【正文】 能分類根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)、用戶程序存儲器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型二類。適用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。整體式PLC是將CPU、存儲單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)?？筛鶕?jù)生產(chǎn)實(shí)際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個(gè)領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報(bào)警監(jiān)視專用型等。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 傳感器的選擇 傳感器的簡介　國家標(biāo)準(zhǔn)GB766587對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。[3]傳感器一般由敏感元件、變換元件和其他輔助元件組成。若敏感元件能直接輸出電量（如熱電偶），就兼為傳感元件了。傳感元件也可以不直接感受被測量，而只感受與被測量成確定關(guān)系的其他非電量。信號調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路根據(jù)傳感元件類型的不同有很多種類，常用的電路有電橋、放大器、振動器和阻抗變換器等。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。行程開關(guān)又稱限位開關(guān)，是一種根據(jù)運(yùn)動部件的行程位置而切換電路的電器，用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。本設(shè)計(jì)中采用直線接觸式磁感應(yīng)開關(guān)檢測氣缸回位動作是否到位，當(dāng)運(yùn)動到指定位置時(shí)，碰到行程開關(guān)，終結(jié)上一個(gè)動作，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個(gè)動作。這個(gè)渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)振蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。它的測量頭通常是構(gòu)成電容器的一個(gè)極板,而另一個(gè)極板是待測物體的本身。根據(jù)不同物料有不同的顏色，可以針對一種顏色的物料進(jìn)行揀出。目前，用于顏色識別的傳感器有兩種基本類型：①色標(biāo)傳感器，它使用一個(gè)白熾燈光源或單色LED光源；②RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，它檢測物體的對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。 驅(qū)動部分的分析與選擇系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)是驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的傳動裝置，其驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)動力源的不同，分為液壓、氣壓、電氣、機(jī)械、氣液聯(lián)合和電液聯(lián)合等多種方式。電氣驅(qū)動，控制精度高，驅(qū)動力較大，響應(yīng)快，信號檢測、傳遞、處理方便。另一方面，氣動技術(shù)作為“廉價(jià)的自動化技術(shù)”，由于其元器件性能的不斷提高，生產(chǎn)成本的不斷降低，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇在氣壓傳動系統(tǒng)中，組成氣動回路是為了驅(qū)動用于各種不同目的機(jī)械裝置，其最重要的三個(gè)控制內(nèi)容是：力的大小、運(yùn)動的方向和運(yùn)動的速度。其又可分為內(nèi)撐式、外夾式和內(nèi)外夾持式，區(qū)別在于夾持工件的部位不同，手爪動作方向相反。主要適應(yīng)于板材、薄壁零件、陶瓷搪瓷制品、玻璃制品、紙張及塑料等表面光滑工件的抓取。吸附頭與吸氣口連同，故形成真空，以吸住工件。目前最常選用的是標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)都已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。當(dāng)氣缸動作時(shí)動作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。按下啟動按鈕后，電動機(jī)M運(yùn)行，綠燈L2亮，傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)，表示可以進(jìn)物料。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動傳送帶并由出料氣缸將料庫內(nèi)底層材料推入傳送帶?？諝膺^濾器作用是濾除壓縮空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)微粒等危害，以達(dá)到系統(tǒng)要求的凈化程度。例如：當(dāng)電感傳感器感應(yīng)到鐵塊時(shí)，對應(yīng)的氣缸動作，將鐵塊推入對應(yīng)的導(dǎo)料軌道?？刂破鞑捎萌釬X2N32MR型PLC。如表22給出系統(tǒng)中主要的元器件清單：表22 主要元器件清單序號名稱型號數(shù)量備注品牌或公司1PLCFX2N32MR116輸入，16輸出，根據(jù)分揀系統(tǒng)的需要配置出I/O對應(yīng)功能，列表如表23所示： 表23 分揀系統(tǒng)I/O口配置三菱PLC(I/O)分揀系統(tǒng)接口(I/O)備注輸入部分X00SB1啟動按鈕X01SQ1上料物料接近開關(guān)X02SQ2鐵質(zhì)物料接近開關(guān)X03SQ3鋁質(zhì)物料接近開關(guān)X04SQ4綠色物料接近開關(guān)X05SA電感傳感器X06SB電容傳感器X07SC顏色傳感器X10SN判斷下料有無（光電傳感器）X11SW1上料氣缸回位限位開關(guān)X12SW2鐵質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)X13SW3鋁質(zhì)物料氣缸回位限位開關(guān)X14SW4紅色物料氣缸回位限位開關(guān)X15SW5其他物料氣缸回位限位開關(guān)X17SB2停止按鈕輸出部分Y00YV1上料先導(dǎo)式電磁換向閥Y01YV2鐵質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y02YV3鋁質(zhì)物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y03YV4紅色物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y04YV5其他物料先導(dǎo)式電磁換向閥Y05M傳送帶Y06LD1紅色指示燈Y07LD2綠色指示燈根據(jù)控制要求可得PLC系統(tǒng)的接線圖如圖24所示圖24 PLC系統(tǒng)外部接線圖3 自動分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 可編程控制器（PLC）簡介在可編程序控制器問世之前，繼電器接觸器控制在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有主導(dǎo)地位。 美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，于1969年研制出世界上第一臺可編程序控制器，并在GM公司汽車自動裝配線上試用，獲得成功。因此，美國電器制造協(xié)會(NEMA)將可編程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但人們習(xí)慣上將之仍稱為PLC，以便與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC(Personal Computer)相區(qū)別。 PLC的發(fā)展初期，不同的開發(fā)制造商對PLC有不同的定義。PLC硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框如圖31所示：圖31 PLC結(jié)構(gòu)框圖（1）中央處理單元（CPU）中央處理器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)部各部分的工作任務(wù)等。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運(yùn)算后得出的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，簡易編程器、圖形編程器和通用計(jì)算機(jī)編程。 PLC運(yùn)行程序的方式與微型計(jì)算機(jī)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。 PLC掃描工作方式主要分三個(gè)階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。2)程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理。PLC工作過程除了包括上述三個(gè)主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。（3）系統(tǒng)啟動后，下料傳感器(光電傳感裝置)檢測到料槽有材料，每隔2S出料氣缸動作一次，動作時(shí)間維持為1S，將待測材料推到傳送帶上，待測物體開始在傳送帶上運(yùn)行，并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。（7）剩余材料在傳送帶上繼續(xù)傳送，當(dāng)最后滑槽對應(yīng)的接近開關(guān)感應(yīng)到材料接近，其出料氣缸動作將被檢測到的材料推下，并對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。GX編程軟件（GX開發(fā)器）可以用于生成涵蓋所有三菱電機(jī)公司PLC設(shè)備的軟件包，使用該軟件可以為FX/A/QnA/Q系列PLC生成程序。圖33 SWOPCFXGP/WINC 窗口根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)出梯形圖，梯形圖的程序如下：圖34 分揀系統(tǒng)的梯形圖的程序當(dāng)程序設(shè)計(jì)好之后必須下載到PLC中才可以運(yùn)行系統(tǒng)，下載時(shí)使用的是三菱PLC專用的編程電纜SC—09。傳送程序時(shí)，應(yīng)注意以下問題：1） 計(jì)算機(jī)的RS232端口及PLC之間必須用指定的纜線及轉(zhuǎn)換器連接；2） 執(zhí)行完“讀入”后，計(jì)算機(jī)中的程序?qū)⒈粊G失，原有的程序?qū)⒈蛔x入的程序所替代，PLC模式改變成被設(shè)定的模式；3） 在“寫出”時(shí)，PLC應(yīng)停止運(yùn)行，程序必須在RAM或EEPROM內(nèi)存保護(hù)關(guān)斷的情況下寫出，然后進(jìn)行校驗(yàn)[11] 。通過運(yùn)行，在材料加入料槽后發(fā)現(xiàn)材料容易被氣缸打飛。調(diào)節(jié)氣動閥氣源管上的螺栓即可調(diào)節(jié)氣動閥的動作力度，直至氣動閥的動作力度合適為止。電感傳感器與傳送帶最合適距離為28CM，電容傳感器與傳送帶最佳距離為25CM。將硬件各部分的動作幅度進(jìn)行調(diào)試之后，運(yùn)行PLC程序，進(jìn)行軟硬件的結(jié)合，觀察材料分揀系統(tǒng)中上料、傳送與分揀的過程，完成系統(tǒng)的調(diào)試。組建工程的總體規(guī)劃是先建立一個(gè)用戶窗口，其次是編輯畫面和定義數(shù)據(jù)對象，再次是動畫連接和編寫控制流程，最后是設(shè)備的連接和調(diào)試。用戶組態(tài)生成的結(jié)果是一個(gè)數(shù)據(jù)庫文件，稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫。組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫完成了MCGS系統(tǒng)從組態(tài)環(huán)境向運(yùn)行環(huán)境的過渡，它們之間的關(guān)系如圖41所示。MCGS采用全中文、可視化、面向窗口的開發(fā)界面，符合中國人的使用習(xí)慣和要求，以窗口為單位，構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面，使得MCGS的組態(tài)工作既簡單直觀，又靈活多變。（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為用戶分步組態(tài)提供極大方便。 模型的建立打開MCGS組態(tài)環(huán)境這個(gè)軟件，進(jìn)入它的主界面。材料分揀組態(tài)設(shè)計(jì)中的動畫設(shè)計(jì)也是在這四種連接方式的基礎(chǔ)上設(shè)置的[26] 。用戶只要控制數(shù)據(jù)對象值的大小和值的變化速度，就能精確地控制所對應(yīng)圖形對象的大小、位置及其變化速度。材料分揀系統(tǒng)中物料的移動就是按位置動畫連接的方法設(shè)定的。圖46 數(shù)值量輸出連接系統(tǒng)的開始與運(yùn)行、是否停止、出錯(cuò)時(shí)需要重新運(yùn)行并重新計(jì)數(shù)等都需要在控制面板里能夠進(jìn)行人工的操作。MCGS中每一個(gè)圖元、圖符對象都可以定義特殊動畫連接的方式[24] 。當(dāng)表達(dá)式不成立時(shí)就會呈現(xiàn)為初始狀態(tài)。數(shù)據(jù)報(bào)表在工控系統(tǒng)中是必不可少的一部分，是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計(jì)、打印的最終體現(xiàn)，是整個(gè)工控系統(tǒng)的最終結(jié)果輸出。文中自動分揀控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表及歷史數(shù)據(jù)報(bào)表如圖48所示[21] 。圖49 添加設(shè)備圖410 設(shè)備的添加再對FX系列編程口進(jìn)行設(shè)置，雙擊FX系列編程口彈出設(shè)備屬性編輯對話框，對它的參數(shù)作如表41和圖411設(shè)置，當(dāng)設(shè)置好參數(shù)后點(diǎn)擊檢查，無誤后點(diǎn)確定。用組態(tài)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。實(shí)際的設(shè)計(jì)工作中，出現(xiàn)了不少難題：氣源于氣閥的氣壓不能實(shí)現(xiàn)精確調(diào)制，傳感器的容易受到外界因素的干擾，上位機(jī)與下位機(jī)通信不穩(wěn)定等問題。采用步進(jìn)電機(jī)以實(shí)現(xiàn)傳送帶速度的可控制性、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分揀效率的質(zhì)的提高。 致 謝四年的大學(xué)，匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們四年所學(xué)的一個(gè)體現(xiàn)，經(jīng)歷半年的努力，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。在評閱中，周老師還指出了我設(shè)計(jì)中的許多不足，使我的設(shè)計(jì)更加完善合理。還要感謝教授我專業(yè)課程的胡老師、朱老師、白老師、張老師、賈老師等各位老師，在各位老師的辛勤教導(dǎo)下，讓我對我們專業(yè)所學(xué)的各種專業(yè)知識有了系統(tǒng)、詳實(shí)的了解，還有實(shí)驗(yàn)室的姜老師、趙老師、崔老師等各位老師，細(xì)心指導(dǎo)我們每一次的實(shí)驗(yàn)課程，教導(dǎo)我們最為一名工科學(xué)生，一定要有優(yōu)秀的實(shí)踐能力，通過每一次的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)課程，積極提高我們的動手能力，為我以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)