【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 需要的 PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)。根據(jù)估算的方法故本課題的 I/O 點(diǎn)數(shù)為輸入 40 點(diǎn)，輸出 21 點(diǎn)。 2．存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是指可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存 儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段 ,為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的 25%考慮余量。因此本課題 PLC 內(nèi)存容量選擇應(yīng)能存儲(chǔ) 5000 條梯形圖，這樣才能在以后的改造過(guò)程中有足夠的空間 3．控制功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇 。 根據(jù)本課題所設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制的需要，主要介紹以下幾種功能的選擇。 (1)控制功能 PLC 主要用于順序邏輯控制，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，一方面要提高 PLC 的處理速度，另一方面節(jié)省存儲(chǔ)器容量。 (2)診斷功能 PLC 的診斷 功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。 通過(guò) 過(guò)軟件對(duì) PLC 內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行的診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì) PLC的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能 進(jìn)行的診斷就是外診斷。 PLC 的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。 (3)編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器共用一個(gè) CPU，編程器在編程模式時(shí)， CPU 只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程之后，編程器切換到運(yùn)行模式， CPU 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，就不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在本設(shè)計(jì)中選用的是此方式。 在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機(jī) CPU 負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線 編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型 PLC 中經(jīng)常被采用。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（ IL）、結(jié)構(gòu)文本（ ST）兩種文本語(yǔ)言。 (4)機(jī)型選擇 S7200 系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮著強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。 S7200 CPU226 集成 24 輸入 /16輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 I/O點(diǎn)?？蛇B接 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至 248 路數(shù)字量 I/O點(diǎn) 35 路模擬量 I/O 點(diǎn)。 13K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 6 個(gè)獨(dú)立的 30kHz 高速計(jì)數(shù)器， 2 路獨(dú)立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 2 個(gè) RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 I/O端子排可以很容易地整體拆卸。用于較高要求的 控 制系 統(tǒng) ，具有 更 多 的 輸 入 /輸 出 點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和 功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)所采用的 PLC 是西門(mén)子 S7200 CPU226 DC24V,繼電器輸出。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種由電脈沖控制的特殊同步電動(dòng)機(jī)，它的作用是將脈沖電信號(hào)變換為相應(yīng)的角位移或者線位移。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱為脈沖電動(dòng)機(jī)。它可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換，是自動(dòng)控制系統(tǒng)和數(shù)字控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的執(zhí)行元件。下面簡(jiǎn)單介紹步進(jìn)電機(jī)的工作原理及其特點(diǎn)與選擇。 (1)步進(jìn)電機(jī)的工作原理 步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。當(dāng)系統(tǒng)將一個(gè)電脈沖信號(hào)加到步進(jìn)電機(jī)定子繞組時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一步。當(dāng)電脈沖按某一相序加到電動(dòng)機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子沿某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)等于電脈沖個(gè)數(shù)。因此，改變輸入脈沖的數(shù)目就能控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī) 械位移的大??；改變輸入脈沖的通電相序，就能控制步進(jìn)電機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械位移的方向，實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的控制。 (1)步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn) 位移與輸入脈沖信號(hào)的信號(hào)數(shù)相對(duì)應(yīng)，步距誤差不長(zhǎng)期積累，可以組成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有一定精度的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，也可以在需要更高精度時(shí)組成閉環(huán)控制系統(tǒng)速度可以在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)。易于起動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)及變速，快速響應(yīng)性能好。具有自鎖的能力。當(dāng)控制脈沖停止輸入且讓最后一個(gè)脈沖控制的繞組繼續(xù)通電時(shí)，電機(jī)可以保持在固定的位置上，即停在最后一個(gè)控制脈沖所控制的角位移的終點(diǎn)位置上。所以步進(jìn)電機(jī)具有帶電自 鎖能力 。 步距角選擇的范圍大，可以在幾十角分至 180176。范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。在小步距情況下，通常可以在超低速下高轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定運(yùn)行，可以不經(jīng)減速器直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。電動(dòng)機(jī)本身沒(méi)有電刷、轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，也不需要位置傳感器，可靠性高。 (2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本組成介紹 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用較早的一種機(jī)電一體化的產(chǎn)品，電機(jī)的本體與驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成一個(gè)不可分割的有機(jī)整體，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能很大程度上取決于所使用的驅(qū)動(dòng)控制器的類型。 指令 圖 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器的構(gòu)成 (3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 在選擇步進(jìn)電 動(dòng)機(jī)時(shí)，首先要考慮的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的類型，其次才是具體的品種。在該立體倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)中，、電流小、有定位轉(zhuǎn)矩和使用螺栓機(jī)構(gòu)的定位裝置，所以確定 要求步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電壓低 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)采用二相八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。八拍混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是體積小，具有較高的起動(dòng)和運(yùn)行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等優(yōu)點(diǎn)。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器 (1)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的 驅(qū)動(dòng)器輸入輸出信號(hào)介紹 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行需要有電子裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，這種裝置就是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器?？刂葡到y(tǒng)每發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器就使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角，也就是說(shuō)，它把控 制系統(tǒng)發(fā)出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移。 因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與脈沖信號(hào)的頻率成正比。 所有型號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸入信號(hào)都相同，它們是步進(jìn)脈沖信號(hào) CP、方向電平信號(hào) DIR、脫機(jī)信號(hào) FREE（此端為低電平有效時(shí)，電動(dòng)機(jī)處于無(wú)轉(zhuǎn)矩狀態(tài)；此端為高電平或懸空不接時(shí)，此功能無(wú)效，電動(dòng)機(jī)可以正常運(yùn)行）。它們?cè)隍?qū)動(dòng)器內(nèi)部的接口電路都相同如圖 25 所示。該立體倉(cāng)庫(kù)中，由于提供的電平為 24V，而輸入部分的電平為 5V，所以需要外部另加 的限流電阻 R。 脈沖發(fā) 生器 脈沖分配器 功率放大器 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 電源 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 步電機(jī)內(nèi)部的接口電路 (2)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)器選擇 我們這里采用 SH 系列的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它主要由電源輸入部分、信號(hào)輸入部分、信號(hào)輸出部分組成。 (3)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)器細(xì)分?jǐn)?shù)和電動(dòng)機(jī)電流設(shè)定 SH 系列驅(qū)動(dòng)器是靠驅(qū)動(dòng)器上的撥位開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定細(xì)分?jǐn)?shù)的，只需根據(jù)面板上的提示進(jìn)行設(shè)定即可。對(duì)于兩相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，細(xì)分后電動(dòng)機(jī)的步距角等于電動(dòng)機(jī)整步步距角除以細(xì)分?jǐn)?shù)。細(xì)分后完全消除了電動(dòng)機(jī)的低頻振蕩，而且提高了電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和電動(dòng)機(jī)的分辨率。所以，采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器只要改變細(xì)分?jǐn)?shù)，就能改變步距角。 (4)步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)器電源接口 對(duì)于超小型驅(qū)動(dòng)器，采用一組 DC24~40V 供電。 因?yàn)?PLC 需要采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電，所以該立體倉(cāng)庫(kù)中應(yīng)該選用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。 傳感器 （ 1）反射式傳感器 工作原理：當(dāng)物體相對(duì)于傳感器移動(dòng)時(shí)，反射回來(lái)的信號(hào)和原來(lái)的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，產(chǎn)生頻移，然后集成電路放大微弱的頻移信號(hào)。 經(jīng)多普勒檢測(cè)、放大、限幅等措施，最后得到的是和物品移動(dòng)信號(hào)相關(guān)的直流信號(hào)輸出電平。 長(zhǎng)春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 變調(diào)光試傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 25 在該立體倉(cāng)庫(kù)中采用反射式傳感器作為貨物檢測(cè)裝置，并采用能抗周圍外來(lái)光干擾的變調(diào)光式。采用變調(diào)光式，與直流光式相比，不易受外來(lái)光干擾的影響，其電源電壓為 DC524V 的大量程電壓輸入型，帶有容易調(diào)整的光軸標(biāo)識(shí)，還帶有動(dòng)作確認(rèn)的入光顯示燈。 下面是反射式傳感器的輸出電路圖： 圖 反射式傳感器的輸出電路 （ 2）對(duì)射式傳感器 對(duì)射式傳感器的工作原理