【文章內(nèi)容簡介】 21 世紀(jì)的一個新熱門專業(yè)。 總之， PLC 已成為解決自動控制問題的最有效工具，必將越來越廣泛地受到人們的關(guān)注。 3 實訓(xùn)設(shè)計要求與產(chǎn)品的概述 實訓(xùn)設(shè)計要求 可編程控制器 (PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。其性能優(yōu)越，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并已成為工業(yè)自動化的三大支柱 (PLC、工業(yè)機器人、 CAD/CAM)之一。 PLC 的應(yīng)用已成為一個世界潮流 ，在不久的將來 PLC 技術(shù)在本國將得到更全面的推廣和應(yīng)用。所以培養(yǎng)利用 PLC 控制自動生產(chǎn)線的人才迫在眉睫，為了讓學(xué)生能更好的把在學(xué)校學(xué)到的理論知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，靈活運用所學(xué)知識，本次實訓(xùn)設(shè)計要求學(xué)生使用 FX2N 型 PLC，提升學(xué)生融會貫通的能力。 產(chǎn)品概述 本系統(tǒng)是 磚頭自動化 生產(chǎn)線 PLC程序 ，它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場基礎(chǔ)上又針對教學(xué)及實訓(xùn)目的進行了專門設(shè)計，強化學(xué)生對理論的應(yīng)用能力。 該系統(tǒng)由 七 部分組成，分別為： 水 和原料注入、 自動攪拌 機 、 放料 機、 傳送帶 、 擠磚 機 、 切磚 機和高溫成型機 等幾個部分。完成工件 上料、攪拌、 放料 、 搬運、加工成型、燒結(jié)等功能，產(chǎn)品 界面 如圖 31所示。涵蓋了自動化類中機電一體化和電氣自動化專業(yè)中所涉及的 PLC控制、傳感檢測、 限位開關(guān) 、 機械結(jié)構(gòu)安裝與系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容 ， 產(chǎn) 品密碼 圖片如圖 32所示 、產(chǎn)品 仿真 圖片如圖 33所示 。通過基于該實訓(xùn)系統(tǒng)的使用、訓(xùn)練和培訓(xùn)，鍛煉自動化生產(chǎn)設(shè)計人員裝配檢修能力、成本與安全意識。通過該系統(tǒng)的教學(xué)，可引導(dǎo)高校自動化類專業(yè)的教學(xué)發(fā)展以及改革的走向，促進了工學(xué)結(jié)合高等技能人員培養(yǎng)模式的創(chuàng)新和改革，培養(yǎng)出更多能適應(yīng)企業(yè)需求的高素質(zhì)、多技能的、自動化控制人才，同時推動 時代及我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實訓(xùn)設(shè)計（論文）說明書 第 4 頁 共 19 頁 圖 31 產(chǎn)品界面圖片 圖 32 產(chǎn)品 密碼 輸入 圖片 圖 33 產(chǎn)品 仿真 圖片 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實訓(xùn)設(shè)計（論文）說明書 第 5 頁 共 19 頁 產(chǎn)品的特點 （ 1）本實訓(xùn)裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場要求，是典型的自動生產(chǎn)線，設(shè)備從選材、工藝、流程、結(jié)構(gòu)、控制等各方面都從實際工業(yè)現(xiàn)場出發(fā)，考慮工學(xué)結(jié)合要求，有機融合了機械、電氣、傳感器、 限位開關(guān) 、 PLC控制及工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)，能開展任務(wù)驅(qū)動的項目教學(xué)法。 （ 4）該實訓(xùn)裝置 PLC模塊 I/O端子、各常用模塊接線端子，均采用安全型插座，使用帶安全 插頭的導(dǎo)線進行電路連接；各指令開關(guān)、光電開關(guān)、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結(jié)合，既保證學(xué)生基本技能的訓(xùn)練、形成和鞏固，又保證電路連接的快速、安全和可靠。 系統(tǒng)框圖 本系統(tǒng)主要完成工件的加工與傳送 任務(wù)，通過 PLC 控制接收、處理數(shù)據(jù)，只要一旦有輸入信號，經(jīng)過 PLC 處理，就會在輸出端有相應(yīng)的輸出。本設(shè)計是基于 FX2N64MR型 PLC 控制為核心，采用模塊化設(shè)計方法，有 自動 注水和加料 機 、 自動攪拌 機 、 傳送帶 、 擠磚 機 、 切磚 機、高溫成型機 等組成，系統(tǒng)原理框圖如圖 32 所示。 正常 運行 經(jīng)過 限位開關(guān)、傳感器 正常 生產(chǎn) 系統(tǒng) 正常啟動 停止 當(dāng)前 檢修 完成 繼續(xù) 生產(chǎn) 緊急 停止 檢測 完成 系統(tǒng) 啟動 圖 32 系統(tǒng)原理框圖 4 設(shè)計項目及所需器材設(shè)備 設(shè)計項目 該系統(tǒng)涵蓋的傳感器數(shù)量很多，包括電感式、光電式、光纖式以 及色標(biāo)，每種傳感器都有其特性和原理，它們的作用及用法也不盡相同，它們共同協(xié)作時可使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。學(xué)生可通過了解各類傳感器在不同工作環(huán)境下的特性來加深對這些傳感器的認(rèn)識。 電氣控制電路設(shè)計 自動生產(chǎn)線個工作機構(gòu)其電控部分全部按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進行設(shè)計，并且以附件方式提供全部設(shè)計圖紙和說明書。學(xué)員在該設(shè)備上可學(xué)習(xí)電路原理圖分析、 PLC各 I/O 地址查對和設(shè)備電路連線方法。 所需器材設(shè)備 本系統(tǒng)采用三菱 PLC FX2N64MR 作為主控 CPU，顯示數(shù)據(jù)與參數(shù)輸入通過三菱觸摸屏與 PLC 連接實 現(xiàn)。 CPU：三菱 FX2N 型 64 點 I/O 型 CPU(其中 64 點為 32 口輸入、32 口輸出 )。 通訊線： USB 接口連線、 RS232 接口連線。計算機 。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實訓(xùn)設(shè)計（論文）說明書 第 6 頁 共 19 頁 FX 系列 PLC 實物圖如圖 41 所示： 圖 41 FX 系列 PLC 實物圖 (1)PLC 概述 PLC 是英文 Programmable Logic Controller 的縮寫，意為可編程序邏輯控制器。時間上第一臺 PLC 于 1969 年由美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制成功，隨著技術(shù)的發(fā)展，PLC 的功能大大增強，不僅限于邏輯控 制，因此美國電氣制造協(xié)會 NEMA 于 1980 年對它進行重命名，稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Controller），簡稱 PC，但由于PC 容易和個人計算機 PC（ Personal Computer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣將 PLC 當(dāng)做可編程控制器的縮寫。 由于可編程控制器一直在發(fā)展中，至今尚未對其下最后的定義。國際電工學(xué)會（ IEC）對 PLC 最新定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計，它采用了可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部儲存執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的、輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體。 PLC 是一種專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計的控制器，它主要有以下特點。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實訓(xùn)設(shè)計（論文）說明書 第 7 頁 共 19 頁 ① 可靠性高，抗干擾能力強。 為了適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用要求， PLC 從硬件和軟件方面采用了大量的技術(shù)措施，一遍能在惡劣的環(huán)境下長時間可靠運行，現(xiàn)在大多數(shù) PLC 的平均無故障運行時間可達幾十萬小時。 ②通用性強，控制程序可變，使用方便。 PLC 可利用期權(quán)的各種硬件裝置來組成控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計和制作硬件裝置。用戶在硬件確定以后，在生產(chǎn)工藝流程改變或生產(chǎn)設(shè)備更新的情況下，無需大量改變 PLC 的硬件配置，只需要改程序就可以滿足要求。 ③功能強，適應(yīng)范圍廣。 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能，還具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出、功率驅(qū)動、通信、人機對話、自檢、 記錄顯示的功能，既可控制一臺生產(chǎn)機械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個生產(chǎn)過程。 ④編程簡單，易用易學(xué)。 目前大多 PLC 采用梯形圖編程方式，梯形圖語言的編程元件符號和表達方式與繼電器控制電路原理非常接近，這樣使大多數(shù)學(xué)習(xí)電氣控制的技術(shù)人員非常容易接受和掌握。 ⑤系統(tǒng)設(shè)計、調(diào)試和維修方便。 PLC 用軟件來取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計安裝接線工作量大為減少。另外， PLC 的用戶程序可以通過電腦在實驗室仿真調(diào)試，減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。此外，由于 PLC 結(jié)構(gòu)模塊化及很強的自我 診斷能力，維修業(yè)極為方便。 (2)三菱 PLC 三菱 PLC 按照自動化技術(shù)發(fā)展的時期，開發(fā)出了與當(dāng)時工業(yè)控制方式相對應(yīng)的不同系列的 PLC 其中包括 F 系列、 0 系列、 2 系列、 0S 系列、 1S 系列、 0N 系列、 1N 系列、 2N 系列、 2NC 系列、 Q 系列等。不同的系列都有不同的特點。例如 FX2 是 1991年推出的產(chǎn)品， FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC。在三菱 PLC 的眾多系列中， FX2N 系列是一款性能極佳的產(chǎn)品，根據(jù)不同的功能，它還延伸出了以不同類型、不同點數(shù)輸入輸出端口作為區(qū)別的經(jīng)濟型產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需求選擇能實現(xiàn)不同功能 的產(chǎn)品。同時，三菱公司還特別為個系列的 PLC 開發(fā)了與之對應(yīng)的拓展模塊、特殊模塊、通信接口以及通信模塊等。 本控制系統(tǒng) 選用了一款名為 FX2N48MR 的 PLC，其參數(shù)見表 41。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實訓(xùn)設(shè)計（論文）說明書 第 8 頁 共 19 頁 表 41 FX2N 型 CPU 參數(shù) FX2N 型 CPU 單元（ 48