【文章內(nèi)容簡介】 取決于發(fā)射功率、天線增益與波長的常數(shù)； 2K 為取決于天線安裝方法和安裝距離的常數(shù)。由上式可知，只要測到接收功率0P，就可得到被測液面的高度。 （ 5） 電磁閥 電磁 閥是用電磁控制的工業(yè)設備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整 介質(zhì) 的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥是用電磁效應進行控制， 其工作 原理：通電時， 電磁 線圈產(chǎn)生 電磁力 把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失， 彈簧 把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。在真空、負壓、零壓時能正常工作 。本生產(chǎn)線 使用了電磁閥用來控制灌裝口的開關(guān)，儲液罐的進料口的開關(guān)。 為滿足生產(chǎn)線工藝要求，本設計選用的是 常閉直動式電磁閥， 電壓規(guī)格為 DC24V。 （ 6） 紅外發(fā)光二極管 常用的紅外發(fā)光二極管（如 SE303PH303），其外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約 m ）。 當紅外線接收管受到紅外線的照射時，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導通。當紅外發(fā)射頭與接收頭中間沒有物品擋住時紅外接收到紅外線照射，呈現(xiàn)低電阻，發(fā)出一個高電平信號。當有物體經(jīng)過紅外發(fā)射與接收的中間時，由于紅外線被擋住，紅外 接收管呈現(xiàn)大的阻值，電路斷開，這時紅外接收管發(fā)出一個低電平信號。當 10 物體過完之后又回到原來的狀態(tài)。 電器元件及其型號如表 所示。 表 電器元件明細表 符 號 名 稱 型 號 數(shù) 量 M1 主傳送帶電動機 Y132M—4 1 M2 灌裝裝置電動機 Y90S—4 1 M3 次品傳送帶電動機 Y90S—4 1 QF1 斷路器 NS100N 1 QF2 斷路器 NS80N 1 QF3 斷路器 NS80N １ QF4 斷路器 NS20N 1 QF5 斷路器 NS10N 1 FR1 熱繼電器 JR16 1 FR2 熱繼電器 JR1010 1 FR3 熱繼電器 JR1010 1 SB1～ SB3 按鈕 LA101K 3 SB5～ SB7 按鈕 LA101K 3 流水線灌裝的工作原理 整個流水線由啟動按鈕、 停止按鈕、微波測位器 、主傳送帶、灌裝液罐、次品傳送帶、次品推動裝置，次品檢測接近開關(guān)等組成。驅(qū)動部分有：灌裝瓶子輸送、灌裝機、次品分離。電動機的啟動和停止，灌裝裝置向上、向下移動和灌裝，次品的檢測、推動都是由 PLC控制的。流水線由接近開關(guān)實時監(jiān)控，由 PLC 控制，控制 準確，自動化程度高。 灌裝流水線的運作是通過電磁閥和電動機來控制的。 系統(tǒng)流程圖 11 圖 系統(tǒng)流程圖 流程圖說明：系統(tǒng)分自動和手動兩種模式，在手動模式下， 按下 SB2 按鈕啟動主傳送帶電動機， 當瓶子 到達灌裝位置后，松開 SB2，再按下按鈕 SB3，灌裝裝置開始 運 作 ，當開始 自 動 /手動 按下起動按鈕 SB 5 按下起動按鈕 SB 2 傳送帶運行 到達灌裝處 延時 1. 1 秒 灌裝飲料 灌裝時間到 傳送帶運行 按下停止按鈕 SB 0 結(jié)束 檢測到飲料罐 松開 SB 按下 SB 3 灌裝飲料 飲料灌滿 松開 SB 3 結(jié)束 自動 手動 否 是 是Y 否 是Y 是Y 否 否 12 飲料灌滿后松開按鈕 SB3； 在 自動模式下按下按鈕 SB5 啟動主傳送帶電動機，當定位傳感器檢測到飲料瓶后，主傳送帶停止 秒 ，灌裝裝置開始動作，定時時間到達以后，灌裝裝置自動停止，住傳送帶 再次運動。 電控系統(tǒng)與原理圖設計 圖 中斷路器 QF QF QF QF QF5 將三相電源引入，同時 QF QF QFQF QF5 為電路提供短路保護。電動機的過載保護分別由三個熱繼電器提供。 圖 電氣控制原理圖 系統(tǒng)通過按鈕設定為自動操作模式和手動操作模式。 （ 1） 自動操作模式 一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或罐裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動電機自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作。 （ 2） 手動 操作模式 手動模式下，由 SB2 按鈕控制啟動主傳送帶電動機，到達灌裝位置后，松開 SB2，再按下按鈕 SB3，灌裝裝置開始動作，通過定時器控制灌裝時間，灌裝時間到達后，整個流水線停止，直到再次按下啟動按鈕，流水線才運作。手動模式可以用于自動模式啟動前的系統(tǒng)調(diào)整。 （ 3） 報警 13 當灌裝裝置開始灌裝飲料時，報警裝置得到 PLC 輸出信號，此時，報警燈亮，開始報警， 5 秒鐘以后，灌裝結(jié)束，同時報警結(jié)束。 （ 4） 計數(shù)過程 計數(shù)過程需記錄滿瓶數(shù)和次品瓶數(shù)，主要是以紅外發(fā)光二極管和微波液位計作為傳感器，記錄所有瓶數(shù)的技術(shù)原理是當紅外 線接收管受到紅外線的照射時，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導通，當紅外發(fā)射頭與接收頭中間沒有物品擋住時紅外接收到紅外線照射，呈現(xiàn)低電阻，發(fā)出一個高電平信號，計數(shù)裝置計一次數(shù)。當有物體經(jīng)過紅外發(fā)射與接收的中間時，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)大的阻值，電路斷開，這時紅外接收管發(fā)出一個低電平信號。當物體過完之后又回到原來的狀態(tài)。計數(shù)裝置由 8 個十進制計數(shù)器組成，當計數(shù)到 99999999 時，再計數(shù)一次，計數(shù)器溢出。計數(shù)最多不超過 99999999。記錄次品瓶數(shù)的技術(shù)原理是當檢測到有次品時，微波接受裝置發(fā)出信號給 PLC， PLC 的寄存器值加一，同時，所有瓶數(shù)減去次品瓶數(shù)便得出了可滿瓶數(shù)，把滿瓶數(shù)也放入另一個寄存器中。這就是記錄滿瓶數(shù)和次品瓶數(shù)的技術(shù)原理。電路設置了手動復位按鈕，計數(shù)器正常計數(shù)時是低電平，按下復位按鈕后，復位端變成高電平，使計數(shù)器復位，實現(xiàn)手動對計數(shù)器清零。 14 4 PLC 設計 PLC 的結(jié)構(gòu)、特點及工作原理介紹 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，來實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)等功能，從而來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC 及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。目前， PLC 在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。 從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成 一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC包括 CPU模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。 PLC 具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強 ； 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設計和建造工作量小，維護方便，容易改造 ； 體積小，重量輕，能耗低 PLC 的工作方式有周期掃描方式、定時中斷方式、輸入中斷方式和通信方式。最主要的方式是周期掃描方式，其大致可以分為 7 個過程，如圖 7 所示 圖 PLC的工作過程 可以細分成下面幾個過程 : (1)上電處理過程 PLC 上電后 ，要進行上電的初始化處理。占用的時間為 T0 。 (2)共同處理過程 共同處理的主要任務是復位監(jiān)視計時器、檢查 I/O 總線、檢查掃描周期檢查程序存儲 15 器。該過程占用的時間為 T1 。 (3)通訊服務過程 當 PLC 和微機構(gòu)成通訊網(wǎng)絡或由 PLC 構(gòu)成網(wǎng)絡時，需要有通訊服務過程。該過程占用的時間為 T2 。 (4)外設服務過程 當 PLC 接有外部設備如編程器、打印機等，則需要進行外設服務過程。該過程占用的時間為 T3 。 (5)輸入刷新過程 輸入信號刷新為輸入處理過程。該過程占用時間為 T4 和 PLC 所帶的輸入模塊的種類和點數(shù) 多少有關(guān)。 (6)程序執(zhí)行過程 該過程用于執(zhí)行用戶程序。從輸入映像區(qū)讀入輸入信息，根據(jù)用戶程序進行運算操作，并向輸出映像區(qū)送出控制信息。該過程占用的時間為 T5。顯然 T5 和 PLC 的速度、用戶程序長短及指令種類有關(guān)。 (7)輸出刷新過程 輸出信號刷新為輸出處理過程。該過程占用時間為 T6 和 PLC 所帶的輸出模塊的種類和點數(shù)多少有關(guān)。 PLC 的掃描周期 TS=T0+T1+T2+T3+T4+T5+T6 。 選擇 PLC 三菱公司是日本生產(chǎn) PLC 的主要廠家之一。該公司的生產(chǎn)的 NFX2 系列機型，屬于高性能疊裝式機型，是三菱公司上網(wǎng)典型產(chǎn)品， NFX2 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進的系列。由于 NFX2 系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。 NFX2 系列 PLC 具有數(shù)十種編程元件。NFX2 系列 PLC 編程元件的編號分為兩部分：第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器用“ X”表示、輸出見電器用“ Y”表示。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類器件的序號。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設備及 I/O 點數(shù)，選擇 FX2N—16MR—001 型 PLC 就可以滿足控制系統(tǒng)的要求。 FX2N—16MR—001 型 PLC 實物圖如下圖 16 圖 FX2N—16MR—001 型 PLC 圖 PLC外部接線示意圖 I/O 點的編號分配和 PLC 外部接線圖 I/O 點的編號分配如表 所示。 17 表 I/O點的編號分 配表 輸入 輸出 定位傳感器 X000 手動 /自動切換 SB1 X001 手動傳送帶 SB2 X002 手動灌裝 SB3 X003 次品檢測傳感器 X004 自動啟動 SB5 X005 停止 SB6 X006 復位 SB7 X007 傳送帶電動機 KM1 Y000 灌裝電動機 KM2 Y001 報警燈 Y002 下降電磁閥 YV1 Y003 上升電磁閥 YV2 Y004 次品推動電磁閥 YV3 Y005 灌裝電磁閥 YV4 Y006 次品傳送帶電動機 KM3 Y007 PLC 的外部接線圖如圖 所示。 圖 PLC的外部接線圖 控制面板圖 根據(jù)設計要求及考慮到工人工作的要求，設計控制面板布置情況如圖 所示。 18 圖 控制面板圖 程序設計原則及方法 在編制程序時首先要根據(jù)整個工程的要求把程序分塊，其次是合理 利用指令，嚴格標注信號名稱定義，正確地編寫各個程序塊的程序，然后經(jīng)過單元測試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，對程序進行修改。編寫好的程序還必須經(jīng)過一定時間的運行考驗，才可以投入實際的現(xiàn)場工作。 程序在結(jié)構(gòu)上分為線性結(jié)構(gòu)和分塊結(jié)構(gòu)。分塊結(jié)構(gòu)的程序時根據(jù)工程的特點，把一個復雜的控制工程分為多個比較簡單的、規(guī)模較小的控制任務，可以把這些控制任務分配到一個個子程序塊，然后在子程序編制具體任務的控制程序，最后由主程序用調(diào)用的方式把整個控制程序統(tǒng)管起來。分塊程序具有很大的靈活性，適用于比較復雜，規(guī)格較大的控制工程的程序設計，由 于具體任務的控制程序分別在各自的子程序中編制，而具體任務的控制程序相對來說都比較簡單，此外分塊程序也給程序的調(diào)試帶來方便，在調(diào)試中可以先調(diào)試局部程序，再總體調(diào)試，在工藝發(fā)生變化時，只需要修改變化部分的程序，所以分塊結(jié)構(gòu)的應用最廣泛。根據(jù)設計需要，本控制程序采用的就是分塊結(jié)構(gòu)。 在具體編制 PLC 控制程序的方法很多。其中梯形圖法是用梯形圖語言編制 PLC 程序的，這是一種模仿繼電器控制的編程方法，本控制程序采用的就是梯形圖法。 19 梯形圖 20 21 說明 灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)是一個復 雜的系統(tǒng)它包含了控制、故障報警和計數(shù)等一系列功能，本設計中著重考慮了控制功能的一部分，沒有考慮到在實際運行過程中的變速問題；在發(fā)生故障后的處理方法上有所欠缺。 22 5 調(diào)試過程及結(jié)果 在電腦上安裝 GX—Developer 軟件，程序編好后，將程序輸入 GX—Developer 軟件中，在電腦上進行初步仿真調(diào)試。 先將 PLC 程序傳入 程序控制器 中 。 對各個輸入 I/O 口給信號處理 ，看 各個輸出口是否有相應的輸出 ， 如果沒有按照設計要求輸出，對程序進行更改，直到各輸出口有相應的輸出。 如果有條件的話，