【正文】 期較短產(chǎn)品開發(fā)周期更快光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用 3 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器 光到數(shù)字電壓轉(zhuǎn)換器由搭配 RGB 濾波器的光電二極管陣列模似數(shù)字轉(zhuǎn)換器及用于通信和靈敏度控制的數(shù)字核心組成輸出允許直接接口微控制器或其它邏輯控制通路如 2 線串行接口以進(jìn)一步處理信號(hào)而不需額外的器件 優(yōu)點(diǎn) 提供抗噪聲干擾能力簡化外圍電路設(shè)計(jì)改善空間利用率降低組裝成本 缺點(diǎn) 只通過 2線串行接口模塊提供到微控制器或 PC的直接接口響應(yīng)時(shí)間由內(nèi)置模擬電路和數(shù)字電路預(yù)先確定預(yù)先確定模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率光到數(shù)字轉(zhuǎn)換器適合要求抗噪 聲能力縮短設(shè)計(jì)周期加快產(chǎn)品開發(fā)周期及光線條件和空間利用率設(shè)計(jì)精良的應(yīng)用 2 傳感器選擇 根據(jù)前面的介紹和比較為了便于 PCL 控制程序的編寫利于公司企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益綜合其各種情況在本設(shè)計(jì)選擇 RGB 顏色傳感器著為識(shí)別物料顏色的裝置繼電器輸出方式便于 PLC 控制系統(tǒng)的簡單化控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn) 44 控制系統(tǒng) PLC 的選型及控制原理 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 一 PLC 機(jī)型的選擇 PLC 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠維護(hù)方便的前提下力爭最佳的性能價(jià)格比選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn) 1 確定合理的結(jié)構(gòu)型式 PLC 主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式 整體式 PLC 的每一個(gè) I／ O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜且體積相對(duì)較小一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便在 I／ O點(diǎn)數(shù)輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例 I／ O模塊的種類等方面選擇余地大且維修方便一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng) 考慮此系統(tǒng)控制比較簡單應(yīng)用于小批量的生產(chǎn)線故此選擇整體試 PLC 的結(jié)構(gòu)形式較為合適 2 確定合理的安裝方式 PLC 系統(tǒng)的安裝方式分為集中式遠(yuǎn)程 I／ O 式以及多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I／ O硬件系統(tǒng)反應(yīng)快成本低遠(yuǎn)程 I／ O式適用于大型系統(tǒng)系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣遠(yuǎn)程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近連線短但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I／ O 電源多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制又要相互聯(lián)系的場合可以選用小型 PLC 但必須要附加通訊模塊 在工廠小批量生產(chǎn)中降低成本是很重要的所以此系統(tǒng)選擇集中試的安裝方式 3 滿足相應(yīng)的功能要求 一般小型 低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算定時(shí)計(jì)數(shù)等功能對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足 對(duì)于以開關(guān)量控制為主帶少量模擬 量控制的系統(tǒng)可選用能帶 A／ D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換單元具有加減算術(shù)運(yùn)算數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC 對(duì)于控制較復(fù)雜要求實(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)算閉環(huán)控制通信聯(lián)網(wǎng)等功能可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度選用中檔或高檔 PLC但是中高檔 PLC價(jià)格較貴一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合 此系統(tǒng)只需用開關(guān)量控制選用一般小型 PLC 即可 4 滿足響應(yīng)速度要求 PLC 是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器不同檔次 PLC 的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要如果要跨范圍使用 PLC 或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度可選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC 或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等 本系統(tǒng)不需要跨范圍使用 PLC 對(duì)某些功能或信號(hào)也沒有特殊的速度要求不需要選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC 5 滿足系統(tǒng)可靠性要求 對(duì)于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)本系統(tǒng)選用一般系統(tǒng) PLC 能夠滿足要求不需要考慮太多此方面的問題 6 機(jī)型盡量統(tǒng)一 一個(gè)企業(yè)應(yīng)盡量做到 PLC 的機(jī)型統(tǒng)一以保證其模塊可互為備用便于備品備件的 采購和管理有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高其外部設(shè)備可以通用資源可共享易于聯(lián)網(wǎng)通信配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng) 本課題的要求不高不需要考慮配備上位計(jì)算機(jī)但為了方便采購和管理等我們還是要求機(jī)型要統(tǒng)一 二 確定 PLC 的容量 PLC 的容量包括 I／ O 點(diǎn)數(shù)和用戶存儲(chǔ)容量兩個(gè)方面 1 確定系統(tǒng)的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)由啟動(dòng)按鈕 SB1停止按鈕 SB2急停按鈕 SB3手臂復(fù)位按紐 SB4顏色傳感器 ST1左旋極限傳感器 ST2右旋極限傳感器 ST3上升限位傳感器 ST4下降限位傳感器 ST5 手臂縮回限位傳感器 ST6 手臂伸出限位傳感器 ST7 超上升限位傳感器ST8 超下降限位傳感器 ST9 超左旋限位傳感器 ST10 超右旋限位傳感器 ST11 超伸出限位傳感器 ST12超縮回限位傳感器 ST13工件檢測傳感器 PS1系統(tǒng)的自動(dòng)手動(dòng)控制開關(guān) SA以及手動(dòng)的升降左右旋轉(zhuǎn)伸縮吸放按鈕 SB5SB12作為個(gè)輸入繼電器的外部控制點(diǎn)共有 28 個(gè)輸入點(diǎn) 2 確定系統(tǒng)的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù) 系統(tǒng)有手臂左旋右旋伸出縮回上升下降吸物放物的電磁閥動(dòng)作報(bào)警指示燈原位指示燈及自動(dòng)手動(dòng)指示燈工作一共 12 個(gè)輸出點(diǎn) 3 確定應(yīng)選擇 PLC 的點(diǎn)數(shù) PLC 平均的 I／ O 點(diǎn)的價(jià)格還比較高因此 應(yīng)該合理選用 PLC的 I／ O 點(diǎn)的數(shù)量在滿足控制要求的前提下力爭使用的 I／ O點(diǎn)最少但必須留有一定的裕量 通常 I／ O 點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入輸出信號(hào)的實(shí)際需要再加上 10％到 15％的裕量來確定本系統(tǒng)的輸入輸出實(shí)際需要 40 個(gè)點(diǎn)所以本系統(tǒng)的 PLC 輸入輸出點(diǎn)數(shù)定為48 點(diǎn)比較合適但輸入和輸出各應(yīng)留有裕量 4 確定系統(tǒng)同時(shí)接通輸入輸出點(diǎn)的數(shù)量 a 同時(shí)接通的輸入點(diǎn)數(shù)量 對(duì)于選用高密度的輸入模塊 如 32點(diǎn) 48點(diǎn)等 應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的 60％ b 同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量 同時(shí)接通輸 出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值如一個(gè) 220V／ 2A的８點(diǎn)輸出模塊每個(gè)輸出點(diǎn)可承受 2A的電流但輸出公共端允許通過的電流并不是 16A 8 2A 通常要比此值小得多一般來講同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的 60％ 對(duì)同時(shí)接通的輸入輸出點(diǎn)的制約此系統(tǒng)是可以滿足的 系統(tǒng)存儲(chǔ)容量的選擇 PLC 的 I／ O 點(diǎn)數(shù)的多少在很大程序上反映了 PLC 系統(tǒng)的功能要求因此可在 I／ O 點(diǎn)數(shù)確定的基礎(chǔ)上按下式估算存儲(chǔ)容量后再加 20％到 30％的裕量 存儲(chǔ)容量字節(jié)＝開關(guān)量 I／ O 點(diǎn)數(shù) 10 ＋ 模 擬量 I／ O 通道數(shù) 100 A 40100100 400 字節(jié) 另外在存儲(chǔ)容量選擇的同時(shí)注意對(duì)存儲(chǔ)器的類型的選擇但是本課題要求的存儲(chǔ)容量很低一般的 PLC 能夠滿足所以我們不需要考慮存儲(chǔ)容量 三 確定 PLC 的 I／ O 模塊 一般 I／ O模塊的價(jià)格占 PLC價(jià)格的一半以上 PLC的 I／ O模塊有開關(guān)量I／ O 模塊模擬量 I／ O 模塊及各種特殊功能模塊等不同的 I／ O 模塊其電路及功能也不同直接影響 PLC 的應(yīng)用范圍和價(jià)格應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇根據(jù)本課題要求不需要用到模擬量 I／ O 模塊及各種特殊 功能模塊所以只需要對(duì)開關(guān)量 I／ O 模塊選擇即可 1 開關(guān)量輸入模塊的選擇 開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)并實(shí)現(xiàn) PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面 1 輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí) 開關(guān)量輸入模塊有直流輸入交流輸入和交流／直流輸入三種類型選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短還可以直接與接近開關(guān)光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接交流輸入模塊可靠性好適合于有油霧粉塵的惡劣環(huán)境下使用 開關(guān) 量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有直流 5Ｖ 12Ｖ 24Ｖ 48Ｖ 60Ｖ等交流 110Ｖ 220Ｖ等選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮一般 5Ｖ 12Ｖ 24Ｖ用于傳輸距離較近場合如 5Ｖ輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過十米距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊 本系統(tǒng)傳輸距離較近可選擇 24Ｖ直流輸入 2 輸入接線方式 開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式 匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端 COM 而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組每一組幾個(gè)輸入點(diǎn)有一個(gè)公共端各組之間是 分隔的分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高如果輸入信號(hào)之間不需要分隔一般選用匯點(diǎn)式的所以本系統(tǒng)考慮價(jià)格便宜問題且輸入信號(hào)之間不需要分隔選用匯點(diǎn)式較合適 3 輸入門檻電平 為了提高系統(tǒng)的可靠性必須考慮輸入門檻電平的大小門檻電平越高抗干擾能力越強(qiáng)傳輸距離也越遠(yuǎn)具體可參閱 PLC 說明書 2 開關(guān)量輸出模塊的選擇 開關(guān)量輸出模塊是將 PLC 內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)并實(shí)現(xiàn) PLC 內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面 1 輸出方式 開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出 晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式 繼電器輸出的價(jià)格便宜既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可用于直流負(fù)載而且適用的電壓大小范圍較寬導(dǎo)通壓降小同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)但其屬于有觸點(diǎn)元件動(dòng)作速度較慢驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過1HZ 壽命較短可靠性較差只能適用于不頻繁通斷的場合 對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出它們屬于無觸點(diǎn)元件但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載 本系統(tǒng)為中小型生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)需要考慮價(jià)格相對(duì)要便宜而本系統(tǒng)對(duì)動(dòng)作速度要求不高所以 選擇繼電器輸出作為輸出方式 2 輸出接線方式 開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組一組有一個(gè)公共端各組之間是分隔的可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端各輸出點(diǎn)之間相互隔離選擇時(shí)主要根據(jù) PLC 輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定一般整體式 PLC 既有分組式輸出也有分隔式輸出本系統(tǒng)選擇分組式輸出 3 驅(qū)動(dòng)能力 開關(guān)量輸出模塊的輸出電流 驅(qū)動(dòng)能力 必須大于 PLC 外接輸出設(shè)備的額定電流用戶應(yīng)根據(jù)實(shí) 際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)可增加中間放大環(huán)節(jié) 4 輸出的最大電流與負(fù)載類型環(huán)境溫度等因素有關(guān) 開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)特別是輸出的最大電流另外晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低在實(shí)際使用中也應(yīng)注意 PLC 種類及型號(hào)選擇 PLC 種類較多主要有西門子三菱 OMRONFANAC 東芝等但能配套生產(chǎn)大中小微型均有配套且目前用得最廣泛的的主要是西門子三菱 OMRON的 PLC根據(jù)前面確定的 PLC 點(diǎn)數(shù)實(shí)際輸入點(diǎn) 28 點(diǎn)實(shí)際輸出點(diǎn) 12 點(diǎn)綜合對(duì)比三菱 FX 系列包括FX0SFX1SFX0NFX1NFX2N等西門子系列 OMRON系列中 IO點(diǎn)數(shù)為 48點(diǎn)各型號(hào)的 PLC的價(jià)格性能實(shí)用場合等各方面本系統(tǒng)可選擇 PLC