畢業(yè)論文--材料分揀plc控制裝置

1、<p>　　XXXXXXXXXXXXX學(xué)校</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p>　　論文題目： 材料分揀PLC控制裝置</p><p>　　系 部：XXXXXXXX系 </p><p>　　專 業(yè)：XXXXXXXXXX </p><p>

2、　　班 級：XXXX級XX班 </p><p>　　學(xué)生姓名：X X X </p><p>　　學(xué) 號：XXXXXXXXXXX </p><p>　　指導(dǎo)老師： X X </p><p>　　20XX年XX月XX日</p><p><b>　　摘 要</b>

3、</p><p>　　PLC控制是目前工業(yè)上最常用的自動化控制方法，由于其控制方便，能夠承受惡劣的環(huán)境，因此，在工業(yè)上優(yōu)于單片機(jī)的控制。PLC將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體,專門為工業(yè)控制而設(shè)計,具有功能強(qiáng)、通用靈活、可靠性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、編程簡單、使用方便以及體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點,因此在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。本文主要講述PLC在材料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用，利用可編程控制器(PL

4、C),設(shè)計成本低、效率高的材料自動分揀裝置。以PLC為主控制器,結(jié)合氣動裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù),現(xiàn)場控制產(chǎn)品的自動分揀。系統(tǒng)具有自動化程度高、運行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點,可根據(jù)不同對象,稍加修改本系統(tǒng)即可實現(xiàn)要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞:可編程控制器，分揀裝置，控制系統(tǒng)，傳感器目錄</p><p><b>　　目 錄</b></p>&

5、lt;p><b>　　摘 要I</b></p><p><b>　　緒 論1</b></p><p>　　第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹 4</p><p>　　1.1系統(tǒng)中硬件簡介4</p><p>　　1.1.1可編程控制器PLC4</p><p>　　1

6、.1.2 PLC的種類5</p><p>　　1.1.3 PLC種類及型號選擇6</p><p>　　1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)及傳送帶7</p><p>　　1.3 換向器介紹10</p><p>　　1.4傳感器介紹及其原理11</p><p>　　1.4.1顏色傳感器11</p><p

7、>　　1.4.2傳感器介紹及其工作原理13</p><p>　　第2章 系統(tǒng)介紹與軟件分析16</p><p>　　2.1材料分揀系統(tǒng)介紹16</p><p>　　2.2材料分揀系統(tǒng)設(shè)計原理16</p><p>　　2.3材料分揀系統(tǒng)分析16</p><p>　　2.3.1設(shè)計思路16</p&g

8、t;<p>　　2.3.2 系統(tǒng)軟件流程圖18</p><p>　　第3章 課題研究的方法和手段20</p><p>　　3.1 硬軟件比較20</p><p>　　3.2 PLC的特點及功能20</p><p>　　3.2.1 PLC的優(yōu)點20</p><p>　　3.2.2 PLC的缺點

9、20</p><p>　　3.2.3 PLC的功能20</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢21</p><p>　　第4章 結(jié)果和討論23</p><p>　　4.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計23</p><p>　　4.2 程序設(shè)計24</p><p>　　

10、4.3 PLC的軟件設(shè)計26</p><p>　　4.4 PLC調(diào)試過程及分析27</p><p><b>　　第5章 展望29</b></p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　附 件32</b></p><p&

11、gt;<b>　　1.指令表33</b></p><p><b>　　2.梯形圖35</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p><b>　　1.材料分揀的發(fā)展</b></p><p>　　自動分揀系統(tǒng)(Automatic so

12、rting system)是先進(jìn)配送中心所必需的設(shè)施條件之一。它具有很高的分揀效率，通常每小時可分揀商品6000~12000箱，可以說，自動分揀機(jī)是提高物流配送效率的一項關(guān)健因素。它是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家大中型物流中心不可缺少的一部分。</p><p><b>　　2.自動分揀機(jī)介紹</b></p><p

13、>　　自動分揀機(jī)是自動分揀系統(tǒng)的一個主要設(shè)備。它本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大（動輒20000平方米以上），而且還要建3~4層樓高的立體倉庫和各種自動化的搬運設(shè)施（如叉車）與之相匹配，這項巨額的先期投入通常需要花10~20年才能收回。</p><p><b>　　3.系統(tǒng)的作業(yè)過程<

14、/b></p><p>　　流中心每天接收成百上千家供應(yīng)商或貨主通過各種運輸工具送來的成千上萬種商品，在最短的時間內(nèi)將這些商品卸下并按商品品種、貨主、儲位或發(fā)送地點進(jìn)行快速準(zhǔn)確的分類，將這些商品運送到指定地點（如指定的貨架、加工區(qū)域、出貨站臺等），同時，當(dāng)供應(yīng)商或貨主通知物流中心按配送指示發(fā)貨時，自動分揀系統(tǒng)在最短的時間內(nèi)從龐大的高層貨存架存儲系統(tǒng)中準(zhǔn)確找到要出庫的商品所在位置，并按所需數(shù)量出庫，將從不同儲

15、位上取出的不同數(shù)量的商品按配送地點的不同運送到不同的理貨區(qū)域或配送站臺集中，以便裝車配送。</p><p>　　自動分揀系統(tǒng)一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置及分揀道口組成。 控制裝置的作用是識別、接收和處理分揀信號，根據(jù)分揀信號的要求指示分類裝置、按商品品種、按商品送達(dá)地點或按貨主的類別對商品進(jìn)行自動分類。這些分揀需求可以通過不同方式，如可通過條形碼掃描、色碼掃描、鍵盤輸入、重量檢測、語音識別、高度檢測及形狀識

16、別等方式，輸入到分揀控制系統(tǒng)中去根據(jù)對這些分揀信號判斷，來決定某一種商品該進(jìn)入哪一個分揀道口。</p><p>　　分類裝置的作用是根據(jù)控制裝置發(fā)出的分揀指示，當(dāng)具有相同分揀信號的商品經(jīng)過該裝置時，該裝置動作，使改變在輸送裝置上的運行方向進(jìn)入其它輸送機(jī)或進(jìn)入分揀道口。分類裝置的種類很多，一般有推出式、浮出式、傾斜式和分支式幾種，不同的裝置對分揀貨物的包裝材料、包裝重量、包裝物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。&

17、lt;/p><p>　　輸送裝置的主要組成部分是傳送帶或輸送機(jī)，其主要作用是使待分揀商品貫通過控制裝置、分類裝置，并輸送裝置的兩側(cè)，一般要連接若干分揀道口，使分好類的商品滑下主輸送機(jī)（或主傳送帶）以便進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。</p><p>　　分揀道口是已分揀商品脫離主輸送機(jī)（或主傳送帶）進(jìn)入集貨區(qū)域的通道，一般由鋼帶、皮帶、滾筒等組成滑道，使商品從主輸送裝置滑向集貨站臺，在那里由工作人員將該道口的所

18、有商品集中后或是入庫儲存，或是組配裝車并進(jìn)行配送作業(yè)。</p><p>　　以上四部分裝置通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制及相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的自動分揀系統(tǒng)。</p><p>　　4.材料分揀系統(tǒng)的意義</p><p>　　二次大戰(zhàn)以后，自動分揀系統(tǒng)逐漸開始在西方發(fā)達(dá)國家投入使用，成為發(fā)達(dá)國家先進(jìn)和物流中心，配送中心或流通中心所必需的設(shè)施條件之一。

19、</p><p>　　1.能連續(xù)、大批量地分揀貨物由于采用大生產(chǎn)中使用的流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等的限制，可以連續(xù)運行，同時由于自動分揀系統(tǒng)單位時間分揀件數(shù)多，它可以連續(xù)運行100個小時以上，每小時可分揀7000件包裝商品，如用人工分揀則每小時只能分揀150件左右，同時分揀人員也不能在這種勞動強(qiáng)度下連續(xù)工作8小時。 </p><p>　　2.分揀誤差率極低自

20、動分揀系統(tǒng)的分揀誤差率大小主要取決于所輸入分揀信息的準(zhǔn)確性大小，這又取決于分揀信息的輸入機(jī)制，如果采用人工鍵盤或語音識別方式輸入，則誤差率在3%以上，如采用條形碼掃描輸入，除非條形碼的印刷本身有差錯，否則不會出錯。因此，目前自動分揀系統(tǒng)主要采用條形碼技術(shù)來識別貨物。</p><p>　　3.分揀作業(yè)基本實無人化 國外建立自動分揀系統(tǒng)的目的之一就是為了減少人員的使用，減輕工員的勞動強(qiáng)度，提高人員的使用效率，因此自

21、動分揀系統(tǒng)能最大限度地減少人員的使用，基本做到無人化。分揀作業(yè)本身并不需要使用人員，人員的使用僅局限于送貨車輛抵達(dá)自動分揀線的進(jìn)貨端時，由人工接貨，由人工控制分揀系統(tǒng)的運行，分揀線末端由人工將分揀出來的貨物進(jìn)行集載、裝車，自動分揀系統(tǒng)的經(jīng)營、管理與維護(hù)。</p><p>　　如美國一公司配送中心面積為10萬平方米左右，每天可分揀近40萬件商品，僅使用400名左右員工，自動分揀線做到了無人化作業(yè)。</p>

22、;<p>　　對于分揀系統(tǒng)的應(yīng)用前景，主要著眼于分揀系統(tǒng)的可靠性，優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域的適用性以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益、成本等方而來考慮。</p><p>　　但因分揀系統(tǒng)其要求使用者必須具備一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，因此，在發(fā)達(dá)國家，物流中心、配送中心或流通中心不用自動分揀系統(tǒng)的情況也很普遍。對于自動分揀系統(tǒng)因其自身存在的一些問題，在一定程度上限制了其應(yīng)用的領(lǐng)域及其范圍。在引進(jìn)和建設(shè)自動分揀系統(tǒng)時一定要考慮以下條

23、件：自動分揀系統(tǒng)的一次性投資巨大，其本身需要建設(shè)短則40~50米，長則150~200米的機(jī)械傳輸線，還有配套的機(jī)電一體化控制系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)等，這一系統(tǒng)不僅占地面積大，動輒2萬平方米以上，而且一般自動分揀系統(tǒng)都建在自動主體倉庫中，這樣就要建3~4層樓高的立體倉庫，庫內(nèi)需要配備各種自動化的搬運設(shè)施，這絲毫不亞于建立一個現(xiàn)代化工廠所需要的硬件投資。</p><p>　　它對商品外包裝要求也很高，自動分揀機(jī)只

24、適于分揀底部平坦且具有剛性的包裝規(guī)則的商品。袋裝商品、包裝底部柔軟且凹凸不平、包裝容易變形、易破損、超長、超薄、超重、超高、不能傾覆的商品不能使用普通的自動分揀機(jī)進(jìn)行分揀，因此為了使大部分商品都能用機(jī)械進(jìn)行自動分揀，可以采取二條措施：一是推行標(biāo)準(zhǔn)化包裝，使大部分商品的包裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)；二是根據(jù)所分揀的大部分商品的統(tǒng)一的包裝特性定制特定的分揀機(jī)。但要讓所有商品的供應(yīng)商都執(zhí)行國家的包裝標(biāo)準(zhǔn)是很困難的，定制特寫的分揀機(jī)又會使硬件成本上升，并且

25、越是特別的其通用性就越差。因此公司要根據(jù)經(jīng)營商品的包裝情況來確定是否建或建什么樣的自動分揀系統(tǒng)。</p><p>　　第1章 材料分揀機(jī)系統(tǒng)硬件介紹</p><p>　　1.1 系統(tǒng)硬件介紹</p><p><b>　　1.旋轉(zhuǎn)編碼器</b></p><p>　　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

26、系統(tǒng)的計數(shù)器并提供脈沖輸入，它轉(zhuǎn)化為位移量，可對傳輸帶上的物料進(jìn)行位置控制。</p><p>　　傳送至相應(yīng)的傳感器時，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。本次設(shè)計選用E6A2—CW5C旋轉(zhuǎn)編碼器。</p><p><b>　　2.電容傳感器</b></p><p>　　電容傳感器屬于具有開關(guān)量輸出的位置傳感器，是一種接近

27、式開關(guān)，它的測量頭通常是構(gòu)成電容的一個極板，而另一個極板是待測物體本身，當(dāng)物體移向接近開關(guān)時，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。由此，便可控制開關(guān)的接通和斷開。本裝置中電容傳感器是用于檢測非金屬物料，選用E2K—X8ME1電容傳感器。</p><p><b>　　3.電感傳感器</b></p><p>　　電感式傳感器也屬于有

28、開關(guān)量輸出的位置傳感器，也是一種接近式開關(guān)，用來檢測金屬物體。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，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個渦流反作用于接近開關(guān)，使接近開關(guān)震蕩能力衰減，內(nèi)部電路的參數(shù)發(fā)生變化。由此，可識別出有無金屬物體接近，進(jìn)而控制開關(guān)的通和斷，選用M18X1X40電感傳感器。</p><p><b>　　4.顏色傳感器</b></p

29、><p>　　選用OMRON公司生產(chǎn)的，型號為E3S—VS1E4顏色傳感器。此傳感器為RGB（紅綠藍(lán)）顏色傳感器，可檢測目標(biāo)物體對三基色的反射比率，從而鑒別物體顏色。</p><p><b>　　5.步進(jìn)電機(jī)</b></p><p>　　步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生

30、器等。</p><p>　　1.1.1 可編程控制器PLC</p><p>　　可編程控制器（Programmable Controller）是計算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器乘坐可編程邏輯控制器（Personal Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)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

31、計算機(jī)（Programmable Logic Controller）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用

32、于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個人計算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PL</p><p>　　PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無

33、法取代的。</p><p>　　1.1.2 PLC的種類</p><p>　　目前，在我國PLC的分類還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)性能和應(yīng)用范圍可將其進(jìn)行如下分類。</p><p><b>　　1.按性能分類</b></p><p>　　根據(jù)PLC的I/O點數(shù)、用戶程序存儲器容量和控制功能的不同，可將其分為小型、中型和大型

34、二類。</p><p>　　小型PLC又稱低檔PLC，它的I/O點數(shù)小于128點，用戶程序存儲器容量小于4K字，功能簡單，以開關(guān)量控制為主，可實現(xiàn)條件控制、順序控制、定時記數(shù)控制。適用于單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程。中型PLC又稱中檔PLC，它的I/O點數(shù)在128~512點之間，用戶程序存儲器容量為4K~8K字，功能比較豐富、兼有開關(guān)量和模擬量的控制能力，具有浮點數(shù)運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、中斷控制、通信聯(lián)網(wǎng)和PID調(diào)節(jié)等功能。適

35、用于小型連續(xù)生產(chǎn)過程的復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)過程控制。</p><p>　　大型PLC又稱高檔PLC，它的I/O點數(shù)在512點以上，用戶程序存儲器容量達(dá)到8K字以上，控制功能完善，在中檔機(jī)的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大和增加了函數(shù)運算、數(shù)據(jù)庫、監(jiān)視、記錄、打印及中斷控制、智能控制、遠(yuǎn)程控制的功能。適用于大規(guī)模的過程控制、集散式控制系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。</p><p><b>　　2.按結(jié)構(gòu)分類&l

36、t;/b></p><p>　　根據(jù)PLC的構(gòu)成形式，可將PLC分為整體式和機(jī)架式 (模塊式)兩大類。整體式PLC是將CPU、存儲單元、輸入輸出模塊和電源部件集中配置在一個機(jī)箱內(nèi)。這種PLC輸入輸出點數(shù)少、體積小，價格低，便于裝入設(shè)備內(nèi)部。小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。機(jī)架式PLC將各單元做成獨立的模塊，使用時將這些模塊分別插入機(jī)架底板的插座上。可根據(jù)生產(chǎn)實際的控制要求建立模塊，構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)。這種PLC

37、輸入輸出點數(shù)多，配置靈活方便，易于擴(kuò)展。大中型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　3.按應(yīng)用范圍分類</b></p><p>　　根據(jù)應(yīng)用范圍的不同，可將PLC分為通用型和專用型兩類。通用型PLC作為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置可在各個領(lǐng)域使用，而專用型PLC是為了某類控制要求專門設(shè)計的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型、鍋爐設(shè)備專用型、報警監(jiān)視專用型等。由于應(yīng)用的專一性

38、，使其控制質(zhì)量大大提高。</p><p>　　圖1-1 S7-200PLC圖示</p><p>　　1.1.3 PLC種類及型號選擇</p><p>　　PLC種類較多，主要有西門子（如圖1-1）、三菱、OMRON、FANAC、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)系統(tǒng)中的控制要求PLC點數(shù)：實

39、際輸入點15點，實際輸出點8點，綜合對比三菱FX系列（包括FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N等）、西門子系列、OMRON系列中I/O點數(shù)為32點各型號的PLC的價格、性能、實用場合等各方面，本系統(tǒng)可選擇PLC型號為：西門子公司的S7-200系列CPU226 型PLC，合計總數(shù)32點—16點輸入，DC24V，16點繼電器輸出；尺寸（mm）：220×87×90，其性能、價格都優(yōu)于其他PLC。S7-200系列

40、是西門子公司PLC家族中比較先進(jìn)的系列，它能最大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充通訊功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為工廠自動化控制應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。由于S7-200系列具備如下特點：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，</p><p>　　1.2 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動機(jī)及傳送

41、帶</p><p>　　1.2.1 電動機(jī)的介紹</p><p>　　電動機(jī)應(yīng)用廣泛，種類繁多。我們一般的是根據(jù)電機(jī)的分類來區(qū)別電動機(jī)的應(yīng)用于交易。電動機(jī)詳細(xì)分類如下：</p><p>　　1.按工作電源種類劃分</p><p>　　可分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分：無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。</p&

42、gt;<p>　　有刷直流電動機(jī)可劃分：永磁直流電動機(jī)和電磁直流電動機(jī)。</p><p>　　電磁直流電動機(jī)劃分：串勵直流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)。</p><p>　　永磁直流電動機(jī)劃分：稀土永磁直流電動機(jī)、鐵氧體永磁直流電動機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)。</p><p>　　圖1-2 三相異步電動機(jī)及其一些指數(shù)</p

43、><p>　　其中交流電機(jī)還可分：單相電機(jī)和三相電機(jī)。</p><p>　　2.按結(jié)構(gòu)和工作原理劃分</p><p>　　可分為直流電動機(jī)、異步電動機(jī)、同步電動機(jī)。</p><p>　　同步電動機(jī)可劃分：永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)。異步電動機(jī)可劃分：感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)可劃分：三相異步電動機(jī)(如圖1-3、1

44、-4所示)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)等。</p><p>　　圖1-3 三相籠型異步電動機(jī)</p><p>　　3.按起動與運行方式分類</p><p>　　電動機(jī)按起動與運行方式可分為電容起動式單相異步電動機(jī)、電容運轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)、電容起動運轉(zhuǎn)式單相異步電動機(jī)和分相式單相異步電動機(jī)。</p><p><b>　　4.按用

45、途分類</b></p><p>　　電動機(jī)按用途可分為驅(qū)動用電動機(jī)和控制用電動機(jī)。驅(qū)動用電動機(jī)又分為電動工具（包括鉆孔、拋光、磨光、開槽、切割、擴(kuò)孔等工具）用電動機(jī)、家電（包括洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電冰箱、空調(diào)器、錄音機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、吸塵器、照相機(jī)、電吹風(fēng)、電動剃須刀等）用電動機(jī)及其它通用小型機(jī)械設(shè)備（包括各種小型機(jī)床、小型機(jī)械、醫(yī)療器械、電子儀器等）用電動機(jī)。</p><p>

46、　　步進(jìn)電機(jī)在控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。它可以把脈沖信號轉(zhuǎn)換成角位移，并且可用作電磁制動輪、電磁差分器、或角位移發(fā)生器等。</p><p>　?。?）步進(jìn)電機(jī)的工作原理</p><p>　　該步進(jìn)電機(jī)為一四相步進(jìn)電機(jī)，采用單極性直流電源供電。只要對步進(jìn)電機(jī)的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)轉(zhuǎn)動。圖1-4是該四相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理示意圖。</p><p&g

47、t;　　圖1-4 四相步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)示意圖</p><p>　　開始時，開關(guān)SB接通電源，SA、SC、SD斷開，B相磁極和轉(zhuǎn)子0、3號齒對齊，同時，轉(zhuǎn)子的1、4號齒就和C、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒，2、5號齒就和D、A相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。當(dāng)開關(guān)SC接通電源，SB、SA、SD斷開時，由于C相繞組的磁力線和1、4號齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，1、4號齒和C相繞組的磁極對齊。而0、3號齒和A、B相繞組產(chǎn)生錯齒，2、5號齒

48、就和A、D相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。依次類推，A、B、C、D四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會沿著A、B、C、D方向轉(zhuǎn)動。四相步進(jìn)電機(jī)按照通電順序的不同，可分為單四拍、雙四拍、八拍三種工作方式。單四拍與雙四拍的步距角相等，但單四拍的轉(zhuǎn)動力矩小。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。單四拍、雙四拍與八拍工作方式的電源通電時序與波形分別如圖1-5.a、b、c所示：</p>

49、<p>　　圖1-5 步進(jìn)電機(jī)工作時序波形圖</p><p>　　（2）步進(jìn)電動機(jī)的選擇</p><p>　　步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動傳輸帶輸送物料前行，與旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起．</p><p>　　可以通過控制脈沖個數(shù)，來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。同時，可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度，達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)選用的型號

50、為42BYGH101。</p><p><b>　　5.換向器介紹</b></p><p>　　交流換向器電動機(jī)可劃分：單相串勵電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)。</p><p>　　根據(jù)電動機(jī)工作電源的不同，可分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)。其中交流電動機(jī)還分為單相電動機(jī)和三相電動機(jī)。</p><p>　　電動機(jī)按結(jié)構(gòu)

51、及工作原理可分為直流電動機(jī)，異步電動機(jī)和同步電動機(jī)。同步電動機(jī)還可分為永磁同步電動機(jī)、磁阻同步電動機(jī)和磁滯同步電動機(jī)。異步電動機(jī)可分為感應(yīng)電動機(jī)和交流換向器電動機(jī)。感應(yīng)電動機(jī)又分為三相異步電動機(jī)、單相異步電動機(jī)和罩極異步電動機(jī)等。交流換向器電動機(jī)又分為單相串勵電動機(jī)、交直流兩用電動機(jī)和推斥電動機(jī)。直流電動機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作原理可分為無刷直流電動機(jī)和有刷直流電動機(jī)。有刷直流電動機(jī)可分為永磁直流電動機(jī)和電磁直流電動機(jī)。電磁直流電動機(jī)又分為串勵直

52、流電動機(jī)、并勵直流電動機(jī)、他勵直流電動機(jī)和復(fù)勵直流電動機(jī)。永磁直流電動機(jī)又分為稀土永磁直流電動機(jī)、鐵氧體永磁直流電動機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動機(jī)。</p><p>　　1.3 傳送帶的簡介及分類</p><p>　　17世紀(jì)中，美國開始應(yīng)用架空索道傳送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的傳送帶輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了皮帶式式傳送帶輸送機(jī)；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1

53、905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，傳送帶輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內(nèi)部的傳送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機(jī)械化和自動化不可缺少的組成部分。</p><p>　　具有牽引件的傳送帶一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可

54、采用傳送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構(gòu)件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅(qū)動裝置給輸送機(jī)以動力，一般由電動機(jī)、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使?fàn)恳３忠欢ǖ膹埩痛苟龋员ＷC傳送帶正常運轉(zhuǎn)；支承件用以承托牽引件或承載構(gòu)件，可采用托輥、滾輪等。具有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點是：被運送物料裝在與牽引件連結(jié)在一起的承載構(gòu)件內(nèi)，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送

55、物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。這類的傳送帶設(shè)備種類繁多，主要有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車式輸送機(jī)、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、懸掛輸送機(jī)和架空索道等。沒有牽引件的傳送帶設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成各不相同，用來輸送物料的工作構(gòu)件亦不相同。它們的結(jié)構(gòu)特點是：利用工作構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動，或利用介質(zhì)在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機(jī)的工作構(gòu)件為一系列輥子，輥

56、子作旋轉(zhuǎn)運動</p><p>　　1.4 傳感器介紹及其原理</p><p>　　1.4.1 顏色傳感器</p><p>　　將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。</p><p>　　顏色傳感器是通過將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色，當(dāng)兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出

57、檢測結(jié)果。一個新型傳感器能敏銳的察覺到顏色變化有助于線工人正確的分辨出會所，銀色等問題。顏色傳感器是通過將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色，當(dāng)兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出檢測結(jié)果。將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色的機(jī)器我們稱之為顏色傳感器。顏色傳感器一直用裝配線來檢測特定的組件。顏色傳感器的挑戰(zhàn)是檢測微妙差異相似或高度反光的顏色。例如,金屬涂料在汽車工業(yè)中使用很難區(qū)分灰度的顏色或黃金

58、。匹配組件這是重要的,如鏡子的身體或保險杠都離不開傳感器協(xié)助。此外,顏色傳感器通過數(shù)量有限的顏色可以檢測，并通過他們有限的能力迅速改變設(shè)置或處理多個顏色。電子技術(shù)的發(fā)展,光學(xué),軟件促進(jìn)顏色傳感器發(fā)展。這項技術(shù)使得更敏感的傳感器,可以忽略光澤和區(qū)別出微妙的色調(diào)。現(xiàn)在可以調(diào)整方便靈活的制造和精確的色彩校正。一個典型的顏色傳感器具有高強(qiáng)度白光LED,光在目標(biāo)項目調(diào)制。反射從目標(biāo)是分析的成分紅,綠,藍(lán)(RGB)值和強(qiáng)度。此信息用于驗證正確的部分

59、現(xiàn)在和</p><p>　　色標(biāo)傳感器工作原理：色標(biāo)傳感器對各種標(biāo)簽進(jìn)行檢測，即使是背景顏色有著細(xì)微的差別的顏色也可以檢測到，處理速度快。自動適應(yīng)波長，能夠檢測灰度值的細(xì)小差別，與標(biāo)簽和背景的混合顏色無關(guān)。顏色傳感器是通過將物體顏色同前面已經(jīng)示教過的參考顏色進(jìn)行比較來檢測顏色，當(dāng)兩個顏色在一定的誤差范圍內(nèi)相吻合時，輸出檢測結(jié)果。</p><p>　　1.4.2 傳感器介紹及其工作原理<

60、;/p><p><b>　　1.傳感器的定義</b></p><p>　　國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄

61、和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。</p><p>　　目前對傳感器尚無一個統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：</p><p>　　（1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器。</p><p>　　（2）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。</p>

62、;<p>　?。?）按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“1”和"0”或“開”和“關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。</p><p>　　2.傳感器的靜態(tài)特性</p><p>　　傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關(guān)，所以它們之間的關(guān)系

63、，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。</p><p>　　3.傳感器的動態(tài)特性</p><p>　　所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)來表示。這是因為傳感器對標(biāo)準(zhǔn)

64、輸入信號的響應(yīng)容易用實驗方法求得，并且它對標(biāo)準(zhǔn)輸入信號的響應(yīng)與它對任意輸入信號的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來表示。</p><p><b>　　傳感器的線性度。</b></p><p>　　通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作

65、中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。</p><p><b>　　4.傳感器的靈敏度</b></p><p&g

66、t;　　靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關(guān)系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應(yīng)表示為200mV/mm。當(dāng)傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏

67、度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。</p><p><b>　　5.傳感器的分辨力</b></p><p>　　分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當(dāng)輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當(dāng)輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。<

68、/p><p>　　通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標(biāo)。上述指標(biāo)若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率。</p><p><b>　　6.電阻式傳感器</b></p><p>　　電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電

69、阻值這樣的一種器件。主要有電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。</p><p>　　7.電阻應(yīng)變式傳感器</p><p>　　傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應(yīng)小等

70、優(yōu)點。</p><p><b>　　8.壓阻式傳感器</b></p><p>　　壓阻式傳感器是根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)在半導(dǎo)體材料的基片上經(jīng)擴(kuò)散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴(kuò)散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當(dāng)基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應(yīng)的不平衡輸出。</p><p>　　用作壓阻式傳感器的

71、基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應(yīng)用最為普遍。</p><p><b>　　系統(tǒng)介紹與軟件分析</b></p><p>　　2.1材料分揀系統(tǒng)介紹</p><p>　　材料分揀裝置是一個模擬自動化工業(yè)生產(chǎn)過程的微縮模型，它使用了PLC、傳感器、

72、位置控制、電氣傳動和氣動技術(shù)，可實現(xiàn)不同材料的自動分選和歸類功能，并可配置監(jiān)控軟件由上位計算機(jī)監(jiān)控。</p><p>　　它采用臺式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識別傳感器及對不同材料敏感的電容式和電感式傳感器，分別固定在網(wǎng)板上，且允許重新安裝傳感器排列位置或選擇網(wǎng)板不同區(qū)域安裝。材料分揀裝置能實現(xiàn)如下3種基本功能。分揀出金屬

73、與非金屬、分揀某一顏色塊、分揀出金屬中某一顏色塊和非金屬中某一顏色塊。</p><p>　　2.2 材料分揀系統(tǒng)設(shè)計原理</p><p>　　系統(tǒng)利用各種傳感器對待測材料進(jìn)行檢測并分類。當(dāng)待測物體經(jīng)下料裝置送入傳送帶依次接受各種傳感器檢測如果被某種傳感器器測中，通過相應(yīng)的氣動裝置將其推入料箱；否則，繼續(xù)前行。控制要求：</p><p>　　1.系統(tǒng)送電后，光電編碼器

74、便可發(fā)生所需的脈沖。</p><p>　　2.電機(jī)運行，帶動傳輸帶傳送物體向前運行。</p><p>　　3.有物料時，下料汽缸動作，將物料送出。</p><p>　　4.電感傳感器檢測到金屬物料時，推汽缸1將待測物料推入下料槽。</p><p>　　5.電容傳感器測到非金屬物料時，推汽缸2將待測物料推入下料槽。</p><

75、;p>　　6.當(dāng)顏色傳感器檢測到材料為某一顏色時，推汽缸3動作將待測物料推人下料槽。</p><p>　　7.其他物料被送到SD位置時，汽缸4動作將待測物料推入下料槽。</p><p>　　8.汽缸運行有動作限位保護(hù)，下料槽內(nèi)無下料時，延時后自動停機(jī)。</p><p>　　2.3 材料分揀系統(tǒng)分析</p><p>　　2.3.1 設(shè)計思

76、路</p><p>　　其工作過程是開啟電源，步進(jìn)電機(jī)運行并驅(qū)動傳輸帶，下料傳感器檢測下料槽內(nèi)是否有物料。若無物料，延時后自動停止并等待上料；當(dāng)下料槽內(nèi)有物料時，系統(tǒng)自動運行。首先，下料傳感器發(fā)送信號給PL C，并轉(zhuǎn)送給推汽缸．經(jīng)過一定時間，下料汽缸依次將物料推至傳輸帶。當(dāng)物料由傳輸帶傳輸時，光電編碼器發(fā)出脈沖開始進(jìn)行計數(shù)，電機(jī)運行，實現(xiàn)定位控制。當(dāng)電感傳感器檢測到物料為金屬物料時，發(fā)出反饋信號給PLC，由PLC

77、控制推汽缸1動作，將物料推到卸料斗。如圖2-1。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)控制示意圖</p><p>　　當(dāng)推汽缸電磁閥運行到限位時，電磁閥復(fù)位，恢復(fù)原狀態(tài)。此時，電機(jī)重新工作驅(qū)動傳輸帶到下一位置。</p><p>　　圖2-2 系統(tǒng)原理示意圖</p><p>　　同理，可通過相應(yīng)傳感器分揀相應(yīng)的空物料。據(jù)分揀裝置工作過程設(shè)計功能表

78、圖，設(shè)計電氣控制原理圖如圖2-3，在設(shè)計的電氣控制原理圖的基礎(chǔ)上對它進(jìn)行研究，分析工作過程的每一個環(huán)節(jié)，再選擇合適的PLC類型，編寫I/O分配圖。信號板及各傳感器位置如圖2-3?？删幊炭刂破鞯南到y(tǒng)軟件有兩部分，一是編程器的系統(tǒng)軟件，二是可編程序控制器的操作軟件OS。</p><p>　　圖2-3 系統(tǒng)軟件流程</p><p>　　編程器常用繼電器語言，也叫梯形圖符號語言，對可編程序控制器進(jìn)

79、行編程，使用起來非常方便。為了把使用這種語言編的程序變成可編程序控制器中央處理器所能接受的機(jī)器語言，需要通過編譯程序才能完成。這種編譯程序存在編程器的ROM存儲器中，構(gòu)成了編程器的系統(tǒng)軟件?？删幊炭刂破鲀?nèi)有一個操作系統(tǒng)，主要任務(wù)是解讀程序，執(zhí)行過程如圖2-4。</p><p>　　2.3.2 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求，可畫出如下所示的系統(tǒng)軟件流程圖（如圖2-4）

80、該系統(tǒng)可選擇連續(xù)或單次運行工作狀態(tài)。若為連續(xù)運行狀態(tài)，則系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖中的汽缸4動作后，程序再轉(zhuǎn)到開始；若為單次運行，則汽缸4動作后停機(jī)。如果需要，該系統(tǒng)可在分揀的同時對分揀的材料進(jìn)行數(shù)量的統(tǒng)計，這只需在各汽缸動作的同時累計即可。應(yīng)用高速計數(shù)器編制程序，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的定位控制功能。用高速計數(shù)器計數(shù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，來確定物料到達(dá)傳感器的距離，實現(xiàn)定位功能。定位時，電機(jī)停轉(zhuǎn)，計數(shù)器清零，傳感器開始工作，對物料進(jìn)行分揀處理。在汽缸1～

81、3動作后，電機(jī)重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)。如果相應(yīng)的傳感器沒有檢測到物體，則電機(jī)重新運行，高速計數(shù)器也重新計數(shù)，繼續(xù)運行到下一位置。如果只對材料的某一特性進(jìn)行分揀，比如只分揀金屬和非金屬，則只需對傳感器的安放或程序進(jìn)行修改即可。</p><p>　　圖2-4 系統(tǒng)軟件流程圖</p><p>　　第3章 課題研究的方法和手段</p><p><b>　　

82、3.1 硬軟件比較</b></p><p>　　隨著西門子PLC功能的逐漸健全，也越來越受人們的歡迎。它不僅具有豐富的機(jī)型、超小的體積、靈活的安裝、雙CPU結(jié)構(gòu)、極高的運算速度等特點，還有事件中斷自動告知、自診斷、故障歷史記錄、遠(yuǎn)程口令等特殊功能。簡單介紹它與繼電器的比較：</p><p>　　采用微處理器為核心，并采取各種抗干擾措施，因為PLC可靠性高、控制功能強(qiáng)體積小。&l

83、t;/p><p>　　利用PLC內(nèi)部計算器和計時器，容易實現(xiàn)邏輯組合和運算，不用增加硬設(shè)備。</p><p>　　由于PLC采用軟件編制程序來完成任務(wù)，因此可以隨時變更程序來適應(yīng)生產(chǎn)工藝的改變，而不用重新布線。</p><p>　　3.2 PLC的特點及功能</p><p>　　3.2.1 PLC的優(yōu)點</p><p>　

84、　由于可編程控制器（PLC）具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、程序設(shè)計簡單及便于安裝調(diào)試等優(yōu)點。PLC在工業(yè)自動化控制的各個領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，社會對可變程序控制器技術(shù)人員的需求也越來越迫切，在可預(yù)見的將來是無法替代的。</p><p>　　可編程序控制器（Programmable Controller）通常也可簡稱為可編程控制器，英文縮寫為PC或PLC,是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了

85、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。它具有體積小、功能強(qiáng)、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護(hù)方便，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合編程語言簡單易學(xué)，系統(tǒng)設(shè)計周期短，對生產(chǎn)工藝改變適用性強(qiáng)，安裝簡單，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評。成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱（PLC,機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，PLC在國內(nèi)外

86、已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。 </p><p>　　3.2.2 PLC的缺點</p><p>　　固定的編程 有些PLC編程功能單一。如果不需要就必花大代價使用具有多種編程功能的PLC。例如為了節(jié)約成本，一些設(shè)備制造廠仍然使用帶銷的機(jī)械式定序器。如果操作順序很少或根本不會改變，就沒有必要使用重編程功能的PLC。<

87、/p><p>　　考慮環(huán)境因素PLC需要工作在一定的環(huán)境下，高溫和振動將會影響PLC系統(tǒng)的電子設(shè)備，就限制了PLC的使用。</p><p>　　3.故障保護(hù)在PLC系統(tǒng)中，必須提供一個輸入電壓來停止設(shè)備。這些系統(tǒng)沒有故障保護(hù)。</p><p>　　4.固定回路操作當(dāng)系統(tǒng)要做周期性更新時，用PLC系統(tǒng)更新。</p><p>　　3.2.3 PLC的

88、功能</p><p>　　開關(guān)量控制：PLC可以完成開關(guān)邏輯運算和順序邏輯運算控制，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械或生產(chǎn)過程的自動控制。</p><p>　　模擬量控制：如溫度，壓力，流量，液位都屬于模擬量。</p><p>　　定時/計數(shù)控制：PLC具有很強(qiáng)的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至數(shù)百個定時器或計數(shù)器。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理：

89、新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，不僅能進(jìn)行算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)值轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印，甚至浮點運算、函數(shù)運算等功能。</p><p>　　聯(lián)網(wǎng)與通信：PLC可與上為計算機(jī)或同位PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。</p><p>　　3.3 PLC控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢</p>

90、<p>　　隨著PLC技術(shù)的推廣、應(yīng)用，PLC將進(jìn)一步向以下幾個方向發(fā)展。</p><p>　　1.標(biāo)準(zhǔn)化：指令兼容，外設(shè)易于擴(kuò)展，但不同廠家生產(chǎn)的PLC，梯形圖、指令及各種配件均有一些差異，不利于PLC的普及。</p><p>　　2.小型化：隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，小型機(jī)的功能將進(jìn)一步完善，PLC的結(jié)構(gòu)必將更為緊湊，體積更小，使安裝和使用更為方便。</p>

91、<p>　　3.模塊化:采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)的構(gòu)成更加靈活、方便。</p><p>　　4.低成本:使PLC在經(jīng)濟(jì)上能與繼電器電路抗衡，成為繼電器的替代品。</p><p>　　5.高功能 如（完成位置控制、溫度控制、中斷控制、PID調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程通訊、音響輸出等）。最后PLC的普及是機(jī)電一體化的必然趨勢，也就是說實現(xiàn)機(jī)電一體化也是PLC發(fā)展的一個重要方向。</p>

92、<p><b>　　結(jié)果和討論</b></p><p>　　4.1 PLC控制材料分揀裝置的硬件設(shè)計</p><p>　　分析被控對象并提出要求</p><p>　?。?）被控對象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。</p><p>　?。?）控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動作、自動工作循環(huán)的組

93、成、必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。</p><p>　　2.確定輸入輸出設(shè)備</p><p>　　根據(jù)被控對象對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。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸出設(shè)備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。</p><p>

94、　　選擇合適的PLC類型 </p><p>　　表4-1 I/O口與實物分配示意圖</p><p>　　根據(jù)已確定的用戶I/O設(shè)備，統(tǒng)計所需的輸入信號和輸出信號的點數(shù)，選擇合適的PLC類型，包括機(jī)型、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇</p><p>　　等。在滿足功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠，維護(hù)使用方便及最佳的性能</p><

95、p>　　價格比，選擇有西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC類型。該系列機(jī)的最大I/O點數(shù)為120點，指令的平均執(zhí)行時間為12us/步，用戶程序存儲容量為1000步。它有一個6位BCD碼高速計數(shù)器，最高計數(shù)頻率為2KHZ。</p><p><b>　　4.分配I/O點</b></p><p>　　分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出

96、端子的接線圖。接著九可以進(jìn)行PLC程序設(shè)計，同時可進(jìn)行控制柜或操作臺的設(shè)計和現(xiàn)場施工。開關(guān)量I/O。標(biāo)準(zhǔn)的I/O接口用于傳感器和開關(guān)及控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，典型的交流I/O信號為24--240V，直流I/O信號為5—24V。軟件接口分配表格如圖4-1所示。</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　1.根據(jù)控制要求確定I/O點數(shù)，輸入應(yīng)該有6個傳感器信號，包括電感傳

97、感器、電容傳感器、顏色傳感器、預(yù)留傳感器（可根據(jù)要求設(shè)置），以及檢測下料的傳感器和計數(shù)傳感器。相應(yīng)地，有相應(yīng)的5個汽缸運動位置信號，每個汽缸有動作限位和回位限位，共計10個信號。輸出包括控制電動機(jī)運行的接觸器，以及5個控制汽缸動作的電磁閥。共需I/O點32個，其中16個輸入，6個輸出。</p><p>　　2.PLC的選擇由于該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制，且所需的I/O點數(shù)不多。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足

98、控制要求。根據(jù)所選擇的PLC機(jī)型，對PLC的I/O點分配編號。通過I/O的連接，即可實現(xiàn)PLC對分揀裝置的控制。</p><p><b>　　4.2 程序設(shè)計</b></p><p>　　4.2.1 程序設(shè)計</p><p>　　根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計出梯形圖即編程。這一步是整個應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計好

99、梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設(shè)計的實踐經(jīng)驗。</p><p>　　1.將程序輸入PLC</p><p>　　當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入PLC時，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計算機(jī)上編程時，可通過上下車機(jī)的連接電纜將程序下載到PLC中去。</p><p><b>　　編程時應(yīng)注意：&l

100、t;/b></p><p>　?。?）認(rèn)真分析被控對象的工藝過程的控制要求，用功能流程圖的形式，表示程序設(shè)計的思想，為編程做好準(zhǔn)備；</p><p>　　（2）根據(jù)現(xiàn)場信號與PLC外部電路圖或；PLC軟繼電器編號對照表及程序功能流程圖進(jìn)行編程；</p><p>　?。?）要嚴(yán)格遵守梯形圖、指令語句表的格式規(guī)則，編寫程序。</p><p>

101、;<b>　　2.進(jìn)行軟件測試</b></p><p>　　程序輸入PLC后，應(yīng)先進(jìn)行測試工作。因為在程序設(shè)計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。</p><p><b>　　3.程序模擬調(diào)試</b></p><p

102、>　　在PLC軟硬件設(shè)計和控制柜及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，如果控制系統(tǒng)是由幾個部分組成，則應(yīng)先作局部調(diào)試，然后再進(jìn)行整體調(diào)試；如果控制調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，要逐一排除，直至調(diào)試成功。</p><p><b>　　4.硬件實施</b></p><p>　　PLC硬件設(shè)計是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計，在硬件設(shè)計中要進(jìn)行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開關(guān)及

103、計量保護(hù)裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設(shè)計等。硬件設(shè)計還包括PLC輸入輸出通道的分配，為了便于程序設(shè)計和閱讀，常做出I/O通道分配表，表中包含有I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。</p><p>　　5.整理和編寫技術(shù)文獻(xiàn)</p><p>　　系統(tǒng)技術(shù)文件包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、電氣元件明細(xì)表、PLC梯形圖。</p><p>　

104、?。?）分配輸入和輸出點</p><p>　　一般輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控制是一一對應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進(jìn)行編號。在個別情況下，也有兩個信號用一個輸入點的，那樣就應(yīng)在接入輸入點前，按邏輯關(guān)系接好線（如兩個觸點先串聯(lián)或并聯(lián)），然后再接到輸入點。</p><p>　?。?）確定I/O通道范圍</p><p>

105、;　　不同型號的PLC，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選PLC型號，查閱相應(yīng)的編程手冊，決不可張冠李戴，必須參閱有關(guān)操作手冊。</p><p><b>　　（3）輔助繼電器</b></p><p>　　內(nèi)部輔助繼電器不對外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼電器、定時器/計數(shù)器時作數(shù)據(jù)存儲或數(shù)據(jù)處理用。從功能上講，內(nèi)部輔助繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的

106、中間繼電器。未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以及為使用1：1鏈接時的鏈接繼電器等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根據(jù)程序設(shè)計的需要，應(yīng)合理安排PLC的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計說明書中應(yīng)詳細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊。</p><p>　　4.3 PLC的軟件設(shè)計</p><p>　　在了解了程序結(jié)構(gòu)和編程方法的基礎(chǔ)上，就要實際地編寫 PLC 程序了。編寫PL

107、C程序和編寫其他計算機(jī)程序一樣，都需要經(jīng)歷如下過程。對系統(tǒng)任務(wù)分塊 分塊的目的就是把一個復(fù)雜的工程，分解成多個比較簡單的小任務(wù)，這樣就把一個復(fù)雜的大問題化為多個簡單的小問題，這樣可便于編制程序，計算機(jī)輔助設(shè)計是通過PLC編程軟件在計算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用編程軟件可以十分方便地在計算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成EXE運行文件。<

108、;/p><p>　　4.3.1 分配定時器/計數(shù)器</p><p>　　PLC的定時器/計數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊。PLC 軟件系統(tǒng)設(shè)計方法及步驟，PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計的方法。在了解了PLC程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體地編制程序了。編制PLC控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。圖解法編程，圖解法是靠畫圖進(jìn)行PLC程序設(shè)計。為此，不少PLC生產(chǎn)廠家在自己的PLC中增加了步進(jìn)順控指令。在

109、畫完各個步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫控制程序。</p><p>　　圖4-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計流程圖</p><p>　　4.3.2 編制控制系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖</p><p>　　從邏輯關(guān)系圖上，可以反應(yīng)出某一邏輯關(guān)系的結(jié)果是什么，這一結(jié)果又英國導(dǎo)出哪些動作。這個邏輯關(guān)系可以是以各個控制活動順序為基準(zhǔn)，也可能是以整個活動的時間節(jié)拍為基準(zhǔn)。邏

110、輯關(guān)系圖反映了控制過程中控制作用與被控對象的活動，也反應(yīng)了輸入與輸出的關(guān)系。</p><p>　　根據(jù)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容，控制系統(tǒng)的設(shè)計一般按下圖所示的步驟進(jìn)行。</p><p>　　4.3.3 繪制電路圖</p><p>　　繪制各種電路的目的，是把系統(tǒng)的輸入輸出所設(shè)計的地址和名稱聯(lián)系起來。這是很關(guān)鍵的一步。在繪制PLC的輸入電路時，不僅要考慮到信號的連

111、接點是否與命名一致，還要考慮到輸入端的電壓和電流是否合適，也要考慮到在特殊條件下運行的可靠性與穩(wěn)定條件等問題。特別要考慮到能否把高壓引導(dǎo)到PLC的輸入端，把高壓引入PLC輸入端，會對PLC造成比較大的傷害。在繪制PLC的輸出電路時，不僅要考慮到輸出信號的連接點是否與命名一致，還要考慮到PLC輸出模塊的帶負(fù)載能力和耐電壓能力。此外，還要考慮到電源的輸出功率和極性問題。在整個電路的繪制中，還要考慮設(shè)計的原則努力提高其穩(wěn)定性和可靠性。雖然用P