畢業(yè)設(shè)計(jì)---基于plc的自動加料機(jī)控制系統(tǒng)

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

2、lt;/p><p>　　指導(dǎo)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(yīng)用領(lǐng)域也越來越多。自動控制系統(tǒng)是實(shí)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(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。如近年來，在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術(shù)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(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動加料設(shè)備。本次設(shè)計(jì)在本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機(jī)操作的簡便性，保障人身安全的科學(xué)人性化管理的方針下對加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)。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(shè)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(diǎn),因此,一些有實(shí)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(shè)備。 </p><p>　　此設(shè)計(jì)本著節(jié)約資金、降低成本，提高生產(chǎn)效率，人機(jī)操作的簡便性，保障人身安全的情況下對加料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作環(huán)境的加料機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)中自動加料機(jī)控制體系是采用以PLC為核心，結(jié)合觸摸屏等輔助設(shè)備對ＰＬ

5、Ｃ的控制這樣的一套自動化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的，這樣就可以在不購買新設(shè)備的基礎(chǔ)上對舊設(shè)備進(jìn)行自動化改良，這不僅大大提高了工作的效率和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，方便了管理好設(shè)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(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并分別介紹了PLC的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)、自動加料機(jī)的工藝技術(shù)要求、觸摸屏界面設(shè)計(jì)、硬件的選擇、PLC模塊I/O端口的分配、PLC原理圖、程序

6、結(jié)構(gòu)、主電氣圖和系統(tǒng)的功能及保護(hù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：PLC；自動加料機(jī)；I/O端口分配；變頻器；觸摸屏 ；程序結(jié)構(gòu)；</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景和研究意義5</p>

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

8、;<p>　　2.5 PLC的應(yīng)用14</p><p>　　2.6 PLC的發(fā)展15</p><p>　　2.7 PLC系統(tǒng)的其他設(shè)備16</p><p>　　2.8 PLC的編程語言及設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)2

9、1</p><p>　　3.1 PLC的選擇21</p><p>　　3.2 自動加料機(jī)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(jī)界面設(shè)計(jì)28</p><p>　　3.6 電動機(jī)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)40</p><p><

11、b>　　總 結(jié)48</b></p><p><b>　　致謝49</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)50</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)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(chǔ)地位，又處于前沿關(guān)鍵;它是工業(yè)發(fā)展的主體又是國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。以前的工廠都是利用人工的方式進(jìn)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(jì)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(shè)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(jì)增長的主導(dǎo)部門和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)；作為經(jīng)濟(jì)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(dá)國家的重要因素，制造業(yè)在世界發(fā)達(dá)國家的國民經(jīng)濟(jì)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(shè)備逐漸代替了以前的手工操作方式，自動化設(shè)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(jì)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(fù)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(jī)就應(yīng)運(yùn)而生。在今天現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的許多領(lǐng)域中，什么是加料機(jī)呢？顧名思義，加料機(jī)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(jī)器，無論是輕工行業(yè)還是重工業(yè)都不

15、可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，送料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動的作用力加于材料，對材料進(jìn)行運(yùn)動運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器。</p><p>　　改革開放以來，各項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，如自動控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、檢測技術(shù)和信息技術(shù)，使得這些應(yīng)用的領(lǐng)域越來越多。作為輔助裝置的送料機(jī)構(gòu)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(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出更加適合于工作環(huán)境的加料機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)中自動加料機(jī)控制體統(tǒng)就是采用以PLC為核心的自動控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)功能來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　1.2 自動加料機(jī)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求</p><p>　　在玻璃制造行業(yè)中，玻璃全電熔技術(shù)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(diǎn)，因此，一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃產(chǎn)家已經(jīng)開始使用自動加料設(shè)備。為此，本人以此設(shè)計(jì)一套以PLC程序控制的自動加料設(shè)備的控制的程序。</p><p><b>　　工藝要求如下：</b></p><p>　　自動加料機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了2臺電動機(jī)，振動電機(jī)和變頻電機(jī)，分別實(shí)現(xiàn)對加料設(shè)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(jī)是驅(qū)動傳送帶運(yùn)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(guān)，此時給PLC一個信號驅(qū)動變頻器啟動。接著啟動變頻電機(jī)E13，此時變頻電機(jī)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(jì)加料時間到達(dá)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(dá)設(shè)定的運(yùn)行次數(shù)再停止系統(tǒng)。</p><p>　　圖 1.1 運(yùn)動過程示意圖</p><p>　　第二章 可編程控制器基礎(chǔ)</p><p>　　2.1 PLC的簡介</p><p>　　可編程控制器（Programmabl

20、e Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)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(jì)算機(jī)（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(gòu)成的。當(dāng)時汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)和安裝，十分費(fèi)時，費(fèi)工，費(fèi)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(biāo)，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項(xiàng)招標(biāo)指標(biāo)，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(jié)構(gòu)； 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(jié)構(gòu)</p><p>　　1.基本結(jié)構(gòu)：各種PLC的組成結(jié)構(gòu)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。現(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(yùn)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(kuò)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(guān)，光電開關(guān)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(guān)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(shù)，可以有效地保護(hù)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(guān)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(fù)載。</p><p>　　8．?dāng)U展接口和通信接口：PLC的擴(kuò)展接口的作用是將擴(kuò)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(jī)、其他的PLC或是計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)

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(yīng)用廣泛，那么PLC在廣泛的應(yīng)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(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少

28、等進(jìn)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>　　（1）低檔PLC  具有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)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(shù)運(yùn)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(jī)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(qiáng)的模擬量輸入／輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）高檔PLC   除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符

30、號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動化。</p><p>　　3．按I/O點(diǎn)數(shù)分類</p><p>　　根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)< 256點(diǎn)；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(diǎn)數(shù)256～2048點(diǎn)；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(diǎn)數(shù)> 2048點(diǎn)；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(jié)構(gòu)形式分類</b></p><p>　　根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)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(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用

37、這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)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(kuò)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(dú)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(diǎn)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(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　還有一些PLC將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)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(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)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(diǎn)</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(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或

40、弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(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。</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(guān)電源。 （5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)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(kuò)大。 （7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。 3、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

42、多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，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，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(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(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</p><

43、p>　　5、編程簡單易學(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，對使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 </p><p><b>　　PLC的應(yīng)用</b></p><p>　　PLC的應(yīng)用領(lǐng)域，最初，PLC主要用于開關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。</p>

44、<p>　　如今，PLC不僅用于開關(guān)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(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)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(yīng)用有以下五個方面。</p><p>　　1.開關(guān)邏輯量控制——開關(guān)邏輯量控制是PLC最基本的應(yīng)用，即用PLC取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)邏輯控制和順序控制。如機(jī)床電

45、氣控制、電動機(jī)控制、注塑機(jī)控制、電鍍流水線、電梯控制等等?？傊?，PLC既可以用于單機(jī)控制，也可以用于多機(jī)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(yīng)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(jìn)行輸出控制。若使用專用的智能PID模塊，可以實(shí)現(xiàn)對模擬量的閉環(huán)控制。</p><p>　　3.機(jī)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(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對各種機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動控制，如控制構(gòu)件的速度、位移、運(yùn)動方向等。PLC的位置控制典型應(yīng)用有機(jī)器人的運(yùn)動控制、機(jī)械手的位置控制、電梯運(yùn)動控制等，PLC還可以和計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置組成數(shù)控機(jī)床，以數(shù)字控制方式控制零件的加工、金屬的切削等，實(shí)

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(shù)和邏輯運(yùn)算指令和循環(huán)移位與移位指令，所以由PLC構(gòu)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(jìn)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(jī)器人和機(jī)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(jì)算機(jī)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(luò)。并由一臺計(jì)算機(jī)與多臺PLC組成的分布式控制系統(tǒng)，進(jìn)行“集中管理，分散控制”，建立工廠的自動化網(wǎng)絡(luò)。PLC還可以連接CRT顯示器或打印機(jī)，實(shí)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(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)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(diǎn)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(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)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(shù)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(diǎn)包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復(fù)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(shè)備</p><p>　　PLC系統(tǒng)的其他設(shè)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(jī)、條碼讀入機(jī)等等。</p><p>　　編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用

52、于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)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(yùn)行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。</p><p>　　人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)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(yīng)用越來越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。</p><p>　　2.

53、8 PLC的編程語言及設(shè)計(jì)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(diǎn)，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(diǎn)、線圈和用方框表示的指令構(gòu)成。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，線圈代表邏輯運(yùn)算結(jié)果，常用來控制指示燈、開關(guān)盒內(nèi)部標(biāo)志位等，指令框用來表示定時器、計(jì)數(shù)器或數(shù)學(xué)運(yùn)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(fù)雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)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(yùn)算關(guān)系，方框的左側(cè)為邏輯運(yùn)算的輸入變量，右側(cè)為輸出變量，輸入、輸出端的小圈圈表示非運(yùn)算，方框用“導(dǎo)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(jī)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(yàn)豐富的程序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功能。</p><p>　　5.

57、結(jié)構(gòu)化文本（ST）</p><p>　　結(jié)構(gòu)化文本時為IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建的一種專用的高級語言。與梯形圖相比，它可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，編寫的程序非常簡潔和緊湊。</p><p>　　STEP 7的S7 SCL結(jié)構(gòu)化控制語言、編程語言和C語言、Pascal語言相似，特別適合于習(xí)慣使用高級語言編程的人員使用。</p><p>　　在設(shè)計(jì)PLC時總會有一些原則上的

58、要求，也就是設(shè)計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)PLC控制控制系統(tǒng)是應(yīng)按照以下基本原則進(jìn)行，</p><p>　　1. 熟悉控制對象，確定控制范圍</p><p>　　設(shè)計(jì)前要實(shí)地考察，全面且詳細(xì)地了解被控對象的特點(diǎn)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(guān)的機(jī)械設(shè)計(jì)人員和實(shí)際

59、操作人員進(jìn)行相互的交流和討論，明確控制人物和設(shè)計(jì)要求。要了解工藝工程和機(jī)械運(yùn)動與電氣執(zhí)行元件之間的關(guān)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(yùn)動節(jié)拍表。這也是PLC要正確實(shí)現(xiàn)的根本任務(wù)。</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(yīng)的控制方案。在滿足控制要求的前提下，力爭使設(shè)計(jì)出

60、來的控制系統(tǒng)簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)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(jī)械運(yùn)動的控制要求，確定電氣控制系統(tǒng)的工作方式。是單機(jī)控制就可以滿足要求，還是需要多機(jī)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(shè)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(jìn)，才能適應(yīng)新的控制環(huán)境和要求。這就要求在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的時候，應(yīng)考慮到日后生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，而適當(dāng)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(xì)節(jié)和應(yīng)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(shè)計(jì)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(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)在多個系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送、交和處理。PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與外圍設(shè)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(shè)備、接收設(shè)備、控制設(shè)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(jìn)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(diǎn)是將多個數(shù)據(jù)位同時進(jìn)行傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有多少位，就相應(yīng)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(fù)雜程度也就相應(yīng)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(diǎn)是只用一根數(shù)據(jù)線進(jìn)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?yàn)橹灰桓鶖?shù)據(jù)線進(jìn)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(shè)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(luò)中連接收發(fā)雙方的物理通道，也是通信

66、中實(shí)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(luò)應(yīng)用中，普遍使用的是有線介質(zhì)。</p><p>　　1. 同軸光纜——由導(dǎo)體銅質(zhì)芯線、內(nèi)絕緣層、屏蔽層、外絕緣層和塑料保護(hù)層5部分組成，與雙絞線相比，同軸纜線抗干擾能力強(qiáng)，能夠應(yīng)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(jià)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(dǎo)線按照一定規(guī)則以螺旋狀絞合在一起構(gòu)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(hù)層。</p&g

68、t;<p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</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(yīng)用中應(yīng)該全面權(quán)衡利弊、合理地選擇機(jī)型才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的、一般選擇機(jī)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(shè)備資源的浪費(fèi)。機(jī)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(diǎn)的選擇</p><p>　　盲目的選擇點(diǎn)數(shù)多的機(jī)型會造成一定的浪費(fèi)。所以要線弄清楚控制系統(tǒng)的I/O總點(diǎn)數(shù)，再按實(shí)際所需總點(diǎn)數(shù)的15%~20%留出備用量后確定所需PLC的點(diǎn)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(jìn)行估算，一般估算按容量的50%~100%留有余量，對于缺乏經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者。選擇容

70、量是應(yīng)該留有更多的余量。</p><p>　　3. 根據(jù)輸出負(fù)載的特點(diǎn)選型</p><p>　　不同的負(fù)載對PLC的輸出方式有不同的要求。例如，頻繁通斷的感性負(fù)載，應(yīng)選擇晶體管或晶閘管輸出型，而不應(yīng)選擇繼電器輸出型的。</p><p>　　4. 對I/O口響應(yīng)速度的選擇</p><p>　　PLC的I/O響應(yīng)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(guān)量控制的系統(tǒng)，PLC和I/O響應(yīng)時間一般都能滿足實(shí)際工程的要求，可不必考慮I/O響應(yīng)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(jī)型結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　在相同功能和相同I/O點(diǎn)數(shù)據(jù)的情況下，整體式比模塊式價(jià)格低。但模塊式具有功能擴(kuò)展靈活，維修方便（換模塊），容易判斷故障等

72、優(yōu)點(diǎn)，要按實(shí)際需要選擇PLC的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　6. 控制功能的選擇</p><p>　　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。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用SIEMENS S7224XP的PLC。本機(jī)集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值

73、至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨(dú)立的高速計(jì)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(jī)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(qiáng)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(jī)的選擇</p><p>　　目前市場上應(yīng)用的自動加料機(jī)型號比較多，玻璃電熔爐自動加料機(jī)的型號主要有三種：一是翻轉(zhuǎn)進(jìn)給型，二是XY型，三是振動型。從經(jīng)濟(jì)方面以及工作環(huán)境考慮，綜合本人所設(shè)計(jì)的自動加料控制系統(tǒng)考慮，選用振動進(jìn)給型的自動加料機(jī)最為合適。</p><p>　　圖3.2 自動加料機(jī)<

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

76、力的調(diào)速節(jié)能設(shè)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。可以說，有交流電動機(jī)調(diào)速的地方就有變頻器的應(yīng)用。變頻器作為一種新型的調(diào)速節(jié)能設(shè)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(yīng)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(dá)、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(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和技術(shù)數(shù)據(jù)，價(jià)格相差也很大，選用時應(yīng)注意以下問題。</p><p>　　1. 變頻器功率 按所帶的負(fù)載功率選取。多大功率電機(jī)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(fēng)機(jī)水泵專用的變頻器， 有機(jī)床主軸專用的變頻器等等。</

79、p><p>　　3. 負(fù)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(jī)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(jī)的最大運(yùn)行電流大就可以了. </p><p>　　按照生產(chǎn)機(jī)械的類型、調(diào)速范圍、靜態(tài)速度精度、起動轉(zhuǎn)矩及性價(jià)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(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器它采用高性能的矢量控制技術(shù)，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(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)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(gòu)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(diǎn)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)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(dú)立I/O端子板，方便維護(hù)； </p><p>　　采用BiCo技術(shù)，實(shí)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(shí)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(jié)束段的平滑特性； </p><p>　　快速電流限制（FCL），防止運(yùn)行中不應(yīng)有的跳閘； </p><p>　　有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能。 </p><p><b>　　保護(hù)功能： </b></p><p>　　過載能力為200%額定負(fù)載電流，持續(xù)時間3秒和

85、150%額定負(fù)載電流，持續(xù)時間60秒； </p><p>　　過電壓、欠電壓保護(hù)； </p><p>　　變頻器、電機(jī)過熱保護(hù)； </p><p>　　接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； </p><p>　　閉鎖電機(jī)保護(hù)，防止失速保護(hù)； </p><p>　　采用PIN編號實(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，觸摸屏在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用越來越多，從廣義上講，觸摸屏就是一種簡單易學(xué)的就計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或是說人人都會使用的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備，應(yīng)用方面越來越多，特別是應(yīng)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(shè)計(jì)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(xì)信息：</p><p>　　1、標(biāo)準(zhǔn)USB 2.0接口，可接USB鼠標(biāo)、USB鍵盤、USB打印機(jī)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(kuò)展寄存器（EM0~EM9）， 輕松實(shí)現(xiàn)斷電保持。最大可擴(kuò)展到2G(WORD)。 4、通過USB口

88、，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)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(bào)警記錄保存到U盤中。

89、 產(chǎn)品規(guī)格 認(rèn)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(shè)計(jì)</p><p>　　對于觸摸屏的人機(jī)界面設(shè)計(jì)，為了更好的進(jìn)行自動加料控制系統(tǒng)的控制，進(jìn)行了更加人性化，系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)，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(jī)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(jī)的選擇</p><p&g

92、t;　　電動機(jī)的選擇是否恰當(dāng)，關(guān)系到電動機(jī)能否安全、經(jīng)濟(jì)、合理地使用，如果選擇不當(dāng)，會造成浪費(fèi)，甚至燒壞電動機(jī)。電動機(jī)的選擇主要包括：電動機(jī)額定功率的選擇，電動機(jī)電流種類的選擇，電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇，電動機(jī)電壓的選擇，電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇等等。</p><p>　　1．電動機(jī)電流種類的選擇</p><p>　　選擇電動機(jī)的種類，要根據(jù)正產(chǎn)機(jī)械的要求全面衡量各種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件來確定。技術(shù)條件包括

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

94、lt;p>　　生產(chǎn)機(jī)械工作時必然消耗一定的機(jī)械功率PL,而這些機(jī)械功率是由拖動它的電動機(jī)提供的輸出功率P2，即P2=P1。如果選擇的電動機(jī)額定功率PN合適，電動機(jī)運(yùn)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(jī)就能夠達(dá)到正常使用壽命，電動機(jī)容量得到了充分的利用。如果選擇的電動機(jī)額定功率Pn偏小,會出現(xiàn)小馬拉大車的情況，電動機(jī)將長時間在過載的情況下運(yùn)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(jī)的使用壽命，同

95、時也使電動機(jī)的效率下降。所以已選擇電動機(jī)的時候一定要了解所使用機(jī)械功率的大小，然后再去選擇適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)，這樣才能在保障正常的工作，又能提高經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。</p><p>　　3. 電動機(jī)額定電壓的選擇</p><p>　　交流電動機(jī)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(jī)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(jì)又安全，當(dāng)功率在100~200KW以上時，中等功率的電動機(jī)有低壓和高壓兩種類型，選用時應(yīng)根據(jù)工作地點(diǎn)的電源來決定，應(yīng)盡量避免增設(shè)變壓器，以減少投資。</p><p>　　對于礦山及鋼鐵行業(yè)的大型設(shè)備用大功率電動機(jī)，為了提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，多用3000V或6000V的高壓電動機(jī)，這樣既減小了電動機(jī)的體積，又節(jié)約銅線的用量，但使用是

97、應(yīng)注意安全，單相異步電動機(jī)額定電壓多采用220V。</p><p>　　直流電動機(jī)的額定電壓也要和電源電壓相配合。由直流發(fā)電機(jī)供電的直流電動機(jī)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(jī)可提高到600~1000V，當(dāng)電網(wǎng)電壓為380V，直流電動機(jī)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(dāng)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(jī)提供電源的投資。</p><p>　　4. 電動機(jī)結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　電動機(jī)的結(jié)構(gòu)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(jī)安裝時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸處于水平位置，立式電動機(jī)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(yīng)優(yōu)先選用臥式電動機(jī)，立式電動機(jī)價(jià)格較貴，只有為了簡化傳動裝置，又必須垂直運(yùn)轉(zhuǎn)時才采用。</

99、p><p>　　電動機(jī)的工作環(huán)境是由生產(chǎn)機(jī)械的工作環(huán)境決定的。在很多情況下，電動機(jī)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(jī)則要在水中或其他液體中工作?；覊m會使電動機(jī)繞組黏結(jié)上污垢而妨礙散熱；水分、瓦斯、腐蝕性氣體等會使電動機(jī)的絕緣材料性能退化，甚至?xí)耆珕适Ы^緣能力；易燃、易爆氣體與電動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的電火花接觸時將有發(fā)生燃燒、爆炸的危險(xiǎn)。因此，為了保證電動機(jī)能夠在其工

100、作環(huán)境中長期安全運(yùn)行，必須根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件合理地選擇電動機(jī)的防護(hù)方式。電動機(jī)的外殼防護(hù)方式有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式幾種。</p><p>　　5.電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇</p><p>　　電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械傳動系統(tǒng)的要求、設(shè)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(jī)中，電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速高，其體積越小，重量越輕，價(jià)格越低，運(yùn)行的效率越高，因此，選用高速電

101、動機(jī)較經(jīng)濟(jì)合適，但是，若生產(chǎn)機(jī)械要求轉(zhuǎn)速低，這時候選用轉(zhuǎn)速高的電動機(jī)就勢必要采用高傳動比的變速裝置，不但使傳動復(fù)雜，增加了設(shè)備投資。而且傳動效率低，工作可靠性差。因此，選用電動機(jī)轉(zhuǎn)速的原則，應(yīng)該是使電動機(jī)的轉(zhuǎn)速等于或略大于生產(chǎn)機(jī)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(jī)械的轉(zhuǎn)速很低，也采用與它相配合的低速電動機(jī)，雖然電動機(jī)貴點(diǎn)，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(shù)指標(biāo)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(jì)的電動機(jī)，由于經(jīng)常啟動、制動和反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，選擇額定轉(zhuǎn)速時則應(yīng)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(jī)的飛輪矩和額定轉(zhuǎn)速，應(yīng)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(jī)。</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(shí)現(xiàn)的運(yùn)動方式有三種：直線式往返運(yùn)動、連續(xù)轉(zhuǎn)動、擺動、對應(yīng)的氣動元件為：氣缸、氣馬達(dá)、擺動式氣缸和齒輪條驅(qū)動擺動。</p><p>　　引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動機(jī)氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在

104、壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸的應(yīng)用領(lǐng)域：印刷（張力控制）、半導(dǎo)體（點(diǎn)焊機(jī)、芯片研磨）、自動化控制、機(jī)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(jī)械能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動的和做往復(fù)擺動的兩類。做往復(fù)直線運(yùn)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(shè)計(jì)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(cè)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(cè)有壓縮空氣進(jìn)入，即氣缸上只有一個壓縮空氣的入口，故只有一側(cè)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(fù)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)氣缸，此設(shè)計(jì)選用的也是日本SMC標(biāo)準(zhǔn)CM2型系列氣缸，SMC標(biāo)準(zhǔn)氣缸不僅在使用上可靠方便，既有安全，快速、耐用等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　圖3.7.2CM2型氣缸</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)先列出可能用到的軟元件，如下表：</p><p><b>　　元件設(shè)置</b></p><p>　　4.3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)中所需要的技術(shù)要求，輸入輸出的端口分配，工作流程圖，設(shè)計(jì)出下面的程序。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p

110、><p>　　本次PLC畢業(yè)設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系緊密，使我充分認(rèn)識到了這門課程的實(shí)際意義和現(xiàn)實(shí)重要性。此設(shè)計(jì)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(shí)中是密不可分的，特備是應(yīng)用在制造和生產(chǎn)行業(yè)，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)的不斷提高，也使PLC控制方面發(fā)展的很快。通過本次設(shè)計(jì)我掌握了電氣控制的原理設(shè)計(jì)的基本方法，并能達(dá)到熟練使用可編程控制器實(shí)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(jìn)

111、行系統(tǒng)外圍電路設(shè)計(jì)、接線、編程、調(diào)試等工作。</p><p>　　在此次設(shè)計(jì)中，不僅學(xué)到了硬件方面的知識，而對于軟件方面也學(xué)到了很多，硬件方面，對PLC的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)中，學(xué)到了很多東西，從知道設(shè)計(jì)題目后的茫然，到最后慢慢的進(jìn)行設(shè)計(jì)，雖然說設(shè)計(jì)的不是很好，但也使自己對