PLC在木板自動剪切機中的應(yīng)用

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長和企業(yè)之間的競爭日益加劇和人力資源成本的上開，社會對各類板材的需求量不斷增長，對板材加工的效率也提出了更高的要求。該設(shè)計對我國木板自動剪切機的重要性等方面進(jìn)行了研究，探討了木板自動剪切機智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)實際需要和市場的需求，選擇了以可編程控制器為主的控制方案。本設(shè)計的木板自動剪切機，控制系統(tǒng)自動進(jìn)行送料、壓塊壓料、剪刀剪切等功能。系統(tǒng)可以自動剪切自動計數(shù)，并有數(shù)碼管顯示剪切數(shù)的功能，當(dāng)計數(shù)器記滿，報警器發(fā)出報警聲同時計數(shù)器復(fù)位。剪切機循環(huán)進(jìn)行生產(chǎn)，只有按下停止按鈕剪切機才會停止工作。采用組態(tài)軟件監(jiān)控畫面，可實現(xiàn)無人操作就可現(xiàn)場監(jiān)控。系統(tǒng)自動循環(huán)剪切，由電動

2、機提供動力。該控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、維修方便、經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)點。設(shè)計中，通過組態(tài)王界面控制設(shè)計，實現(xiàn)對整個機構(gòu)運動過程的仿真。本文主要采用了基于三菱FX2N系列的可編程控制器和亞控公司的組態(tài)軟件組態(tài)王的木板自動剪切機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。編程時調(diào)用了編程軟件FX2N中自帶的數(shù)碼管顯示控制模塊，使得程序更為簡潔，運行速度更為理想。利用組態(tài)軟件組態(tài)王設(shè)計人機界面，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實時采樣與處理。關(guān)鍵詞：可編程控制器剪切機光電開關(guān)組態(tài)王AbstractWithChinassustainedeconomicgrowth,intensifyingcompetitionbetweene

3、nterprisesandrisingcostofhumanresource,thedemandofsocietyforallkindofplankiscontinuouslygrowingandtheefficiencyalsobeenputtohigherrequest.ThisdesignstudiestheimportanceofChineseboardautomaticcuttingmachineandanalysestheimplementationschemeofintelligencecontrolsystem.Accordingtotheactualneedsandthene

4、edsofthemarket,wechoseprogrammablecontrollerasthemaincontrolscheme.TheboardautomaticcuttingmachineofthisdesignhasFunctionsofautomaticcontrolforfeeding,pressingblockandmakings,scissorsshearingetc.Thesystemcanautomaticallyshearandcount,anddisplaytheshearnumberwithaNixietube.Whenthecounter,thealarmwill

5、ringandthecounterreset.Shearmachineproductcircularlyandwhenpressthestopbuttonitwillstopworking.Usingconfigurationsoftwaretomonitorscreen,itcanrealizesitemonitoringwithoutpeopleoperating.Thesystemautomaticallyandcircularlyshearspoweredbyelectricmotors.Thiscontrolsystemhasadvantagesofsimplestructure,e

6、asyprocessing,andconvenientmaintenance.Itseconomicalandpractical.ThedesignrealizesthesimulationofmechanismmotionprocessthroughthecontrolofKingviewinterface.ThepapermainlybasesondesignschemeofFX2NseriesMitsubishiprogrammablecontrollerandAsiacontrolconfigurationsoftwareconfigurationkingboardautomatics

7、hearmachinecontrolmoduleofprogrammingsoftwareFX2N,whichmakestheprocessmoreconciseandtherunningspeedmoreideal.Usingconfigurationsoftwareconfigurationkingdesignhuman-machineinterface,werealizethereal-timemonitoringandreal-timedatasamplingandprocessing.Keyword:PLCAlligatorshearPhotoelectricswitchConfig

8、urationking第1章緒論11.1 課題研究的目的意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21.2.2 國外研究現(xiàn)狀21.3 課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新點31.3.1 主要研究內(nèi)容31.3.2 主要創(chuàng)新點3第2章PLC和組態(tài)王簡介42.1 可編程控制器介紹42.1.1 可編程控制器的概述42.1.2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)42.1.3 可編程控制器的特點及應(yīng)用52.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟62.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則72.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟72.3 組態(tài)王的基礎(chǔ)92.3.1 組態(tài)軟件概述92.3.2 組態(tài)王的特點102.3.3 組態(tài)軟件

9、在國內(nèi)外的發(fā)展102.3.4 組態(tài)王的使用12第3章基于PLC的木板自動剪切機系統(tǒng)硬件的設(shè)計143.1 系統(tǒng)原理框圖143.2 主電路接線圖143.3 PLC的端子接線圖153.4 木板自動剪切機PLC的I/O分配表163.5 PLC的選型173.6 硬件配置183.6.1 光電開關(guān)183.6.2 電機選型203.6.3 其他設(shè)備選型203.6.4 主要電氣元件目錄表23第4章基于PLC的木板自動剪切機系統(tǒng)軟件的設(shè)計244.1 PLC程序設(shè)計方法244.1.1 圖解法編程244.1.2 經(jīng)驗法編程244.1.3 計算機輔助設(shè)計編程254.2 編程軟件FX2N的介紹254.2.1 FX系列介紹2

10、54.2.2 FX2N系列介紹254.3 控制程序流程圖254.4 梯形圖分段設(shè)計274.4.1 啟動及木料右移274.4.2 壓塊與剪刀下移274.4.3 壓塊與剪刀上移274.4.4 計數(shù)功能284.4.5 報警功能294.5 指令表294.6 系統(tǒng)的調(diào)試29第5章組態(tài)王軟件監(jiān)控設(shè)計315.1 新建工程315.2 設(shè)備定義325.3 變量定義錯誤！未定義書簽。5.4 畫面繪制335.5 動回連接及程序編寫345.5.1 動畫連接5.5.2 程序編寫34錯誤！未定義書簽。5.6 配置系統(tǒng)355.7 運行與調(diào)試36第1章緒論1.1 課題研究的目的意義木板自動剪切機是一種精確控制板材加工尺寸，將

11、大型板塊進(jìn)行自動剪切的設(shè)備。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速增長，社會對各類板材（如圖1-1板材紋理和圖1-2板材樣式）所示的需求量不斷增長，對板材加工的精度提出了更高的要求，另外，隨著企業(yè)之間的競爭日益加劇和人力資源成本的上升，廠家為了在競爭中占據(jù)有利地位，除了保證板材加工的精度外，對板材加工的效率也提出了更高的要求。傳統(tǒng)自動剪切機采用繼電器作為控制器件，控制系統(tǒng)較復(fù)雜，參數(shù)改變不靈活，大量接線使系統(tǒng)可靠性降低，維修率高，降低了生產(chǎn)效率。圖1-1板材紋理圖1-2板材樣式針對普通剪切機或傳統(tǒng)自動剪切機存在的不足，為滿足中小企業(yè)對普通剪切機進(jìn)行技術(shù)改造和升級的需求，提出一種基于可編程控制器FX2N的木板自

12、動剪切控制系統(tǒng)方案并實現(xiàn)。PLC具有操作簡單，運行可靠，抗干擾能力強，編程方便，控制精度高等明顯優(yōu)勢。而且PLC以其靈活性、快速性、可靠性和性價比高等特點越來越受到企業(yè)或者團(tuán)體設(shè)計者們的歡迎，在各行各業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。對普通剪切機或傳統(tǒng)自動剪切機升級改造，能夠提高工作效率和剪板精度，降低能耗1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來，我國剪切機技術(shù)為適應(yīng)市場發(fā)展，不斷提高裝機水平，提高板材剪切技術(shù)及質(zhì)量水平。普通剪切機存在的主要不足有加工精度不高；操作繁瑣，容易出錯，剪切機需要人工操作，剪切動作的控制需人工完成，占用人力資源，也容易出錯；能耗大，效率低。由普通剪切機發(fā)展而來的傳統(tǒng)自

13、動剪切機采用繼電器作為控制器，其控制系統(tǒng)較復(fù)雜，參數(shù)改變不靈活，大量接線使系統(tǒng)可靠性降低，維修率高，降低了生產(chǎn)效率。但我國使用PLC進(jìn)行自動控制，至今還沒有形成主流。全自動剪切機應(yīng)用于板材加工系統(tǒng)，要求板料的一系列剪切過程必須按一定的節(jié)拍控制動作，以確保精確度。對于這樣的控制要求，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)復(fù)雜，功能不完善、效率低、可靠性差；自動化程度不高，安全系數(shù)低。為此，采用PLC實現(xiàn)自動剪板機的控制，可以獲得較好的控制效果。在我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入快速發(fā)展的新時期，在剪切機發(fā)展的過程中，必須提高剪切機的自主開發(fā)、制造能力，提高生產(chǎn)集中度，加快技術(shù)引進(jìn)與國際合作，降低生產(chǎn)成本、縮短產(chǎn)品周期1。1.2.2 國外研

14、究現(xiàn)狀國外的剪切機的技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，目前功能越來越齊全，操作越來越方便。根據(jù)國外資料統(tǒng)計，在工業(yè)控制中80%都采用PLC來完成，目前國外PLC應(yīng)用于自動控制這一領(lǐng)域占60%左右。英國EdwardsPearson公司開發(fā)的CNC剪板機，采用ChIC前擋料裝置的CNC剪板機，不但可提高生產(chǎn)率，而且可提高零件的精度和重復(fù)精度。瑞士Hammerler公司的CNC控$5-軸AS6型6X3100液壓剪板機，帶有前夾鉗送料裝置和后擋料裝置，工件、余料由堆垛系統(tǒng)分別堆放，預(yù)選的剪切件數(shù)和鋼板尺寸由數(shù)碼管顯示，擺動刀架的刀片間隙可以手工調(diào)節(jié)或由聯(lián)到CHIC控制機構(gòu)上的液壓定位裝置按板厚自動調(diào)節(jié)。比利時LVD公

15、司是國外規(guī)模最大的控制系統(tǒng)最有代表性的二家剪板機制造廠商之一，其CNC系統(tǒng)的MNC8500和MNC9000采用CAD、CMA技術(shù)，使剪切機加工達(dá)到完全自動化程度。意大利薩瓦尼尼公司的C2型直角剪板機FMC,將沖完的大張板材分割成小型工件。德國博士公司研制的LB13QUICK型角剪機，是具有兩個工位的多功能角剪機，主工位的剪切角度為900,輔工位則可對板材進(jìn)行沖孔或沖切。復(fù)合沖頭單元是薩瓦尼尼公司的專利技術(shù)，該公司專利技術(shù)的直角剪單元，帶有獨立的刀片，刀片間隙可自動調(diào)整，能沿X,Y軸方向剪切任意長度。薩瓦尼尼公司S4金屬薄板沖剪系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可將折彎件的圖形轉(zhuǎn)換成平面圖形，并自動生成沖剪程序；

16、沖剪程序生成后，整個生產(chǎn)過程無須人工看管和干預(yù)。隨著國外技術(shù)日新月異的發(fā)展，剪切機必將實現(xiàn)控制智能化、體系開放化、驅(qū)動數(shù)據(jù)化、通信網(wǎng)絡(luò)化、設(shè)備運行的高速化和加工高精化1。1.3 課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新點1.3.1 主要研究內(nèi)容光電編碼器結(jié)合行程開關(guān)對棒料是否到達(dá)壓料位置進(jìn)行判斷；夾緊、剪切和松開工序由壓力傳感器和行程開關(guān)判斷；當(dāng)計數(shù)器記滿9999次，報警器發(fā)出報警聲同時計數(shù)器復(fù)位；剪切機循環(huán)進(jìn)行生產(chǎn)，只有按下停止按鈕剪切機才會停止工作；采用組態(tài)軟件監(jiān)控畫面，可實現(xiàn)無人操作就可現(xiàn)場監(jiān)控。1.3.2 主要創(chuàng)新點有計數(shù)功能，當(dāng)木板剪切到所需的數(shù)量后能夠發(fā)出報警信號，且有組態(tài)王的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)無人操作的功

17、能。減少了工人的工作量，節(jié)省了時間，提高了勞動效率。第2章PLC和組態(tài)王簡介2.1 可編程控制器介紹2.1.1 可編程控制器的概述可編程控制器(ProgrammableController)是計算機家族中的一員，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稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController),簡稱PLC,它主要用來代替繼電器實現(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算機(PersonalComputer的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。2.1.

18、2 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，基本構(gòu)成為：(1)電源：PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。一般交流電壓波動在+10%+15%范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。(2)中央處理單元(CPU):中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條

19、讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進(jìn)一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。(3)存儲器：存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。(4)輸入輸出接口電路：現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集

20、成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(5)功能模塊：如計數(shù)、定位等功能模塊。(6)通信模塊：如以太網(wǎng)、RS485、Profibus-DP通訊模塊等。2.1.3 可編程控制器的特點及應(yīng)用(1)PLC的特點PLC可靠性高，抗干擾能力強；通用性高，使用方便；程序設(shè)計簡單，易學(xué)；系統(tǒng)設(shè)計周期短；安裝簡便，調(diào)試方便，維護(hù)工作量小。PLC的應(yīng)用目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類：開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯

21、控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。模擬量控制在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機或

22、伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采

23、集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。通信及?lián)網(wǎng)PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便2。2.2 PLC空制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟圖3-1PLC控制設(shè)計明白PLC的基本工作原理和指令系統(tǒng)后，就可以把PLC應(yīng)用到實際的工程項目中。無論是用PLC組成集散控制系統(tǒng)，還是獨立控制系統(tǒng)，PLC控制部分的設(shè)計都可以參考圖3-1所示的步驟。2.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)的工藝要

24、求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。而在實際設(shè)計過程中，設(shè)計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設(shè)計原則可以歸納為4點：2.2.2 性原則：最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)過程或機械設(shè)備的控制要求。(2)可靠性原則：確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。(3)經(jīng)濟(jì)型原則：力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。(4)發(fā)展性原則：適當(dāng)考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的需要，在I/O接口、通信能力等方面留有余地。根據(jù)系統(tǒng)所需完成的控制任務(wù)，對被控對象的生產(chǎn)工藝及特點進(jìn)行詳細(xì)分析，特別是從以下幾個方面給以考慮：(1)控制規(guī)模一個控制系統(tǒng)的控制規(guī)模可用該系統(tǒng)的I/O設(shè)備總數(shù)來衡量。當(dāng)控制規(guī)模較大時，特別是開關(guān)量控制的I/O設(shè)備較多時，最適合采用P

25、LC控制。(2)工藝復(fù)雜程度當(dāng)工藝要求較復(fù)雜時，采用PLC控制具有更大的優(yōu)越性。(3)可靠性要求目前，當(dāng)I/O點數(shù)在20甚至更少時，就趨向于選擇PLC控制了。(4)數(shù)據(jù)處理速度若數(shù)據(jù)處理程度較低，而主要以工業(yè)過程控制為主時，采用PLC控制將非常適宜。2.2.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟PLC控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。所謂硬件設(shè)計，是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計，而軟件設(shè)計即PLC應(yīng)用程序的設(shè)計。整個系統(tǒng)的設(shè)計分以下5步進(jìn)行：(1)熟悉被控對象深入了解被控系統(tǒng)是設(shè)計控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。設(shè)計人員必須深入現(xiàn)場，認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并于相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計

26、中出現(xiàn)的問題。這一階段必須對被控對象所有功能全面的了解，對對象的各種動作及動作時序、動作條件、必要的互鎖與保護(hù)；電氣系統(tǒng)與機械、液壓、氣動及各儀表等系統(tǒng)間的關(guān)系；PLC與其他設(shè)備的關(guān)系，PLC之間是否通信聯(lián)網(wǎng)；系統(tǒng)的工作方式及人機界面，需要顯示的物理量及顯示方式等。(2)硬件選擇系統(tǒng)I/O設(shè)備的選擇：輸入設(shè)備包括按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等；輸出設(shè)備包括繼電器、接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等。選擇PLC:PLC選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。PLC的I/O端口分配：在進(jìn)行I/O通道分配時應(yīng)給出I/O通道分配表，表中應(yīng)包含I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功

27、能等。繪制PLC外圍硬件線路圖：畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖，到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。計數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。(3)編寫應(yīng)用程序根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，采用合適的設(shè)計方法來設(shè)計PLC程序。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容：初始化程序：在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對某些數(shù)據(jù)區(qū)、計數(shù)器等進(jìn)行清零，對某些數(shù)

28、據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對某些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。檢測、故障診斷和顯示等程序：這些程序相對獨立，一般在程序設(shè)計基本完成時再添加。保護(hù)和連鎖程序：保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂。(4)程序調(diào)試程序調(diào)試分為2個階段，第一階段是模擬調(diào)試、第二階段是現(xiàn)場調(diào)試。程序模擬調(diào)試：以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場實際狀態(tài)，為程序的運行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場信號的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備(如用另一臺PLC或一些輸入器件等)模擬產(chǎn)生現(xiàn)場的信號，并將這些信號以硬接線的

29、方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時效性較強。軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場信號，其簡單易行，但時效性不易保證。模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。現(xiàn)場調(diào)試：當(dāng)控制臺及現(xiàn)場施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，如不能滿足要求，須重新檢查程序和接線，及時更正軟硬件方面的問題。(5)編寫技術(shù)文件技術(shù)文件包括設(shè)計說明書、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說明書等3。2.3 組態(tài)王的基礎(chǔ)2.3.1 組態(tài)軟件概述新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它具有適應(yīng)性強、開放

30、性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)微機。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計

31、算機和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。目前世界上有不少專業(yè)廠商包括專業(yè)軟件公司和硬件系統(tǒng)廠商生產(chǎn)和提供各種組態(tài)軟件產(chǎn)品?！敖M態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem簡稱DCS)的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，PC(包括工控機)相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：PC技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)已臻成熟；由PC構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的擁有成本；PC的軟件資源和硬件資豐富，軟件之間的互操作性強；基于PC的控制系統(tǒng)易于學(xué)習(xí)和

32、使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在PC技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的HMI(人機接口軟件，HumanMachineInterface)的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI

33、應(yīng)用，開發(fā)時間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，把用戶從這些困境中解脫出來，可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容402.3.2 組態(tài)王的特點它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連

34、接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。2.3.3 組態(tài)軟件在國內(nèi)外的發(fā)展組態(tài)軟件產(chǎn)品于80年代初出現(xiàn)，并在80年代末期進(jìn)入我國。但在90年代中期之

35、前，組態(tài)軟件在我國的應(yīng)用并不普及。究其原因，大致有以下幾點：(1)國內(nèi)用戶還缺乏對組態(tài)軟件的認(rèn)識，項目中沒有組態(tài)軟件的預(yù)算，或?qū)幵竿度肴肆ξ锪︶槍唧w項目做長周期的繁冗的上位機的編程開發(fā)，而不采用組態(tài)軟件；(2)在很長時間里，國內(nèi)用戶的軟件意識還不強，面對價格不菲的進(jìn)口軟件(早期的組態(tài)軟件多為國外廠家開發(fā))，很少有用戶愿意去購買正版。(3)當(dāng)時國內(nèi)的工業(yè)自動化和信息技術(shù)應(yīng)用的水平還不高，組態(tài)軟件提供了對大規(guī)模應(yīng)用、大量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控、處理并可以將處理的結(jié)果生成管理所需的數(shù)據(jù)，這些需求并未完全形成。隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時，人們逐漸意識到原有的上位機

36、編程的開發(fā)方式。對項目來說是費時費力、得不償失的，同時，MIS(管理信息系統(tǒng)，ManagementInformationSystem)和CIMS(計算機集成制造系統(tǒng)，ComputerIntegratedManufacturingSystem的大量應(yīng)用，要求工業(yè)現(xiàn)場為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、決策提供更詳細(xì)和深入的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中的各個環(huán)節(jié)。因此，在1995年以后，組態(tài)軟件在國內(nèi)的應(yīng)用逐漸得到了普及。下面就對幾種組態(tài)軟件分別進(jìn)行介紹。(1)InTouch:Wonderware的InTouch軟件是最早進(jìn)入我國的組態(tài)軟件。在80年代末、90年代初，基于Windows3.1的InTouch軟件曾

37、讓我們耳目一新，并且InTouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的InTouch軟件采用DDE方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的InTouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的Windows平臺，并且提供了OPC支持。(2)Fix：Intellution公司以Fix組態(tài)軟件起家，1995年被愛默生收購，現(xiàn)在是愛默生集團(tuán)的全資子公司，F(xiàn)ix6.x軟件提供工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序(需單獨購買)。Intellution將自己最新的產(chǎn)品系列命名為iFiX,在iFiX中，Intellution提供了強大的組態(tài)功能，但新版本與以往的6.x版本并不完全兼容。原有的Script語言改為VB

38、A(VisualBasicForApplication),并且在內(nèi)部集成了微軟的VBA開發(fā)環(huán)境。遺憾的是，Intellution并沒有提供6.1版腳本語言到VBA的轉(zhuǎn)換工具。在iFiX中，Intellution的產(chǎn)品與Microsoft的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。Intellution也是OPC(OLEforProcessControl)組織的發(fā)起成員之一。iFiX的OPC組件和驅(qū)動程序同樣需要單獨購買。(3)Citech：CiT公司的Citech也是較早進(jìn)入中國市場的產(chǎn)品。Citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech提供了類似C語言的腳本

39、語言進(jìn)行二次開發(fā)，但與iFix不同的是，Citech的腳本語言并非是面向?qū)ο蟮模穷愃朴贑語言，這無疑為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。(4)WinCC：Simens的WinCC也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens提供類C語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。WinCC內(nèi)嵌OPC支持，并可對分布式系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。但WinCC的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用戶最好經(jīng)過Simens的培訓(xùn)以掌握WinCC的應(yīng)用。(5)組態(tài)王：組態(tài)王是國內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司(更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅)。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語言支持。組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動程序。(6)Contro

40、x(開物)：華富計算機公司的Controx2000是全32位的組態(tài)開發(fā)平臺，為工控用戶提供了強大的實時曲線、歷史曲線、報警、數(shù)據(jù)報表及報告功能。作為國內(nèi)最早加入OPC組織的軟件開發(fā)商，Controx內(nèi)建OPC支持，并提供數(shù)十種高性能驅(qū)動程序。提供面向?qū)ο蟮哪_本語言編譯器，支持ActiveX組件和插件的即插即用，并支持通過ODBC連接外部數(shù)據(jù)庫。Controx同時提供網(wǎng)絡(luò)支持和WevServer功能。(7)ForceControl(力控)：大慶三維公司的ForceControl(力控)從時間概念上來說，力控也是國內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。只是因為早期力控一直沒有作為正式商品廣泛推廣，所以并

41、不為大多數(shù)人所知。大約在93年左右，力控就已形成了第一個版本，只是那時還是一個基于DOS和VMS的版本。后來隨著Windows3.1的流行，又開發(fā)出了16位Windows版的力控。但直至Windows95版本的力控誕生之前，他主要用于公司內(nèi)部的一些項目。32位下的1.0版的力控，在體系結(jié)構(gòu)上就已經(jīng)具備了較為明顯的先進(jìn)性，其最大的特征之一就是其基于真正意義的分布式實時數(shù)據(jù)庫的三層結(jié)構(gòu)，而且其實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)可為可組態(tài)的活結(jié)構(gòu)。在19992000年期間，力控得到了長足的發(fā)展，最新推出的2.0版在功能的豐富特性、易用性、開放性和I/O驅(qū)動數(shù)量，都得到了很大的提高。在很多環(huán)節(jié)的設(shè)計上，力控都能從國內(nèi)用戶

42、的角度出發(fā)，即注重實用性，又不失大軟件的規(guī)范。另外，公司在產(chǎn)品的培訓(xùn)、用戶技術(shù)支持等方面投入了較大人力，相信在較短時間內(nèi)，力控軟件產(chǎn)品將在工控軟件界形成巨大的沖擊5。其他常見的組態(tài)軟件還有GE的Cimplicity,Rockwell的RsView,NI的LookOut,PCSoft的Wizcon以及國內(nèi)一些組態(tài)軟件通態(tài)軟件公司的MCGS,也都各有特色。2.3.4 組態(tài)王的使用(1)使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法：圖形界面的設(shè)計構(gòu)造數(shù)據(jù)庫建立動畫連接運行和調(diào)試(2)使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點：實驗全部用軟件來實現(xiàn)，只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗，從而大大減少

43、購置儀器的經(jīng)費。該系統(tǒng)是中文界面，具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言，操作簡單易學(xué)且編程簡單，參數(shù)輸入與彳改靈活，具有多次或重復(fù)仿真運行的控制能力，可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線，能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線，這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。(3)在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個方面：圖形，是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。數(shù)據(jù)，就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫，并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性，比如水位、流量等。連接，就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行，以及怎樣讓操作者輸入

44、控制設(shè)備的指令。第3章基于PLC的木板自動剪切機系統(tǒng)硬件的設(shè)計3.1 系統(tǒng)原理框圖基于PLC的木板自動剪切機的原理系統(tǒng)框圖如圖3-1所示:光電傳感器圖3-1系統(tǒng)原理框圖控制系統(tǒng)各部分的介紹：光電傳感器：光電開關(guān)也稱光電傳感器，是光電接近開關(guān)的簡稱，當(dāng)木板下落，光電開關(guān)被遮斷一下，它是用來檢測木板，并發(fā)送信號。PLC:主要完成對各個輸入量的采集和處理，根據(jù)預(yù)先編好的程序處理數(shù)據(jù)，輸出控制信號。控制對象：本系統(tǒng)中的控制對象主要有：送料電機，壓塊電機，剪刀電機，數(shù)碼管和報警燈。七段數(shù)碼管：顯示計數(shù)，可表示當(dāng)前的木板剪切數(shù)。報警：當(dāng)木板剪切數(shù)到達(dá)需要值時，報警。3.2 主電路接線圖主電路如圖3-2,它

45、包括從電源到電動機的電路，是強電流通過的部分。三相交流電源引入線采用L1、L2、L3標(biāo)號，連接著3臺電動機，M1送料電機工作，M2壓塊電機工作，M3剪刀電機工作。系統(tǒng)中采用三相交流異步電動機，由于電機容量較小，可以直接啟動。圖3-2主電路圖三相異步電動機采用電容制動方式，電容制動是在切斷三相異步電動機的交流電源后，在定子繞組上接入電容器，轉(zhuǎn)子內(nèi)剩磁切割定子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電流，向電容器充電，充電電流在定子繞組中形成磁場，磁場與轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流相互作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向相反的制動力矩，使電動機迅速停轉(zhuǎn)6。3.3 PLC的端子接線圖PLC的端子接線圖就是PLC的外圍接線圖，分輸入與輸出端口，本控制系統(tǒng)中,輸入端

46、子有按鈕、光電開關(guān)、限位開關(guān)；輸出端子有中間繼電器、報警燈、七段數(shù)碼管顯示。系統(tǒng)的控制過程是：按下啟動按鈕，剪切機開始工作，傳送帶送料。木板到達(dá)限位開關(guān)處停止。壓塊下降。當(dāng)壓塊下降到指定位置處剪刀開始下降，剪刀剪切木板后上升。同時木板下落，關(guān)電開關(guān)被遮斷計數(shù)器對木板進(jìn)行計數(shù)，數(shù)碼管顯示木板剪切數(shù)。壓塊上升到指定位置傳送帶繼續(xù)送料，循剪刀上升到指定位置處壓塊開始上升，環(huán)進(jìn)行剪切。系統(tǒng)具有自動計數(shù)功能，每一次有效剪切都將做一數(shù)值上的累加，顯示在數(shù)碼管上；數(shù)碼管顯示記滿9999次，報警燈亮，同時數(shù)碼管顯示為0按下停止按鈕剪切機停止工作。木板自動剪切機的PLC外圍端子接線圖如圖3-3所示：光電開關(guān)壓塊

47、上升到位翦刀上升到位壓塊下降到位木科到位啟動按鈕SB1rnX007X006XO05X004X003X002X001XOOOCOMNW82INZX二Y046Y044Y043Y042Y041Y040cornY030Y025Y024Y023Y022Y021Y020Y0FY016Y015Y014Y013Y012YOUY010Y00-Y006Y005Y004YOOSY002Y001Y000com口uR-itsI_F報警壓塊上升切力上升壓塊下降本科右移CO111comcomcom圖3-3PLC端子接線圖3.4 木板自動剪切機PLC的I/O分配表該設(shè)計木板自動剪切機控制系統(tǒng)，根據(jù)PLC的端子接線圖輸入有8個

48、輸入端子，38個輸出端子。根據(jù)本設(shè)計控制系統(tǒng)PLC外圍接線圖，輸入端子中SB1為啟動按鈕，SB2為停止按鈕，SQ1為木料到位的限位開關(guān)，SQ2為壓塊下降到位的限位開關(guān)，SQ3為剪刀下降到位的限位開關(guān)，SQ4為剪刀上升到位的限位開關(guān)，SQ5為壓塊上升到位的限位開關(guān)，SQ為光電開關(guān)。輸出端子中有4位七段數(shù)碼管，有木板右移、壓塊下降、壓塊上升、剪刀下降、剪刀上升和報警燈的表示。K2Y0表示Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7,七段顯示千位。K2Y10表示Y10、Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17,七段顯示百位。K2Y20表示Y20、Y21、Y22、Y23、Y24、Y25

49、、Y26、Y27,七段顯示十位。K2Y30表示Y30、Y31、Y32、Y33、Y34、Y35、Y36、Y37,七段顯示個位?？刂葡到y(tǒng)中I/O點分配表如表3-1所小。表3-1I/O分配表輸入地址名稱代號輸出地址名稱代號X000啟動按鈕SB1Y000Y007七段數(shù)碼管顯示千位X001木料右移到位SQ1Y010Y017七段數(shù)他管顯不百位X002壓塊下降到位SQ2Y020Y027七段數(shù)碼管顯示十位X003男力卜降到位SQ3Y030Y037七段數(shù)碼管顯布個位X004剪刀上升到位SQ4Y040木料右移KM0X005壓塊上升到位SQ5Y041壓塊下降KM1X006光電開關(guān)被遮SQY042男力卜降KM2X00

50、7停止按鈕SB2Y043剪刀上升KM3Y044壓塊上升KM4Y046L13.5PLC的選型(1)選才PLC機型的基本原則在滿足控制要求的前提下，保證工作可靠，使用維護(hù)方便，以獲得最佳的性能價格比。PLC的型號種類很多，對于開關(guān)量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)選用小型PLC就能滿足要求。這里選用FX2N系列。(2)PLC容量的估算I/O的點數(shù)和用戶存儲器的容量。I/O點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要指標(biāo)，根據(jù)控制任務(wù)估算出所需I/O的點數(shù)是硬件設(shè)計的重要內(nèi)容。一般來說，輸入點與輸入信號、輸出點與輸出控制是一一對應(yīng)的。輸入信號有多少輸入點選多少，輸出信號有多少輸出點也應(yīng)與之對應(yīng)。PLC用戶程序所需內(nèi)存容量一般與

51、開關(guān)量輸入、輸出點數(shù)，模擬量輸入、輸出點數(shù)及用戶程序的編寫質(zhì)量等有關(guān)。對控制較復(fù)雜、數(shù)據(jù)處理較大的系統(tǒng)，要求的存儲容量就要大些。對于同樣的系統(tǒng)，不同的用戶編寫的程序也可能會使程序長度和執(zhí)行時間差別很大。本設(shè)計根據(jù)實際情況要求和PLC選型的原則，選出PLC的型號為FX2N-128MR可以滿足控制要求。它表示的含義包括如下幾部分：基本單元，內(nèi)部包括CPU、存儲器、輸入輸出口及電源；具輸入輸出總點數(shù)為128點，其中輸入點數(shù)為64點，輸出點數(shù)為64點；輸出類型為繼電器型703.6硬件配置3.6.1 光電開關(guān)光電開關(guān)也稱光電傳感器，是光電接近開關(guān)的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通

52、電路，從而檢測物體有無的。光電開關(guān)將輸入電流在發(fā)射器上轉(zhuǎn)換為光信號射出，接收器再根據(jù)接收到的光線的強弱或有無對目標(biāo)物體進(jìn)行探測。(1)傳感器的介紹傳感器有四種開關(guān)，分別是：接近開關(guān)、光電開關(guān)、電容開關(guān)、模擬量開關(guān)。傳感器是能感受規(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。傳感器按工作原理分為物理傳感器和化學(xué)傳感器。物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)，被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號；化學(xué)傳感器包括那些以化學(xué)吸附、電化學(xué)反應(yīng)等現(xiàn)象為因果關(guān)系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號80(2)

53、光電開關(guān)的選型光電開關(guān)是由發(fā)射器、接收器和檢測電路三部分組成。發(fā)射器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。受脈沖調(diào)制的光束輻射強度在發(fā)射中經(jīng)過多次選擇，朝著目標(biāo)不間接地運行。接收器有光電二極管或光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學(xué)元件如透鏡和光圈等。在其后面的是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。光電開關(guān)分NPN,PNP兩種。三菱的PLC一般用NPN型，棕色接+24V,藍(lán)色接0V,黑色是常開，白色是常閉。NPN型是低電平輸出，PNP型是高電平輸出，PNP輸出的是+24V信號，而NP

54、N輸出的是0V信號，所以COM接0V。本設(shè)計選型為E3F-5DN15L光電開關(guān)：電源電壓：5-10（V）,輸出方式：電壓；使用環(huán)境溫度：常溫。（3）A/D與D/A的選型A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器是模擬量輸入和模擬量輸出通路中的核心部件。在實際控制系統(tǒng)中，各種非電物理量需要由各種傳感器把它們轉(zhuǎn)換成模擬電流或電壓信號后，才能加到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。三菱FX2N系列模擬量輸入輸出模塊：模擬量輸入模塊（A/D模塊）是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成適合PLC內(nèi)部處理的數(shù)字信號。輸入的模擬信號經(jīng)運算放大器放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電藕合器為PLC提供一定位數(shù)的數(shù)字信號。模擬量輸出模塊（D/A模塊）

55、是將PLC處理后的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。模擬信號輸出接口一般由光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換、信號驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）轉(zhuǎn)換：A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以有8位、10位、12位和16位等。模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）模塊：將現(xiàn)場儀表輸出的（標(biāo)準(zhǔn)）模擬量信號0-10mA、4-20mA、1-5VDC等轉(zhuǎn)化為計算機可以處理的數(shù)字信號。

56、模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）器：即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC,通常是指將一個模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。A/D轉(zhuǎn)換器的型號：AD7367是一款雙極性、14-bit、高速、低功耗、逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣速率高達(dá)1MSPS。它包才S兩個ADC,每個ADC的前面都有一個雙通道多路復(fù)用器，以及1個低噪聲、寬帶、跟蹤與保持放大器，可以處理超過10MHz的輸入頻率。AD7367內(nèi)置2.5V基準(zhǔn)電壓源，但是可使用外部基準(zhǔn)電壓。AD7367是14位的串行模擬轉(zhuǎn)換器，模擬輸入電壓范圍-10V到10V。數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）器：即D/A轉(zhuǎn)換器，或簡稱DAC,通常是指將一個數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號的電子元件。數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A）轉(zhuǎn)換：D/A轉(zhuǎn)換器是指將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的電路。數(shù)字量輸入的位數(shù)有8位、12位和16位等，輸出的模擬量有電流和電壓兩種。D/A轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部電路構(gòu)成無太大差異，一般按輸出是電流還是電壓、能否作乘法運算等進(jìn)行分類。電壓輸出型（如TLC5620）電壓輸出型D/A轉(zhuǎn)換器雖有直接從電阻陣列輸出電壓的，但一般采用內(nèi)置輸出放大器以低阻抗輸出。直接輸出電壓的器件僅用于高阻抗負(fù)載，由于無輸出放大器部分的延遲，故