【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 掃描各個(gè)輸入端并讀取輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把他們存入相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元。在執(zhí)行階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。從相應(yīng)的輸入存儲(chǔ)單元讀入輸入信號(hào)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，得到運(yùn)算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元。在輸出階段中，PLC將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過(guò)模塊向外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開(kāi)始控制外部設(shè)備。 自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng) 小車(chē)運(yùn)料示意圖如圖2所示，為小車(chē)一處裝料，另一處卸料。小車(chē)由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)前進(jìn)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車(chē)后退。料斗底門(mén)和小車(chē)底門(mén)均由電磁閥控制，得電打開(kāi)，斷電閉合。小車(chē)前、后終端位置均由限位開(kāi)關(guān)控制。按下右啟動(dòng)按鈕小車(chē)右行(前述至限位開(kāi)關(guān)SQ1處停下來(lái)裝料，20 S后結(jié)束，開(kāi)始左行。當(dāng)碰到SQ2后停下來(lái)第一次卸料，15 S后右行，碰到SQ1又停下來(lái)裝料，20S后結(jié)束，又開(kāi)始左行，經(jīng)過(guò)SQ2不停，當(dāng)碰到SQ3后停下來(lái)第二次卸料，15 S后右行，碰到SQ1后又停下來(lái)裝料。完成一個(gè)工作周期動(dòng)。圖22送料小車(chē)工作示意圖 圖23 系統(tǒng)總體框架圖系統(tǒng)硬件配置結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示，包括PLC及I/O擴(kuò)展單元、傳感器元件（行程開(kāi)關(guān)和接近開(kāi)關(guān)等）、控制面板（按鈕開(kāi)關(guān)和指示燈）、控制元件（中間繼電器，交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電機(jī)）等幾部分。控制面板作為設(shè)備控制的主要器件，接收來(lái)自操作人員的操作指示：傳感器元件檢測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)小車(chē)進(jìn)信號(hào)、后退信號(hào)，以及各部分的動(dòng)作完成情況：PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系更新輸出點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)通斷交流接觸器和換向電磁閥來(lái)控制電機(jī)的啟停和油缸的動(dòng)作，從而完成轉(zhuǎn)料小車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)任務(wù)的過(guò)程的自動(dòng)控制。第3章 控制系統(tǒng)的硬件選型 系統(tǒng)硬件的選型本課題涉及的硬件包括步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、傳感器、三相異步電機(jī)、氣動(dòng)系統(tǒng)、PLC控制器等。以下為各部件詳細(xì)介紹：1. 步進(jìn)電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)有步角距、靜力矩、電流三大要素組成。根據(jù)負(fù)載的控制精度要求選擇步角的大小，根據(jù)負(fù)載的大小確定靜力矩，靜力矩一經(jīng)確定給我悲劇電機(jī)矩頻特性曲線來(lái)判斷電機(jī)的電流。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)變確定下來(lái)了。2. 驅(qū)動(dòng)器：遵循先選電機(jī)后選驅(qū)動(dòng)的原則，電機(jī)的相數(shù)、電流大小是驅(qū)動(dòng)器選擇的決定因素：在選型中，還要根據(jù)PLC輸出信號(hào)的極性來(lái)決定驅(qū)動(dòng)器輸入信號(hào)是共陽(yáng)極或者共陰極。未來(lái)改善電機(jī)的運(yùn)行性能和提高控制精度，通常通過(guò)選擇帶細(xì)分功能的驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，目的驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分等級(jí)有8倍、16倍、32倍、64倍等，最高可達(dá)256倍細(xì)分。在實(shí)際應(yīng)運(yùn)中，應(yīng)根據(jù)控制要求和步進(jìn)電機(jī)的特性選擇合適的細(xì)分倍數(shù)，以達(dá)到更高的速度和更大的高速轉(zhuǎn)矩。使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度更高。振動(dòng)更小。3. 三相異步電動(dòng)機(jī)：1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速及其他控制性能應(yīng)滿足機(jī)械特性和生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求。電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中對(duì)電源供電質(zhì)量的影響（入電壓波動(dòng)、諧波干擾等），應(yīng)在容許的范圍內(nèi)；（1）按預(yù)定的工作制、冷卻放大基礎(chǔ)在情況所需的電動(dòng)機(jī)功率，電動(dòng)機(jī)的溫升應(yīng)在限定的范圍內(nèi)；（2）根據(jù)環(huán)境條件、運(yùn)行條件、安裝方式、傳動(dòng)方式，選定電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、安裝、防護(hù)形式，保證電動(dòng)機(jī)可靠工作；（3）綜合考慮一次投資幾運(yùn)行費(fèi)用，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、合理、可靠和安全。 4. 傳感器：傳感器的選型原則可以從以下六個(gè)方面來(lái)敘述：（1）根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類(lèi)型；（2）靈敏度的選擇；（3）頻率響應(yīng)特性；（4）線性范圍；（5）穩(wěn)定性；（6）測(cè)量精度。根據(jù)具體的測(cè)量工作，從以上六個(gè)方面綜合考慮，以選擇最合適的傳感器。 ：（1）確定氣動(dòng)執(zhí)行元件的形式；（2）進(jìn)行工況分析，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)；（3）制定基本方案，擬定氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖；（4）選擇氣動(dòng)元件；（5）氣動(dòng)系統(tǒng)的性能驗(yàn)算；（6）繪制工作圖，編制技術(shù)文件。 PLC選型 在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)中，PLC用到了8個(gè)輸入點(diǎn)、6個(gè)輸出點(diǎn)、1個(gè)模擬量輸入點(diǎn)以及1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)控制運(yùn)料小車(chē)的運(yùn)動(dòng)。因此，依據(jù)運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)的工藝流程、實(shí)際控制需求以及輸入輸出變量特點(diǎn)，選用了西門(mén)子S72PLCCPU224XPCN控制的運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該P(yáng)LC不僅用有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，還有1個(gè)模擬量輸入點(diǎn)和1個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，利用PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)料小車(chē)兩處裝料、兩處卸料的運(yùn)動(dòng)控制，完全能滿足設(shè)計(jì)需求。在運(yùn)料小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要PLC具有抗干擾能力出眾、可靠性高、控制功能強(qiáng)、編程方便等優(yōu)點(diǎn)，因此采用可編程控制器作為主控制器。同時(shí)考慮到該控制系統(tǒng)不是很復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)角度考慮后決定：該控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門(mén)子公司聲場(chǎng)的S7200系列可編程控制器，具體型號(hào)為CPU224 CN AC/DC/繼電器，現(xiàn)有 AC 220V電源，DC24V 電源輸入，繼電器輸出。該P(yáng)LC結(jié)構(gòu)緊湊小巧。執(zhí)行速度快、功能強(qiáng)大及性價(jià)比高等特點(diǎn)，符合本系統(tǒng)各方面要求。（1） PLC的I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸入編號(hào)名稱(chēng)代號(hào)輸出編號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1正轉(zhuǎn)接觸器KM1停止按鈕SB2反轉(zhuǎn)接觸器KM2前限位開(kāi)關(guān)1SQ1裝料指示燈L1前限位開(kāi)關(guān)2SQ2卸料指示燈L2后限位開(kāi)關(guān)1SQ3運(yùn)行指示燈L3后限位開(kāi)關(guān)2SQ4報(bào)警指示燈L4急停按鈕1SB3報(bào)警信號(hào)SB4（2） PLC輸入輸出地址分配本次所采用的是S7200系列中的CPU 224，系統(tǒng)中的運(yùn)料小車(chē)由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車(chē)向左行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小車(chē)向右行。SB1是系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，SB2是系統(tǒng)停止按鈕，SQ1SQ4位行程開(kāi)關(guān)，KMKM2分別為電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)，L1L4位小車(chē)狀態(tài)指示燈。小車(chē)控制系統(tǒng)的輸入，輸出設(shè)備與PLC的I/0段對(duì)應(yīng)的外部接線如圖31所示：圖32 PLC外部接線 傳感器的選型 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB766587對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置。通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。本課題中需要各種傳感器來(lái)完成各種操作流程，比如需要傳感器來(lái)檢測(cè)小車(chē)是否運(yùn)動(dòng)到位，需要傳感器來(lái)檢測(cè)小車(chē)是否裝卸貨物完成到位，所以我們需要對(duì)傳感器進(jìn)行型號(hào)選定。在檢測(cè)小車(chē)是否運(yùn)動(dòng)到位時(shí)，需要位置傳感器，位置傳感器可用來(lái)檢測(cè)位置，反映某種狀態(tài)的開(kāi)關(guān)，和位移傳感器不同，位置傳感器有接觸式和接近式