【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 執(zhí)行指令的速度；而是每指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶程序的長(zhǎng)度。掃描周期越長(zhǎng)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢?，F(xiàn)在廠家生產(chǎn)的基型PLC的一個(gè)掃描周期大約為10ms，這對(duì)于一般的控制系統(tǒng)來說完全是允許的，不但不會(huì)造成影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行。PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈沖式的、短期的，由于系統(tǒng)響應(yīng)慢，往往要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，多次掃描因瞬時(shí)干擾而引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)帶來的不良影響。 總之，采用循環(huán)掃描工作方式，是PLC區(qū)別于微型計(jì)算機(jī)和其他控制設(shè)備的最大特點(diǎn)。 S7200CPU原理目前S7200系列PLC主要有CPU22CPU22CPU224和CPU226四種。檔次最低的是CPU221，其數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)有６點(diǎn)，數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)有４點(diǎn)，是控制規(guī)模最小的PLC。檔次最高的應(yīng)屬CPU226，CPU226集成了24點(diǎn)輸入／16點(diǎn)輸出，共有40個(gè)數(shù)字量I/O?？蛇B接７個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248點(diǎn)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O。狀態(tài)指示燈LED顯示CPU所處的工作狀態(tài)指示。存儲(chǔ)卡接口可以扦入存儲(chǔ)卡。通訊接口可以連接RS485總線的通訊電纜。頂部端子蓋下邊為輸出端子和PLC供電電源端子。輸出端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由頂部端子蓋下方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對(duì)應(yīng)的指示燈亮。底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子。輸入端子的運(yùn)行狀態(tài)可以由底部端子蓋上方一排指示燈顯示，ON狀態(tài)對(duì)應(yīng)的指示燈亮。前蓋下面有運(yùn)行、停止開關(guān)和接口摸塊插座。將開關(guān)撥向停止位置時(shí)，可編程序控制器處于停止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)可以對(duì)其編寫程序。將開關(guān)撥向運(yùn)行位置時(shí)，可編程序控制器處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)不能對(duì)其編寫程序。將開關(guān)撥向監(jiān)控狀態(tài)，可以運(yùn)行程序，同時(shí)還可以監(jiān)視程序運(yùn)行的狀態(tài)。接口插座用于連接擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)I/O擴(kuò)展。 CPU規(guī)格S7200CPU規(guī)格 S7200PLC CPU接線功能介紹S7200 CPU接線圖3 送料小車系統(tǒng)方案的選擇 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)小車送料系統(tǒng)控制有很多方法來實(shí)現(xiàn)，可以用單片機(jī)、可編程控制器PLC等元器件來實(shí)現(xiàn)。但在單片機(jī)控制系統(tǒng)電路中需要加入A/D，D/A轉(zhuǎn)換器，線路復(fù)雜，還要分配大量的中斷口地址。而且單片機(jī)控制電路易受外界環(huán)境的干擾，也具有不穩(wěn)定性。另外控制程序需要具有一定編程能力的人才能編譯出，在維修時(shí)也需要高技術(shù)的人員才能修復(fù)，所以在此也不易用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。而從上述第一節(jié)對(duì)PLC的特點(diǎn)了解可知，PLC具有很多優(yōu)點(diǎn)，因此我們歸納出：可編程控制器PLC具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上；安裝，操作和維護(hù)也較容易；編程簡(jiǎn)單，PLC的基本指令不多，編程器使用比較方便，程序設(shè)計(jì)和產(chǎn)品調(diào)試周期短，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。此外PLC內(nèi)部定時(shí)、計(jì)數(shù)資源豐富，可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)送料小車的控制。因此，最終我選擇了用可編程控制器PLC來實(shí)現(xiàn)送料小車系統(tǒng)的控制，完成本次的設(shè)計(jì)題目。 三相異步電動(dòng)機(jī)的選擇異步電動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用得最多的一種電機(jī)，其容量從幾十瓦到幾千千瓦，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，如交通運(yùn)輸業(yè)、國(guó)防工業(yè)、以及家用電器中都得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在工業(yè)方面：中小型軋鋼設(shè)備、各種金屬切削機(jī)床、輕工機(jī)械、礦山機(jī)械等；在農(nóng)業(yè)方面：水泵、脫粒機(jī)、粉碎機(jī)等；此外，在日常生活中，如電扇、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用也日益增多。異步電動(dòng)機(jī)之所以得到如此廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)楹推渌妱?dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。和同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，異步電動(dòng)機(jī)的重量約為直流電動(dòng)機(jī)的一半，而其價(jià)格僅為直流電動(dòng)機(jī)的三分之一。異步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是不能經(jīng)濟(jì)地在較大范圍內(nèi)平滑調(diào)速而必須從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功功率，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低。不過，由于大多數(shù)生產(chǎn)機(jī)械并不要求大范圍的平滑調(diào)速，而電網(wǎng)的功率因數(shù)又可以采用其他辦法進(jìn)行補(bǔ)償。電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式分類：三相籠型異步電動(dòng)機(jī)和三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以下幾個(gè)方面選擇：要為某一生產(chǎn)機(jī)械選配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，首先考慮電動(dòng)機(jī)的功率需要選擇多大，合理選擇電動(dòng)機(jī)的功率具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。在本次設(shè)計(jì)中運(yùn)料小車裝滿料重500kg，小車與軌道之間的摩擦系數(shù)μ=，則勻速行駛的滾動(dòng)摩擦力矩T=500kg。因?yàn)橛玫氖侨嘟涣麟娫矗诮涣麟妱?dòng)機(jī)中，三相籠型異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)方便、工作可靠、價(jià)格低廉。主要的弊端是調(diào)速困難，功率因數(shù)比較低，啟動(dòng)性能比較差，由于送料小車要求的機(jī)械特性比較硬而且沒有特殊的調(diào)速要求，所以可以采用籠型電動(dòng)機(jī)。生產(chǎn)機(jī)械的種類繁多，它們的工作環(huán)境也不盡相同。因此，有必要保證在不同環(huán)境中能安全的可靠運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)常有下列幾種結(jié)構(gòu)型式：（1）開啟式：在構(gòu)造上無(wú)特殊防護(hù)裝置，運(yùn)用于干燥、無(wú)塵場(chǎng)所，通風(fēng)好。（2）防護(hù)式：在機(jī)殼或端蓋下面有通風(fēng)罩，以防止雜物掉進(jìn)去。（3）封閉式：封閉式電動(dòng)機(jī)外殼嚴(yán)密封閉，電動(dòng)機(jī)靠風(fēng)扇冷卻，并且在外殼帶有散熱片。使用在灰塵多、潮濕、鹽堿、腐蝕性強(qiáng)的場(chǎng)所。（4）防暴式：整個(gè)電機(jī)嚴(yán)密的封閉，多用于礦井中。綜上所述，運(yùn)料小車所處的環(huán)境而選擇封閉式的電動(dòng)機(jī)。Y系列的電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定的。通常情況下轉(zhuǎn)速不低于500r/min，異步電動(dòng)機(jī)通常采用4個(gè)極的，則同步轉(zhuǎn)速no=1500r/min的。電動(dòng)機(jī)的參數(shù)如表21。送料小車電動(dòng)機(jī)參數(shù) 行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)又叫限位開關(guān)，是用于控制機(jī)械設(shè)備的行程和限位保護(hù)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，將行程開關(guān)安裝在預(yù)先要設(shè)置的位置，當(dāng)裝于生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的模塊撞擊到行程開關(guān)時(shí)，行程開關(guān)的觸點(diǎn)動(dòng)作，就實(shí)現(xiàn)了電路的切換。因此，行程開關(guān)是一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件模塊的行程位置而切換電路的電器，它的作用原理與按鈕有些類似。行程開關(guān)廣泛應(yīng)用于各類機(jī)床和起重機(jī)械，用以控制其行程、進(jìn)行終端限位保護(hù)。在電梯的控制電路中，還利用行程開關(guān)來控制開關(guān)轎門的速度、自動(dòng)開關(guān)門的限位、轎廂的上、下限位保護(hù)。主令電器應(yīng)用廣泛、種類繁多。按其工作可分為：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、萬(wàn)能開關(guān)及其它主令電器行程開關(guān)按其結(jié)構(gòu)可分為直動(dòng)式、滾輪式、微動(dòng)式和組合式。本次設(shè)計(jì)我選用LX111型限位開關(guān)。參數(shù)如下LX111參數(shù) 繼電器的選擇電磁繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。繼電器一般有兩股電路，為低壓控制電路和高壓工作電路。繼電器基本原理圖繼電器主要用于控制與保護(hù)電路或用于信號(hào)轉(zhuǎn)換。繼電器是一種根據(jù)特定形式的輸入信號(hào)而發(fā)生動(dòng)作的自動(dòng)控制電器。它與接觸器不同，主要用于反應(yīng)控制信號(hào)，其觸點(diǎn)一般接在控制電路中。當(dāng)輸入量變化到某一定值時(shí)，繼電器動(dòng)作，其觸頭接通或斷開交、直流小容量的控制回路。繼電器的種類有很多，分類的方法也很多，常用的分類方法有：、電流繼電器、功率繼電器、時(shí)間繼電器和溫度繼電器等。、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器和電子式繼電器等。、延時(shí)繼電器和一般繼電器。繼電器的主要特性是輸入、輸出特性、繼電器的返回系數(shù)、吸合時(shí)間、釋放時(shí)間。吸合時(shí)間是從線圈接收型號(hào)到銜鐵完全吸和時(shí)所需要的時(shí)間，釋放時(shí)間是從線圈失電導(dǎo)銜鐵完全釋放時(shí)所需要的時(shí)間。~，它的大小會(huì)影響繼電器的操作頻率。本次設(shè)計(jì)所選擇的繼電器有：時(shí)間繼電器JR0，熱繼電器JR1620/3。 傳感器的設(shè)計(jì)傳感器是一種物理裝置或生物器官，能夠探測(cè)、感受外界的信號(hào)、物理?xiàng)l件（如光、熱、濕度）或化學(xué)組成（如煙霧），并將探知的信息傳遞給其他裝置或器官?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)入了許多新領(lǐng)域：例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙，微觀上要觀察小到cm的粒子世界，縱向上要觀察長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)年的天體演化，短到s的瞬間反應(yīng)。此外，還出現(xiàn)了對(duì)深化物質(zhì)認(rèn)識(shí)、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術(shù)研究，如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強(qiáng)磁場(chǎng)、超弱磁碭等等。顯然，要獲取大量人類感官無(wú)法直接獲取的信息，沒有相適應(yīng)的傳感器是不可能的。許多基礎(chǔ)科學(xué)研究的障礙，首先就在于對(duì)象信息的獲取存在困難，而一些新機(jī)理和高靈敏度的檢測(cè)傳感器的出現(xiàn)，往往會(huì)導(dǎo)致該領(lǐng)域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展，往往是一些邊緣學(xué)科開發(fā)的先驅(qū)。此次設(shè)計(jì)采用的是紅外傳感器，光傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可。光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。光敏傳感器的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、光電耦合器、太陽(yáng)能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖。紅外傳感器設(shè)計(jì)如下：紅外傳感器設(shè)計(jì)圖當(dāng)小車到達(dá)指定要料位置時(shí)，觸動(dòng)行程開關(guān)使指示燈（LED）亮起，這時(shí)光電晶體管接收到紅外光線并導(dǎo)通。這時(shí)診斷端子部位將從高電壓變成低電壓，經(jīng)過電壓比較器LM339比較后由輸出標(biāo)準(zhǔn)的+5V降到0V。下面是LM339圖：LM339內(nèi)部電路圖LM339引腳功能4 編程軟件的介紹 STEP7Micro/WIN32編程軟件介紹STEP7Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATIC S7200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。下面將介紹該軟件的安裝、基本功能以及如何應(yīng)用編程軟件進(jìn)行編程、調(diào)試和運(yùn)行監(jiān)控等內(nèi)容。STEP7Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能。(1)在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。(2)在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。(3)在編輯程序的過程中進(jìn)行語(yǔ)法檢查，可以避免一些語(yǔ)法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫上紅色*，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。(4)對(duì)用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等。(5)設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等（1）運(yùn)動(dòng)控制 S7200提供有開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的三種方式： 脈寬調(diào)制（PWM）內(nèi)置于S7200，用于速度、位置或占空比控制。脈沖串輸出（PTO）內(nèi)置于S7200，用于速度和位置控制。為了簡(jiǎn)化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7Micro/WIN提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO或位控模塊的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對(duì)速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。對(duì)于位控模塊，STEP 7Micro/WIN還提供了一個(gè)控制面板，可以控制、監(jiān)視和測(cè)試您的運(yùn)動(dòng)操作。 （2）創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序 使用EM241調(diào)制解調(diào)模塊可以將S