【正文】 之前 ，一段 傳送 帶“電機(jī) M1”先起動 ，為 傳送 物料做 準(zhǔn)備 ；在 檢測到 出料 倉滿了 以后 ，“出 料閥 G”自動 開啟 ，物料 會通 過出料 閥門 卸到一 段傳 送帶上 ，隨 著傳送 帶的運(yùn)轉(zhuǎn) 進(jìn)行傳 送； 在出料 閥門 打開 后 5 秒 ，二段 傳送 帶“電 機(jī) M2”自動起動 ，物 料將 隨著二 段傳 送帶的 運(yùn)轉(zhuǎn) 進(jìn)行傳 送 ，最后 將物 料傳到 入“ 料倉中”。 圖 12 帶式輸送線正常起動時的流程圖 2） 正常 停機(jī) 時為 使 帶式 輸送 線 上不 留物 料， 要 求按 照物 料流 動方向按照 一定的 順序 停止即 ：“出 料閥 G”先停 止， 經(jīng)過 5 秒一 段傳送 帶“電機(jī) M1”停 止，再經(jīng)過 5 秒 二段傳 送帶 “電機(jī) M2”停 止，其流程 圖如 13 所示。其流 程圖 如圖 14 所示 。 其流 程圖如 圖 15 所示 。下面 分 第 5 頁 共 55 頁 別對幾種單元進(jìn)行介紹。 它按 照 P LC 的系統(tǒng)程序賦 予的功 能接 收并存 儲用 戶程 序和數(shù) 據(jù)，用掃 描的方 式采 集由現(xiàn) 場輸入裝 置送來 的狀 態(tài)或數(shù) 據(jù) ，并 存入規(guī) 定的 寄存器 中 。進(jìn) 入運(yùn)行 后，從用戶 程 序存 儲器 中逐條 讀取 指令 ，經(jīng) 分析后 再按 指令規(guī) 定的 任務(wù)產(chǎn) 生相應(yīng)的信號，去指揮有關(guān)的控制電路。 系統(tǒng)程 序存儲 器用 以存放 系統(tǒng) 程序 ，包 括管理 程序 ，監(jiān) 控程 序以及對用戶 程序做 編譯 處理的 解釋 編譯 程序 。廠家使用的，內(nèi)容不可更改，斷電不消失。由隨 機(jī)存取存儲器（ RAM）組成。 當(dāng)開 關(guān)斷開 ，二 極管不 發(fā)光 ，三極管 不導(dǎo)通 。也就是 通過 輸入接 口電 路把外 部的開關(guān)信號轉(zhuǎn)化成 PLC 內(nèi) 部所能 接受 的數(shù)字 信號 。當(dāng) 第 6 頁 共 55 頁 內(nèi)部電 路輸出 數(shù)字 信 號 0， 則沒有 電流 流過， 繼電 器線圈 沒有 電流， 然后常開 觸點(diǎn)斷 開，斷開 負(fù)載的 電流 或電壓 。 PLC 的基本工作原理 P LC 采用“順序 掃描 ，不 斷循環(huán) ”的 工作方 式，主要有 以下 幾個特點(diǎn)：一個 掃描周 期分 為輸入 采樣，程序執(zhí) 行，輸出 刷新。集 中對 輸出信 號進(jìn) 行刷新 。只有程序進(jìn)行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。掃 描周期的長短 由三條 決定 ： CP U 執(zhí) 行指令 的速 度 ；指令 本身 占有的 時間 ；指 令條數(shù)。 小結(jié) 就目前 的工業(yè) 發(fā)展 情況和 學(xué)校 的教 育實(shí)際 而言 ，選擇 基于 P LC 的皮帶運(yùn) 輸生產(chǎn) 線自 動控制 系統(tǒng) 設(shè)計 作為本 科階 段的畢 業(yè)設(shè) 計，既能與 當(dāng)前的生 產(chǎn)實(shí)際 相結(jié) 合，能夠在 一定 程度上 解決 當(dāng)前工 業(yè)生 產(chǎn)的 問題，又能與大 學(xué)本科 教育 的具體 實(shí)際 相吻 合，將大學(xué) 階段 所學(xué)的 理論 知識運(yùn) 用到實(shí)際中，具有很好的效果。原理 圖具 有結(jié) 構(gòu)簡單 、層次分 明的 特點(diǎn) ，適 合研究 和分析電路工作原理，在設(shè)計研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)場等方面得到廣泛應(yīng)用。主電路如圖 1 1 1 1 15。 合理 選擇 P LC 型號 ，對于 提高 P LC 控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)具有重要意義。目 前提 供的 S7200 CP U 有： CP U 22 CP U 2 2 CP U 22 CP U 224X P、 CP U 226 和 C P U 226 X M， 不同 型號的 P LC 性 能差別 也比 較大 。 根據(jù)自動化皮帶運(yùn)輸生產(chǎn)線的控制要求，我們采用了德國西門子PLC S7200 CPU 224XP 型號，此類型 P LC 無 論獨(dú) 立運(yùn)行 ，還 是聯(lián) 接網(wǎng)絡(luò)都能 完成各 種控 制任務(wù) 。其 應(yīng)用領(lǐng) 域包 括各種 機(jī)床 、紡 織機(jī) 械、塑料機(jī)械 、電 梯等 行業(yè) 。 P LC 為此 系統(tǒng)的控 制核心 ，此 系統(tǒng)的 輸入 信號 有兩部 分， 一部分 是原 點(diǎn)、單 周期 、連續(xù)等 面板控 制按 鈕，另一部 分是 多種行 程開 關(guān)，這些面 板按 鈕信號 和傳感器 信號作 為 P LC 的 輸入 變量， 經(jīng) 過 P LC 的輸 入接口 輸入 到內(nèi)部 數(shù)據(jù)寄存 器， 然后在 P LC 內(nèi) 部進(jìn)行 邏輯 運(yùn)算或 數(shù)據(jù) 處理后 ，以 輸出變 量的形式 送到輸 出接 口，從而 驅(qū)動電 機(jī)來 控制電 機(jī)的 運(yùn)行和 出 料 閥及其 皮帶的運(yùn)行。圖 1圖 1圖 1 4 和圖 15 為 本機(jī)對 帶式輸送線的控制要求。 在本設(shè) 計中， 我將 11 個 輸入 信號和 5 個輸 出信 號按各 自的 功能類型分好 ，選 定與 之功 能相對 應(yīng)的 元器件 ，然后再 與 P LC 的 I/O 點(diǎn)一一 對 第 9 頁 共 55 頁 應(yīng)，編排 地址 如表 21 所 示。 在整個 系統(tǒng)的 設(shè)計 中，我 選定 — 和 — 作為 輸入信號， — 作為輸出 信號 。 表 21 I/O 分配表 序號 輸 入 序號 輸 出 1 物料將要裝滿時電機(jī) M1 起動按鈕 SB1 14 出料閥門 G 電磁閥 YV1 2 物料裝滿出料閥G 起動鈕 SB2 15 電機(jī) M1接觸器 YV2 3 模擬出現(xiàn)故障按鈕 SB3有效時 16 電機(jī) M2接觸器 YV3 4 模擬故障消除按鈕 SB3無效時 17 故障燈 LED 5 正常停機(jī)按鈕 SB4 18 全啟動燈 LED 6 出料閥 G 起動按鈕 SB5 7 電機(jī) M1 起動按鈕 SB6 8 電機(jī) M2 起動按鈕 SB7 9 出料閥 G 關(guān)閉按鈕 SB8 10 電機(jī) M1 關(guān)閉按鈕 SB9 11 電機(jī) M2 關(guān)閉按鈕 SB10 第 10 頁 共 55 頁 輸入 /輸出 單元 通常也 稱為 I/O 單 元或 I/O 模塊 ，是 P LC 與 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場 之間的 連接 部件。 控 制 要 求 分 析開 始 設(shè) 計P L C 程 序 設(shè) 計設(shè) 計 結(jié) 束整 理 技 術(shù) 文 件進(jìn) 行 畫 面 的 模 擬進(jìn) 行 仿 真I/O點(diǎn) 數(shù) 分 配選 擇 合 適 的 P L C確 定 I/O 設(shè) 備 圖 22 PLC 控制設(shè)備的設(shè)計步驟 2 .3 .2 P LC 外 部 接 線 圖 第 11 頁 共 55 頁 在本設(shè) 計中定 義的 I/ O 端子 接線 圖如圖 23 所 示。其中 單操 作按鈕 開關(guān) 11 個。 圖 23 I/O 端子接線圖 小結(jié) 在本章 中，主 要介紹 了系 統(tǒng)的硬 件設(shè) 計，選 擇了 西門子 S7— 200 作為本設(shè) 計的 P LC 機(jī)型 ，既 能夠充 分發(fā) 揮 S7— 200 系列 P LC 的性 能特 點(diǎn)， 第 12 頁 共 55 頁 又能夠滿足本系統(tǒng)的設(shè)計要求。在 硬件 設(shè) 計中 確定了采用 2 臺電機(jī) 組成 系統(tǒng)工 作的 主要 傳動機(jī) 構(gòu)的 基本思 路，從而 在此基 礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的 I/O 端 口分配以及外部端子接線。 1. 定時 器：自 動控 制的大 部分 領(lǐng)域都 需要 用定時 器進(jìn) 行時間 控制，靈活地 使用定 時器 可以編 制出 復(fù)雜 動作的 控制 程序。 定 時 器 的 工 作 過 程 與 繼 電 接 觸 器 控 制 系 統(tǒng) 的 時 間 繼 電 器 基 本 相同，但它沒 有瞬 動觸點(diǎn) 。當(dāng)定 時器的 輸入條件 滿足時 開始 計時 ，當(dāng)前 值從 0 開始 按一 定的時 間單 位增 加；當(dāng) 定時器的 當(dāng)前值 達(dá)到 預(yù)設(shè)值 時，定時 器觸點(diǎn) 動作 。 2. 計 數(shù)器 ： 計 數(shù)器 可 用 來累 計 輸 入 脈沖 的 個 數(shù)， 經(jīng) 常 用 于對 產(chǎn)品進(jìn)行計 數(shù)或者 進(jìn)行 特定功 能的 編程 。當(dāng)輸入觸 發(fā)條件 滿足 時，計數(shù) 器開始 累計 它的輸 入端 脈沖電 位上 升延的 次數(shù)，當(dāng)計數(shù) 器計 數(shù)達(dá)到 預(yù)定 的設(shè) 定值時 ，其常開 觸點(diǎn) 閉合 ，常 閉觸點(diǎn) 斷開 [11]。當(dāng) 外部 的開關(guān) 信號 為閉合 時 ，輸入 繼電器的線圈得電，在程序中常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。當(dāng) 通過 程序 使得輸 出繼 電器線 圈得 電時， P LC 上的 輸出 端開關(guān) 閉合，它 可以 作為控 制外 部負(fù)載 的開 關(guān)信號 。 5. 內(nèi) 部位存 儲器 ：內(nèi) 部位 存儲器 的作 用和 繼電 接 觸器 控制 系統(tǒng)中的中間 繼電器 相同 ，它 在 P LC 中沒有 輸入 /輸 出端 與之對 應(yīng)， 因此 它的觸點(diǎn)不 能驅(qū)動 外部 負(fù)載 ，這是 與輸 出繼電 器的 主要區(qū) 別。 以上幾 個是我 們在 本次系 統(tǒng)設(shè) 計的 過程中 可能 需要用 到的 P LC 軟元件，另外 PLC 還有 很多 其它的 軟元 件。 P LC 中的 程序由系統(tǒng)程 序和用 戶程 序兩部 分組 成，系 統(tǒng)程 序由 P LC 生產(chǎn) 廠家提 供，它 支持用戶 程序的 運(yùn)行 ；用 戶程 序是用 戶為 完成特 定的 控制任 務(wù)而 編寫的 應(yīng)用程序 。這 些編 程語言 都是 面向用 戶的 ，它 使控制 程序的開 發(fā)、輸入 、調(diào) 試和 修改 工作大 大簡 化。以下我們詳細(xì)介紹下梯形圖的概念。母線之間是觸點(diǎn)的邏輯連接和線圈的輸出。 1. P LC 的 梯形 圖是“ 從上 到下”按行 繪制的 ，兩 側(cè)的豎 線類 似電氣控制圖 的電源 線， 通常稱 做母 線（ B us Bar）， 大部 分梯形 圖只 保留左 母 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 ————————————————————————————————— 第 14 頁 共 55 頁 線；梯形 圖的每 一行 是“從 左到右” 繪制， 左側(cè) 總是輸 入接 點(diǎn)，最右 側(cè)為輸 出 元素，觸點(diǎn)代 表邏 輯“輸入 ”條件，如開 關(guān)、按 鈕、內(nèi)部 條件 等；線圈通 常代表 邏輯“ 輸出” 結(jié)果， 如指示 燈、接 觸器、 中間 繼電器、 電磁閥等 。 2. 控 制電 路 左 右母 線 為 電源 線 ， 中 間各 支 路 都加 有 電 壓 ，當(dāng) 支路接通時 ，有 電流流 過支 路上的 觸點(diǎn) 與線圈 。 層次改 變（ 接通的 順序 ）也只能先上后下，與程序編寫時的步序號是一致的。 4. 梯形 圖中 使用的 各種 P LC 內(nèi) 部器 件，如 輔助 繼電器 、定 時器、計數(shù)器 等，也不 是真的 電器 元件 ，但 具有 相應(yīng)的 功能 ，因 此通 常按電 氣控制系 統(tǒng)中相 應(yīng)器 件的名 稱稱 呼它 們。 5. 梯 形圖 中 的 繼電 器 觸 點(diǎn)既 可 常 開 ，又 可 常 閉， 其 常 開 、常 閉觸點(diǎn) 的數(shù) 目 理 論上 是 無 窮多 個 （ 受存 儲 容 量限 制 ）， 也 不 會磨 損 ， 因此 ，梯形圖 設(shè)計中 ，可不考 慮觸 點(diǎn)數(shù) 量，這給 設(shè)計者 帶來 很大方 便 。 6. 控制 電路 中各支 路是 同時加 上電 壓并 行工作 的，而 P LC 是采用循環(huán)掃 描方式 工作 ，梯 形圖中 各元 件是按 掃描 順序依 次執(zhí) 行的 ，是一 種串 行處 理 方 式。但在設(shè) 計梯 形圖時 ，對 這種 并行處 理與串行 處理的 差別 有時候 應(yīng)予 注意 ，特 別是那 些在 程序執(zhí) 行階 段還要 隨時對輸 入、輸 出狀 態(tài)存儲 器進(jìn) 行刷新 操作 的 P LC，不要因 為對 串行處 理這一特點(diǎn)考慮不夠而引起偶然的誤操作。 在 P LC 運(yùn)行 時，先 對程 序進(jìn)行 初始 化，然 后程 序?qū)?對輸 入進(jìn)行判斷，查看 系統(tǒng)是 工作 在連續(xù) 工作 狀態(tài)還 是單 周期工 作狀 態(tài)。當(dāng) 系統(tǒng) 工作在 單周 期狀態(tài) 時，按照 設(shè)計程 序會進(jìn)行 計數(shù) ，在系 統(tǒng)完 成一個 周期 的運(yùn)行 后會 檢驗(yàn)計 數(shù)結(jié) 果，從而結(jié) 束整個系統(tǒng)的運(yùn)行，即達(dá)到單周期運(yùn)行的控制要求。 程序梯形圖設(shè)計 在上述 中已經(jīng) 提到 如何運(yùn) 用 S EP 7 軟 件進(jìn)行 梯形 圖的編 輯，現(xiàn)在我們對帶式輸送線的梯形圖進(jìn)行分布設(shè)計。 圖 31 起動“電機(jī) M1” 2)起動“ 出料閥 G” 和“ 電機(jī) M2”，按 下按鈕 “ ”使出“ 料閥門 ”得電，并形成 自鎖，同時 定時器“ ”開始計 時，5 秒后常開 觸點(diǎn) “ ”閉合， 使“電機(jī) M2 ”得電， 并形成 自鎖，如圖 32 所示。發(fā)生故 障后 用一個“ 下降 延檢 測” 和“ 增計數(shù) 器” 對發(fā) 生故 障后 進(jìn)行 編輯。 畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 ————————————————————————————————— 第 18 頁 共 55 頁 圖 34 發(fā)生故障后的梯形圖編輯 發(fā)生故 障后起 動“電 機(jī) M1 ”、 “電機(jī) M2 ”和“出料 閥G ”，當(dāng)“ 增計 數(shù) ”達(dá)到 預(yù)定計 數(shù)后 ，常 開觸 點(diǎn)“ ”閉合 ，使中 間 繼電 器 “ ”得 電 使常 開 觸點(diǎn) “ ”閉 合 （ 即可 起 動“ 電機(jī) M2 ”如圖 35）， 并形成