【文章內(nèi)容簡介】 UPS電源。 電源模塊的選擇： PLC的CPU所需的工作電源一般都是5V直流電源。這些電源都由可編程控制器本身的電源模塊供給，所以在實際應(yīng)用中要注意電源模塊的選擇。a) 電源模塊的輸入電壓。PLC的電源模塊有3種輸入電壓，即220VAC、110VAC和24VDC，在實際應(yīng)用中要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 b) 電源模塊的輸出功率。在選擇電源模塊時，其額定輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊及各種智能模塊等總的消耗功率，并且要留有30%左右的余量。一個電源模塊既要為主機單元又要為擴展單元供電時。 c) 擴展單元中的電源模塊。在有的系統(tǒng)中，由于擴展單元中含有智能模塊及一些特殊模塊，就要考慮在擴展單元中安裝相應(yīng)的電源模板。 PLC的選型 PLC容量的選擇a) 總I/O點數(shù)量和性質(zhì)根據(jù)開關(guān)量、模擬量、直流信號、交流信號，工作電源。輸出是用繼電器型還是晶體管或是可控硅型，如運動控制時的高速脈沖輸出。使用無觸點的晶體管輸出的PLC。如輸出既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，可用繼電器輸出。b) 對用戶存儲器容量進(jìn)行估算一個程序段中，接點數(shù)與存放該程序段所代表的機器語言所需的內(nèi)存字?jǐn)?shù)的比值稱為內(nèi)存利用率。用戶程序所需內(nèi)存容量受到內(nèi)存利用率、開關(guān)量輸入/輸出點數(shù)、模擬量輸入/輸出點數(shù)和用戶編程水平等幾個主要因素的影響。高的內(nèi)存利用率給用戶帶來好處，同樣的程序可以減少內(nèi)存量，從而降低內(nèi)存投資。另外，同樣的程序可縮短掃描周期時，從而提高系統(tǒng)的響應(yīng)。內(nèi)存字?jǐn)?shù)的估算（小型PLC的內(nèi)存為1~2KB）開關(guān)量輸入輸出：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) = 開關(guān)量(輸入十輸出)總點數(shù)10 模擬量輸入時：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù) = 模擬量點數(shù)X100模擬量輸入/輸出同時存在：所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù) 200經(jīng)驗計算公式：總存儲器字?jǐn)?shù)=(開關(guān)量輸入輸出總點數(shù)) 10十 模擬量點數(shù) 150。然后按計算存儲器字?jǐn)?shù)的25%考慮余量。每個I/0點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入元件：10—20B /點；開關(guān)量輸出元件：5—l0B/點；定時器/計速器：2B/個；模擬量：100~150B/點；通信接口：一個接口一般需要300B以上。根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。 I/O地址分配輸入/輸出信號在PLC接線端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。對軟件設(shè)計來說，I/O地址分配以后才可進(jìn)行編程；對控制柜及PLC的外圍接線來說，只有I/O地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線路圖和安裝圖安裝控制柜。在進(jìn)行I/O地址分配時最好先列I/O分配表。 響應(yīng)時間對于過程控制，掃描周期和響應(yīng)時間必須認(rèn)真考慮。PLC順序掃描的工作方式，使它不能可靠地接收持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。4 車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)設(shè)計方案可行性分析目前車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)有多種設(shè)計方案，一般可以通過繼電器接觸器控制，單片機控制，PLC控制: 三種控制方案的優(yōu)缺點比較 繼電器接觸器控制a) 優(yōu)點：由按鈕，繼電器、接觸器組成的復(fù)雜車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)集中控制與遠(yuǎn)距離控制,目前繼電器、接觸器控制仍是最基本的電氣控制形式之一，價格方面經(jīng)濟實惠；b) 缺點：由按鈕，繼電器，接觸器等低壓控制器組成了繼電器接觸器控制線路，由于該控制形式是固定接線，系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變或增加功能、較為困難；另外繼電器的觸點數(shù)量有限，所以繼電器控制系統(tǒng)的靈活性和可擴展性受到很大限制；又由于采用有接觸點的開關(guān)動作，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。 單片機控制a) 優(yōu)點：將單片機應(yīng)用到車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制控制系統(tǒng)，由于單片機有優(yōu)異的性價比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強、低功耗、低電壓的特點，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；b) 缺點：單片機控制系統(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；單片機控制電路也易受外界環(huán)境的干擾，具有不穩(wěn)定性；而且單片機編程方法復(fù)雜，不容易學(xué)習(xí)，一般只應(yīng)用于簡單的流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)。 PLC控制a) 優(yōu)點：將PLC應(yīng)用到車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)產(chǎn)品運輸?shù)淖詣踊刂?，降低系統(tǒng)的運行費用；可編程控制器（PLC）具有能力強，可靠性高、配置靈活、編程簡單等優(yōu)點，而且 PLC中每只軟繼電器的觸點數(shù)理論是無限制的，因此其靈活性和可擴展性很好，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。 工作方式比較在繼電器接觸器控制電路中，當(dāng)電源接通時，電路中所有繼電器都處于受制約狀態(tài)即該吸合的繼電器都同時吸合，不該吸合的繼電器受某種條件限制而不能吸合，這種工作方式稱為并行工作方式。PLC的用戶程序是按一定順序循環(huán)執(zhí)行，所以各軟繼電器都處于周期性循環(huán) 掃描接通中，受同一條件制約的各個繼電器的動作次序決定于程序掃描順序，同它們在梯形圖中的位置有關(guān)，這種工作方式稱為串行工作方式。 控制速度比較繼電器接觸器控制系統(tǒng)依靠機械觸點的動作實現(xiàn)的，工作頻率低，觸點的開關(guān)動作一般在幾十毫秒數(shù)量級，且機械觸點還會出現(xiàn)抖動問題。PLC通過程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，一般一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級，因此速度較快，PLC內(nèi)部還有嚴(yán)格的同步控制，不會出現(xiàn)觸點抖動問題。 可靠性和可維護性比較繼電器接觸器控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，連線多，觸點開閉時存在機械磨損、電弧燒傷等現(xiàn)象，觸點壽命短，所以可靠性和可維護性較差。PLC采用半導(dǎo)體技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，其壽命長、可靠性高。PLC還具有自診斷功能，能查出自身的故障，隨時顯示給操作人員，并能動態(tài)地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調(diào)試和維護提供了方便。 方案確定經(jīng)過方案對比，本次控制系統(tǒng)設(shè)計采用PLC對車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸進(jìn)行控制，為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動往返，采用了高速計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)。同時，根據(jù)行走的方向進(jìn)行增、減計數(shù)（當(dāng)正向行走時進(jìn)行加計數(shù)，反向則進(jìn)行減計數(shù)）。在程序設(shè)計中，采用高速計數(shù)器（HSC）指令，開通旋轉(zhuǎn)編碼器計數(shù)，用以計算產(chǎn)品運輸行走的距離，實現(xiàn)準(zhǔn)確?？俊４送?，該控制系統(tǒng)具有自動、手動兩種工作方式，并設(shè)計了聯(lián)網(wǎng)模式和離網(wǎng)模式。在聯(lián)網(wǎng)模式下，PLC與上位機通信，接受上位機的指令，使小車進(jìn)行自動行走與回零運行。當(dāng)上位機故障運行時，采用離網(wǎng)手動運行，保證了系統(tǒng)的可靠性。5 基于PLC的車間生產(chǎn)流水線產(chǎn)品運輸控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件選型 PLC選型在本次系統(tǒng)設(shè)計中，所用到的輸入點數(shù)分別是：高數(shù)計數(shù)器、開始按鈕、停止按鈕、1號站呼叫按鈕、2號站呼叫按鈕、3號站呼叫按鈕、4號站呼叫按鈕、裝料按鈕、傳感器共計10個；輸出點數(shù)分別是：電機正轉(zhuǎn)、電機反轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)信號燈、反轉(zhuǎn)信號燈、1號站呼叫燈、2號站呼叫燈、3號站呼叫燈、4號站呼叫燈、數(shù)碼管的7個引腳共計16個。在對上述I/O點數(shù)以及結(jié)合系統(tǒng)功能進(jìn)行綜合分析后，決定采用西門子S7200 CPU226模塊。 S7200PLC的CPU模塊CPU226模塊的I/O總數(shù)為40點，其中輸入點24點，輸出點16點；可帶7個擴展模塊；用戶程序存儲容量為8KB；內(nèi)置高數(shù)計數(shù)器，具有PID控制器的功能；有2個高速脈沖輸出端和2個RS485通信口；具有PPI通信協(xié)議、MPI通信協(xié)議和自由口協(xié)議的通信能力；運行速度快、功能強，適用于要求較高的中小型控制系統(tǒng)。 其他硬件選型a) LED數(shù)碼管本次系統(tǒng)設(shè)計要求數(shù)碼管顯示小車所處的站臺，即在1號站時，數(shù)碼管顯示1；2號站時顯示2；3號站時顯示3；4號站時顯示4；成品庫時顯示5。本次系統(tǒng)設(shè)計采用共陰極數(shù)碼管。共陰極、 共陰極、共陽極LED數(shù)碼管引腳圖b) 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過光電轉(zhuǎn)換，可將輸出軸的角位移、角速度等機械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（REP）。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。技術(shù)參數(shù)主要有每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)（幾十個到幾千個都有），和供電電壓等。單路輸出是指旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出是一組脈沖，而雙路輸出的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出兩組A/B相位差90度的脈沖，通過這兩組脈沖不僅可以測量轉(zhuǎn)速，還可以判斷旋轉(zhuǎn)的方向。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量的中間過程無關(guān)。旋轉(zhuǎn)增量式編碼器以轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設(shè)備來知道其位置，當(dāng)編碼器不動或停電時，依靠計數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置。這樣，當(dāng)停電后，編碼器不能有任何的移動，當(dāng)來