【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 PLC＋ IPC 模式。 工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對(duì) PLC 有重要影響。以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進(jìn)控制領(lǐng)域。目前的挑戰(zhàn)在于 1)硬件上如合適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境； 2)通訊機(jī)制如何提高其可靠。 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的原理和方 法 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì) 用于循環(huán)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)需求的控制方案，該方案能夠控制此循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)自動(dòng)完成運(yùn)輸工作 ,從而減輕人工勞動(dòng)，同時(shí)提高運(yùn)輸效率，以獲得更高的市場(chǎng)效益。這就需要選擇最佳的設(shè)計(jì)方法，達(dá)到最佳狀態(tài)。 下面我們比較一下 PLC 與其他幾種控制系統(tǒng)的異同點(diǎn)。 PLC 與繼電接觸器控制系統(tǒng)的異同點(diǎn) 相同點(diǎn)：繼電器接觸器線圈與所連觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系 ,和 PLC 的梯形圖中內(nèi)部線圈與內(nèi)部觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系相同。 不同點(diǎn)： 1) 實(shí)現(xiàn)原理不同 繼電器接觸器是利用實(shí)際電磁線圈通電吸合，使觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作，用來(lái)完成控制任務(wù)， 有延時(shí)，設(shè)計(jì)和分析控制電路時(shí)必須考慮到這一特點(diǎn)。而 PLC 的內(nèi)部繼電器（也稱為軟繼電器），它并不是真正的電磁線圈，而是電子元件，動(dòng)作的時(shí)間極短，通常認(rèn)為動(dòng)作是瞬時(shí)完成的。 2) 工作方式不同 繼電接觸器控制系統(tǒng)用實(shí)際硬件電路實(shí)現(xiàn)，按并行方式工作，只要形成電流通路，幾個(gè)電器的動(dòng)作就可能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。而 PLC 是用程序?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部線圈和觸點(diǎn)的邏輯關(guān)系，并通過(guò)循環(huán)掃描的方式工作。按先后順序執(zhí)行用戶程序，實(shí)現(xiàn)元件的邏輯控制關(guān)系，在任一時(shí)刻只能執(zhí)行一條指令，輸出點(diǎn)的刷新不是同時(shí)的。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 8 PLC 與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的異同點(diǎn) 相同點(diǎn)： 1) 基本結(jié)構(gòu)相同 PLC 和計(jì)算機(jī)都是由 CPU、存儲(chǔ)器、輸入和輸出部分構(gòu)成。有的部件（如存儲(chǔ)器）在二者中通用。 2) 程序執(zhí)行原理相同 PLC 和計(jì)算機(jī)都采用存儲(chǔ)程序，按地址訪問和順序執(zhí)行的基本工作思想，都是指令在內(nèi)存中順序存放， CPU 從內(nèi)存中順序取指令并執(zhí)行，直到最后一條指令。 不同點(diǎn)：工作方式不同 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。而 PLC 從0000 號(hào)存儲(chǔ)地址所存放的第一條用戶程序開始，在無(wú)中斷活跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址號(hào)遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到 END 指令結(jié)束。然后再?gòu)念^開始執(zhí)行，并周而復(fù)始地重復(fù)，直到停機(jī)或從運(yùn)行切換到停止工作狀態(tài)。而且 PLC 具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連接的 I/O 接口；更適用于控制要求的編程語(yǔ)言；更適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境的抗干擾性能；更高的可靠性。 PLC 與單片機(jī)的區(qū)別 1）單片機(jī)是一種集成電路，而 PLC 是建立在單片機(jī)之上的產(chǎn)品，兩者不具有可比性。 2）單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型均可，PLC 是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。 3）不同廠家的 PLC 有相同的 工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過(guò)海，各顯神通，功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。 因此從工程角度來(lái)看，對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用 PLC 方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好。對(duì)于量大的配套項(xiàng)目，采用單片機(jī)系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)研發(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)要求高。也就是說(shuō)單片機(jī)適合于研發(fā)， PLC 適合于應(yīng)用！ 綜上控制系統(tǒng)的比較，再結(jié)合本課題的設(shè)計(jì)要求，可以看出， PLC 編程控制常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 9 是本課題的最佳控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)方法選擇。 畢業(yè)設(shè)計(jì)研究意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究意義主要有以下幾點(diǎn)： 首先本次畢業(yè)設(shè)計(jì)編制出的 循環(huán)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的控制方案， 可以自動(dòng)并快速的實(shí)現(xiàn) 此循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)完成運(yùn)輸工作 ,從而提高運(yùn)輸效率獲得更高的市場(chǎng)效益，并可以有效緩解工作人員的工作強(qiáng)度。 同時(shí)，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以 培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想， 利用整個(gè) 大學(xué) 階段所學(xué) 的 知識(shí) ， 分析、解決 實(shí)際的工程設(shè)計(jì) 問題 ，提高自身的 實(shí)踐動(dòng)手能力 。通過(guò)通過(guò)畢設(shè)中的文獻(xiàn)檢索和查找資料來(lái)提高自身獲取新知識(shí)的能力。 最后，通過(guò)本次畢設(shè)設(shè)計(jì)可以為將來(lái)從事 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 類的工作 打下一定的實(shí)踐基礎(chǔ) 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容 畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容歸納為循環(huán)輸運(yùn)機(jī)構(gòu)電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，具體包括：氣缸磁性開關(guān)選型，液壓缸行程開關(guān)選型，工作位置負(fù)載檢測(cè)開關(guān)選型， PLC系統(tǒng)組件選型，編制 PLC 輸入 /輸出分配表，編制梯形圖程序等。 本次畢設(shè)中運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)課程知識(shí)、理論和畢業(yè)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決 開關(guān)選型， PLC 編程 等問題。具體設(shè)計(jì)流程如下： （ 1）分析被控對(duì)象并提出控制要求 詳細(xì)分析被控對(duì)象的工作流程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液、氣之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì) PLC 控 制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書。 （ 2）確定輸入／輸出設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、行程開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與 PLC 有關(guān)的輸入 /輸出設(shè)備，以確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 （ 3）選擇 PLC PLC 選擇包括對(duì) PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 10 （ 4）分配 I/O 點(diǎn)并設(shè)計(jì) PLC 外圍硬件線路 分配 I/O 點(diǎn)：畫出 PLC 的 I/O 點(diǎn)與輸入 /輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表。 （ 5）程序設(shè)計(jì) 程序 設(shè)計(jì)： ； ； 、故障診斷和顯示等程序；。 （ 6）聯(lián)機(jī)調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，從 PLC 只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將程序固化到 EPROM 中，以防程序丟失。 （ 7）整理和編寫技術(shù)文件 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)任務(wù)書、開題報(bào)告、文獻(xiàn)翻譯、 PLC 程 序以及使用說(shuō)明書等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的設(shè)計(jì)方法如下： 1．獨(dú)立思考，繼承和創(chuàng)新 設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真閱讀參考資料，集成或借鑒前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成果，但不能盲目地全面抄襲，應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)條件和要求，獨(dú)立思考，大膽地進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。只有這樣，才能作出高質(zhì)量地設(shè)計(jì)。 2．全面考慮 PLC 硬件的結(jié)構(gòu)形式、性能、 經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)等要求 任何 硬件 的 選型 ， 除去考慮它的結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式外， 還應(yīng)該綜合考慮 硬件 本身及整個(gè) 系統(tǒng) 的 控制 性要求、經(jīng)濟(jì)性要求、使用要求等才能確定。 3．采用 順 序控制 設(shè)計(jì)方法 由于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法沒有普遍的規(guī)律可循，具有很大的試探性和隨意性，對(duì)程序設(shè)計(jì)者要求較高，且讀取時(shí)較難讀懂設(shè)計(jì)者的思路，修改麻煩。而對(duì)于順序控制設(shè)計(jì)法而言，只要一個(gè)控制系統(tǒng)可以分解成幾個(gè)獨(dú)立的控制動(dòng)作，且這些常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 11 動(dòng)作必須嚴(yán)格按照一定的先后次序執(zhí)行才能保證生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，這樣就可以將系統(tǒng)的一個(gè)周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，用編程元件代表各個(gè)階段，利用轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，用代表各步的編程元件控制 PLC 的各輸出位。思路明了，易于編寫和修改。 4．使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 設(shè)計(jì)時(shí) 硬件 應(yīng)盡量使用標(biāo)準(zhǔn) 和規(guī)范，這有利于 系統(tǒng)中硬件的連接和數(shù)據(jù)的傳送 ，同時(shí)也可減少設(shè)計(jì)工作量、節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，對(duì)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或部門規(guī)范，一般都要嚴(yán)格遵守和執(zhí)行。因此，課程設(shè)計(jì)中，凡是有標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的，應(yīng)該盡量采用。 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 12 第二章 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu) 技術(shù)參數(shù)： (1)一個(gè)箱體單元重 1000kg； (2)箱體單元最大長(zhǎng)度 1650mm； (3)提升裝置提升速度 5～ 10cm/s； (4)推箱裝置推箱速度 8～ 15cm/s； (5)氣缸活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度 20～ 30cm/s； 基本結(jié)構(gòu)（圖 ）： 2 . 22 . 32 . 11552 . 13 . 23 . 14 . 1 4 . 34 . 2 4 . 44 . 54 . 65553 . 63 . 53 . 43 . 33 . 23 . 14 . 1 14 . 1 24 . 94 . 1 04 . 74 . 8IIIII IIVV5 圖 自動(dòng)裝載裝置系統(tǒng)元件布置圖 圖形說(shuō)明： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13 （ 1）圖中Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ代表 5 個(gè)工作位置； （ 2）圖中 1 代表提升液壓缸， 代表第 1 個(gè)推箱液壓缸， 代表代表第 2 個(gè)推箱液壓缸， 代表第 3 個(gè)推箱液壓缸； （ 3）圖中 代表第 1 個(gè)鎖緊氣缸，??， 代表第 6 個(gè)鎖緊氣缸，其中 和 ， 和 ， 和 均配對(duì)使用且同時(shí)動(dòng)作； （ 4）圖中 代表第 1 個(gè)定位氣缸，??， 代表第 12 個(gè)定位氣缸；其中 和 ，??， 和 均同時(shí)動(dòng)作； （ 5）圖中 5 代表箱體或負(fù)載； 工作要求及其流程 1. 系統(tǒng)滿載工作流程（裝箱）： 初始狀態(tài)為各液壓缸全部收縮到位，各鎖緊氣缸全部收縮到位，各定位氣缸全部伸出到位。系統(tǒng)流程由以下四部分組成： （ 1）將 III 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 V 號(hào)位 首先判斷 V 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 、 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→ 液壓缸 空載收縮到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位 （ 2）將 I 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 III 號(hào)位 首先判斷 III 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出 到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 （ 3）將 II 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 I 號(hào)位 首先判斷 I 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 14 定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 1 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位 （ 4）將 IV 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 II 號(hào)位 首先判斷 II 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 、 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位 2. 系統(tǒng)空載工作流程（退箱）： 初始狀態(tài)為各液壓缸全部收縮到位，各鎖緊氣缸全部收縮到位，各定位氣缸全部收縮到位。系統(tǒng)流程由以下四部分組成： （ 1）將 V 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 III 號(hào)位 首先判斷 III 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú) 則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位 （ 2）將 III 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 I 號(hào)位 首先判斷 I 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 42 收縮到位→ 液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載伸出到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載收縮到位 （ 3）將 I 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 II 號(hào)位 首先判斷 II 號(hào)位有無(wú)箱體，如有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 液壓缸 1 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位 （ 4）將 II 號(hào)位負(fù)載運(yùn)至 IV 號(hào)位 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 15 首先判斷 IV 號(hào)位有無(wú)箱體，如 有則不能動(dòng)作，如無(wú)則按照以下流程工作： 液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→定位氣缸 、 伸出到位→鎖緊氣缸 、 收縮到位→液壓缸 空載伸出到位→鎖緊氣缸 、 伸出到位→定位氣缸 、 收縮到位→液壓缸 帶載收縮到位→