【正文】 C 進行分類。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 ① 按照 I/O 點的數(shù)量分為小型機，中型機和大型機。 小型機的輸入輸出點的總數(shù)一般在 256 個以下，用戶程序的存儲容量一般為 4KB 左右。中型機的輸入輸出點的總數(shù)一般在 256～ 2048 之間，用戶程序的存儲容量一般為 8KB 左右。大型機的輸入輸出點的總數(shù)一般在 2048 個以上，用戶程序的存儲容量一般為 16KB 以上。 ② 按照結(jié)構(gòu)形式分為整體式結(jié)構(gòu)和模塊式結(jié)構(gòu)。 整體式結(jié)構(gòu)的 PLC 具有體積小，成本低和 安裝方便的特點，大多被小型機所采用，例如 SIEMENS公司的 S7200 系列的 PLC。模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 具有功能強大，配置靈活和維修方便的特點，大多被中型機和大型機所采用，例如 SIEMENS 公司的S7300 系列和 S7400的 PLC。 PLC 的特點與應(yīng)用及其發(fā)展趨勢 為了滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)日趨復(fù)雜，以及多樣化的特點（例如，實現(xiàn)邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)和算術(shù)運算等操作），對控制的要求也各不相同，目前普遍需要通用性搞的控制系統(tǒng)。 PLC 的出現(xiàn)受到了廣大工程計數(shù)人員的歡迎。 PLC 的 主要特點包括以下幾個方面 ①抗干擾能力強，可靠性高 ②控制系統(tǒng)簡單，通用性強 ③編程方便，使用簡單 ④功能完善 ⑤設(shè)計，施工和調(diào)試的周期短 ⑥體積小，維護操作方便。 PLC在其生產(chǎn)初期由于價格高等原因，使它的使用受到限制。但近年來，PLC 的應(yīng)用逐漸廣泛起來，主要原因有兩個 :一是微處理器的芯片和相關(guān)元件的價格不斷下降；二是 PLC 自身的功能大大增強。 PLC 的應(yīng)用面很廣，在工廠自動化和計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）內(nèi)占有重要地位。 目前 PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，采礦，石油，化工，電力等各個行業(yè)，使用情況大 致可以歸納為六種類型： ①開關(guān)量的邏輯控制 ②模擬量的控制 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 ③運動控制 ④過程控制 ⑤數(shù)據(jù)控制 ⑥通信及聯(lián)網(wǎng)。 不同的工業(yè)環(huán)境對 PLC 的功能，體積和性能有不同的要求，對 PLC 的要求越來越高。因此， PLC的生產(chǎn)廠商把 PLC的發(fā)展方向趨向于高集成度，小體積，大容量，高速度，智能化，易使用和高性能等幾個方面，表現(xiàn)為以下幾個方面： ①小型化，專用化和低成本 ②大容量和高速度 ③智能型 I/O 模塊 ④編程軟件 ⑤編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 ⑥通信控制的簡單化 ⑦ PLC 的軟件化與組態(tài)軟件 ⑧與現(xiàn)場總線的結(jié)合。 PLC 的工作原理 當(dāng) PLC 啟動運行后，其工作過程一般分為輸入采樣階段，用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。完成上述三個階段即稱為一個掃描周期。在整個運行期間， PLC 的 CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。 PLC 的運行框圖如圖 所示，它清楚的描述了 PLC 的掃描工作過程。 ⑴輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，先掃描所有輸入端子，并將各輸入端子的狀態(tài)存入各自對應(yīng)的輸入元件映像寄存器。此時，輸入元件映像寄存器被刷新，接著進入程序執(zhí)行階段。在程序執(zhí)行階段或輸出刷新階段，輸入元件映 像寄存器與外界隔離，無論輸入端子信號如何變化，輸入元件映像寄存器中的內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才將輸入端的新狀態(tài)寫入寄存器中。 ⑵用戶程序執(zhí)行階段 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 根據(jù) PLC梯形圖程序掃描規(guī)則， PLC 按照先左后右，先上后下的順序執(zhí)行程序。當(dāng)指令中涉及輸入 /輸出狀態(tài)時， PLC從輸入映像寄存器中“讀入”對應(yīng)的輸入端子的狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進行相應(yīng)的運算，運行結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件（輸出軟繼電器）的狀態(tài)會隨編程序 的執(zhí)行過程而變化。 ⑶ 輸出刷新階段 在所以指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出驅(qū)動外部負載。 對于小型 PLC， I/O 點數(shù)較少，用戶程序較短，用集中采樣輸出的工作方式雖然在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強了系統(tǒng)的可靠性。大中型 PLC 因 I/O 點數(shù)較多，控制功能強，用戶程序長，為提高響應(yīng)速度可以采用定周期輸入采樣，輸出刷新。也可以采用直接輸入采樣，直接輸出刷新，中斷輸 入 /輸出和智能化 I/O 接口等方式。 圖 PLC 掃描工作過程 掃描周期 輸 入端 子 輸入映像寄存器 元件映像寄存器 輸出鎖存器 輸出端子 輸入采樣階段 用戶程序執(zhí)行階段 輸出刷新階段 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 PLC 對輸入 /輸出的處理原則 根據(jù) PLC 的工作特點，歸納出 PLC 對輸入 /輸出的處理原則，如下所述： ⑴ 輸入映像寄存器 的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點在上一個刷新期間的通斷狀態(tài)。 ⑵ 程序如何執(zhí)行取決于用戶所編程序和輸入 /輸出映像寄存器的內(nèi)容及各元件映像寄存器的內(nèi)容。 ⑶ 輸出 映 像寄存器的數(shù)據(jù)，取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。 ⑷ 輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。 ⑸ 輸出端子的通斷狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 第二章 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 按鈕和行程開關(guān)的選擇 按鈕的選擇原則 ： (1)根據(jù)使用場合，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。 行程開關(guān)的選擇 ： 行程開關(guān)的分類：直動式，滾動式和微動式三種。直動式行程開關(guān)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但容易燒蝕觸頭。滾動式行程開關(guān)克服了直動式行程開關(guān)的缺點，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格也較高，所以選擇微動式行程開關(guān)體積小，動作靈敏，適用于小型機構(gòu)中使用。 、轉(zhuǎn)換開關(guān)、刀開關(guān)的選擇 接近開關(guān)的選擇 ： 接近開關(guān)是一種對接近它的物體有“感知”能力的元件 — 位移傳感器，利用傳感器對接近物體的敏感特性達到控制開關(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，位移傳感器才有“感知”，開關(guān)才會動作。在設(shè)計中，接近開關(guān) SBO 用于檢測是否有球， SB1— SB5 分別用于傳送機械手上下左右運動的定位。 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)用于檢測磁場，一般用磁場鋼作為被檢測體。超聲波接近開關(guān)適用檢測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 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 裝置及調(diào)節(jié)檢測范圍用的程控橋式開關(guān)等幾個部分組成，高頻振蕩式接近開關(guān)用于檢測各 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。 轉(zhuǎn)換開關(guān)的選擇 ： 轉(zhuǎn)換開關(guān)是一種多檔位，多觸點，能夠控制多回路的主令電器，可以用于控制小容量電動機的啟動、換向、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)控制等，常用的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)有 LW LW LW LW8 等系列，在設(shè)計機械手大小球分選系統(tǒng)中操作方式有手動，單周期，連續(xù)。 刀開關(guān)的選擇 ： 刀開關(guān)是一種手動電器，為了簡單，方便，選擇 HD 型單投刀開關(guān)，分為 1 級， 2 級， 3 級。 、接觸器的選擇 時間繼電器的選擇 ： 時間繼電器 在控制電路中用于時間的控制，有 JS23， JS27A， JSK□，7PR， SS— 18 等系列的時間繼電器。 接觸器的選擇 ： 接觸器的選型要求： （ 1）根據(jù)負載性質(zhì)選擇接觸器類別，一般交流負載選擇交流接觸器，直流負載選擇直流接觸器。 （ 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)被控電路電壓等級來選擇接觸器的額定電壓。 （ 4）根據(jù)控制電路的電壓等級選擇接觸器線圈的額定電壓。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 、電動機的選擇 熔斷器的選擇 ： 熔斷器在電路中主要起短路保護作用，用于保護線路，熔斷器 具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，使用維護方便，價格低廉，分斷能力較高，限流能力良好等優(yōu)點，熔斷器有 NT、 RT、 RL、 RLS 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)中作過載及短路保護用，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，額定分斷能力 100KA。 電動機的選擇 ： 電動機是選交流的，而電動機分為異步電動機和同步電動機兩大類，異步電動機主要用作電動機，去拖動各種生產(chǎn)機械。由于異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡 單，制造，使用方便，運行可靠，成本低廉，效率較高等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，異步電動機用于拖動中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機床，輕工機械和礦山機械等；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，異步電動機用于拖動水泵，粉碎機以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機械；在民用電器方面的電風(fēng)扇、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機等也都是用異步電動機拖動的。 電磁閥的選擇 電磁閥的分類： 國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類 (即：直動式、分步 撞 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)別又分為六個分支小類 (直動膜片結(jié)構(gòu)、分步重片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)膜式結(jié)構(gòu)、直 動活塞結(jié)構(gòu)、分步直動活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu) )。 電磁閥的優(yōu)點： 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、使用范圍廣等 。 南通職業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第三章 分揀系統(tǒng)的 PLC 選擇 PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計主要包括硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、施工設(shè)計和安裝調(diào)試等內(nèi)容。本課程設(shè)計著重在系統(tǒng)設(shè)計和程序設(shè)計。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的原則和內(nèi)容 PLC的選擇除了應(yīng)滿足技術(shù)指標(biāo)的要求外，還應(yīng)著重考慮產(chǎn)品的技術(shù)支持與售后服務(wù)等情況。 最大限度地滿足被控對象或產(chǎn)生過程的控制要求。對于一些原來用繼電接觸器線路不易實現(xiàn)的要求，使用 PLC 后 ，將很容易實現(xiàn)。 在滿足控制要求前提下，力求使控制簡單、經(jīng)濟、操作和維護方便。對一些過去較為繁瑣的控制可利用 PLC 的特點加以簡化，通過內(nèi)部程序化外部接線及操作方式。 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。同時采取“軟件兼施”的辦法。 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，選擇 PLC 容量及 I/O點數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。一個系統(tǒng)完成后，往往會發(fā)現(xiàn)一些原來沒有考慮到的問題，或者新提出的問題 ，如果事先留有裕量。則 PLC 系統(tǒng)極易修改。同時對日后系統(tǒng)工藝的變更提供方便。當(dāng)然對于不同的用戶，要求的側(cè)重點不同，設(shè)計的原則也應(yīng)有所區(qū)別，如果以 提高產(chǎn)品和安全為目標(biāo)，則應(yīng)將系統(tǒng)可靠性放在設(shè)計的重點，設(shè)置考慮采取冗余控制系統(tǒng)；如果要求系統(tǒng)改善信息管理，則應(yīng)將系統(tǒng)通信能力與總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計加以強化；如果系統(tǒng)工藝經(jīng)常變更，則事先充分考慮。 PLC 的選型 根據(jù)不同的控制要求和 PLC的結(jié)構(gòu)和模式，控制系統(tǒng)可分為以下四種 ： ⑴單機控制系統(tǒng)：是指用一臺 PLC 控制一臺設(shè)備，其 I/O 少，控制過程簡單。 ⑵集中控制系統(tǒng)：是指用一臺 PLC 控制多臺設(shè)備，使用的 I/O 較多，控制過程相對要復(fù)雜一點。 ⑶分散控制系統(tǒng)：是指每一臺 P