【正文】 流程圖 主要解決的問(wèn)題在傳統(tǒng)的工業(yè)控制中，一般都是由繼電器來(lái)進(jìn)行控制的，當(dāng)今的PLC吸收了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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(guò)繼電器來(lái)完成，維護(hù)復(fù)雜。該系統(tǒng)有一個(gè)機(jī)械手和兩個(gè)傳送帶，即運(yùn)物機(jī)械手，包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來(lái)傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運(yùn)走，并用一只空箱來(lái)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(duì)機(jī)械手的上升，下降，左轉(zhuǎn)，右和夾緊，松開(kāi)的執(zhí)行；對(duì)傳送帶A拖動(dòng)飲料瓶到指定位置的控制；對(duì)傳送帶B拖動(dòng)空箱到指定位置的控制；以及傳送帶A制動(dòng)后機(jī)械手的運(yùn)行，對(duì)這一循環(huán)的計(jì)數(shù)和傳送帶B的運(yùn)動(dòng)，怎么使其形成一個(gè)循環(huán)的過(guò)程；對(duì)機(jī)械手和傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報(bào)警功能；同時(shí)機(jī)械手，傳送帶A和傳送帶B應(yīng)有獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制，以便于調(diào)試和維修；最后還要對(duì)機(jī)械手運(yùn)送的產(chǎn)品進(jìn)行指定數(shù)量的檢測(cè)。對(duì)于PLC這些都可通過(guò)軟件完成要求；其中需要用傳感器來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)和產(chǎn)品計(jì)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(shí)序控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)，必須使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、接觸器等，而且控制線路復(fù)雜、器件多、接點(diǎn)多，因而在這類控制系統(tǒng)中可靠性低、可維護(hù)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(gè)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(guò)程控制中。用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其反應(yīng)時(shí)間、跟蹤能力差，有可能使得系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。PLC除采用優(yōu)質(zhì)器件等外，在硬件方面采用了較先進(jìn)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(shí)鐘WDT、自診斷等措施。 （2）靈活性高、擴(kuò)展性好、通用性強(qiáng)。而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。PLC具有自診斷、監(jiān)控和各種報(bào)警功能既可完成過(guò)程控制，又可進(jìn)行閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)控制，而且在將來(lái)的工控領(lǐng)域，可以說(shuō)是無(wú)所不能。而 PLC是從取代工廠內(nèi)繼電器線路、進(jìn)行順序控制發(fā)展開(kāi)來(lái)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(gè)控制系統(tǒng)利用PLC的控制實(shí)現(xiàn)了空箱傳送、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品計(jì)數(shù)等功能。在生產(chǎn)線自動(dòng)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(jìn)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(duì)象的實(shí)際控制要求所編制的處理程序，并產(chǎn)生各種輸出號(hào)。 PLC的工作過(guò)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(hào))讀入輸入映象寄存器中，然后開(kāi)，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一個(gè)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(shí)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(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖22所示。2 傳送帶A停止后，機(jī)械手下降。上升到位右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位下降，下降到位機(jī)械手松開(kāi)，將飲料瓶放進(jìn)B傳送帶上的空箱內(nèi)，2s后機(jī)械手上升。3 計(jì)到24次循環(huán)后，傳送帶B開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)PS2檢測(cè)到下一空箱后，傳送帶B停止。5 當(dāng)按下手動(dòng)選擇按鈕后，系統(tǒng)停止上述的自動(dòng)控制運(yùn)行，而可以手動(dòng)進(jìn)行控制傳送帶A和傳送帶B的運(yùn)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(bào)警器。 以上共需14個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。 以上共需11個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此應(yīng)用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算： 開(kāi)關(guān)量輸入：8*10=80字節(jié)； 開(kāi)關(guān)量輸出：6*8=48字節(jié)； 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：（2*3+1*3）=9字節(jié)。 （3） PC型號(hào)的選擇 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且對(duì)控制速度要求不高，所以可選用西門(mén)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(diǎn)I/O，24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)需要。高速計(jì)數(shù)器能方便的測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。擴(kuò)展能力增強(qiáng)，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(mén)子的可編程序終端(PT)相連接，為機(jī)器操作提供一個(gè)可視化界面。A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000?？蛇M(jìn)行分散控制和模擬量控制。通訊功能增強(qiáng)，提供內(nèi)置RS232C端口及RS485的適配器。具有強(qiáng)大的模擬量擴(kuò)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(jìn)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(mén)子系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門(mén)子公司長(zhǎng)期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)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(yùn)行。 西門(mén)子完全開(kāi)放的通訊協(xié)議可以方便的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，用戶可以隨心所欲自己定制開(kāi)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(guò)程精確無(wú)誤。很強(qiáng)的擴(kuò)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(qiáng)大的擴(kuò)充能力，通過(guò)遠(yuǎn)程端子，可以擴(kuò)充到256點(diǎn)，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(dòng)系統(tǒng)指示燈停止傳送帶A輸出光電開(kāi)關(guān)PS1輸入傳送帶B輸出光電開(kāi)關(guān)PS2輸入原點(diǎn)自動(dòng)上升手動(dòng)下降傳送帶A手動(dòng)輸入左移傳送帶B手動(dòng)輸入右移手動(dòng)上升加緊與松開(kāi)手動(dòng)下降手動(dòng)指示燈手動(dòng)左移手動(dòng)右移手動(dòng)加緊手動(dòng)松開(kāi)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(duì)本文設(shè)計(jì)要求，我們可采用光電開(kāi)關(guān)來(lái)對(duì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)和空箱到位檢測(cè)。為此，要求光電元件靈敏度高，而對(duì)光照特性的線性要求不高。 光電開(kāi)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(guò)時(shí)，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(gè)信號(hào)。 反射型光電開(kāi)關(guān)的接收部分和發(fā)射部分合做在一起，利用物體對(duì)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(cè)。當(dāng)漏電流不足lmA時(shí)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(cè)距離~8mm(中心:5mm)白色無(wú)光澤紙(1515mm)最小檢測(cè)物體φ (設(shè)定距離:5mm)應(yīng)差使用白色無(wú)光澤紙(1515mm)工作距離的20%以下重復(fù)精度 (垂直于檢測(cè)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(shí)) (流入電流為16mA時(shí))短路保護(hù)裝 備反應(yīng)時(shí)間(6) 電動(dòng)機(jī)的選擇目前市面上的電動(dòng)機(jī)類型多種多樣用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的電動(dòng)機(jī)的類型也數(shù)不勝數(shù)。表23 3S57Q04056型電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)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(dòng)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(diǎn),接在電動(dòng)機(jī)與接觸器KM之間。熱繼電器在控制線路中起過(guò)載保護(hù)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(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。（9） 開(kāi)關(guān)電器、熔斷器的選型行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān),選用型號(hào)為L(zhǎng)XK2131型。 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)邏輯分析自動(dòng)裝箱系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)考慮到其動(dòng)作的連續(xù)性以及各個(gè)被控制設(shè)備動(dòng)作之間的相互關(guān)聯(lián)性,最佳的實(shí)現(xiàn)方案就是采用順序控制。 設(shè)計(jì)使用一系列的中間狀態(tài)信號(hào)來(lái)傳遞狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，完成順序的交互。當(dāng)按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)按下手動(dòng)控制按鈕時(shí)，若按下手動(dòng)上升，機(jī)械手就手動(dòng)上升，若按下手動(dòng)