【正文】 車自動運(yùn)行到指定位置進(jìn)行布料。采用無線編碼電纜技術(shù)進(jìn)行料車的走行精確定位，實時監(jiān)控料車走行、料車卸料過程，實現(xiàn)移動機(jī)車的無人作業(yè)，降低現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，實現(xiàn)安全高效、自動化生產(chǎn)。它包含控制線路、主電路、照明電路及輔助電路組成。 采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)實現(xiàn)煤的自動布料控制，線路成本低廉，控制方式直觀、操作簡單、維護(hù)調(diào)整方便，現(xiàn)場人員容易掌握，但它體積較大，控制速度慢，改變控制功能必須通過改變接線來完成，適合簡單控制的部分。第二 階段 PLC增加了數(shù)字運(yùn)算、傳遞、比較等功能， 產(chǎn)品 也替 換成了 8位 的 微處理器 和 半導(dǎo)體存儲器， 能完成模擬量控制，初步形成系列 。第四 階段該階段 PLC能完成對整個車間（或整個工廠）的監(jiān)控，可在 CRT 上顯示多種多樣的現(xiàn)場圖像，CRT的畫面可代替儀表盤的控制，可 做各種控制和管理工作，十分靈活方便；可以將多臺 PLC連接起來與大系統(tǒng)連成一體，網(wǎng)絡(luò)資源也能共享；除了有傳統(tǒng)的梯形圖、流程圖、語句表編程語言，還有用于機(jī)床控制的數(shù)控語言等 。 PLC 正由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展。為了滿足大規(guī)模控制系統(tǒng)的需要， PLC 的 I/O 點數(shù)、微處理器的位數(shù) 都將增加，也將采取多 CPU 并行工作和增加存儲器容量來提升 PLC 的功能。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 自動布料控制系統(tǒng)的選擇 8 PLC 的特點 ① 高可靠性，很好的抗干擾能力 在硬件方便， PLC 才用了微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動作由無觸點的半導(dǎo)體電路來完成，寧武還采取了屏蔽、濾波、隔離等抗干擾措施；在軟件方面， PLC 采用了故 障檢測自動恢復(fù)等措施，所以 PLC 能在一個具有很強(qiáng)的電磁干擾、電噪聲、極端溫度、過電壓、欠電壓、震動和濕度很大的工業(yè)環(huán)境中可靠地工作，因此其平均無故障時間可以達(dá)幾十萬小時?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。 ③ 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員的歡迎 PLC 沒有采用計算機(jī)控制中所使用的匯編語言來編程，而是采用“梯形圖”語言來進(jìn)行編程。廣大電氣工作人員都可以在比較短的時間內(nèi)學(xué)會用梯形圖編制控制程序。 PLC 的主要構(gòu)成和各主要部分的功能 PLC 由中央處理器 CPU，存儲器，輸入輸出接口， 編程器組成。掃描現(xiàn)場的輸入狀態(tài)，執(zhí)行用戶程序，并自診斷 。 輸入接口采集現(xiàn)場各種開關(guān)接點的信號狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平，輸出接口用于輸出電信號來控制對象。還可以顯示 PLC 的各種狀態(tài)。當(dāng) PLC 運(yùn)行時，是通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成控制任務(wù)的，這需要執(zhí)行很多的操作，但是 CPU 是不可能同時執(zhí)行多個操作的， CPU只有按分時操作的（串行工作）方式，每次只執(zhí)行一個操作，按照順序逐一執(zhí)行。 這就是 PLC的串行掃描工作方式。然后再從頭開始掃描執(zhí)行，周而復(fù)始重復(fù)運(yùn)行。完成一次上述三個階段稱為一個掃描周期。在用戶執(zhí)行階段， PLC 總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖）。在此期間 ,CPU 按 I/O映像區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外圍設(shè)備。因此，在 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)遵守以下基本的原則： ① 最大限度地滿 足被控對象的工藝要求 充分的發(fā)揮 PLC 控制系統(tǒng)的功能特點，最大程度地滿足被控對象的工藝要求，這是 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的首要前提，也是設(shè)計過程中最重要的一條原則。 ② 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 控制系統(tǒng)設(shè)計的重要原則之一就是，保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。 ③ 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個先進(jìn)的控 制系統(tǒng)必然能對產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量有所提高，會帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，但是新工程的投入、技術(shù)培訓(xùn)和設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行成本的增加。 ④ 適應(yīng)發(fā)展的需要 隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，控制系統(tǒng)的工藝要求也將會不斷地提高，在控制系統(tǒng)設(shè)計時要適當(dāng)?shù)目紤]到以后控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善的需要。 繼電器 接觸 器控制與 PLC控制結(jié)合 料倉料位傳感器通過線路將信號傳給 PLC， PLC 經(jīng)過運(yùn)算處理將行動指令通過線路傳給小車，小車通過可逆皮帶電機(jī)運(yùn)動到達(dá)指定位置并將料放到指定斗槽中。觸點在連上后面的電源、開關(guān)、 布料小車 。 通過編程，小車會自動判斷當(dāng)前所處倉位和具體位置坐標(biāo)，選定目標(biāo)料倉可讓小車自動運(yùn)行到指定位置進(jìn)行配卸。 控制方案的比較和選擇 隨著 微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù) 的發(fā)展，逐漸形成了 可編程序控制器 PLC， PLC 克服了 傳統(tǒng)的 繼電接觸控制系統(tǒng)的機(jī)械觸點接線 麻煩 、 可靠性低、功耗高、靈活性 和 通用性差 的缺點， 這 充分 的 利用 到了 微處理器的優(yōu)點， 同時又能考慮 到現(xiàn)場 的 電氣操作維修 工 人的技能 特點 與習(xí)慣， 尤其 是 PLC程序 的 編制，不需要 工作人員有 專 業(yè) 的計算機(jī)編程 語言 方面的 知識，而是采用一套以 傳統(tǒng) 繼電器梯形圖為基礎(chǔ)簡單 編程語言的 指令形式，使用戶 在 程序編制 時 方便易學(xué) 、 形象、直觀 的進(jìn)行編制 ；調(diào)試 、檢查和改 錯也很方便。 PLC主要是程序控制 ，而 繼電器為機(jī)械控制，通常 小型簡單 、 邏輯性單一的線路 控制 可以采用機(jī)械控制，這樣 會 比較節(jié)約成本?，F(xiàn)在 大多數(shù) 的控制線路都 是 采用 PLC 控制，以及繼電器隔離的方式進(jìn)行 工 作，在程序和機(jī)械上行程雙層互鎖，很好的保證了控制效果以及末端的設(shè)備 。裝料信號通過線路將信號傳給 PLC， PLC 經(jīng)過運(yùn)算處理將行動指令通過線路傳給小車，小車通過可逆皮帶電機(jī)運(yùn)動到達(dá)指定位置并將料放到指定斗槽中。布料小車位置檢測系統(tǒng)將小車位置信號傳給 PLC 系統(tǒng)， PLC 通過編程將接收到的信號指令發(fā)給布料小車控制系統(tǒng)，布料小車由一三相異步電動機(jī)控制，裝料檢測系統(tǒng)將裝料信號再傳給PLC系統(tǒng)，經(jīng)過 PLC 系統(tǒng)的處理發(fā)出相應(yīng)的信號指令，如此順序的邏輯控制。 布料小車位 置檢測系統(tǒng) 布料小車行 走控制系統(tǒng) 裝料信號 檢測系統(tǒng) PLC系統(tǒng) 上位 機(jī)系統(tǒng) 小車位置信號 小車自動行走控制 裝料信號 圖 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 設(shè)備的選擇 12 5 設(shè)備的選擇 檢測及電氣設(shè)備的選擇 小車 控制系統(tǒng)信號的處理包括工作狀態(tài)信號、啟停信號、故障信號、操作模式的選擇信號等，將這些信號實時的傳給系 統(tǒng)才能實現(xiàn)小車行走的準(zhǔn)確控制。 系統(tǒng)檢測小車位置，傳統(tǒng)檢測的方式是編碼器位置檢測、采用聲波檢測等方法，通過現(xiàn)場使用的檢測效果比較，傳統(tǒng)檢測方法會存在測量不穩(wěn)定、誤差較大的嚴(yán)重缺陷，這就影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 在 PLC 控制系統(tǒng)獲 得小車位置信號以后，通過 PLC 處理成相應(yīng)的槽位信號，并根據(jù)小車位置和裝料斗槽位置的關(guān)系，控制布料小車的自動行走和相應(yīng)斗槽的下料位置，通過皮帶的正反轉(zhuǎn)控制，使物料能準(zhǔn)確的下到相對應(yīng)的料倉。對于一個控制系統(tǒng)而言， PLC 的選型考慮因素和原則如下 : ① 一般以開關(guān)量控制為主和兼有模擬量控制的系統(tǒng)大多使用 PLC，這尤其適用于邏輯關(guān)系復(fù)雜、程序多變、動作頻繁的系統(tǒng)。 ② 是否需要雙機(jī)熱備、中斷輸入、高速計數(shù)器、位置控制等智能模塊和特殊模塊。 ③ 開關(guān)量 I/O 點數(shù)、模擬量 1/0 路數(shù)、內(nèi)存容量、電壓等級及輸出功率。選擇適當(dāng)?shù)碾妷旱燃壙商岣?PLC 的抗干擾能力，主機(jī)用戶內(nèi)存容量的大小對設(shè)備的影響不是很大，因此會建議主機(jī)用戶內(nèi)存容量可以選擇大一些。 系統(tǒng)的安裝 有無遠(yuǎn)程功能的 PLC 適用的控制系統(tǒng)也肯定不同，大范圍的控制系統(tǒng)一般使用有遠(yuǎn)程的 PLC。在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，集中控制室一般會設(shè)有本地站，而低壓配電室或儀表室一般用于遠(yuǎn)程站，這樣也是為了使 PLC 的外部接線盡可能短。 PLC 選型的確定 本自動布料 控制系統(tǒng)在 PLC 選擇上采用三菱 FX系列 PLC，三菱 FX系列 PLC軟繼電器編號由字母和數(shù)字組成。 三菱 FXPLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相當(dāng) FX 系列中最高檔次的超小程序裝置 ， 適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的 PLC。 自動布料小車控 制系統(tǒng)利用了三菱 FX 系列 PLC 的特點，對電動機(jī)、行程開關(guān)及其他一些輸入 /輸出點進(jìn)行控制，實現(xiàn)了布料的自動化。開關(guān)輸入模塊選型時主要應(yīng)注意一下幾點：工作電壓等級，門檻電平，模塊密度，輸入端漏電流。為了防止因負(fù)載短路等原因而損壞輸出模塊，輸出回路必須外加熔斷器作為短路保護(hù)。 ③ 模擬量輸入模塊的選擇 輸入信號的種類及輸入值的范圍。在選用模塊時一定要注意現(xiàn)場信號的種類及輸入值的范圍。模擬量輸入要采取抗干擾措施。模擬量輸出模塊具有不同的輸出功率，在選用時要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況選擇。 ⑤ 智能 I/O 模塊的選擇 智能 I/O模塊通常有高速計數(shù)模塊、帶 PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊、中斷控制模塊、位置模塊、通信處理模塊、調(diào)制解調(diào)器模塊等。 選擇好 PLC 機(jī)型、開關(guān) I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊、智能模塊后，就基本完成了 PLC 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件配置工作。如有的應(yīng)用系統(tǒng)需要監(jiān)控、設(shè)定參數(shù)，則可以選擇上位機(jī)、文本編輯器、操作面板、觸摸屏等人機(jī)接口單元。可設(shè)置一個 PLC 信號專用的接地裝置。接地電阻可參見使用說明書，一般小于 100 就可以了。接地線進(jìn)入 PLC 控制柜中的信號接地端子排。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 控制系統(tǒng)的設(shè)計 15 6 控制系統(tǒng)的設(shè)計 控制系統(tǒng)工作原理 布料小車的運(yùn)動流程 自動布料控制系統(tǒng)布料小車運(yùn)動圖如圖 所示，布料小車由一臺三相異步電動機(jī)拖動，電機(jī)正轉(zhuǎn)，布料小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，布料小車向左行。對小車的控制除了啟動按鈕和停止按鈕之外，還設(shè)有 7個裝料信號按鈕開關(guān)（ HJ1 HJ7）分別與 7 個斗槽停靠點相對應(yīng)。 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，分析出如下系統(tǒng)控制流程圖 圖 控制系統(tǒng)流程圖 控制系統(tǒng)圖 控制系統(tǒng)如圖 開始 按動啟動按鈕 ?？慷凡埸c編碼＜裝料斗槽按鈕編碼 到達(dá)裝料斗槽按鈕對應(yīng)的?？奎c 到達(dá)裝料斗槽按鈕對應(yīng)的停靠點 小車右行 小車左行 ?？慷凡埸c編碼＞裝料斗槽按鈕編碼 小車停止 小車停止 按動啟動按鈕 結(jié)束 是 是 是 是 否 是 否 否 是 否 否 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 控制系統(tǒng)的設(shè)計 17 圖 (a) 圖 (b)布料小車控制系統(tǒng)圖 PLC 框架配置圖 布料小車控制采用三菱的 FX2N 系列整體式 PLC。采用 I＼ O 自動分配方式，模塊上的輸入端子對應(yīng)的輸入地址是啟動按鈕 停止按鈕 7 個呼叫按鈕 7 個行程開關(guān) 三菱 PLC 三相異步電動機(jī) 變頻器 CPU 模塊 FX2N24MR001 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 控制系統(tǒng)的設(shè)計 18 X000— X015，輸出端子對應(yīng)的輸出地址是 Y000— Y011。具體的輸入分配如表 所示。電機(jī) 有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種狀態(tài)，分別對應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器， 所以 輸出點有 2個。 輸出地址 對應(yīng)外部設(shè)備 Y000 電機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 Y001 電機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 表 輸出地址分配 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 控制系統(tǒng)的設(shè)計 19 內(nèi)部繼電器部分 內(nèi)部繼電器地址分