【正文】 出版社 2021 年 (14) 孫平 .可編程控制器原理，北京高等工業(yè)出版社 2021 年 (15) 常文平 .電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用 西安電子科技大學(xué)出版 2021 年 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 致 謝 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我意識到自己還有很多不足，在以后的工作和學(xué)習(xí)中還得努力提高，完善自己。 在這次設(shè)計(jì) 中，我深深體會到所學(xué)專業(yè)的重要性，我會在以后的工作中認(rèn)真的鉆研，努力學(xué)習(xí)。對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須首先了解該裝置的功能和任務(wù)，在搞清楚這點(diǎn)以后才能對整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有一個(gè)初步的認(rèn)識，然后根據(jù)系統(tǒng)的需要來進(jìn)行元件的選取和系統(tǒng)的模塊化細(xì)分。 通過對本例的設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識到 PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對 PLC 的硬件和軟件的使用以及 PLC 擴(kuò)展模塊的了解更加深刻，對 PLC 的工作原理和使用方法有了更好地了解，在使用過程中要多調(diào)試， 調(diào)試是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。 這也使我更加認(rèn)識到了知識的重要性，雖然三年所學(xué)的東西有限。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時(shí)候才是真的學(xué)會了。不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。盡管設(shè)計(jì)過程中有很多的困難，圖紙畫的還不盡善盡美，可是每一步都是經(jīng)過我的反復(fù)思考而得出的結(jié)論。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏，使我不停的反復(fù)校核，其過程繁雜而單調(diào)。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 結(jié) 論 在剛開始做課程設(shè)計(jì)時(shí)我不知道自己到底該做什么，在試著做了一個(gè)題目是才覺的自己不會的東西實(shí)在是太多了，知識明顯感覺到不適應(yīng)這大范圍、大規(guī)模的設(shè)計(jì)工作。 。 /修改程序 。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實(shí)際需求對硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。 把 PLC 控制單元的工作方式設(shè)置為 “RUN” 開始運(yùn)行。在正式調(diào)試前全面檢查整個(gè) PLC 控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、 I/O 連線等。 系統(tǒng)調(diào)試 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于 PLC 中，運(yùn)行 PLC 進(jìn)行調(diào)試。如果調(diào)試達(dá)不到指標(biāo)要求，則對相應(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)生步的活動狀態(tài)的正確變化，即該轉(zhuǎn)換所有的前級步是否變?yōu)椴换顒硬?，所有的后續(xù)步是否變?yōu)榛顒硬剑约案鞑奖或?qū)動的負(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)際的輸入信號可以用鈕子開關(guān)和按鈕來模擬，各輸出量的通／斷狀態(tài)用 PLC 上有關(guān)的發(fā)光二極管來顯示，一般不用接 PLC實(shí)際的負(fù)載 (如接觸器、電磁閥等 )。直到調(diào)試結(jié)果出現(xiàn)正常的 結(jié)果。 把所編的程序輸入到計(jì)算機(jī)，進(jìn)行編譯，所輸入的程序通過編譯后直到最后通過。在編程時(shí)，除了要注意程序要正確、可靠之外，還要考慮程序要簡捷、省時(shí)、便于閱讀、便于修改。 PLC 調(diào)試過程及分析 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 在繪制完電路圖之后，就可以著手編制 PLC 程序了。但是在電路 的設(shè)計(jì)上仍然需要謹(jǐn)慎 、全面。 在整個(gè)電路的繪制中，還要考慮設(shè)計(jì)的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。 圖 431 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 在繪制 PLC 的輸出電路時(shí)，不僅要考慮到輸出信號的連接點(diǎn)是否與命名一致，還要考慮到 PLC 出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。在繪制 PLC 的輸入電路時(shí)，不僅要考慮到信號的連接點(diǎn)是否石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 與命名一致，還要考慮到輸入端 的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。 繪制電路圖 繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計(jì)的地址和名稱聯(lián)系起來。邏輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān) 系圖 從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動作。為此，不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。編制 PLC 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。 PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及步驟 ， PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 。使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE 運(yùn)行 文件。編寫 PLC 程序和編寫其他計(jì)算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。硬件設(shè)計(jì)還包括 PLC 輸入輸出通道的分配，為了便于程序設(shè)計(jì)和閱讀，常做出 I/O 通道分配表，表中包含有 I/O 編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。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 硬件實(shí)施 PLC 硬件設(shè)計(jì)是指 PLC 外部設(shè)備的設(shè)計(jì)，在硬件設(shè)計(jì)中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選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 在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實(shí)際地編寫 PLC 程序了。因此在將 PLC 連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。 2． 進(jìn)行軟件測試 程序輸入 PLC 后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可通過上下車機(jī)的連接電纜將程序下載到 PLC 中去。由系統(tǒng)程序流程圖繪制出來的系統(tǒng)功能表圖如圖 422 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。 （ 4）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級。 （ 2）系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)力求簡單 。 PLC 使用應(yīng)注意的問題在應(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，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。 由于本系統(tǒng)選擇的 PLC型號為 FX2N32MR001，所以本系統(tǒng)編程用仿照 STL指令編寫程序， 梯形圖 如圖 421 所示。 GX Developer 可以石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 創(chuàng)建 Q 系列、 QNA 系列 、 A 系列 (包括運(yùn)動控制器 (SCPU))、 FX 系列的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)置操作共用化 (簡稱為 GPPA) [13]。這一步是整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過 I/O 連接， 即可實(shí)現(xiàn) PLC 對分揀裝置的控制。本系統(tǒng)選擇的 PLC 機(jī)型為三菱 Fxos 型。 圖 411 I/O接線圖 由于該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制，且所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)不多。輸出包括控制電動機(jī)運(yùn)行的接觸器，以及 5 個(gè)控制汽缸動作的電磁閥。 根據(jù)控制要求確定 I/O 點(diǎn)數(shù)，輸入應(yīng)該有 6 個(gè)傳感器信號，包括電感傳感器、電容傳感器、顏色傳感器、預(yù)留傳感器（可根據(jù)要求設(shè)置），以及檢測下料的傳感器和計(jì)數(shù)傳感器。接著九可以進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工 。它有一個(gè) 6 位 BCD 碼高速計(jì)數(shù)器，最高計(jì)數(shù)頻率為 2KHZ。 在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能價(jià)格比，選擇有三菱公司生產(chǎn)的 Fxos 系列的 PLC 類型。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選 擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 PLC 硬軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)施 PLC 控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計(jì) 分析被控對象并提出要求 1． 被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。 5． 高功能 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、 PID 調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。 3． 模塊化 :采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、方便。 PLC 控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 隨著 PLC 技術(shù)的推廣、應(yīng)用， PLC 將進(jìn)一步向以下幾個(gè)方向發(fā) 展 ： 1． 標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但 不同廠家生產(chǎn)的 PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于 PLC 的普及。 4． 數(shù)據(jù)處理：新型 PLC 都具有數(shù)據(jù)處理能力，不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印，甚至浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等功能。 2． 模擬量控制：如溫度，壓力，流量，液位都屬于模擬量。 4． 固定回路操作 當(dāng)系統(tǒng)要做周期性更新時(shí)，用 PLC 系統(tǒng)更新。 3． 故障保護(hù) 在 PLC 系統(tǒng)中，必須提供一個(gè)輸入電壓來停止設(shè)備。如果操作順序很少或根本不會改變，就沒有必 要使用重編程功能的PLC。如果不需要就必花大代價(jià)使用具有石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 多種編程功能的 PLC。成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱（ PLC,機(jī)器人和 CAD/CAM） 之一。 可編程 序 控制器（ Programmable Controller） 通常也可簡稱為可編程控制器，英文縮寫為 PC 或 PLC,是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。 PLC 的特點(diǎn)及功能 PLC 的優(yōu)點(diǎn) 由于可編程 控制器（ PLC） 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、程 序設(shè)計(jì) 簡單 及便于安裝調(diào)試 等 優(yōu) 點(diǎn)。 2． 利用 PLC 內(nèi)部計(jì)算器和計(jì)時(shí)器，容易實(shí)現(xiàn)邏輯組合和運(yùn)算，不用增加硬設(shè)備。它不僅具有豐富的機(jī)型、超小的體積、靈活的安裝、雙 CPU 結(jié)構(gòu)、極高的運(yùn)算速度等特點(diǎn)，還有事件中斷自動告知、自診斷、故障歷史記錄、遠(yuǎn)程口令等特殊功能。如果只對材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。在汽缸 1～ 3動作后，電機(jī)重新運(yùn)行，高速計(jì)數(shù)器也重新計(jì)數(shù)。用高 速計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實(shí)現(xiàn)定位功能。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時(shí)對分揀的材，這只需在各汽缸動作的同時(shí)累計(jì)即可。 可編程控制器內(nèi)有一個(gè)操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀用戶程序， 該操作系統(tǒng) 執(zhí)行過程如 上 圖： 系統(tǒng)流程圖如下所示： 圖 2210系統(tǒng)軟件流程圖 開始 汽 缸 是 否 回 位 斗 內(nèi) 是 否 有 料 計(jì) 時(shí) 到 自 動 停 機(jī) 電 動 機(jī)運(yùn)行皮帶傳動 下 料 氣 缸 Y5 動 作 SA 測 到 物 體 推 汽 缸 1動 作 推 汽 缸 2動 作 推 汽 缸 3動 作 推 汽 缸 4動 作 連 繼 運(yùn) 行 SB 測 到 物 體 SC 測 到 物 體 Y Y Y N Y N Y Y N Y N N 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次