畢業(yè)設計---基于plc的自動加料機控制系統(tǒng)

1、<p>　　題 目： 基于PLC的自動加料機控制系統(tǒng) </p><p>　　學 院： 機械與電氣工程學院 </p><p>　　專 業(yè)： 09機電一體化（2）班 </p><p>　　姓 名： ######## </p><p>　　學 號： ############## &

2、lt;/p><p>　　指導教師： ######### </p><p>　　完成日期： 2012 年 6 月</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　由于生產(chǎn)和科技的發(fā)展，自動化水平也越來越高，應用領域也越來越多。自動控制系統(tǒng)是實現(xiàn)自動化的主要手段，自動控制利用控制

3、裝置使被控對象的某個參數(shù)自動的按照預定的規(guī)律運行。如近年來，在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術中的人工加料方式逐漸被自動加料系統(tǒng)取代等。自動加料系統(tǒng)具有工作時間長、操作簡單、加料均勻、工作穩(wěn)定，自動化程度高等優(yōu)點，因此，一些有實力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動加料設備。本次設計在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機操作的簡便性，保障人身安全的科學人性化管理的方針下對加料機機構進行自動化設計。利用可編程控制器PLC來控制自動加料

4、，本文以PLC程序控制的自動加料設備的控制的程序。自動加料系統(tǒng)具有操作簡單、加料均勻、自動化程度高等優(yōu)點,因此,一些有實力采用全電熔的玻璃生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始使用自動加料設備。 </p><p>　　此設計本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機操作的簡便性，保障人身安全的情況下對加料機機構進行自動化設計。設計出更加適合于工作環(huán)境的加料機構。此設計中自動加料機控制體系是采用以PLC為核心，結合觸摸屏等輔助設備對ＰＬ

5、Ｃ的控制這樣的一套自動化設備來實現(xiàn)的，這樣就可以在不購買新設備的基礎上對舊設備進行自動化改良，這不僅大大提高了工作的效率和經(jīng)濟效應，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，方便了管理好設備，讓公司管理體系更加完善，減少了人力物力。</p><p>　　文中闡述了基于PLC的自動加料機控制系統(tǒng)的結構，并分別介紹了PLC的結構和技術特點、自動加料機的工藝技術要求、觸摸屏界面設計、硬件的選擇、PLC模塊I/O端口的分配、PLC原理圖、程序

6、結構、主電氣圖和系統(tǒng)的功能及保護。</p><p>　　關鍵詞：PLC；自動加料機；I/O端口分配；變頻器；觸摸屏 ；程序結構；</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1 設計背景和研究意義5</p>

7、<p>　　1.2 自動加料機控制系統(tǒng)的技術要求6</p><p>　　第二章 可編程控制器基礎8</p><p>　　2.1 PLC的簡介8</p><p>　　2.2 PLC的結構9</p><p>　　2.3 PLC的分類10</p><p>　　2.4 PLC的特點12</p>

8、;<p>　　2.5 PLC的應用14</p><p>　　2.6 PLC的發(fā)展15</p><p>　　2.7 PLC系統(tǒng)的其他設備16</p><p>　　2.8 PLC的編程語言及設計原則16</p><p>　　2.9 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)19</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計2

9、1</p><p>　　3.1 PLC的選擇21</p><p>　　3.2 自動加料機的選擇22</p><p>　　3.3 變頻器的選擇23</p><p>　　3.4 觸摸屏的選擇26</p><p>　　3.5 觸摸屏人機界面設計28</p><p>　　3.6 電動機的選擇

10、31</p><p>　　3.7 氣缸的選擇34</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計36</p><p>　　4.1 工作流程圖及主電路的接線圖36</p><p>　　4.2 PLC模塊I/O端口分配38</p><p>　　4.3 系統(tǒng)程序設計40</p><p><

11、b>　　總 結48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　參考文獻50</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設計背景和研究意義</p><

12、p>　　制造業(yè)是現(xiàn)代文明的支柱之一，其既占有基礎地位，又處于前沿關鍵;它是工業(yè)發(fā)展的主體又是國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎。以前的工廠都是利用人工的方式進行生產(chǎn)加工，這樣的工作的方式，不僅沒有安全保障，而且沒有很高的經(jīng)濟效益。特別是加工制造業(yè)方面，都是小工廠，小作坊形式，沒有自動化的設備，什么事只能靠人力去做，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)里體現(xiàn)的更明顯。而制造業(yè)是我國經(jīng)濟增長的主導部門和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的基礎；作為經(jīng)濟社會發(fā)展的重要依托，制造業(yè)是我國城鎮(zhèn)就業(yè)的主要渠道

13、和國際競爭力的集中體現(xiàn)。是提高我國國民生產(chǎn)的重要支柱，制造業(yè)直接體現(xiàn)了一個國家的生產(chǎn)力水平，是區(qū)別發(fā)展中國家和發(fā)達國家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達國家的國民經(jīng)濟中占有重要份額。</p><p>　　隨著國內(nèi)的發(fā)展形式越來越好，競爭也越來越激烈，高科技設備逐漸代替了以前的手工操作方式，自動化設備也越來越多，自動控制系統(tǒng)用的越來越多。公司面對的壓力也越來越大，不僅要考慮國內(nèi)的對手，國外的競爭逐步加大，隨著信息科技、市

14、場經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，國內(nèi)、國際市場競爭日益激烈，產(chǎn)品更新更為迅速，尤其是隨著高新科技的日新月異，產(chǎn)品的類型、工藝外形越來越復雜，再加上企業(yè)經(jīng)營與發(fā)展必會面對對勞工的短缺、人工成本要省力化、合理化與自動化的發(fā)展趨勢！傳統(tǒng)的手工送料已經(jīng)不能滿足要求，這時自動加料機就應運而生。在今天現(xiàn)代科學技術的許多領域中，什么是加料機呢？顧名思義，加料機就是專門用于粒料，粉料，片狀料，帶狀等材料的自動化，數(shù)控化，精確化的輸送機器，無論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不

15、可缺少的設備。傳統(tǒng)觀念，送料機是借助于機器運動的作用力加于材料，對材料進行運動運輸?shù)臋C器。</p><p>　　改革開放以來，各項技術的不斷發(fā)展，如自動控制技術、電力電子技術、檢測技術和信息技術，使得這些應用的領域越來越多。作為輔助裝置的送料機構自動化水平也需要越來越高。提高自動化的水平不僅可以提高效率、產(chǎn)品的質(zhì)量同時也能保證工人的人身安全。 </p><p>　　綜上所述，在本著節(jié)約資金

16、、降低成本，提高生產(chǎn)效率，保障人身安全的情況下對加料機機構進行自動化設計。設計出更加適合于工作環(huán)境的加料機構。此設計中自動加料機控制體統(tǒng)就是采用以PLC為核心的自動控制技術來實現(xiàn)功能來實現(xiàn)的。</p><p>　　1.2 自動加料機控制系統(tǒng)的技術要求</p><p>　　在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術中的人工加料方式逐漸被自動加料系統(tǒng)取代。自動加料系統(tǒng) 具有工作時間長、操作簡單、加料均

17、勻、自動化程度高等優(yōu)點，因此，一些有實力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動加料設備。為此，本人以此設計一套以PLC程序控制的自動加料設備的控制的程序。</p><p><b>　　工藝要求如下：</b></p><p>　　自動加料機的機械系統(tǒng)共設計了2臺電動機，振動電機和變頻電機，分別實現(xiàn)對加料設備的振動和對傳送帶的驅(qū)動。振動是使物料能順利的下落到傳送帶上，不至于

18、卡住。驅(qū)動電機是驅(qū)動傳送帶運動，將物料裝入下料口中。此系統(tǒng)的工作全過程是：啟動系統(tǒng)，然后推動手臂到位，待到手臂到位后觸動行程開關，此時給PLC一個信號驅(qū)動變頻器啟動。接著啟動變頻電機E13，此時變頻電機驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動，傳送帶上E5、E6上的料就加到料斗E11中去。為保證傳送帶上有料且不出現(xiàn)堆料及缺料現(xiàn)象本例采用了斷續(xù)加料方式，及啟動振動器加料時間T3再停止振動器停止加料時間T4，如此循環(huán)，直到累計加料時間到達T2。這時候停止振動器和變頻

19、器，接著延時時間T5 5~10秒。接著縮回手臂，帶手臂縮回到位后，再延時時間T6 5~10 秒。這樣循環(huán)下去，直到到達設定的運行次數(shù)再停止系統(tǒng)。</p><p>　　圖 1.1 運動過程示意圖</p><p>　　第二章 可編程控制器基礎</p><p>　　2.1 PLC的簡介</p><p>　　可編程控制器（Programmabl

20、e Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。

21、 在60年代，汽車生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構成的。當時汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號更新的周期愈來愈短，這樣，繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設計和安裝，十分費時，費工，費料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即： 1、編程方便，現(xiàn)場可修改程序；

22、2、維修方便，采用模塊化結構； 3、可靠性高于繼電器控制裝置； 4、體積小于繼</p><p>　　2.2 PLC的結構</p><p>　　1.基本結構：各種PLC的組成結構基本相同，主要有CPU,電源，儲存器和輸入輸出接口電路等組成。</p><p>　　2．儲存器：PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩種。系統(tǒng)存儲器用于存放PLC的系統(tǒng)程序，用戶存儲

23、器用于存放PLC的用戶程序?，F(xiàn)在的PLC一般均采用可電擦除的E2PROM存儲器來作為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。，它不斷采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)輸出。</p><p>　　3．中央處理器： 中央處理器單元一般由控制器、運算器和寄存器組成。CPU通過地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線與儲存單元、輸入輸出接口、通信接口、擴展接口相連。CPU是PLC的核心</p><p>　　4．輸入接口電路

24、：PLC的輸入接口電路可分為直流輸入電路和交流輸入電路。直流輸入電路的延遲時間比較短，可以直接與接近開關，光電開關等電子輸入裝置連接；交流輸入電路適用于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。交流輸入電路和直流輸入電路類似，外接的輸入電源改為220V交流電源。 </p><p>　　5．輸入輸出接口單元：PLC的輸入接口電路的作用是將按鈕、行程開關或傳感器等產(chǎn)生的信號輸入CPU；PLC的輸出接口電路的作用是將CPU向外輸

25、出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行元件的信號，以便控制接觸器線圈等電器的通、斷電。PLC的輸入輸出接口電路一般采用光耦合隔離技術，可以有效地保護內(nèi)部電路。</p><p>　　6．電源：PLC一般使用220V交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、12V、24V直流電源，使PLC能正常工作。</p><p>　　7．輸出接口電路：輸出接口電路通常有3

26、種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型的輸出電路類似，只是晶體管或晶閘管代替繼電器來控制外部負載。</p><p>　　8．擴展接口和通信接口：PLC的擴展接口的作用是將擴展單元和功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的需要；通信接口的功能是通過這些通信接口可以和監(jiān)視器、打印機、其他的PLC或是計算機相連，從而實現(xiàn)“人-機”或“機-機

27、”之間的對話。</p><p><b>　　PLC的分類</b></p><p>　　PLC（可編程控制器）在現(xiàn)代的自動化行業(yè)中應用廣泛，那么PLC在廣泛的應用中，可以分為幾大類呢，人們又是怎么樣通過區(qū)別的呢？</p><p>　　PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)其結構形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少

28、等進行大致分類。</p><p><b>　　1.按功能分類</b></p><p>　　根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。</p><p>　?。?）低檔PLC  具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制

29、、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）中檔PLC   除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入／輸出、算術運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）高檔PLC   除具有中檔機的功能外，還增加了帶符

30、號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。</p><p>　　3．按I/O點數(shù)分類</p><p>　　根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。</p><p>　　(1).小型PLC——I/

31、O點數(shù)< 256點；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。</p><p>　　如：GE-I型     美國通用電氣（GE）公司</p><p>　　TI100      美國德洲儀器公司</p><p>　　F、F1、F2  日本三菱電氣公司

32、</p><p>　　C20 C40    日本立石公司（歐姆龍）</p><p>　　S7-200     德國西門子公司</p><p>　　EX20 EX40  日本東芝公司</p><p>　　SR-20/21   中外合資無錫華光電子

33、工業(yè)有限公司</p><p>　　(2). 中型PLC——I/O點數(shù)256～2048點；雙CPU，用戶存儲器容量2～8K</p><p>　　如：S7-300     德國西門子公司</p><p>　　SR-400     中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司</p><

34、;p>　　SU-5、SU-6   德國西門子公司</p><p>　　C-500        日本立石公司</p><p>　　GE-Ⅲ        GE公司</p><p>　　(3). 大型PL

35、C——I/O點數(shù)> 2048點；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8～16K</p><p>　　如：S7-400  德國西門子公司</p><p>　　GE-Ⅳ   GE公司</p><p>　　C-2000  立石公司</p><p>　　K3   &

36、#160;  三菱公司等</p><p><b>　　2．按結構形式分類</b></p><p>　　根據(jù)PLC的結構形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。</p><p>　?。?）整體式PLC  整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)， 具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用

37、這種整體式結構。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。</p><p>　?。?）模塊式PLC 

38、60; 模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結構。</p><p>　　還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂

39、疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。</p><p><b>　　PLC的特點</b></p><p>　　1、豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或

40、弱電等。有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。</p><p>　　2、高可靠性 （1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波

41、時間常數(shù)一般為10~20ms. （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。 （4）采用性能優(yōu)良的開關電源。 （5）對采用的器件進行嚴格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。 （7）大型PLC還可以采用由雙CPU構成冗余系統(tǒng)或有三CPU構成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。 3、采用模塊化結構 為了適應各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大

42、多數(shù)PLC均采用模塊化結構。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設計，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 4、安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與PLC相應的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 由于采用模塊化結構，因</p><

43、p>　　5、編程簡單易學 PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 </p><p><b>　　PLC的應用</b></p><p>　　PLC的應用領域，最初，PLC主要用于開關量的邏輯控制。隨著PLC技術的進步，它的應用領域不斷擴大。</p>

44、<p>　　如今，PLC不僅用于開關量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲數(shù)據(jù)，還可對控制系統(tǒng)進行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與治理。PLC已日益成為產(chǎn)業(yè)控制裝置家族中一個重要的角色。但歸納起來，PLC的主要應用有以下五個方面。</p><p>　　1.開關邏輯量控制——開關邏輯量控制是PLC最基本的應用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制和順序控制。如機床電

45、氣控制、電動機控制、注塑機控制、電鍍流水線、電梯控制等等。總之，PLC既可以用于單機控制，也可以用于多機群和生產(chǎn)線的控制。</p><p>　　2.模擬量過程控制——除了數(shù)字量之外，PLC還能控制連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、速度、流量、液位、電壓和電流等均為模擬量。通過各種傳感器將相應的模擬量轉(zhuǎn)換為電信號，然后通過A/D模塊將他們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送到PLC內(nèi)部CPU處理，處理后的數(shù)字量在經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換為模擬量

46、進行輸出控制。若使用專用的智能PID模塊，可以實現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)控制。</p><p>　　3.機械件位置控制——位置控制是指PLC使用專用的位置控制模塊來控制步進電機或伺服電機，從而實現(xiàn)對各種機械構件的運動控制，如控制構件的速度、位移、運動方向等。PLC的位置控制典型應用有機器人的運動控制、機械手的位置控制、電梯運動控制等，PLC還可以和計算機數(shù)控裝置組成數(shù)控機床，以數(shù)字控制方式控制零件的加工、金屬的切削等，實

47、現(xiàn)高精度的加工。</p><p>　　4.現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集處理——目前PLC都具有數(shù)據(jù)處理指令、數(shù)據(jù)傳送指令、算術和邏輯運算指令和循環(huán)移位與移位指令，所以由PLC構成的監(jiān)控系統(tǒng)，可以方便的對生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行采集、分析和加工處理。數(shù)據(jù)處理通常用于諸如柔性制造系統(tǒng)、機器人和機械手的控制系統(tǒng)等大中型控制系統(tǒng)中。</p><p>　　5.通信聯(lián)網(wǎng)、多級控制</p><p>　

48、　PLC與PLC之間、PLC與上位計算機之間通信，要采用其專用通信模塊，并利用RS-232或RS-422A接口，用雙絞線過同軸電纜或光纜將它們連接成網(wǎng)絡。并由一臺計算機與多臺PLC組成的分布式控制系統(tǒng)，進行“集中管理，分散控制”，建立工廠的自動化網(wǎng)絡。PLC還可以連接CRT顯示器或打印機，實現(xiàn)顯示和打印。</p><p>　　2.6 PLC的發(fā)展</p><p>　　雖然PLC問世時間不長

49、，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段： 1、早期的PLC（60年代末—70年代中期） 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用

50、分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式—梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言—梯形圖一直沿用至今。 2、中期的PLC（70年代中期—80年代中，后期） 在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨

51、大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)。 這</p><p>　　2.7 PLC系統(tǒng)的其他設備</p><p>　　PLC系統(tǒng)的其他設備，基本功能是對信息和數(shù)據(jù)的處理。通用的有編程器、可編程終端、打印機、條碼讀入機等等。</p><p>　　編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用

52、于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。</p><p>　　人機界面：最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機（運行組態(tài)軟件）充當人機界面非常普及。</p><p>　　2.

53、8 PLC的編程語言及設計原則</p><p>　　不同的廠家的PLC有不同的編程語言，但就某個廠家來說，PLC的編程語言也就那么幾種。下面以西門子PLC的編程語言為例，說明一下各種編程語言的異同。</p><p>　　1．梯形圖（LAD）</p><p>　　這是使用最多的PLC編程語言。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點，很容易被熟悉繼電器控制的人員所掌握

54、，特別適合于數(shù)字邏輯量控制。</p><p>　　梯形圖由觸點、線圈和用方框表示的指令構成。觸點代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯運算結果，常用來控制指示燈、開關盒內(nèi)部標志位等，指令框用來表示定時器、計數(shù)器或數(shù)學運算等附加指令。在程序中，最左邊是主信號流，信號流總是從左流向右。</p><p>　　2. 順序功能圖（SFC）</p><p>　　這是一種位于其他編程語言

55、之上的圖形語言，用來編制順序控制的程序。編寫時，工藝過程被劃為若干個順序出現(xiàn)的步，每步中包括控制輸出的動作，從一步到另一的轉(zhuǎn)換由轉(zhuǎn)換條件來控制，特別適合于生產(chǎn)制造過程。</p><p>　　3. 功能塊圖（FBD）</p><p>　　功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號來表示控制邏輯，一些復雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎的編程人員使用。功能塊圖用類似于與門、或門的框圖來表

56、示邏輯運算關系，方框的左側為邏輯運算的輸入變量，右側為輸出變量，輸入、輸出端的小圈圈表示非運算，方框用“導線”連在一起，信號自左向右。</p><p>　　4. 語句表（STL）</p><p>　　這是一種類似于微機匯編語言的一種文本編程語言，由多條語句組成一個程序段。語句表適合于經(jīng)驗豐富的程序員使用，可以實現(xiàn)某些梯形圖不能實現(xiàn)的功能。</p><p>　　5.

57、結構化文本（ST）</p><p>　　結構化文本時為IEC61131-3標準創(chuàng)建的一種專用的高級語言。與梯形圖相比，它可實現(xiàn)復雜的數(shù)學運算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。</p><p>　　STEP 7的S7 SCL結構化控制語言、編程語言和C語言、Pascal語言相似，特別適合于習慣使用高級語言編程的人員使用。</p><p>　　在設計PLC時總會有一些原則上的

58、要求，也就是設計的基本原則，PLC控制系統(tǒng)與其他的工業(yè)控制系統(tǒng)類似，其目的是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，從而提高生產(chǎn)效率的品質(zhì)質(zhì)量。在設計PLC控制控制系統(tǒng)是應按照以下基本原則進行，</p><p>　　1. 熟悉控制對象，確定控制范圍</p><p>　　設計前要實地考察，全面且詳細地了解被控對象的特點和生產(chǎn)工藝過程。同時要收集各種資料，歸納出工作狀態(tài)流程圖，并與有關的機械設計人員和實際

59、操作人員進行相互的交流和討論，明確控制人物和設計要求。要了解工藝工程和機械運動與電氣執(zhí)行元件之間的關系和對控制系統(tǒng)的控制要求，共同擬定出電氣控制方案，最后歸納出電氣執(zhí)行元件的運動節(jié)拍表。這也是PLC要正確實現(xiàn)的根本任務。</p><p>　　2.優(yōu)化控制系統(tǒng)，確定PLC型號</p><p>　　在確定了控制對象和控制范圍之后，需要制定制訂相應的控制方案。在滿足控制要求的前提下，力爭使設計出

60、來的控制系統(tǒng)簡單、可靠、經(jīng)濟以及使用和維修方便。</p><p>　　控制方案的制訂可以根據(jù)生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定電氣控制系統(tǒng)的工作方式。是單機控制就可以滿足要求，還是需要多機聯(lián)網(wǎng)通信的方式。最后，綜合考慮所有的要求，確定所要選用的PLC型號，以及其他的各種硬件設備。</p><p><b>　　3. 可升級性</b></p><p&g

61、t;　　隨著生產(chǎn)工藝的不斷發(fā)展，原有的控制系統(tǒng)也要不斷地升級和改進，才能適應新的控制環(huán)境和要求。這就要求在設計PLC控制系統(tǒng)的時候，應考慮到日后生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，而適當留有一些余量，方便后面的升級。</p><p>　　4. 提高可靠性和安全性</p><p>　　在考慮完所有的控制細節(jié)和應用要求之后，還必須要特別注意控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。大多數(shù)的工業(yè)控制現(xiàn)場，充滿了各種各樣的干擾

62、和潛在的突發(fā)狀態(tài)。因此，在設計的最初階段就要考慮到這方面的各種因素，到現(xiàn)場去觀察和收集數(shù)據(jù)。沒有了安全性和可靠性的控制系統(tǒng)，其他的一切都無從談起。</p><p>　　2.9 PLC的通信聯(lián)網(wǎng)</p><p>　　只要兩個系統(tǒng)之間存在著信息的交換，那么這種交換就叫通信。通過對通信技術的應用，可以實現(xiàn)在多個系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)的傳送、交和處理。PLC與計算機、PLC與外圍設備、PLC與PLC之間

63、的通信統(tǒng)稱為PLC的通信。</p><p>　　一個通信系統(tǒng)，從硬件來看，是由發(fā)送設備、接收設備、控制設備和通信介質(zhì)等組成，從軟件來看，還必須有通信協(xié)議和通信軟件的配合。</p><p><b>　　1. 通信方式</b></p><p>　　按照數(shù)據(jù)的傳輸方式進行分類，可以將通信方式分為兩種：并行通信和串行通信。</p><

64、;p>　　并行通信的特點是將多個數(shù)據(jù)位同時進行傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有多少位，就相應的有多少根傳輸線，因此并行通信的傳輸速度快。但是隨著傳輸位數(shù)的增多，電路的復雜程度也就相應增加，成本也隨著增加，因此，并行傳輸比較適合于短距離的數(shù)據(jù)通信。</p><p>　　串行通信的特點是只用一根數(shù)據(jù)線進行傳輸，多位數(shù)據(jù)必須在同一根數(shù)據(jù)線上按順序傳輸，因此，串行通信傳送速度要比并行通信慢，但是因為只要一根數(shù)據(jù)線進行傳輸，所以電

65、路比較簡單，適合于多數(shù)位、長距離的通信傳輸。</p><p>　　串行通信按照信息在設備間的傳輸方向，還可以分為單工、半雙工、全雙工三種方式，</p><p>　　PLC通信通常采用異步串行通信方式。</p><p><b>　　2. 傳輸介質(zhì)</b></p><p>　　傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡中連接收發(fā)雙方的物理通道，也是通信

66、中實際傳送信息的載體。傳輸介質(zhì)大致可分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。通常用的有線介質(zhì)有雙絞線、同軸光纜和光纖等。無線介質(zhì)是指在空間傳播的電磁波，紅外線，微波等。在PLC網(wǎng)絡應用中，普遍使用的是有線介質(zhì)。</p><p>　　1. 同軸光纜——由導體銅質(zhì)芯線、內(nèi)絕緣層、屏蔽層、外絕緣層和塑料保護層5部分組成，與雙絞線相比，同軸纜線抗干擾能力強，能夠應用于頻率更高、數(shù)據(jù)傳輸速度更快的場合。</p><p&

67、gt;　　2. 雙絞線——是一種使用廣泛且價格便宜的傳輸介質(zhì)，分為非屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線兩種，它由兩根彼此絕緣的導線按照一定規(guī)則以螺旋狀絞合在一起構成的，雙絞線既可以傳輸模擬信號又可以傳輸數(shù)字信號，一般在傳輸模擬信號時，每隔5-6Km加一個放大器，傳輸數(shù)字信號時，每隔2-3Km加一個中繼器。</p><p>　　3. 光纖——是一種傳輸光信號的傳媒介質(zhì)，其從中心道外層分別為光纖芯、包層、保護層。</p&g

68、t;<p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 PLC的選擇</p><p>　　目前，國內(nèi)外眾多的生產(chǎn)廠家提供了多種功能各異的PLC產(chǎn)品，應用中應該全面權衡利弊、合理地選擇機型才能達到經(jīng)濟實用的目的、一般選擇機型要滿足系統(tǒng)功能需要為宗旨，不要盲目貪大求全，以免造成投資和設備資源的浪費。機型的選擇可以從以下方面來考慮。</p><p&g

69、t;　　1.對輸入/輸出點的選擇</p><p>　　盲目的選擇點數(shù)多的機型會造成一定的浪費。所以要線弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點數(shù)，再按實際所需總點數(shù)的15%~20%留出備用量后確定所需PLC的點數(shù)。</p><p>　　2.對存儲容量的選擇</p><p>　　在存儲容量上，只能大概的進行估算，一般估算按容量的50%~100%留有余量，對于缺乏經(jīng)驗的設計者。選擇容

70、量是應該留有更多的余量。</p><p>　　3. 根據(jù)輸出負載的特點選型</p><p>　　不同的負載對PLC的輸出方式有不同的要求。例如，頻繁通斷的感性負載，應選擇晶體管或晶閘管輸出型，而不應選擇繼電器輸出型的。</p><p>　　4. 對I/O口響應速度的選擇</p><p>　　PLC的I/O響應時間包括輸入電路延遲、輸出電路延遲

71、和掃描工作方式引起的時間延遲（一般在2～3個掃描周期）等。對開關量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應時間一般都能滿足實際工程的要求，可不必考慮I/O響應問題。但對模擬量控制的系統(tǒng)、特別是閉環(huán)系統(tǒng)就要考慮這個問題。</p><p>　　5. 機型結構的選擇</p><p>　　在相同功能和相同I/O點數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有功能擴展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等

72、優(yōu)點，要按實際需要選擇PLC的結構形式。</p><p>　　6. 控制功能的選擇</p><p>　　包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。</p><p>　　本設計采用SIEMENS S7224XP的PLC。本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展值

73、至168路數(shù)字量I/O點或38路模擬量I/O點。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速計數(shù)器（100KHz），2個100KHz的高速脈沖輸出，2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強大控制能力的新型CPU。</p><p>　

74、　圖3.1 西門子s7—224XP</p><p>　　3.2 自動加料機的選擇</p><p>　　目前市場上應用的自動加料機型號比較多，玻璃電熔爐自動加料機的型號主要有三種：一是翻轉(zhuǎn)進給型，二是XY型，三是振動型。從經(jīng)濟方面以及工作環(huán)境考慮，綜合本人所設計的自動加料控制系統(tǒng)考慮，選用振動進給型的自動加料機最為合適。</p><p>　　圖3.2 自動加料機<

75、;/p><p>　　3.3 變頻器的選擇 </p><p>　　變頻器是以電子技術、微電子技術和現(xiàn)代控制理論在交流調(diào)速系統(tǒng)中的應用為基礎上發(fā)展起來的智能型的調(diào)速設備。變頻器調(diào)速時現(xiàn)代電力傳動技術的重要發(fā)展方向，隨著近幾十年電力電子技術的不斷完善及計算機技術的發(fā)展，變頻器各項性能日趨完美，已被不同學科、不同行業(yè)的工程人員廣泛應用，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效應，推動了工藝生產(chǎn)的自動化進程，是極富吸引

76、力的調(diào)速節(jié)能設備之一?，F(xiàn)代變頻交流調(diào)速在很多場合已經(jīng)逐步取代了過去的內(nèi)反饋串級調(diào)速、變極調(diào)速等調(diào)速系統(tǒng)，甚至取代了液力耦合、滑差、直流調(diào)速?？梢哉f，有交流電動機調(diào)速的地方就有變頻器的應用。變頻器作為一種新型的調(diào)速節(jié)能設備，是目前最簡單、最方便的一種調(diào)速節(jié)選擇制動單元和制動電阻。</p><p>　　目前，變頻器在我國的應用范圍以深入到石油、電力、冶煉、軍工、化工等各種工業(yè)生產(chǎn)及民用行業(yè)中。目前市場上變頻器的種類很

77、多，有國產(chǎn)品牌，如西普、佳靈、普傳、KV1000、康沃、惠豐、森蘭、安邦信、富凌、時代、海利等；有歐美國家的品牌，如西門子、ABB、Vacon、KEB（科比）、Lenze（倫茨>、Schneider（施耐德）、DANFOSS（丹佛斯）等；有日本品牌，如富士、三菱、三肯、東芝、日立、安川、明電、松下、東洋等；有韓國品牌，如LG、三星、現(xiàn)代等；有我國港澳臺地區(qū)的品牌，如普傳、臺達、陽崗、臺安、正頻、東亢、寧茂、愛德利等。</p&

78、gt;<p>　　不同類型、不同品牌的變頻器有不同的標準規(guī)格和技術數(shù)據(jù)，價格相差也很大，選用時應注意以下問題。</p><p>　　1. 變頻器功率 按所帶的負載功率選取。多大功率電機就選多大的功率的變頻器。大一規(guī)格也可以。</p><p>　　2. 變頻器型號 不同用途選不同的變頻器。 例如 有通用的變頻器，有風機水泵專用的變頻器， 有機床主軸專用的變頻器等等。</

79、p><p>　　3. 負載慣性大的，要同時選擇制動單元和制動電阻。</p><p>　　4.查電動機的銘牌額定電流，(沒有銘牌時測出額定電流).變頻器的額定電流比電動機的最大運行電流大就可以了. </p><p>　　按照生產(chǎn)機械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩及性價比的要求本例中選用西門子MM440變頻器。西門子MM440變頻器全稱是MicroMaster44

80、0它是全新一代可以廣泛應用的多功能標準變頻器它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。 </p><p><b>　　主要特征： </b></p><p>　　200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-45kW； 38

81、0V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-250kW； </p><p>　　矢量控制方式，可構成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制； </p><p>　　高過載能力，內(nèi)置制動單元； </p><p>　　三組參數(shù)切換功能。控制功能： 線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設定v/f控制，磁通電流控制免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控

82、制模式；</p><p>　　標準參數(shù)結構，標準調(diào)試軟件； </p><p>　　數(shù)字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； </p><p>　　獨立I/O端子板，方便維護； </p><p>　　采用BiCo技術，實現(xiàn)I/O端口自由連接； </p><p>　　內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定；

83、</p><p>　　集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP/Device-Net通訊模塊； </p><p>　　具有15個固定頻率，4個跳轉(zhuǎn)頻率，可編程； </p><p>　　可實現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式； </p><p>　　在電源消失或故障時具有"自動再起動"功能； </p><

84、;p>　　靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結束段的平滑特性； </p><p>　　快速電流限制（FCL），防止運行中不應有的跳閘； </p><p>　　有直流制動和復合制動方式提高制動性能。 </p><p><b>　　保護功能： </b></p><p>　　過載能力為200%額定負載電流，持續(xù)時間3秒和

85、150%額定負載電流，持續(xù)時間60秒； </p><p>　　過電壓、欠電壓保護； </p><p>　　變頻器、電機過熱保護； </p><p>　　接地故障保護，短路保護； </p><p>　　閉鎖電機保護，防止失速保護； </p><p>　　采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖</p><p>

86、　　圖3.3 西門子MM440變頻器</p><p>　　3.4 觸摸屏的選擇</p><p>　　隨著微型計算機技術及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，觸摸屏在生產(chǎn)生活中的應用越來越多，從廣義上講，觸摸屏就是一種簡單易學的就計算機輸入設備，或是說人人都會使用的與計算機溝通的設備，應用方面越來越多，特別是應用在自動控制方面系統(tǒng)中，使之更趨于人性化等等。綜合考慮到成本環(huán)境等因素，本設計中用的是</p&g

87、t;<p>　　威綸觸摸屏MT6070iH</p><p>　　威綸觸摸屏MT6070iH詳細信息：</p><p>　　1、標準USB 2.0接口，可接USB鼠標、USB鍵盤、USB打印機等，即插即用。 2、支持U盤，通過U盤快速的上傳、下載Project。 3、支持U盤擴展寄存器（EM0~EM9）， 輕松實現(xiàn)斷電保持。最大可擴展到2G(WORD)。 4、通過USB口

88、，實現(xiàn)擴展寄存器與PLC數(shù)據(jù)的交互存儲。 5、U盤支持“熱插拔”,利用U盤隨時備份與更新生產(chǎn)數(shù)據(jù) 6、可將歷史資料與配方資料（RW或者RW_A寄存器數(shù)據(jù)）通過U盤下載到HMI，數(shù)據(jù)更新更加方便。 7、可將HMI的配方資料（RW或者RW_A寄存器數(shù)據(jù)）、歷史故障記錄、采樣資料等保存到U盤，并可在EXCEL電子表格中查看。 8、利用MT8000/ MT6000特有的備份功能, 可將特定時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)記錄和歷史報警記錄保存到U盤中。

89、 產(chǎn)品規(guī)格 認證 CE/UL/RoSH顯示器 4.3”5.6”7"10” TFT 背光 500 cd/m2色彩 65536 color對比 300:1 500：1分辨率 (WxH dots) 320x234背光燈 LED背光燈壽命 (avg.) 30,000 hr.觸控屏 4 wir</p><p>　　圖3.4威綸觸摸屏MT6070iH</p><p>　　

90、3.5觸摸屏界面設計</p><p>　　對于觸摸屏的人機界面設計，為了更好的進行自動加料控制系統(tǒng)的控制，進行了更加人性化，系統(tǒng)化的設計，用的是WEINVIEW HMI 組態(tài)軟件 EasyBuilder8000（簡稱EB8000）。</p><p>　　WEINVIEW HMI 組態(tài)軟件 EasyBuilder8000（簡稱 EB8000，后同）是臺灣威綸科技公司開發(fā)的新一代人機界面軟件，

91、適用于本公司 MT8000和 MT6000系列所有型號的產(chǎn)品。</p><p>　　圖3.5.1 主畫面</p><p>　　圖3.5.2 工作畫面</p><p>　　圖3.5.3 工藝參數(shù)畫面</p><p>　　圖3.5.4 手動畫面</p><p>　　3.6 電動機的選擇</p><p&g

92、t;　　電動機的選擇是否恰當，關系到電動機能否安全、經(jīng)濟、合理地使用，如果選擇不當，會造成浪費，甚至燒壞電動機。電動機的選擇主要包括：電動機額定功率的選擇，電動機電流種類的選擇，電動機結構形式的選擇，電動機電壓的選擇，電動機轉(zhuǎn)速的選擇等等。</p><p>　　1．電動機電流種類的選擇</p><p>　　選擇電動機的種類，要根據(jù)正產(chǎn)機械的要求全面衡量各種技術、經(jīng)濟條件來確定。技術條件包括

93、：電動機的機械特性與生產(chǎn)機械的負載特性是否匹配，調(diào)速和啟動性能是否符合要求。經(jīng)濟方面要考慮對生產(chǎn)率的影響，初期投資以及運行費用等等。在技術條件基本滿足生產(chǎn)機械要求的條件下，一般選用結構簡單、價格低廉、工作可靠、維護方面的電動機。從這個意義上看，交流電動機優(yōu)于直流電動機，交流異步電動機優(yōu)于交流同步電動機，鼠籠型異步電動機優(yōu)于繞線型異步電動機。</p><p>　　2. 電動機額定功率的選擇</p>&

94、lt;p>　　生產(chǎn)機械工作時必然消耗一定的機械功率PL,而這些機械功率是由拖動它的電動機提供的輸出功率P2，即P2=P1。如果選擇的電動機額定功率PN合適，電動機運行時的穩(wěn)定溫度就等于繞組絕緣材料允許的最高溫度，電動機就能夠達到正常使用壽命，電動機容量得到了充分的利用。如果選擇的電動機額定功率Pn偏小,會出現(xiàn)小馬拉大車的情況，電動機將長時間在過載的情況下運行。其溫度就會超過繞組絕緣材料允許的最高溫度，從而縮短了電動機的使用壽命，同

95、時也使電動機的效率下降。所以已選擇電動機的時候一定要了解所使用機械功率的大小，然后再去選擇適當?shù)碾妱訖C，這樣才能在保障正常的工作，又能提高經(jīng)濟效應。</p><p>　　3. 電動機額定電壓的選擇</p><p>　　交流電動機額定電壓的選擇主要以使用場所的供電電網(wǎng)電壓等級為依據(jù)。一般低壓電網(wǎng)為380V，因此，中小型三相異步電動機的額定電壓大多為380V（Y或Δ接法），220V/380V(

96、Δ/Y接法)和380V/660V(Δ/Y接法)，這樣絕緣問題容易解決，可降低成本，既經(jīng)濟又安全，當功率在100~200KW以上時，中等功率的電動機有低壓和高壓兩種類型，選用時應根據(jù)工作地點的電源來決定，應盡量避免增設變壓器，以減少投資。</p><p>　　對于礦山及鋼鐵行業(yè)的大型設備用大功率電動機，為了提高經(jīng)濟技術指標，多用3000V或6000V的高壓電動機，這樣既減小了電動機的體積，又節(jié)約銅線的用量，但使用是

97、應注意安全，單相異步電動機額定電壓多采用220V。</p><p>　　直流電動機的額定電壓也要和電源電壓相配合。由直流發(fā)電機供電的直流電動機額定電壓一般為110V、220V或440V，其中220V為常用電壓等級。大功率電動機可提高到600~1000V，當電網(wǎng)電壓為380V，直流電動機由晶閘管整流電路供電時，采用三相整流可選額定電壓為440V，單相整流可選擇額定電壓為160V或180V。當然選用時也要根據(jù)現(xiàn)場電網(wǎng)

98、已有的電壓等級考慮，盡量減少為電動機提供電源的投資。</p><p>　　4. 電動機結構形式的選擇</p><p>　　電動機的結構形式按其安裝位置的不同可分為臥式立式兩種，臥式電動機安裝時，電動機的轉(zhuǎn)軸處于水平位置，立式電動機的轉(zhuǎn)軸則與地面垂直，二者的軸承不同，不能隨便混用，在一般情況下，應優(yōu)先選用臥式電動機，立式電動機價格較貴，只有為了簡化傳動裝置，又必須垂直運轉(zhuǎn)時才采用。</

99、p><p>　　電動機的工作環(huán)境是由生產(chǎn)機械的工作環(huán)境決定的。在很多情況下，電動機工作場所的空氣中含有不同分量的灰塵和水分，有的還含有腐蝕性氣體甚至含有易燃易爆氣體；有的電動機則要在水中或其他液體中工作?；覊m會使電動機繞組黏結上污垢而妨礙散熱；水分、瓦斯、腐蝕性氣體等會使電動機的絕緣材料性能退化，甚至會完全喪失絕緣能力；易燃、易爆氣體與電動機內(nèi)產(chǎn)生的電火花接觸時將有發(fā)生燃燒、爆炸的危險。因此，為了保證電動機能夠在其工

100、作環(huán)境中長期安全運行，必須根據(jù)實際環(huán)境條件合理地選擇電動機的防護方式。電動機的外殼防護方式有開啟式、防護式、封閉式和防爆式幾種。</p><p>　　5.電動機額定轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　電動機額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機械傳動系統(tǒng)的要求、設備的投資和傳動系統(tǒng)的可靠性來決定的，一般在同類型同功率的電動機中，電動機的額定轉(zhuǎn)速高，其體積越小，重量越輕，價格越低，運行的效率越高，因此，選用高速電

101、動機較經(jīng)濟合適，但是，若生產(chǎn)機械要求轉(zhuǎn)速低，這時候選用轉(zhuǎn)速高的電動機就勢必要采用高傳動比的變速裝置，不但使傳動復雜，增加了設備投資。而且傳動效率低，工作可靠性差。因此，選用電動機轉(zhuǎn)速的原則，應該是使電動機的轉(zhuǎn)速等于或略大于生產(chǎn)機械所要求的轉(zhuǎn)速，盡量采用低轉(zhuǎn)速比的減速裝置。在許多場所，即使生產(chǎn)機械的轉(zhuǎn)速很低，也采用與它相配合的低速電動機，雖然電動機貴點，但省去或簡化了變速裝置，增加了工作的可靠性，在總的技術指標上還是比較合理地。</

102、p><p>　　因此可以根據(jù)以上的要求來選取合適經(jīng)濟的電動機，由于經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，選擇額定轉(zhuǎn)速時則應主要考慮縮短啟、制動時間以提高生產(chǎn)率。啟、制動時間的長、短主要取決于電動機的飛輪矩和額定轉(zhuǎn)速，應選擇較小的飛輪矩和額定轉(zhuǎn)速。所以我們可以選取額定電壓為380V,額定功率為4KW、額定轉(zhuǎn)速720min/r的鼠籠式的三相異步電動機。</p><p><b>　　圖3.6 &

103、lt;/b></p><p><b>　　3.7 氣缸的選擇</b></p><p>　　常見的氣動元件實現(xiàn)的運動方式有三種：直線式往返運動、連續(xù)轉(zhuǎn)動、擺動、對應的氣動元件為：氣缸、氣馬達、擺動式氣缸和齒輪條驅(qū)動擺動。</p><p>　　引導活塞在其中進行直線往復運動的圓筒形金屬機件。工質(zhì)在發(fā)動機氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機械能；氣體在

104、壓縮機氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應用領域：印刷（張力控制）、半導體（點焊機、芯片研磨）、自動化控制、機器人等等。</p><p>　　氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有做往復直線運動的和做往復擺動的兩類。做往復直線運動的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸4種。此次設計中用的是單作用式氣缸，單作用氣缸：僅一端有活塞桿，

105、從活塞一側供氣聚能產(chǎn)生氣壓，氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出，靠彈簧或自重返回。</p><p>　　單作用氣缸：活塞只有一側有壓縮空氣進入，即氣缸上只有一個壓縮空氣的入口，故只有一側有氣壓推力作用，氣缸的工作行程僅在一個方向。氣缸的活塞可在彈簧、重力或其他外力的作用下回復到原來的位置。</p><p><b>　　如下圖：</b></p><p>　

106、　圖3.7.1單作用彈簧式氣缸</p><p>　　在氣缸的應用方面，種類越來越多，型號也越來越多，現(xiàn)在大多數(shù)用的還是日本的SMC標準氣缸，此設計選用的也是日本SMC標準CM2型系列氣缸，SMC標準氣缸不僅在使用上可靠方便，既有安全，快速、耐用等優(yōu)點。</p><p>　　圖3.7.2CM2型氣缸</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計</p>&l

107、t;p>　　4.1 工作流程圖及主電路的接線圖</p><p><b>　　1. 工作流程圖</b></p><p>　　圖4.1 工作流程圖</p><p>　　2. 主電路的接線圖</p><p>　　圖4.2 系統(tǒng)接線圖</p><p>　　圖4.3 系統(tǒng)電源圖</p>

108、<p>　　圖4.4主電路接線圖</p><p>　　4.2 PLC模塊I/O端口分配</p><p>　　設計中各輸入輸出基本上都屬于數(shù)字量，其分配如下表所示：</p><p><b>　　I/O口分配表</b></p><p>　　在設計程序中，會使用到很多寄存器、中間繼電器、定時器等等軟元件，為了便于編

109、程及修改，在程序編寫前應先列出可能用到的軟元件，如下表：</p><p><b>　　元件設置</b></p><p>　　4.3 系統(tǒng)程序設計</p><p>　　根據(jù)設計中所需要的技術要求，輸入輸出的端口分配，工作流程圖，設計出下面的程序。</p><p><b>　　總 結</b></p

110、><p>　　本次PLC畢業(yè)設計與現(xiàn)實聯(lián)系緊密，使我充分認識到了這門課程的實際意義和現(xiàn)實重要性。此設計中也是生產(chǎn)生活中能夠用到的，對于PLC控制方面，和現(xiàn)實中是密不可分的，特備是應用在制造和生產(chǎn)行業(yè)，隨著科學技術不斷發(fā)展，各項技術的不斷提高，也使PLC控制方面發(fā)展的很快。通過本次設計我掌握了電氣控制的原理設計的基本方法，并能達到熟練使用可編程控制器實現(xiàn)簡單控制系統(tǒng)的控制要求，尤其是對于控制指令的使用。基本可以熟練地進

111、行系統(tǒng)外圍電路設計、接線、編程、調(diào)試等工作。</p><p>　　在此次設計中，不僅學到了硬件方面的知識，而對于軟件方面也學到了很多，硬件方面，對PLC的結構組成（特別是西門子的PLC），控制系統(tǒng)的組成，變頻器，觸摸屏等等有了一些了解，對于怎么去選擇這些硬件有一定的了解。在此次對基于PLC的自動加料控制系統(tǒng)畢業(yè)設計中，學到了很多東西，從知道設計題目后的茫然，到最后慢慢的進行設計，雖然說設計的不是很好，但也使自己對