【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，可方使的用替換內(nèi)存卡來改變設(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)有存儲介質(zhì)為EPROM(電可編程只讀存儲器)和EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)兩種形式的內(nèi)存卡(存儲器盒)。在CPU上有一個通信板的插槽，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。 本項目的選型設(shè)計 PLC本項目的選型本項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、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點(diǎn)接大地，次級線圈屏蔽層接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)場的啟動預(yù)告信號，可只用一個輸出點(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接點(diǎn)在編程中僅使用一次的若干個輸入接點(diǎn)，可在外部電路進(jìn)行串、并聯(lián)后作為一個輸入點(diǎn)處理，編程時用常開編程接點(diǎn)。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對系統(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：在選擇電源模塊時，電壓等級是一個比較重要的參數(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還要對其外型、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)組成、設(shè)置條件、價格、技術(shù)服務(wù)、應(yīng)用業(yè)績等多項指標(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)、電壓等級及輸出功率、內(nèi)存容量。2. 是否與計算機(jī)連接，是否要求構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，以及對遠(yuǎn)程站的設(shè)置要求。就一個控制系統(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PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計是至關(guān)重要的一個環(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. 必要時還需設(shè)計控制臺(柜)?？刂瞥绦蚴强刂普麄€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、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機(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，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PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求。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)計通訊接線時要首先了解選用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、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?；趯?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)、識別、解釋，構(gòu)成了系統(tǒng)中基礎(chǔ)信息采集的一個單元。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、計量等。 表31 128碼編碼類型起始碼 編碼類別邏輯型態(tài)相對值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，同時根據(jù)產(chǎn)品的各種型號、規(guī)格、參數(shù)設(shè)計定義條形碼的位數(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個交叉25碼符號中，組成條碼符號的字符個數(shù)為偶數(shù)，當(dāng)字符是奇數(shù)個時，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)信息便被識別了。通過測量0或1信號持續(xù)的時間來判別條和空的寬度。白條、黑條的寬度不同，相應(yīng)的電信號持續(xù)時間長短也不同。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)計第三章 識別技術(shù)的選擇與設(shè)計 識別技術(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)歷掃描和譯碼兩個過程。系統(tǒng)設(shè)有安全保護(hù)，在自動運(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)有手動和自動兩種運(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。同時接受上位機(jī)的控制指令，輸出控制信號，完成對監(jiān)控對象的實(shí)際控制。采集電機(jī)、條形碼閱讀器、貨物位置等有關(guān)的各類對象信息。下面分別介紹各個組件的功能。圖21 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖由于本系統(tǒng)現(xiàn)場有1臺被控條形碼閱讀器以及數(shù)量不是很多的其他被控對象，可以使用單臺PLC進(jìn)行多個對象的控制，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)的被控對象通常比較多，分布在一個較大的區(qū)域內(nèi)，相互之間比較遠(yuǎn)，而且，被控對象之間經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。這種系統(tǒng)的被控對象通常是由數(shù)臺機(jī)器或數(shù)臺流水線構(gòu)成，該系統(tǒng)的控制單元由單臺PLC構(gòu)成，每個被控對象與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PLC構(gòu)成，一般不需要與其他PLC或計算機(jī)進(jìn)行通信。其中軟件部分包括PLC軟件部分設(shè)計，組態(tài)軟件設(shè)計兩部分。所以擬采用PLC技術(shù)，組態(tài)軟件技術(shù)，條形碼識別技術(shù)來實(shí)現(xiàn)本設(shè)計。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)計的關(guān)鍵在于讀取貨物條形碼這個步驟。為了應(yīng)用上的方便,必須使系統(tǒng)能夠?qū)嵱谩⒈憬?，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)計第二章 系統(tǒng)設(shè)計 貨物識別系統(tǒng)簡介 系統(tǒng)簡介建立一個可靠的貨物識別系統(tǒng)，首先要對貨物管理改進(jìn)的重要性充分理解,即手段的改進(jìn)會在提高效率的同時給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來很好的輔助作用。PLC程序設(shè)計部分主要包括實(shí)現(xiàn)對條形碼數(shù)據(jù)的閱讀、識別、解釋及處理等任務(wù)。 程序設(shè)計主要分兩部分：PLC程序的設(shè)計以及上位機(jī)監(jiān)控程序的設(shè)計。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)計任務(wù)書要求，本文完成了基于PLC的貨物自動識別控制系統(tǒng)設(shè)計。基于個人監(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，微處理器在提高計算能力的基礎(chǔ)上，大大降低了計算機(jī)的硬件成本，縮小了計算機(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年代雖然計算機(jī)開始涉足工業(yè)過程控制，但由于計算機(jī)技術(shù)人員缺乏工廠儀表和工業(yè)過程的知識，導(dǎo)致計算機(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)綜述第一臺可編程控制器(以下簡稱PLC)的設(shè)計規(guī)范是美國通用汽車公司提出的，當(dāng)時