【文章內(nèi)容簡介】 動 機 行 程 開 關(guān)光 電 傳 感 器大 瓶小 瓶 圖 2 飲料灌裝生產(chǎn)流水線 結(jié)構(gòu) 軟件方案設(shè)計 PLC 軟件方案設(shè)計有經(jīng)驗設(shè)計法，邏輯設(shè)計法等 梯形圖的經(jīng)驗設(shè)計法是 運用 比較廣泛的一種方法。該方法的核心是輸出線圈。以下是 梯形圖經(jīng)驗設(shè)計 法的基本步驟： 。 PLC 的輸入信號和輸出負(fù)載，畫出 PLC 的外部接線圖。 繼電器電路圖的中間繼電器，時間繼電器對應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器（ M）和定時器（ T）的元件號。 。 邏輯 設(shè)計法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路。在 電氣控制線路 中 會發(fā)現(xiàn) ,線路的接通和斷開 ,都是 由 繼電器等元件的觸點來 控制泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 決定 的 ,故控制線路的 所有 功能必定取決于這些觸點的開，合兩種狀態(tài)。因此電氣控制電路從 根 上說是一種邏輯 性 線路 ,它滿足 邏輯運算的基本規(guī)律。具體步驟如下圖 3 所示 : 明 確 設(shè) 計 任 務(wù) 和 技 術(shù) 條 件修 改 軟 件 ， 硬 件聯(lián) 機 調(diào) 試局 部 模 擬 運 行安 裝 P L C程 序 檢 查 調(diào) 試I / O 配 線編 制 程 序制 作 控 制 區(qū)系 統(tǒng) 總 體 設(shè) 計P L C 機 型 選 擇 是 否 滿 足 要 求 ？交 付 使 用整 理 系 統(tǒng) 文 件系 統(tǒng) 試 運 行程 序 備 份否是 圖 3 PLC 邏輯設(shè)計步驟圖 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 3 系統(tǒng)元件的選擇 PLC 控制要求和內(nèi)容 及選型 PLC 可編 程控制器是工業(yè)自動化的基礎(chǔ)。在工業(yè)現(xiàn)場中用于 對大量的數(shù)字量和模擬量進行控制，例如電磁閥的開閉，電動機的啟停， 溫度、壓力、流量的設(shè) 置與控制 ，產(chǎn)品的計數(shù)與控制等。 (1) 可靠性高，抗干擾能力強 微機雖然具有很強的功能，但單抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化等都可能使一般通用微機不能實現(xiàn)正常工作。而 PLC 是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的，故對可能受到的電磁干擾、高低溫及電源波動等影響，其已在 PLC 硬件及軟件的設(shè)計上采用了一定的措施。如在硬件方面采用 了電和磁的屏蔽，對 I/O 接口采用了光電隔離技術(shù)，對電源及 I/O 接口線采用了數(shù) 種濾波等。而在軟件方面采用了故障監(jiān)測、診斷、信息防護和復(fù)位等手段，一旦發(fā)生非正常狀況， CPU 立馬進行行之有效的方案，防止故障向更糟的方向發(fā)展，使 PLC 的可靠度大為提高。 (2) 機構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活 PLC 在硬件結(jié)構(gòu)上采用模塊化中的類似積木式的結(jié)構(gòu)，輸入和輸出信號模塊、通信模塊及一些特別功能模塊類型繁多。面對不同的控制對象，可以方便、快速靈活地組合成完成其功能的控制系統(tǒng)。 (3) 編程方便，易于使用 PLC 采用了與繼電器控制電路有許 多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，形象直觀 的程序 ， 簡單易學(xué) 指令， 容易理解和掌握 編程步驟和方法，不需要具備專門的計算機知識， 使具有一定的電工和工藝知識的人員 可以在短時間內(nèi)學(xué)會。 (4) 功能完善，適用性強 PLC 具有 強大的 對數(shù)字量和模擬量處理 的 功能，如 一般 邏輯、算術(shù)運算、 常見特殊函數(shù)運算等。 PLC 具有 多種 常用的功能，如 PID 閉環(huán)回路控制、中斷控制等。泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 PLC 還 可以擴展 好多 特殊功能，如高速計數(shù)、電子凸輪控制、伺服電動機定位、多軸運動插補控制等。 PLC 組成 的 多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)， 可 實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān) 測 控 制 等功能。 PLC 的安裝與接線 PLC 一般要求安裝在環(huán)境溫度為 0 到 55 攝氏度，相對濕度小于 85%，無粉塵、油煙，無腐蝕性及可燃性氣體的場合中。為了達(dá)到這一目的， 其不要安裝在發(fā)熱器件附近，不能安裝在結(jié)露，雨淋的場所，在粉塵多，油煙大、有腐蝕性氣體的場合安裝時要采取封閉措施，在封閉的電器柜中安裝時，要注意解決通風(fēng)問題。另外， PLC 要安裝在遠(yuǎn)離強烈振動 和 電磁干擾源的 場合 ，否則需要 對其 采取減震及屏蔽措施。 PLC 的安裝固定常有兩種方式，一是直接利用機箱上的安裝孔，用螺釘把 機箱固定在控制柜的背板或面板上；二是利用 DIN 導(dǎo)板安裝，這需先將 DIN 導(dǎo)板 先 固定好，再將 PLC 與各種擴展單元卡上 DIN 導(dǎo)板。 并注意在 PLC 周圍留足散熱及接線的空間。 PLC 在工作前必須正確地接入控制系統(tǒng)，和其連接的主要有 PLC 的電源接線，輸入輸出器件的接線，通信線，接地線。 設(shè)計 PLC 控制時，應(yīng)遵循以下基本原則 （ 1） 最大限度地滿足被控對象的要求 （ 1） 最大限度地滿足被控對象的要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的要求，被稱為設(shè)計系統(tǒng)的居于第一的目標(biāo)和任務(wù)，這也是設(shè)計中最該銘記的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行細(xì)致的調(diào)查研究，收集有關(guān)控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的中國、外國資料。同時還要留心和在場的管理人員、監(jiān)管人員、現(xiàn)場操作維修人員密切配合，相互深入溝通，定制相關(guān)控制方案 ，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題，力求方案準(zhǔn)確高效的實施。 (2) 確保 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期 安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的最為泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 重要原則。這就要求設(shè)計者更加 全 面考慮系統(tǒng) 總體 設(shè)計、元器件選擇、軟件編程 ，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在 特殊 非正常 條件下（如突然停 電再上電、按鈕按錯 ，繼電器不動作 等），也能正常工作。 (3) 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 在充分滿足被控制要求的基礎(chǔ)上，一方面要注意不斷地擴大工程的效率與利益，另一方面也要注意不斷地降低其成本，力求工程的經(jīng)濟性。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)較簡易、實惠，而且要使系統(tǒng)的使用及維護更簡單、花費更低，不宜盲目地追求過程的自動化和高指標(biāo)。 (4) 適應(yīng) 生產(chǎn) 發(fā)展的需 要 這就要求在選擇 PLC、輸入輸出模塊、輸入輸出點數(shù)和內(nèi)部存儲器容量時，要適當(dāng)留有一定的裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。 事實 上 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 ：首先考慮的是 應(yīng)是 系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計，然后才是根據(jù)控制工藝要求進行控制流程 的 設(shè)計， 最后 就是編寫切實可行、 簡單、高效的 PLC 程序，安全性、可靠性設(shè)計要求的前提下，編寫相應(yīng)的 PLC 程序非常重要，硬件上保證的安全性 與可靠性 ，以及軟件 PLC 程序中的 安全 性 考慮應(yīng)該同步進行。 PLC 的工作原理 （ 1） PLC 的工作方式 PLC 采用的是周期性循環(huán)掃描的 工作方式。 （ 2） PLC 的工作過程 PLC 用戶程序 的工作過程可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段。 PLC 的工作過程包括初始化， CPU 自診斷，通信信息處理， PLC 與外部設(shè)備交換信息，執(zhí)行用戶程序，輸入輸出信息處理等六步 。 PLC 選型與硬件配置 選擇 PLC,主要是確定它的生產(chǎn)廠家與型號。 挑選 生產(chǎn)廠家， 用戶的要求、設(shè)計使用者的習(xí)慣、熟悉程度、配套產(chǎn)品的一致性 是 主要應(yīng)考慮 的幾個方面 ，編程泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 器等附加設(shè)備的通用性、技術(shù)服務(wù)等方面的因素 也應(yīng)加以考慮 。 在生產(chǎn)廠家確定后，它的型號主要決定于控制要求，在滿足 設(shè)備控制要求的前提下，必須考慮生產(chǎn)成本。 選擇 PLC 型號時應(yīng)注意以下指標(biāo)： 性能 配套 。 考慮到生產(chǎn)規(guī)模的擴大、生產(chǎn)工藝的改進、控制任務(wù)的增加以及維護重接線的需要，在選擇硬件模塊時要留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊? 根據(jù)已經(jīng)確定的 I/O 設(shè)備統(tǒng)計所需要的 I/O 信號的點數(shù)和類型，預(yù)留 10%至15%的空間 ，選擇 I/O 信號模塊。 根據(jù)特殊功能要求選擇智能單元 . 根據(jù)通信要求選擇通信接口模塊。 依據(jù) 飲料罐裝自動生產(chǎn)線的工藝流程圖， PLC 控制系統(tǒng) 有均為開關(guān)量 的 9 個 輸人信號。 PLC 控制系統(tǒng) 的 有 10 個 輸出信號。 FX2N 系列的 PLC 有繼電器輸出方式，晶體管輸出方式和雙向晶閘管輸出方式三種 , 繼電器輸出方式其特點是：可接通 交 、直流電源，其反應(yīng) 慢，但有干結(jié)點，安全 性及其隔離性好，可靠性高；晶體管輸出方式其特點是：只能接入 直流電源，無干接點，其響應(yīng)速度最快 —— 場效應(yīng)管輸出模塊的工頻 可達(dá) 20kHz，但過 度負(fù)載能力較差；雙向晶閘管輸出方式其特點是：只能接入 交流電源，無干接點。 綜合以上 相關(guān) 信息，并結(jié)合經(jīng)濟實用性的考慮，系統(tǒng)選用 FX2N32MR 型號的PLC：繼電器輸出 方式 ,輸人點數(shù)輸出點數(shù)均為 16 點，可 以滿足工藝要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和擴展。根據(jù)系統(tǒng)的性能與要求， PLC 輸入 /輸出端口地址的分配如表 4 所示。 PLC 的性能指標(biāo) 3 .掃描速度 的配置及容量 。 表 1 PLC I/O 端地址編號對照表 輸入信號 輸出信號 泰山學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 名稱 功能 編號 名稱 功能 編號 SB0 啟動按鈕 X0 KM