材料分揀裝置的PLC控制系統(tǒng)

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1、1河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）題 目材料分揀裝置的 PLC 控制系統(tǒng)班 級(jí) 姓 名 指導(dǎo)教師 2目錄第一章 緒論 .1第二章 可編程控制器的概述 .32.1 PLC 的基本概念 .32.2 PLC 的分類(lèi)與應(yīng)用及前景 .62.4 傳感器及氣動(dòng)裝置的概述 .13第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng) .153.1 基本功能及控制要求 .153.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .153.3 材料分揀裝置的組成及各各部的功能 .16第四章 PLC 硬件設(shè)計(jì) .204. 1 PLC 選型 .204. 2 I/O 地址分配 .204

2、. 3 I/O 連接圖 .214. 4 與上位機(jī)通訊 .22第五章 PLC 軟件設(shè)計(jì) .235. 1 程序流程圖 .235. 2 梯形圖及說(shuō)明 .245. 3 PLC 指令 .26第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 .286.1 硬件調(diào)試 .286.2 軟件調(diào)試 .286.3 整體調(diào)試 .293結(jié)論 .30致謝 .32參考文獻(xiàn) .33附件一： .34附件二： .354畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 16一、 設(shè)計(jì)題目： 材料分揀裝置的 PLC 控制系統(tǒng)二、設(shè)計(jì)目的（1） 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；（2） 使學(xué)生受到 PLC 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的綜合訓(xùn)練，

3、達(dá)到能夠進(jìn)行PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的；（3）使學(xué)生掌握工業(yè)生產(chǎn)流水線中材料分揀系統(tǒng)的工作原理。三、設(shè)備概述及技術(shù)數(shù)據(jù)1、材料分揀裝置工作過(guò)程下面為材料分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其工作過(guò)程為：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。顏色傳感器檢測(cè)到非金屬材料黃色塊時(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)。52、技術(shù)數(shù)據(jù)輸入電壓：AC200240V消耗功率：250W環(huán)境溫度范圍：

4、540四、設(shè)計(jì)要求1、控制要求（1）分揀出金屬與非金屬（2）分揀某一顏色塊（3）分揀出金屬中某一顏色塊（4）分揀出非金屬中某一顏色塊（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊分揀顏色為：紅、黃、藍(lán)；分揀材料為：鐵、鋁、塑料。2、設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）根據(jù)分揀裝置工作過(guò)程設(shè)計(jì)功能圖表6（2）設(shè)計(jì)電氣控制原理圖（3）進(jìn)行 PLC 選型及 I/O 分配 （4）設(shè)計(jì) PLC 硬件系統(tǒng)（5）設(shè)計(jì)控制程序。 （6）按要求撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （7）繪制設(shè)計(jì)圖樣五、參考文獻(xiàn) PLC 編程及應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 工廠電氣控制技術(shù) 清華大學(xué)出版社 機(jī)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 機(jī)械工業(yè)出版社 傳感器原理及工程應(yīng)用 西安科

5、技電子大學(xué)出版社 電子技術(shù)與應(yīng)用 機(jī)械工業(yè)出版社 7摘要 本文詳細(xì)闡述了可編程控制器（PLC）在自動(dòng)材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用可編程控制器，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)等，現(xiàn)場(chǎng)控制材料的自動(dòng)分揀。系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn)，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且人工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可明顯提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的分配和管理。其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，系統(tǒng)布局靈活，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，維護(hù)、檢修方便，可適應(yīng)進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求，受場(chǎng)地等因素的影響不大。同

6、時(shí)，只要對(duì)本系統(tǒng)稍加修改即可實(shí)現(xiàn)各種不同生產(chǎn)線的要求。 關(guān)鍵詞：可編程控制器,分揀裝置,控制系統(tǒng),傳感技術(shù),氣動(dòng)技術(shù) Abstract The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper which regards programmable logic controller (PLC) as the master controller and combines pneumatic device sensing technology and ot

7、her technology to implement automatic selecting of the products. The device is characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control .It can be continuous, large quantities of goods are sorted, sorting error rate low ,greatly reduce labor intensity, can significantly inc

8、rease labor productivity. Furthermore, the sorting system would be flexibly and seamlessly connect to other logistics equipment. The design use of standardized and modular assembly , a flexible system layout, simple program development and easy maintenance. It adapts to elasticity production line fo

9、r materials sorting. The system affected by the venue and other factors with little impact. Meanwhile it can fulfill different requirement according to different situations with little modifications. Keywords: PLC; sorting device; control system; Sensing Technology; Pneumatic Technology1第一章 緒論隨著科學(xué)技術(shù)

10、的發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高,市場(chǎng)竟?fàn)幍募ち?，傳統(tǒng)的人工分揀生產(chǎn)效率低，成本高，企業(yè)竟?fàn)幜Σ?，已?jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，因此，企業(yè)都迫切需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本，增強(qiáng)竟?fàn)幜?。而編程控制器出現(xiàn)則克服了這些困難，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。自動(dòng)分揀系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn) 1、 能連續(xù)、大批量地分揀貨物 由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動(dòng)作業(yè)方式，自動(dòng)分揀系統(tǒng)不受氣候、時(shí)間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運(yùn)行，同時(shí)由于自動(dòng)分揀系統(tǒng)單位時(shí)間分揀件數(shù)多，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)的分揀能力是人工分揀系統(tǒng)可以連續(xù)運(yùn)行 100 個(gè)小時(shí)以上，每小時(shí)可分揀 7000

11、 件包裝商品，如用人工則每小時(shí)只能分揀 150 件左右，同時(shí)分揀人員也不能在這種勞動(dòng)強(qiáng)度下連續(xù)工作 8 小時(shí)。 2、 分揀誤差率極低 自動(dòng)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(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤(pán)或語(yǔ)音識(shí)別方式輸入，則誤差率在 3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯(cuò)，否則不會(huì)出錯(cuò)。因此，目前自動(dòng)分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來(lái)識(shí)別貨物。 3、 分揀作業(yè)基本實(shí)無(wú)人化 國(guó)外建立自動(dòng)分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自動(dòng)分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無(wú)人化。分揀作業(yè)本身

12、并不需要使用人員，人員的使用僅局限于以下工作： （1）送貨車(chē)輛抵達(dá)自動(dòng)分揀線的進(jìn)貨端時(shí)，由人工接貨。 （2）由人工控制分揀系統(tǒng)的運(yùn)行。 2（3）分揀線末端由人工將分揀出來(lái)的貨物進(jìn)行集載、裝車(chē)。 （4）自動(dòng)分揀系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)、管理與維護(hù)。物料分揀采用可編程控制器 PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且分揀系統(tǒng)能靈活的與其它物流設(shè)備無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流，物料信息流的分配與管理，其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)，檢修方便等的特點(diǎn)材料分揀裝置使用了 PLC 技術(shù)，傳感器技術(shù)，位置控制技術(shù)，電氣傳動(dòng)和氣動(dòng)技術(shù)，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

13、生產(chǎn)設(shè)備的微縮模型。應(yīng)用 PLC 結(jié)合氣動(dòng)技術(shù)，傳感器技術(shù)和位置控制技術(shù)，設(shè)計(jì)不同的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)靈活性較強(qiáng)，程序開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，可造用于進(jìn)行材料分揀的彈性生產(chǎn)線的要求，且可以實(shí)現(xiàn)不同材料的自動(dòng)分揀和歸類(lèi)功能。本文設(shè)計(jì)的材料分揀系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）分揀出金屬與非金屬（2）分揀某一顏色塊（3）分揀出金屬中某一顏色塊（4）分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。（5）分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。分揀顏色：紅黃藍(lán)；分揀材料為：鐵，鋁，塑料。3第二章 可編程控制器的概述2.1 PLC 的基本概念可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族

14、中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱(chēng)作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller） ， 簡(jiǎn)稱(chēng)PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制隨著技術(shù)的發(fā)展這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱(chēng)作可編程控制器，簡(jiǎn)稱(chēng) PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡(jiǎn)稱(chēng)混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。2.1.1 PLC 的特點(diǎn)1 PLC 的主要特點(diǎn)（1）高可靠性1）所有的 I/O 接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與 PLC 內(nèi)部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端均采用 R-C 濾波器，其濾

15、波時(shí)間常數(shù)一般為1020ms。3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU 立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。7）大型 PLC 還可以采用由雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三4CPU 構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。（2）豐富的 I/O 接口模塊PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如： 交流或直流； 開(kāi)關(guān)量或模擬量； 電壓或電流； 脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如： 按鈕 行程開(kāi)關(guān) 接近開(kāi)關(guān) 傳感器及變送器 電磁線圈 控制閥直接連接另

16、外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要除了單元式的小型 PLC 以外絕大多數(shù) PLC 均采用模塊化結(jié)構(gòu) PLC 的各個(gè)部件包括 CPU 電源 I/O 等均采用模塊化設(shè)計(jì)由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶(hù)的需要自行組合（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC 的編程大多采用類(lèi)似于繼電器控制線路的梯形圖形式對(duì)使用者來(lái)說(shuō)不需要具備計(jì)算機(jī)的專(zhuān)門(mén)知識(shí)因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握5（5）安裝簡(jiǎn)單維修方便PLC 不需要專(zhuān)門(mén)的機(jī)房可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種

17、設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接即可投入運(yùn)行各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置便于用戶(hù)了解運(yùn)行情況和查找故障由于采用模塊化結(jié)構(gòu)因此一旦某模塊發(fā)生故障用戶(hù)可以通過(guò)更換模塊的方法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行2PLC 的功能（1） 邏輯控制（2） 定時(shí)控制（3） 計(jì)數(shù)控制（4） 步進(jìn)（順序）控制（5） PID 控制（6） 數(shù)據(jù)控制PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力（7） 通信和聯(lián)網(wǎng)（8） 其它PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如：定位控制模塊，CRT 模塊。2.1.2 PLC 的發(fā)展階段雖然 PLC 問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的

18、不斷進(jìn)步，PLC 也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分三個(gè)階段：1早期的 PLC（60 年代末70 年代中期）早期的 PLC 一般稱(chēng)為可編程邏輯控制器。這時(shí)的 PLC 多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形6式出現(xiàn)，在 I/O 接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的 PLC 的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單易懂

19、，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)使用等。其中 PLC 特有的編程語(yǔ)言梯形圖一直沿用至今。2中期的 PLC（70 年代中期80 年代中后期）在 70 年代微處理器的出現(xiàn)使 PLC 發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為 PLC 的中央處理單元（CPU） 。這樣，使 PLC 得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供

20、了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使 PLC 得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。3近期的 PLC（80 年代中后期至今）進(jìn)入 80 年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類(lèi)型的 PLC 所采用的微處理器的當(dāng)次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC 的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專(zhuān)用邏輯處理芯片。這樣使得 PLC 軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。2.2 PLC 的分類(lèi)與應(yīng)用及前景2.2.1 PLC 的分類(lèi)PLC 的種類(lèi)繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對(duì) PLC 的分7類(lèi)，通常根其形式的不同、功能的差異和 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類(lèi).根據(jù)1 PLC 的結(jié)構(gòu)形式可將

21、PLC 分為整體式和模塊式兩類(lèi)（1）整體式 PLC 整體式 PLC 是將電源、CPU 、I/O 接口等各件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 PLC一般采用這種整體式機(jī)構(gòu)。整體 PLC 由不同 PLC 點(diǎn)數(shù)的基本單元和擴(kuò)展單元組成，基本單元內(nèi)有 CPU、I/O 接口，與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口、以及編程器或 EPROM 寫(xiě)入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O和電等，沒(méi)有 CPU，基本單元和擴(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展(2) 模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC

22、 各組成部分分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如 CPU 模塊、I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及其他模塊。模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC 一般采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 其 CPU，電源，I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊。但它們之間是非電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以應(yīng)地疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。2 按功能分類(lèi)根據(jù) PLC

23、所具有的功能不同，可將 PLC 分為低，中，高檔次（1）低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能還可以少量模擬量輸入/輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模8擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。（2）中檔 PLC 出具有低檔 PLC 的功能外，還具有模擬量輸入/ 輸出，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠(yuǎn)程 I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制，PID 控制等功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。（3）高檔 PLC 除具有中檔 PLC 的功能外，還增加了符號(hào)算術(shù)運(yùn)算，矩陣運(yùn)算，位邏輯運(yùn)算，平方根運(yùn)算及其他特殊功能函數(shù)的運(yùn)算，制表及表格傳遞

24、功能等。高檔 PLC 具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。3 按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類(lèi)根據(jù) PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 PLC 分為小型，中型和大型三類(lèi)（1）.型 PLCI/O 點(diǎn)數(shù)2048 點(diǎn)，多 CPU，16位、32 位處理器，用戶(hù)存儲(chǔ)器容量 8-16KS7-400 德國(guó)西門(mén)子公司GE-IV GE 公司C-2000 立石公司K3 三菱公司2.2.2 可編程控制器 PLC 的應(yīng)用與前景一、.PLC 的應(yīng)用目前，在國(guó)內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金，石油，化工，剪彩，機(jī)械制造，電力，汽車(chē)，輕工，環(huán)保及文化娛樂(lè)等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格

25、 的不斷提高，器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，從應(yīng)用類(lèi)型看大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1. 強(qiáng)量邏輯運(yùn)算利用 PLC 最基本的邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)收等功能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算，科取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機(jī)控制，多機(jī)群控制，生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例：機(jī)床，注塑機(jī)印刷機(jī)械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是 PLC 最基本的應(yīng)用，也是PLC 最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。2.運(yùn)動(dòng)控制大多數(shù) PLC 都有拖動(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，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。例如：各種機(jī)床，裝配機(jī)械。機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。3.過(guò)程控制大，中型 PLC 都具有多路模擬量 I/O 模塊和 PID 控制功能。有的小型 PLC

26、也具有模擬量輸入輸出，所以 PLC 可實(shí)現(xiàn)模擬量控制而且具有 PID 控制功能的 PLC 可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過(guò)程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應(yīng)堆，水處理，釀酒及閉環(huán)10位置控制和速度控制等方面。4.數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的 PLC 都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳遞，轉(zhuǎn)換，排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時(shí)的通過(guò)通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC 設(shè)備進(jìn)行處理。5.通信聯(lián)網(wǎng)PLC 的通信包括 PLC 與 PLC，PLC 與計(jì)算機(jī)，PLC 與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC 系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過(guò)通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，已實(shí)現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。集中二、 國(guó)外

27、 PLC 發(fā)展概況PLC 在問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò) 40 多年的發(fā)展。在美、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷(xiāo)售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有 200 多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC。較多的有美國(guó)：AB 通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國(guó)：西門(mén)子公司；法國(guó)：TE 施耐德公司。韓國(guó)：三星、LG 公司等二、 PLC 的發(fā)展前景（1）產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個(gè)方向發(fā)展大：I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)，32 位微處理器，多 CPU 并行工作 ，大容量存儲(chǔ)器，掃描速度快高速；?。赫w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活

28、性，降低了成本；（2）PLC 在閉環(huán)過(guò)程中應(yīng)用日益廣泛；（3 不斷加強(qiáng)通訊功能；（4）新器件和模塊不斷推出管理分散控制的多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。滿(mǎn)足工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。112.3 可編程控制器的幾種編程語(yǔ)言 可編程控制器的編程語(yǔ)言按 IEC61131-3 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分主要包括圖形化編程語(yǔ)言和文本化編程語(yǔ)言。圖形化編程語(yǔ)言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖 (SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語(yǔ)言包括:指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)

29、化文本(ST-Structured Text)。這些語(yǔ)言是基于 WINDOWS 操作系統(tǒng)的編程語(yǔ)言.而 SFC 編程語(yǔ)言則在兩類(lèi)編程語(yǔ)言中均可使用。下面分別來(lái)介紹這幾種編程度語(yǔ)言。2.3.1 梯形圖編程語(yǔ)言(LD-Ladder Diagram) 梯形圖來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是 PLC 編程中被最廣泛使用的一種圖形化語(yǔ)言，由于梯形圖類(lèi)似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護(hù)人員都選擇了這一編程方式。而且其圖形結(jié)構(gòu)類(lèi)似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級(jí)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)、功能、功能塊、線圈等提

30、供能量，功率流的終點(diǎn)是右側(cè)的電力軌線。每一個(gè)觸點(diǎn)代表了一個(gè)布爾變量的狀態(tài)，每一個(gè)線圈代表了一個(gè)實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)，一個(gè)簡(jiǎn)單的梯形圖程序如圖 1 所示:圖 2-3-1 梯形圖程序示例 梯形圖的每個(gè)梯級(jí)表示一個(gè)因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果表示在梯級(jí)的右面。12 梯形圖編程語(yǔ)言具有如下特點(diǎn): (1) 與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性; (2) 與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí); (3) 對(duì)于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰;(4) 可讀性仍不夠好。 幾乎所有 PLC 廠商提供的 PLC 都支持梯形圖編程語(yǔ)言,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上可能稍有變

31、化。比如西門(mén)子的 S7 系列梯形圖就沒(méi)有右邊的電力軌線。有時(shí)在有此參考書(shū)中右邊的電力軌線也常常被省略。2.3.2 功能塊圖編程語(yǔ)言(FBD-Function Block Diagram)功能塊圖編程語(yǔ)言采用功能模塊表示所具有的功能，不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來(lái)表示，每一個(gè)功能模塊的左側(cè)有不少于一個(gè)的輸入端，右側(cè)有不少于一個(gè)的輸出端。功能模塊的類(lèi)型名稱(chēng)通常寫(xiě)在塊內(nèi)，其輸入輸出名稱(chēng)寫(xiě)在塊內(nèi)的輸入輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地方。 功能模塊基本上分為兩類(lèi):基本功能模塊和特殊功能模塊?；竟δ苣K如 AND，OR XOR 等等.特殊功能模塊如 ON 延時(shí)，脈沖輸出，計(jì)數(shù)器等等。功能塊編程語(yǔ)言具有以下

32、特點(diǎn):(1) 以功能模塊為單位 ,從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變的容易;(2) 功能模塊用圖形化的方式描述功能，較直觀易掌握，方便組態(tài)，易操作。是有發(fā)展前途的一種編程語(yǔ)言;(3) 對(duì)較復(fù)雜系統(tǒng)，由于控制功能關(guān)系能夠比較清晰的描述，因此縮短了編程和調(diào)試時(shí)間;(4) 因?yàn)槊恳粋€(gè)功能模塊要占用一定程序存儲(chǔ)空間，對(duì)功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時(shí)間，因此，這種語(yǔ)言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。、132.4 傳感器及氣動(dòng)裝置的概述2.4.1 傳感器的概述國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7665-87 對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件

33、和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)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(mǎn)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(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。傳感器的使用：傳感器應(yīng)用于科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域。在研究中，高敏感度和特殊傳感器被用來(lái)做實(shí)驗(yàn)。在自動(dòng)化技術(shù)中，標(biāo)準(zhǔn)和特殊傳感器全部得到使用。在日常使用的設(shè)備中，更多用的是簡(jiǎn)單的傳感器，然而，這種傳感器要求非?？煽康牟僮?。傳感器信號(hào)：傳感器把物理量轉(zhuǎn)換成一個(gè)電信號(hào)。二進(jìn)制傳感器也稱(chēng)為開(kāi)關(guān)，與模擬傳感器輸出信號(hào)的類(lèi)型不同而有所區(qū)別。二進(jìn)制傳感器：二進(jìn)制傳感器進(jìn)產(chǎn)生兩種信號(hào)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)

34、“開(kāi)”或“關(guān)” 。物理變量的每一個(gè)特定值引起開(kāi)關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)。模擬傳感器：模擬傳感器產(chǎn)生的是一個(gè)隨物理量變化的連續(xù)的電信號(hào)。相關(guān)函數(shù)并不一定是線性的。但是與二進(jìn)制傳感器相比，它能夠獲得物理量的瞬時(shí)值。因此，盡管信號(hào)處理要復(fù)雜一些，模擬傳感器可比二進(jìn)制傳感器提供更多的信息。線性電位器：線性電位器使用分壓原理測(cè)量距離，位移信息被轉(zhuǎn)換成電壓形式傳遞出去。它的電阻核心外面包著一層電阻性塑料，它上面有一個(gè)滑動(dòng)桿。電壓從滑桿導(dǎo)出，與滑桿所處位置和供應(yīng)電壓成正比。氣動(dòng)系統(tǒng)工作原理2.4.1 氣動(dòng)裝置的概述氣動(dòng)系列統(tǒng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量與信號(hào)的傳14達(dá)遞，利用空氣壓縮機(jī)將電動(dòng)機(jī)或其它原動(dòng)機(jī)

35、輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ埽缓笤诳刂圃洼o助元件的配合下，通過(guò)執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。15第三章 材料分揀裝置硬件系統(tǒng)3.1 基本功能及控制要求本實(shí)驗(yàn)裝置根據(jù)材料的材質(zhì)不同來(lái)進(jìn)行分揀,主要實(shí)現(xiàn)如下基本功能。 （1）分揀出金屬與非金屬（2）分揀某一顏色塊（3）分揀出金屬中某一顏色塊（4）分揀出非金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。 （5）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)過(guò)下料裝置送入傳送帶后，依次按受各種傳感器檢測(cè)。如果被某種傳感器檢測(cè)中，通過(guò)相應(yīng)的氣動(dòng)裝置將其推入料箱，否

36、則繼續(xù)前行。其控制過(guò)程如下接通電源,啟下啟動(dòng)開(kāi)關(guān),傳送帶開(kāi)始運(yùn)行。系統(tǒng)啟動(dòng)后，下料傳感器（光電傳感器）檢測(cè)到料口有料時(shí)，傳送帶停止，同時(shí)出料氣缸開(kāi)始動(dòng)作，將待測(cè)無(wú)物料推到傳送帶上，電機(jī)啟動(dòng)，待測(cè)物體開(kāi)始在傳送帶運(yùn)行。當(dāng)電感傳感器檢測(cè)金屬物料時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到時(shí)非金屬物料時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到材料為某一顏色時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。剩余的材料到達(dá)備用傳感器，備用傳感器檢測(cè)到物料時(shí)，電機(jī)停止，同時(shí)出料氣缸動(dòng)

37、作，將物料推入相應(yīng)的料槽，然后電機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)。豎井式下料槽無(wú)料時(shí)，傳送帶運(yùn)行一個(gè)行程后自動(dòng)停止。163.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，PLC 控制器與材料分揀裝置相連接，通過(guò)采集材料分揀裝置各傳感器，氣缸傳達(dá)送帶的信號(hào)，經(jīng)程序判斷將控制信號(hào)傳送到材料分揀裝置各氣缸，輸出控制動(dòng)作。 圖 32 材料分揀系統(tǒng)硬件圖3.3 材料分揀裝置的組成及各各部的功能本系統(tǒng)采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有豎井式產(chǎn)品輸入料槽，滑板式產(chǎn)品輸出料，轉(zhuǎn)接板上設(shè)計(jì)了與 PLC 連接接口，材料分揀裝置結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，該裝置選用了顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同材質(zhì)敏感的電感和電容式傳感器，分別被固定

38、在網(wǎng)孔板不同的區(qū)域安裝。17圖 33 材料分揀結(jié)構(gòu)裝置圖整個(gè)控制系統(tǒng)由氣動(dòng)部件和電氣部件兩大部分組成。氣動(dòng)部分：減壓閥，氣壓指示表，氣缸，空氣壓縮機(jī)等部分組成。電氣部分：電感傳感器，電容傳感器，顏色傳感器，光電傳感器備用傳感器，開(kāi)關(guān)電源，電磁閥，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等部分組成。料槽是一個(gè)手動(dòng)入庫(kù)自動(dòng)出庫(kù)的裝置，使用時(shí)可先將料塊放入料槽中，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到料塊時(shí)系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，即啟動(dòng)輸送帶并由出庫(kù)氣缸將庫(kù)內(nèi)最底層料塊推入輸送帶。電動(dòng)機(jī)輸送帶是由步進(jìn)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的皮帶式輸送裝置。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選用的型號(hào)為 42BYGH101。電感傳感器 電感式接近開(kāi)關(guān)屬于有開(kāi)關(guān)量輸出的位置傳感器，用來(lái)檢測(cè)金屬物體，它由 LC

39、 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近開(kāi)關(guān)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)渦流反作用于接近開(kāi)關(guān)，使接近開(kāi)關(guān)振蕩能力衰減，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)的通或斷，本文先用 M18X1X40電感傳感器。電容傳感器 電容傳感器也屬于具有開(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)成電容器的一個(gè)極18板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體的本身，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)關(guān)的接通和關(guān)斷，本裝置中電容傳感器是用于檢測(cè)非金屬物體，選用 E3S

40、-VS1E4 電容傳感器。光電傳感器(光電開(kāi)關(guān)) 是光電接近開(kāi)關(guān)的簡(jiǎn)稱(chēng),它是利用被檢測(cè)物體對(duì)光束的遮光或反射,由同步回路選通電路,從而檢測(cè)物體的有無(wú).其物體不限于金屬,對(duì)所有能反射光線的物體均可被檢測(cè).光電開(kāi)關(guān)是一種電量傳感器,把電流或電壓的變化以光電的方式傳送出去.即進(jìn)行電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)的轉(zhuǎn)換,多數(shù)光電開(kāi)關(guān)選用的是接近可見(jiàn)光的紅外線.光電開(kāi)關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強(qiáng)弱或有無(wú)對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行探測(cè)。本裝置中光電傳感器是用于檢測(cè)物體有無(wú)，選用歐姆龍 E3Z-K 光電開(kāi)關(guān)傳感器。顏色傳感器 選用歐姆龍公司生產(chǎn)的，型號(hào)為 E2SX8ME1 顏色傳感器，此傳感器

41、為 RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳大感器，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。備用傳感器 采用的傳感器工作原理和光電傳感器一樣,故采用和光電傳感器同一類(lèi)型的光電傳感器。電磁閥 利用電磁線圈得電時(shí)，靜鐵心對(duì)動(dòng)鐵心產(chǎn)生電磁力使切換以改變氣流方向的閥，稱(chēng)為電磁控制換向閥，簡(jiǎn)稱(chēng)電磁閥，這種閥易于實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)合控制，能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，故得到廣泛應(yīng)用。氣動(dòng)回路中通常選用二位五通電磁閥。通電時(shí)，電磁線圈得電，靜鐵心對(duì)動(dòng)鐵心產(chǎn)生電磁力使切換以改變氣流方向的閥，斷電時(shí)，通過(guò)彈簧使其復(fù)位。從而達(dá)到換向的目的。（一）氣源裝置認(rèn)知（氣泵）氣泵由下列部件構(gòu)成空氣壓縮機(jī)：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈮耗?，為氣源部?選用 FB-

42、0.048/7 靜音空氣壓縮機(jī)。壓力開(kāi)關(guān)： 被調(diào)節(jié)到一個(gè)最高壓力時(shí)，停止電動(dòng)機(jī)，降至19最低壓力時(shí)，重新激活電動(dòng)機(jī)。安全保護(hù)器：當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力超過(guò)允許限度，可將壓縮空氣排出單向閥，阻止壓縮空氣反方向流動(dòng)。儲(chǔ)氣罐：存儲(chǔ)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，主要用來(lái)調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的壓力脈動(dòng)，使輸出氣流具有流量連續(xù)性和氣壓穩(wěn)定性。壓力表：顯示儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力。氣源開(kāi)關(guān)：向氣路中提供氣源的開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)工作時(shí)，必須打開(kāi)。主管道過(guò)濾器：它清楚主要管道內(nèi)灰塵，水分和油。主管道過(guò)濾器必須具有最小的壓力降和油霧分離能力。 氣缸引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓筒形金屬機(jī)件，將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)

43、、擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。氣缸是由缸筒、端蓋、活塞、活塞桿和密封件組成。20第四章 PLC 硬件設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對(duì)象的對(duì) PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶(hù)輸入，輸出設(shè)備，選擇合適的 PLC 類(lèi)型，并分配 I/O 接點(diǎn)。4. 1 PLC 選型確定 I/O 點(diǎn)數(shù) 根據(jù)控制要求，輸入信號(hào)應(yīng)該有 6 個(gè)傳感器輸入信號(hào)，包括電感傳感受器輸入信號(hào)，電容傳感器輸入信號(hào)，光電傳感器輸入信號(hào)，顏色傳感器輸入信號(hào)，備用傳感器輸入信號(hào)和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)輸入信號(hào)和停止開(kāi)關(guān)輸入信號(hào),共計(jì) 8 個(gè)輸入接口。輸出控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的接觸器接口,以及 5 個(gè)控制氣缸動(dòng)作的電磁閥輸出接口,共計(jì) 6 個(gè)輸

44、出接口。共需 I/O 點(diǎn) 13 個(gè)，其中 8 個(gè)輸入接口，5 個(gè)輸出接口。PLC 的選型 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21要求，故本系統(tǒng)選擇 PLC 機(jī)型為三菱 FX2N32MR 型。4. 2 I/O 地址分配建立 I/O 地址分配表 根據(jù)所選擇的 PLC 機(jī)型，對(duì) PLC 的I/O 點(diǎn)分配編號(hào)，系統(tǒng)的 I/O 分配表，如下表所示，通過(guò) I/O 的連接，即可實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)分揀裝置的控制。輸入端子用于采集各傳感器信號(hào)和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)和停止開(kāi)關(guān)信號(hào)，均為數(shù)字量信號(hào)，輸入地址分配表如下而輸出端子用于氣缸控制信號(hào)，均為數(shù)字量信號(hào)，輸出

45、地址分配如下表所示輸入 I/O 地址分配表地址 符號(hào) 采集信息X000 SN 光電傳感器X001 SA 電感傳感器X002 SB 電容傳感器X003 SC 顏色傳感器X004 SD 備用傳感器X005 SB1 啟動(dòng)開(kāi)關(guān)X006 SB2 停止開(kāi)關(guān)輸出 I/O 地址分配表地址 符號(hào) 驅(qū)動(dòng)對(duì)象Y000 YV5 汽缸 5 電磁閥Y001 YV1 汽缸 1 電磁閥Y002 YV2 汽缸 2 電磁閥Y003 YV3 汽缸 3 電磁閥Y004 YV4 汽缸 4 電磁閥Y005 KM1 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)224. 3 I/O 連接圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求和 I/O 連接圖，繪制出 FX2N32MR 型PLC 系統(tǒng)接線圖。如

46、圖 53 所示。圖 4-3 I/O 連接圖4. 4 與上位機(jī)通訊該系統(tǒng)上位機(jī)軟件采用 MCGS 組態(tài)軟件，通過(guò) RS232 接口23與三菱 FX2N-32MR 進(jìn)行通訊，并對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行在線監(jiān)控。第五章 PLC 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)是整個(gè) PLC 電氣控制部分設(shè)計(jì)的核心,根據(jù)控制要求,確定控制的操作方式,應(yīng)完成的動(dòng)作,以及必須的保護(hù)和連鎖,還要確定所有的控制參數(shù)。根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備的需要，把應(yīng)有的按鈕，接觸器，傳感器等裝置，按照輸入，輸出分類(lèi)，每一類(lèi)型設(shè)備按順序分配輸入和輸出地址，列出 PLC 的 I/O 地址分配表，每一個(gè)輸入信號(hào)占用一個(gè)輸入地址，每一個(gè)輸出地址驅(qū)動(dòng)一個(gè)外部負(fù)載，然后根據(jù)上述規(guī)劃

47、來(lái)繪制程序流程圖。在此給出了程序流程圖，如圖所示5. 1 程序流程圖根據(jù)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),確定系統(tǒng)控制過(guò)程,程序流程圖如圖接通電源，傳送帶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，光電傳感器檢測(cè)料倉(cāng)是否有料，如果料倉(cāng)沒(méi)料，開(kāi)始計(jì)時(shí)，傳送帶到達(dá)一個(gè)運(yùn)行周期，電機(jī)停止。當(dāng)料倉(cāng)有料時(shí)，下料氣缸動(dòng)作，將物料推入傳送帶，傳送帶運(yùn)行，當(dāng) SA 檢測(cè)到物料時(shí)，鐵皮出料氣缸動(dòng)作，分揀出鐵皮材料。當(dāng)SB 檢測(cè)到物料時(shí)，鋁出料氣缸動(dòng)作，對(duì)鋁材料進(jìn)行分揀。當(dāng) SC檢測(cè)到物料時(shí)，顏色出料氣缸動(dòng)作，分揀出所需材料，剩余材料到達(dá) SD 時(shí)，其相對(duì)應(yīng)氣缸動(dòng)作，將所剩物料推入相應(yīng)料槽。24圖 5-1 程序流程圖5. 2 梯形圖及說(shuō)明根據(jù)硬件控制要求以及

48、I/O 地址分配和程序流程圖，編寫(xiě)PLC 程序，其梯形圖如下所示。25接通電源,按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān),X005 接通,輔助繼電器 M7 得電,同時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn) M7 閉合,接觸器 Y010 得電,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),帶動(dòng)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)按下停止開(kāi)關(guān)時(shí)，X006 常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)， M7 斷電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶停止運(yùn)行。當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到料口有料時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) X000 閉合，YV5 電磁閥 Y000 得電，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)Y000 斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止。當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到相應(yīng)物料時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) X001 閉合，YV1 電磁閥 Y001 得電，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)Y001 斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止。

49、當(dāng)電容傳感器檢測(cè)到相應(yīng)物料時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) X002 閉合，YV2 電磁閥 Y002 得電，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)Y002 斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止。當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到相應(yīng)物料時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) X003 閉合，YV3 電磁閥 Y003 得電，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)Y003 斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止。當(dāng)備用傳感器檢測(cè)到相應(yīng)物料時(shí)，常開(kāi)觸點(diǎn) X004 閉合，YV4 電磁閥 Y004 得電，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)氣缸進(jìn)行動(dòng)作，同時(shí)常閉觸點(diǎn)26Y004 斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)停止。當(dāng)料口沒(méi)有物料時(shí)，光電傳感器檢測(cè)不到物料，X000 常閉觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，T0 接通，開(kāi)始計(jì)時(shí)(設(shè)定時(shí)間為 300 秒)，即一個(gè)運(yùn)行周期。計(jì)時(shí)時(shí)間

50、達(dá)到設(shè)定值時(shí)，常閉觸點(diǎn) T0 斷開(kāi)，電機(jī)停止。當(dāng)計(jì)時(shí)時(shí)間沒(méi)有到達(dá)設(shè)定值，料口有料，光電傳感器 X000 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合， Y000 接通，常閉觸點(diǎn) Y000 斷開(kāi)，定時(shí)器 T0 斷電。5. 3 PLC 指令根據(jù)梯形圖編寫(xiě)指令程序，如下：2728第六章 控制系統(tǒng)的調(diào)試在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作，因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過(guò)程中，難免會(huì)有疏漏得地方，因此，在將 PLC 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之前，必須進(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，另個(gè)，一些硬件如傳感器，在使用前，也應(yīng)事先調(diào)試好。6.1 硬件調(diào)試一、傳感器的調(diào)試 在通電狀下，在顏色傳感器下方的輸送帶上

51、，放置待分揀顏色的物料塊，調(diào)節(jié)傳感器上的電位器，觀察窗口中紅黃或綠指示燈，當(dāng)兩燈恰同時(shí)發(fā)光時(shí)，該靈敏點(diǎn)就是料塊顏色檢出點(diǎn)；在電感傳感器下方的輸送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器的垂直位置，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。在電容傳感器下方的輸送帶上，放置鋁質(zhì)物料塊，調(diào)整傳感器的垂直位置，恰好能使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度就是傳感器對(duì)鋁質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。在光電傳感器下方的輸送帶上，放置任意料塊，調(diào)整傳感器的垂直位置，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)材料的檢出點(diǎn)。在備用傳感器下方的輸送帶上，放置任意料塊，調(diào)整傳感器的垂直位置，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該

52、高度即為傳感器對(duì)材料的檢出點(diǎn)。二、氣動(dòng)閥的調(diào)節(jié)將氣源送上，調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥氣源管上的螺栓就可以調(diào)節(jié)氣動(dòng)閥的動(dòng)作力度，直到氣動(dòng)閥的動(dòng)作力度合適為止。6.2 軟件調(diào)試將所編寫(xiě)的梯形圖程序進(jìn)行編譯，通過(guò)上下位機(jī)的連接電纜29把程序下載到 PLC 中。剛編好的程序難免有這樣那樣的錯(cuò)誤或缺陷。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序中的錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，確保系統(tǒng)在各種正?；虍惓Ｇ闆r下都能做出正確響應(yīng)，需要進(jìn)行離線測(cè)試，既不將 PLC 的輸出接到設(shè)備上。按照要求在指定的輸入端輸入信號(hào)，觀察輸出指示燈的狀態(tài)，如果輸出不符合要求，則要查找原因，將其排除。6.3 整體調(diào)試將設(shè)備接入 PLC，進(jìn)行聯(lián)機(jī)測(cè)試，看是否滿(mǎn)足要求，

53、如果不滿(mǎn)足要求，可通過(guò)綜合調(diào)整軟件和硬件系統(tǒng)，直到滿(mǎn)足要求為止。30結(jié)論 本系統(tǒng)采用可編程控制器作為控制系統(tǒng)的核心，充分發(fā)揮了可編程控制器編程方便，控制靈活，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)的資源利用率較高，并且取得了良好的控制效果。該控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，其工作可靠性高，穩(wěn)定。運(yùn)用該系統(tǒng)可取得以下三方面效益：一是節(jié)省人力和資金支出，采用該系統(tǒng)之前動(dòng)用的人力較多，支出的資金也較高。而現(xiàn)在只用一名操作人員就可完成此項(xiàng)工作，節(jié)省了大量的人力和資金。二是由于該系統(tǒng)采用 PLC 控制技術(shù)，PLC 具有穩(wěn)定性，這就避免了外界環(huán)境的干擾，而且整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)控制，一切工作都是由機(jī)器來(lái)完成，這樣就減少了由于人工操作失誤造

54、成的差錯(cuò)，提高了效率。三是在在提高了效率，在沒(méi)有采用自動(dòng)分揀系統(tǒng)之前，一切工作都是由人來(lái)完成，工作效率較低，而采用此系統(tǒng)則大大搞高了工作效率，尤其是在分揀大批量貨物時(shí)，其效果更為明顯。因此，材料分揀系統(tǒng)在現(xiàn)代化工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但也有我們需要改進(jìn)之處，整個(gè)系統(tǒng)的購(gòu)置需要的投資比較大，且 它 的 維 修 成 本 較 高 ， 在 引 進(jìn) 和 建 設(shè) 自 動(dòng) 分 揀 系 統(tǒng) 時(shí) 一定 要 考 慮 有 充 足 的 資 本 做 基 礎(chǔ) 。 所 以 要 求 使 用 者 必 須 具 備 一定 的 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 條 件 。它 對(duì) 商 品 外 包 裝 要 求 高 ， 自 動(dòng) 分 揀 機(jī) 只 適 于 分

55、揀 底 部 平坦 且 具 有 剛 性 的 包 裝 規(guī) 則 的 商 品 。 袋 裝 商 品 、 包 裝 底 部 柔 軟 且凹 凸 不 平 、 包 裝 容 易 變 形 、 易 破 損 、 超 長(zhǎng) 、 超 薄 、 超 重 、 超 高、 不 能 傾 覆 的 商 品 不 能 使 用 普 通 的 自 動(dòng) 分 揀 機(jī) 進(jìn) 行 分 揀 ， 因 此為 了 使 大 部 分 商 品 都 能 用 機(jī) 械 進(jìn) 行 自 動(dòng) 分 揀 ， 可 以 采 取 二 條 措施 ： 一 是 推 行 標(biāo) 準(zhǔn) 化 包 裝 ， 使 大 部 分 商 品 的 包 裝 符 合 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn)； 二 是 根 據(jù) 所 分 揀 的 大 部 分 商 品

56、的 統(tǒng) 一 的 包 裝 特 性 定 制 特 定 的31分 揀 機(jī) 。 但 要 讓 所 有 商 品 的 供 應(yīng) 商 都 執(zhí) 行 國(guó) 家 的 包 裝 標(biāo) 準(zhǔn) 是 很困 難 的 ， 定 制 特 寫(xiě) 的 分 揀 機(jī) 又 會(huì) 使 硬 件 成 本 上 升 ， 并 且 越 是 特別 的 其 通 用 性 就 越 差 。32致謝在本文即將結(jié)束之際，我要由衷地感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，乃至大專(zhuān)三年學(xué)習(xí)生活中幫助過(guò)我的師長(zhǎng)與同學(xué)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)三年里最后一次學(xué)習(xí)和提高性綜合考核，在這次設(shè)計(jì)中我不僅從知識(shí)和動(dòng)手能力上得到了很大的提高，而且心理上也成熟了。通過(guò)這次設(shè)計(jì),培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能進(jìn)

57、行分析和解實(shí)際問(wèn)題的能力;使我受到了 PLC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的綜合訓(xùn)練, 達(dá)到能夠進(jìn)行 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施的目的, 還掌握了工業(yè)生產(chǎn)流水線中材料分揀系統(tǒng)的工作原理。回想起以往的美好時(shí)光，此時(shí)感慨萬(wàn)千，首先感謝指導(dǎo)教師姜巖蕾老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助，鼓勵(lì)和精心指導(dǎo)，姜老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，指導(dǎo)有方，嚴(yán)格要求，為我營(yíng)造了一種良好的精神氛圍。本論文的選題、研究?jī)?nèi)容、研究方法及論文的形成是在姜老師支持、鼓勵(lì)和悉心指導(dǎo)下完成的，她讓我獲得深思熟慮的意見(jiàn)和概念清晰的見(jiàn)解，在設(shè)計(jì)中對(duì)本論文提出許多意見(jiàn)和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵(lì)。在設(shè)計(jì)中傾注了老師大量的心血，在論文完成之際，特向我尊敬的姜巖蕾老師

58、表示衷心的感謝。畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也算是對(duì)我們學(xué)習(xí)生涯的一個(gè)句號(hào)，回想三年大學(xué)時(shí)光，與老師和同學(xué)們的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，你們給與我的種種幫助，使我得以今天能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成學(xué)業(yè)。謝謝你們，我所有的老師與同學(xué)。最后衷心的祝愿你們工作順利、家庭幸福、身體健康！33參考文獻(xiàn)1史增芳，可編程控制器原理與應(yīng)用M.北京：中國(guó)林業(yè)出版社，北京希望電子出版社，2006.122呂景泉，自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試M.北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.12郭潤(rùn)夏，白蘭萍，PLC 在自動(dòng)材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用J. 微計(jì)算機(jī)信息，2006，22（5-1）：22-233張有素，趙有憲，PLC 材料自動(dòng)分揀裝置系統(tǒng)J.的研究，煤炭技術(shù)J.

59、2002，1（7）62-64蔣少菌，材料分揀裝置的可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005.26(4):442-444.4劉振，可編程控制器材料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.中國(guó)機(jī)新技術(shù)新產(chǎn)品，2008 NO.075周天沛，PLC 在材料自動(dòng)分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用J.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2009 年 22 卷第 5 期6王煜東，傳感器及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.27廖常初，F(xiàn)X 系列 PLC 編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.434附件一：PLC 程序指令35附件二：所有器材明細(xì)表器材名稱(chēng) 型號(hào)PLC 三菱 FX2N-32MR電感傳感器 M18X1X40電容傳感器 E3S-VS1E4光電開(kāi)關(guān)傳感器 歐姆龍 E3Z-K顏色傳感器 E2SX8ME1備用傳感器 歐姆龍 E3Z-K步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 42BYGH101電磁閥 二位五通單電控 4V310-08空氣壓縮機(jī) FB-0.048/7