【正文】 C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)施調(diào)試的目的。針對(duì)上述問(wèn)題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的材料自動(dòng)分揀裝置，在材料分揀過(guò)程中取得了較好的控制效果。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)。 CPU 是 PLC 的核心。 1 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運(yùn)算、數(shù)學(xué)運(yùn)算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。分為只讀存儲(chǔ)器（ ROM）和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（ RAM）兩大類。 CPU 輸出的控制信號(hào)。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 繼電器既是輸出開(kāi)關(guān)器件，又 是隔離器件，電阻 R1 和 LED 組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻 R2 和電容器 C 組成 RC 滅弧電路，消除繼電器觸點(diǎn)火花。外界電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點(diǎn)決定，通常在電阻性負(fù)載時(shí)，繼電器的每個(gè)觸點(diǎn)輸出的最大負(fù)載電流為 2A。 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如下所示． 其工作過(guò)程是開(kāi)啟電源，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并驅(qū)動(dòng)傳輸帶，下料傳感器檢測(cè)下料槽內(nèi)是否有物料．若無(wú)物料，延時(shí)后自動(dòng)停止并等待上料；當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行．首先，下料傳感器發(fā)送信號(hào)給 PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶．當(dāng)物料由傳輸帶傳輸時(shí)，光電編碼器發(fā)出脈沖開(kāi)始進(jìn)行計(jì)數(shù)，電機(jī)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)定位控制．當(dāng)電感傳感器檢測(cè)到物料為金屬物料時(shí) ，發(fā)出反饋信號(hào)給 PLC，由 PLC 控制推汽缸 1 動(dòng)作，將物料推到卸料斗．當(dāng)推汽缸電磁閥運(yùn)行到限位時(shí)，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)．此時(shí)，電機(jī)重新工作驅(qū)動(dòng)傳輸帶到下一位置．同理，可通過(guò)相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。 ② 電容傳感器 電容傳感器屬于具有開(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)成電容的一個(gè)極板，而另一個(gè)極板是待測(cè)物體本身，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。它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個(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)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。 ⑤ 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng) 中具有廣泛的應(yīng)用。圖 1 是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。依次類推， A、 B、C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會(huì)沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時(shí)序與波形分別如圖 、 b、 c 所示 ： 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 圖 AT89C2051 的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)電路原理 b. 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起． 可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)，來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的．同時(shí)，可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，達(dá)到調(diào)速 的目的．步進(jìn)電機(jī)選用的型號(hào)為 42BYGH101,其技術(shù)參數(shù)是：相數(shù) 4 電感 mH 重量 g 電阻Ω 電壓V 電流 A 環(huán)境溫度℃ — 20℃ ~+50℃。 可編程控制器內(nèi)有一個(gè)操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀用戶程序，執(zhí)行過(guò)程如下圖： 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，可畫出如下所示的系統(tǒng)軟件流程圖． 該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運(yùn)行工作狀態(tài)．若為連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖中的汽缸 4 動(dòng)作后，程序再轉(zhuǎn)到開(kāi)始；若為單次運(yùn)行，則汽缸 4 動(dòng)作后停機(jī)．如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對(duì)分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計(jì)，這只需在各汽缸動(dòng)作的同時(shí)累計(jì)即可．應(yīng)用高速計(jì)數(shù)器編制程序，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能．用高速計(jì) 數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，來(lái)確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能．定位時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計(jì)數(shù)器清零，傳感器開(kāi)始工作，對(duì)物料進(jìn)行分揀處理．在汽缸 1～3 動(dòng)作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)．如果相應(yīng)的傳感器沒(méi)有檢測(cè)到物體，則電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)，繼續(xù)運(yùn)行到下一位置．如果只對(duì)材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對(duì)傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可． 開(kāi) 始 汽缸是否回位 斗內(nèi)是否有料 計(jì)時(shí)到自動(dòng)停機(jī) 電動(dòng) 機(jī)運(yùn)行皮帶傳動(dòng) 下料氣缸 Y5 動(dòng)作 推汽缸 1動(dòng)作 推汽缸 2動(dòng)作 推汽缸 3動(dòng)作 推汽缸 4動(dòng)作 SB 測(cè)到物體 SC 測(cè)到物體 Y Y Y N Y N Y Y N N 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 系統(tǒng)軟件流程圖 第三章 課題研究的方法和手段 硬軟件比較 隨著三菱 PLC 功能的逐漸健全，也越來(lái)越受人們的歡迎。 ③由于 PLC 采用軟件編制程序來(lái)完成任務(wù)，因此可以隨時(shí)變更程序來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、靈活通用、維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，對(duì)生產(chǎn)工藝改變適用性強(qiáng)，安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評(píng)。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠仍然使用帶銷的機(jī)械式定序器。這些系統(tǒng)沒(méi)有故障保護(hù)。（ 3）定時(shí) /計(jì)數(shù)控制： PLC 具有很強(qiáng)的定時(shí)、計(jì)數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)定時(shí)器或計(jì)數(shù)器。（ 1）標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但不同廠家生產(chǎn)的 PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于 PLC 的普及。 （ 5） 高功能 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、 PID 調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡(jiǎn)，有利于編程和調(diào)試。在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比，選擇有三菱公司生產(chǎn)的 Fxos 系列 的 PLC 類型。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。相應(yīng)地，有相應(yīng)的 5 個(gè)汽缸運(yùn)動(dòng)位置信號(hào)，每個(gè)汽缸有動(dòng)作限位和回位限位，共計(jì) 10 個(gè)信號(hào)。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。 建 立 I/O 地 址 分 配 圖 如 下 ：山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 18 I/O 地址分布表 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 編程時(shí)應(yīng)注意： ，用功能流程圖的形式，表示程序設(shè)計(jì)的思想，為編程做好準(zhǔn)備； PLC 外部電路圖或； PLC 軟繼電器編號(hào)對(duì)照表及程序功能流程圖進(jìn)行編程； 、指令語(yǔ)句表的格式規(guī)則，編寫程序。 程序模擬調(diào)試 在 PLC 軟硬件設(shè)計(jì)和控制柜及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個(gè)部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，要逐一排除，直至調(diào)試成功， 硬件實(shí)施 PLC 硬件設(shè)計(jì)是指 PLC 外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，在硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開(kāi)關(guān)及計(jì)量保 護(hù)裝置的輸入信號(hào)等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺(tái)、柜的設(shè)計(jì)等。 分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 PLC 的軟件設(shè)計(jì) 在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫 PLC 程序了。 分配定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 PLC 的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見(jiàn)有關(guān)操作手冊(cè)。圖解法編程 ，圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。這個(gè)邏輯關(guān)系可以是以各個(gè)控制活動(dòng)順序?yàn)榛鶞?zhǔn)，也可能是以整個(gè)活動(dòng)的時(shí)間節(jié)拍為基準(zhǔn)。這是很關(guān)鍵的一步。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問(wèn)題。因此，在繪制電路圖時(shí)要考慮周全，何處該裝按鈕，何處該裝開(kāi)關(guān)，都要一絲不茍。編好一個(gè)程序塊要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn) ，這樣便于查找問(wèn)題，便于及時(shí)修改，最好不要整個(gè)程序完成后一起算總帳。 第五章 電器元件設(shè)備的選擇 PLC 機(jī)型的選擇 可編程控制器（ programmable logical controller，簡(jiǎn)稱 PLC）已經(jīng)越來(lái)越多地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，并且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用。 可以通過(guò)以下幾方面的比較，挑選到適合的產(chǎn)品。自控系統(tǒng)將人們從 繁忙的工作和惡劣的環(huán)境中解脫出來(lái)，就要求自控系統(tǒng)能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，諸如溫度、濕度、噪音、信號(hào)屏蔽、工作電壓等，各款 PLC 不盡相同。編程器及編程軟件有些廠家要求額外購(gòu)買，并且價(jià)格不菲，這一點(diǎn)也需考慮在內(nèi)。生產(chǎn)廠家對(duì) PLC 產(chǎn)品的不斷開(kāi)發(fā)升級(jí)是否向下兼容，這決定是否有利于現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)將來(lái)新增加功能的應(yīng)用。 1 按鈕 按鈕主要用來(lái)接通和斷開(kāi)控制電路，它是電氣控制的一種主令電器。記得在剛開(kāi)始做設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們什么都不曉得 ，然現(xiàn)在我們作出了一副巨作，我很自豪。 最后，由衷地感謝各位老師在百忙中對(duì)本設(shè)計(jì)論文進(jìn)行審閱，提出寶貴意見(jiàn)，這些意見(jiàn)和建議都將給本人的設(shè)計(jì)極大幫助，并且利于以后的工作學(xué)習(xí)和發(fā)展。我堅(jiān)信三年的大學(xué)學(xué)習(xí)、生活，將成為我人生中的一筆寶貴的財(cái)富。最后在確定這個(gè)題目后，查閱大量資料、總結(jié)概括將零碎的知識(shí)化為有機(jī)的整體，以及對(duì)每個(gè)具體問(wèn)題的分析。 總之，設(shè)計(jì)是再創(chuàng)造的