【正文】 um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 M a y 2 01 0 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e n t s a n d S e t t i n gs \ A dm i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 畢業(yè)設(shè)計 \ I O 圖 .d dbD r a w n B y :T P L 52 18 55 0R24 .7KP + 2 4VP L C I / OD A 93E + 2 4VR44 .7K 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 料倉檢測傳感器選擇 一、光電開關(guān) 光電開關(guān)是由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制脈沖經(jīng)反射電路后，由發(fā)光管 GL 輻射出光脈沖。 按電壓輸出規(guī)格連接開路集電極輸出的傳感器時 ，可通過在電源、輸出間插入電阻器后再連接。此外，電阻值一般使用 。 〈例〉 EESX670 系列 電阻值 R＝ Ω “H”值時 “L”值時 輸入電壓 VL≤（負(fù)載電流 40mA 時的殘留電壓） 對應(yīng)負(fù)載電流的殘留電壓，請確認(rèn)傳感器的額定值。其原理圖如圖 所示： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 3 M a y 2 01 0 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e n t s a n d S e t t i n gs \ A dm i n i s t r a t o r \ 桌面 \ 畢業(yè)設(shè)計 \ I O 圖 .d dbD r a w n B y :T P L 52 18 55 0E E S P Y 40 1R24 .7KE + 2 4VP + 2 4VP L C I / OR14 .7K 圖 微型光電傳感器 與 PLCI/O 口連接原理圖 微型光電傳感器 EE— SPY401 光線遮擋時導(dǎo)通 , 光電耦合器 TPL521 內(nèi)部的二極管也隨之導(dǎo)通，帶動三極管導(dǎo)通，電流被 PNP 型的三極管 8550 放大輸入到 PLC 的輸入模塊 I/O 口。 接近傳感器可以在不與目標(biāo)物實際接觸的情況下檢測靠近傳感器的金屬目標(biāo)物。 特 點 ： ● 非接觸檢測，避免了對傳感器自身和目標(biāo)物的損壞。 ● 即使在有水或油噴濺的苛刻環(huán)境中也能穩(wěn)定檢測。 ● 小型感測頭，安裝靈活。當(dāng)目標(biāo)物接近磁場時，由于電磁感應(yīng)在目標(biāo)物中產(chǎn)生一個感應(yīng)電流（渦電流）。然后，振蕩減弱直至停止。 圖 磁鐵的磁力型 振幅變化的程度隨目標(biāo)物金屬種類的不同而不同，因此檢測距離也隨 目標(biāo)物金屬的種類不同而不同。 傳感器 檢測到這個變化并輸出檢測信號。 在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行模塊化細(xì)分：取料模塊、加工模塊、裝配模塊、 分揀模塊，流水線傳動模塊，啟動和停 車模塊，還有包括發(fā)生錯誤和特殊情況及復(fù)位模塊。具體設(shè)計思想將在下面幾節(jié)中提及。如圖 所示， A、 B 為導(dǎo)氣管，分別與對應(yīng)的 X、 Y 氣閥連接，繼電器開關(guān) M、 N 分別控制 X、 Y 的開關(guān)。氣缸外的傳感器時用來檢測活塞的位置，從而判斷機器手的狀態(tài)為伸長還是縮回。除了夾其所有狀態(tài)如圖 所示。由此一來就可以得到機器手一共可以有 2*2*2=8種狀態(tài)。在生產(chǎn)線開始工作以后，首先機器手的初始位置是（回，縮，降），之后的順序就是如圖 所示。例如，在整個循環(huán)過程中，會出現(xiàn)兩次（轉(zhuǎn)，縮，升），這時候就需要一個標(biāo) 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 志位可以區(qū)分這兩個相同的狀態(tài)，如圖 所示，在坐標(biāo)系四個象限中，會有相同的狀態(tài)，但是通過每個象限的動作狀態(tài)來區(qū)分會變得很清楚，如第一象限的‘降’跟第三象限的‘降’其狀態(tài)是相同的，但是第 一象限‘降’狀態(tài)的前提是：轉(zhuǎn)后和夾前。這樣就可以很好的區(qū)分了。那么圖 中坐標(biāo)系是（ x，y）軸，且其在（ x， y， z）坐標(biāo)系中 z 軸的正半軸，那么圖中循環(huán)結(jié)束前的三個狀態(tài)，即升、縮、降可以看成是 Z 軸的負(fù)半軸，那么由此一來就可以很清楚的區(qū)分整個順序的各個狀態(tài)了。 加工模塊的設(shè)計 加工模塊主要是對物料進(jìn)行鉆孔和攻絲，首先通過機械手把物料從傳送帶 2上把物料夾取，然后通過一定的動作把物料放在加工臺上，加工臺在電機的帶動下向鉆孔區(qū)和攻絲區(qū)移動，加工完成后，再返回到物料臺的原始位置，整個過程 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 如圖 和圖 所示?？傮w上分為兩大部分：即加工前后和夾前夾后。這樣一來就可以看成是一個數(shù)組了，即 a[m,n,x,y,z]形式，其中 x 代表轉(zhuǎn)前跟轉(zhuǎn)后，即用 0 來表示轉(zhuǎn)前， 1 來表示轉(zhuǎn)后。 z 代表加工前和加工后， 0 表示加工前，1 表示加工后。所以，每個狀態(tài)都不會相同。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA0D a t e : 8 J u n 20 10 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y T h e s i s .d dbD r a w n B y :初始狀態(tài)鉆孔攻絲加工結(jié)束物料臺物料臺物料臺物料臺攻絲區(qū)攻絲區(qū)攻絲區(qū)攻絲區(qū) 鉆孔區(qū)鉆孔區(qū)鉆孔區(qū)鉆孔區(qū) 原始位置原始位置原始位置原始位置1234 圖 加工過程順序圖 裝配模塊的設(shè)計 裝配模塊是把在加工模塊中成型料件裝配上新 的零件，但是在加工過程中，會有兩種不同材質(zhì)的物料會被送到加工區(qū)進(jìn)行相同工藝的加工，所以在加工模塊就不需要加以區(qū)分它們的材質(zhì)，因此會在裝配模塊里加進(jìn)一中傳感器，來加以區(qū)分它們的材質(zhì)，對應(yīng)不同的材質(zhì)就會有不同的零件來加以裝配，比如如果是 A 種材質(zhì)，裝配區(qū)的執(zhí)行機構(gòu)，也就是吸盤就會從接近物料臺的倉庫中提取零件；如果是 B 則從遠(yuǎn)離物料臺的倉庫里提取零件。不管那種情況， 1 始終是吸盤的原始位置，在執(zhí)行完一個完整的裝配任務(wù)之后都會返回到原始位置的。如圖 所示，情況 1 要比情況 2要節(jié)省不少時間，因為料倉到物料臺是步進(jìn)電機驅(qū)動的，步進(jìn)電機行進(jìn)需要一段時間，而情況 2 需要相當(dāng)于情況 1 的兩倍時間，因此在大多情況下，要比較白色和藍(lán)色物料的數(shù)量，哪個多就把相應(yīng)的物料放在靠近物料臺的料倉里。在分揀模塊有傳感器會傳送帶上的已裝配完的物料進(jìn)行檢測，當(dāng)有藍(lán)色成品是就被推桿推到 1 號倉庫，白色就被推到 2 號倉庫。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA0D a t e : 1 0 J un 2 01 0 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y T h e s i s .d dbD r a w n B y :傳感器 2 傳感器 11 號倉庫2 號倉庫 圖 分揀模塊示意圖 流水線傳動模塊設(shè)計 流水線傳動模塊是整個流水線的主軸，其承擔(dān)著各個模塊之間的搭橋作用，該模塊的優(yōu)化設(shè)計直接影響著整個流水線是否能夠 流暢平穩(wěn)高效的運作。傳感器感知信號的作用就是來決定各區(qū)對應(yīng)的模塊是否開始或結(jié)束該模塊的運行。如果是奇數(shù)，則啟動各自對應(yīng)的工作區(qū)；如果是偶數(shù)，則停止各自對應(yīng)的工作區(qū)，并給出下一區(qū)信號，即提示傳送帶上物料已經(jīng)準(zhǔn)備妥當(dāng)。 2） 4 區(qū)傳送帶的啟動亦是來自 3 區(qū)傳感器的累積信號，但是 4 區(qū)的停止 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 則是根據(jù) 4 區(qū)兩個傳感器得到信號次數(shù)的和是否跟三區(qū)傳感器感知次數(shù)總數(shù)的 1/2 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16ABCD16151413121110987654321DCBAT i t l eN um be r R e v i s i onS i z eA0D a t e : 9 J u n 20 10 S he e t o f F i l e : C : \ P R O G R A M F I L E S \ D E S I G N E X P L O R E R 9 9 S E \ E X A M P L E S \ M y T h e s i s .d dbD r a w n B y :1234（ 1 ）（ 2 ）（ 3 ）（ 4 ） 圖 啟動和停車模塊 因為整個流水線硬件系統(tǒng)構(gòu)成我們分成了五個模塊，即取料、加工、裝配、分揀和傳送帶模塊。然后我們再啟動第四個模塊即分揀模塊，然后再啟動裝配模塊，以此類推，最后啟動取料模塊。 首先，考慮到生產(chǎn)線及控制系統(tǒng)掉電的情況。如果是最后一個流 程出了問題即分揀模塊出現(xiàn)問題，即在規(guī)定的最大時間內(nèi)并沒有檢測到裝配模塊完工后的零件，這時候要發(fā)出警報并同時在其他工藝模塊完成一個循環(huán)后停車。以太網(wǎng)正常連接和配置的前提是：確保集線器（或交換機）的正常運行，確保工作站網(wǎng)卡的正常工作，確保 PLC 控制器上的以太網(wǎng)模塊正常工作（ LED 指示燈 OK 綠燈固定亮）。 在上面完成的 PLC 控制系統(tǒng)中，連接工作站與控制器之間的網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)的連接和配置工作。 圖 以太網(wǎng)配置系 列圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 圖 以太網(wǎng)配置系列圖 以太網(wǎng)和串口線兩種通信方式由其功能和作用的側(cè)重點，可以說各有優(yōu)點，下面將在實際的使用中我所體會到的兩者之間的使用 表 列表說明； 表 以太網(wǎng)和串口 通信 比較列表 連接 項目 串口線方式 以太網(wǎng)絡(luò)形式 通信距離 比較近，通常在 2 米以內(nèi) 通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的和網(wǎng)絡(luò)連線的擴展可以任意遠(yuǎn) 傳輸速度 當(dāng)要下載的程序比較小時，比較塊，但如果程序比較大就 相當(dāng)慢了 不論下載的程序式的還是小，傳輸速度都很快，尤其是在程序比較大的時候傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于串口線方式 連接方式 簡單便捷，容易配置 比較復(fù)雜，需要附加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 連接 項目 串口線方式 以太網(wǎng)絡(luò)形式 可靠性 很可靠，只要處理器正常就可以可靠工作，在本次設(shè)計比較可靠，但是隨著整個網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜化，這種方式的可靠性將會降低，其 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 中未出現(xiàn)過不正常記錄 可靠性不及串口線。 500Kbit ? 支持最多 64 并發(fā) 7 設(shè)備 ? 最多 500bytes的輸入 和496bytes 輸出數(shù)據(jù)到 Logix5550 處理器 ? 所有 I/O 由一個 Logix5550 處理器擁有 ? 4 字符診斷顯示 ? 用 RSNetWorx for DeviceNet 組態(tài) 圖 Controllogix 三層網(wǎng)通信示意圖 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 第 七 章 基于 ControlLogix 流水線的 編程 編程語言 本次設(shè)計中 PLC 控制程序的編寫都采用梯形圖語言，這是一種最常用的編寫 PLC 控制程序的語言。掃描線實例如下： 圖 梯形圖掃描線示意圖 上圖中一共有兩條掃描線： 上面的一條掃面線中左側(cè)的兩個指令是邏輯判斷指令，后面的一個指令是操作性指令；第二條掃描線入口處有一個邏輯判斷指令，出口處有三個操作性指令。下面逐條介紹一下： 1. XIC：當(dāng)該指令的測試標(biāo)簽為 1，則邏輯判斷為真； 2. OTU：將標(biāo)簽的值設(shè)置為 0； 3. ONS：如果輸入是一個從 0 到 1 的躍遷，且自身的標(biāo)簽為 0，則邏輯判斷為真，否則為假； 4. JSP：將程序的執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到指令中所示的子例程中去； 5. TND：表明一個例程到此結(jié)束