【正文】 表 1 I/O 地址分配表如下： 序號 地址編號 代碼 名稱 輸入點： 1 OFF 系統(tǒng)停止 2 ON 系統(tǒng)啟動 3 SB11 每瓶裝 3 片按鈕 4 SB12 每瓶裝 5 片按鈕 5 SB13 每瓶裝 7 片按鈕 6 SB14 每瓶裝 9 片按鈕 7 B1 光電傳感器 1 信號 8 B2 光電傳感器 2 信號 9 SL1 藥倉容量正常信號 10 SL2 藥倉容量低信號 11 SL3 藥倉容量空信號 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 36 頁 共 49 頁 12 SL4 蓋倉容量正常信號 13 SL5 蓋倉容量低信號 14 SL6 蓋倉容量空信號 15 SB15 報警器復(fù)位按鈕 16 SQ1 光電接近開關(guān) 1 信號 17 SQ2 光電接近開關(guān) 2 信號 18 SQ3 光電接近開關(guān) 3 信號 19 SQ4 光電接近開關(guān) 4 信號 輸出點 : 1 HL1 系統(tǒng)啟動指示燈 2 HL2 系統(tǒng)停止指示燈 3 KM1 傳送電機接觸器 4 KM2 旋蓋電機接觸器
。 同樣，可編程控制器控制也有其不足的地方，在性價比上要高于繼電器控制和單片機控制 ,其開發(fā)潛力要差于單片機，通用性不好，不同廠家的可編程控制器 以及其附屬單元都是固定專用等等。除了基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配合特殊功?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁 共 49 頁 能模塊還可以實現(xiàn)點位控制、 PID 運算、過程控制、數(shù)字控制等功能，為方便工廠管理又可與上位機通信，通過遠程模塊還可以控制遠方設(shè)備。工作人員通過它可以查出故障原因，便于迅速處理。 PLC 有完善的自診斷、履歷情報存儲及監(jiān)視功能。設(shè)計人員只要有 PLC 就可以進行控制系統(tǒng)的設(shè)計并可在實驗室進行模擬調(diào)試。 PLC 中含有大量的相當于中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等的“軟元件”。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樞蛄鞒虉D語言（ Sequential Function Chart），也稱功能圖，使編程更簡單方便。 ，易于使用。 ，應(yīng)用靈活。目前各廠家生產(chǎn)的 PLC，其平均無故障時間都大大超過了 IEC 規(guī)定的 10 萬小時。這往往是用戶選擇控制裝置的首要條件。 PLC編程采用 STEP7Micro/WIN軟件，它是 SIMATIC PLC的視窗軟件支持工具，提供完整的編程環(huán)境，可進行離線編程和在線連接和調(diào)試，并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的相互轉(zhuǎn)換。 S7200 系列的 PLC 結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，具有較高的性能 /價格比，廣泛適用于一些中小型控制系統(tǒng)。% ，電壓輸出和電流輸出的穩(wěn)定時間分別為 100μs 和 2ms 最大驅(qū)動能力如下：電壓輸出時負載電阻最小值 5kΩ ；電流輸出時負載電阻最大 500Ω. 熱電偶、熱電阻擴展模塊 EM231 熱電偶、熱電阻擴 展模塊具有冷端溫度補償電路，如果環(huán)境 溫度迅速變化，則會產(chǎn)生額外的誤差，所以熱電阻擴展模塊安裝在環(huán)境溫度穩(wěn)定的地方。滿量程時電壓輸出和電流輸出的分辨率分別為 12 位和 11 位。 ③ 模擬量的輸出模塊 模擬量的輸出模塊的量程有 177。 100mV 和 0～ 20 mA 等，量程用模塊上的 DIP 開關(guān)來設(shè)置。 、 177。10 V 、 177。模擬量輸入 /輸出模塊的另一個重要指標是轉(zhuǎn)換時間。模擬專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 共 49 頁 量 I/O 模塊的主要任務(wù)就是實現(xiàn) A/D 轉(zhuǎn)換（模擬量輸入）和 D/A 轉(zhuǎn)換（模擬量輸出）。帶正負號的電流或電壓在 A/D 轉(zhuǎn)換后用二進制補碼表示。 （二） 模擬量擴展模塊與熱電阻、熱電偶擴展模塊 ① PLC 對模擬量的處理 在工業(yè)控制中，某些執(zhí)行機構(gòu)（例如電動調(diào)節(jié)閥和變頻器等）要求 PLC 輸出模擬信號，而 PLC 的 CPU 只能處理數(shù)字量。 （ 3） S7200 系列 PLC 模塊 （一） 數(shù)字量 擴展 模塊 可以選用 8 點、 16 點、和 32 點的數(shù)字量輸入 /輸出模塊來滿足不同的控制需要。 從上面的分析可以知道，自動裝瓶機系統(tǒng)所有動作均為開關(guān)量控制，共有開關(guān)量輸入點 19 個、開關(guān)量輸出點 18 個，所以選用 CPU226(24 輸入 /16 輸出 )一臺。具有 PID控制器， 2個 RS485通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議 MPI、 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。可連接 7個擴展 模塊。 I/O端子排可很容易地整體拆卸，用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的 運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。具有 PID控制器 2個。 6個獨立的 30kHz高速計數(shù)器?？蛇B接 7個擴展模塊，最大擴展至 248路數(shù)字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點。 I/O端子排可很容易地整體 拆卸 ， 是具有較強控制能力的控制器。 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID控制器。 可連接 7個擴展模塊，最大擴展至 168路數(shù)字量 I/O點或 35路模擬量 I/O點， 13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 1個 RS485通訊 /編程口具有 PPI、通訊協(xié)議 MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力 ， 是具有擴展能力的適應(yīng)性更廣泛的全功能控制器。 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出。 ② CPU 222： 本機集成 8輸入 /6輸出，共 14個數(shù)字量 I/O點可連接 2個擴展模塊，最大擴展至 78路數(shù)字量 I/O點或 10路模擬量 I/O點。 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出 。 （ 2） S7200 系列 PLC 的主機及擴展模塊 S7200 系列 PLC CPU可提供 4個不同的基本型號的 CPU ① CPU 221： 本機集成 6輸入 /4輸出共 10個數(shù)字量 I/O點無 I/O擴展能 力， 6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 關(guān)設(shè)備 相關(guān)設(shè)備是為了充分和方便地利用 S7200 系統(tǒng)的硬件和軟件資源而開發(fā)和使用的一些設(shè)備，主要有編程設(shè)備 .人機操作界面和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。 2 擴展單元 主機 I/O 數(shù)量不能滿足控制系統(tǒng)的要求時，用戶可以根據(jù)需要擴展各種 I/O 模塊，所能連接的擴展單元的數(shù)量和實際所能使用的 I/O 點數(shù)是由多種因素共同決定的。它包括 CPU、 存儲器 、 基本輸入輸出點和電源等，是 PLC 的主要部分。 S7200 系列可編程控制器 （ 1） S7200 系列 PLC 的硬件構(gòu)成 S7200 硬件系統(tǒng)的配置方式采用整體式加積木式，即主機中包含一定數(shù)量的 I/O端口，同時還可以擴展各種功能模塊?？紤]到輸入電路和輸出電路的延時，所以最短響應(yīng)時間應(yīng)大于一個掃描 周期。下面就給出最短和最長響應(yīng)時間。 PLC 的輸入 /輸出響應(yīng)時間 I/O 響應(yīng)時間是指某一輸入信號從變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號的改變所需要的時間。在這個程序執(zhí)行中，輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。從相應(yīng)的輸入存儲單元讀入輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行邏輯運算，得到運算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲器單元。 (1) 輸入階段 在這個階段中， PLC 先進行自我診斷，然后與編程器或計算機進行通信，同時中央處理器掃描各個輸入端并讀取輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲單元。也可以說，繼電器控制裝置根據(jù)輸入和邏輯控制結(jié)構(gòu)就可以直接得到輸出，而 PLC 控制則需要輸入傳送、執(zhí)行程序指令、輸出 3 個階段才能完成控制過程。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 27 頁 共 49 頁 專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁 共 49 頁 PLC 外圍接線圖 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 29 頁 共 49 頁 5 自動裝藥片機的軟件設(shè)計 PLC 的工作原理 PLC 與繼電器構(gòu)成的控制裝置的重要區(qū)別之一就是工作方式不同，繼電器控制是并行運行方式，即如果輸出線圈通電或斷電，該線圈的觸點立即動作，只要形成電流通路，就有可能有幾個電器同時動作。其中電機 M3的控制電路中通過時間繼電器 KT實現(xiàn) M3的延時“正停反”控制，以完成旋 蓋機下降后完專科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁 共 49 頁 成旋蓋工作才上升的控制要求。圖中的 HL1為自動運行狀態(tài)電源指示燈。因為本系統(tǒng)要求有手動控制功能，所以設(shè)置 SA為手動 /自動轉(zhuǎn)換開關(guān)， SA打在 1的位置為手動控制狀態(tài)；打在 2的位置為自動控制狀態(tài)。熱繼電器 FR FRFR3分別對三臺電機進行過載 保護。 為了保證電機的安全運行，在各電機控制電路上均設(shè)有保護電路。電機 M2控制旋蓋機構(gòu)，完成藥瓶的旋蓋工作。在操作臺右下角設(shè)有一報警電鈴，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時提供聲音報警，由報警復(fù)位按鈕使其復(fù)位。如 磁盤驅(qū)動器 、復(fù)印機、 數(shù)控機床 、機器人等都應(yīng)用了微型電機 。 2 音像設(shè)備、 例如，在盒式錄像機中，微特電機既是磁鼓組件的關(guān)鍵 元件 ，又是其主導(dǎo)軸驅(qū)動、收供帶和磁帶盒的自動裝載以及磁帶 張力控制 的重要元件。外形結(jié)構(gòu)與電磁式一樣，如旋轉(zhuǎn)類產(chǎn)品作成圓柱形，直線類產(chǎn)品作成方形，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)因其工作原理不同而差別很大。例如直 流電動機與傳感器的組合， X方向與 Y 方向直線電動機的組合等。②組合式。 微特電機在結(jié)構(gòu)上大體可分為 3 類 ：①電磁式。常用于控制系統(tǒng) 中，實現(xiàn)機電信號或能量的檢測、解算、放大、執(zhí)行或轉(zhuǎn)換等功能，或用于傳動機械負載，也可作為設(shè)備的交、直流電源。 1% /100℉ （典型值） 線性振動 50g 峰值， 102020Hz 正弦波 , 濕度 100%相對濕度 機械震動 100g 半正弦波持續(xù) 1 毫秒 電氣連接 4 根 26AWG 纖維屏蔽導(dǎo)線，長 24 英寸 重量 4 克（額定值），不包括組件和連接導(dǎo)線 敏感原理 惠斯通全橋電介質(zhì)絕緣硅疊加 安裝扭矩 最大 15 英寸 .磅 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 23 頁 共 49 頁 微型電動機 體積、容量較小，輸出功率一般在數(shù)百瓦以下的電機和用途、性能及環(huán)境條件要求特殊的電機。 %FSO（最大值） 分辨率 無限小 固有頻率（ kHz）(典型值 ) 240 300 380 550 700 1000 1400 1650 加速度靈敏度 %FS/g 垂直 橫向 絕緣電阻 ≥ 100MΩ （在 50VDC 時） 工作溫度范圍 – 55℃ 到 204℃ （ – 65℉ 到 400℉ ） 補償溫度范圍 25℃ 到 80℃ （ 80℉ 到 180℉ ） 溫度零點漂移 177。 5mV(典型值 ) 綜合非線性 ,遲滯 ,重復(fù)性 177。 由于藥品較容易碎 所以選擇壓力較小的傳感器： XTL193190（ M）系列 。壓阻式壓力傳感器優(yōu)點： ① 頻率響應(yīng)高， f0 可達 ； ② 體積小、耗電少； ③ 靈敏度高、精度好，可測量到 %的精確度； ④ 無運動部件（敏感元件與轉(zhuǎn)換元件一體）。此外，在油井壓力測量、隨鉆測向和測位地下密封電纜故障點的檢測以及流 量和液位測量等方面都廣泛應(yīng)用壓阻式傳感器。已制成擴散硅膜薄到 10 微米 ,外徑僅 毫米的注射針型壓阻式壓力傳感器和能測量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)壓力的傳感器。 ％。在尺寸縮小的風(fēng)洞模型試驗中，壓阻式傳感器能密 集安裝在風(fēng)洞進口處和發(fā)動機進氣管道模型中。在飛機噴氣發(fā)動機中心壓力的測量中，使用專門設(shè)計的硅壓力傳感器 ,其工作溫度達 500℃以上。壓阻式傳感器是用于這方面的較理想的傳感器。 應(yīng)用 ?？飘厴I(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 49 頁 壓阻式傳感器廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、石 油化工、動力機械、生物醫(yī)學(xué)工程、氣象、地質(zhì)、地震測量等各個領(lǐng)域。 缺點是： ①溫度特性差，由于壓阻式壓力傳感器是用半導(dǎo)體材料制作的，受溫度影響較大，因此，在溫度變化大的環(huán)境中使用時，必須進行溫度補償。 ②體積?。ɡ缬械漠a(chǎn)品外徑可達 毫米），適于微型化； ③精度高，可達 ～ ％； ④靈敏高 ,比金屬應(yīng)變計高出很多倍，有些應(yīng)用場合可不加放大器； ⑤無活動部件，可靠性高，能工作于振動、沖擊、腐蝕、強干擾等惡劣環(huán)境。它不僅克服了粘片結(jié)構(gòu)的固有缺陷，而且能將電阻條、補償電路和調(diào)整電路集成在一塊硅片上，甚至將微型處理器與傳感器集成在一起，制成智能傳感器。這兩種 傳感器都同樣采用粘片結(jié)構(gòu)，因而存在滯后和蠕變大、固有頻率低、不適于動態(tài)測量以及難于小型化和集成化、精度不高等缺點。此芯片仍需粘貼在彈性元件上才能敏感壓力的變化。早期的硅壓力傳感器是半導(dǎo)體應(yīng)變計式的。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上擴散制作電阻條，兩條受拉應(yīng)力的電阻條與另兩條受壓應(yīng)力的電阻條構(gòu)成全橋。硅膜片一般設(shè)計成周邊固支的圓形，直徑與厚度比約為 20～ 60。壓阻式壓力傳感器又稱為固態(tài)壓力傳感器，它不同于粘貼式應(yīng)變計需通過彈性敏感元件間接感受外力，而是直接通過硅膜片感受被測壓力的。硅的壓阻效應(yīng)不同于金屬應(yīng)變計，前者電阻隨壓力的變化主要取決于電阻率的變化，后者電阻