【正文】 流程圖 主要解決的問題在傳統(tǒng)的工業(yè)控制中，一般都是由繼電器來進行控制的，當(dāng)今的PLC吸收了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的成果。在傳統(tǒng)的控制中，傳送帶的控制通常是通過繼電器來完成，維護復(fù)雜。該系統(tǒng)有一個機械手和兩個傳送帶，即運物機械手，包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運走，并用一只空箱來代替。為使產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到合適位置，在產(chǎn)品傳送帶的中間也裝有一光電傳感器。 依據(jù)提出的要求，我們需要解決的關(guān)鍵是對機械手的上升，下降，左轉(zhuǎn)，右和夾緊，松開的執(zhí)行；對傳送帶A拖動飲料瓶到指定位置的控制；對傳送帶B拖動空箱到指定位置的控制；以及傳送帶A制動后機械手的運行，對這一循環(huán)的計數(shù)和傳送帶B的運動，怎么使其形成一個循環(huán)的過程；對機械手和傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報警功能；同時機械手，傳送帶A和傳送帶B應(yīng)有獨立點動控制，以便于調(diào)試和維修；最后還要對機械手運送的產(chǎn)品進行指定數(shù)量的檢測。對于PLC這些都可通過軟件完成要求；其中需要用傳感器來進行位置檢測和產(chǎn)品計數(shù)。但是在一些較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，特別是涉及到時序控制的自動控制系統(tǒng)，必須使用大量的中間繼電器、時間繼電器、接觸器等，而且控制線路復(fù)雜、器件多、接點多，因而在這類控制系統(tǒng)中可靠性低、可維護性差。目前PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其應(yīng)用面幾乎覆蓋了整個工業(yè)企業(yè)，廣泛應(yīng)用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過程控制中。用于自動控制系統(tǒng)中，其反應(yīng)時間、跟蹤能力差，有可能使得系統(tǒng)不能正常運行。PLC除采用優(yōu)質(zhì)器件等外，在硬件方面采用了較先進的電源，用以防止由電源回路串入干擾。而外部輸入/輸出電路則一律采用光電隔離，加上常規(guī)濾波和數(shù)字濾波；軟件方面設(shè)置了警戒時鐘WDT、自診斷等措施。 （2）靈活性高、擴展性好、通用性強。而且現(xiàn)場接口容易，設(shè)計周期短。PLC具有自診斷、監(jiān)控和各種報警功能既可完成過程控制，又可進行閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)控制，而且在將來的工控領(lǐng)域，可以說是無所不能。而 PLC是從取代工廠內(nèi)繼電器線路、進行順序控制發(fā)展開來的工業(yè)控制產(chǎn)品。在電器控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。整個控制系統(tǒng)利用PLC的控制實現(xiàn)了空箱傳送、產(chǎn)品運輸、產(chǎn)品計數(shù)等功能。在生產(chǎn)線自動裝箱控制的控制系統(tǒng)應(yīng)用，可使生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。 因此，本文選擇PLC控制系統(tǒng)。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。PLC的一般內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。 ②控制部分:反復(fù)執(zhí)行根據(jù)被控對象的實際控制要求所編制的處理程序，并產(chǎn)生各種輸出號。 PLC的工作過程①輸入處理:PLC以重復(fù)掃描方式執(zhí)行用戶處理程序，在執(zhí)行程序前首先按地址編碼順序?qū)⑺休斎攵俗拥耐〝酄顟B(tài)(輸入信號)讀入輸入映象寄存器中，然后開，即使輸入信號發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一個掃描周期的輸入處理階段才重新讀取輸入狀態(tài)。 ③輸出處理:當(dāng)全部指令執(zhí)行完畢后，將輸出映象寄存器中的狀態(tài)全部傳送到輸出鎖存寄存器中，構(gòu)成PLC的實際輸出并由輸出端子送出。 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖22所示。2 傳送帶A停止后，機械手下降。上升到位右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位下降，下降到位機械手松開，將飲料瓶放進B傳送帶上的空箱內(nèi)，2s后機械手上升。3 計到24次循環(huán)后，傳送帶B開始運行，當(dāng)PS2檢測到下一空箱后，傳送帶B停止。5 當(dāng)按下手動選擇按鈕后，系統(tǒng)停止上述的自動控制運行，而可以手動進行控制傳送帶A和傳送帶B的運行，以便于調(diào)試和維修。為了避免意外事故或故障的發(fā)生，系統(tǒng)設(shè)有報警器。 以上共需14個輸入信號點。 以上共需11個輸出信號點。根據(jù)經(jīng)驗，此應(yīng)用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算： 開關(guān)量輸入：8*10=80字節(jié)； 開關(guān)量輸出：6*8=48字節(jié)； 定時器/計數(shù)器：（2*3+1*3）=9字節(jié)。 （3） PC型號的選擇 因為本系統(tǒng)是對開關(guān)量進行控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且對控制速度要求不高，所以可選用西門子S7200系列的CPU226型可編程控制器PLC作為控制核心，該單元為40點I/O，24點輸入，16點輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點需要。高速計數(shù)器能方便的測量高速運動的加工件。擴展能力增強，最大到12ch的模擬量。帶高速掃描和高速中斷的高速處理?？煞奖愕呐c西門子的可編程序終端(PT)相連接，為機器操作提供一個可視化界面。A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000。可進行分散控制和模擬量控制。通訊功能增強，提供內(nèi)置RS232C端口及RS485的適配器。具有強大的模擬量擴展功能，能夠帶3塊模擬量輸入輸出模塊；能夠連接觸摸屏；提供新的適配器，把外設(shè)口轉(zhuǎn)成RS485口。采用S7200將在很小的空間內(nèi)獲得許多先進的功能。為輕工行業(yè)、醫(yī)療制冷行業(yè)，傳送設(shè)備和緊湊型的制造商提供更優(yōu)越的性能和更高的附加值。穩(wěn)定的性能西門子系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門子公司長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗和嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保證了其可靠穩(wěn)定的性能，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍然能正常運行。 西門子完全開放的通訊協(xié)議可以方便的實現(xiàn)上位機遠程監(jiān)控功能，用戶可以隨心所欲自己定制開發(fā)通訊監(jiān)控系統(tǒng)。高速的程序執(zhí)行速度更快的程序指令執(zhí)行速度，使得控制過程精確無誤。很強的擴充能力模擬量可以增加到12路；系統(tǒng)支持DeviceNet協(xié)議，具有強大的擴充能力，通過遠程端子，可以擴充到256點，方便組成集散控制系統(tǒng)。 表21 S7200 I/O分配表輸入輸出啟動系統(tǒng)指示燈停止傳送帶A輸出光電開關(guān)PS1輸入傳送帶B輸出光電開關(guān)PS2輸入原點自動上升手動下降傳送帶A手動輸入左移傳送帶B手動輸入右移手動上升加緊與松開手動下降手動指示燈手動左移手動右移手動加緊手動松開上限下限左限右限系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖24所示。 針對本文設(shè)計要求，我們可采用光電開關(guān)來對產(chǎn)品計數(shù)和空箱到位檢測。為此，要求光電元件靈敏度高，而對光照特性的線性要求不高。 光電開關(guān)可分為兩類：透射型和反射型兩種。發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上，當(dāng)有物品通過時，將紅外線光源切斷遮擋住了，接收器收不到紅外光，于是就發(fā)出一個信號。 反射型光電開關(guān)的接收部分和發(fā)射部分合做在一起，利用物體對發(fā)射部分發(fā)射出的紅外線反射回去，由接收部分接收，從而判斷是否有物體存在?？捎糜诳障涫欠竦轿粰z測。當(dāng)漏電流不足lmA時可以不考慮其影響。反射式光電傳感器的工作原理如圖26所示。表22 PM2LF10反射式光電傳感器的性能參數(shù)性能參數(shù)檢測距離~8mm(中心:5mm)白色無光澤紙(1515mm)最小檢測物體φ (設(shè)定距離:5mm)應(yīng)差使用白色無光澤紙(1515mm)工作距離的20%以下重復(fù)精度 (垂直于檢測軸)電源電壓5~24V DC177。最大流入電流100mA 剩余電壓1V以下(流入電流為100mA時) (流入電流為16mA時)短路保護裝 備反應(yīng)時間(6) 電動機的選擇目前市面上的電動機類型多種多樣用于自動化生產(chǎn)線的電動機的類型也數(shù)不勝數(shù)。表23 3S57Q04056型電動機的性能參數(shù)參數(shù)名稱步距角相電流（A）保持扭矩阻尼扭矩電動機慣量參數(shù)值176。通用接觸器可大致分以下兩類。主要有電磁機構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。 2),線圈中通以直流電,直流接觸器的動作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。所以接觸器的額定電流為: 4IN=36A綜上所述本系統(tǒng)選用CJ1040接觸器額定電流為40A,額定電壓為380V。一部分是主觸點,接在電動機與接觸器KM之間。熱繼電器在控制線路中起過載保護的功能。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器,而三極型又分帶斷相保護和不帶斷相保護兩種。（9） 開關(guān)電器、熔斷器的選型行程開關(guān)是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關(guān),選用型號為LXK2131型。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 控制系統(tǒng)邏輯分析自動裝箱系統(tǒng)的控制設(shè)計考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控制設(shè)備動作之間的相互關(guān)聯(lián)性,最佳的實現(xiàn)方案就是采用順序控制。 設(shè)計使用一系列的中間狀態(tài)信號來傳遞狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，完成順序的交互。當(dāng)按下自動啟動按鈕時，系統(tǒng)進行自動控制。當(dāng)按下手動控制按鈕時，若按下手動上升，機械手就手動上升，若按下手動