【文章內(nèi)容簡介】 工作原理：振振幅變化程度隨目標(biāo)物金屬種類不同而不同。所有的金屬傳感器的工作原理：所有金屬型傳感器基本上屬于高頻振蕩器 。像普通型一樣，它也有一個振蕩電路，電路中因感應(yīng)電流目標(biāo)物內(nèi)流動引起能量損失影響到振蕩頻率。不管接近傳感器的目標(biāo)物金屬種類如何，振蕩頻率將增加。傳感器檢測并輸出檢測信號的變化。 傳感器的選擇 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對位置檢測裝置、金屬傳感器進行選用。位置檢測裝置檢測氣缸動作是否到位，金屬傳感器是為了完成對物料的識別。 PLC 的基本結(jié)構(gòu)及工作原理 PLC 的組成結(jié)構(gòu) PLC 硬件系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖 32 所示： 圖 32 PLC 結(jié)構(gòu)框圖 （ 1）中央處理單元（ CPU) 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的工作任務(wù)等。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 15 （ 2）存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲器，即系統(tǒng)存儲器（ EPROM)和用戶存儲器（ RAM). （ 3）輸入 /輸出（ I/O)電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號的種類歸類 有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸入、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 （ 4）電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元的開關(guān)電源以及為斷電保護電路供電的后備電源，后者一般為電池。 PLC 的基本控制原理 任何一種繼電器控制系統(tǒng)都是由三個基本部分組成：即輸入部分、邏輯部分和輸出部分。其中，輸入部分是指各類按鈕、開關(guān)類主令電器；邏輯部分是由各種繼電器及其觸點組成的實現(xiàn)一定邏輯功能的控制線路；而輸出部分則是包括各種電磁閥線圈、接通電動機的 接觸器、信號指示燈等執(zhí)行電器。 根據(jù)操作臺上的操作命令，按下按鈕或扳動開關(guān)或來自被控對象上的各種開關(guān)信息，如限位開關(guān)、光電管信號去推動邏輯電路。它是一種按被控對象實際需要的動作要求而設(shè)計，并由許多繼電器按某種固定方式接好的控制線路。程序固定在線路中，不能靈活變更，由邏輯電路動作結(jié)果去驅(qū)動執(zhí)行電器。和繼電器系統(tǒng)類似， PLC 也是由輸入部分、邏輯部分和輸出部分組成，如圖 34 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 16 圖 34 其中各部分的主要作用如下。 （ 1） 輸入部分。收集并保存被控對象實際運行的資料。 （ 2） 邏輯部分。處理輸入部分所取得的信息，并判斷哪些功能 需作出輸出反應(yīng)。 （ 3） 輸出部分。提供正在被控的許多裝置中，哪些設(shè)備需要實時操作處理。其中，輸入部分基本上仍與繼電器控制系統(tǒng)相同，但為了將不同的電壓或電流形成的信號源轉(zhuǎn)換成微處理器所能接收的低電平信號，輸出部分也需要加變換器。 PLC采用由大規(guī)模集成電路構(gòu)成的微處理器和內(nèi)存來組成邏輯部分。對于大型 PLC，還具有數(shù)值運算、過程控制等各種復(fù)雜功能。盡管邏輯部分的作用與繼電器控制系統(tǒng)類似，但是其組成、工作原理、運行方式與前者截然不同。通過編程，可以靈活地改變其控制程序，相當(dāng)于改變了繼電器控制的硬接線線路，這就是 所謂的“可編程序”。程序由編程器送入微處理器中的內(nèi)存，也可以方便地讀出、檢查與修改。 PLC 的工作過程 PLC 掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。（ 1）輸入采樣 PLC 在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。 PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。 （ 2）執(zhí)行程 序 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 17 PLC 完成了輸入采樣工作后，按順序從 0000 號地址開始的程序進行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。 （ 3）輸出刷新 在執(zhí)行到 END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后， PLC 將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到鎖存器中進行輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。 PLC 工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段， PLC檢 查 CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。在通信服務(wù)階段， PLC 與其他的帶微處理器的智能裝置實現(xiàn)通信。 PLC 的幾種編程語言 PLC 作為專為工業(yè)控制而開發(fā)的自控裝置，其主要使用者為工廠的廣大電氣技術(shù)人員，考慮到他們的傳統(tǒng)習(xí)慣以利于使用推廣普及，通常 PLC 不采用微機的編程語言 ,而采用梯形圖語言、指令助記符語言、控制系統(tǒng)流程圖語言、布爾代數(shù)語言等。在這些語言中，尤以梯形圖、指令助記符語言最為常用。 本文主要介紹梯形圖語言和助記符語言。應(yīng)該指出，由于 PLC 的設(shè)計和生產(chǎn)至 今尚無國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因而不同廠家生產(chǎn)的 PLC 所用語言和符號也不盡相同。但它們的梯形圖語言的基本結(jié)構(gòu)和功能大同小異的，所以了解其中一種就很容易學(xué)會其他。本節(jié)只介紹一些有關(guān) PLC 編程語言的基本知識。 一、梯形圖語言 PLC 的梯形圖在形式上沿襲了傳統(tǒng)的繼電器 接觸器控制圖，是在原繼電器 接觸器控制系統(tǒng)的繼電器梯形圖基礎(chǔ)上演變而來的一種圖形語言。它將 PLC內(nèi)部的各種編程元件（如繼電器的觸點、線圈、定時器、計數(shù)器等）和各種具有特定功能的命令用專用圖形符號、標(biāo)號定義，并按邏輯要求及連接規(guī)律組合和排序，從而構(gòu)成了表示 PLC 輸入、輸出之間控制關(guān)系的圖無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 18 形。由于它在繼電接觸器的基礎(chǔ)上加進了許多功能強大、使用靈活的指令，并將計算機的特點結(jié)合進去，使邏輯關(guān)系清晰直觀、編程容易、可讀性強，所實現(xiàn)的功能大大超過傳統(tǒng)的繼電接觸控制電路，所以很受用戶歡迎。它是目前用得最多的 PLC 編程語言。 二、指令助記符語言 助記符語言類似于計算機匯編語言，它用一些簡潔易記的文字符號表達 PLC 的各種指令。對于同一廠家的 PLC 產(chǎn)品，其助記符語言與梯形圖語言是相互對應(yīng)的，可互相轉(zhuǎn)換。助記符語言常用于手持編程器中，因其顯示屏幕小不便輸入和顯示梯形圖。特別 是在生產(chǎn)現(xiàn)場編制、調(diào)試程序使用手持編程器。而梯形圖語言則多用于計算機編程環(huán)境中。 可編程序控制器概述 可編程序控制器（ Programmable Logical Controller)，簡稱 PC，但由于 PC容易和個人計算機（ Personal Computer)混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣地用PLC 作為可編程序控制器的縮寫，它是 70 年代以來，在集成電路、計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于使用方便、可靠性極高、價格適中，在近 30多年來得到了迅猛發(fā)展，至今已成為工業(yè)生產(chǎn)自動化三大技術(shù)支柱（機器人 技術(shù)、 CAD/CAM 技術(shù) )之一。目前，國外的生產(chǎn)廠商正不斷地開發(fā) PLC，使 PLC的應(yīng)用面越來越廣。近幾年，國內(nèi)在 PLC 開發(fā)應(yīng)用方面的發(fā)展也很快，除許多從國外引進的設(shè)備和自動化生產(chǎn)線外，國產(chǎn)的小型 PLC 也基本達到國外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。因此，作為一個電氣工程技術(shù)人員，必須掌握 PLC技術(shù)，以適應(yīng)當(dāng)前電氣控制技術(shù)發(fā)展的需求。 分揀系統(tǒng)的控制要求 本課題是基于區(qū)分材料材質(zhì)的不同而設(shè)計的材料分揀系統(tǒng)，主要是實現(xiàn)對金屬與非金屬材料的自動分揀，具體控制過程為： 當(dāng)物料檢測光電傳感器檢測到有物料，將給 PLC 發(fā)出信號 ，由 PLC 驅(qū)動上料單相電磁閥上料按下停止按鈕 SB2 系統(tǒng)停止，綠色指示燈滅；上料單元及機械手立即復(fù)位，傳送帶傳送完最后一個物料后停止。 PLC 的 I/O 分配表及外部接線圖 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 19 I/O 分配表列表如圖 38(a) 、 (b)所示 圖 38(a) 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 20 圖 38(b) PLC 外部接線圖如圖 38(c) 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 21 圖 38(c) 軟件設(shè)計及編程 三菱電機公司提供專用的編程軟件。早期是 MEDOC,目前是 GPPW 編程軟件和 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件包。 GX 編程軟件（ GX 開發(fā)器）可以用于生成函數(shù)所有 三菱電機公司 PLC 設(shè)備的軟件包，使用該軟件可以為FX/A/QNA/Q 系列 PLC 生成程序。 GX使用 Windows 操作平臺，用梯形圖、指令表或者 SFC 進行編程，程序可以與原先包括基于 DOS 操作系統(tǒng)的程序在內(nèi)的編程軟件相兼容。 三菱 SWOPCFXGP/WINC 編程軟件是應(yīng)用于 FX 系列 PLC 的中文編程軟件，可在 Windows9x 或 及以上操作系統(tǒng)運行。材料分揀系統(tǒng)采用該軟件作為編程軟件。 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 22 根據(jù)分揀系統(tǒng)的要求設(shè)計出梯形圖，梯形圖的程序如下： 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 23 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 24 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 25 無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 26 第 4 章 氣動物料分揀系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 PLC 程序的模擬調(diào)試 將設(shè)計好的程序?qū)懭?PLC 后，首先仔細逐條檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。用戶程序一般現(xiàn)在實驗室模擬調(diào)試，實際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通 /斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC 實際的負載（如接觸器、電磁閥等）?？梢愿鶕?jù)功能表圖，在適當(dāng)?shù)臅r候用開關(guān)或按鈕來模擬實際的反饋信號，如限位開關(guān)觸點的接通和斷開。對于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn) 時，是否發(fā)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬?，以及各步被?qū)動的負載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。 在調(diào)試時應(yīng)充分考慮各種可能的情況，對系統(tǒng)各種不同的工作方式、有選擇序列的功能表圖中的每一條支路、各種可能的進展路線，都應(yīng)逐一檢查，不能遺漏。發(fā)現(xiàn)問題后應(yīng)及時修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。 如果程序中某些定時器或計數(shù)器的設(shè)定值過大，為了縮短調(diào)試時間，可以在調(diào)試時將它們減小，模擬調(diào)試結(jié)束后再寫入它們的實際設(shè)定值。 在設(shè)計和模擬調(diào)試程序的同時，可以設(shè)計、制作控制臺或控制柜， PLC之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時進行。 硬件的安裝調(diào)試 自動分揀裝置由上料機構(gòu)，氣缸的處理機制，排序機制由三部分組成，送料機構(gòu)主要在材料檢測后，使推料氣缸把物料推到指定位置和裝置的運行指示，看看材料的光電開關(guān)是否檢測到，檢測到后推料氣缸能否把加入的物料推到指定工位，如果不能，原因可能是由于安裝位置不當(dāng)引起的。對氣缸裝置的運動速度可以通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)。氣動元件的位置反饋信號是PLC 的輸入信號，氣動元件工作需要一定的壓力，壓力不能達到 要求時，可能是漏氣和氣壓發(fā)生器沒有工作造成的。分揀機構(gòu)主要對物料進行分揀入庫，檢測到物料為金屬物料時推料氣缸能否快速準(zhǔn)確的將物料推入制定料槽，由于三個部分為一個整體，正確合理的安裝位置才能使得各機構(gòu)可靠無 錫 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 說 明 書 27 的運行。 氣缸的調(diào)試 傳感器對應(yīng)的各個氣缸在感應(yīng)到材料后便開始動作，但由于氣壓的原因，材料不是被