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正文內(nèi)容

基于plc的貨物自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫吧資料

2025-06-11 08:50本頁面
  

【正文】 的特殊功能單元。CPU機(jī)架由CPU底板、CPU單元、電源單元和I/O單元組成,I/O擴(kuò)展機(jī)架由I/O擴(kuò)展底扳、電源單元和I/O單元組成。在改變控制功能時(shí),可方使的用替換內(nèi)存卡來改變?cè)O(shè)定的程序。用戶程序、PC設(shè)置、I/O注釋、DM區(qū)域和其它數(shù)據(jù)區(qū)域的數(shù)據(jù)可以作為一個(gè)整體保存到內(nèi)存卡中,以防誤操作而修改。內(nèi)存卡能長期保存數(shù)據(jù),不需要任何后備電源。α機(jī)有存儲(chǔ)介質(zhì)為EPROM(電可編程只讀存儲(chǔ)器)和EEPROM(電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器)兩種形式的內(nèi)存卡(存儲(chǔ)器盒)。在CPU上有一個(gè)通信板的插槽,插上通信板后,極大地增強(qiáng)了α機(jī)的通信聯(lián)網(wǎng)功能。外設(shè)端口接外圍設(shè)備如編程器等。α的模塊有電源單元、CPU單元、基本I/O單元、特殊功能單元和通信單元,所有模塊通過其底部的總線插頭安裝在CPU底板或I/O擴(kuò)展底板上。根據(jù)設(shè)計(jì)提出的要求,我們優(yōu)先考慮安全穩(wěn)定性好、有質(zhì)量保證的PLC品牌,綜合以上的考慮,決定采用OMRON C200Hα系列。3. 保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確,提高生產(chǎn)率。 本項(xiàng)目的選型設(shè)計(jì) PLC本項(xiàng)目的選型本項(xiàng)目的要求有以下幾點(diǎn):1. 經(jīng)濟(jì)實(shí)用,能夠適應(yīng)現(xiàn)場,提高設(shè)備的可靠性。接地線進(jìn)入PLC控制柜中的信號(hào)接地端子排。該裝置不能和防雷接地裝置、電器設(shè)備接地裝置有金屬連接。PLC供電電源一般為AC85240V,適應(yīng)電源范圍較寬,但為了抗干擾,應(yīng)加裝電源凈化元件(如電源濾波器、1:l隔離變壓器等);隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù),即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地,次級(jí)線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地,以減小高低頻脈沖干擾。相同控制邏輯的輸出,如集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)發(fā)往各現(xiàn)場的啟動(dòng)預(yù)告信號(hào),可只用一個(gè)輸出點(diǎn),再用接線端子擴(kuò)展至各現(xiàn)場設(shè)備。 開關(guān)量I/O點(diǎn)的節(jié)省和模擬量I/O模塊的代用相同控制作用且每個(gè)接點(diǎn)在編程中僅使用一次的若干個(gè)輸入接點(diǎn),可在外部電路進(jìn)行串、并聯(lián)后作為一個(gè)輸入點(diǎn)處理,編程時(shí)用常開編程接點(diǎn)。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式,對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行很重要。輸出電路:PLC的模塊輸出方式一般有3種:晶體管輸出、繼電器輸出、雙向可控硅輸出。電壓等級(jí):在選擇電源模塊時(shí),電壓等級(jí)是一個(gè)比較重要的參數(shù),它要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的距離來選。電源線采用雙絞線,絞距1~2CM。4. 其他考慮因素選擇PLC還要對(duì)其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價(jià)格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績等多項(xiàng)指標(biāo)綜合分析比較,然后才能確定理想的PLC產(chǎn)品。3. 開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量I/O路數(shù)、電壓等級(jí)及輸出功率、內(nèi)存容量。2. 是否與計(jì)算機(jī)連接,是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng),以及對(duì)遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。就一個(gè)控制系統(tǒng)而言,PLC的選型原則和考慮因素如下:1. PLC一般用于開關(guān)量控制為主兼有模擬量控制的系統(tǒng),尤其適合于動(dòng)作頻繁、邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變的系統(tǒng)。 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié),這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。此外,在PLC控制系統(tǒng)的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖(梯形圖)。在PLC控制系統(tǒng)中,這一部分圖可以統(tǒng)稱為“硬件圖”。包括說明書、電氣圖及電器元件明細(xì)表等。5. 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。控制程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的條件,是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵。4. 設(shè)計(jì)控制程序。選擇PLC應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。2. PLC的選擇。因此,PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括:1. 選擇用戶輸入設(shè)備(按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。4. 考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn),在選擇PLC容量時(shí),應(yīng)適當(dāng)留有余量。2. 在滿足控制要求的前提下,力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。因此,在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)遵循以下基本原則:1. 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。比照上述PLC中定義的通訊協(xié)議,可設(shè)置條形碼閱讀器中通訊協(xié)議為:條形碼類型128碼,前置符“S”,后置符“EN” , 8位數(shù)據(jù)位,1個(gè)停止位,偶校驗(yàn),波特率9600b/s,無終端符。常用的參數(shù)設(shè)置條形碼有條形碼類型、前置符(Preamble)、后置符((Postamble)、RS232C通訊(包括:數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)方式、波特率、終端符)。圖 34 條形碼閱讀器與PLC串行通信口接線示意圖條形碼閱讀器中的通訊設(shè)置和幀結(jié)構(gòu)與PLC的設(shè)置相一致才能保證正常通訊。本系統(tǒng)中根據(jù)OMRON PLC對(duì)其S232C端口9芯的定義,其與條形碼閱讀器的接線形式如圖34所示。各種系列PLC在串行通訊接口的定義上有一些區(qū)別,因此設(shè)計(jì)通訊接線時(shí)要首先了解選用PLC串行通訊接口的定義。按照“無協(xié)議通信模式”將兩者RS232C接口相連,并分別進(jìn)行通訊協(xié)議的設(shè)置。用戶可利用發(fā)送/接收中斷,發(fā)送/接收指令來控制通訊的操作,實(shí)現(xiàn)與打印機(jī)、條形碼閱讀器等設(shè)備的通訊。在PLC的串行通訊中通訊處理單元支持一種稱為“無協(xié)議通信模式”或“自由端口模式”的通訊方式。ASCII驅(qū)動(dòng)包含物理層(ISO參考模型第一層)。圖33 系統(tǒng)硬件連接示意圖PLC串行通訊處理模塊支持的串行通訊協(xié)議有多種,常見的有支持ASCII驅(qū)動(dòng)、3964(R), RK512協(xié)議,特殊的還支持第三方串行通訊協(xié)議,如MODBUS RTU, Date Highway DFl協(xié)議。基于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中RS232C接口最常用,本系統(tǒng)中選用RS232C作為串行通訊接口。 TTY接口。(V .24)接口,最大通信距離15m,只能連接單個(gè)設(shè)備。條形碼閱讀器與PLC構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中條形碼閱讀器用來讀取條形碼信息,并通過通訊接口將數(shù)據(jù)上傳至PLC,PLC負(fù)責(zé)條形碼數(shù)據(jù)的接收、校驗(yàn)、識(shí)別、解釋,構(gòu)成了系統(tǒng)中基礎(chǔ)信息采集的一個(gè)單元。比較OMRON為其配備的專用條形碼閱讀器,雖然采用專用條形碼閱讀器具有配備簡單的優(yōu)點(diǎn),但缺乏系統(tǒng)靈活性和通用性,性價(jià)比較差。由于串行通訊已在PLC中成為一種最常用、最經(jīng)濟(jì)的通訊方式,因此在條形碼閱讀器與PLC構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中多選用串行通訊為接口的條形碼閱讀器。EAN128的編碼說明如表32所示。信息包括如生產(chǎn)日期、批號(hào)、計(jì)量等。 表31 128碼編碼類型起始碼 編碼類別邏輯型態(tài)相對(duì)值CODEA 11010000100103CODE B11010010000104CODE C 11010011100105終止碼 無論是采用A、B、C何種編碼方式,128碼的終止碼均為固定的一種性能,其邏輯型態(tài)皆為1100011101011。即由A、B、C三種不同編碼規(guī)則的互換可擴(kuò)大字符選擇的范圍,也可縮短編碼的長度。,但包括起碼和終止碼在內(nèi),不可超過232個(gè)字元。圖32是128碼的范例與結(jié)果。128碼的內(nèi)容大致也分為起始碼、數(shù)據(jù)碼、終止碼、校驗(yàn)碼等四部分,其中校驗(yàn)碼是可有可無的。128碼開始于1981年推出,是一種長度可變、連續(xù)性的字母數(shù)字條碼。在條形碼閱讀器設(shè)置前,應(yīng)先要確定條形碼的形式、位數(shù)等,如碼型是選用39碼,還是128碼或其他形式,同時(shí)根據(jù)產(chǎn)品的各種型號(hào)、規(guī)格、參數(shù)設(shè)計(jì)定義條形碼的位數(shù)及每位數(shù)值的代表意義。有些條碼僅能表示10個(gè)字符:0~9,如交叉25碼、EAU碼和UPC碼;有些條碼可表示特殊字符,如庫德巴條碼。通用商品條碼(EAU碼和UPC碼)、93碼、EAN128碼屬于模塊組配法編碼。 39碼、庫德巴條碼和交叉25碼屬于寬度調(diào)節(jié)法編碼。條碼編碼方法不同類型的條碼,有不同的碼制和編碼方法。交插25碼的字符集包括數(shù)字0~9。在1個(gè)交叉25碼符號(hào)中,組成條碼符號(hào)的字符個(gè)數(shù)為偶數(shù),當(dāng)字符是奇數(shù)個(gè)時(shí),應(yīng)在左側(cè)補(bǔ)0變?yōu)榕紨?shù)。一維條碼包括EAU碼,UPC碼、EAN138碼、ITF碼、39碼、庫德巴條碼、交叉25碼等。一維條碼只是在一個(gè)方向(一般是水平方向)表達(dá)信息,而在垂直方向上則不表達(dá)任何信息。最后,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理,物品的詳細(xì)信息便被識(shí)別了。通過測量0或1信號(hào)持續(xù)的時(shí)間來判別條和空的寬度。白條、黑條的寬度不同,相應(yīng)的電信號(hào)持續(xù)時(shí)間長短也不同。根據(jù)原理的差異,掃描器可以分為光筆、CCD、激光三種。第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)第三章 識(shí)別技術(shù)的選擇與設(shè)計(jì) 識(shí)別技術(shù)的選擇要將按照一定規(guī)則編譯出來的條形碼轉(zhuǎn)換成有意義的信息,需要經(jīng)歷掃描和譯碼兩個(gè)過程。系統(tǒng)設(shè)有安全保護(hù),在自動(dòng)運(yùn)行模式下,當(dāng)上次運(yùn)行沒有到位的情況下,第二輪循環(huán)不進(jìn)行,并且報(bào)警。主要用于分步控制流水線。 系統(tǒng)運(yùn)行的選擇 運(yùn)行方式該系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。:該部件主要是利用條形碼閱讀器采集貨物上的條形碼信息,并通過串口將數(shù)據(jù)發(fā)往PLC,由PLC后續(xù)操作。同時(shí)接受上位機(jī)的控制指令,輸出控制信號(hào),完成對(duì)監(jiān)控對(duì)象的實(shí)際控制。采集電機(jī)、條形碼閱讀器、貨物位置等有關(guān)的各類對(duì)象信息。下面分別介紹各個(gè)組件的功能。圖21 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖由于本系統(tǒng)現(xiàn)場有1臺(tái)被控條形碼閱讀器以及數(shù)量不是很多的其他被控對(duì)象,可以使用單臺(tái)PLC進(jìn)行多個(gè)對(duì)象的控制,只要選用高性能的PLC,完全能夠勝任,另外,為了用戶直觀方便的使用,需要給予人機(jī)界面,采用如圖21所示的控制結(jié)構(gòu)。這類系統(tǒng)的被控對(duì)象通常比較多,分布在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi),相互之間比較遠(yuǎn),而且,被控對(duì)象之間經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。這種系統(tǒng)的被控對(duì)象通常是由數(shù)臺(tái)機(jī)器或數(shù)臺(tái)流水線構(gòu)成,該系統(tǒng)的控制單元由單臺(tái)PLC構(gòu)成,每個(gè)被控對(duì)象與PLC指定的I/O相連。一般來說,PLC控制系統(tǒng)有以下三種類型:這種系統(tǒng)的被控對(duì)象是單一的機(jī)器生產(chǎn)或生產(chǎn)流水線,其控制器是由單臺(tái)PLC構(gòu)成,一般不需要與其他PLC或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。其中軟件部分包括PLC軟件部分設(shè)計(jì),組態(tài)軟件設(shè)計(jì)兩部分。所以擬采用PLC技術(shù),組態(tài)軟件技術(shù),條形碼識(shí)別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。由于PLC的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性,常常被用來作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。 系統(tǒng)技術(shù)要求本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于讀取貨物條形碼這個(gè)步驟。為了應(yīng)用上的方便,必須使系統(tǒng)能夠?qū)嵱?、便捷,能夠適用于高速度的信息流通網(wǎng)絡(luò)。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 貨物識(shí)別系統(tǒng)簡介 系統(tǒng)簡介建立一個(gè)可靠的貨物識(shí)別系統(tǒng),首先要對(duì)貨物管理改進(jìn)的重要性充分理解,即手段的改進(jìn)會(huì)在提高效率的同時(shí)給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來很好的輔助作用。PLC程序設(shè)計(jì)部分主要包括實(shí)現(xiàn)對(duì)條形碼數(shù)據(jù)的閱讀、識(shí)別、解釋及處理等任務(wù)。 程序設(shè)計(jì)主要分兩部分:PLC程序的設(shè)計(jì)以及上位機(jī)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用PLC為中心控制器,通過擴(kuò)展的數(shù)據(jù)采集模塊采集現(xiàn)場條形碼數(shù)據(jù)信息,并通過PLC對(duì)信息的處理控制系統(tǒng)的其他操作,完成系統(tǒng)功能的整體實(shí)現(xiàn)。 本文研究的主要內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求,本文完成了基于PLC的貨物自動(dòng)識(shí)別控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?;趥€(gè)人監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出智能化、小型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化的發(fā)展趨勢,并逐漸形成了各種標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件規(guī)范。但當(dāng)時(shí)的OCS軟件是專用和封閉的,且成本居高不下。首先,微處理器在提高計(jì)算能力的基礎(chǔ)上,大大降低了計(jì)算機(jī)的硬件成本,縮小了計(jì)算機(jī)的體積,很多從事控制儀表和原來一直就從事工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的公司先后推出了新型控制系統(tǒng),其中具有代表性的是美國Honeywell公司于1975年推出的世界上第一套OCS,即TOC2000。20世紀(jì)50年代雖然計(jì)算機(jī)開始涉足工業(yè)過程控制,但由于計(jì)算機(jī)技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識(shí),導(dǎo)致計(jì)算機(jī)工業(yè)過程系統(tǒng)在各行業(yè)的推廣速度比較緩慢。無疑,PLC將在今后的工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要的角色。盡管PLC功能越來越強(qiáng),但它仍然保留了先前的簡單與宜用的特點(diǎn)。進(jìn)入八九十年代后,PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng),PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng),能與其它設(shè)備通信,生成報(bào)表,調(diào)度生產(chǎn),可診斷滋生故障及機(jī)器故障。70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展,形成了多種系列產(chǎn)品。70年代中期,由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn),出現(xiàn)了8位處理器和位處理器,使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在短時(shí)間內(nèi),PLC在其它工業(yè)部門也得到應(yīng)用。 PLC技術(shù)綜述第一臺(tái)可編程控制器(以下簡稱PLC)的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國通用汽車公司提出的,當(dāng)時(shí)
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