【導(dǎo)讀】莄衿羃膂莃羈艿蒁莂蟻肁莇莁螃芇芃莀袆肀腿葿羈袂蕆葿蚈肈莃蒈螀袁荿蕆膆芅蒆螞罿膁蒅螄膅蒀蒄袆羇莆蒃罿膃節(jié)薃蚈羆膈薂螁膁肄薁袃羄蒃薀蚃艿荿蕿螅肂芅薈袇羋膁薇羀肀葿薇蠆袃蒞蚆螂聿芁蚅襖袂膇蚄薄肇膃蚃螆袀蒂螞袈膅莈螞羀羈芄蟻蝕膄膀蝕螂羆蒈蝿裊膂莄螈羇羅芀螇蚇膀芆莄衿羃膂莃羈艿蒁莂蟻肁莇莁螃芇芃莀袆肀腿葿羈袂蕆葿蚈肈莃蒈螀袁荿蕆膆芅

　　

【正文】 DCS 的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)?？梢哉f，開放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)最顯著的特征。 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在歷經(jīng)群雄并起和分散割據(jù)的初始階段后，盡管已有一定范圍的磋商合作，但至今尚未形成完整統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)。其中有較 強(qiáng)實(shí)力和影響的有 FF、 Lonworks、Profibus、 CAN、 Dupline 等。它們具有各自的特色，在不同應(yīng)用領(lǐng)域形成了自己的優(yōu)勢(shì)。本文將在簡(jiǎn)要描述現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展趨勢(shì)與技術(shù)展望。 三、小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)器材 小車運(yùn)動(dòng)控制Ⅰ型實(shí)物教學(xué)模型；計(jì)算機(jī)；電線；可編程控制器。 工作原理 傳感器 （ 1） 接近開關(guān)，接近開關(guān)有三根接線，三根接線分別接電源的正極負(fù)極，和輸出信號(hào)。當(dāng)與檔塊接近時(shí)輸出電平為低電平，否則為高電平，與 PLC 之間的接線圖如下，當(dāng)傳感器動(dòng)作時(shí)，輸出端對(duì)地接通， PLC 信號(hào)輸入有效， 連接電路如圖 7。 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 21 頁 共 34 頁 圖 7 PLC 的接線圖 光耦電路 光隔離是一種很常用的信號(hào)隔離形式。常用光耦器件及其外圍電路組成，由于光耦電路簡(jiǎn)單，在數(shù)字隔離電路或數(shù)據(jù)傳輸電路中常常用到，如 UART 協(xié)議的 20mA 電流環(huán)。對(duì)于模擬信號(hào)，光耦因?yàn)檩斎胼敵龅木€形較差，并且隨溫度變化較大，限制了其在模擬信號(hào)隔離的應(yīng)用。 對(duì)于高電頻交流模擬號(hào)，變壓器隔離是最常見的選擇，但對(duì)于直流信號(hào)卻不合適用。一些廠家提供隔離放大器作為模擬信號(hào)隔離的解決方案，如 ADI 的 AD202， 能夠提供從直流到幾 K 的頻率內(nèi)提供 %的線性度，但這種隔離器件內(nèi)部先進(jìn)行電壓 頻率轉(zhuǎn)換，對(duì)產(chǎn)生的交流信號(hào)進(jìn)行變壓器隔離，然后進(jìn)行頻率 電壓轉(zhuǎn)換得到隔離的效果。集成的隔離放大器內(nèi)部電路復(fù)雜，體積大，成本高，不適合大規(guī)模應(yīng)用。 模擬信號(hào)隔離的一個(gè)比較好的選擇是使用線形光耦。線形光耦的隔離原理與普通光耦沒有差別，只是將普通光耦的單發(fā)單收模式稍微加改變，增加一個(gè)用于反饋的光接受電路用于反饋。這樣，雖然兩個(gè)光接受電路都是非線性的，但兩個(gè)光接受電路的非線性特征都是一樣的，這樣，就可以通過反饋通路的非線性來抵消直 通通路的非線性，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)線形隔離的目的。本系統(tǒng)中，滑塊經(jīng)過時(shí)，輸出一個(gè)低電平。給 PLC 輸入信號(hào)。電路連接如下圖 8 所示： XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 22 頁 共 34 頁 圖 8 電路連接 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元 本裝置中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模板是有兩個(gè)繼電器的吸合與斷開來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)換動(dòng)方向的。在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中，主要考慮一下幾點(diǎn)： 功能：電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動(dòng)？需不需要調(diào)速？對(duì)于單向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應(yīng)管或繼電器直接帶動(dòng)電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使用由 4 個(gè)功率元 件組成的 H 橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)整，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，效應(yīng)管燈開關(guān)元件實(shí)現(xiàn) PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。 對(duì)于 PWM 調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，主要有以下性能指標(biāo)。 （ 1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動(dòng)多大功率的電機(jī)。 （ 2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會(huì)減少驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)熱，要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（ H 橋或推換電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問題，即兩個(gè)功能效率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路）入手。 （ 3）對(duì)控制輸入端的影響 。功率電路對(duì)其輸入端應(yīng)有良好的信號(hào)隔離，防止有高電壓大電流主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光耦合器實(shí)現(xiàn)隔離。 （ 4）對(duì)電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動(dòng)。 （ 5）可靠性。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該盡可能做到，無論加上何種控制信號(hào)，何種無源負(fù)載，電路都是安全的，下圖 9 為三極管 電阻作柵極驅(qū)動(dòng)電路。 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 23 頁 共 34 頁 圖 9 三極管 電阻作柵極驅(qū)動(dòng)電路 本模型的兩個(gè)行程開關(guān)是模板的硬件保護(hù)。當(dāng)滑塊把右側(cè)行程開關(guān)壓下時(shí) ，左行失效。何為行程開關(guān)呢？ 見圖 10， 就是一種有物體的位移來決定電路通斷的開關(guān)，在日常生活中我們最易碰到的例子就是冰箱了。不知你注意到?jīng)]有，當(dāng)你打開冰箱時(shí)，冰箱里面燈就會(huì)亮起來，而關(guān)上門就熄滅了，這是因?yàn)殚T框上的開關(guān)，被門壓緊時(shí)燈的電路斷開，門一開就放松了，對(duì)于就自動(dòng)把電路閉合使燈點(diǎn)亮。這個(gè)開關(guān)就是行程開關(guān)。 行程開關(guān)的應(yīng)用方面很多，很多電器里面都有他的身影。那么這么簡(jiǎn)單的開關(guān)能起什么作用呢？它主要是起連鎖的作用。最常見的例子莫過于與其在洗衣機(jī)和錄音機(jī)（錄像機(jī)）中應(yīng)用了。 在洗衣機(jī)的門或蓋上裝了個(gè)電接點(diǎn) ，一旦有人開啟洗衣機(jī)的門和蓋時(shí)，就自動(dòng)把電機(jī)斷電，甚至還要靠機(jī)械辦法聯(lián)動(dòng)，使門或蓋一打開就立刻“剎車”，強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)著的部件停下來，免得傷害人身。 在錄音機(jī)和錄像機(jī)中，我們常常使用到快進(jìn)或者倒帶，磁帶急速的轉(zhuǎn)動(dòng)，但是當(dāng)?shù)竭_(dá)磁帶的端點(diǎn)時(shí)會(huì)自動(dòng)停下來。在這里行程開關(guān)又一次發(fā)揮了作用，不過這一次不是靠碰撞而是靠磁帶的張力的突然增大引起動(dòng)作的。 行程開關(guān)真正的用武之地是在工業(yè)上，在那里它與其他設(shè)備配合，組成更復(fù)雜的自動(dòng)化設(shè)備。 機(jī)床上很多這樣的行程開關(guān)，用它控制工件運(yùn)動(dòng)或自動(dòng)進(jìn)刀的行程，避免發(fā)生碰撞事故。有時(shí)利用 行程開關(guān)使被控物體在規(guī)定的兩個(gè)位置之間自動(dòng)換向，從而得到不斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。比如自動(dòng)運(yùn)料的小車到達(dá)終點(diǎn)碰到行程開關(guān)，接通了翻車機(jī)構(gòu)，就把車?yán)锏奈锪戏钩鰜?，并且退回到起點(diǎn)。到達(dá)起點(diǎn)之后又碰到著起點(diǎn)的行程開關(guān)，把裝料機(jī)構(gòu)的電路接XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 24 頁 共 34 頁 通，開始自動(dòng)裝車。總是這樣下去，就成了一套自動(dòng)生產(chǎn)線，用不著人管，日以繼夜得工作，節(jié)省了人的體力勞動(dòng)。 圖 10 硬件保護(hù)電路 控制要求 模型按以下要求動(dòng)作： ① 當(dāng)按下任意 SB 按鈕時(shí)，小車則運(yùn)動(dòng)到相應(yīng) SQ 的位置。 ② 在任何站點(diǎn)，按下復(fù)位按鈕，小車回到起始點(diǎn)。 ③ 任意按 下 SB，數(shù)碼管即顯示小車在的位置。 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 25 頁 共 34 頁 圖 11 控制對(duì)象小車 圖 12 顯示小車的位置 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 26 頁 共 34 頁 圖 13 開關(guān)與顯示燈 小車運(yùn)動(dòng) I/O 分配表 功能 1 2 輸入 地址 輸出 地址 SB1 0 CP 100 SB2 DIR SB3 七段數(shù)碼構(gòu)成 a 101 SB4 七段數(shù)碼構(gòu)成 b SB5 七段數(shù)碼構(gòu)成 c SQ1 七段數(shù)碼構(gòu)成 d SQ2 七段數(shù)碼構(gòu)成 e SQ3 七段數(shù)碼構(gòu)成 f SQ4 七段數(shù)碼構(gòu)成 g SQ5 復(fù)位 暫停 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 27 頁 共 34 頁 梯形圖 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 28 頁 共 34 頁 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 29 頁 共 34 頁 圖 14 控制小車的梯形圖 XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2021 屆論文答辯 第 30 頁 共 34 頁 結(jié) 論 通過畢業(yè)設(shè)計(jì) ， 能使 我們 綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能 ， 進(jìn)行全面 、 系統(tǒng) 、 嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的訓(xùn)練 。 本小車具有智能控制功能即自動(dòng)判斷呼叫方向，自動(dòng)判斷呼 叫位置。智能控制功能通過 PLC 的軟件編程來實(shí)現(xiàn)，不需要任何連接導(dǎo)線和控制電器，因而系統(tǒng)故障率低，可靠性高。對(duì)小車的控制，只通過操作一個(gè)呼叫按鈕即可實(shí)現(xiàn)，因而操作極為方便。本設(shè)計(jì)小車的停車工位共 5 個(gè)，工位的個(gè)數(shù)可根據(jù)生產(chǎn)的需要通過改變梯形圖，增加少量的輸入電路即可，因而系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)。而且本系統(tǒng)可以方便的擴(kuò)展更多的站點(diǎn)。 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展自動(dòng)生產(chǎn)線上使用的運(yùn)料小車 , 是常用的生產(chǎn)設(shè)備 ,它運(yùn)行正常與否 , 對(duì)生產(chǎn)影響很大。該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 , 操作簡(jiǎn)便 , 設(shè)備維護(hù)量小 , 而且程序控制具有可擴(kuò)展性 , 對(duì)自動(dòng)倉庫等工 業(yè)生產(chǎn)中物料小車的控制有一定的借鑒意義和參考價(jià)值，在今后的設(shè)計(jì)中還可以加入報(bào)警，裝料，卸料等功能，使該系統(tǒng)更加完善。 致 謝 經(jīng)過一段時(shí)間的努力，完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。在制作我的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，遇到很多問題，這些都得到了處理和解決。在此，我特別感謝的人是朱利軍老師，是朱老師對(duì)此畢業(yè)設(shè)計(jì)的反復(fù)提出意見和建議，提供幫助，我才可以順利的完成。同時(shí)也要感謝我的同學(xué)和學(xué)校，讓我獲得更多 plc 的知識(shí)，和在實(shí)驗(yàn)室的操作。 至此，我的設(shè)計(jì)成功的完成，大學(xué)學(xué)習(xí)生涯也畫上了句號(hào)。 謝謝我的指導(dǎo)老師朱老師，和眾多給予我?guī)椭睦蠋焸兒?同