【正文】 代后， PLC也被廣泛的應(yīng)用到流程工業(yè)自動化系統(tǒng)中使用。 PAC 主要用于解決那些所謂的剩余的 20%的問題，但現(xiàn)在一些高端 PLC也具備了解決這問題的能力，加之 PAC 是一種較新的控制器，所以其市場還有待于開發(fā)和推動。 雖然 各有各的看法， 但 隨著生產(chǎn)廠家的努力和技術(shù)的發(fā)展， softPLC 肯定也能在其最適合的地方得到認(rèn)可。雖然通信網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大，但硬件連接和軟件程序設(shè)計(jì)的工作量卻不大，許多制造商為用戶設(shè)計(jì)了專用的通信模塊，并且在編程軟件中增加了向?qū)?，所以用戶大部分的工作是簡單的的組態(tài)和參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了 PLC 中復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通信功能的易用化。它為傳統(tǒng)的 PLC 突破了原有的體系結(jié)構(gòu)，并為相應(yīng)的軟件技術(shù)奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在 PLC 的冗余產(chǎn)品包括 CPU 系統(tǒng)、 I/O 系統(tǒng)以及熱備份冗余軟件的。各種單色彩色的顯示設(shè)定單元、觸摸屏、覆膜鍵盤等應(yīng)有盡有，它們不僅可以完成大量數(shù)據(jù)設(shè)定和顯示，更能直觀的顯示動態(tài)圖形畫面，而且還能完成數(shù)據(jù)處理功能。典型的智能化模塊主要有高速計(jì)數(shù)模塊、定位控制模塊、溫度控制模塊、閉環(huán)控 制模塊、以太網(wǎng)通信模塊和各種協(xié)議總線通信模塊等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小型和微型 PLC 的市場份額一直保持在 70%— 80%之間，所以對 PLC 的小型化的追求不會停止。 （ 5）開放化，標(biāo)準(zhǔn)化階段 從 20 世紀(jì) 90 年代中期以后，其實(shí)關(guān)于 PLC 開放性的工作在上世紀(jì) 80 年代就已經(jīng)展開，但由于受到各大公司的利益的阻撓和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化難度的影響，這項(xiàng)工作進(jìn)展的并不順利。 （ 2）崛起階段 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 11 從 20 世紀(jì) 70 年代中期到 80 年代初期，由于 PLC 在取代繼 電器控制系統(tǒng)方面的卓越表現(xiàn)，所以自從它在電氣自動控制領(lǐng)域開始普及運(yùn)用后便得到了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)在很多 PLC已不再提供編程器，而是提供微機(jī)編程軟件了，并且配有相應(yīng)的通信連接電纜。 編程器 編程器是提供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。輸出映像寄存器由輸出點(diǎn)對應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、指示燈被控設(shè)備的執(zhí)行元件。它存儲用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值，如定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值和設(shè)定值。由于用戶程序需要經(jīng)常改動、調(diào)試， 故用戶程序存儲器多為可隨時(shí)讀寫的 RAM。它主要追求運(yùn)算速度快，它以 4 位為一片。 中央處理單元（ CPU） CPU 在 PLC 中的作用類似于人體的神經(jīng)中樞，它是 PLC 的運(yùn)算、控制中心。 PLC 的基本組成及其作用 PLC 是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機(jī)系統(tǒng)基本相同。定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具備很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這些要求的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是提出了將繼電接觸器控制的簡單易用，使用方便，價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)與計(jì)算機(jī)的功能完善、靈活性、通用性好的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，將繼電接觸器控制的硬連線邏輯轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)的軟件邏輯編程的設(shè)想。 （ 4） 能夠用 PLC 實(shí)現(xiàn)基本功能。以上這些都將給我們的設(shè)計(jì)帶來難度。自動分揀的概念先在機(jī)場行李處理和郵政處理中心得到應(yīng)用 , 然后普及到其他行業(yè)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使學(xué)生更系統(tǒng)地利用學(xué)過的知識，更快更好地投入到社會的工作中。屬于快聚快散作業(yè)工藝方式。對分揀技術(shù)市場需求是多樣性的。分揀輸送設(shè)備有以下幾種分類的 方式 :按承載裝置的不同區(qū)分 , 如小車翻盤式、皮帶式 (平、斜 )、鋼帶式、滾輪分離式。 （ 5）格口：容納被分揀的物品可以是具有一定容量的滑槽或者是一段傳輸機(jī)構(gòu)。 （ 3）機(jī)械分揀機(jī)構(gòu)：分揀機(jī)構(gòu)作為傳輸 設(shè)備的一部分 , 是分揀機(jī)的主體在物品青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 2 的傳輸過程中采用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械動作方式把被分揀物品導(dǎo)入到指定的格口(路向 )。隨著競爭的加劇 , 人們對物流的流動速度要求越來越高 , 這樣的貨物分揀系統(tǒng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代化物流管理的需要，于是新型的自動分揀系統(tǒng)開始被研發(fā)，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。許多發(fā)達(dá)國家十分對它 重視，并投入了大 量的人力物力加以研究和應(yīng)用。在我國，自主研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人在近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果 。 現(xiàn)代自動分揀系統(tǒng)的分類 （ 1）根據(jù)定單分揀貨物：如果定單定貨數(shù)量比較大 , 可以根據(jù)定單 , 一個(gè)人一次提取大量定貨。分揀機(jī)構(gòu)的種類很多 , 有小車傾翻式、小車交叉帶式、皮帶閘門式、鏈板滑靴式等多種形式。其中 , 傳輸方式有動力皮帶或輥道方式。適于普通包裹類及周轉(zhuǎn)箱與盒式包裝物品的分揀作業(yè) : 推式懸掛式、地面鏈?zhǔn)椒謷C(jī)適于較重載荷的物品分揀作業(yè) : 按分揀尺寸大小分類 , 如郵政領(lǐng)域里的小件分揀機(jī)、扁平件分揀機(jī)具有高的分揀效率 : 按分揀機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)區(qū)分 , 如交叉帶式分揀機(jī)、滑塊式分揀機(jī)、翻盤式分揀機(jī)、翻板式分揀機(jī)、斜行皮帶式等 : 按分揀過程的物流某種形態(tài)可區(qū)分為有落差和無落差兩種分揀方式。如適應(yīng)易碎物品分揀的無落差分揀技術(shù)、具有高精度控制分揀技術(shù) , 都會有適度的發(fā)展。 自動分揀系統(tǒng)的意義 今天 , 一個(gè)先 進(jìn)的貨物分揀系統(tǒng) , 對于系統(tǒng)集成商、倉儲業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、后勤管理業(yè)等是至關(guān)重要的 ,因?yàn)檫@意味著比競爭對手更快的物流速度 , 更快地滿足顧客的需求 , 其潛在的回報(bào)是驚人的。 課題目前的發(fā)展?fàn)顩r 自動分揀系統(tǒng)在生產(chǎn)工業(yè)中有著舉足輕重的作用。隨著業(yè)界對現(xiàn)代化物流的實(shí)際需求的增長 , 各行業(yè)對高速精確的分揀 系統(tǒng)的要求正在不斷地提高。 （ 2） PLC 的步進(jìn)指令編程方面：首先要把整個(gè)控制過程按任務(wù)要求分解，如何畫出機(jī)械手系統(tǒng)控制過程的流程圖 。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1）初步設(shè)計(jì)：了解設(shè)計(jì)任務(wù)，理解系統(tǒng)控制要求；收集相關(guān)資料； （ 2）硬件設(shè)計(jì)： PLC I/O 接線圖； （ 3）軟件設(shè)計(jì)：控制系統(tǒng)順序功能圖；控制系統(tǒng)梯形圖程序；控制系統(tǒng)語句表程序。 1969 年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述十點(diǎn)要求，研制出世界上第一臺可編程控制器， 型號為 PDP— 14，人們把它稱作可編程邏輯控制器（ PLC Programmable Logic Controller）簡稱為 PLC。這也是區(qū)別一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。按結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 可分為整體式和組合式兩類。它按照系統(tǒng)程 序所賦予的功能，完成以下任務(wù)： (1) 接收并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)； (2) 診斷電源、 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯(cuò)誤； (3) 用掃描的方式接收輸入信號，送入 PLC 的數(shù)據(jù)寄存器保存起來； (4) PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進(jìn)行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作； (5) 將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果送至輸出端。用幾個(gè)位片級聯(lián)，可以組成任意字長的微處理器。由于 RAM 掉電會丟失數(shù)據(jù)，因此使用RAM 作用戶程序存儲器的 PLC，都有后備電池 (鏗電池 )保護(hù) RAM，以免電源青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 9 掉電時(shí)，丟失用戶程序。它還用來存放 A/0 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。 電源部分 PLC 一般使用 220V 的交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V, +12V, +24V 的直流電源，使 PLC 能正常工作。它有簡易型和智能型兩類。 PLC 的發(fā)展 PLC 的發(fā)展歷史 PLC 的技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)和微電子技術(shù)的發(fā)展而飛速發(fā)展，由最初的一位機(jī)發(fā)展為 8 位機(jī)。這個(gè)階段的 PLC 在其控制功能方面增強(qiáng)了許多，例如數(shù)據(jù)處理，模擬量的控制等。所以 PLC 誕生后的近 30 年里，各個(gè) PLC 在通信標(biāo)準(zhǔn)，編程語言等方面都存在著不兼容的地方，這為在工業(yè)自動化中實(shí)現(xiàn)互換性，互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化都帶來了極大地不便。 （ 2）向大容量、高速度、信息化方向發(fā)展 現(xiàn)在大中型 PLC 采用多微處理系統(tǒng)，有的采用了 32 位處理器，并集成了通信互聯(lián)網(wǎng)功能，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，運(yùn)算速度、數(shù)據(jù)交換速度及外設(shè)響應(yīng)速度都有大幅度的提高，存儲容量大大增加，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。 （ 4）人機(jī)界面（接口）的發(fā)展 HMI（ Humanmachine Intereace）在工業(yè)自動化系統(tǒng)中起著越來越重要的作用， PLC 控制系統(tǒng)在 HMI 方面的進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： a. 編程工具的發(fā)展 過去絕大部分大中型 PLC 僅僅提供手持式的編程器，編程人員通過編程器和PLC 打交道。 c. 基于 PC 的組態(tài)軟件 在中大型的 PLC 控制系統(tǒng)中，僅僅靠簡單內(nèi)的顯示設(shè)定單元已經(jīng)不能解決人機(jī)界面的問題，所以基于 windows 的 PC 機(jī)成為了最佳的選擇。大型 PLC 以及冗余技術(shù)一般都是在大型的過程控制系統(tǒng)中使用。 IEC611313 不僅在 PLC 系統(tǒng)中被廣泛青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 14 應(yīng)用，在其他的工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、工業(yè)編程軟件中也得到了廣泛應(yīng)用。 g. 軟 PLC 的概念 所謂軟 PLC 就是指在 PC 機(jī)的平臺上，在 windows 操作環(huán)境下，用軟件來實(shí)現(xiàn) PLC 的功能。 h. PLC 的概念 在工控界，對 PLC 的應(yīng)用情況有一個(gè)“ 8020”法則，即 ：第一， 80%的 PLC應(yīng)用場合都是使用簡單的低成本的小型 PLC； 第二， 78%（接近 80%）的 PLC都是使用的開關(guān)量（或數(shù)字量）； 第三， 80%的 PLC 應(yīng)用使用 20 個(gè)左右的梯形圖指令就可解決問題。 i. PLC 在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的設(shè)置 現(xiàn)場總線的出現(xiàn)，白哦指著自動化技術(shù)步入了一個(gè)新的時(shí)代。一直到現(xiàn)在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)， PLC更是其中的主角，其應(yīng)用面越來越廣。目前， PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類： （ 1）中小型單機(jī)電氣控制系統(tǒng) 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，例如塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、電鍍流水線及電梯控制等?，F(xiàn)在工業(yè)自動化領(lǐng)域基于 PLC 的運(yùn)動控制系統(tǒng)和其他控制手段相比，功能更強(qiáng)、裝置體積更小、價(jià)格更低、速度更快、操作更方便。但是，可編程控制器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制。對于需要擴(kuò)展的系統(tǒng)，只要選好擴(kuò)展模塊，經(jīng)過簡單的連接即可。 （ 4）功能強(qiáng)大，成本低 現(xiàn)在 PLC幾乎能滿足所有的工業(yè)控制領(lǐng)域的需要。因?yàn)?PLC 是通過程序來完成控制任務(wù)的，采用了方便的工業(yè)編程語言，且具強(qiáng)制和仿真的功能，故程序的設(shè)計(jì)、修改和調(diào)試都很方便，這樣可大大地縮短設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。同時(shí)采取“軟件兼施”的辦法。 對第一個(gè)問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量 I/O 和模擬量 I/O 以及這些 I/O 點(diǎn)的性質(zhì)。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 20 對第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （ 1）功能方面 所有的 PLC 一般都具有常規(guī)的功能；但對于某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC 是否有能力完成控制任務(wù)。例如， PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù) 在幾十到幾千點(diǎn)范圍內(nèi)，這時(shí)用戶應(yīng)用程序的長短對系統(tǒng)的響應(yīng)速度會有較大的差別。 (3) 如果下限位開關(guān)斷開，吸住的是大球 。 圖 31 機(jī)械手分揀大小球的工作示意圖 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 22 I/O 編址 表 31 I/O 編址表 控制信號 元件符號 地址編碼 功能 輸入 SB1 起動 SB2 停止 SB3 急停 LS1 左限位開關(guān) LS2 下限位開關(guān) LS3 上限位開關(guān) LS4 小球右限位開關(guān) LS5 大球右限位開關(guān) PS0 檢測是否有球開關(guān) PS1 檢測是否有球接近開關(guān) 輸出 HL 原始位置指示燈 Y1 抓球電磁鐵 KM1 下行接觸器 KM2 上行接觸器 KM3 右行接觸器 KM4 左行接觸器 KM5 檢測有沒球接觸器 KM6 檢測是否有球接近接觸器 定時(shí)器 時(shí)間 T37 1S T38 1S 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 23 機(jī)械手分揀系統(tǒng)的接線圖 圖 33 I/O 系統(tǒng)接線圖青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 4 大小球分揀系統(tǒng)的軟件程序 自動分揀大小球系統(tǒng)控制程序工作框圖 根據(jù)要求，該控制工作框圖根據(jù)吸住的是（大球、小球 ）有兩個(gè)分支，此處應(yīng)為分支點(diǎn)，且屬于選擇性分支。 梯形圖概述 概念 梯形圖是 PLC 使用得最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。能流只能從左向右流動。