【正文】 得很容易。 4可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 為了使工業(yè)生產(chǎn)的過程控制更平穩(wěn)，更可靠，向優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗要效益，對過程控制設(shè)備和裝置提出了機(jī)電一體化，即儀表、電子、計(jì)算機(jī)綜合的要求，而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它是專門為工業(yè)過程而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，具有體積小、功能強(qiáng)，抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn)，它將機(jī)械與電氣部件有機(jī)地結(jié)合在一個設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子和計(jì)算機(jī)的功能綜合集成在一起，因此，它已經(jīng)成為當(dāng)今數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、離散制造和過程流程等領(lǐng)域的主要控制設(shè)備，成為工業(yè)自動化三大支柱（PLC，機(jī)器人，CAD/CAM）之一。 PLC基本結(jié)構(gòu)和工作原理 目前，可編程序控制器的產(chǎn)品很多，不同廠家生產(chǎn)的PLC以及同一廠家生產(chǎn)的不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)各不相同，但就其基本組成和基本工作原理而言，是大致相同的。實(shí)際上可編程序控制器就是一種新型的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。2 存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以及運(yùn)算數(shù)據(jù)的單元。3 輸入輸出接口輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 (1)開關(guān)量輸入模塊 開關(guān)量輸人設(shè)備是各種開關(guān)、按鈕、傳感器等，其信號可能是交流電壓(110 V或 220 V)，直流電壓(12～24 V)等。對于開關(guān)量中交流輸入模塊的工作原理，只是在輸人端先通過整流將交流輸入信號變成直流信號，其他與開關(guān)量直流輸入模塊工作原理相同。 通常開關(guān)量輸出模塊有三種形式，即繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。當(dāng)開關(guān)量輸出的頻率低于1000 Hz，一般選用繼電器輸出模塊。而雙向晶閘管輸出屬交流輸出。對于晶體管輸出型，則是通過光電耦合使開關(guān)晶體管截止或飽和導(dǎo)通以控制外部電路。4 電源可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以及為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為以下三種類型?；竟ぷ髟? 我們已經(jīng)知道PLC是一種存儲程序的控制器。PLC的控制功能就是通過運(yùn)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。而PLC從0000號存儲地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲地址號遞增的方向順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到END指令結(jié)束。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式稱為掃描工作方式。另外，PLC對輸入、輸出信號的處理與微型計(jì)算機(jī)不同。下面我們具體介紹PLC的掃描工作過程。 1)輸入采樣 PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?，讀人到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個過程稱為輸入采樣。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入寄存執(zhí)行結(jié)果的輸出映像寄存器中保存。 3)輸出刷新 在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。PLC掃描過程示意圖PLC工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時(shí)器復(fù)位，以及完成一些別的內(nèi)部工作。第二章 組態(tài)控制技術(shù) 組態(tài)技術(shù)概述組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)?，F(xiàn)場參數(shù)I/O接口現(xiàn)場設(shè)備執(zhí)行器傳感器被控對象I/O接口計(jì)算機(jī)顯示器鍵盤一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成傳感器的作用是可以把被控對象的各種參數(shù)進(jìn)行檢測，然后將參數(shù)顯示于計(jì)算機(jī)的顯示器上。I/O接口負(fù)責(zé)溝通傳感器、執(zhí)行器，它是計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場設(shè)備的橋梁。執(zhí)行器由一些機(jī)械設(shè)備組成，如：電機(jī)、電源、管道、氣閥、集成電路等組成。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC（包括工控機(jī)）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。簡單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法、完成工程中某一具體任務(wù)的過程。編寫程序不但工作量大、周期長，而且容易犯錯誤，不能保證工期。對于過去需要幾個月的工作，通過組態(tài)幾天就可以完成。一方面，從管理的角度講，用組態(tài)軟件開發(fā)的系統(tǒng)具有與Windows一致的圖形化操作界面,非常便于生產(chǎn)的組織與管理。世界上有許多自動化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)了許多基于這種技術(shù)的DSC（集散式控制系統(tǒng)）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。與上面系統(tǒng)專用組態(tài)軟件相對的是通用組態(tài)軟件，常用的國產(chǎn)通用組態(tài)軟件有微控可視組態(tài)、MCGS、King view(組態(tài)王)等等。第三章 材料分揀裝置工作過程概述 如圖所示為本分揀裝置的結(jié)構(gòu)示意圖材料分揀系統(tǒng)的各部分的結(jié)構(gòu)如下： 轉(zhuǎn)接面板 單向感應(yīng)電動機(jī) 西門子SP200 調(diào)壓閥、空氣濾器、油霧器與氣壓指示表 內(nèi)置電源 傳送帶 擋板 料槽 111先導(dǎo)式電磁換向閥1112氣缸回位限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）11122氣缸動作限位開關(guān)（磁感應(yīng)開關(guān)）2電容傳感器 SB2顏色傳感器 SC2電感傳感器 SA223導(dǎo)料軌道3氣缸13氣缸23氣缸33氣缸43氣缸5 材料分揀系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)的功能 料槽(圖6中的8)是一個材料自動入庫而自動出庫的裝置，底部有一個光電傳感器。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，啟動傳送帶（圖6中的6）并由出料氣缸（圖6中的36）將料庫內(nèi)底層材料推入傳送帶。為了防止氣缸的壓力過大而導(dǎo)致材料被打飛，所以在出料口加了擋板（圖6中的7）。當(dāng)傳感器檢測到相應(yīng)料塊時(shí)，對應(yīng)的先導(dǎo)式電磁換向閥動作驅(qū)動氣缸動作將其推人應(yīng)去的滑道。 調(diào)壓閥、空氣濾器與氣壓指示儀表（圖6中的4）集中于一個模塊上，它們接收來自氣源的氣壓并傳送到下面的5個氣閥中。空氣過濾器是氣動系統(tǒng)中最常見的一種空氣凈化裝置，安裝在使用壓縮空氣的設(shè)備氣動系統(tǒng)氣源的入口處。過濾的原理是根據(jù)固體物質(zhì)和空氣中的分子的大小和質(zhì)量不同，利用慣性、阻隔和吸附的方法將空氣中的水分、油滴以及雜質(zhì)微粒等危害去除。目前氣動控制閥、氣缸和氣馬達(dá)主要是靠這種有油霧顆粒的壓縮空氣來實(shí)現(xiàn)潤滑，它的主要優(yōu)點(diǎn)是方便、干凈、潤滑的質(zhì)量高。與生產(chǎn)裝置相連接的各種類型的氣缸，靠壓力控制閥、方向控制閥和流量控制閥分別實(shí)現(xiàn)對三個內(nèi)容的控制，正是利用它們組成了各種氣動控制回路。氣動換向閥是利用電磁力的作用來實(shí)現(xiàn)閥的換向的。先導(dǎo)式電磁換向閥首先由直動式電磁閥（先導(dǎo)閥）提供控制氣壓，再去控制主閥（氣控閥）閥芯的運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)主閥的換向。 當(dāng)傳感器感應(yīng)到有材料通過時(shí)，輸出一個信號，這個信號通過PLC實(shí)現(xiàn)對先導(dǎo)式電磁換向閥的控制，先導(dǎo)式電磁換向閥又控制相對應(yīng)的氣缸來彈出材料到導(dǎo)料軌道。分別作為氣缸回位限位開關(guān)、氣缸動作限位開關(guān)。當(dāng)氣缸動作時(shí)動作限位開關(guān)斷開，氣缸快速彈出，此時(shí)先導(dǎo)式電磁閥復(fù)位，當(dāng)氣壓太大時(shí)而氣缸沒有復(fù)位時(shí)氣缸復(fù)位限位開關(guān)感應(yīng)動作從而關(guān)閉先導(dǎo)式電磁閥從而起到保護(hù)氣缸的作用。 轉(zhuǎn)接板上有相對應(yīng)的指示燈，用于指示各個輸入輸出信號的指示以便于我們進(jìn)一步控制。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(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流。由此，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通或斷。 電容傳感器也屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近式開關(guān)。當(dāng)物體移向接近開關(guān)時(shí)，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。本裝置中電容傳感器是用于檢測鋁質(zhì)材料。它是在Si等多數(shù)光電二極管之前，分別放置R（紅）、G（綠）、B（藍(lán)）三種顏色的彩色濾光器，以便處理各自的輸出信號并識別彩色的方法。 單向感應(yīng)電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行。它接受料槽光電傳感器、各材料傳感器、先導(dǎo)式電磁換向閥、單向感應(yīng)電動機(jī)、氣缸位置傳感器的信號，根據(jù)要求分別控制輸送帶電機(jī)和各電磁閥動作。 本系統(tǒng)共設(shè)置了三個檢測材料的傳感器，同時(shí)預(yù)留了一個空余的氣閥與氣缸用來添加其它的傳感器。第四章 控制系統(tǒng)的硬件分析選擇 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖，如圖21 所示。PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)被控制對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，選擇合適的PLC類型，并分配I/O點(diǎn)。相應(yīng)地，有 5 個汽缸運(yùn)動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計(jì)10 個信號。共需I/ O 點(diǎn)24 個，其中18 個輸入，6 個輸出。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。它有24個輸入點(diǎn)，16個輸出點(diǎn)，滿足本系統(tǒng)的要求。圖22 PLC輸入輸出接線端子圖第五章 硬件的介紹 旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是與步進(jìn)電機(jī)連接在一起，在本系統(tǒng)中可用來作為控制系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器，并提供脈沖輸入。 傳送至相應(yīng)的傳感器時(shí)，發(fā)出信號到PLC ，以進(jìn)行分揀，也可用來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。光電碼盤圖23 旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖旋轉(zhuǎn)編碼器介紹：旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置。它分為單路輸出和雙路輸出兩種。編碼器如以信號原理來分，可分為增量脈沖編碼器（SPC）和絕對脈沖編碼器（APC）兩者一般都應(yīng)用于速度控制或位置控制系統(tǒng)的檢測元件。工作原理如下：由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取，獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D，每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。分辨率：編碼器以每旋轉(zhuǎn)360度提供多少的通或暗刻線稱為分辨率，也稱解析分度、或直接稱多少線，一般在每轉(zhuǎn)分度5~10000線。信號連接：編碼器的脈沖信號一般連接計(jì)數(shù)器、PLC、計(jì)算機(jī)，PLC和計(jì)算機(jī)連接的模塊有低速模塊與高速模塊之分，開關(guān)頻率有低有高。A、B兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測速。 A、A，B、B，Z、Z連接，由于帶有對稱負(fù)信號的連接，電流對于電纜貢獻(xiàn)的電磁場為0，衰減最小，抗干擾最佳，可傳輸較遠(yuǎn)的距離。 對于HTL的帶有對稱負(fù)信號輸出的編碼器，信號