【正文】 第 4 章 控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì) 24 （ 2） 這是 子程序 當(dāng) 中的高速脈沖指令， 根據(jù)程序可 以看到， 先 初始化特殊功能寄存器 ，設(shè)置周期，脈寬。 圖 44 高 速計(jì)數(shù)器指令 這是一個(gè) 高速計(jì)數(shù)器指令， 在 輸入有效 使能后 ， 設(shè)置高速計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，使其正常工作 。程序清單見附錄。在分揀的 同 時(shí) ，我們通過累積汽缸動(dòng)作的次數(shù)來統(tǒng)計(jì)出被 分揀的 物料的數(shù)量 。 控制系統(tǒng)流程圖設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的特點(diǎn) ，分析各個(gè)設(shè)備 的作用和在 何種條件下的動(dòng)作與否 ，畫出如圖 41所示 的流程圖 。 步進(jìn)電機(jī)的外形尺寸如圖 319 所示。 失調(diào)角：轉(zhuǎn)子齒軸線偏移定子齒軸線的角度，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)必存在失調(diào)角，由失調(diào)角產(chǎn)生的誤差，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)是不能解決的。用百分比表示：誤差 /步距角 *100%。四拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360度 /（ 50*4） = 度（俗稱整步），八拍運(yùn)行時(shí)步距角為 θ=360 度 /（ 50*8） = 度（俗稱半步）。 圖 318 步進(jìn)電機(jī)實(shí)物圖 第 3 章 控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì) 19 步進(jìn)電機(jī)的靜態(tài)指標(biāo)有： 相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極 N、 S 磁場(chǎng)的激磁線圈對(duì)數(shù)。通過控制 變電編碼器產(chǎn)生的 脈沖個(gè)數(shù)， 我們可以改變 角位移量， 控制好角位移量后就可以 準(zhǔn)確 地給物料 定位。 光電 傳感器 具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 體積小的特點(diǎn)，而且它的 形式靈活多樣 ，精度高、反應(yīng)快等等 。 圖 316 FPG 光電式傳感器的原 理圖 引 腳 號(hào) 符號(hào) 類 型 功 能 說 明 1 S0 I 輸出頻率分頻系數(shù)選擇輸入端 2 S1 I 3 OE I 輸入頻率使能端，低電平有效 4 GND 電源 地 5 VCC 電源 電壓 6 OUT O 輸出頻率 7 S2 I 光電 二極管類型選擇輸入端 8 S3 I 第 3 章 控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì) 18 光電傳感器： 它的檢測(cè)元件為一些 光電元件， 在使用這些光電元件轉(zhuǎn)換光信號(hào)之前，被測(cè)量 的改變量會(huì)先變 為信號(hào)的 改變量 ， 最后才能成為 電信號(hào)。 表 35 TCS230 引腳功能 光電傳感器 光電傳感器 能夠感應(yīng)到它所 接收的光 線 強(qiáng) 度 的變化 ，通過這個(gè)功能，光電傳感器可以被使用去 檢測(cè) 有無 物體 。 S0、 S1 兩個(gè)引腳可以用來控制輸 出比例因子 ，它們還可以被用來控制 電源 的 模式 ，選擇關(guān)或斷 ； 挑選 濾波器類型 的時(shí)候會(huì)受到 S S3 的影響 ； 其中 OE 是用來控制當(dāng)前的輸出狀態(tài)，屬于 使能引腳， 在有些情況下，它 也 能夠當(dāng)做 片選信號(hào) 。紅綠藍(lán)濾光器 還被集成在單一芯片上 ， 它成為 第一個(gè) RGB 顏色 傳感器 —— 擁 有 能夠 兼容 數(shù)字的 接口。它檢測(cè)物料顏色的原理是，通過分析反射比率，這個(gè)反射比率是待測(cè) 物體 與 三基色 產(chǎn)生的 。電容傳感器的黑色端與 PLC信號(hào)采集端口 ，在檢測(cè)到鋁制物料后，傳感器發(fā)出信號(hào)，經(jīng)端口送到 PLC，然后 PLC會(huì)發(fā)送信號(hào)控制相應(yīng)汽缸動(dòng)作，完成對(duì)應(yīng)的分揀工作。因?yàn)闊o源變化器的原因，電容變化器在轉(zhuǎn)換過程中會(huì)把力學(xué)量變換為能夠識(shí)別的電壓量或者是電流量 ， 完成最終的轉(zhuǎn)化前變化器還會(huì)將得到的電量放大加工 。 在 物 料慢慢靠近的過程中 ，物 料與 接近開關(guān) 之間 的介電常數(shù) 會(huì)慢慢改變 ， 這樣就可以改變 電路狀態(tài)。為了 提高線性度 、 減小誤差 ，在現(xiàn)實(shí)使用中它們多被制作成差動(dòng)式傳感器 。 將 線圈接入 到 測(cè)量 電路中，給它一個(gè) 激勵(lì)電源， 線圈會(huì)輸出電壓或電流，電壓或電流與 位移輸入量 成正比 。 圖 38 M8X1X40 DC常開式傳感器接線圖 第 3 章 控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì) 11 圖 39 電感式傳感器的原理圖 電渦流效應(yīng)（基于法拉第定律）： tIi m ?sin1 ? （交變電流） 1H? （交變磁場(chǎng)） 2i?（電渦流） 2H? （交變磁場(chǎng)）與 1H 方向相反 1i? 的大小和相位變化，即引起電感線圈的有效阻抗變化。 被 測(cè) 物 理 量（ 非 電 量 ： 位 移 、振 動(dòng) 、 壓 力 、流 量 、 比 重 ）線 圈 自 感 系 數(shù) L /互 感 系 數(shù) M電 感 / 互 感電 壓 或 電 流（ 電 信 號(hào) ）電 磁 感 應(yīng) 圖 37 電感傳感器工作流程 LC高頻振蕩器 加上 放大處理電路 組成電感傳感器的主要部分 ， 之所以電感傳感器能夠區(qū)分物體是否為某種金屬，主要是當(dāng)有 金屬 的 物體在 靠近 時(shí) ，震蕩感應(yīng)頭會(huì) 產(chǎn)生 一個(gè) 電磁場(chǎng)， 這些電磁場(chǎng)能夠 使 靠近的 物體 中形成 渦流。 表 32 連接方式 線色 內(nèi)容 褐 VCC 黑 A 相 白 B 相 青 COM 第 3 章 控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì) 10 旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)還可以用來計(jì)數(shù)，統(tǒng)計(jì)分揀的數(shù)量，分析傳送帶的位置，準(zhǔn)確定位物料與傳感器的位置。 而按這樣聯(lián)接方式聯(lián)接的編碼器，信號(hào)輸出為 HTL 形式時(shí) ， 它的 信號(hào)傳輸 能夠達(dá)到 300 米距離 。如果聯(lián)接方式是 A、 B 兩相 之間連 接， 那么編碼器則 用 來 正反向計(jì)數(shù) ，且是正反向測(cè)速，這種方式還可以 判斷 出 正反向。分辨率：編碼器以每旋轉(zhuǎn) 360 度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少 線，一般在每轉(zhuǎn)分度 5～ 10000 線。編碼器如以信號(hào)原理來分，可分為增量脈沖編碼器（ SPC）和絕對(duì)脈沖編碼器（ APC）兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測(cè)元件。 第 3 章 控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì) 8 圖 33 旋轉(zhuǎn)編碼器的原理圖 圖 34 旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)物圖 旋轉(zhuǎn)編碼器： 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測(cè)量轉(zhuǎn)速的裝置。 旋轉(zhuǎn)編碼器 連接著 電機(jī) 的 旋轉(zhuǎn)編碼器，在本 次設(shè)計(jì) 中 被當(dāng)做 系統(tǒng) 內(nèi)一種 計(jì)數(shù)器，并 且給系統(tǒng)加入脈沖輸 入。 這種 PLC共 有 24個(gè)輸入點(diǎn)， 滿足 18個(gè)輸入量的需求；它還有 16個(gè)輸出點(diǎn)， 也能夠?qū)崿F(xiàn)要求的 6個(gè)輸出量 。 接觸器加上電磁閥構(gòu)成了輸出信號(hào)。 如圖 21是本次設(shè)計(jì) 出來的 結(jié)構(gòu) 大概 框圖。 （ 8）汽缸 的動(dòng)作 應(yīng) 當(dāng)設(shè) 有動(dòng)作限位 防 護(hù) 功能。 （ 4） 在 電感傳感器檢 出 到 物料屬于 鐵 材 料 后 ，汽缸 1開始 動(dòng)作 ，卸料。 在物料 被 其中一 種傳感器 檢測(cè)出后 ， PLC控制 氣動(dòng)裝置 ，把物料 推入 卸料槽 ；否則，繼續(xù)前行。 （ 4）分揀非金屬 物料 中 一種 顏色 物料。 第 2 章 物料分揀裝置的結(jié)構(gòu)及總體設(shè)計(jì) 3 圖 21 物 料分揀裝置 的 結(jié)構(gòu)示意圖 系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 輸入電壓： AC200～ 240V 消耗功率： 250W 環(huán)境溫度范圍： 5～ 40℃ 氣源：大于 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 功能 、 控制要求 構(gòu)成了 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求， 在準(zhǔn)備 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 前， 我們需要了解這兩個(gè) 要求。接著 下料傳感器 SN 進(jìn)行 檢測(cè) 在料槽 是否 有料， 然后反饋給可編程控制器進(jìn)行下一步動(dòng)作，如果檢測(cè)到?jīng)]有物 料， 那么傳送帶 傳送 一個(gè)周期后 自動(dòng) 停止 動(dòng)作，并在此 等待； 而如果測(cè)到物 料 時(shí) ，下料傳感器 SN 發(fā)出 信號(hào) 傳送到可編程控制器 ， PLC 輸出信號(hào) 控制 傳 送帶繼續(xù) 動(dòng)作 ， 同一時(shí)刻，控制器還會(huì)輸出信號(hào)讓 氣動(dòng)閥 5 來 下料， 通過軟件程序可以修 改 下料 的 時(shí)間 差 。 要想進(jìn)行 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，首先必須對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行調(diào)查，搞清楚控制對(duì)象的工藝過程、工作特點(diǎn)，明確控制要求以及各階段的特點(diǎn)和各階段之間的轉(zhuǎn)換條件。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開發(fā)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)進(jìn)行材料 分揀 的彈性生產(chǎn)線的需求。 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)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。 隨著 社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來越激烈，因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行材料 分揀 的企業(yè)，以往一直采用人工 分揀 的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，材料的自動(dòng) 分揀 已成為企業(yè)的唯一選擇。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。 關(guān)鍵詞： 可編程控制器； 控制系統(tǒng)；分揀裝置；傳感器 Abstract III Automatic sorting and transmission control system design Abstract PLC control is the most monly used industrial automation control method, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than MCU control in the industrial. PLC traditional relay control technology, puter and munication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, mon flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of lowpower advantages in industrial applications bee more extensive. This paper focuses on the PLC in the canned beverage production, 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 bines pneumatic device, sensing technology, position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications. Key words: Programmable logic controller。 PLC 將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通 信技術(shù)融為一體 ,專門為工業(yè)控制而設(shè)計(jì) ,具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn) ,因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。