【正文】 限位，共計 10 個信號。標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 接口用于傳感器和開關(guān)及控制設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳送，典型的交流 I/O 信號為 24240V，直流 I/O 信號為 5— 24V。接著九可以進行 PLC 程序設(shè)計，同時可進行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。它有一個 6 位 BCD 碼高速計數(shù)器，最高計數(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，維護使用方便及最佳的性能價格比，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)分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。 第四章 結(jié)果和討論 PLC 控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計 分析被控對象并提出要求 a、被控對象就是受控的機械、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。（ 1）標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴展，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。（ 5）聯(lián)網(wǎng)與通信： PLC 可與上為計算機或同位 PLC進行數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，是 實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。（ 3）定時 /計數(shù)控制： PLC 具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個定時器或計數(shù)器。 PLC 的功能 （ 1）開關(guān)量控制： PLC 可以完 成開關(guān)邏輯運算和順序邏輯運算控制，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程的自動控制。這些系統(tǒng)沒有故障保護。②考慮環(huán)境因素 PLC 需要工作在一定的環(huán)境下，高溫和振動將會影響 PLC 系統(tǒng)的電子設(shè)備，就限制了 PLC 的使用。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠仍然使用帶銷的機械式定序器。 PLC 的缺點 ①固定的編程 有些 PLC 編程功能單一。它具有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護方便，可靠性高，抗干擾能力強，適應(yīng)性強，采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合編程語言簡單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計周期短，對生產(chǎn)工藝改變適用性強，安裝簡單，調(diào)試方便，維護工作量小，特別是它的高可靠性和較強的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評。 PLC 在工業(yè)自動化控制的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，社會對可變程序控制器技術(shù)人員的需求也越來越迫切，在可預(yù)見的將來是無法替代的。 ③由于 PLC 采用軟件編制程序來完成任務(wù)，因此可以隨時變更程序來適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線。簡單介紹它與繼電器的比較： ①采用微處理器為核心，并采取各種抗干擾措施，因為 PLC 可靠性高、控制功能強體積小。 可編程控制器內(nèi)有一個操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀用戶程序，執(zhí)行過程如下圖： 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 12 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，可畫出如下所示的系統(tǒng)軟件流程圖． 該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)．若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖中的汽缸 4 動作后，程序再轉(zhuǎn)到開始；若為單次運行，則汽缸 4 動作后停機．如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可．應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能．用高速計 數(shù)器計數(shù)步進電機轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能．定位時，電機停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進行分揀處理．在汽缸 1～3 動作后，電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)．如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置．如果只對材料的某一特性進行分揀，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行修改即可． 開 始 汽缸是否回位 斗內(nèi)是否有料 計時到自動停機 電動 機運行皮帶傳動 下料氣缸 Y5 動作 推汽缸 1動作 推汽缸 2動作 推汽缸 3動作 推汽缸 4動作 SB 測到物體 SC 測到物體 Y Y Y N Y N Y Y N N 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 13 系統(tǒng)軟件流程圖 第三章 課題研究的方法和手段 硬軟件比較 隨著三菱 PLC 功能的逐漸健全，也越來越受人們的歡迎。為了把使用這種語言編的程序變成可編程序控制器中央處理器所能接受的機器語言，需要通過編譯 程序才能完成。 單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖 、 b、 c 所示 ： 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 11 圖 AT89C2051 的步進電機驅(qū)動器系統(tǒng)電路原理 b. 步進電動機的選擇 步進電機 步進電機作為執(zhí)行機構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起． 可以通過控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達到準(zhǔn)確定位的目的．同時，可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度，達到調(diào)速 的目的．步進電機選用的型號為 42BYGH101,其技術(shù)參數(shù)是：相數(shù) 4 電感 mH 重量 g 電阻Ω 電壓V 電流 A 環(huán)境溫度℃ — 20℃ ~+50℃。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。依次類推， A、 B、C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著 A、 B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 當(dāng)開關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開時，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 4 號齒和 C 相繞組的磁極對齊。圖 1 是該四相反應(yīng)式步進電機工作原理示意圖。 該步進電機為一四相步進電機，采用單極性直流電源供電。 ⑤ 步進電機 步進電機在控制系統(tǒng) 中具有廣泛的應(yīng)用。 ④ 顏色傳感器 選用 OMRON 公司生產(chǎn)的，型號為 E3S— VS1E4 顏色傳感器。它由 LC 高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產(chǎn)生電磁場的振蕩感應(yīng)頭時，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料，選用 E2K— X8ME1 電容傳感器。 ② 電容傳感器 電容傳感器屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)，它的測量頭通常是構(gòu)成電容的一個極板，而另一個極板是待測物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，物體和接近開關(guān)的介電常數(shù)發(fā)生變化，使得和測量頭相連的電路狀態(tài)也隨之發(fā)生變化。 傳送至相應(yīng)的傳感器時，發(fā)出信號到 PLC， 以進行分揀，也可用來控制步進電機的轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如下所示． 其工作過程是開啟電源，步進電機運行并驅(qū)動傳輸帶，下料傳感器檢測下料槽內(nèi)是否有物料．若無物料，延時后自動停止并等待上料；當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時，系統(tǒng)自動運行．首先，下料傳感器發(fā)送信號給 PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過一定時間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶．當(dāng)物料由傳輸帶傳輸時，光電編碼器發(fā)出脈沖開始進行計數(shù)，電機運行，實現(xiàn)定位控制．當(dāng)電感傳感器檢測到物料為金屬物料時 ，發(fā)出反饋信號給 PLC，由 PLC 控制推汽缸 1 動作，將物料推到卸料斗．當(dāng)推汽缸電磁閥運行到限位時，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)．此時，電機重新工作驅(qū)動傳輸帶到下一位置．同理，可通過相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。 I/O 點數(shù)是選擇 PLC 的重要依據(jù)之一。外界電源及負(fù)載電源的大小，由繼電器的觸點決定，通常在電阻性負(fù)載時，繼電器的每個觸點輸出的最大負(fù)載電流為 2A。繼電器觸點動作的響應(yīng)時間約為 10ms。 繼電器既是輸出開關(guān)器件，又 是隔離器件，電阻 R1 和 LED 組成輸出狀態(tài)顯示器；電阻 R2 和電容器 C 組成 RC 滅弧電路，消除繼電器觸點火花。原理電路如下： 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 開關(guān)量輸入接口 a)直流輸入電路 b)交流輸入電路 c)交流輸入電路 四、開關(guān)量輸出接口 開關(guān)量輸出的模塊形式有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出。 I/O 接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。其中輸出電路由隔離電路和功率放大電路組成。 CPU 輸出的控制信號。 一 、開關(guān)量輸入單元 通常開關(guān)量輸入單元（模塊）按信號電源的不同分為三種類 型：直流 12～ 24V 輸入、交流 100～ 120V 或 200～ 240V 輸入和直流 12～ 24V 輸入三種。分為只讀存儲器（ ROM）和隨機讀寫存儲器（ RAM）兩大類。一類為單片機芯片，如 803 8096 等；另外還有微處理器，如 AMD2900\AMD2903 等。 1 中央處理單元（ CPU） 中央處理單元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分工作等任務(wù)。 單元式 PLC 結(jié)構(gòu)框圖 單元式 PLC 一般用于規(guī)模較小，輸入輸出點數(shù)固定，以后也少有擴展的場合，模塊式 PLC 一般用于規(guī)模較大，輸出點數(shù)較多，輸入輸出點數(shù)比較靈活的場合。 CPU 是 PLC 的核心。 山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 第二章 系統(tǒng)分析 材料分揀裝置的系統(tǒng)分析 系統(tǒng)介紹 材料分揀裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用