【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 極端溫度、過(guò)電壓、欠電壓、震動(dòng)和濕度很大的工業(yè)環(huán)境中可靠地工作，因此其平均無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)。 ② 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái) PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。加上 PLC 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā) 展，使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 ③ 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡迎 PLC 沒(méi)有采用計(jì)算機(jī)控制中所使用的匯編語(yǔ)言來(lái)編程，而是采用“梯形圖”語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程。這種梯形圖語(yǔ)言與繼電器控制電路類(lèi)似，形式簡(jiǎn)練，容易掌握，不需要專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)知識(shí)。廣大電氣工作人員都可以在比較短的時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)用梯形圖編制控制程序。 PLC 還提供了功能表圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，梯形圖功能表圖、語(yǔ)句表之間還可以相互轉(zhuǎn)換，只用起來(lái)非常靈活方便。 PLC 的主要構(gòu)成和各主要部分的功能 PLC 由中央處理器 CPU，存儲(chǔ)器，輸入輸出接口， 編程器組成。中央處理器CPU是 PLC 核心，它的作用是接受輸入的程序并存儲(chǔ)程序。掃描現(xiàn)場(chǎng)的輸入狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序，并自診斷 。 存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序和數(shù)據(jù) 。 輸入接口采集現(xiàn)場(chǎng)各種開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的信號(hào)狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平，輸出接口用于輸出電信號(hào)來(lái)控制對(duì)象。編程器用于用戶程序的編制，編輯，調(diào)試，檢查和監(jiān)視。還可以顯示 PLC 的各種狀態(tài)。 PLC 的掃描工作方式與電氣控制的工作原理明顯不同。當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，是通過(guò)執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來(lái)完成控制任務(wù)的，這需要執(zhí)行很多的操作，但是 CPU 是不可能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作的， CPU只有按分時(shí)操作的（串行工作）方式，每次只執(zhí)行一個(gè)操作，按照順序逐一執(zhí)行。因?yàn)?CPU的運(yùn)算處理速度非?？欤詮恼w上來(lái)看， PLC 外部出現(xiàn)的結(jié)果似乎是同時(shí)（并行）完成的 。 這就是 PLC的串行掃描工作方式。用這種掃描工作方式來(lái)執(zhí)行用戶程序的時(shí)候，掃描是從第一條程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)順序的先后，逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 自動(dòng)布料控制系統(tǒng)的選擇 9 當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成一次上述三個(gè)階段稱(chēng)為一個(gè)掃描周期。在輸 入采樣階段， PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映像區(qū)中的相應(yīng)單元內(nèi)。在用戶執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC 就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間 ,CPU 按 I/O映像區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外圍設(shè)備。 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則 不管何種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，來(lái)提高生產(chǎn)的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵守以下基本的原則： ① 最大限度地滿 足被控對(duì)象的工藝要求 充分的發(fā)揮 PLC 控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，最大程度地滿足被控對(duì)象的工藝要求，這是 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要前提，也是設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要去現(xiàn)場(chǎng)做好調(diào)查研究，收集被控對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)資料，收集有關(guān)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外先進(jìn)資料。 ② 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要原則之一就是，保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。這會(huì)要求設(shè)計(jì)人員在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程、 元器件選擇 上要考慮全面，以確?？刂葡到y(tǒng)的安全可靠。 ③ 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)先進(jìn)的控 制系統(tǒng)必然能對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量有所提高，會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但是新工程的投入、技術(shù)培訓(xùn)和設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。因此，在滿足控制工藝要求的前提下，一是要不斷地提高工程的效益，另一方面也要注意盡可能降低工程的成本。 ④ 適應(yīng)發(fā)展的需要 隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，控制系統(tǒng)的工藝要求也將會(huì)不斷地提高，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)?shù)目紤]到以后控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善的需要。這就要求在 PLC、輸入 /輸出模塊、 I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量的選擇時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的完善。 繼電器 接觸 器控制與 PLC控制結(jié)合 料倉(cāng)料位傳感器通過(guò)線路將信號(hào)傳給 PLC， PLC 經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理將行動(dòng)指令通過(guò)線路傳給小車(chē)，小車(chē)通過(guò)可逆皮帶電機(jī)運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定位置并將料放到指定斗槽中。 傳感器從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)到實(shí)際值，通過(guò)電纜傳輸?shù)?PLC 中， PLC 里面有程序，目攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 自動(dòng)布料控制系統(tǒng)的選擇 10 的就是通過(guò)傳感器傳進(jìn)入的信號(hào)在結(jié)合自己里面的程序控制接在 PLC 后面的繼電器，繼電器的帶電與否會(huì)是繼電器里面的觸電關(guān)閉或斷開(kāi)，猶如一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)闔上一樣，定時(shí)器接在繼電器后面，猶如鬧鐘確定在你需要的時(shí)間內(nèi)使繼電器帶電或停電。觸點(diǎn)在連上后面的電源、開(kāi)關(guān)、 布料小車(chē) 。通過(guò)前面觸點(diǎn)的斷 開(kāi)和合并來(lái)控制后面 布料小車(chē) 的開(kāi)啟和停止。 通過(guò)編程，小車(chē)會(huì)自動(dòng)判斷當(dāng)前所處倉(cāng)位和具體位置坐標(biāo)，選定目標(biāo)料倉(cāng)可讓小車(chē)自動(dòng)運(yùn)行到指定位置進(jìn)行配卸。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效穩(wěn)定布料。 控制方案的比較和選擇 隨著 微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù) 的發(fā)展，逐漸形成了 可編程序控制器 PLC， PLC 克服了 傳統(tǒng)的 繼電接觸控制系統(tǒng)的機(jī)械觸點(diǎn)接線 麻煩 、 可靠性低、功耗高、靈活性 和 通用性差 的缺點(diǎn)， 這 充分 的 利用 到了 微處理器的優(yōu)點(diǎn)， 同時(shí)又能考慮 到現(xiàn)場(chǎng) 的 電氣操作維修 工 人的技能 特點(diǎn) 與習(xí)慣， 尤其 是 PLC程序 的 編制，不需要 工作人員有 專(zhuān) 業(yè) 的計(jì)算機(jī)編程 語(yǔ)言 方面的 知識(shí)，而是采用一套以 傳統(tǒng) 繼電器梯形圖為基礎(chǔ)簡(jiǎn)單 編程語(yǔ)言的 指令形式，使用戶 在 程序編制 時(shí) 方便易學(xué) 、 形象、直觀 的進(jìn)行編制 ；調(diào)試 、檢查和改 錯(cuò)也很方便。 使用 PLC 控制 ， 用戶 只需 按照PLC給的 說(shuō)明書(shū) 簡(jiǎn)單的 提示，做 簡(jiǎn)單 的用戶程序編制 和少量的接線 工作，就可方便 靈活 的 將 PLC 用于生產(chǎn)實(shí)踐 當(dāng)中。 PLC主要是程序控制 ，而 繼電器為機(jī)械控制，通常 小型簡(jiǎn)單 、 邏輯性單一的線路 控制 可以采用機(jī)械控制，這樣 會(huì) 比較節(jié)約成本。大中型線路 控制 ，以及邏輯性復(fù)雜的 工程 ，采用 PLC控制，這樣 就 可以根據(jù)不同的邏輯 控制 輸出不同的控制模式， 并且采用 PLC 控制 ，它 的可擴(kuò)展性強(qiáng)， 而 繼電器控制擴(kuò)展 比較 麻煩?，F(xiàn)在 大多數(shù) 的控制線路都 是 采用 PLC 控制，以及繼電器隔離的方式進(jìn)行 工 作，在程序和機(jī)械上行程雙層互鎖，很好的保證了控制效果以及末端的設(shè)備 。 本自動(dòng)布料控制系統(tǒng)是采用繼電器 接觸器控制與 PLC 控制結(jié)合。裝料信號(hào)通過(guò)線路將信號(hào)傳給 PLC， PLC 經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理將行動(dòng)指令通過(guò)線路傳給小車(chē)，小車(chē)通過(guò)可逆皮帶電機(jī)運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定位置并將料放到指定斗槽中。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 自動(dòng)布料原理的設(shè)計(jì) 11 4 自動(dòng)布料原理的設(shè)計(jì) 本自動(dòng)布料控制系統(tǒng)的組成包括布料小車(chē)檢測(cè)檢測(cè)系統(tǒng)、布料小車(chē)行走控制系統(tǒng)、料倉(cāng)料位 檢測(cè)系統(tǒng)、 PLC 控制系統(tǒng)的控制中心等。布料小車(chē)位置檢測(cè)系統(tǒng)將小車(chē)位置信號(hào)傳給 PLC 系統(tǒng)， PLC 通過(guò)編程將接收到的信號(hào)指令發(fā)給布料小車(chē)控制系統(tǒng)，布料小車(chē)由一三相異步電動(dòng)機(jī)控制，裝料檢測(cè)系統(tǒng)將裝料信號(hào)再傳給PLC系統(tǒng)，經(jīng)過(guò) PLC 系統(tǒng)的處理發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)指令，如此順序的邏輯控制。系統(tǒng)的原理圖如下圖 。 布料小車(chē)位 置檢測(cè)系統(tǒng) 布料小車(chē)行 走控制系統(tǒng) 裝料信號(hào) 檢測(cè)系統(tǒng) PLC系統(tǒng) 上位 機(jī)系統(tǒng) 小車(chē)位置信號(hào) 小車(chē)自動(dòng)行走控制 裝料信號(hào) 圖 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 設(shè)備的選擇 12 5 設(shè)備的選擇 檢測(cè)及電氣設(shè)備的選擇 小車(chē) 控制系統(tǒng)信號(hào)的處理包括工作狀態(tài)信號(hào)、啟停信號(hào)、故障信號(hào)、操作模式的選擇信號(hào)等，將這些信號(hào)實(shí)時(shí)的傳給系 統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)小車(chē)行走的準(zhǔn)確控制。一般的傳統(tǒng)方法是通過(guò)數(shù)據(jù)通訊電纜，但本系統(tǒng)中小車(chē)的移動(dòng)的距離較遠(yuǎn)，敷設(shè)電纜，難度較大，因此系統(tǒng)選擇了低功率、全數(shù)字、高頻無(wú)線收發(fā)器用于小車(chē)和控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。 系統(tǒng)檢測(cè)小車(chē)位置，傳統(tǒng)檢測(cè)的方式是編碼器位置檢測(cè)、采用聲波檢測(cè)等方法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用的檢測(cè)效果比較，傳統(tǒng)檢測(cè)方法會(huì)存在測(cè)量不穩(wěn)定、誤差較大的嚴(yán)重缺陷，這就影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此系統(tǒng)采用的是工業(yè)級(jí)激 光測(cè)距儀，這樣檢測(cè)小車(chē)的位置， 它有標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)接口，具有耐高溫、防塵、運(yùn)行穩(wěn)定、精確度高等優(yōu)點(diǎn)。 在 PLC 控制系統(tǒng)獲 得小車(chē)位置信號(hào)以后，通過(guò) PLC 處理成相應(yīng)的槽位信號(hào)，并根據(jù)小車(chē)位置和裝料斗槽位置的關(guān)系，控制布料小車(chē)的自動(dòng)行走和相應(yīng)斗槽的下料位置，通過(guò)皮帶的正反轉(zhuǎn)控制，使物料能準(zhǔn)確的下到相對(duì)應(yīng)的料倉(cāng)。 PLC 的選型 選型分析 在 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中主要根據(jù)被控對(duì)象的工藝要求和用戶需要等方面選擇適當(dāng)?shù)腜LC，通過(guò)對(duì)比使用性能價(jià)格比最佳的類(lèi)型。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)而言， PLC 的選型考慮因素和原則如下 : ① 一般以開(kāi)關(guān)量控制為主和兼有模擬量控制的系統(tǒng)大多使用 PLC，這尤其適用于邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變、動(dòng)作頻繁的系統(tǒng)。使用在 這樣的系統(tǒng)，會(huì)使技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果發(fā)揮到最佳。 ② 是否需要雙機(jī)熱備、中斷輸入、高速計(jì)數(shù)器、位置控制等智能模塊和特殊模塊。是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，是否與計(jì)算機(jī)連接，以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。 ③ 開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)、模擬量 1/0 路數(shù)、內(nèi)存容量、電壓等級(jí)及輸出功率。1/0點(diǎn)數(shù)會(huì)直接影響到 PLC 輸入 /輸出模塊的選擇， I/0 點(diǎn)數(shù)一般要考慮 1 件到 2件的余量，尤其是開(kāi)關(guān)量的輸入更應(yīng)該考慮多些余量 。選擇適當(dāng)?shù)碾妷旱燃?jí)可提高 PLC 的抗干擾能力，主機(jī)用戶內(nèi)存容量的大小對(duì)設(shè)備的影響不是很大，因此會(huì)建議主機(jī)用戶內(nèi)存容量可以選擇大一些。 ④ 選擇 PLC的其他因素有：對(duì)其結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、外型、技術(shù)服務(wù)、價(jià)格、攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 設(shè)備的選擇 13 應(yīng)用業(yè)績(jī)、設(shè)置條件等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析比較，然后選擇理想的 PLC 產(chǎn)品。 系統(tǒng)的安裝 有無(wú)遠(yuǎn)程功能的 PLC 適用的控制系統(tǒng)也肯定不同，大范圍的控制系統(tǒng)一般使用有遠(yuǎn)程的 PLC。單機(jī)或控制范圍不大的系統(tǒng)一般使用無(wú)遠(yuǎn)程功能的 PLC。在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，集中控制室一般會(huì)設(shè)有本地站，而低壓配電室或儀表室一般用于遠(yuǎn)程站，這樣也是為了使 PLC 的外部接線盡可能短。 PLC 盡量不安裝在結(jié)凝、高溫、特別是震動(dòng)強(qiáng)烈的場(chǎng)所。 PLC 選型的確定 本自動(dòng)布料 控制系統(tǒng)在 PLC 選擇上采用三菱 FX系列 PLC，三菱 FX系列 PLC軟繼電器編號(hào)由字母和數(shù)字組成。其中：輸入繼電器和輸出繼電器用八進(jìn)制數(shù)字編制，其他均采用十進(jìn)制數(shù)字編制。 三菱 FXPLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng) FX 系列中最高檔次的超小程序裝置 ， 適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。三菱 PLC 的特點(diǎn)： 系統(tǒng)配置即固定又靈活；編程簡(jiǎn)單，豐富的品種；令人放心的高性能；高速運(yùn)算；使用于多種特殊用途；外部機(jī)器通訊簡(jiǎn)單化；共同的外部設(shè)備。 自動(dòng)布料小車(chē)控 制系統(tǒng)利用了三菱 FX 系列 PLC 的特點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)、行程開(kāi)關(guān)及其他一些輸入 /輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了布料的自動(dòng)化。 輸入 /輸出模塊的選擇 ① 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇 開(kāi)關(guān)量輸入模塊的種類(lèi)很多，按每塊模塊的輸入點(diǎn)數(shù)分：常用的有 8 點(diǎn)、 12點(diǎn)、 16 點(diǎn)、 32 點(diǎn)等；按工作電壓分：常用的有直流 5V、 12V、 24V、 48V