XXX科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文〕題目基于PLC的傳送帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)院系機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化姓名XXXXX學(xué)號(hào)XXXX指導(dǎo)教師XXXXX2023年01月18日摘要傳送帶具有連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)因此常常被用來(lái)輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的件貨，用途廣泛?，F(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于傳送帶的控制通常都是采用繼電接觸器控制，采用原有的這種控制方式由于故障多，運(yùn)行參數(shù)不變調(diào)節(jié)，又不具備監(jiān)控功能，給運(yùn)行管理和生產(chǎn)帶來(lái)諸多不便，為了克服原有控制系統(tǒng)的種種缺陷，因此需要對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，改造后的多級(jí)傳送帶控制系統(tǒng)，采用PLC與接觸屏聯(lián)合控制，不僅控制的自動(dòng)化程度高，而且在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過接觸屏還能根據(jù)控制需要修改各時(shí)間常數(shù)，改造后的控制系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單方便，運(yùn)行性能穩(wěn)定，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：傳送帶PLC自動(dòng)控制觸摸屏目錄第一章可編程控制器的概論11.1可編程序邏輯控制器(PLC)11.2PLC的結(jié)構(gòu)11.3PLC的工作原理31.4可編程序控制器的編程語(yǔ)言51.5PLC的特點(diǎn)61.6可編程控制器的分類91.7PLC的應(yīng)用9第二章可編程控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)112.1PLC的選型原那么112.2可編程順序控制器的設(shè)計(jì)流程122.3PLC的自動(dòng)檢測(cè)功能及故障診斷142.4超時(shí)檢測(cè)142.5邏輯錯(cuò)誤檢查14第三章傳送帶的介紹153.1傳送帶控制系統(tǒng)的開展概述153.1.1我國(guó)傳送機(jī)的開展153.1.2國(guó)內(nèi)傳送帶輸送機(jī)的開展開展趨勢(shì)153.2傳送帶常見的故障與維護(hù)163.2.1傳送帶常見故障163.2.2傳送帶跑偏16第四章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案194.1傳送帶系統(tǒng)控制要求194.2傳送帶系統(tǒng)構(gòu)成20第五章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)215.1分析PLC選型及擴(kuò)展215.2設(shè)備選型21第六章觸摸屏控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)246.1軟件設(shè)計(jì)246.2摸屏與西門子PLC以及與計(jì)算機(jī)的接口256.3WinCCflexible與STEP7的集成266.4作主畫面的設(shè)計(jì)276.5始界面設(shè)置27第七章PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)297.1PLC程序設(shè)計(jì)的根本要求297.2系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)30結(jié)語(yǔ)31致謝32參考文獻(xiàn)33第一章可編程控制器的概論1.1可編程序邏輯控制器(PLC)PLC英文全稱Programmable

Logic

Controller，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂葡到y(tǒng)是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來(lái)控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破魇怯?jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛開展，可編程控制器更多地具有了計(jì)算機(jī)的功能，不僅能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，還具有了數(shù)據(jù)處理、通信、網(wǎng)絡(luò)等功能。由于它可通過軟件來(lái)改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，大大推進(jìn)了機(jī)電一體化的進(jìn)程?？删幊炭刂破?PLC)，是集自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通訊技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品。具有可靠性高，功能齊全，使用靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。由此可見，用PLC控制的智能型舞臺(tái)藝術(shù)燈比傳統(tǒng)的舞臺(tái)藝術(shù)燈控制優(yōu)越的多。1.2PLC的結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)上是一種專門用于工業(yè)控制的通用計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)根本上與微型計(jì)算機(jī)相同，主要有中央處理器(CPU)，存儲(chǔ)器(RAM,ROM)，輸入輸出接口電路〔I/O接口〕，電源及編程設(shè)備幾大局部構(gòu)成，如圖1所示。如果將PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量和輸出變量組成。外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬量信號(hào)均作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC外部輸入到內(nèi)部存放器中，經(jīng)PLC運(yùn)算處理后送到輸出端子，它們是PLC的輸出變量。圖1PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖中央處理器〔CPU〕中央處理器〔CPU〕是PLC的控制中樞。PLC的CPU按照系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)用戶鍵入的應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)，檢查電源，存儲(chǔ)器，I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，診斷用戶程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤。PLC中采用的CPU 一般有三大類，一類為通用處理器，如80286，80386等，一類為單片機(jī)芯片，如8301，8096等，另外還有位處理器，如AMD2900,AMD2903等。存儲(chǔ)器PLC是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了硬件以外，還必須有軟件才能正常工作。PLC的軟件分兩局部：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器；存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。RLC常用存儲(chǔ)器的類型：讀寫存儲(chǔ)器〔RAM〕，可擦除的只讀存儲(chǔ)器〔EPROM〕,電可擦除的只讀存儲(chǔ)器〔EPROM〕輸入/輸出〔I/O〕I/O接口有良好的光電隔離和濾波作用。PLC的輸出接口往往始于被控對(duì)象相連接，被控對(duì)象有電磁閥，指示燈，接觸器，小型電動(dòng)機(jī)等。輸入接口各種PLC的輸入電路大都相同，通常有三種輸入類型。一種是直流〔12~14〕輸入，另一種是交流〔100~120V，200~240V〕輸入，第三種是交直流輸入。輸出接口PLC的輸出有三種形式：繼電器輸出，晶體管輸出。繼電器輸出型PLC最為常用。當(dāng)CPU有輸出時(shí)，接通輸出電路中繼電器的線圈，繼電器的觸點(diǎn)閉合，通過該觸點(diǎn)控制外部負(fù)載電路的負(fù)載。晶體管輸出型PLC是通過光耦合器是晶體管截至或?qū)ㄒ钥刂仆獠控?fù)載電路，并同時(shí)PLC內(nèi)部電路和晶體管輸出電路進(jìn)行電氣隔離。電源PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。模塊的PLC，是獨(dú)立的電源模塊；整體式PLC電源集成在廂體內(nèi)。PLC的電源多為高精度的開關(guān)電源；掉電保護(hù)電路供電的后備電源多為鋰電池。編程器編程器是PLC的重要外圍設(shè)備。編程器的主要任務(wù)是輸入程序，編輯程序，調(diào)試程序，監(jiān)控程序，還可以在線測(cè)試PLC工作狀態(tài)和參數(shù)與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。1.3PLC的工作原理PLC雖具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大的不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，如常見的鍵盤掃描方式或I/O掃描方式，有鍵按下或I/O動(dòng)作那么轉(zhuǎn)入相應(yīng)子程序，無(wú)鍵按下那么繼續(xù)掃描。PLC那么采用循環(huán)掃描工作方式，在PLC中用戶程序中有眾多的操作需要執(zhí)行，但是一個(gè)CPU每一個(gè)時(shí)刻只能執(zhí)行一個(gè)操作而不能同時(shí)執(zhí)行多個(gè)操作，因此用戶程序是按先后次序存放的，CPU按程序的順序依次執(zhí)行各個(gè)操作。即CPU從第一條指令開始執(zhí)行，直到遇到結(jié)束符又返回第一條執(zhí)行，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)。PLC的工作過程根本上是用戶的梯形圖程序的執(zhí)行過程，即在系統(tǒng)軟件的控制下順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài)，按用戶程序解算控制邏輯，然后順序向各個(gè)輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。除此之外，為提高工作的可靠性和及時(shí)地接收外來(lái)的控制命令，每個(gè)掃描周期還要進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器、計(jì)算機(jī)的通信請(qǐng)求，因此，PLC工作過程分為以下五步：〔1〕自診斷自診斷功能可使PLC系統(tǒng)防患于未然，而在發(fā)生故障時(shí)能盡快的修復(fù)，為此PLC每次掃描用戶程序以前都對(duì)CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出模塊等進(jìn)行故障診斷，假設(shè)自診斷正常便繼續(xù)進(jìn)行掃描，而一旦發(fā)現(xiàn)故障或異?，F(xiàn)象那么轉(zhuǎn)入處理程序，保存現(xiàn)行工作狀態(tài)，關(guān)閉全部輸出，然后停機(jī)并顯示出錯(cuò)的信息?！?〕與外設(shè)通信自診斷正常后PLC即掃描編程器、上位機(jī)等通信接口，如有通信請(qǐng)求便響應(yīng)處理。在與編程器通信過程中，編程器把指令和修改參數(shù)發(fā)送給主機(jī)，主機(jī)把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤碼進(jìn)行相應(yīng)指示，編程器還可以向主機(jī)發(fā)送運(yùn)行、停止、清內(nèi)存等監(jiān)控命令。在與上位機(jī)通信過程中PLC將接收上位機(jī)發(fā)出的指令進(jìn)行相應(yīng)的操作，把現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)、PLC的內(nèi)部工作狀態(tài)、各種數(shù)值參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)以及執(zhí)行啟動(dòng)、停機(jī)、修改參數(shù)等命令?！?〕輸入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)完成前兩步工作后PLC便掃描各個(gè)輸入點(diǎn)，讀入各點(diǎn)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，如開關(guān)的通斷狀態(tài)、形成現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)存映象。這一過程也稱為輸入采樣或輸入刷新，在一個(gè)掃描周期內(nèi)內(nèi)存映象的內(nèi)容不變，即使外部實(shí)際開關(guān)狀態(tài)己經(jīng)發(fā)生了變化也只能在下一個(gè)掃描過程中的輸入采樣時(shí)刷新，解算用戶邏輯所用的輸入值是該輸入值的內(nèi)存映象值而不是當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際值?！?〕解算用戶邏輯即執(zhí)行用戶程序。一般是從存儲(chǔ)器的最低地址存放的第一條程序開始，在無(wú)跳轉(zhuǎn)的情況下按存儲(chǔ)器地址的遞增方向順序的掃描用戶程序，按用戶程序進(jìn)行邏輯判斷和算術(shù)運(yùn)算，因此稱之為解算用戶邏輯。解算過程中所用的計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、內(nèi)部繼電器等編程元件為相應(yīng)存儲(chǔ)單元的即時(shí)值，而輸入繼電器、輸出繼電器那么用的是內(nèi)存映象值。在一個(gè)掃描周期內(nèi)，某個(gè)輸入信號(hào)的狀態(tài)不管外部實(shí)際情況是否己經(jīng)變化，對(duì)整個(gè)用戶程序是一致的，不會(huì)造成結(jié)果混亂?！?〕輸出結(jié)果將本次掃描過程解算得到的最新結(jié)果送到輸出模塊取代前一次掃描結(jié)算結(jié)果，也稱為輸出刷新。解算用戶邏輯時(shí)，每一步所得到的輸出信號(hào)被存入輸出映像存放器而并未發(fā)送到輸出模塊，相當(dāng)于輸出信號(hào)被輸出門阻隔，待全部解算完成后翻開輸出門一并輸出，所用輸出信號(hào)由輸出狀態(tài)表送到輸出模塊，其相應(yīng)開關(guān)動(dòng)作。在依次完成上述五個(gè)步驟操作后PLC又開始進(jìn)行下一次掃描。如此不斷的反復(fù)循環(huán)掃描，實(shí)現(xiàn)對(duì)全過程及設(shè)備的連續(xù)控制，直至接收到停止命令、停電、出現(xiàn)故障或載物。PLC的工作過程如圖2所示。圖2PLC的工作過程圖自診斷自診斷與外設(shè)通信輸入現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)解算用戶邏輯輸出結(jié)果1.4可編程序控制器的編程語(yǔ)言可編程序控制器可采用的編程語(yǔ)言大致可分為以下幾種:梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言、功能塊圖(FBD)編程語(yǔ)言，指令語(yǔ)句編程語(yǔ)言和邏輯表達(dá)式編程語(yǔ)言?！?〕梯形圖(LAD)編程語(yǔ)言梯形圖(LAD)是與電氣控制電路圖相照應(yīng)的圖形語(yǔ)言。它沿用了繼電器、觸電、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類似的圖形符號(hào)，并簡(jiǎn)化了符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。梯形圖格式中的繼電器不是物理繼電器，而是軟繼電器。軟繼電器各觸電均為存儲(chǔ)器中的一位，，表示軟繼相應(yīng)位為“１〞狀態(tài)，表示軟繼電器線圈得電，它的常開觸點(diǎn)閉合或常閉觸點(diǎn)斷開；表示軟繼相應(yīng)位為“０〞狀態(tài)，表示軟繼電器線圈得電，他的常開觸點(diǎn)斷開或常閉觸點(diǎn)閉合；〔2〕功能塊圖(FBD)功能塊圖，是圖形化的高級(jí)編程語(yǔ)言，通過軟連接的方法把所需的功能塊圖連接起來(lái)，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制。功能塊圖的表示格式有利于程序流的跟蹤。功能塊圖與梯形圖可以互相轉(zhuǎn)換。〔3〕語(yǔ)句表(STL)語(yǔ)句表是用助記符來(lái)表達(dá)PLC的各種控制功能的，它類似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言直觀易懂，編程簡(jiǎn)單。〔4〕順序功能圖〔SFC〕順序功能圖屬于圖形語(yǔ)言，用它經(jīng)常編制順序控制類程序。順序功能圖編程法可將一個(gè)復(fù)雜的控制過程分解為一些小的工作狀態(tài)，對(duì)這些小狀態(tài)的功能分別處理后在再把這些小狀態(tài)依一定的順序要求連接組合成整體的控制程序?！?〕結(jié)構(gòu)化文本〔ST〕ST被稱為與PASCAL和C語(yǔ)言一樣的高級(jí)編程語(yǔ)言。ST不是采用低級(jí)的，面向機(jī)器的操作符而是以高度壓縮的方式提供大量描述復(fù)雜功能的抽象語(yǔ)句。與語(yǔ)句指令表IL相比，ST語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)是明顯的：編程任務(wù)高度壓縮化的表達(dá)格式，在語(yǔ)句塊中有清晰的程序結(jié)構(gòu)。1.5PLC的特點(diǎn)隨著微處理器，計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速開展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。PLC之所以高速開展，除了工業(yè)自動(dòng)化的客觀需要外，PLC還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它較好地解決了工業(yè)控制領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠性、通用性、靈活性、使用方便等問題。主要特點(diǎn)如下：〔1〕可靠性高可靠性高是PLC最突出的優(yōu)點(diǎn)之一。PLC具有較高的可靠性是因?yàn)樗捎梦㈦娮蛹夹g(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路完成。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性?！?〕在設(shè)計(jì)制造過程中，抗干擾能力強(qiáng)，采用一系列硬件和軟件抗干擾措施。如:硬件方面采用隔離、濾波、精選元器件等。在微處理器與1/0電路之間采用光電隔離措施，有效地抑制了外部干擾對(duì)PLC的影響，同時(shí)可以防止外部高壓進(jìn)入CPU單元。〔3〕應(yīng)用靈活由于PLC己實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)的積木式硬件結(jié)構(gòu)和單元化的軟件設(shè)計(jì)，使得它不僅可以適應(yīng)大小不同、功能復(fù)雜的控制要求，而且可以適應(yīng)各種工藝流程變更較多的場(chǎng)合。PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中的大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器及其它專用功能的器件，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少?！?〕功能強(qiáng)，通用性好，有豐富的Ｉ／Ｏ接口模塊。PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)，順序控制等功能，而且還具有A/D,D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能；既可以對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制，也可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制；既可以對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，也可以對(duì)一條生產(chǎn)線或全部生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行控制。PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，可以實(shí)現(xiàn)不同PLC之間聯(lián)網(wǎng)，并可以與計(jì)算機(jī)構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)。PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、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(jī)對(duì)話的接口模塊；為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊等等?！?〕采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合?！?〕編程簡(jiǎn)單、易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握，操作者通過閱讀PLC操作手冊(cè)，可以很快熟悉梯形圖語(yǔ)言，并用來(lái)編制一般的用戶程序，這也是PLC獲得迅速普及和推廣的重要原因之一?！?〕配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC開展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的開展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易?！?〕安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行?！?〕體積小，重量輕，能耗低。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.6可編程控制器的分類PLC按照輸入和輸出即I/O的點(diǎn)數(shù)多少可分為表1所表示的5種類型。表1可編程控制器規(guī)模分類表類型I/O點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)器容量/KB超小型24以下1～2小型24-2562～8中型256-10248～16大型1024-819216～64超大型大于819264～256下述兩個(gè)方面應(yīng)注意：一是微型PLC的產(chǎn)量增長(zhǎng)迅速，占領(lǐng)了整個(gè)PLC市場(chǎng)的25％。主要使用于不連續(xù)I/O狀況，不需在通信與其它先進(jìn)功能，如應(yīng)用于單臺(tái)機(jī)床控制等場(chǎng)所；二是隨著PLC技術(shù)的不斷開展，劃分PLC規(guī)模的I/O點(diǎn)數(shù)的界限不斷向上增移。這是由于PLC的結(jié)構(gòu)沒計(jì)是為了適應(yīng)各種用戶需要，通常是設(shè)計(jì)成可擴(kuò)展性的，并且隨著微電子技術(shù)與通信技術(shù)的開展，處理機(jī)的性能及其通信能力也在不斷擴(kuò)大所造成的。1.7PLC的應(yīng)用隨著PLC技術(shù)的飛躍開展，PLC系統(tǒng)已成為一種綜合的控制系統(tǒng)，特別是PLC己經(jīng)深入到智能控制領(lǐng)域中，如在機(jī)械手控制、機(jī)器人控制、實(shí)現(xiàn)離散數(shù)學(xué)模型等方面都獲得廣泛應(yīng)用，使PLC技術(shù)已大大超出了過去僅代替繼電器電路的范疇。PLC的輸入輸出功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)的輸入和輸出，從而使得PLC具備許多控制功能?！?〕取代繼電器控制：在燈光照明、機(jī)床電控、食品加工、印刷機(jī)械、電梯、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、生產(chǎn)流水線等方面進(jìn)行邏輯控制?！?〕過程控制：對(duì)溫度、壓力、流量、物位高度等連續(xù)變化的物理量進(jìn)行控制?！?〕位置、速度控制：在機(jī)器人、機(jī)床、電機(jī)調(diào)速等領(lǐng)域進(jìn)行位置、速度控制?！?〕數(shù)據(jù)監(jiān)控：在電力、自來(lái)水處理、化工、煉油、軋鋼等方面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和控制?！?〕組成分散控制系統(tǒng)：把PLC作為下位機(jī)，與上位機(jī)的計(jì)算機(jī)共同組成分散控制系統(tǒng)?？梢哉f(shuō)PLC幾乎應(yīng)用到了工業(yè)控制的每一個(gè)領(lǐng)域，小到家庭的燈光照明，大到冶金、石化企業(yè)的生產(chǎn)過程都有PLC的應(yīng)用。第二章可編程控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1PLC的選型原那么〔1〕輸入輸出〔I/O〕點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整?！?〕存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用工程使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)〔16位為一個(gè)字〕，另外再按此數(shù)的25%考慮余量?？刂乒δ艿倪x擇：該選擇包括運(yùn)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〔3〕對(duì)PLC響應(yīng)時(shí)間的要求響應(yīng)速度即響應(yīng)時(shí)間包括輸入濾波時(shí)間，輸出濾波時(shí)間和掃描周期。PLC一般以順序掃描工作方式進(jìn)行工作，對(duì)小于掃描時(shí)間的輸入信號(hào)，有可能造成接收信號(hào)不可靠。因此，對(duì)有維持很短時(shí)間的輸入信號(hào)來(lái)講，需要選取掃描速度高的PLC。一般機(jī)器對(duì)掃描時(shí)間的限定值為100～200ms，而實(shí)際上執(zhí)行一千條指令僅需時(shí)間1～10ms,對(duì)一般規(guī)模的PLC程序，那么輸入信號(hào)能維持在10ms左右就完全能平安地被接收到，但對(duì)模擬量輸入那么需要考慮與PLC的響應(yīng)時(shí)間的配合問題?！?〕系統(tǒng)可靠性根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境及工藝要求，應(yīng)采用功能完善可靠性適宜的PLC。對(duì)可靠性要求極高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余控制系統(tǒng)或熱備份系統(tǒng)?！?〕編程器與外圍設(shè)備小型PLC控制系統(tǒng)一般選用價(jià)格廉價(jià)的簡(jiǎn)易編程器；如果系統(tǒng)較大或多臺(tái)PLC共用，可以選用功能強(qiáng)，編程方便的圖形編輯器；如果有現(xiàn)成的個(gè)人計(jì)算機(jī)，可選用能在計(jì)算機(jī)上使用的編程軟件。2.2可編程順序控制器的設(shè)計(jì)流程PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖如圖3步驟：〔1〕熟悉控制對(duì)象確定控制范圍根據(jù)生產(chǎn)和工藝過程分析控制要求，確定控制對(duì)象及控制范圍，確定控制系統(tǒng)的工作方式，例如全自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、單機(jī)運(yùn)行、多機(jī)聯(lián)合運(yùn)行等。還要確定系統(tǒng)應(yīng)有的其它功能，例如故障檢測(cè)、診斷與顯示報(bào)警、緊急情況的處理、管理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能等?！?〕可同時(shí)進(jìn)行PLC的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)指電氣線路設(shè)計(jì)，包括主電路及PLC外部控制電路，PLC輸入輸出接線圖，設(shè)備供電系統(tǒng)圖，電氣控制柜結(jié)構(gòu)及電器設(shè)備安裝圖等。軟件設(shè)計(jì)包括狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、梯形圖、指令表等，控制程序設(shè)計(jì)是PLC系統(tǒng)應(yīng)用中最關(guān)鍵的問題，也是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心?！?〕PLC調(diào)試分模擬調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試硬件局部的模擬調(diào)試主要是對(duì)控制柜或操作臺(tái)的接線進(jìn)行測(cè)試?？稍诓僮髋_(tái)的接線端子上模擬PLC外部的開關(guān)量輸入信號(hào)，或操作按鈕的指令開關(guān)，觀察對(duì)應(yīng)PLC輸入點(diǎn)的狀態(tài)。用編程軟件將輸出點(diǎn)強(qiáng)制ON/OFF，觀察對(duì)應(yīng)的控制柜內(nèi)PLC負(fù)載〔指示燈、接觸器等〕的動(dòng)作是否正常，或?qū)?yīng)的接線端子上的輸出信號(hào)的狀態(tài)變化是否正確。聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，把編制好的程序下載到現(xiàn)場(chǎng)的PLC中。調(diào)試時(shí)，主電路一定要斷電，只對(duì)控制電路進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。通過現(xiàn)場(chǎng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，還會(huì)發(fā)現(xiàn)新的問題或?qū)δ承┛刂乒δ艿母牧??！?〕PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。圖3PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程圖2.3PLC的自動(dòng)檢測(cè)功能及故障診斷PLC具有很完善的自診斷功能，如出現(xiàn)故障，借助自診斷程序可以方便的找到出現(xiàn)故障的部件，更換后就可以恢復(fù)正常工作。故障處理的方法可參看S7-200系統(tǒng)手冊(cè)的故障處理指南。實(shí)踐證明，外部設(shè)備的故障率遠(yuǎn)高于PLC，而這些設(shè)備故障時(shí)，PLC不會(huì)自動(dòng)停機(jī)，可使故障范圍擴(kuò)大。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，可用梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)故障的自診斷和自處理。2.4超時(shí)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備在各工步的所需的時(shí)間根本不變，因此可以用時(shí)間為參考，在可編程控制器發(fā)出信號(hào)，相應(yīng)的外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)起動(dòng)一個(gè)定時(shí)器開始定計(jì)時(shí)，定時(shí)器的設(shè)定值比正常情況下該動(dòng)作的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)20%左右。如某執(zhí)行機(jī)構(gòu)在正常情況下運(yùn)行10s后，使限位開關(guān)動(dòng)作，發(fā)出動(dòng)作結(jié)束的信號(hào)。在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)開始動(dòng)作時(shí)起動(dòng)設(shè)定值為12s的定時(shí)器定時(shí)，假設(shè)12s后還沒有收到動(dòng)作結(jié)束的信號(hào)，由定時(shí)器的常開觸點(diǎn)發(fā)出故障信號(hào)，該信號(hào)停止正常的程序，起動(dòng)報(bào)警和故障顯示程序，使操作人員和維修人員能迅速判別故障的種類，及時(shí)采取排除故障的措施。2.5邏輯錯(cuò)誤檢查在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，PLC的輸入、輸出信號(hào)和內(nèi)部的信號(hào)〔如存儲(chǔ)器為的狀態(tài)〕相互之間存在著確定的關(guān)系，如出現(xiàn)異常的邏輯信號(hào)，那么說(shuō)明出了故障。因此可以編制一些常見故障的異常邏輯關(guān)系，一旦異常邏輯關(guān)系為ON狀態(tài)，就應(yīng)按故障處理。如機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中先后有兩個(gè)限位開關(guān)動(dòng)作，這兩個(gè)信號(hào)不會(huì)同時(shí)接通。假設(shè)它們同時(shí)接通，說(shuō)明至少有一個(gè)限位開關(guān)被卡死，應(yīng)停機(jī)進(jìn)行處理。在梯形圖中，用這兩個(gè)限位開關(guān)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器的位的常開觸點(diǎn)串聯(lián)，來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)表示限位開關(guān)故障的存儲(chǔ)器的位就可以進(jìn)行檢測(cè)。第三章傳送帶的介紹3.1傳送帶控制系統(tǒng)的開展概述傳送帶的開展起源于17世紀(jì)美國(guó)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)。此后,傳送帶又受到機(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,開展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn),成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成局部。3.1.1我國(guó)傳送機(jī)的開展我國(guó)早期的工業(yè)生產(chǎn)資源傳送帶輸送工序主要是采用手工傳送，后來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的開展，人們逐漸采用機(jī)械化裝送。我國(guó)最早使用的傳送帶輸送機(jī)主要是從國(guó)外進(jìn)口的，20世紀(jì)70年代中期，天津力生制藥廠就曾經(jīng)井口過意大利生產(chǎn)的全傳送帶輸送機(jī)，但由于當(dāng)時(shí)我國(guó)傳送材料的質(zhì)量及礦產(chǎn)資源制作工藝等都達(dá)不到機(jī)器傳送的要求，使得傳送帶輸送機(jī)一直無(wú)法正常使用。所以，全傳送帶輸送機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用也一直無(wú)法得到廣泛的推廣，以致我國(guó)礦產(chǎn)資源生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里不得不放棄傳送帶輸送機(jī)而采用手工操作，使得生產(chǎn)效率極端低下。20世紀(jì)80年代后，相關(guān)技術(shù)水平獲得了飛速開展，傳送材料的質(zhì)量及箱子制作工藝等方面的技術(shù)有了明顯的進(jìn)步，全傳送帶輸送機(jī)開始得到了應(yīng)用與推廣。也是此時(shí)，我國(guó)的礦產(chǎn)資源傳送帶輸送機(jī)改變了國(guó)外礦產(chǎn)資源一統(tǒng)天下的局面，國(guó)產(chǎn)礦產(chǎn)資源傳送帶輸送機(jī)開始面市并得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代末期，一些生產(chǎn)量大的生產(chǎn)企業(yè)相繼開始采用國(guó)產(chǎn)的全傳送帶輸送機(jī)來(lái)代替手工傳送，同時(shí)國(guó)內(nèi)一些相關(guān)的企業(yè)也在研制與生產(chǎn)功能更加全面的全自動(dòng)傳送帶輸送機(jī)。3.1.2國(guó)內(nèi)傳送帶輸送機(jī)的開展開展趨勢(shì)目前，我國(guó)傳送產(chǎn)業(yè)開展的正處于飛速開展的趨勢(shì)中。隨著自動(dòng)化生產(chǎn)不斷開展，輸送機(jī)械化得到了廣泛應(yīng)用。從大型的工業(yè)生產(chǎn)，如礦產(chǎn)資源開發(fā)；到中心型的作坊工廠，如零件流水線等等，傳送帶輸送機(jī)的應(yīng)用日益重要。帶式輸送機(jī)因作為一種輸送量大、運(yùn)行費(fèi)用低、適用范圍廣、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、能耗較小、使用本錢低的輸送設(shè)備而會(huì)得到更寬廣的應(yīng)用范文，市場(chǎng)開展前景十分看好。未來(lái)輸送機(jī)將向著大型化開展，擴(kuò)大適用范圍，產(chǎn)品多元化，物料自動(dòng)分揀，減低能量消耗，減少污染等方面開展。3.2傳送帶常見的故障與維護(hù)3.2.1傳送帶常見故障a)傳送帶打滑傳送帶與皮帶輪之間打滑為將這種打滑現(xiàn)象減到最低限度，建議驅(qū)動(dòng)輪和被動(dòng)輪都使用適宜的防滑套。解決打滑問題可采取以下幾點(diǎn)措施：〔1〕繃緊上下傳送帶；〔2〕檢查緊帶裝置的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否需要加以緊固；〔3〕更換或磨粗現(xiàn)有的防滑套外表；〔4〕檢查驅(qū)動(dòng)齒輪的磨損情況。b)傳送帶與紙板之間打滑傳送帶與紙板之間打滑的主要原因是掛面紙板與熱板之間產(chǎn)生的磨擦過大c)其他故障(1)過度的張力(2)傳送帶外表變光滑(3)切割刀的控制3.2.2傳送帶跑偏傳送帶的跑偏問題一般是對(duì)機(jī)器本身狀態(tài)的一種反作用?；w傳送帶對(duì)機(jī)器各種不同設(shè)置狀態(tài)的反響一般要比傳統(tǒng)帆布傳送帶敏感?！?〕傳送帶邊緣開線如果使用帆布傳送帶時(shí)出現(xiàn)開線問題，說(shuō)明可能有跑偏的問題。這時(shí)應(yīng)對(duì)機(jī)器做一些微小的調(diào)整，例如調(diào)整壓力輥和惰輪，以及調(diào)整驅(qū)動(dòng)輪(根據(jù)需要使其與被動(dòng)輪平行或不平行)等?！?〕傳送帶邊緣彎曲這可能會(huì)被誤解為傳送帶在擺動(dòng)。簡(jiǎn)單的檢查方法是用一支鉛筆在帶邊內(nèi)約6英寸15cm處劃線，然后測(cè)量該線的橫向移動(dòng)量。任何情況下，傳送帶的橫向移動(dòng)量應(yīng)在±1／4英寸(0.6cm)之內(nèi)?！?〕傳送帶斜行一般每臺(tái)機(jī)器都會(huì)有一定的對(duì)角線偏斜。這可能會(huì)影響紙板的運(yùn)行軌跡，導(dǎo)致進(jìn)紙時(shí)偏心，以使得出紙時(shí)切刀對(duì)準(zhǔn)中心?？赏ㄟ^調(diào)整壓力輥來(lái)補(bǔ)償機(jī)器的這種對(duì)角偏斜?！?〕傳送帶的就位如果傳送帶有微小的橫向移動(dòng)，需給以一定的時(shí)間使其穩(wěn)定下來(lái)。這通常需要兩三個(gè)星期的時(shí)間。如果按照前面所講將兩個(gè)皮帶輪都加了防滑套，且保持拉緊傳送帶，橫向的擺動(dòng)就會(huì)減小到可以忽略?！?〕啟動(dòng)對(duì)于剛啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，傳送帶可能會(huì)有不規(guī)那么的偏軌問題，有以下兩種解釋：一是蒸汽的熱度不均勻，二是在停機(jī)過程中因傳送帶的張力減少而變松馳，并直接暴露給熱源。如果有這種情況發(fā)生，每天最初幾小時(shí)可能會(huì)有不規(guī)那么的跑偏現(xiàn)象，但會(huì)逐漸消失，所以應(yīng)常保持傳送帶的張力?！?〕傳送帶變形如果傳送帶在松馳狀態(tài)下直接接觸熱板，傳送帶可能會(huì)發(fā)生變形。所以，無(wú)論在什么時(shí)候都必須保持傳送帶有一定的張力。如果機(jī)器使用液壓張緊裝置，那么建議在活塞上安裝一個(gè)軸套或阻擋機(jī)構(gòu)以防止其完全放松。如傳送帶需要重新對(duì)接，應(yīng)確保熱板是冷卻的或是與傳送帶隔離的?！?〕經(jīng)過緊帶機(jī)構(gòu)時(shí)跑偏這顯然是由于傳送帶在經(jīng)過緊帶機(jī)構(gòu)時(shí)各軸內(nèi)在的扭曲引起的，不是嚴(yán)重問題?？梢酝ㄟ^在活塞機(jī)構(gòu)的另一端安裝一個(gè)松緊螺旋扣來(lái)解決，這樣可調(diào)整消除軸的扭曲。有些機(jī)器，調(diào)整緊帶機(jī)構(gòu)前部的惰輪會(huì)有助于消除這一問題。一般較新的機(jī)器都裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)來(lái)糾正。下傳送帶的緊帶機(jī)構(gòu)各軸應(yīng)保持平行和水平，有跑偏問題存在，可能需要將一個(gè)軸(最好是可移動(dòng)的)的平行和(或)水平度做微小調(diào)整。這樣做，傳送帶會(huì)向其先接觸的軸的端部移動(dòng)，但應(yīng)防止移動(dòng)太大，否那么會(huì)導(dǎo)致拉伸傳送帶的一個(gè)邊。第四章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案4.1傳送帶系統(tǒng)控制要求本設(shè)計(jì)是基于PLC的四節(jié)傳送帶的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。如圖4的傳送帶工作流程示意圖所示，本設(shè)計(jì)所控制的傳送帶由四段組成，分別稱為A段、B段、C段和D段。每段由一個(gè)三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；為了防止貨物在傳送帶上出現(xiàn)堆積現(xiàn)象，對(duì)其控制要求是：首先啟動(dòng)D段，3秒后C段，C段啟動(dòng)3秒后，B段啟動(dòng)，B段啟動(dòng)3秒后，A段啟動(dòng)，停止時(shí)，各段停止順序?yàn)锳段、B段、C段和D段。為了保證運(yùn)行的可靠性，本系統(tǒng)通過觸摸屏操作，具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種操作模式，啟動(dòng)時(shí)，四臺(tái)電動(dòng)機(jī)順序起動(dòng)，停止時(shí)，四臺(tái)電動(dòng)機(jī)逆序停止，當(dāng)其中任意一臺(tái)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過載時(shí)，四臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)停止；設(shè)有應(yīng)急控制〔急?！匙枣i按鈕，急停時(shí)切斷控制回路的電源；還可以通過觸摸屏，在一定范圍內(nèi)設(shè)定各時(shí)間參數(shù)，并監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。圖4傳送帶工作流程示意圖4.2傳送帶系統(tǒng)構(gòu)成本設(shè)計(jì)的四級(jí)傳送帶順序控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)框圖，如圖5所示，由控制面板、觸摸屏、PLC、隔離〔繼電器〕板、交流接觸器及熱繼電器、傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)及局部構(gòu)成?？刂泼姘灏▎?dòng)、停止、各電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)及急停按鈕等；觸摸屏MT510T用來(lái)提供友好的人機(jī)界面，除能夠完成控制面板功能外，還能夠方便的設(shè)置啟停的延時(shí)時(shí)間，以及監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。PLCS7-200〔CPU224〕是系統(tǒng)的控制核心；隔離板的作用是保護(hù)PLC，先由PLC驅(qū)動(dòng)24V的小型繼電器，再驅(qū)動(dòng)交流接觸器；熱繼電器起過流保護(hù)作用。圖5傳送帶順序控制系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)框圖第五章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1分析PLC選型及擴(kuò)展隨著PLC技術(shù)的開展，PLC產(chǎn)品種類也越來(lái)越多，而且功能也日趨完善。不同種類之間的功能設(shè)置有著很大的差異，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、價(jià)格也不盡相同，適合的場(chǎng)合也個(gè)有側(cè)重。這既給PLC機(jī)型的選擇提供了十分廣闊的空間，同時(shí)也帶來(lái)了一定的合理選用難度。PLC型號(hào)選擇的根本原那么應(yīng)是在功能滿足要求的前提下，追求好的性價(jià)比。因此，合理選擇PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。對(duì)于PLC進(jìn)行選型時(shí)，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，找出所有I/O點(diǎn)，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及這些I/O點(diǎn)的性質(zhì)，包括它們是直流信號(hào)還是交流信號(hào)，它們的電源電壓，以及輸出是繼電器型還是晶體管型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有直流24V的指示燈，那么最后選用PLC的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC輸出點(diǎn)一般幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能用相同種類和等級(jí)的電源。所以一旦它們是供交流220V負(fù)載使用，那么直流24V只能用其他組的輸出端了，有可能造成了輸出點(diǎn)的浪費(fèi)，增加了本錢。其次，從功能方面上講，所有的PLC都具有常規(guī)功能，但對(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力完成控制任務(wù)。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品牌有個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。5.2設(shè)備選型〔1〕根據(jù)本設(shè)計(jì)的控制要求，進(jìn)行設(shè)備選型由于系統(tǒng)輸入信號(hào)有9個(gè)，輸出信號(hào)有8個(gè)，均為開關(guān)量，為降低本錢并留有適當(dāng)裕度，控制器選擇西門子S7-200系列CPU224型PLC，其具有14個(gè)輸入點(diǎn)，10個(gè)輸出點(diǎn)，完全能夠滿足控制系統(tǒng)的要求；觸摸屏選SIMATICWinCCflexible2023組態(tài)軟件系列；開關(guān)、按鈕、接觸器等選型從略?！?〕PLC輸入∕輸出信號(hào)分配根據(jù)設(shè)計(jì)工藝的要求，詳細(xì)算出整個(gè)控制系統(tǒng)需要的總I/O點(diǎn)數(shù)，并分配地址，本設(shè)計(jì)中PLC輸入∕輸出信號(hào)分配如表1所示，對(duì)應(yīng)的硬件接線如圖6所示。表1PLC輸入∕輸出信號(hào)分配表輸入元件輸入信號(hào)作用輸出信號(hào)輸出元件控制對(duì)象開關(guān)SAI0.0手動(dòng)/自動(dòng)切換Q0.0接觸器KM1電機(jī)M1按鈕SB1I0.1啟動(dòng)〔自動(dòng)〕Q0.1指示燈HL1按鈕SB2I0.2停止〔手動(dòng)/自動(dòng)〕Q0.2接觸器KM2電機(jī)M2按鈕SB3I0.3A段傳送帶手控啟動(dòng)Q0.3指示燈HL2按鈕SB4I0.4B段傳送帶手控啟動(dòng)Q0.4接觸器KM3電機(jī)M3按鈕SB5I0.5C段傳送帶手控啟動(dòng)Q0.5指示燈HL3按鈕SB6I0.6D段傳送帶手控啟動(dòng)Q0.6接觸器KM4電機(jī)M4按鈕SB7I0.7急停Q0.7指示燈HL4繼電器KA1I1.0A電機(jī)過載保護(hù)繼電器KA2I1.1B電機(jī)過載保護(hù)繼電器KA3I1.2C電機(jī)過載保護(hù)繼電器KA4I1.3D電機(jī)過載保護(hù)圖6PLC硬件接線圖本設(shè)計(jì)傳送帶系統(tǒng)主電路圖如圖7所示。圖7主電路圖第六章觸摸屏控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1軟件設(shè)計(jì)〔1〕觸摸屏操作主畫面在SIMATICWinCCflexible2023組態(tài)軟件編輯窗口，根據(jù)控制要求，使用繪圖工具或應(yīng)用軟件提供的元件、圖庫(kù)，設(shè)計(jì)操作主畫面；添加變量并修改變量屬性；添加文字標(biāo)簽，具體步驟如下：①創(chuàng)立畫面在翻開的工程窗口中，從左側(cè)的“工程視圖〞中選擇“畫面〞組，雙擊列表中的“添加畫面〞按鈕，如圖8所示，畫面在工程中生成并出現(xiàn)在工程窗口中間的工作區(qū)域。圖8創(chuàng)立的畫面圖②設(shè)置設(shè)備在“工程視圖〞中，雙擊“設(shè)備設(shè)置〞組，翻開“設(shè)備設(shè)置〞編輯器來(lái)設(shè)置如圖9所示。圖9設(shè)置設(shè)備界面圖③創(chuàng)立變量在翻開的工程窗口中，雙擊左側(cè)“工程視圖〞中“通訊〞組下方的“變量〞圖標(biāo)，在工作區(qū)域?qū)⒎_變量編輯器。所翻開的工程中所有的變量將顯示在該編輯器中，然后可對(duì)其名稱、連接、數(shù)據(jù)類型、地址、數(shù)組計(jì)數(shù)、采集周期等進(jìn)行編輯，編輯的內(nèi)容如圖10所示。圖10創(chuàng)立的變量圖觸摸屏變量用于觸摸屏操作按鈕與PLC之間建立聯(lián)系。定義變量時(shí)，必須使讀取的設(shè)備和地址、輸出的設(shè)備和地址與PLC編程中的地址一致。觸摸屏變量與PLC編程的地址如表2所示。6.2摸屏與西門子PLC以及與計(jì)算機(jī)的接口為了使觸摸屏與PLC正常通訊，必須正確連接通訊電纜，觸摸屏與西門子PLC以及計(jì)算機(jī)的接口通訊電纜的連接如圖11所示。圖11計(jì)算機(jī)的接口通訊電纜的連接6.3WinCCflexible與STEP7的集成作為西門子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)產(chǎn)品家族中的一員，西門子面板產(chǎn)品也可以實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化，是TIA的一局部。要實(shí)現(xiàn)TIA功能，需要將WinCCflexible與SIMATICSTEP7集成，與STEP7集成集成后，可以實(shí)現(xiàn)下述功能。①在集成組態(tài)期間，可以在WinCCflexible平臺(tái)上訪問STEP7組態(tài)PLC時(shí)所創(chuàng)立的STEP7組態(tài)數(shù)據(jù)。②可以使用SIMATIC管理器作為中心點(diǎn)來(lái)創(chuàng)立、處理以及管理SIMATICPLC和WinCCflexible工程。③當(dāng)創(chuàng)立WinCCflexible工程時(shí)，PLC的通訊參數(shù)被預(yù)分配。當(dāng)STEP7中的數(shù)據(jù)發(fā)生更改時(shí)，將在WinCCflexible中更新通訊參數(shù)。④組態(tài)變量和區(qū)域指針時(shí)，可以直接在WinCCflexible中訪問STEP7符號(hào)。在WinCCflexible中，只需選擇想要鏈接變量的STEP7符號(hào)。STEP7中的符號(hào)改變會(huì)在WinCCflexible中更新。⑤只需在STEP7中分配一次符號(hào)名稱，便可以在STEP7和WinCCflexible中使用它。⑥WinCCflexible支持在STEP7中所組態(tài)的ALARM_S和ALARM_D報(bào)警，并可將它們輸出到HMI設(shè)備上。⑦可以創(chuàng)立一個(gè)沒有集成在STEP7中的WinCCflexible工程，并在以后將此工程集成在STEP7中。⑧可以從STEP7中移開集成的工程，將之作為單獨(dú)的工程使用。⑨在STEP7的多重工程中，可以實(shí)現(xiàn)工程之間組態(tài)通訊連接。6.4作主畫面的設(shè)計(jì)在工程主畫面中所創(chuàng)立的主畫面圖，如圖12所示。圖12主畫面圖6.5始界面設(shè)置本系統(tǒng)還可以設(shè)置有初始的界面，設(shè)置方法依然在工程主畫面中進(jìn)行創(chuàng)立，本設(shè)計(jì)所創(chuàng)立的初始畫面如圖13所示。圖13初始畫面圖第七章PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)7.1PLC程序設(shè)計(jì)的根本要求編制一個(gè)較好的PLC控制程序一般需要注意以下幾個(gè)方面：①正確性一個(gè)程序必須經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，以證明其運(yùn)行的正確性，這是對(duì)PLC程序最根本的要求。而正確，標(biāo)準(zhǔn)地使用各種指令，正確合理地使用各類部件，那么是程序正確的重要因素。②可靠性PLC程序不僅要正確，而且要可靠?？煽啃苑从沉薖LC在不同工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性，這也是對(duì)程序設(shè)計(jì)的根本要求。有的用戶程序在正常的工作條件下，或符合邏輯要求的操作情況下能正常工作，但當(dāng)出現(xiàn)非正常工作情況，或進(jìn)行非法操作后，程序就不一定能正常工作了。所以為保證PLC的正常工作，使PLC能應(yīng)付各種非正常的突發(fā)事件，提高實(shí)際應(yīng)用中的可靠性是非常重要的。③合理性PLC程序的合理性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是應(yīng)盡可能使用戶程序簡(jiǎn)短；二是應(yīng)盡可能縮短掃描周期，提高輸入／輸出響應(yīng)速度。④可讀性系統(tǒng)的可讀性好，是指程序要層次清晰，結(jié)構(gòu)合理，指令使用得當(dāng)，并按模塊化，功能化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；在輸入／輸出點(diǎn)及內(nèi)部器件的分配和使用上要有規(guī)律性；還應(yīng)在一些功能段以一些特殊指令后作一些注釋，以方便記憶和理解。一個(gè)可讀性好的程序不僅便于設(shè)計(jì)者加深對(duì)程序的理解，便于修改和調(diào)試，而且還便于使用者讀懂程序，便于調(diào)整