奮斗，就一定能夠創(chuàng)造出無(wú)愧于時(shí)代的輝煌科技成就。</p><p>　　科技工作的指導(dǎo)方針是：

23、自主創(chuàng)新，重點(diǎn)跨越，支撐發(fā)展，引領(lǐng)未來(lái)。自主創(chuàng)新，就是從增強(qiáng)國(guó)家創(chuàng)新能力出發(fā)，加強(qiáng)原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。重點(diǎn)跨越，就是堅(jiān)持有所為、有所不為，選擇具有一定基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)、關(guān)系國(guó)計(jì)民生和國(guó)家安全的關(guān)鍵領(lǐng)域，集中力量、重點(diǎn)突破，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。支撐發(fā)展，就是從現(xiàn)實(shí)的緊迫需求出發(fā)，著力突破重大關(guān)鍵、共性技術(shù)，支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。引領(lǐng)未來(lái)，就是著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，超前部署前沿技術(shù)和基礎(chǔ)研究，創(chuàng)造新的市場(chǎng)需求，培育新興產(chǎn)業(yè)，引領(lǐng)未來(lái)經(jīng)濟(jì)

24、社會(huì)的發(fā)展。這一方針是我國(guó)半個(gè)多世紀(jì)科技發(fā)展實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的概括總結(jié)，是面向未來(lái)、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要抉擇。</p><p>　　要把提高自主創(chuàng)新能力擺在全部科技工作的突出位置。在對(duì)外開(kāi)放條件下推進(jìn)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和充分借鑒人類(lèi)一切優(yōu)秀文明成果。改革開(kāi)放20多年來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了大量技術(shù)和裝備，對(duì)提高產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要作用。但是，必須清醒地看到，只引進(jìn)而不注重技術(shù)的消化吸收和再創(chuàng)新，

25、勢(shì)必削弱自主研究開(kāi)發(fā)的能力，拉大與世界先進(jìn)水平的差距?？傊仨毎烟岣咦灾鲃?chuàng)新能力作為國(guó)家戰(zhàn)略，貫徹到現(xiàn)代化建設(shè)的各個(gè)方面，貫徹到各個(gè)產(chǎn)業(yè)、行業(yè)和地區(qū)，大幅度提高國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的總體目標(biāo)是：自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，科技促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的能力顯著增強(qiáng)，為全面建設(shè)小康社會(huì)提供強(qiáng)有力的支撐；基礎(chǔ)科學(xué)和前沿技術(shù)研究綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)，取得一批在世界具有重大影響的科學(xué)技術(shù)成果，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家行列，為在本世紀(jì)中葉成為世界科技

26、強(qiáng)國(guó)奠定基礎(chǔ)，形成比較完善的中國(guó)特色國(guó)家創(chuàng)新體系。</p><p>　　企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和深化，使得生產(chǎn)物的輸送成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)控制正是用來(lái)實(shí)現(xiàn)輸送生產(chǎn)物的控制系統(tǒng)，隨著PLC的發(fā)展，國(guó)外生產(chǎn)線上的運(yùn)輸控制系統(tǒng)非常廣泛的采用該控制系統(tǒng)，而且有些制造廠還開(kāi)發(fā)研制了出了專(zhuān)用的邏輯處理控制芯片，我國(guó)的大部分工控企業(yè)的運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)都是從國(guó)外引進(jìn)的，成本高，為了滿(mǎn)足現(xiàn)代化生

27、產(chǎn)流通的需要，讓PLC技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，充分的利用到我國(guó)的工控企業(yè)生產(chǎn)線上，讓該系統(tǒng)在各種環(huán)境下都能夠工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。</p><p><b>　　運(yùn)料車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運(yùn)輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，運(yùn)料小車(chē)控制經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：（1）手動(dòng)控制：在20

28、世紀(jì)60年代末70年代初期，便有一些工業(yè)生產(chǎn)采用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)的控制，但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，只能夠用手動(dòng)的方式來(lái)控制機(jī)器，而且早期運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)多為繼電器一接觸器組成的復(fù)雜系統(tǒng)，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、體積大、成本高等缺陷，幾乎無(wú)數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專(zhuān)人負(fù)責(zé)操作。（2）自動(dòng)控制：在20世紀(jì)80年代，由于計(jì)算機(jī)的價(jià)格下降，這時(shí)的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計(jì)算機(jī)相結(jié)合，通過(guò)機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了PLC在運(yùn)

29、料小車(chē)控制系統(tǒng)在自動(dòng)方面的應(yīng)用。（3）全自動(dòng)控制：現(xiàn)階段，由于PLC技術(shù)的向高性能 高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。將PLC運(yùn)用到運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)的全自動(dòng)控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。PLC運(yùn)料小車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)具有連線簡(jiǎn)單控制速度快，精度高，可靠性和可維護(hù)性好，維修和改造方便等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　可編程控制器（PLC）概況</p&

30、gt;<p><b>　　PLC的定義</b></p><p>　　國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee- IEC),1987年的第三版對(duì)PLC作了如下的定義: PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能

31、通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　可編程控制器實(shí)際上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，它的硬件結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)控制系統(tǒng)相似，甚至與之無(wú)異?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU(中央處理單元)存儲(chǔ)器(RAM和EPROM),輸入/輸出模塊(簡(jiǎn)稱(chēng)為I/O模塊)、編程器和電源五大部分組成。近年來(lái)發(fā)展極為迅速、應(yīng)用面極廣的工業(yè)控制裝置。它按照成熟而有效的繼電器控制概念和設(shè)計(jì)思想，利用不斷發(fā)展的新技

32、術(shù)、新電子器件，逐步形成了具有特色的各種系列產(chǎn)品。</p><p><b>　　PLC的發(fā)展</b></p><p>　　1968年美國(guó)GM（通用汽車(chē)）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，并公開(kāi)招標(biāo)提出十項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn):</p><p>　　(1)編程方便，現(xiàn)場(chǎng)可修改程序；</p><p>　　(2)維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)；&l

33、t;/p><p>　　(3)可靠性高于繼電器控制裝置；</p><p>　　(4)體積小于繼電器控制裝置；</p><p>　　(5)數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；</p><p>　　(6)成本可與繼電器控制裝置競(jìng)爭(zhēng)；</p><p>　　(7)輸入可以是交流115V；</p><p>　　(8)輸出

34、為交流115V, 2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥，接觸器等；</p><p>　　(9)在擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只要很小變更；</p><p>　　(10)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器容量至少能擴(kuò)展到4K。</p><p>　　1969年，美國(guó)數(shù)字公司(DEC)研制出了第一臺(tái)可編程序控制器，滿(mǎn)足了GM公司裝配線的要求。這種新型的工業(yè)控制裝置簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用

35、壽命長(zhǎng)，很快在美國(guó)其它工業(yè)領(lǐng)域推廣使用。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有了第五代PLC產(chǎn)品。</p><p><b>　　PLC的特點(diǎn)</b></p><p>　?。?）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干

36、擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備

37、也獲得故障自診斷保護(hù)。</p><p>　?。?）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)

38、及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。</p><p>　?。?）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎</p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)

39、原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。</p><p>　?。?）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造</p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p

40、>　?。?）體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　PLC的基本組成和各部分作用</p><p>　　PLC是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，P

41、LC可分為整體式和組合式兩類(lèi)。</p><p>　　圖2.1 PLC 的組成框圖</p><p>　　整體式PLC是將中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、電源、通信接口等組裝成一體，構(gòu)成主機(jī)。另外還有獨(dú)立的1/0擴(kuò)展單元與主機(jī)配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，1/0單元是連接CPU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接口電路，通信接口用于PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備的連接。</

42、p><p>　　組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、智能1/0單元、通信單元等分別做成相應(yīng)的電路板或模塊，各模塊插在底板上，模塊之間通過(guò)底板上的總線相互聯(lián)系。裝有CPU單元的底板稱(chēng)為CPU底板，其它稱(chēng)為擴(kuò)展底板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過(guò)電纜連接，距離一般不超過(guò)10m.無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行配置與組合。</p><p>　　1、中央處理單元(CPU)：<

43、/p><p>　　CPU在PLC中的作用類(lèi)似于人體的神經(jīng)中樞，它是PLC的運(yùn)算、控制中心。它按照系統(tǒng)程序所賦予的功能，完成以下任務(wù):</p><p>　　(1) 接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；</p><p>　　(2) 診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語(yǔ)法錯(cuò)誤；</p><p>　　(3) 用掃描的方式接收輸入信號(hào)，送入PL

44、C的數(shù)據(jù)寄存器保存起來(lái)；</p><p>　　(4) PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶(hù)程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的各種操作；</p><p>　　(5) 將用戶(hù)程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。</p><p>　　現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種:</p><p>　　(1)通用微處理器，如8080, 8088

45、, Z80A, 8085等。通用微處理器的價(jià)格便宜，通用性強(qiáng)，還可以借用微機(jī)成熟的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、豐富的軟硬件資源。</p><p>　　(2)單片機(jī)，如8051等。單片機(jī)由于集成度高、體積小、價(jià)格低和可擴(kuò)充性好，很適合在小型PLC上使用，也廣泛地用于PLC的智能UO模塊。</p><p>　　(3)位片式微處理器，如AMD2900系列等。位片式微處理器是獨(dú)立于微型機(jī)的另一分支。它主要追求運(yùn)

46、算速度快，它以4位為一片。用幾個(gè)位片級(jí)聯(lián)，可以組成任意字長(zhǎng)的微處理器。改變微程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，可以改變計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)。位片式結(jié)構(gòu)可以使用多個(gè)微處理器，將控制任務(wù)劃分為若干個(gè)可以并行處理的部分，幾個(gè)微處理器同時(shí)進(jìn)行處理。這種高運(yùn)算速度與可以適應(yīng)用戶(hù)需要的指令系統(tǒng)相結(jié)合，很適合于以順序掃描方式工作的PLC使用。</p><p><b>　　2、存儲(chǔ)器</b></p><p&

47、gt;　　根據(jù)存儲(chǔ)器在系統(tǒng)中的作用，可以把它們分為以下3種:</p><p>　　(1)系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器:和各種計(jì)算機(jī)一樣，PLC也有其固定的監(jiān)控程序、解釋程序，它們決定了PLC的功能，稱(chēng)為系統(tǒng)程序，系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放這部分程序的。系統(tǒng)程序是不能由用戶(hù)更改的，故所使用的存儲(chǔ)器為只讀存儲(chǔ)器ROM或EPROM.</p><p>　　(2)用戶(hù)程序存儲(chǔ)器:用戶(hù)根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程

48、序稱(chēng)為用戶(hù)程序，用戶(hù)程序存放在用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。由于用戶(hù)程序需要經(jīng)常改動(dòng)、調(diào)試，故用戶(hù)程序存儲(chǔ)器多為可隨時(shí)讀寫(xiě)的RAM。由于RAM掉電會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶(hù)程序存儲(chǔ)器的PLC，都有后備電池(鏗電池)保護(hù)RAM，以免電源掉電時(shí)，丟失用戶(hù)程序。當(dāng)用戶(hù)程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，可將用戶(hù)程序?qū)懭隕PROM.目前較先進(jìn)的PLC(如歐姆龍公司的CPMIA型PLC)采用快閃存儲(chǔ)器作用戶(hù)程序存儲(chǔ)器，快閃存儲(chǔ)器可隨時(shí)讀寫(xiě)，掉電時(shí)數(shù)據(jù)

49、不會(huì)丟失，不需用后備電池保護(hù)。</p><p>　　(3)工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器:工作數(shù)據(jù)是經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，開(kāi)辟有元件映象寄存器和數(shù)據(jù)表。元件映象寄存器用來(lái)存儲(chǔ)PLC的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出和定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部繼電器的ON/OFF狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來(lái)存放各種數(shù)據(jù)，它的標(biāo)準(zhǔn)格式是每一個(gè)數(shù)據(jù)占一個(gè)字。它存儲(chǔ)用戶(hù)程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)

50、值，如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值。它還用來(lái)存放A/0轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在停電時(shí)用后備電池維持其當(dāng)前值，在停電時(shí)可保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域稱(chēng)為數(shù)據(jù)保持區(qū)。</p><p><b>　　3、 1/0單元</b></p><p>　　I/0單元也稱(chēng)為I/0模塊。PLC通過(guò)I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)相聯(lián)系。輸入單元接收用戶(hù)設(shè)備的各種控制信號(hào)

51、，如限位開(kāi)關(guān)、操作按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及其他一些傳感器的信號(hào)。通過(guò)接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能</p><p>　　夠識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入映像寄存器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進(jìn)行處理，將處理結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈被控設(shè)備的執(zhí)行元件.</p&

52、gt;<p><b>　　4、電源部分</b></p><p>　　PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V, +12V, +24V的直流電源，使PLC能正常工作。</p><p>　　電源部件的位置形式可有多種，對(duì)于整體式結(jié)構(gòu)的CPU，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部;對(duì)于模塊式PLC，有的采用單獨(dú)電源模塊，有的

53、將電源與CPU封裝到一個(gè)模塊中。</p><p><b>　　5、擴(kuò)展接口</b></p><p>　　擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)的需要。</p><p><b>　　6、通信接口</b></p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)“人一機(jī)”或“機(jī)一

54、機(jī)”之間的對(duì)話，PLC配有多種通信接口。PLC通過(guò)這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)和其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連。當(dāng)PLC與打印機(jī)相連時(shí)，可將過(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印;當(dāng)與監(jiān)視器相連時(shí).可將過(guò)程圖像顯示出來(lái);當(dāng)與其他PLC相連時(shí)，可以組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的控制;當(dāng)與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可以組成多級(jí)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合性控制。</p><p><b>　　7、編程器</b&

55、gt;</p><p>　　編程器的作用是提供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。</p><p>　　編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類(lèi)。簡(jiǎn)易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言助記符后，才能輸入。它一般由簡(jiǎn)易鍵盤(pán)和發(fā)光二級(jí)管或其他顯示管件組成。智能型的編程器又稱(chēng)為圖形編程器，它可以聯(lián)機(jī)編程，也可以脫機(jī)編程，具有LCD或CRL圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過(guò)屏幕對(duì)話。

56、還可以利用PC作為編程器，PLC生產(chǎn)廠家配有相應(yīng)的編程軟件，使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語(yǔ)句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的互相轉(zhuǎn)換。程序被下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤(pán)或打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。現(xiàn)在很多PLC已不再提供編程器，而是提供微機(jī)編程軟件了，并且配有相應(yīng)的通信連接電纜。</p><p><b>　　PLC

57、的應(yīng)用領(lǐng)域</b></p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來(lái)，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類(lèi):&

58、lt;/p><p>　　(1)開(kāi)關(guān)量邏輯控制</p><p>　　取代傳統(tǒng)的繼電器控制電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于控制單臺(tái)設(shè)備，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p><b>　　(2)工業(yè)過(guò)程控制</b></p><p>　　在工業(yè)生

59、產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量(即模擬量)，PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來(lái)處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　(3)運(yùn)動(dòng)控制</b></p><p>　　PLC可以用

60、于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專(zhuān)用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。</p><p><b>　　(4)數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算(含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般

61、用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　(5)通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><p>　　PLC通信包括PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。</p><p>　　但是，可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根

62、據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。</p><p><b>　　總體方案</b></p><p><b>　　方案論證</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)時(shí)，我曾用到四個(gè)方案，由于數(shù)據(jù)輸入、比較輸出、小車(chē)運(yùn)行及顯示方面的程序在調(diào)試時(shí)可以通過(guò)，因此，這四個(gè)方案都是基于數(shù)據(jù)移位來(lái)選擇的。</p&g

63、t;<p><b>　　方案一：</b></p><p>　　開(kāi)始時(shí)，考慮的是一般較為習(xí)慣的繼電器控制電機(jī)和利用限位開(kāi)關(guān)等實(shí)物控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)我所需要的功能。當(dāng)時(shí)，考慮到經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)更變較為不便。因此，我放棄了該方案。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　拋棄了方案1 后，

64、我開(kāi)始尋求一種軟件更改方便的方法。利用電子線路實(shí)現(xiàn)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)以及定位等。此種方法的設(shè)計(jì)程序較為難點(diǎn)，結(jié)果把所用到的功能指令都接于主母線上，但在調(diào)試時(shí)，則出現(xiàn)了第三，第四個(gè)輸入信號(hào)錯(cuò)位的現(xiàn)象。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　把該部分的程序改以步進(jìn)方式執(zhí)行，并使該步進(jìn)不斷循環(huán)執(zhí)行。但到了調(diào)試運(yùn)行時(shí)，當(dāng)輸入一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，便會(huì)使該數(shù)據(jù)連續(xù)執(zhí)

65、行次，在苦思不通后終于決定放棄該方案，而且也由于該方案的步數(shù)較多，所用語(yǔ)句也十分多，所以該方案就算能通過(guò)也不是最佳選擇。</p><p><b>　　方案四：</b></p><p>　　接著，我嘗試使用計(jì)數(shù)器來(lái)移位數(shù)據(jù)，而不使用數(shù)據(jù)寄存器，但用計(jì)數(shù)器則存在不能同時(shí)輸入兩個(gè)相同信號(hào)的問(wèn)題，最后，由于想到這不能符合課題要求，所以，也放棄了該方案。</p>

66、<p><b>　　方案五：</b></p><p>　　最后，我綜合上述方案的經(jīng)驗(yàn)，使用類(lèi)似于步進(jìn)的方法，在主母線上分步執(zhí)行。并使用定時(shí)器制作脈沖，不斷使移位程序重復(fù)執(zhí)行，并設(shè)置互鎖，使輸入按鈕按一次只能輸入一個(gè)信號(hào)，必須放開(kāi)按鈕后，再按才可再次輸入。改動(dòng)后，經(jīng)調(diào)試，證明該方案可行，所以我選擇了該方案。</p><p><b>　　總體設(shè)計(jì)思想&

67、lt;/b></p><p>　　設(shè)計(jì)本課題時(shí)，我計(jì)劃采用如下思路：</p><p>　　首先，在設(shè)計(jì)功能這方面全部采用電子設(shè)備，通過(guò)H型驅(qū)動(dòng)電路和軟件實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，取代以往的繼電器，同時(shí)在定位和控制燈方面也采用電子設(shè)備和軟件配合方法實(shí)現(xiàn)。其次，各工位的輸入和各個(gè)工位的指示都由軟件實(shí)現(xiàn)，接著是數(shù)據(jù)的移位，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)據(jù)的優(yōu)先級(jí)別。跟著便是數(shù)據(jù)的比較輸出，接下來(lái)便是各個(gè)工位的小

68、車(chē)工序。最后，便是顯示程序和手動(dòng)及自動(dòng)復(fù)位程序，以及組態(tài)王軟件的監(jiān)控顯示系統(tǒng)完善，以提高整個(gè)系統(tǒng)的可視性和操作性能。</p><p><b>　　功率驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　電機(jī)的正反轉(zhuǎn)是同過(guò)軟件部分輸出的不同要求時(shí)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)輸出（Q0.0=1）時(shí)，即M1為低電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)（運(yùn)動(dòng)小車(chē)實(shí)現(xiàn)從左往右的運(yùn)動(dòng)）；當(dāng)輸出（Q0.1=1）時(shí)，即M2為低電平，電機(jī)獲反向

69、電壓而反轉(zhuǎn)（運(yùn)動(dòng)小車(chē)實(shí)現(xiàn)從右往左的運(yùn)動(dòng)）。</p><p>　　具體功率驅(qū)動(dòng)電路電氣原理圖，詳見(jiàn)圖3.1：</p><p><b>　　圖3.1驅(qū)動(dòng)電路</b></p><p>　　該電氣原理圖的具體工作原理如以下介紹：</p><p>　　采用24V直流電壓，通過(guò)LM317T進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)后其輸出電壓大致在7V，當(dāng)軟件輸

70、出（Q0.0=1）即M1為低電平時(shí)，芯片CD4011（四2輸入與非門(mén)應(yīng)用電路）的1、2腳都為低電平，其與非門(mén)輸出為高電平并輸出到芯片的9腳和H型功率驅(qū)動(dòng)電路的三極管1和三極管4的基極，此刻M2沒(méi)有電平輸出即2號(hào)與非門(mén)輸出電平也是低電平，這樣3號(hào)與非門(mén)輸出為高電平驅(qū)動(dòng)三極管9013，H型功率驅(qū)動(dòng)電路獲得電壓，電機(jī)獲電正傳；當(dāng)軟件輸出（Q0.1=1）即M2為低電平時(shí)，芯片CD4011（四2輸入與非門(mén)應(yīng)用電路）的5、6腳都為低電平，其與非門(mén)輸

71、出為高電平并輸出到芯片的8腳和H型功率驅(qū)動(dòng)電路的三極管2和三極管3的基極，此刻M1沒(méi)有電平輸出即1號(hào)與非門(mén)輸出電平也是低電平，這樣3號(hào)與非門(mén)輸出為高電平驅(qū)動(dòng)三極管9013，H型功率驅(qū)動(dòng)電路獲得電壓，電機(jī)獲電反傳。</p><p><b>　　電子控制顯示電路</b></p><p>　　可行性論證 通過(guò)該電路和軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)小車(chē)的位置控制和位置指示燈控制，具體電路

72、詳見(jiàn)圖3.2</p><p>　　具體工作原理如以下介紹：</p><p>　　在該電路中發(fā)光二極管D1,D2,D3,D4都一直處于發(fā)光狀態(tài)?，F(xiàn)在以小車(chē)運(yùn)動(dòng)到S1處為列。當(dāng)小車(chē)運(yùn)動(dòng)到S1處時(shí)，由于小車(chē)車(chē)身上攜帶有反光面板反射發(fā)光二極管的光束到光敏三極管上，致使光敏三極管導(dǎo)通。這樣24V電壓經(jīng)270K歐姆和100歐姆的電阻分壓供給三極管T1基極，三極管T1導(dǎo)通。此刻發(fā)光二極管D11發(fā)光，S1

73、獲得低電平信號(hào)給軟件部分，軟件運(yùn)行控制定位燈的發(fā)光時(shí)間。</p><p>　　圖3.2電子控制顯示電路</p><p><b>　　工位輸入</b></p><p>　　工位的輸入不再是通過(guò)限位開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是利用運(yùn)料小車(chē)自身攜帶的反光面板進(jìn)行光束反射后使光敏三極管通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。4個(gè)工位S1,S2,S3,S4分別通過(guò)輸入過(guò)程映像寄存器的0字節(jié)1、

74、2、3、4位（即I0.1,I0.2,I0.3,I0.4）來(lái)進(jìn)行檢測(cè)輸入信號(hào)。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)的移位</b></p><p>　　數(shù)據(jù)移位是利用移位寄存器SHRB進(jìn)行移位，當(dāng)進(jìn)行第一次掃描后便移入一個(gè)高電平，并且通過(guò)Q0.0來(lái)實(shí)現(xiàn)小車(chē)在哪個(gè)循環(huán)階段以及哪個(gè)工位進(jìn)行正傳和反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　小車(chē)的運(yùn)行&l

75、t;/b></p><p>　　這一步是把小車(chē)的程序分為3個(gè)部分，分別對(duì)應(yīng)每一種運(yùn)行狀態(tài)（正傳、反轉(zhuǎn)和中途方向改變），當(dāng)比較輸出時(shí)得出與哪個(gè)數(shù)字相等，則有選擇性地執(zhí)行某個(gè)小車(chē)程序。</p><p>　　控制面板的顯示與復(fù)位</p><p>　　該步是利用發(fā)光二極管通電狀態(tài)來(lái)進(jìn)行控制，以PLC的輸入過(guò)程映像寄存器的0字節(jié)1、2、3、4位（即I0.1,I0.2,I

76、0.3,I0.4）對(duì)4個(gè)工位S1,S2,S3,S4位置分別進(jìn)行檢測(cè)輸入信號(hào)，還利用輸出過(guò)程映像寄存器的0字節(jié)2、3、4位對(duì)定位控制的發(fā)光二極管進(jìn)行控制顯示。通過(guò)軟件對(duì)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)和復(fù)位進(jìn)行控制。</p><p><b>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　控制系統(tǒng)工作原理</b></p><p>　　1、

77、運(yùn)料車(chē)的工作流程</p><p>　　某自動(dòng)生產(chǎn)線上運(yùn)料小車(chē)的運(yùn)動(dòng)如圖3.3所示，運(yùn)料小車(chē)由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車(chē)向左行。在生產(chǎn)線上有5個(gè)編碼為1—5的站點(diǎn)供小車(chē)?？浚诿總€(gè)?？空景惭b一個(gè)行程開(kāi)關(guān)以監(jiān)測(cè)小車(chē)是否到達(dá)該站點(diǎn)。對(duì)小車(chē)的控制除了啟動(dòng)按鈕和停止按鈕之外，還設(shè)有5個(gè)呼叫按鈕開(kāi)關(guān)（HJ1-- HJ5）分別與5個(gè)?？空军c(diǎn)相對(duì)應(yīng)。</p><p>　

78、　圖3.3運(yùn)料小車(chē)示意圖</p><p><b>　　2、設(shè)備控制要求</b></p><p>　　運(yùn)料小車(chē)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上運(yùn)動(dòng)的控制要求如下：</p><p>　?。?）按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作；</p><p>　?。?）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按扭HJ的編碼時(shí)，小車(chē)向右運(yùn)行運(yùn)

79、行到按鈕HJ所對(duì)應(yīng)的停靠站時(shí)停止；</p><p>　　（3）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a大于呼叫按扭HJ的編碼時(shí)，小車(chē)向左運(yùn)行，運(yùn)行到按鈕HJ所對(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止；</p><p>　　（4）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a等于呼叫按扭HJ的編碼時(shí)，小車(chē)保持不動(dòng)；呼叫按鈕開(kāi)關(guān)HJ1--HJ5應(yīng)具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先。</p><p><b>　　小車(chē)運(yùn)動(dòng)分析

80、</b></p><p>　　小車(chē)在呼叫按鈕之間的運(yùn)動(dòng)如圖3.4所示，</p><p>　　圖3.4小車(chē)在呼叫按鈕之間的運(yùn)動(dòng)</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)工藝要求設(shè)計(jì)出小車(chē)在運(yùn)料過(guò)程中的速度變化情況如圖3.5所示</p><p>　　圖3.5小車(chē)在兩呼叫按鈕之間運(yùn)料過(guò)程中速度變化情況</p><p>　　根

81、據(jù)料車(chē)運(yùn)料過(guò)程中速度曲線圖"確定變頻器的頻率變化情況如圖3.6所示，</p><p>　　圖3.6變頻器的頻率變化情況</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求，分析出如下系統(tǒng)控制流程圖，</p><p>　　圖3.7控制系統(tǒng)流程圖</p><p>　　運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置</p><p>&l

82、t;b>　　控制系統(tǒng)圖</b></p><p><b>　?。╝）</b></p><p><b>　　（b）</b></p><p>　　圖3.8運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)圖</p><p><b>　　PLC框架配置圖</b></p><p>

83、;　　運(yùn)料小車(chē)控制采用三菱的FX2N系列整體式PLC。PLC框架配置如圖3.9所示。</p><p>　　圖3.9 PLC框架配置圖</p><p><b>　　PLC選型</b></p><p><b>　　1、選型分析</b></p><p>　　在工程中主要根據(jù)工藝要求、控制對(duì)象、用戶(hù)需要等方

84、面選擇合適的PLC，以獲得最佳的性能價(jià)格比。就一個(gè)控制系統(tǒng)而言，PLC的選型原則和考慮因素如下:</p><p>　　(1)PLC一般用于開(kāi)關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng)，尤其適合于動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。應(yīng)用于這樣的系統(tǒng)，將會(huì)最大限度發(fā)揮技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　(2)是否與計(jì)算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。是否需要中斷輸入、雙機(jī)熱

85、備、位置控制、高速計(jì)數(shù)器等特殊模塊和智能模塊。</p><p>　　(3)開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量1/0路數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量。1/0點(diǎn)數(shù)直接關(guān)系到PLC輸入/輸出模塊的選擇，I/0點(diǎn)數(shù)一般要考慮1件一2既的余量，特別是開(kāi)關(guān)量輸入更應(yīng)考慮多些余量;合適的電壓等級(jí)可提高PLC的抗干擾能力:主機(jī)用戶(hù)內(nèi)存容量的大小對(duì)設(shè)備費(fèi)的影響不大，故建議內(nèi)存容量可選大一些。</p><p>　　(

86、4)其他考慮因素選擇PLC還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績(jī)等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比較，然后才能確定理想的PLC產(chǎn)品。</p><p><b>　　2、系統(tǒng)安裝</b></p><p>　　無(wú)遠(yuǎn)程功能的PLC用在單機(jī)或控制范圍不大的系統(tǒng)，有遠(yuǎn)程功能的PLC則用于大范圍的控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)程系統(tǒng)中，本地站一般設(shè)在集中控制室，遠(yuǎn)程站一般設(shè)在低壓配電室或

87、儀表室，這樣可使PLC的外部接線最短。PLC忌安裝在高溫、結(jié)凝、特別是有振動(dòng)沖擊的場(chǎng)所。</p><p>　　3、輸入/輸出模塊的選擇</p><p>　　模塊電源:在選擇交流1/0模塊時(shí)，宜采用隔離變壓器為其供電，這樣可防止外部電路故障沖擊模塊。電源線采用雙絞線，絞距1~ZcM。隔離變壓器的容量按PLC電源組件容量的1.5一2倍選擇。直流模塊的外接電源，其波紋值應(yīng)滿(mǎn)足模塊要求;若是模擬量

88、直流模塊，尚需用穩(wěn)壓電源。</p><p>　　電壓等級(jí):在選擇I角模塊時(shí)，電壓等級(jí)是一個(gè)比較重要的參數(shù)，它要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離來(lái)選。當(dāng)外部線路較長(zhǎng)時(shí)，可選用AC220V模塊;當(dāng)外線短且控制相對(duì)集中時(shí)可選擇優(yōu)24V模塊。</p><p>　　輸出電路:PLC的模塊輸出方式一般有3種:晶體管輸出、繼電器輸出、雙向可控硅輸出。</p><p>　　確定負(fù)載類(lèi)型

89、根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)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(diǎn)動(dòng)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，或晶閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行很重要。每個(gè)輸出點(diǎn)、每組輸出點(diǎn)、每個(gè)輸出模塊的負(fù)載電源不得超過(guò)額定電流。其中繼電器輸出模塊的負(fù)載電流以不能太接近額定電流，當(dāng)接近額定電流時(shí)，最好先帶動(dòng)一個(gè)小型中繼，再通過(guò)中繼擴(kuò)展輸出模塊的輸出容量。采用雙向可控硅輸出模塊，其負(fù)載電流必須大

90、于雙向可控硅的維持電流，否則應(yīng)在負(fù)載上并聯(lián)電阻。對(duì)于動(dòng)作頻繁、電感性或功率因素低的負(fù)載，不宜選用繼電器輸出模塊，而應(yīng)該采用晶體管輸出模塊。如果PLC輸出帶感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。當(dāng)頻率為10次/min以下時(shí)，既可采用繼電器輸出方式;也可采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器(SSR)，再驅(qū)動(dòng)負(fù)載;對(duì)于兩個(gè)

91、重要輸出量不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強(qiáng)PLC系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。輸</p><p>　　4、開(kāi)關(guān)量I/0點(diǎn)的節(jié)省和模擬量1/0模塊的代用</p><p>　　相同控制作用且每個(gè)接點(diǎn)在編程中僅使用一次的若干個(gè)輸入接點(diǎn)，可在外部電路進(jìn)行串、并聯(lián)后作為一個(gè)輸入點(diǎn)處理，編程時(shí)用常開(kāi)編程接點(diǎn)。如某個(gè)設(shè)備的多個(gè)故障信號(hào)接點(diǎn)可在外部電路串聯(lián)后接在一個(gè)輸入點(diǎn)上，而

92、不必占用多個(gè)輸入點(diǎn)。相同控制邏輯的輸出，如集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)發(fā)往各現(xiàn)場(chǎng)的啟動(dòng)預(yù)告信號(hào)，可只用一個(gè)輸出點(diǎn)，再用接線端子擴(kuò)展至各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。</p><p><b>　　5、抗干擾措施</b></p><p>　　由于產(chǎn)生干擾的因素是復(fù)雜而多樣的，因此采取的抗干擾措施要根據(jù)情況而定。PLC供電電源一般為AC85一240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件(如

93、電源濾波器、1:l隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。設(shè)置一個(gè)PLC信號(hào)專(zhuān)用接地裝置。該裝置不能和防雷接地裝置、電器設(shè)備接地裝置有金屬連接。接地電阻可參見(jiàn)使用說(shuō)明書(shū)，一般小于100。即可。接地線進(jìn)入PLC控制柜中的信號(hào)接地端子排。當(dāng)出現(xiàn)干擾時(shí)將PLC的接線端子與信號(hào)接地端子排連。</p><p&g

94、t;<b>　　系統(tǒng)資源分配</b></p><p>　　1、I\ O地址分配</p><p>　　由于CPU模塊有14點(diǎn)數(shù)字量輸入，10點(diǎn)數(shù)字量輸出，所以不再需要輸入＼輸出模塊。采用I＼O自動(dòng)分配方式，模塊上的輸入端子對(duì)應(yīng)的輸入地址是X000—X015，輸出端子對(duì)應(yīng)的輸出地址是Y000—Y011。</p><p><b>　　數(shù)字量

95、輸入部分</b></p><p>　　這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)、停止按鈕開(kāi)關(guān)、5個(gè)呼叫按鈕開(kāi)關(guān)、5個(gè)行程開(kāi)關(guān)共12點(diǎn)輸入。具體的輸入分配如表3-1所示。</p><p>　　表3-1輸入地址分配</p><p><b>　　數(shù)字量輸出部分</b></p><p>　　這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備只有

96、控制小車(chē)運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)。但是電機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)有2個(gè)。具體的輸出分配表如表3-2所示。</p><p>　　表3-2 輸出地址分配</p><p><b>　　內(nèi)部繼電器部分</b></p><p>　　內(nèi)部繼電器地址分配如表3-3所示。</p><p>　　表3-3內(nèi)

97、部繼電器地址分配</p><p><b>　　硬件和軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工作原理 </p><p>　　運(yùn)料小車(chē)是工業(yè)逗料的主要設(shè)備之一。廣泛應(yīng)用于自動(dòng)生產(chǎn)線 冶金、有色盒屬、煤礦、港口、碼頭等行業(yè)，各工序之間的物品常用有軌小車(chē)來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)。小車(chē)通常采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)小車(chē)前進(jìn)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)小車(chē)后退。</p&

98、gt;<p>　　本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工作原理圖如圖4.1，包括帶導(dǎo)軌的運(yùn)行工作臺(tái)，DC24V電機(jī)，行程開(kāi)關(guān)，起停按鈕，可編程控制器，DC24V繼電器，DC12V直流電源等。圖2-1是一個(gè)運(yùn)料小車(chē)工作示意圖，每個(gè)工作臺(tái)設(shè)有一個(gè)到位開(kāi)關(guān)(SQ)和一個(gè)呼 叫按鈕(SB)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求為：</p><p>　　（1）按下啟動(dòng)按鈕,系統(tǒng)開(kāi)始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作；</p><p>

99、;　?。?）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a小于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車(chē)向右運(yùn)行，運(yùn)行到呼叫按鈕所對(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止；</p><p>　?。?）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車(chē)向左行，運(yùn)行到呼叫按鈕HJ所對(duì)應(yīng)的?？空緯r(shí)停止；</p><p>　?。?）當(dāng)小車(chē)當(dāng)前所處?？空镜木幋a等于呼叫按鈕的編碼時(shí)，小車(chē)保持不動(dòng)；</p><p>　?。?）呼叫按鈕開(kāi)關(guān)

100、應(yīng)具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先。</p><p>　　圖4.1運(yùn)料車(chē)的結(jié)構(gòu)工作原理圖</p><p>　　PLC輸出的電壓轉(zhuǎn)換電路</p><p>　　圖4.2中采用2個(gè)DC24V繼電器和1個(gè)12V直流電源來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，2個(gè)繼電器線圈直接接到可編程控制器的輸出端。當(dāng)繼電器線圈1得電時(shí)．繼電器1的觸點(diǎn)由k1轉(zhuǎn)換到k2，而繼電器線圈2的觸點(diǎn)狀態(tài)不變，電流流向如I

101、1所示，驅(qū)使DCI2V電機(jī)按一定方向運(yùn)轉(zhuǎn)：當(dāng)繼電器線圈2得電時(shí)，繼電器線圈I觸點(diǎn)狀態(tài)不變，而繼電器線圈2的觸點(diǎn)由k3轉(zhuǎn)換到k4，電流流向如I2所示．驅(qū)使DC12V電機(jī)按相反的方向運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖4.2 PLC輸出的電壓轉(zhuǎn)換電路</p><p><b>　　運(yùn)料車(chē)的程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　I/O地址分

102、配表</b></p><p><b>　　圖4.3</b></p><p>　　PLC硬件電器連接圖</p><p><b>　　圖4.4</b></p><p>　　運(yùn)料車(chē)控制系統(tǒng)流程圖 </p><p><b>　　圖4.5</b>&

103、lt;/p><p><b>　　控制程序梯形圖</b></p><p>　　1、圖4.6梯形圖為小車(chē)起停的程序，按下啟動(dòng)按鈕小車(chē)運(yùn)動(dòng)，M0得電并且保持，按下停止按鈕，I0.1得電，M0失電。</p><p><b>　　圖4.6</b></p><p>　　2、圖4.7梯形圖為五個(gè)行程開(kāi)關(guān)梯形圖，5個(gè)行

104、程開(kāi)關(guān)用數(shù)字0－4表示，當(dāng)小車(chē)到達(dá)1號(hào)時(shí)，I0.2得電，將數(shù)字0傳入MW0(用R0表示)中；以此類(lèi)推。</p><p><b>　　圖4.7</b></p><p>　　3、圖4.8梯形圖為五個(gè)呼叫按鈕梯形圖，5個(gè)呼叫用數(shù)字0－4表示，當(dāng)一號(hào)按鈕被按下時(shí)，I0.7得電，將數(shù)字0傳入MW1（用R1表示）中，以此類(lèi)推，M4是實(shí)現(xiàn)自鎖功能的作用，將在下面的梯形圖中講到。&l

105、t;/p><p><b>　　圖4.8</b></p><p>　　4、圖4.9梯形圖用于實(shí)現(xiàn)自鎖功能，當(dāng)按下某個(gè)呼叫按鈕時(shí)，同時(shí)觸發(fā)M4，并保持，使獲得優(yōu)先權(quán)，按下別的按鈕將無(wú)效，M2是當(dāng)小車(chē)位置和按鈕編碼相同時(shí)觸發(fā)，使M4失電，恢復(fù)到最初的情況。</p><p><b>　　圖4.9</b></p><

106、p>　　5、圖4.10形圖為比較梯形圖，當(dāng)小車(chē)所處位置大于呼叫按鈕的編碼時(shí)，M1得電，小于時(shí)M3得電，等于時(shí)M2得電，同時(shí)失M4失電。</p><p><b>　　圖4.10</b></p><p>　　6、圖4.11梯形圖為小車(chē)控制運(yùn)動(dòng)梯形圖，當(dāng)M1得電時(shí)，Q0.0輸出，小車(chē)左行，當(dāng)M2得電時(shí)，Q0.1輸出，小車(chē)向右行。</p><p>

107、;<b>　　圖4.11</b></p><p><b>　　系統(tǒng)軟件源程序設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1、行程開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　在該程序中，5個(gè)站的行程開(kāi)關(guān)分別用數(shù)字0-4來(lái)表示，當(dāng)小車(chē)在1號(hào)站時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X007得電，將數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0；當(dāng)小車(chē)在2號(hào)站時(shí)，行

108、程開(kāi)關(guān)X010得電，將數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0。依次類(lèi)推，當(dāng)小車(chē)在5號(hào)站時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X013得電，將數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器D0。它的助記符程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　LD X007</p><p>　　MOV K0 D0 ；小車(chē)在1號(hào)站</p><p>　　LD X010</p><p>

109、;　　MOV K1 D0 ；小車(chē)在2號(hào)站</p><p>　　LD X011</p><p>　　MOV K2 D0 ；小車(chē)在3號(hào)站</p><p>　　LD X012</p><p>　　MOV K3 D0 ；小車(chē)在4號(hào)站&l

110、t;/p><p>　　LD X013</p><p>　　MOV K4 D0 ；小車(chē)在5號(hào)站</p><p>　　2、小車(chē)啟停輔助繼電器</p><p>　　當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，小車(chē)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，該輔助繼電器M0得電；當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，該輔助繼電器M0失電。它的助記符程序?yàn)椋?lt;/p>

111、<p>　　LD X000</p><p>　　OR M0</p><p>　　ANI X001</p><p>　　OUT M0 ；小車(chē)啟停輔助繼電器</p><p><b>　　3、呼叫按鈕</b></p><p>　

112、　在該程序中，5個(gè)站的呼叫按鈕分別用數(shù)字0-4來(lái)表示，而且由于5個(gè)呼叫按鈕開(kāi)關(guān)HJ1—HJ5具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先，所以需5個(gè)輔助繼電器M1-M5。當(dāng)按下1號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X002得電，數(shù)字0傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時(shí)1號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；當(dāng)按下2號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X003得電，數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時(shí)2號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；依次類(lèi)推，當(dāng)按下5號(hào)站呼叫按鈕開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)X006得電，數(shù)字4傳

113、送到數(shù)據(jù)寄存器D1，同時(shí)5號(hào)按鈕開(kāi)關(guān)輔助繼電器得電；它的助記符程序?yàn)椋?lt;/p><p>　　LDI M2</p><p>　　ANI M3</p><p>　　ANI M4</p><p>　　ANI M5</p><p>　　ANI X007</p>&