【正文】 行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。 編程器有簡易型和智能型兩類。簡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)器語言助記符后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(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。 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，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。目前， PLC在國內(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)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類 : 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。 第 一章 可編程控制器（ PLC）概況 5 工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(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 。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 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、電梯等場合。 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)。 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。 PLC 的選擇 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 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)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如西門子公司生產(chǎn)的 S7 系列 PLC 平均無故障時(shí)間高達(dá) 30 萬小時(shí)。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時(shí)間則更長。從 PLC 的機(jī)外電路來說，使用 PLC 構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(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)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) 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 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)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 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，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(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)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 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。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100 mm，重量小于 150 g，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。 小車往返系統(tǒng)方案的選擇 實(shí)現(xiàn)小車往返系統(tǒng)控制有很多方法來實(shí)現(xiàn)，可以用單片機(jī)、可編程控制器 PLC 等元器件來實(shí)現(xiàn)。 但在單片機(jī)控制系統(tǒng)電路中需要加入 A/D， D/A 轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷口地址。而且單片機(jī)控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時(shí)也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。 而從上述第一節(jié)對(duì) PLC 的特點(diǎn)了解可知， PLC 具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此我們歸納出：可編程控制器 PLC 具有很高 的可靠性，通常的平均無故障時(shí)間都在 30 萬小時(shí)以上；安裝，操作和維護(hù)也較容易；編程簡單， PLC 的基本指令不多，編程器使用比較方便，程序設(shè)計(jì)和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。此外 PLC 內(nèi)部定時(shí)、計(jì)數(shù)資源豐富，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)往返小車的控制。 因此，最終我選擇了用可編程控制器來實(shí)現(xiàn)往返小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設(shè)計(jì)題目 。 設(shè)計(jì)背景及意義 傳統(tǒng)的運(yùn)料小車大都是繼電器控制，而繼電器控制有著接線繁多、故障率高且維修不易等缺點(diǎn)， PLC 作為目前國內(nèi)市場的主流控制器，在技術(shù)、行業(yè)影響等方面有重要作用。利用 PLC 控制代替繼電器控制已經(jīng)是大勢所趨。 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)率的第 一章 可編程控制器（ PLC）概況 7 不斷提高，小車自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段： （ 1）手動(dòng)控制：但是由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)還不夠成熟，這種系統(tǒng)存在設(shè)計(jì)周期長、體積大、成本高等缺陷，幾乎無數(shù)據(jù)處理和通信功能，必須有專人負(fù)責(zé)操作。 （ 2）自動(dòng)控制：通過機(jī)器人技術(shù)，自動(dòng)化設(shè)備終于實(shí)現(xiàn)了 PLC 在小車自動(dòng)控制系統(tǒng)在自動(dòng)方面的應(yīng)用。 （ 3）全自動(dòng)控制： 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。 現(xiàn)代企業(yè)為提高生產(chǎn)車間物流自 動(dòng)化水平 ,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)間的運(yùn)輸自動(dòng)化 ,使廠房內(nèi)的物料搬運(yùn)全自動(dòng)化 ,許多企業(yè)在生產(chǎn)車間廣泛使用無人小車 ,小車在車間工作臺(tái)或生產(chǎn)線之間自動(dòng)往返裝料卸料。由于小車自動(dòng)往返 的 實(shí)際意義 ,隨著不同企業(yè)不同的要求 ,控制的難度可以不同 。 本文介紹了一種基于西門子 PLC 控制的生產(chǎn)流水線自動(dòng)控制小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。將PLC 運(yùn)用到小車自動(dòng)控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)小車的全自動(dòng)控制，降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。 PLC 小車自動(dòng)控制系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快，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)。利用 PLC 控制技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)小車相關(guān)運(yùn)動(dòng)，小車 在一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)由 4 段組成。設(shè)小車最初在左端，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，則小車自動(dòng)循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。其運(yùn)動(dòng)路線示意圖如下圖 11 所示。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 如圖 11 小車運(yùn)動(dòng)路線示意圖 第二章 硬件設(shè)計(jì) 9 第二章 硬件設(shè)計(jì) 主電路圖 如圖 21 為小車循環(huán)控制的主電路原理圖。該電路圖利用兩個(gè)接觸器的主觸點(diǎn) KMKM2 分別接至電機(jī)的三相電源進(jìn)線中，其中相對(duì)電源的任意兩相對(duì)調(diào)，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，也可達(dá)到小車左右運(yùn)行的目的。假設(shè)接通 KM1 為正轉(zhuǎn) （小車右行），則接通 KM2 為反轉(zhuǎn)（小車左行）。 圖 21 小車循環(huán)控制的主電路原理 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 I/O 地址分配 如表 21 為小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的 I/O 分配表。在運(yùn)行過程中，這些 I/O 口分別起到了控制各階段的輸入和輸出的作用，并且也使小車的控制過程更清晰明了，動(dòng)作與結(jié)果顯示更加方便直接。 表 21 I/O 口分配表 輸入 輸出 行程開關(guān) SQ1 右行 行程開關(guān) SQ2 左行 行程開關(guān) SQ3 行程開關(guān) SQ4 過 載 FR 啟動(dòng) SB1 停止 SB2 第二章 硬件設(shè)計(jì) 11 I/O 接線圖 如圖 22 為小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的 I/O 接線圖。在進(jìn)行調(diào)試過程時(shí)，在 PLC 模塊上，當(dāng) 有輸入信號(hào)，即按下 SQ1；當(dāng) 有輸入信號(hào)，也即按下 SQ2，以此類推， I/O 接線圖就是把實(shí)際的開關(guān)信號(hào)變成調(diào)試時(shí)的輸入信號(hào)。同理，輸出信號(hào)也是利用 PLC 模塊把小車的實(shí)際運(yùn)動(dòng)用 、 的狀態(tài)表現(xiàn)出來。 圖 22 小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的 I/O 接線圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 元件列表 如表 22 為小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的元件列表。在本次設(shè)計(jì)中就是利用這些元件，用若干導(dǎo)線連接起來組成了我們需要的原理圖、 I/O 接線圖。 表 22 元件列表 序號(hào) 代號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 1 M 三相異步電機(jī) J02224, 1410 轉(zhuǎn) /分，380V， 安 1 2 QS 空氣開關(guān) DZ473P 3 3 FR 熱繼電器 JR3620 1 4 CPU PLC 處理器 CPU222 1 5 KM 交流接觸器 CJX209 2 6 SB 按鈕 ＬＡＹ８ 2 7 SQ 行程開關(guān) ＬＸＫ２ 4 8 FU 熔斷器 RT1620 4 9 L 導(dǎo)線 若干 第三章 軟件設(shè)計(jì) 13 第三章 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖 如圖 31 為小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的程序流程圖。小車在一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)由 4 段組成。設(shè)小車最初在左端，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，則小車自動(dòng)循環(huán)地工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停止在最初位置。 首先小車位于初始位置，按下 SB1 啟動(dòng)后，小車向右行駛；當(dāng)碰到行程開關(guān) SQ4，小車轉(zhuǎn)向，向左行駛；碰到行程開關(guān) SQ2，小車再一次轉(zhuǎn)向，向右行駛；碰到行程開關(guān) SQ3，小 車又向左行駛，直到再次碰到 SQ1，然后開始依次循環(huán)以上過程。若不按下停止按鈕 SB2則小車一直進(jìn)行循環(huán)運(yùn)動(dòng)，若此時(shí)按下停止按鈕 SB2，小車又碰到行程開關(guān) SQ1，則小車回到初始位置。 圖 31 小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的程序流程圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 梯形圖 如圖 32 為 小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制的梯形圖，此設(shè)計(jì)按照以下程序運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)流水線上的一輛自動(dòng)控制小車的運(yùn)動(dòng)。其中，小車在一個(gè)周期內(nèi)的運(yùn)動(dòng)有 4 段組成。設(shè)小車最初在左端，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，則小車自動(dòng)循環(huán)的工作，若按下停止按鈕，則小車完成本次循環(huán)工作后，停在初始位 置。 第三章 軟件設(shè)計(jì) 15 圖 32 小車循環(huán)運(yùn)動(dòng) PLC 控制梯形圖 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 程序分析 運(yùn)行過程： 首先按下 （即啟動(dòng)按鈕 SB1 閉合），啟動(dòng)程序，中間繼電器 接通，常開觸點(diǎn)閉合且實(shí)現(xiàn)自鎖；接著按下 (即小車碰到行程開關(guān) SQ1)，則網(wǎng)絡(luò) 2 中，中間繼電器 接通，常開觸點(diǎn)閉合且實(shí)現(xiàn)自鎖，此時(shí)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò) 4（循環(huán)），則此時(shí) 有輸出，狀態(tài)指示燈亮，即小車向右行駛，由于網(wǎng)絡(luò) 4 設(shè)置了互鎖，此時(shí)向左行駛的線路斷開；接著按下 (即小車碰到行程開關(guān) SQ4)，則網(wǎng)絡(luò) 3 中，中間繼電器 接通，常開觸點(diǎn)閉合且實(shí)現(xiàn)自鎖，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò) 6 里中間繼電器 和網(wǎng)絡(luò) 8 里中間繼電器 也得電，且都實(shí)現(xiàn)自鎖。此時(shí)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò) 4（循環(huán)），則此時(shí) 有輸出，狀態(tài)指示燈亮，即小車向左行駛，由于網(wǎng)絡(luò) 4 設(shè)置了互鎖，此時(shí)向右行駛的線路斷開；這時(shí)按下 （即小車碰到行程開關(guān) SQ2），中間繼電器 的常開觸點(diǎn)已閉合，此時(shí)中間繼電器 線圈帶電，常開觸點(diǎn)閉合，在網(wǎng)絡(luò) 2 中，使中間繼電器 線圈再次得電且自鎖，再次運(yùn)行至網(wǎng)絡(luò) 4，則此時(shí) 有輸出（狀態(tài)燈亮），小車向右行駛；當(dāng)按下 （即小車碰 到行程開關(guān) SQ3），中間繼電器 常開觸點(diǎn)已閉合，則此時(shí)中間繼電器 線圈帶電，常開觸點(diǎn)閉合，則程序運(yùn)行至網(wǎng)絡(luò) 3，可再次實(shí)現(xiàn)中間繼