基于PLC控制的大小鐵球分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要 機(jī)械手的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)，其一，它能部分的代替人的勞動(dòng)并能達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來(lái)完成工件的傳送。因?yàn)?，它能大大的改善工人的勞?dòng)條件，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因此，受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場(chǎng)合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國(guó)，盡快幾年來(lái)也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行分揀，本課題擬開發(fā)物料搬運(yùn)機(jī)械手，采用三菱FS2N系列PLC，對(duì)機(jī)械手的上下、左右以及抓取運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。用于分揀大小球的機(jī)械裝置。我們利用可編程技術(shù)，集合相應(yīng)的硬件裝置，控制機(jī)械手完成各種動(dòng)作。 關(guān)鍵詞：機(jī)械手、PLC、大小球 目 錄 第1章 緒論.............................................................1 第 2 章 PLC的論述......................................................2 2.1 PLC的定義 .........................................................2 2.2 PLC的特點(diǎn) ..................................................2 2.3 PLC的基本組成及各部分作用............................................4 2.4 FX2N系列PLC型號(hào)名稱的含義 ..........................................7 2.5 PLC的選型 ................................................7 2.6 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域................................................... 9 第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ........................................10 3.1 按鈕和行程開關(guān)的選擇..............................................10 3.2 接近開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、刀開關(guān)的選擇..................................10 3.3 時(shí)間繼電器、接觸器的選擇 ............................................10 3.4 熔斷器、電動(dòng)機(jī)的選擇 ........................................11 3.5 電磁閥的選擇.......................................................11 3.6 感應(yīng)器的選擇.......................................................11 第4章 大小球分撿控制系統(tǒng) .........................................13 4.1 系統(tǒng)要求............................................................13 4.2 大小球分撿控制系統(tǒng)的工作原理.........................................13 4.3 輸入 / 輸出端口分配及硬件連接......................................14 4.4 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制原理圖 ...................................15 4.5 大小球分撿控制系統(tǒng)的順序功能圖 .....................................16 4.6 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制輸入/輸出接線 .............................17 4.7 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制梯形圖 .................................18 致謝 ...........................................................20 參考文獻(xiàn) ................................................21 第1章緒論 進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著微機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大推動(dòng)了PLC在世界范圍內(nèi)的發(fā)展，使其在生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要，因此筆者認(rèn)為在中技層次的電類教學(xué)中開展PLC等新技術(shù)的教學(xué)是非常必要的。然而對(duì)于中技層次的培訓(xùn)，一般由于種種顧慮，使學(xué)校還不能把PLC投入到中技的教學(xué)中來(lái)。但PLC等先進(jìn)技術(shù)在社會(huì)中已達(dá)到廣泛應(yīng)用，社會(huì)需要具備此項(xiàng)技術(shù)的人才。因此我們必須采取一些方法解決實(shí)施的問(wèn)題。 可編程序控制器(PLC)是在繼電接觸器控制和計(jì)算機(jī)控制基礎(chǔ)上開發(fā)的工業(yè)自動(dòng)控制裝置,是計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的一種應(yīng)用技術(shù)。進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著微機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大推動(dòng)了PLC在世界范圍內(nèi)的發(fā)展，其功能越來(lái)越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣闊，已廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制中。 我國(guó)在七十年代末期開始對(duì)PLC進(jìn)行研究、生產(chǎn)和應(yīng)用。在近十年來(lái)，取得了非常好的成績(jī)。特別是在應(yīng)用方面，隨著國(guó)力的增強(qiáng)和生產(chǎn)力的提高，PLC已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。在生產(chǎn)方面，為了提高生產(chǎn)效率和工業(yè)的自動(dòng)化，我們引進(jìn)了許多在世界上都處于領(lǐng)先技術(shù)的成套設(shè)備，如上海寶鋼集團(tuán)上馬的第一期工程中，就采用了250臺(tái)PLC，二期工程中有采用了180臺(tái)。再如，總部坐落在北京的神華集團(tuán)，其下屬神東公司，其優(yōu)質(zhì)煤的日產(chǎn)量在世界首屈一指，所使用的采煤設(shè)備是當(dāng)前世界最好的三家公司的最新產(chǎn)品，因而大量地使用PLC等先進(jìn)技術(shù)。還有三峽工程、秦川電站、天津開發(fā)區(qū)的康師傅方便面生產(chǎn)線等都用了PLC控制?，F(xiàn)在PLC不但應(yīng)用于冶金、礦業(yè)、機(jī)械、輕工等工業(yè)自動(dòng)控制中，在其他領(lǐng)域它也有著廣泛地應(yīng)用。例如，市政建設(shè)中的水處理，瀝青、混凝土的拌和；日常生活中的電梯、車庫(kù)的自動(dòng)化管理等、貨物存取等；商業(yè)中的自動(dòng)售貨機(jī)，啤酒罐裝及釀酒等；另外還在環(huán)保、娛樂(lè)業(yè)中也有應(yīng)用。 以前PLC應(yīng)用得比較少時(shí)，只需要有較少的技術(shù)人員掌握即可滿足生產(chǎn)要求，但是隨著PLC應(yīng)用范圍的擴(kuò)展、功能的日益強(qiáng)大，同時(shí)PLC在生產(chǎn)中的地位越來(lái)越重要，只有少數(shù)專業(yè)技術(shù)人員懂得PLC的現(xiàn)狀再也不能滿足企業(yè)控制技術(shù)發(fā)展的要求了?，F(xiàn)在招聘維修電工不但基本技術(shù)要扎實(shí)，還要懂得PLC技術(shù)、變頻技術(shù)及微機(jī)技術(shù)的原理和故障鑒別等。而對(duì)于在生產(chǎn)線上的普通操作也應(yīng)該懂得一些關(guān)于PLC、變頻器等方面的基本知識(shí)，這樣既可便于生產(chǎn)操作，又可以對(duì)生產(chǎn)和維修有很多幫助，如幫助維修人員明確故障的范圍和現(xiàn)象，縮短故障維修時(shí)間，更好的保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。這也正好符合PLC當(dāng)初的設(shè)計(jì)初衷，即：是操作人員使用方便，不存在計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)電氣控制間的專業(yè)“鴻溝”。 綜上所述，針對(duì)目前，中技電類畢業(yè)生畢業(yè)后主要面向企業(yè)的電氣維修及操作人員分配的現(xiàn)狀，因此筆者認(rèn)為在中技層次的電類教學(xué)中開展PLC等新技術(shù)的教學(xué)是非常必要的。 第2章PLC的論述 2.1 PLC的定義 可編程序控制器，英文Programmable Controller,簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer) 混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC作為可編程序控制器的縮寫.它室一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置,專為在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì),它采用可編程序的儲(chǔ)存器,用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令,并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 2.1.1 PLC的應(yīng)用 PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。 2.1.2 PLC的發(fā)展 可編程序控制器一直在發(fā)展中，所以至今尚未對(duì)其下最后的定義。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（IEC）曾先后于1982.11；1985.1和1987.2發(fā)布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案的第一，二，三稿。 在第三稿中，對(duì)PLC作了如下定義：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的，模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 定義強(qiáng)調(diào)了PLC是：1 數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)--也是一種計(jì)算機(jī) 2 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì) 3 面向用戶指令--編程方便 4 邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)計(jì)算和算術(shù)操作 5 數(shù)字量或模擬量輸入輸出控制 6 易與控制系統(tǒng)聯(lián)成一體 7 易于擴(kuò)充 2.2 PLC的特點(diǎn) 為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境使用，與一般控制裝置相比較，PLC機(jī)有以下特點(diǎn)： 2.2.1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備的可靠性要求： (1)平均故障間隔時(shí)間長(zhǎng) (2)故障修復(fù)時(shí)間（平均修復(fù)時(shí)間）短 任何電子設(shè)備產(chǎn)生的故障，通常為兩種： ①偶發(fā)性故障。由于外界惡劣環(huán)境如電磁干擾、超高溫、超低溫、過(guò)電壓、欠電壓、振動(dòng)等引起的故障。這類故障，只要不引起系統(tǒng)部件的損壞，一旦環(huán)境條件恢復(fù)正常，系統(tǒng)也隨之恢復(fù)正常。但對(duì)PLC而言，受外界影響后，內(nèi)部存儲(chǔ)的信息可能被破壞。 ②永久性故障。由于元器件不可恢復(fù)的破壞而引起的故障。 如果能限制偶發(fā)性故障的發(fā)生條件，如果能使PLC在惡劣環(huán)境中不受影響或能把影響的后果限制在最小范圍，使PLC在惡劣條件消失后自動(dòng)恢復(fù)正常，這樣就能提高平均故障間隔時(shí)間；如果能在PLC上增加一些診斷措施和適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)手段，在永久性故障出現(xiàn)時(shí)，能很快查出故障發(fā)生點(diǎn)，并將故障限制在局部，就能降低PLC的平均修復(fù)時(shí)間。為此，各PLC的生產(chǎn)廠商在硬件和軟件方面采取了多種措施，使PLC除了本身具有較強(qiáng)的自診斷能力，能及時(shí)給出出錯(cuò)信息，停止運(yùn)行等待修復(fù)外，還使PLC具有了很強(qiáng)的抗干擾能力。 2.2.2 通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便 PLC品種齊全的各種硬件裝置，可以組成能滿足各種要求的控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，不必改變PLC的硬設(shè)備，只需改編程序就可以滿足要求。因此，PLC除應(yīng)用于單機(jī)控制外，在工廠自動(dòng)化中也被大量采用。 2.2.3 功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣 現(xiàn)代PLC不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、記錄顯示等功能。既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 2.2.4 編程簡(jiǎn)單，容易掌握 目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”。既繼承了傳統(tǒng)控制線路的清晰直觀，又考慮到大多數(shù)工廠企業(yè)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及編程水平，所以非常容易接受和掌握。梯形圖語(yǔ)言的編程元件的符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器控制電路原理圖相當(dāng)接近。通過(guò)閱讀PLC的用戶手冊(cè)或短期培訓(xùn)，電氣技術(shù)人員和技術(shù)工很快就能學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。同時(shí)還提供了功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言。 PLC在執(zhí)行梯形圖程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言然后執(zhí)行（PLC內(nèi)部增加了解釋程序）。與直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫的用戶程序相比，執(zhí)行梯形圖程序的時(shí)間要長(zhǎng)一些，但對(duì)于大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，是微不足道的，完全可以滿足控制要求。 2.2.5 減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量 由于PLC采用了軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。同時(shí)，PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，更減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。并且，由于PLC的低故障率及很強(qiáng)的監(jiān)視功能，模塊化等等，使維修也極為方便。 2.2.6 體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便 PLC是將微電子技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，堅(jiān)固，體積小，重量輕，功耗低。并且由于PLC的強(qiáng)抗干擾能力，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。以三菱公司的F1-40M型PLC為例：其外型尺寸僅為305110110mm，重量2.3kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、適應(yīng)環(huán)境溫、濕度變化的能力。現(xiàn)在三菱公司又有FX系列PLC，與其超小型品種F1系列相比：面積為47%,體積為36%，在系統(tǒng)的配置上既固定又靈活，輸入輸出可達(dá)24～128點(diǎn)。 2.2.7 硬件措施 主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器完成，I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路。 ①屏蔽--對(duì)電源變壓器、CPU、編程器等主要部件，采用導(dǎo)電、導(dǎo)磁良好的材料進(jìn)行屏蔽，以防外界干擾。 ②濾波--對(duì)供電系統(tǒng)及輸入線路采用多種形式的濾波，如LC或π型濾波網(wǎng)絡(luò)，以消除或抑制高頻干擾，也削弱了各種模塊之間的相互影響。 ③電源調(diào)整與保護(hù)--對(duì)微處理器這個(gè)核心部件所需的+5V電源，采用多級(jí)濾波，并用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)交流電網(wǎng)的波動(dòng)和過(guò)電壓、欠電壓的影響。 ④隔離--在微處理器與I/O電路之間，采用光電隔離措施，有效地隔離I/O接口與CPU之間電的聯(lián)系，減少故障和誤動(dòng)作；各I/O口之間亦彼此隔離。 ⑤采用模塊式結(jié)構(gòu)--這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下短時(shí)修復(fù)。一旦查出某一模塊出現(xiàn)故障，能迅速更換，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作；同時(shí)也有助于加快查找故障原因。 2.2.8 軟件措施 有極強(qiáng)的自檢及保護(hù)功能。 ①故障檢測(cè)--軟件定期地檢測(cè)外界環(huán)境，如掉電、欠電壓、鋰電池電壓過(guò)低及強(qiáng)干擾信號(hào)等。以便及時(shí)進(jìn)行處理。 ②信息保護(hù)與恢復(fù)--當(dāng)偶發(fā)性故障條件出現(xiàn)時(shí)，不破壞PLC內(nèi)部的信息。一旦故障條件消失，就可恢復(fù)正常，繼續(xù)原來(lái)的程序工作。所以，PLC在檢測(cè)到故障條件時(shí)，立即把現(xiàn)狀態(tài)存入存儲(chǔ)器，軟件配合對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行封閉，禁止對(duì)存儲(chǔ)器的任何操作，以防存儲(chǔ)信息被沖掉。 ③設(shè)置警戒時(shí)鐘WDT（看門狗）--如果程序每循環(huán)執(zhí)行時(shí)間超過(guò)了WDT規(guī)定的時(shí)間，預(yù)示了程序進(jìn)入死循環(huán)，立即報(bào)警。 ④加強(qiáng)對(duì)程序的檢查和校驗(yàn)--一旦程序有錯(cuò)，立即報(bào)警，并停止執(zhí)行。 ⑤對(duì)程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行電池后備--停電后，利用后備電池供電，有關(guān)狀態(tài)及信息就不會(huì)丟失。 PLC的出廠試驗(yàn)項(xiàng)目中，有一項(xiàng)就是抗干擾試驗(yàn)。它要求能承受幅值為1000V，上升時(shí)間1nS，脈沖寬度為1μS的干擾脈沖。一般，平均故障間隔時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)～上千萬(wàn)小時(shí)；制成系統(tǒng)亦可達(dá)4～5萬(wàn)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。 2.3 PLC的基本組成及各部分作用 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，PLC可分為整體式和組合式兩類。 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。 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單元的底板稱為CPU底板，其它稱為擴(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)類型的PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行配置與組合。 2.3.1 中央處理單元(CPU)： CPU在PLC中的作用類似于人體的神經(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): (1)接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； (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; (3)用掃描的方式接收輸入信號(hào)，送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器保存起來(lái); (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程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作; (5)將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。 現(xiàn)代PLC使用的CPU主要有以下幾種: (1)通用微處理器，如8080, 8088, 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。 (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。 (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)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。 2.3.2 存儲(chǔ)器 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: (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)程序是不能由用戶更改的，故所使用的存儲(chǔ)器為只讀存儲(chǔ)器ROM或EPROM. (2)用戶程序存儲(chǔ)器:用戶根據(jù)控制功能要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序，用戶程序存放在用戶程序存儲(chǔ)器中。由于用戶程序需要經(jīng)常改動(dòng)、調(diào)試，故用戶程序存儲(chǔ)器多為可隨時(shí)讀寫的RAM。由于RAM掉電會(huì)丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM作用戶程序存儲(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)，丟失用戶程序。當(dāng)用戶程序調(diào)試修改完畢，不希望被隨意改動(dòng)時(shí)，可將用戶程序?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)器作用戶程序存儲(chǔ)器，快閃存儲(chǔ)器可隨時(shí)讀寫，掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不需用后備電池保護(hù)。 (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)用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)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)域稱為數(shù)據(jù)保持區(qū)。 2.3.3 1/0單元 I/0單元也稱為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。輸入單元接收用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)，如限位開關(guān)、操作按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(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 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. 2.3.4 電源部分 PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關(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。 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，有的將電源與CPU封裝到一個(gè)模塊中。 2.3.5 擴(kuò)展接口 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足不同控制系統(tǒng)的需要。 2.3.6 通信接口 為了實(shí)現(xiàn)“人一機(jī)”或“機(jī)一機(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。 2.3.7 編程器 編程器的作用是提供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。 編程器有簡(jiǎn)易型和智能型兩類。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。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?，F(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。 2.4 FX2N系列PLC型號(hào)名稱的含義 ①系列序號(hào)：如1S，1N，2N ②表示輸入輸出的總點(diǎn)數(shù)：FX2N系列PLC的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。 ③表示單元類型：M為基本單元，E為輸入輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展模塊，EY為輸出專用擴(kuò)展模塊。 ④表示輸出形式：R為繼電器輸出（有干接點(diǎn)，交流、直流負(fù)載兩用）； T為晶體管輸出（無(wú)干接點(diǎn)，直流負(fù)載用）； S為雙向晶閘管輸出（無(wú)干接點(diǎn)，交流負(fù)載用）。 ⑤表示電源形式：D為DC24V電源，24V直流輸入；H為大電流輸出擴(kuò)展模塊(1A／1點(diǎn))；V為立式端子排的擴(kuò)展模塊；C為接插口輸入方式；F為輸入濾波時(shí)間常數(shù)為1ms的擴(kuò)展模塊；L為TTL輸入擴(kuò)展模塊；S為獨(dú)立端子(無(wú)公共端)擴(kuò)展模塊；若無(wú)標(biāo)記，則為AC電源，24V直流輸入，橫式端子排，標(biāo)準(zhǔn)輸出(繼電器輸出為2A／1點(diǎn)；晶體管輸出為0.5A／1點(diǎn)；雙向晶閘管輸出為0.3A／1點(diǎn))。 2.5 PLC的選型 在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。 2.5.1 輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展。余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。根據(jù)估算的方法故本課題的I/O點(diǎn)數(shù)為輸入40點(diǎn)，輸出21點(diǎn)。 2.5.2 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。因此本課題的PLC內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ)5000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間。 2.5.3 控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)門控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 （1）控制功能 PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 （2）編程功能 離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。 （3）診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 2.5.4 機(jī)型的選擇 （1）PLC的類型 FX2系列可編程控制器主機(jī)分為16、24、32、64、80、128點(diǎn)六檔，還有各種輸入和輸出擴(kuò)展單元，這樣在增加I/O點(diǎn)數(shù)時(shí)，不必改變機(jī)型，可以通過(guò)擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)，降低了經(jīng)濟(jì)投入。本課題設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)40個(gè)，輸出信號(hào)21個(gè)。其中，外部輸入元件包括：檢測(cè)元件、按鈕、取、送、急停、限位開關(guān)、超限位保護(hù)等等；輸出有三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的正反向、動(dòng)作指示、錯(cuò)誤顯示等等。按照上述配置，所選I/O點(diǎn)不得低于61點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際情況，所選I/O點(diǎn)為80點(diǎn)。因此我所選型號(hào)為FX2N-80MR。 （2）經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量相應(yīng)增加，因此，點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。本課題所設(shè)計(jì)的立體倉(cāng)庫(kù)屬于小型控制系統(tǒng)，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性的考慮因此選擇整體型PLC。 2.6 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 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、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: 2.6.1 開關(guān)量邏輯控制 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)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2.6.2 工業(yè)過(guò)程控制 在工業(yè)生產(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。 2.6.3 運(yùn)動(dòng)控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。一般使用專用的運(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。 2.6.4 數(shù)據(jù)處理 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)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 2.6.5 通信及聯(lián)網(wǎng) 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。 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。 第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1 按鈕和行程開關(guān)的選擇 3.1.1按鈕的選擇原則 (1)根據(jù)使用場(chǎng)合，選擇控制按鈕的種類，如開啟式，防水式，緊急式等。 (2)根據(jù)用途，選用合適的型式，如鑰匙式，緊急試，帶燈式等。 (3)按控制回路的要求，確定不同的按鈕數(shù)，如單鈕，雙鈕，三鈕，多鈕等。 (4)按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求選擇按鈕及指示燈的顏色。 3.1.2行程開關(guān)的選擇 行程開關(guān)的分類：直動(dòng)式，滾動(dòng)式和微動(dòng)式三種。直動(dòng)式行程開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但容易燒蝕觸頭。滾動(dòng)式行程開關(guān)克服了直動(dòng)式行程開關(guān)的缺點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格也較高，所以選擇微動(dòng)式行程開關(guān)體積小，動(dòng)作靈敏，適用于小型機(jī)構(gòu)中使用。 3.2 接近開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、刀開關(guān)的選擇 3.2.1接近開關(guān)的選擇 接近開關(guān)是一種對(duì)接近它的物體有“感知”能力的元件—位移傳感器，利用傳感器對(duì)接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，當(dāng)有物體移向接近開關(guān)，并接近到一定距離時(shí)，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會(huì)動(dòng)作。在設(shè)計(jì)中，接近開關(guān)SBO用于檢測(cè)是否有球，SB1—SB5分別用于傳送機(jī)械手上下左右運(yùn)動(dòng)的定位。 接近開關(guān)分為霍爾接近開關(guān)，超聲波接近開關(guān)，高頻振蕩式接近開關(guān)，霍爾接開關(guān)用于檢測(cè)磁場(chǎng)，一般用磁場(chǎng)鋼作為被檢測(cè)體。超聲波接近開關(guān)適用檢測(cè)不能或不可觸及的目標(biāo)，其控制功能不受聲、電、關(guān)等因素干擾，檢測(cè)物體可以是固體、液體、或粉末狀態(tài)的物體，只要能反射波用的電子裝置及調(diào)節(jié)檢測(cè)范圍用的程控橋式開關(guān)等幾個(gè)部分組成，高頻振蕩式接近開關(guān)用于檢測(cè)各種金屬，主要由高頻振蕩器，集成電路晶體管放大器和輸出器三部分組成。 3.2.2轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔位，多觸點(diǎn)，能夠控制多回路的主令電器，可以用于控制小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、換向、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)控制等，常用的萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開關(guān)有LW2、LW5、LW6、LW8等系列，在設(shè)計(jì)機(jī)械手大小球分選系統(tǒng)中操作方式有手動(dòng)，單周期，連續(xù)。 3.2.3 刀開關(guān)的選擇 刀開關(guān)是一種手動(dòng)電器，為了簡(jiǎn)單，方便，選擇HD型單投刀開關(guān)，分為1級(jí)，2級(jí)，3級(jí)。2.3時(shí)間繼電器、接觸器的選擇 3.3 時(shí)間繼電器、接觸器的選擇 3.3.1時(shí)間繼電器的選擇 時(shí)間繼電器在控制電路中用于時(shí)間的控制，有JS23，JS27A，JSK□，7PR，SS—18等系列的時(shí)間繼電器。 3.3.2接觸器的選擇 接觸器的選型要求： （1）根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇接觸器類別，一般交流負(fù)載選擇交流接觸器，直流負(fù)載選擇直流接觸器。 （2）根據(jù)被控電路電流大小和使用類別選擇接觸器的額定電流。 （3）根據(jù)被控電路電壓等級(jí)來(lái)選擇接觸器的額定電壓。 （4）根據(jù)控制電路的電壓等級(jí)選擇接觸器線圈的額定電壓。 3.4 熔斷器、電動(dòng)機(jī)的選擇 3.4.1熔斷器的選擇 熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路，熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕，使用維護(hù)方便，價(jià)格低廉，分?jǐn)嗄芰^高，限流能力良好等優(yōu)點(diǎn)，熔斷器有NT、RT、RL、RLS2、FA4等型式的熔斷器，RT系列為有填封閉管式熔斷器，可在500V 以下交流系統(tǒng)中作過(guò)載及短路保護(hù)用，這種熔斷器為螺栓連接，可直接連在母線排上，尤其適合開關(guān)熔斷器組選用，RT15型熔斷器最大額定電流400A，額定分?jǐn)嗄芰?00KA。 3.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是選交流的，而電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩大類，異步電動(dòng)機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，去拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。由于異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，使用方便，運(yùn)行可靠，成本低廉，效率較高等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械和礦山機(jī)械等；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)水泵，粉碎機(jī)以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械；在民用電器方面的電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)等也都是用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。 3.5 電磁閥的選擇 電磁閥的分類：國(guó)內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即：直動(dòng)式、分步童先導(dǎo)式)，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類(直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu))。電磁閥的優(yōu)點(diǎn)：耐高溫電磁閥是間接先導(dǎo)式平衡電磁閥，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、使用范圍等。 3.6 感應(yīng)器的選擇 3.6.1感應(yīng)器的分類 按技術(shù)分類：超聲波傳感器 - 溫度傳感器 - 濕度傳感器 - 氣體傳感器 - 氣體報(bào)警器 - 壓力傳感器 - 加速度傳感器 - 紫外線傳感器 - 磁敏傳感器 - 磁阻傳感器 - 圖像傳感器 - 電量傳感器 - 位移傳感器 按應(yīng)用分類：壓力傳感器 - 溫濕度傳感器 - 溫度傳感器 - 流量傳感器 - 液位傳感器 - 超聲波傳感器 - 浸水傳感器 - 照度傳感器 - 差壓變送器 - 加速度傳感器 - 位移傳感器 - 稱重傳感器 3.6.2個(gè)別介紹 （1）溫度傳感器：溫度傳感器一般是將溫度轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的電子元件。使用電阻隨溫度變化的導(dǎo)電體制作的溫度傳感器。最常用的是使用鉑，在0C時(shí)電阻為100歐姆的元件（Pt100） 半導(dǎo)體溫度傳感器一般集成有放大和調(diào)整電路 晶體振蕩器的振蕩頻率隨溫度變化因此可以非常精確地測(cè)量溫度 使用熱電效應(yīng)測(cè)量溫度的熱電偶 焦電性物質(zhì)的表面電荷密度隨溫度變化而變化，因此其表面電荷強(qiáng)度可以用來(lái)測(cè)量溫度。 （2）壓力傳感器：壓力傳感器是用于測(cè)量液體與氣體的壓強(qiáng)的傳感器。與其他傳感器類似，壓力傳感器工作時(shí)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。壓力傳感器在很多監(jiān)測(cè)與控制應(yīng)用中得到廣泛的使用。除了直接的壓力測(cè)量，壓力傳感器同時(shí)也可用于間接測(cè)量其他量，如液體/氣體的流量，速度，水面高度或者海拔。壓力傳感器在使用的技術(shù)，設(shè)計(jì)，性能表現(xiàn)，工作適應(yīng)條件與價(jià)格上有很大的差異。保守估計(jì)，全世界有50種以上技術(shù)的壓力傳感器和至少300家企業(yè)生產(chǎn)壓力傳感器。同時(shí)，也有一類的壓力傳感器設(shè)計(jì)用于動(dòng)態(tài)測(cè)量高速變化的壓強(qiáng)。示例的應(yīng)用有引擎氣缸的燃燒壓力或者渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中氣體的壓強(qiáng)監(jiān)測(cè)。這樣的傳感器一般以壓電材料制造，例如石英。一些壓力傳感器，例如應(yīng)用于交通執(zhí)行照相機(jī)中的，則以二進(jìn)制方式運(yùn)行，也就是，當(dāng)壓力達(dá)到某數(shù)值，則傳感器控制接通或斷開電路，這類型的壓力傳感器也被稱作壓力開關(guān)。 （3）圖像傳感器是一種能將可視圖像轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)的設(shè)備，主要應(yīng)用于數(shù)碼照相機(jī)與其它成像設(shè)備中。一般由一組CCD或CMOS傳感器（如有源像素傳感器）組成。 　　彩色圖像傳感器，按其對(duì)色彩的分辨方式可分成以下幾大類： 　?、儇惾~(Bayer)傳感器，一種廉價(jià)也最常見的圖像傳感器，使用貝葉濾波器使得不同的像素點(diǎn)只對(duì)紅、藍(lán)、綠三原色光中的一種感光，這些像素點(diǎn)交織在一起，然后通過(guò)demosaicing內(nèi)插來(lái)恢復(fù)原始圖像。 　?、贔oveon X3 傳感器，用于某些Sigma及寶麗來(lái)數(shù)碼照相機(jī)。它的每一像素點(diǎn)都有三重傳感器，可以對(duì)所有顏色感光。 　?、?CCD 傳感器，如某些松下數(shù)碼照相機(jī)，通過(guò)雙色棱鏡分光，并采用3塊獨(dú)立的CCD傳感器，一般認(rèn)為圖像還原質(zhì)量最好但價(jià)格比較昂貴。貝葉(Bayer)傳感器，一種廉價(jià)也最常見的圖像傳感器，使用貝葉濾波器使得不同的像素點(diǎn)只對(duì)紅、藍(lán)、綠三原色光中的一種感光，這些像素點(diǎn)交織在一起，然后通過(guò)demosaicing內(nèi)插來(lái)恢復(fù)原始圖像。 第4章大小球分撿控制系統(tǒng) 4.1系統(tǒng)要求 在生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要對(duì)流水線上的產(chǎn)品進(jìn)行分撿，圖 3-1-1 是用于分撿小球大球的機(jī)械裝置。工作順序是向系下，抓住球，向上，向右運(yùn)行，向下，釋放，向上和向左運(yùn)行至左上點(diǎn)（原點(diǎn)）抓球和釋放球的時(shí)間均為 1 秒。 圖4-1 大小球分撿控制系統(tǒng)示意圖 4.2 大小球分撿控制系統(tǒng)的工作原理 當(dāng)撿球裝置停在左極限SQ1處時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕X6，撿球裝置下降撿球平板，當(dāng)下降的撿球平板碰到下限開關(guān)SQ2時(shí)，停止下降，撿球裝置給平板處的電磁線圈（KM）通電，撿球平板產(chǎn)生電磁吸力吸住鋼球，此時(shí)壓力感應(yīng)器用來(lái)判斷是吸住的大球還是小球，如果壓力感應(yīng)器的輸出Y6斷開，說(shuō)明吸住的是小球，而Y6如是閉合的，則說(shuō)明吸住的是大球。當(dāng)吸住鋼球后，撿球平板上升，碰到上限開關(guān)后開始右行，SQ4為小球位限位開關(guān)，SQ5為大球位限位開關(guān)，在右行的過(guò)程中，如果吸住的是大球，則要到碰到SQ5才停止右行，下降到下限開關(guān)位置，斷電釋放鋼球，然后上升到上限開關(guān)位置停止上升，開始左行，碰到左極限停止左行；而如果是吸住的小球，則在右行的時(shí)候碰到SQ4就停止右行，下降到下限開關(guān)出停止下行，斷電釋放鋼球，然后上升到上極限位置停止上升，開始左行，到左極限停止左行，重新開始新一輪撿球過(guò)程，如此反復(fù)執(zhí)行。 4.3 輸入 / 輸出端口分配及硬件連接 系統(tǒng)的輸入點(diǎn)分配是： X1 為左限位開關(guān)， X2 為下限位開關(guān)（小球動(dòng)作、大球不動(dòng)作）， X3 為上限位開關(guān)， X4 為釋放小球的中間位置開關(guān)， X5 是釋放大球的右限位開關(guān)， X0 為系統(tǒng)的運(yùn)行開關(guān)。系統(tǒng)的輸出點(diǎn)分配是： Y0 是機(jī)械臂下降， Y2 是機(jī)械臂上升， Y1 是吸球口， Y3 是機(jī)械臂右移， Y4 是機(jī)械臂左移， Y5 是機(jī)械臂停在原點(diǎn)的指示燈。 表4-2 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制輸入/輸出分配表 輸入 輸出 輸入繼電器 電路元件 作用 輸出繼電器 電路元件 作用 X1 SQ1 左限位 Y0 KM1 下移 X2 SQ2 下限位 Y1 KM2 電磁鐵 X3 SQ3 上限位 Y2 KM3 上移 X4 SQ4 小球右限位 Y3 KM4 右移 X5 SQ5 大球右限位 Y4 KM5 左移 X6 SB2 啟動(dòng)按鈕 Y5 HL 原點(diǎn)指示燈 X0 SB1 原始位置 4.4大小鐵球分撿系統(tǒng)控制原理圖 圖4-3大小鐵球分撿系統(tǒng)控制電氣原理圖 4.5 大小球分撿控制系統(tǒng)的順序功能圖 圖4-5 大小球分撿系統(tǒng)控制順序功能圖 4.6 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制輸入/輸出接線圖 圖4-6 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制輸入/輸出接線 4.7 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制梯形圖 圖4-7 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制梯形圖 圖4-8 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制梯形圖 圖4-9 大小鐵球分撿系統(tǒng)控制梯形圖 致謝 本課題在選題及研究過(guò)程中得到吳老師的悉心指導(dǎo), 他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。 楊老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。，楊老師踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。同時(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向楊老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 感謝楊老師等對(duì)我的教育培養(yǎng)。他們細(xì)心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 參考文獻(xiàn) [1] 趙曙光,郭萬(wàn)有,楊頌華編著. 《可編程邏輯器件原理、開發(fā)與應(yīng)用》[M] . 西安：西安電子 科技大學(xué)出版社,2000. [2] 鄭瑜平編. 《可編程控制器》[M] .北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2001. [3] 《三菱微型可編程控制器（FX2N系列）使用手冊(cè)》. [4] 謝克明,夏路易主編. 《可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)》[M] .北京：電子工業(yè)出版社,2002. [5] 廖常初主編. 《PLC編程及應(yīng)用》[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002 [6] 陳遠(yuǎn)齡．《機(jī)床電氣自動(dòng)控制》[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，2004. [7] 廖常初．《PLC 的編程方法與工程應(yīng)用》[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，2001. [8]賀哲榮．《流行PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)》[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006. 第 21 頁(yè) 共 26 頁(yè)