【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 21 世紀(jì)的一個(gè)新熱門專業(yè)。 總之， PLC 已成為解決自動(dòng)控制問(wèn)題的最有效工具，必將越來(lái)越廣泛地受到人們的關(guān)注。 3 實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)要求與產(chǎn)品的概述 實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)要求 可編程控制器 (PLC)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)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(gè)領(lǐng)域，并已成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱 (PLC、工業(yè)機(jī)器人、 CAD/CAM)之一。 PLC 的應(yīng)用已成為一個(gè)世界潮流 ，在不久的將來(lái) PLC 技術(shù)在本國(guó)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(dòng)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(shí)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，本次實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)要求學(xué)生使用 FX2N 型 PLC，提升學(xué)生融會(huì)貫通的能力。 產(chǎn)品概述 本系統(tǒng)是 磚頭自動(dòng)化 生產(chǎn)線 PLC程序 ，它在接近工業(yè)生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)上又針對(duì)教學(xué)及實(shí)訓(xùn)目的進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)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(dòng)攪拌 機(jī) 、 放料 機(jī)、 傳送帶 、 擠磚 機(jī) 、 切磚 機(jī)和高溫成型機(jī) 等幾個(gè)部分。完成工件 上料、攪拌、 放料 、 搬運(yùn)、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(dòng)化類中機(jī)電一體化和電氣自動(dòng)化專業(yè)中所涉及的 PLC控制、傳感檢測(cè)、 限位開(kāi)關(guān) 、 機(jī)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(guò)基于該實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的使用、訓(xùn)練和培訓(xùn)，鍛煉自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)計(jì)人員裝配檢修能力、成本與安全意識(shí)。通過(guò)該系統(tǒng)的教學(xué)，可引導(dǎo)高校自動(dòng)化類專業(yè)的教學(xué)發(fā)展以及改革的走向，促進(jìn)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(dòng)化控制人才，同時(shí)推動(dòng) 時(shí)代及我國(guó)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(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 共 19 頁(yè) 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(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 19 頁(yè) 產(chǎn)品的特點(diǎn) （ 1）本實(shí)訓(xùn)裝置貼近工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求，是典型的自動(dòng)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(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出發(fā)，考慮工學(xué)結(jié)合要求，有機(jī)融合了機(jī)械、電氣、傳感器、 限位開(kāi)關(guān) 、 PLC控制及工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)，能開(kāi)展任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目教學(xué)法。 （ 4）該實(shí)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(jìn)行電路連接；各指令開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、傳感器和指示元件的電路通過(guò)端子排進(jìn)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(guò) PLC 控制接收、處理數(shù)據(jù)，只要一旦有輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò) PLC 處理，就會(huì)在輸出端有相應(yīng)的輸出。本設(shè)計(jì)是基于 FX2N64MR型 PLC 控制為核心，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，有 自動(dòng) 注水和加料 機(jī) 、 自動(dòng)攪拌 機(jī) 、 傳送帶 、 擠磚 機(jī) 、 切磚 機(jī)、高溫成型機(jī) 等組成，系統(tǒng)原理框圖如圖 32 所示。 正常 運(yùn)行 經(jīng)過(guò) 限位開(kāi)關(guān)、傳感器 正常 生產(chǎn) 系統(tǒng) 正常啟動(dòng) 停止 當(dāng)前 檢修 完成 繼續(xù) 生產(chǎn) 緊急 停止 檢測(cè) 完成 系統(tǒng) 啟動(dòng) 圖 32 系統(tǒng)原理框圖 4 設(shè)計(jì)項(xiàng)目及所需器材設(shè)備 設(shè)計(jì)項(xiàng)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(shí)可使系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地工作。學(xué)生可通過(guò)了解各類傳感器在不同工作環(huán)境下的特性來(lái)加深對(duì)這些傳感器的認(rèn)識(shí)。 電氣控制電路設(shè)計(jì) 自動(dòng)生產(chǎn)線個(gè)工作機(jī)構(gòu)其電控部分全部按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且以附件方式提供全部設(shè)計(jì)圖紙和說(shuō)明書(shū)。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(duì)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(guò)三菱觸摸屏與 PLC 連接實(shí) 現(xiàn)。 CPU：三菱 FX2N 型 64 點(diǎn) I/O 型 CPU(其中 64 點(diǎn)為 32 口輸入、32 口輸出 )。 通訊線： USB 接口連線、 RS232 接口連線。計(jì)算機(jī) 。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 19 頁(yè) FX 系列 PLC 實(shí)物圖如圖 41 所示： 圖 41 FX 系列 PLC 實(shí)物圖 (1)PLC 概述 PLC 是英文 Programmable Logic Controller 的縮寫(xiě)，意為可編程序邏輯控制器。時(shí)間上第一臺(tái) PLC 于 1969 年由美國(guó)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(qiáng)，不僅限于邏輯控 制，因此美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì) NEMA 于 1980 年對(duì)它進(jìn)行重命名，稱為可編程邏輯控制器（ Programmable Controller），簡(jiǎn)稱 PC，但由于PC 容易和個(gè)人計(jì)算機(jī) 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(xiě)。 由于可編程控制器一直在發(fā)展中，至今尚未對(duì)其下最后的定義。國(guó)際電工學(xué)會(huì)（ IEC）對(duì) PLC 最新定義為：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)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(jì)，它采用了可編程序的儲(chǔ)存器，用來(lái)在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的、輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體。 PLC 是一種專為工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的控制器，它主要有以下特點(diǎn)。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 7 頁(yè) 共 19 頁(yè) ① 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 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(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行，現(xiàn)在大多數(shù) PLC 的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)幾十萬(wàn)小時(shí)。 ②通用性強(qiáng)，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(lái)組成控制系統(tǒng)，用戶不必自己再設(shè)計(jì)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(wú)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(qiáng)，適應(yīng)范圍廣。 現(xiàn)代 PLC 不僅有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)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(dòng)、通信、人機(jī)對(duì)話、自檢、 記錄顯示的功能，既可控制一臺(tái)生產(chǎn)機(jī)械、一條生產(chǎn)線，又可控制一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。 ④編程簡(jiǎn)單，易用易學(xué)。 目前大多 PLC 采用梯形圖編程方式，梯形圖語(yǔ)言的編程元件符號(hào)和表達(dá)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(jì)、調(diào)試和維修方便。 PLC 用軟件來(lái)取代繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)安裝接線工作量大為減少。另外， PLC 的用戶程序可以通過(guò)電腦在實(shí)驗(yàn)室仿真調(diào)試，減少了現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試工作量。此外，由于 PLC 結(jié)構(gòu)模塊化及很強(qiáng)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(dòng)化技術(shù)發(fā)展的時(shí)期，開(kāi)發(fā)出了與當(dāng)時(shí)工業(yè)控制方式相對(duì)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(diǎn)。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(diǎn)數(shù)輸入輸出端口作為區(qū)別的經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品，用戶可根據(jù)需求選擇能實(shí)現(xiàn)不同功能 的產(chǎn)品。同時(shí)，三菱公司還特別為個(gè)系列的 PLC 開(kāi)發(fā)了與之對(duì)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(jiàn)表 41。 桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 第 8 頁(yè) 共 19 頁(yè) 表 41 FX2N 型 CPU 參數(shù) FX2N 型 CPU 單元（ 48