【文章內(nèi)容簡介】 汽車進來裝料。此時，進料閥門（ K1），送料閥門（ K2），電動機（ M M M3）皆為 OFF 狀態(tài)。當汽車到來時，車輛檢測開關 S2 接通，紅燈 L2 亮，綠燈 L1 滅，電動機 M3運行，電動機 M2 在M3 接通 2 秒后運行，電動機 M1 在 M2 啟動 2 秒后運行，依次順序起動整個送料系統(tǒng)。 當電動機 M3 運行后，進料閥門 K1 打開給料斗進料。當料斗中物料裝滿時，料斗檢測開關 S1 接通，此時進料閥門 K1 關閉（設 1 料斗物料足夠運料小車裝滿一車）。料斗出料閥門 K2 在電動機 M1 運行 2 秒及料斗裝滿后，打開放料，物料通過傳送帶 PD PD2 和 PD3 的傳送，裝入汽車。 當運料小車裝滿后，稱重開關 S3 動作，送料閥門 K2 關閉，同時電動機 M1延時 2 秒后停止，電動機 M2 在 M1 停止 2 秒后停止，電動機 M3 在 M2 停止 2 秒后停止。此時綠燈 L1 亮，紅燈 L2 滅，表示汽車可以開走。 故障操作：在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶 PD1 超載，則送料閥門K2 立即關閉，同 時停止電動機 M1，電動機 M2 和 M3 在電動機 M1 停止 4 秒后停止； 在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶 PD2 超載，則同時停止電動機 M1和 M2 并關閉送料閥門 K2，延時 4S 后電動機 M3 停止； 在帶式傳輸機傳送物料過程中，若傳送帶 PD2 超載，則同時停止電動機 MM2 和 M3 并關閉送料閥門 K2。 主電路的設計 主電路的設計對于本次設計小車自動送料裝車系統(tǒng)設計相當重要 ,只有在主電路設計正確且簡便的基礎上 ,系統(tǒng)控制電路及軟件設計才能精簡方便。 根據(jù)系統(tǒng)的控制工藝要求，我所設計的電氣控制系統(tǒng)主回路原理圖如圖 21所示。 圖中， M1， M2， M3 為三臺皮帶傳輸送料電動機，交流接觸器 KM1~KM3 通過控制三臺電動機的運行來控制三個傳送帶，從而進行對物料的傳輸。 FR1， FR2，F(xiàn)R3 為起過載保護作用的熱繼電器，用于物料傳輸過程中當傳送帶過載時斷開主電路。 FU1 為熔斷器，起過電流保護作用。 圖 21 自動送料裝車系統(tǒng)主電路原理圖 I/O 地址分配 此次設計，系統(tǒng)占用 18 個 PLC 的 I/O 端口，分別是 8 個輸入端口和 10 個輸出端口，具體的 I/O 分配如表 21 所示： 表 21 自動送料裝置系統(tǒng) I/O 地址表 輸 入 輸 出 啟動 電機 M3 稱重開關 電機 M2 裝車開關 電機 M1 緊急停止 送料閥門 K2 料斗已滿 進料閥門 K1 電動機 M3 故障 紅燈 L2 電動機 M2 故障 綠燈 L1 電動機 M1 故障 電機 M3 故障顯示 電機 M2 故障顯示 電機 M1 故障顯示 PLC 外部接線圖的設計 該控制系統(tǒng)核心部分是以德國西門子 CPU226 為主， CPU 模塊采用整體式結(jié)構(gòu)，它的體積小、價格低， CPU 模 塊、 I/O 模塊和電源裝在一個箱形機殼內(nèi)，前蓋下面有模式選擇開關、模擬量電位器和擴展模塊連接器。 I/O 模塊中輸入 8 點，輸出 10 點，可實現(xiàn)高速輸入輸出響應，內(nèi)部具有高速計數(shù)和中斷處理功能。 PLC的輸入輸出端子均接到相應的接線端子排，輸入輸出信號通過這些接線端子排可由其它地方直接引入，這些接線端子排的布置與 PLC 的輸入輸出端子以及電源端、接地端和公共端的實際位置一一對應。 I/O 模塊接口將輸入輸出信號引入到控制臺上。 PLC 外部硬件接線圖如圖 22 所示 PLC 外部接線圖 。 PC/PPI 編程電纜上標有 PC 的 RS 一 232 端連接電腦的 RS 一 232 通信接口，標有 PPI 的 RS一 485 端連接到 CPU 模塊的通信口，并擰緊兩邊接口的螺絲。 PC/PPI 編程電纜通常在試驗中下載梯形圖程序時使用。 圖 22 PLC 自動送料 I/O 接線圖 第 3 章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)功能的分析與設計 PLC軟件功能的分析與設計實際上是 PLC控制系統(tǒng)的功能分析與設計中的一個重要組成部分。對于控制系統(tǒng) 的整體功能要求，可以通過硬件途徑、軟件途徑或者軟硬件結(jié)合途徑來實現(xiàn)。因此，在正式編寫程序之前，首先要站在控制系統(tǒng)的整體角度上，進行系統(tǒng)功能要求的分配，弄清楚哪些功能是要通過軟件的執(zhí)行來實現(xiàn)的，即明確應用軟件所必須具備的功能。對于一個實用軟件，大體上可以從以下兩個方面來考慮： （ 1） 控制功能； （ 2） 自診斷功能。 作為 PLC 控制系統(tǒng)，其最基本的要求就是如何通過 PLC 對被控對象實現(xiàn)人們所希望的控制，所以對于以上兩方面，控制功能是最基本的，必不可少。對于一些簡單的 PLC 控制系統(tǒng)或許僅此功能就可以了，但對于本次 自動送料裝車系統(tǒng)的設計遠遠不夠。該系統(tǒng)最主要的功能就是實現(xiàn)物料的自動輸送及裝載功能，但怎樣實現(xiàn)呢？這就要靠及時準確地控制檢測開關、閥門、皮帶傳輸送料電動機等元器件來實現(xiàn)。但是針對不同的元器件，我們要根據(jù)需要設計出不同的功能。比如用皮帶傳輸送料電動機用于傳輸物料、用閥門打開與閉合控制物料的進出等。在進行功能的分析、分配之后，要進行具體功能的設計，對于不同的 PLC 控制系統(tǒng)，其主要依據(jù)是根據(jù)被控對象和生產(chǎn)工藝要求而定。在該系統(tǒng)中，設法搞清被控設備（運料小車、皮帶傳輸送料電動機、稱重檢測裝置、物料檢測裝置等）的動作時序、控制條件、控制精度等等，做出明確具體的規(guī)定，分析這些規(guī)定是否合理、可行。再者就是，要弄清楚，如果電動機出現(xiàn)軸承損壞 。發(fā)熱 。繞組對地及相間短路 PLC 自身工作狀態(tài)的自診斷和系統(tǒng)中被控設備工作狀態(tài)的自診斷兩部分。對于前者可利用 PLC 自身的一些信息和手段來完成。而對于后者，則可以通過分析被控設備接收到的控制指令及被控工作的反饋信息，來判斷被控設備的工作狀態(tài)。例如在本設計中，我們用三個熱繼電器 FR1~FR3 來實現(xiàn)故障報警及處理。具體表現(xiàn)為當三個傳送帶 PD PD2 和 PD3 中任意一個或多個發(fā)生過載時，系統(tǒng)通過不同 的信號燈的狀態(tài)變化實現(xiàn)自動報警，并通過在程序中控制其它被控對象的運行狀態(tài)來及時準確的處理相應故障。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析與設計 1. I/O 信號的分析與設計 PLC 的工作環(huán)境是工業(yè)現(xiàn)場，工業(yè)現(xiàn)場的檢測信號（如：料斗檢測信號、車輛檢測信號、稱重和故障信號等）多種多樣，有模擬量（如：運料小車、物料等），也有開關量（如紅燈、綠燈、進 /送料閥門等）， PLC 就以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為對被控對象進行控制的源信息。同時， PLC 又將處理的結(jié)果送給被控設備或工業(yè)生產(chǎn)過程，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)（進 /送料閥門、皮帶傳輸送料電動機）實現(xiàn) 控制。因此對 I/O信息的分析，就是對后面編程所需要的 I/O信號進行詳細的分析和定義，并以 I/O 信息表的形式提供給編程人員。 I/O 信號分析的主要內(nèi)容有： （ 1）定義每一個輸入信號并確定它的地址。該設計中以 I/O 地址表和 PLC 外部接線圖的形式給出，圖中也包含對每一個輸入點所做的簡潔說明，使其一目了然。 （ 2）定義每一個輸出信號并確定它的地址。該設計中以 I/O 地址表和 PLC 外部接線圖的形式給出，圖中也包含對每一個輸出入點所做的簡潔說明，使其一目了然。 （ 3）審核上述分析設計是否能滿足系統(tǒng)規(guī)定的功能要 求。若不滿足，則需修改，直至滿足為止。 2. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析與設計 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計的任務，就是對程序中所用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行具體的規(guī)劃和設計，合理地對內(nèi)存進行估算，提高內(nèi)存的利用率。 PLC 應用程序所需的存儲空間，與內(nèi)存利用率、 I/O 點數(shù)、程序編寫水平有關。通常把系統(tǒng)中 I/O 點數(shù)和存放用戶機器語言所占內(nèi)存數(shù)之比成為內(nèi)存利用率。高的內(nèi)存利用率，占用整個系統(tǒng)的內(nèi)存比較少，可以大大縮短掃描周期時間，從而提到系統(tǒng)的相應速度。同樣，用戶編寫程序的優(yōu)劣對程序的長短和運行時間都有很大的影響，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計必將直接關系到編程 質(zhì)量。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計的主要內(nèi)容有： （ 1） 按照軟件設計要求，將 PLC 的數(shù)據(jù)空間做進一步的劃分，分為若干個子空間，并對每一個子空間進行具體的定義。當然，這要以功能算法、硬件設備要求、預計的程序結(jié)構(gòu)和占有量為依據(jù)，綜合考慮來決定。 （ 2） 應為每一子空間留出適當?shù)脑Ａ浚詡湟院笫褂谩? 該設計中，實驗室提供的 CPU 型號為 CPU 226 CN，它有 40 個 I/O 點數(shù)，但是我們只需要 8 個輸入點和 10 個輸出點共 18 個 I/O 點數(shù)，剩下的 I/O 點數(shù)就可以作為裕量使用。 I/O 信號和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析與設計為 PLC 編程人員提供了重要的依據(jù)。 程序設計的常用方法 在工程中，對 PLC 應用程序的設計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設計人員的技術水平和喜好有較大的差異?，F(xiàn)將常用的幾種應用程序的設計方法簡要介紹如下。 1. 經(jīng)驗設計法 經(jīng)驗設計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設計的基礎上，根據(jù) 被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進行選擇、組合。這種方法對于一些簡單的控制系統(tǒng)的設計是比較湊效的，可以收到快速、簡單的效果。但是它沒有一個普遍的規(guī)律可遵循，具有一定的試探性和隨意性，最后得到的結(jié)果也不是唯一的，設計所用的時間、設計的質(zhì)量與設計者的經(jīng)驗的多少有關。 經(jīng)驗設計法的具體步驟如下： （ 1）確定輸入 /輸出電器； （ 2）確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇 PLC 機型、進行 I/O 分配； （ 3）做出系統(tǒng)動作工程流程圖； （ 4）選擇 PLC 指令并編寫程序； （ 5）編寫其它控制控制要求的程序； （ 6）將各個環(huán)節(jié)編寫 的程序合理地聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。 2. 邏輯設計法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是通過繼電器等電器組件來實現(xiàn)的。而繼電器、交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“ 0”和“ 1”兩種取值的邏輯代數(shù)設計電氣控制線路是完全可以的。該方法法是根據(jù)數(shù)字電子技術中的邏輯設計法進行 PLC 程序的設計，它使用邏輯表達式描述問題。在得出邏輯表達式后，根據(jù)邏輯表達式畫出梯形圖。因此用邏輯設計法也可以適用于 PLC 應用程序的設計。 3. 順序控制法 對那些按動作的先后順序進行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序 控制設計法進行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。在用順序控制設計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 功能圖由流程步、有向線段、轉(zhuǎn)移和動作組成，在使用時它有一些使用規(guī)則，具體如下： （ 1）步與步之間必須用轉(zhuǎn)移隔開； （ 2）轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)移之間必須用步隔開； （ 3）轉(zhuǎn)移和步之間用有向線段連接，正常畫順序功能圖的方向是從上向下或則從左向右。按照正常順序畫圖時，有向線段可以不加箭頭，否則必須加箭頭。 （ 4）一個順序 功能圖中至少有一個出初始步。 PLC 程序設計 根據(jù)可編過程控制器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝要求，在軟件規(guī)格說明書的基礎上，用相應的編程語言指令，編制實際應用程序并形成程序說明書的過程就是程序設計。程序設計要對做一些必要的準備工作，首先要了解系統(tǒng)的概況形成整體概念。其次熟悉被控對象、編出高質(zhì)量的程序。再次，充分利用已有的硬件和軟件工具。如果是利用計算機編程，可以大大提高編程的效率和質(zhì)量。 167。 PLC 程序流程圖 PLC 采用計算機控制技術，其程序設計同樣可遵循軟件工程設計方法，程序工作過程可用流程圖 31 表示。由于 PLC 的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計算機程序框圖不同點是， PLC 程序框圖在進行輸出刷新后，再重新開始輸入掃描，循環(huán)執(zhí)行。 圖 31 PLC 程序流程圖 PLC 梯形圖設計 圖 32 PLC 程序梯形圖（一） 圖 33 PLC 程序梯形圖（二） 圖 34 PLC 程序梯形圖（三） 初始狀態(tài)： 接通，其它都處于斷開狀態(tài)。表示小車可以進入。 小車到達： 閉合，延時 2 秒 接通，延時 2 秒， 接通。 接通， 斷開。表示小車已經(jīng)到達。 開始裝料： 閉合， 斷開， 接通，表示裝料中。 裝料完畢： 閉合，延時 2 秒 斷開，在延時 2 秒 斷開， 斷開， 閉合。表示小車已經(jīng)裝滿并且可以離開。 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計 監(jiān)控系統(tǒng)的形成背景 組態(tài)王是一個操作平臺，它能及時的反映現(xiàn)場的實際情況，有利于工作人員及時的對現(xiàn)場出現(xiàn)的情況做出相應的操作。組態(tài)王 KingView 是目前國內(nèi)比較流行的一種國產(chǎn)工業(yè)自動化通用組態(tài)軟件 ,適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機 ,價格低廉。組態(tài)王配有加密鎖 ,支持工程加密；驅(qū)動