【正文】 電感傳感器的調(diào)試 在電感傳感器下方的傳送帶上，放置鐵質(zhì)料塊，調(diào)整傳感器上兩螺母，使傳感器上下移動(dòng)，恰好使傳感器上端指示燈發(fā)光，該高度即為傳感器對(duì)鐵質(zhì)材料的檢出點(diǎn)。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對(duì)相應(yīng)硬件和軟件部分作適當(dāng)調(diào)整，通常只需要修改程序就可能達(dá)到 調(diào)整的目的。 在設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試程序的同時(shí)，可以設(shè)計(jì)、制作控制臺(tái)或控制柜， PLC 之外的其他硬件的安裝、接線工作也可以同時(shí)進(jìn)行 。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后應(yīng)及時(shí)修改梯形圖和 PLC 中的程序，直到在各種可能的情況下輸入量與輸出量之間的關(guān)系完全符合要求。對(duì)于順序控制程序，調(diào)試程序的主要任務(wù)是檢查程序的運(yùn)行是否符合功能表圖的規(guī)定，即在某一轉(zhuǎn)換條件實(shí)現(xiàn)時(shí)，是否發(fā)生步的活動(dòng)狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級(jí)步是否變?yōu)椴换顒?dòng)步，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒?dòng)步，以及各步被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載是否發(fā)生相應(yīng)的變化。用戶程序一般先在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，實(shí)際的輸入信號(hào)可以用鈕子開(kāi)關(guān)和按鈕來(lái)模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來(lái)顯示，一般不用接 PLC實(shí)際的負(fù)載 (如接觸器、電磁閥等 )。另外，一些硬件如傳感器等，在使用前，也需事先調(diào)試好。 32 第 5章 控制系統(tǒng)的調(diào)試 在 PLC軟硬件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試工作。 PLC 使用應(yīng)注意的問(wèn)題在應(yīng)用 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。編程軟件采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開(kāi)發(fā)和 維護(hù)。汽缸動(dòng)作時(shí)，回位限位開(kāi)關(guān)關(guān)斷，到達(dá)動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)時(shí)，動(dòng)作限位開(kāi)關(guān)閉合。當(dāng)物料被相應(yīng)的傳感器檢測(cè)中后，相應(yīng)的汽缸動(dòng)作，將物料推下。 26 27 （ 4）以上為中斷程序，當(dāng)高速計(jì)數(shù)指令計(jì)數(shù)至預(yù)置值時(shí)，這時(shí)物料移動(dòng)至傳感器的位置， ，導(dǎo)致高速脈沖輸出停止，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)。 25 （ 3）以上為子程序中的高速計(jì)數(shù)指令，首先進(jìn)行高速計(jì)數(shù)指令的初始化操作，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)光電碼盤發(fā)出脈沖，并輸入 PLC的接收端，由高速計(jì)數(shù)指令進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)算步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的步數(shù)，進(jìn)行定位控制。當(dāng) PLC處于 RUN模式時(shí)， ， 24 復(fù)位清零，并 調(diào)用子程序。 高速計(jì)數(shù)是用來(lái)累計(jì)比 PLC掃描頻率更高的脈沖輸入 此指令為高速計(jì)數(shù)器指令，使能輸入有效時(shí)，根據(jù)高速計(jì)數(shù)器特殊存儲(chǔ)器位的狀態(tài)，并按照 HDEF指令指定的模式，設(shè)置高速計(jì)數(shù)器并控制其工作。X 0 1 1 X 0 0 0X 0 0 3 X 0 1 4X 0 1 6C 2 0 0 C 2 0 0 X 0 0 6 X 0 0 6 Y 0 0 0Y 0 0 1Y 0 0 2Y 0 0 2Y 0 0 3Y 0 0 3Y 0 0 4Y 0 0 4Y 0 0 5Y 0 0 5Y 0 0 0M 3 0 2M 3 0 3C 2 0 0M 3 1 2M 3 1 3M 3 1 4M 3 1 5M 3 1 6M 3 1 7M 3 0 7M 3 1 0M 3 1 1M 3 0 4M 3 0 5M 3 0 6 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0 C 2 0 0M 3 0 1M 3 0 0M 8 0 0 2X 0 0 0X 0 0 1X 0 0 2X 0 0 4X 0 0 5X 0 0 3 X 0 0 3 由于本系統(tǒng) 選擇的 PLC型號(hào)為 FX2N32MR001[14]，所以本系統(tǒng)編程用仿照 STL指令編寫程序，程序： 根據(jù)所繪流程圖，在 STEP7Micro/WIN40軟件中編寫梯形圖程序。 GX Developer 可以創(chuàng)建 Q 系列、 QNA 系列、 A 系列 (包括運(yùn)動(dòng)控制器 (SCPU))、 FX 系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化 (簡(jiǎn)稱為 GPPA) [13]。 由 系統(tǒng)程序流程圖繪制出來(lái)的系統(tǒng)功能表圖如圖 所示。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，它是一種通用 的技術(shù)語(yǔ)言，可以用于進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)的人員之間進(jìn)行技術(shù)交流。型號(hào)為 FX2N32MR001 型的 PLC 分別有 16 個(gè)輸入口和輸出口，符合系統(tǒng)的 I/O 分配 要求 。 (16)當(dāng)四個(gè)傳 感器都沒(méi)有信號(hào)時(shí)， PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)， 19 執(zhí)行下一步操作 ， 系統(tǒng) 流程圖 如圖 所示 。 (14) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。 (12) PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù) 位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。 (10)當(dāng)顏色傳感器檢測(cè)到 紅 顏色物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸三開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到三號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。 (8) 氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)停止后退時(shí)，計(jì)數(shù)器減一。 (6) PLC 判斷計(jì)數(shù)器是否為零，是零的話，系統(tǒng)復(fù)位；不為零的時(shí)候在料倉(cāng)光電傳感器有信號(hào)的時(shí)候下料氣缸動(dòng)作；下料氣缸沒(méi)有信號(hào)的時(shí)候返回傳動(dòng)帶電機(jī)，執(zhí)行下一步操作。 (4)當(dāng)鐵傳感 器檢測(cè)到鐵制物料通過(guò)的時(shí)候，氣缸一開(kāi)始動(dòng)作，把物料推到一號(hào)料倉(cāng)中；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候，氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。 18 第 4 章 PLC 自動(dòng)控制的軟 件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 程序流程 PLC 程序工作流程 [1012]如下： (1) 接通電源，按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)啟動(dòng)，進(jìn)入自檢狀態(tài)，等待物體進(jìn)入料槽； (2)下料光電傳感器檢測(cè)到料槽有料時(shí)，料槽出料氣缸開(kāi)始動(dòng)作，將物料推到傳送帶上；當(dāng)氣缸碰到前限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候， 計(jì)數(shù)器加一， 氣缸停止前進(jìn)，開(kāi)始后退；當(dāng)氣缸碰到后限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候停止后退。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械和礦山機(jī)械等；在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，異步電動(dòng)機(jī)用于拖動(dòng)水泵，粉碎機(jī)以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械；在民用電器方面的電風(fēng)扇、洗衣機(jī)、空調(diào)機(jī)等也都是用異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的。 電 動(dòng) 機(jī) 的選 用 17 電動(dòng)機(jī) 分為直流電機(jī)和交流電機(jī)，交流電機(jī)又分為同步電機(jī)和異步電機(jī)。若電路中正確地安置了熔斷器，那么，熔斷器就會(huì)在電流異常升高到一定的高度和一定的時(shí)候，自身熔斷切斷電流，從而起到保護(hù)電路安全運(yùn)行的作用。使用時(shí)，熔體串接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路發(fā)生短路故障時(shí)，熔體被瞬時(shí)熔斷而分?jǐn)嚯娐罚鸬奖Ｗo(hù)作用。在電路中主要起短路保護(hù)作用。 這種行程開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜 ，因此本設(shè)計(jì)采用 直動(dòng)式 限位開(kāi)關(guān) 型號(hào)為 LX19K。 直動(dòng)式 行程開(kāi)關(guān)的機(jī)構(gòu)原理與復(fù)式按鈕相似。行程開(kāi)關(guān)的動(dòng)作原理與控制按鈕相似，在機(jī)床設(shè)備中，事先將行程開(kāi)關(guān)根據(jù)工藝要求安裝在一定的行程位置上 。 限位開(kāi)關(guān)的選用 限位開(kāi)關(guān) 又稱 行程 開(kāi)關(guān)或位置開(kāi)關(guān)。順序閥與單向閥的組合稱為單向順序閥。 Pa 1 2345 6 789Pa 16 氣動(dòng)控制裝置 氣動(dòng)系統(tǒng)不同于液壓系統(tǒng)，一般每一個(gè)液壓系統(tǒng)都自帶液壓源（液壓泵）；而在氣動(dòng)系統(tǒng)中，一般來(lái)說(shuō)由空氣壓縮機(jī)先將空氣壓縮，儲(chǔ)存在貯氣罐內(nèi)，然后經(jīng)管路輸送給各個(gè)氣動(dòng)裝置使用。 儲(chǔ)氣罐 儲(chǔ)氣罐的主要作用是：儲(chǔ)存一定數(shù)量的壓縮空氣，以備發(fā)生故障或臨時(shí)需要應(yīng)急使用；消除由于空氣壓縮機(jī)斷續(xù)排氣而對(duì)系統(tǒng)引起的壓力脈動(dòng)，保證輸出氣流的連續(xù)性和平穩(wěn)性。壓縮空氣在冷卻過(guò)程中生成的冷凝水可通過(guò)排水器排出。在工作時(shí)，一般是水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管間流動(dòng)。 圖 活塞式空氣壓縮機(jī)工作原理 1— 排氣閥； 2— 氣缸； 3— 活塞； 4— 活塞； 5— 滑塊； 6— 連桿； 7— 曲柄； 8— 吸氣閥； 9— 彈簧 冷卻器 冷卻器安裝在空氣壓縮機(jī)出口的管道上，將空氣壓縮機(jī)排出的溫度高達(dá)120℃ — 150℃的氣體冷卻到 40℃ — 50℃，從而使其中的水蒸氣和被高溫氧化的油霧冷凝成水滴和油滴而析出，進(jìn) 而初步分離，以便對(duì)壓縮空氣實(shí)施進(jìn)一步凈化處理。當(dāng)活塞向右移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸增大，空氣壓縮機(jī)冷卻劑 油水分離器 儲(chǔ)氣罐氣壓表出氣口 15 使其中的氣壓低于大氣壓，吸氣閥 8 被外界大氣壓力頂開(kāi)，空氣在大氣壓力作用下進(jìn)入氣缸內(nèi)，形成吸氣過(guò)程；當(dāng)活塞向左移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)左腔密封容積逐漸減小，空氣受壓使氣壓升高，將吸氣閥關(guān)閉，形成壓縮過(guò)程；當(dāng)缸內(nèi)壓縮空氣壓力升至高于輸氣管路中壓力時(shí)，排氣閥 1 頂開(kāi)，壓縮空 氣排入輸氣管路，形成排氣過(guò)程 。氣動(dòng)系統(tǒng)中多數(shù)氣動(dòng)元件都是在高于大氣壓力下工作的，用這些元件組成的啟動(dòng)系統(tǒng)稱為正壓系統(tǒng) 。排氣壓力低于 的一般稱為風(fēng)機(jī)（低于 的稱為通風(fēng)機(jī)， — 的稱為鼓風(fēng)機(jī)），它們用于通風(fēng)系統(tǒng)。這也正是本系統(tǒng)所使用的氣壓發(fā)生裝置。儲(chǔ)氣罐用以壓縮空氣、穩(wěn)定壓縮空氣的壓力，并除去其中的部分油、水等雜質(zhì)，儲(chǔ)氣罐輸出的壓縮空氣可用于不同空氣質(zhì)量要求的氣動(dòng)系統(tǒng)。冷卻器將壓縮空氣降溫冷卻，使高溫汽化的水、油凝結(jié)分離。 氣源裝置包括氣壓產(chǎn)生、壓縮空氣凈化與儲(chǔ)存、壓力穩(wěn)定和傳輸管道等裝置，這些設(shè)備一般布置于壓縮空氣站內(nèi)，作為整個(gè)工廠或車間的同一氣源，氣源裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 。在其后面是檢測(cè)電路，它能濾出有效信號(hào)和應(yīng)用該信號(hào)。 接收器有光電二極管或光電三極管組成。 光電式傳感器工作原理 :光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為發(fā)送器，接收器和檢測(cè)電路。 其物體不限于金屬 ， 對(duì)所有能反射光線的物體均可被檢測(cè) 。通過(guò)這三個(gè)值，就可以分析投射到TCS230 傳感器上的光的顏色 ，本文選擇 紅 色濾波器 。 對(duì)于 TCS230 來(lái)說(shuō)，當(dāng)選定一個(gè)顏色濾波器時(shí)， 它只允許某種特定的原色通過(guò)，阻止其它原色的通過(guò)。如果知道構(gòu)成各種顏色的三原色的值，就能夠知道所測(cè)試物體的顏色。白色是由各種頻率的可見(jiàn)光混合在一起構(gòu)成的，也就是說(shuō)白光中包含著各種顏色的色光(如紅、黃、綠、青、藍(lán)、紫 )。 所以本系統(tǒng)鋁傳感器選用 電渦流傳感器 為 ST 系列 。當(dāng)鋁檢測(cè)傳感器檢測(cè)到金屬材料時(shí)，傳感器的線圈阻抗就會(huì)發(fā)生變化。短路環(huán)可以認(rèn)為是一匝短路線圈，其電阻為 R電感為 L2。 圖 電渦流傳感器原理圖 我們可以把被測(cè)導(dǎo)體上形成的電渦流等效成一個(gè)短路環(huán)，這樣就可得到如圖 的等效電路。 如圖 所示， 一個(gè)扁平線圈置于金屬導(dǎo)體附近，當(dāng)線圈中通有交變電流 I1時(shí)，線圈周圍就產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng) H1。電渦流的產(chǎn)生必然要消耗一部分能量，從而使產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈阻抗發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為渦流效應(yīng)。 因此，本系統(tǒng)中檢測(cè)鐵物料選用霍爾傳感器 為 2AV系列 。 本系統(tǒng)中， 當(dāng)材料是鐵時(shí)傳感器開(kāi)關(guān)閉合，產(chǎn)生電流驅(qū)動(dòng)線圈。利用霍爾元件做成的開(kāi)關(guān)，叫做霍爾開(kāi)關(guān) [5]。 鐵傳感器的選用 霍爾接近開(kāi)關(guān) 來(lái)檢測(cè)材料是否是磁性鐵金屬。在此情況下， PLC 的選擇應(yīng)著重考慮 PLC 的性能價(jià)格比，選擇可靠性高，功能相當(dāng)，負(fù)載能力合適，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的 PLC。 經(jīng)常了解 PLC 產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)態(tài)： PLC 產(chǎn)品更新?lián)Q代很快，你熟悉的機(jī)型也許過(guò)幾年就見(jiàn)不著了，所以，你最好在設(shè)計(jì)選型之前，先了解一下市場(chǎng)情況 。 具體的控制對(duì)象，具體選擇：根據(jù)不同的設(shè)計(jì)任務(wù)，來(lái)選擇 PLC 的機(jī)型。如果選用你不熟悉的 PLC，你就必須從頭熟悉它，雖然不費(fèi)太多的事，但畢竟沒(méi)有用你熟悉的機(jī)型來(lái)的快。 （ 2） PLC 的優(yōu)點(diǎn)： 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)；配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)；易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造；設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。這種串行工作過(guò)程稱為 PLC 的掃描工作方式。 但 CPU不可能同時(shí)去執(zhí)行過(guò)個(gè)操作，它只能按分時(shí)操作方式，每一次執(zhí)行一個(gè)操作，按順序逐個(gè)執(zhí)行。并 能 購(gòu) 隨過(guò)載程度而改變動(dòng)作時(shí)間的繼電器，充分發(fā)揮了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng) 接觸器收到 PLC 為 1 的信號(hào)時(shí)，接觸器閉合， 電動(dòng)機(jī) 就可以啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)熔體的電流使其發(fā)熱，當(dāng)達(dá)到熔化溫度時(shí)自行熔斷，從而分段電路。 在圖 中， M1 為傳送帶提供動(dòng)力的異步 電動(dòng)機(jī) ， M2 為 空氣壓縮機(jī)。 自動(dòng)運(yùn)行方式是由一臺(tái)可編程序控制器 （ PLC） 來(lái)控制 整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù) 傳感器傳出的信號(hào)執(zhí)行事先編譯好程序 [3]。系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)入自檢狀態(tài)，當(dāng)有物料進(jìn)入料槽時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)料槽中沒(méi)有物料時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢狀態(tài)，等待物料再次進(jìn)入料槽，然后自動(dòng)運(yùn)行。 表 系統(tǒng)硬件配置 PLC 1 臺(tái) 底座 1 個(gè) 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) 1 個(gè) 光電傳感器 2 個(gè) 鐵傳感器 1 個(gè) 電機(jī) 2 個(gè) 鋁傳感器 1 個(gè) 氣缸 5 個(gè) 顏色傳感器 1 個(gè) 限位開(kāi)關(guān) 10 個(gè) 氣瓶 1 個(gè) 皮帶 1 條 電源 1 個(gè) 氣壓傳動(dòng)裝置 1 套 下料傳感器 P