【正文】 ook............................................ 66Acknowledgements..................................................67References…………………………………………………………………………..68Appendix 1 PLC control loading turntable hardware circuit designAppendix 2 PLC control loading turntable ladderV第1章 緒 論 言隨著自動化系統、智能化系統的普及和人們生活生產水平的不斷加快，生產效率也在不斷的提高著。設計起來簡單易懂，邏輯清晰，易于修改和升級能在工業(yè)生產中發(fā)揮最大的功能取得最高的利潤。機電一體化系統是將傳統的機械技術與新興的微電子技術及信息技術相結合可以說機電一體化是現代機械的標志。 、計算機化。由于計算機的參與，轉臺的在精度控制，自動運行，自動檢測方面有了飛躍的發(fā)展。隨著通信技術和人機界面的發(fā)展，現在的轉臺可以說是發(fā)生了非常大的變化，無論是從外觀還是到具體的操作模式和通信功能。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。，低功耗，便于生產便攜式產品。底板可插接各種板卡，包括CPU卡、顯示卡、控制卡、I/O卡等。，電源有較強的抗干擾能力。PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產過程。大型PLC使用另外一個CPU來完成模擬量的運算。它能在不同環(huán)境下運行，可靠性十分強悍。另外使輸入/輸出接口電路的電源彼此獨立，以免電源之間的干擾。PLC是面向工礦企業(yè)的工控設備，接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。S7系列PLC產品可分為微型PLC（如S7200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7300）和中、高性能要求的PLC（如S7400）等[10]。S7300 PLC是模擬式中小型PLC，電源、CPU和其他模塊都是獨立的，可以通過U形電源（PS）、CPU和其他模塊緊密固定在西門子S7300的標準軌道上。CPU有4種操作模式：STOP（停機），STARTUP（啟動），RUN（運行）和HOLD（保持）。(2） I/0模塊的選擇I/O模塊點數估算PLC系統所要求的I/O點數與接入的輸入/輸出設備類型有關。垂直安裝位置16點。 5. 通道之間分成的組數：8組 6. 允許的電位差：不同電路之間75VDC/60VDC 7. 電流消耗：背板總線供電最大110mA 負載電壓L+(空載)供電最大160mA 8. 模塊功率損耗： 模擬量模塊的選擇 模擬量輸入模塊SM331。MCGS是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領域服務的通用計算機系統軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點[14]。MCGS組態(tài)軟件由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成。9．良好的可擴充性，可通過OPC、DDE、ODBC、ActiveX等機制，方便地擴展MCGS ，并與其他組態(tài)軟件、MIS系統或自行開發(fā)的軟件進行連接[15]。根據不同的使用要求，BERO電感式接近開關能提供：2線、3線、4線制式。利用生產機械運動部件的碰撞使其觸頭動作來實現接通或分斷控制電路，達到一定的控制目的。西門子3SE塑殼行程開關的功能是相應于移動機械的位置產生電信號，設備使用于任何氣候條件，3SE32開關可作控制系統中的安全位置開關，常閉接點通過栓塞桿強制斷開開關的NC觸頭（正常斷開）。在大型工業(yè)工廠里，其電機的容量非常大，是整個工廠的用電大戶，其80%的電能將被電機消耗掉。是一種廣泛應用于各行各業(yè)的電力電子設備，它通過控制電機的旋轉速度來滿足各行業(yè)的需求。 D．功能多樣，有利于自動化生產、提高生產效率及自動化水平。三相電源進線時，不用考慮相許問題，其不影響電機的轉向。該電阻稱為預充電電阻，該接觸器稱為預充電接觸器或預充電繼電器。制動單元:制動單元是一個或一組晶體管,與制動電阻串聯之后,接在直流母線上。所需要的功率與轉速成正比，通常轉速限制在基本頻率之內[19]。適用范圍：可以接收熱電阻或各類熱電偶輸入，可直接安裝于溫度傳感器接線盒內，并標出標準電壓電流信號，廣泛用于電力、冶金、化工、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等行業(yè)的控制領域。%/℃冷端補償：0～50℃177。如果電源再次接通，那么位置讀數仍是當前的，有效的；　不像增量編碼器那樣，必須去尋找零位標記。一般地，旋轉編碼器也能得到一個速度信號，這個信號要反饋給變頻器，從而調節(jié)變頻器的輸出數據。防護等級達到了IP45的級別，滿足本設計的要求。SM331模擬量輸入模塊為8通道12位精度。其余的地址分配如表32所示。在編程過程中，實時監(jiān)測邏輯關系是否正確，如果有錯誤會顯示錯誤信息。S7300型PLC采用的模塊化的結構，CPU和信號I/O、通信模塊、I/O擴展模塊是單獨分開的，屬于中小型PLC最大可以擴展32個模塊。在組態(tài)好硬件以后，在下面的一欄中，就可以讀取各個模塊的型號與訂貨號。程序的設計應該分為手動運行和自動運行兩部分。程序不斷的同時檢測兩邊的工作是否完成。在其編程窗口中分別可以建立OB、FB、FC、SFB、SFC等塊。圖48 中斷組織塊執(zhí)行過程當系統檢測到一個OB塊中斷時,則被中斷塊的累加器和寄存器上的當前信息將被作為一個中斷堆棧存儲起來(I 堆棧)。必須保證所定義的時間間隔大于組織塊中程序的執(zhí)行時間。RET_VAL是當程序出現錯誤時，返回一個錯誤信息到指定的數據塊，OUT是處理完成后把相應的值存儲在指定數據塊[26]。圖49 MCGS組態(tài)軟件的整體結構MCGS具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。以轉臺分界面為例,通過畫面可直觀地反映轉臺的運行狀態(tài)，系統模擬量的顯示采用動態(tài)文本,畫面數值根據實時數據庫對應數據對象的變化實時刷新,故障報警時會立即以紅色閃爍。窗口菜單是設置編輯畫面的排列效果，可以橫向顯示或者縱向顯示。在圖做上角，三個按鈕分別是啟動、變頻器上電、急停按鈕，這是在系統的運行中非常重要的三個按鈕，旁邊的三個指示燈分別與三個按鈕相關聯，當按鈕動作后，三個指示燈也顯示不同的顏色，用來直觀的顯示按鈕是否動作。圖52 觸摸屏畫面組態(tài)第5章 系統的仿真及模擬運行在整個系統構硬件構建完成，軟件編寫完畢后，為了檢驗軟硬件設計的可行性，要進行必要的仿真模擬運行。在系統硬件設計上，可編程控制器的使用，不僅能夠進行有效地控制，而且可以與上位機進行實時通信，將控制站的數據及時地傳送到操作員站；在系統軟件設計上，控制站采用梯形圖對PLC進行編程，操作員站采用MCGS組態(tài)軟件對控制站進行實時監(jiān)控。Energy Conversion Engineering Conference， 1996. IECEC 96.， Proceedings 1996 1996 （頁碼： ~2098） [26] A Design of Constant Pressure Water Supply Control System，ZHU HAICHEN。 Wujiu Li圖54 SIMULINK連接圖圖55 手自動切換仿真a圖56 手自動切換仿真b第6章 結論本文對機械載物轉臺控制系統工作原理和應用PLC的控制機理進行了詳細的研究，并針對即將投入生產實踐活動中的轉臺控制設備可能存在的種種問題，從硬件和軟件上分別對控制系統進行研究與設計，主要內容如下：設計一個機械手搬運部件的載物轉臺控制裝置，以可編程控制器作為系統的控制核心，采用傳感器對轉臺上的部件個數進行檢測，當部件裝滿時轉臺轉向機械手，轉臺到位后定位汽缸伸出固定轉臺，等待機械手搬運部件；當機械手搬完部件后，轉臺反相轉回，轉臺到位后定位汽缸伸出固定轉臺，等待部件載放，從而完成人工操作與自動操作間的轉換。這樣可以減少由于故障而引起的不必要損失。你可以把一個元素放在另一元素的前面或者后面，使畫面顯示更加直觀方便。在編輯菜單下，我們可以對畫面進行編輯，包括動畫效果的編輯。主控窗口是用戶應用工程的主框架,通過對菜單的設計與主控窗口屬性的設置,可以管理用戶窗口的打開和關閉、指定啟動窗口、調度用戶策略的運行、系統管理等。兩部分互相獨立，又緊密相關。HI_LIM是需要轉換的工程量的最大值。在S7300中，循環(huán)中斷組織塊為 OB 35，它的缺省調用時間為100ms，其允許的設定范圍為1ms至1分鐘。操作系統為被中斷的塊保存全部的寄存器堆棧。手動運行圖如圖46所示。一但裝滿以后，機械臂離開，PLC控制電機正傳，同時各傳感器檢測旋轉是否到位。開始運行后首先轉臺的右側檢測物件是否裝滿，同時左側檢測物件是否全部取完，當兩個條件全部滿足時進行下一過程：轉臺的正轉。第三槽應該放置IM模塊，如果沒有用到IM模塊，那么此槽應該空出，而不能放置別的模塊。硬件組態(tài)就是要求整個模塊的組合中，軟件和硬件要一一對應上。還可使整個系統程序結構清晰、明了、方便調試和閱讀。數字量輸入模塊和模擬量輸入模塊的地址分配如表31所示。也可以在其它的輸入點出現故障的時候快速的維修。由上海禹萌控制設備公司生產的型號為ZSP3806003G100BZ35C的旋轉編碼器具有：體積小、重量輕、調試簡單、安裝方便等特點。此系統全部用一個紅外光源垂直照射，這樣光就把盤子上的圖像投射到接收器表面上，該接收器覆蓋著一層光柵，稱為準直儀，它具有和光盤相同的窗口。編碼器一般分為增量型與絕對型，它們存著最大的區(qū)別：在增量編碼器的情況下，位置是從零位標記開始計算的脈沖數量確定的，而絕對型編碼器的位置是由輸出代碼的讀數確定的。%FS～177。在電機和軸承處安裝溫度傳感器，實時的檢測其工作中的溫度反饋給PLC并在觸摸屏中顯示出來，給操作人員簡便的觀察窗口，降低轉臺的故障率[20]。輸出電流波形接近正弦波，諧波成 變頻器的選型依據變頻器的選型和應用, 首先要考慮的就是負載的類型，負載類型可以分為三大類：恒轉矩負載負載的特點是：在整個運行的速度范圍內，需要相同大小的負載。直流電抗器的作用是抑制變頻器的進線電流諧波,從而減少對電網的污染。為了保護儲能電容，需要在直流母線中串聯一個電阻。電源：變頻器的進線電源可以是三相380500V，或三相200－240V，也可以是單相200－240V；也可以是690V。 B．節(jié)能（與具體負載、使用情況有關）。實際也稱為VVVF：即Variable Voltage Variable Frequency。 變頻器的基本結構原理 作為日常生產生活中應用最廣泛的動力來源，電動機可謂是無所不能。用于控制機械設備的行程及限位保護。符合高標準的感應距離，低成本的接線方式、由PLC直接向開關提供電源。此外還集成有一下保護功能：所有開關均可以選電纜式或插頭式鏈接，作為標準配置電纜鏈接開關帶有2米長的防油PRU電纜。此外，MCGS 、鎖定軟件狗、工程運行期限等功能，以保護組態(tài)開發(fā)者的成果。MCGS充分利用了Windows操作平臺的多任務、按優(yōu)先級分時操作的功能，使PC機廣泛應用于工程測控領域成為可能。北京MCGS昆侖通態(tài)組態(tài)軟件公司是專注于人機界面的專業(yè)化公司。 3. 額定負載電壓:L+ 24VDC。主要技術數據為：電纜長度：非屏蔽600m，屏蔽1000m。5. 大容量高端型CPU：3172DP和CPU 3182DP。如：DI（數字量輸入）、DO（數字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、FM（功能模塊）和CP（通信模塊）等。具備強大的通信功能，S7300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。西門子（SIEMENS）公司的PLC產品包括LOGO、S7200、S71200、S7300、S7400等。這是PLC產品的市場生存價值。隔離和濾波，是抗干擾的兩大主要措施。 ，編程簡單，采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發(fā)周期短，現場調試容易。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優(yōu)點，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。PLC自1969年美國數據設備公司（DEC）研制出現，現行美國、日本、德國的可編程序控制器質量優(yōu)良，功能強大[6]。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點：，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。工控機的主要結構：IPC的全鋼機箱是按標準設計的，抗沖擊、抗振動、抗電磁干擾，內部可安裝同PCbus兼容的無緣底板。 ，使用方便，實現模塊化。 它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。當時來看，它的功能單一但是結構簡單可維護性較高，操作方便。除了前期的開發(fā)，在整個工作過程中，完全