基于PLC飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要本 科 畢 業(yè) 論 文 論文題目 基 PLC飲料灌裝生產(chǎn) 流水線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 李昕 學(xué) 號(hào) 12010247764 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) 機(jī)械及自動(dòng)化1班 指導(dǎo)教師 丁莉君 2014年5月6日摘 要本文主要介紹的是基于三菱FX2N-40MR PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括三菱FX1N-40MR PLC外部電路的設(shè)計(jì)與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)最終能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：(1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝，灌裝量可根據(jù)空瓶大小設(shè)定；（2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)、單位包裝計(jì)數(shù)

2、，單位包裝計(jì)數(shù)量可根據(jù)包裝大小設(shè)定；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。該系統(tǒng)主要運(yùn)用了三菱PLC、傳感器、繼電器、行程開(kāi)關(guān)等器件，利用PLC良好的自動(dòng)控制性能，實(shí)現(xiàn)飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)人控制。a） 關(guān) 鍵 詞：PLC；飲料灌裝；生產(chǎn)流水線；無(wú)人控制29ABSTRACTThis paper mainly introduces the control system of beverage filling production line based on Mitsubishi FX1N-40MR PLC.The system design consists of hardware and software d

3、esign. The hardware design includes Mitsubishi FX2N-32MR-001 PLCs external circuit design and installation; software design includes the design and debugging of program.The system can achieve the following functions: (1) The bottles can be transported and filled and the filling volume can be set acc

4、ording to the size of bottles; (2) the full bottles can be transported and counted, the count includes total count and the count of unit package and the total number of unit packaging can be set according to package size; (3) the system can achieve manually reset. The system mainly uses the Mitsubis

5、hi PLC, sensors, relays, switches and so on and uses the good automatic control performance of PLC to achieve the no control of beverage filling production line .KEY WORDS: Mitsubishi FX2N-32MR-001 PLC; Beverage filling; Production line; No contro目 錄1 緒論目 錄1 緒論11.1 課題研究背景11.2 課題研究?jī)?nèi)容12 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)

6、計(jì)32.1 任務(wù)的分析32.2 硬件方案設(shè)計(jì)32.3 軟件方案設(shè)計(jì)32.3.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法42.3.2 邏輯設(shè)計(jì)法43 系統(tǒng)元件的選擇53.1 PLC的選型53.2 電動(dòng)機(jī)的選型53.3 接觸器的選型63.4 熱繼電器的選型63.5 開(kāi)關(guān)電器、熔斷器的選型63.6 傳感器的選型64 系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)94.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖94.2 主電路的設(shè)計(jì)94.3 控制電路的設(shè)計(jì)104.4 操作面板的設(shè)計(jì)105 系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)135.1 控制要求和控制過(guò)程分析135.2 I/O端口分配135.3 梯形圖155.3.1 初始化程序155.3.2 裝箱選擇程序155.3.3 流水線主控程序165.3.4

7、閃爍報(bào)警程序185.3.5 記數(shù)程序185.3.6 數(shù)據(jù)傳送程序196 程序調(diào)試216.1 裝箱選擇程序的仿真216.2 主控制程序的仿真216.3 閃爍報(bào)警程序的仿真246.4 記數(shù)程序的仿真247 結(jié)論與展望25致 謝26參考文獻(xiàn)27附 錄28即可）：1 緒論1.1課題研究背景我國(guó)的飲料灌裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。鑒于這些問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。plc（可編程控制器）是一種專門(mén)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

8、作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世

9、界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用. 幾年前，自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機(jī)械完成復(fù)雜動(dòng)作的能力。飲料灌裝機(jī)用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，早期的灌裝機(jī)械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方法。這些方法存在一些缺點(diǎn)。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計(jì)量是通過(guò)時(shí)間和單位時(shí)間流量來(lái)確定的，計(jì)量精度由可編程控制器（PLC）控制確定。PLC控制具有編程簡(jiǎn)單、工作可靠、使用方便等特

10、點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。專為PLC應(yīng)用而實(shí)際的觸摸屏集主機(jī)、輸入和輸出設(shè)備于一體，適合在惡略的工業(yè)環(huán)境中使用. 飲料灌裝裝置主要包括兩部分：恒壓儲(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。在恒壓儲(chǔ)液罐灌液不封，里面有上限液位和下線液位傳感器，它們淹沒(méi)時(shí)是1狀態(tài)。液面低于下線液位時(shí)恒壓儲(chǔ)液罐為空。飲料通過(guò)進(jìn)液電磁閥流入恒壓儲(chǔ)液罐，液面達(dá)到上限位時(shí)進(jìn)液電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持恒定。 鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn)，利用plc技術(shù)平臺(tái)自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用PLC代替，構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)

11、可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計(jì)周期,減少維修工作量,提高加工零件合格率,進(jìn)而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。目前，飲料的灌裝伸長(zhǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線中有越來(lái)越多的及其在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來(lái)提高及其的自動(dòng)化電氣控制水平和生產(chǎn)效率。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系

12、統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。鑒于此，設(shè)計(jì)者利用PLC的功能和特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng) 目前飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程主要是繼電器接觸控制，但這種電路接線復(fù)雜，可靠性低，使得工業(yè)生產(chǎn)的效率得不到提高3-4。不過(guò)，隨著時(shí)代的發(fā)展，飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程正朝著智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和

13、靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門(mén)的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)的提示，做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐5-12。1.2課題研究?jī)?nèi)容本課題對(duì)飲料罐裝生產(chǎn)流水線的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括三菱FX1N-40MR PLC外部電路的設(shè)計(jì)與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的要求對(duì)PLC、電動(dòng)機(jī)、傳感器等外部設(shè)備進(jìn)行選型

14、。設(shè)計(jì)好的飲料灌裝生產(chǎn)流水線能夠?qū)崿F(xiàn)以下目的：（1）系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或待灌裝的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下時(shí)停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到下一個(gè)待灌裝的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作；（2）當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作，對(duì)于大瓶灌裝8秒鐘，小瓶則灌裝5秒鐘，待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間為2秒鐘。整個(gè)灌裝和上蓋過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，待上蓋完畢后不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍；（3）包裝上，對(duì)于小瓶：40瓶為一大包，30瓶為一中包，20瓶為

15、一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包，15瓶為一中包10瓶為一小包；（4）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)記數(shù)并可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì)2.1任務(wù)的分析本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以三菱FX1N系列PLC作為處理核心，用行程開(kāi)關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)（如空瓶的運(yùn)行的位置、飲料瓶的大小等等）處理后送給PLC處理器，由PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如接觸器、電磁閥等等）來(lái)完成飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的流水線操作。該系統(tǒng)的總體思路：此生產(chǎn)線為全自動(dòng)控制的，生產(chǎn)線一旦上電，PLC將通過(guò)軟件對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制：通過(guò)輸出繼電器控制傳送帶的停轉(zhuǎn)和對(duì)飲料瓶灌裝的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并

16、且通過(guò)PLC內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。2.2硬件方案設(shè)計(jì)飲料的灌裝是采用了飲料灌裝機(jī)，飲料灌裝機(jī)將灌裝裝置以及封蓋裝置集合在一起，使飲料的灌裝穩(wěn)定、高效的完成。對(duì)于飲料瓶大小的區(qū)別是通過(guò)反射式光電傳感器工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用輔助繼電器對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行正電平觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所生產(chǎn)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電，傳送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，待空飲料瓶行至行程開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)閉合，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，灌裝設(shè)備通過(guò)閥門(mén)的關(guān)斷來(lái)控制飲料灌裝的時(shí)間，待飲料灌裝過(guò)程完畢后電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動(dòng)控制。對(duì)于傳送帶上的飲料瓶大小的區(qū)分，是通過(guò)下圖中所在位置的反射式光電傳感

17、器工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖2-1生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)圖2.3軟件方案設(shè)計(jì)PLC軟件方案設(shè)計(jì)的方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，邏輯設(shè)計(jì)法等。2.3.1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是比較廣泛的一種方法。這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性很隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的。該方法的核心是輸出線圈。以下是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本步驟：1.了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況。2.確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，畫(huà)出PLC的外部接線圖。3.確定與繼電器電路圖的中間繼電器，時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時(shí)器（T）的元件號(hào)。4.根據(jù)前面的對(duì)應(yīng)關(guān)系畫(huà)出梯形圖。2.3.2邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)

18、。而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路?？匆粋€(gè)電氣控制線路都會(huì)發(fā)現(xiàn),線路的接通和斷開(kāi),都是通過(guò)繼電器等元件的觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開(kāi)，合兩種狀態(tài)。因此電氣控制電路從本質(zhì)上說(shuō)是一種邏輯線路,它符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。具體步驟如下圖3-1所示:圖2-2PLC邏輯設(shè)計(jì)步驟圖3系統(tǒng)元件的選擇3.1PLC的選型根據(jù)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的工藝流程圖，PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè)，且均為開(kāi)關(guān)量。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有10個(gè)。FX1N系列的PLC只有繼電器輸出方式和晶體管輸出方式兩種, 繼電器輸出方式其特點(diǎn)是：可使用交直流電源，其動(dòng)作慢，但安全隔離效果好，可靠性高；晶體管輸出方

19、式其特點(diǎn)是：只能使用直流電源，其響應(yīng)速度最快場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊的工作頻率可達(dá)20kHz，但過(guò)載能力較差。綜合以上信息，并結(jié)合經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的考慮，控制系統(tǒng)選用FX1N-40MR-001型號(hào)的PLC：繼電器輸出,輸人點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)均為16點(diǎn)，可以滿足工藝要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和擴(kuò)展。根據(jù)系統(tǒng)的性能與要求，PLC輸入/輸出端口地址的分配如表3-1所示。表3-1 PLC I/O端地址編號(hào)對(duì)照表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)SB0啟動(dòng)按鈕X0KM1傳送帶電動(dòng)機(jī)Y0SB1停止按鈕X1YV1灌裝電磁閥Y1ST0行程開(kāi)關(guān)X2YV2小瓶封蓋Y2S0光電傳感器X3YV3大瓶封蓋Y3SB4大包X

20、4HL4大包Y4SB5中包X5HL5中包Y5SB6小包X6HL6小包Y6SB7散裝X7HL7散裝Y7SB10手動(dòng)復(fù)位X10HL10系統(tǒng)上電顯示Y10HL11灌裝過(guò)程顯示Y113.2電動(dòng)機(jī)的選型目前市面上的電動(dòng)機(jī)類型多種多樣，用于驅(qū)動(dòng)傳送帶傳送的電動(dòng)機(jī)的類型也數(shù)不勝數(shù)13-14?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場(chǎng)合，并考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本系統(tǒng)選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4，其性能參數(shù)如表3-2所示。表3-2 Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)電流電壓堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速極數(shù)頻率額定功率15.4 A380V2.2 n.m2.3 n.m1440 r/min450 Hz7.5

21、KW3.3接觸器的選型接觸器是一種用來(lái)接通或斷開(kāi)帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器，主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。通用接觸器可大致分以下兩類。 1）交流接觸器。主要有電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ1、0CJ12、CJ12B等系列。2）直流接觸器，一般用于控制直流電器設(shè)備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。接觸器的選型有諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的3-5倍。所以接觸器的額定電流為： 4IN=36A (3-1)綜上所述，本系統(tǒng)選用CJ10-40接觸器：額定電流為40A,額定電壓為380V。3.4熱繼電

22、器的選型熱繼電器由兩部分組成，每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點(diǎn)，接在電動(dòng)機(jī)與接觸器KM之間。另一部分是接在控制電路中，與接觸器KM的線圈電路相串聯(lián)。熱繼電器在控制線路中起過(guò)載保護(hù)的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動(dòng)作機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流15A，F(xiàn)R1可以選用JR16，熱元件電流為20A，電流整定范圍為14-22A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。3.5開(kāi)關(guān)電器、熔斷器的選型行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，選用型號(hào)為L(zhǎng)XK2-1

23、31型。熔斷器選用RL1-15型熔點(diǎn)器，熔體的額定電流為30A。3.6傳感器的選型系統(tǒng)中運(yùn)用傳感器對(duì)飲料瓶的大小進(jìn)行區(qū)別，根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇反射式光電傳感器15。反射式光電傳感器的工作原理如圖3-1所示。圖3-1反射式光電傳感器原理圖該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號(hào)為PM2-LF10,其性能參數(shù)如表3-3所示。表3-3 PM2-LF10反射式光電傳感器的性能參數(shù)性能參數(shù)檢測(cè)距離2.58mm(中心：5mm)白色無(wú)光澤紙(1515mm)最小檢測(cè)物體 0.05mm銅線(設(shè)定距離：5mm)應(yīng)差使用白色無(wú)光澤紙(1515mm)工作距離的20%以下重復(fù)精度(垂直于檢測(cè)軸)0.08mm以下電源電壓524V D

24、C10% 脈動(dòng)P-P5%以下消耗電流平均：25mA以下，峰值：80mA以下輸出NPN開(kāi)路集電極晶體管最大流入電流：100mA外加電壓：30V DC以下(輸出和0V之間)剩余電壓：1V以下(流入電流為100mA時(shí))0.4V以下(流入電流為16mA時(shí))短路保護(hù)裝備反應(yīng)時(shí)間0.8ms以下4系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的硬件分為主電路、控制電路、輔助電路三大部分，控制電路控制主電路，輔助電電路起輔助信號(hào)顯示的作用，它們之間的關(guān)系如圖4-1所示：圖4-1硬件電路關(guān)系圖4.2主電路的設(shè)計(jì)傳送帶用電動(dòng)機(jī)M1來(lái)運(yùn)行，并用接觸器KM1來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止。由熱繼電器FR1實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。斷路器

25、QF1、QF2、QF3將三相電源引入，同時(shí)QF1、QF2、QF3為電路提供短路保護(hù)。飲料罐裝生產(chǎn)的主控制電路如圖4-2所示。圖4-2主控制電路圖4.3控制電路的設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè)，且均為開(kāi)關(guān)量。其中各種單操作按鈕開(kāi)關(guān)6個(gè)，分別 SB0 啟動(dòng)按鈕、SB1 停止按鈕、SB4 大包、SB5 中包、SB6 小包、SB7 散裝、SB10 手動(dòng)復(fù)位按鈕。行程開(kāi)關(guān)1個(gè)，傳感器開(kāi)關(guān)1個(gè)。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有10個(gè)，其中1個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)的接觸器KM1, 3個(gè)電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝，6個(gè)用于生產(chǎn)線上的狀態(tài)顯示。如圖4-3所示。圖4-3三菱PLC外部接線圖4.4操作面

26、板的設(shè)計(jì)操作面板本著操作簡(jiǎn)單，直觀明了的，對(duì)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的每一步都能準(zhǔn)確顯示，方便工作人員的工作為原則而設(shè)計(jì)。如圖4-4所示。面板中的按鈕有停止、啟動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位按鈕，以及選擇大包、中包、小包和散裝的按鈕。顯示燈有大包、中包、小包和散裝的顯示燈，還有上電顯示和灌裝過(guò)程顯示。本系統(tǒng)還設(shè)置了兩種灌裝模式即大瓶、小瓶灌裝，四種包裝方式即大瓶的大、中、小包裝和散裝及小瓶的大、中、小包裝和散裝 。這樣做有利于不同層次的需要。圖4-4操作面板外形圖5系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)5.1控制要求和控制過(guò)程分析系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)

27、到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作。當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作，灌裝過(guò)程為小瓶裝5s鐘，大瓶裝8S鐘，然后均上蓋時(shí)間為2秒，灌裝和上蓋過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，上蓋過(guò)程停止并不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍。與此同時(shí)對(duì)生產(chǎn)的飲料進(jìn)行打包并計(jì)數(shù)，對(duì)于小瓶：40瓶為一大包，30瓶為一中包，20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包，15瓶為一中包，10瓶為一小包。在生產(chǎn)過(guò)程中可以對(duì)各計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零，系統(tǒng)每8小時(shí)將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲(chǔ)器中，然后將記數(shù)器清零。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)會(huì)馬上停止工作

28、：而在系統(tǒng)進(jìn)行灌裝和加蓋時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作，而要待加蓋工作完成后，系統(tǒng)最終停止工作。系統(tǒng)過(guò)程流程圖和順序功能圖分別如下圖5-1和圖5-2所示。5.2I/O端口分配X0：?jiǎn)?dòng) Y0：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)X1：停止 Y1：灌裝飲料X2：行程開(kāi)關(guān) Y2：小瓶上蓋X3：傳感器 Y3：大瓶上蓋X4：選擇大包包裝 Y4：顯示大包包裝X5：選擇中包包裝 Y5：顯示中包包裝X6：選擇小包包裝 Y6：顯示小包包裝X7：選擇散裝 Y7：顯示散裝X10：手動(dòng)復(fù)位 Y10：系統(tǒng)上電顯示Y11：灌裝和上蓋過(guò)程顯示圖5-1過(guò)程流程圖圖5-2順序功能圖5.3梯形圖5.3.1初始化程序初始化，啟動(dòng)時(shí)、按下復(fù)位鈕和

29、8小時(shí)將程序中用到的計(jì)數(shù)器置零5.3.2裝箱選擇程序?qū)ιa(chǎn)好的飲料進(jìn)行裝箱選擇：X4 X5 X6 X7所對(duì)應(yīng)的按鈕SB4 SB5 SB6 SB7分別用于選擇包裝的類型：大包 中包 小包 散裝。5.3.3流水線主控程序生產(chǎn)流水線主控電路的自動(dòng)控制：系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作；當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作，對(duì)于大瓶灌裝8秒鐘，小瓶則灌裝5秒鐘，待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋，上蓋時(shí)間

30、為2秒鐘。當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行裝罐時(shí)，按下停止按鈕，系統(tǒng)并不會(huì)馬上停止運(yùn)行，待上蓋工作結(jié)束后，系統(tǒng)最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。5.3.4閃爍報(bào)警程序罐裝和上蓋過(guò)程中閃爍報(bào)警5.3.5記數(shù)程序?qū)τ谛∑浚?0瓶為一大包，30瓶為一中包，20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包，15瓶為一中包10瓶為一小包。并且對(duì)所裝箱和所生產(chǎn)飲料的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。5.3.6數(shù)據(jù)傳送程序設(shè)定8小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù)，將各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)器中。 6 程序調(diào)試?yán)密浖釶LC編程軟件GX Developer8.86進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試。6.1裝箱選擇程序的仿真X4 X5 X6 X7分別對(duì)應(yīng)大包 中包 小包和散裝的按鈕，選擇不同的按鈕

31、按下，在控制面板上會(huì)顯示出相應(yīng)的包裝。6.2主控制程序的仿真X0（對(duì)應(yīng)啟動(dòng)按鈕）上電后Y0（對(duì)應(yīng)繼電器線圈）上電并自鎖，傳送帶運(yùn)行，待寫(xiě)X2（對(duì)應(yīng)行程開(kāi)關(guān)）上電后，Y0失電，傳送帶停止，Y1（對(duì)應(yīng)灌裝電磁閥）上電，加飲料5秒鐘后，Y1失電，停止加料，Y2（對(duì)應(yīng)上蓋裝置）上電，上蓋時(shí)間為2秒。在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，X2X3(對(duì)應(yīng)光電傳感器)同時(shí)上電，表示檢測(cè)到大瓶，此后灌裝加料過(guò)程為8秒。在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，按下停止按鈕（即X1上電）系統(tǒng)馬上停止工作。在灌裝加料和上蓋時(shí)按下停止按鈕，系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作，而是待灌裝和上蓋工作結(jié)束后，最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。6.3閃爍報(bào)警程序的仿真系統(tǒng)灌裝加料（Y1上電）和上蓋（Y2

32、上電）時(shí)，發(fā)光二極管報(bào)警器（Y11）會(huì)閃爍報(bào)警。6.4記數(shù)程序的仿真對(duì)于小瓶，每大包可裝40瓶，并且最后對(duì)所裝包數(shù)進(jìn)行記數(shù)。7結(jié)論與展望本文介紹了基于三菱FX1N-40MR PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求對(duì)各硬件設(shè)備進(jìn)行了選型并對(duì)三菱FX1N-40MR PLC外部電路接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)方面對(duì)軟件設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了概述，根據(jù)要求設(shè)計(jì)出梯形圖并對(duì)它進(jìn)行仿真調(diào)試。仿真調(diào)試后的控制系統(tǒng)基本上滿足以下控制要求：(1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝，灌裝量可根據(jù)空瓶大小設(shè)定；（2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)、單位包

33、裝計(jì)數(shù)，單位包裝計(jì)數(shù)量可根據(jù)包裝大小設(shè)定；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。利用PLC良好的自動(dòng)控制性能，本文所設(shè)計(jì)的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)人控制。但對(duì)于大型的生產(chǎn)流水線來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)就無(wú)法滿足其更加復(fù)雜、準(zhǔn)確、智能的控制要求。該系統(tǒng)需要在傳送速率，次品檢測(cè)等諸多方面作出改進(jìn)。 基于PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)為飲料罐裝生產(chǎn)提供了極大地便利，在各種飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展。隨著生產(chǎn)社會(huì)化水平的不斷提高，基于PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)不僅僅局限于飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)，它在現(xiàn)代的芯片封裝，產(chǎn)品包裝等流水線作業(yè)生產(chǎn)方面也有著相當(dāng)廣闊的前景。致 謝致 謝首先感謝

34、寧夏大學(xué)新華學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的精心培養(yǎng)，這四年是我的一段比較快樂(lè)的時(shí)光，也是人生中一段寶貴的經(jīng)歷。在本次課題設(shè)計(jì)中，指導(dǎo)老師丁老師對(duì)我的幫助很大，雖然這段時(shí)間我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)程“停滯不前”可老師沒(méi)有將我放棄，一直不厭其煩的督促我，還不時(shí)地指導(dǎo)我，這讓我很感動(dòng)。周老師對(duì)我的悉心幫助為我打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)知識(shí)，提高個(gè)人能力都非常有益，在此我對(duì)丁老師表示忠心的感謝和崇高的敬意。附 錄參考文獻(xiàn)1 孔凡真.飲料無(wú)菌冷灌裝生產(chǎn)線的應(yīng)用是大勢(shì)所趨J.飲料工業(yè),2007，10(12)2 劉軍.國(guó)外飲料灌裝機(jī)現(xiàn)狀為我國(guó)灌裝機(jī)指明發(fā)展方向J. 中國(guó)包裝工業(yè),20099(10)3 袁任光.可編程序控制器(PLC)應(yīng)用技

35、術(shù)與實(shí)列M.華南理工大學(xué)出版社,2001:8-10.4 柯龍瑞.飲料灌裝線設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的若干因素M.輕工機(jī)械出版社 20005 楊旭東、王天杰、劉海生. PLC在飲料灌裝機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J, 機(jī)床與液壓2005:7-1526 武少斌、殷際英、陳衛(wèi).自動(dòng)化生產(chǎn)線中的飲料灌裝技術(shù)J.中國(guó)科技博覽,2006(15)7 陳昌偉、胡國(guó)清、張冬至.灌裝閥及旋蓋頭測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)J.包裝工程 ,2009(3)8 黃睿峰飲料生產(chǎn)線的自動(dòng)加盞器J.燃?xì)馄鬏喸囼?yàn)與研究成都1994，No4P89 辛驀洪飲料生產(chǎn)設(shè)備的使用與維護(hù)M.機(jī)槭工業(yè)出版社10 廖初常.FX系列PLC編程及應(yīng)用 M.機(jī)械工業(yè)出版社,2005:1

36、5-19. 11 王兆義可編程控制器教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.12 阮友德.電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程M.人民郵電出版社,200513 汪國(guó)梁.電機(jī)學(xué)M北京機(jī)械工業(yè)出版社，200714 顧繩谷.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.15 陳杰、黃洪.傳感器與檢測(cè)技術(shù)M高等教育出版社，2008附 錄指令表：中文翻譯可編程控制器技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展,當(dāng)今的技術(shù)也日趨完善、競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈;單靠人工的操作已不能滿足于目前的制造業(yè)前景,也無(wú)法保證更高質(zhì)量的要求和高新技術(shù)企業(yè)的形象. 人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中看到,自動(dòng)化給人們帶來(lái)了極大的便利和產(chǎn)品質(zhì)量上的保證,同時(shí)也減輕了人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,減

37、少了人員上的編制.在許多復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)控制、整體優(yōu)化、最佳決策等,熟練的操作工、技術(shù)人員或?qū)＜?、管理者卻能夠容易判斷和操作,可以獲得滿意的效果.人工智能的研究目標(biāo)正是利用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)、模擬這些智能行為,通過(guò)人腦與計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作,以人機(jī)結(jié)合的模式,為解決十分復(fù)雜的問(wèn)題尋找最佳的途徑我們?cè)诟鞣N場(chǎng)合看到了繼電器連接的控制，那已經(jīng)是時(shí)代的過(guò)去，如今的繼電器只能作為低端的基層控制模塊或者簡(jiǎn)單的設(shè)備中使用到；而PLC的出現(xiàn)也成為了劃時(shí)代的主題，通過(guò)極其穩(wěn)定的硬件穿插靈活的軟件控制，使得自動(dòng)化走向了新的高潮。PLC的最大特點(diǎn)在于：電氣工程師已不再電氣的硬件上花費(fèi)太多的心計(jì)，只要將按鈕開(kāi)關(guān)或感

38、應(yīng)器的輸入點(diǎn)連接到PLC的輸入點(diǎn)上就能解決問(wèn)題，通過(guò)輸出點(diǎn)連接接觸器或繼電器來(lái)控制大功率的啟動(dòng)設(shè)備，而小功率的輸出設(shè)備直接連接就可以。PLC的內(nèi)部包含了具有中央處理器的CPU，并帶有外部I/O口擴(kuò)展的I/O接口地址和存儲(chǔ)器三大塊組成，CPU的核心是由一個(gè)或者多個(gè)累加器組成，它們具有邏輯的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，并能讀取程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容通過(guò)計(jì)算后去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的存儲(chǔ)器和I/O接口；I/O口將內(nèi)部累加器和外部的輸入和輸出系統(tǒng)連接起來(lái)，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)存入程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；存儲(chǔ)器可以將I/O口輸入的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器中，并在工作時(shí)調(diào)轉(zhuǎn)到累加器和I/O接口上，存儲(chǔ)器分程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM,ROM可

39、以將數(shù)據(jù)永久的存入存儲(chǔ)器中，而RAM只能作為CPU計(jì)算時(shí)臨時(shí)計(jì)算使用的緩沖空間。PLC的抗干擾是極其優(yōu)秀的，我們根本不用去關(guān)心它的使用壽命和工作場(chǎng)合的惡劣，這些所有的問(wèn)題已不再成為我們失敗的主題，而留給我們的是關(guān)心如何來(lái)利用PLC的內(nèi)部資源為我們加強(qiáng)設(shè)備的控制能力，使我們的設(shè)備更加的柔性。PLC的語(yǔ)言并不是我們所想象的匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程，而是采用原有的繼電器控制的梯形圖，使得電氣工程師在編寫(xiě)程序時(shí)很容易就理解了PLC的語(yǔ)言，而且很多的非電氣專業(yè)人士也對(duì)PLC很快認(rèn)識(shí)并深入。以上僅僅是PLC的優(yōu)點(diǎn)之一，這也是人們比較容易理解的一部分，在很多的設(shè)備中，人們已不再希望看到太多的控制按鈕，它們

40、不但容易損壞而且極易產(chǎn)生人為的失誤，小的并不是主要的失誤也許你還能夠接受；但過(guò)大的甚至是致命的失誤是我們無(wú)法容忍的。新的技術(shù)總是為了給我們帶來(lái)更安全和便捷的操作，使得我們面臨的一大堆問(wèn)題一掃而光，你有了解過(guò)HMI嗎？這里說(shuō)HMI你根本不清楚它是什么，也沒(méi)有興趣了解，換一個(gè)中文把它說(shuō)明為觸摸屏或者人機(jī)界面你就知道了，它和PLC的結(jié)合給了我們更大的空間。HMI控制不僅僅是減少了控制按鈕，增加控制的靈活性，更主要的它是可順序性的，而且在能夠改變數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出反饋，在溫度控制曲線的模擬也能直觀的顯示出來(lái)。并且能夠通過(guò)編寫(xiě)功能幫助程序來(lái)提供各種力所能及的幫助，使得操作者減少不必要的失誤。HMI的廠商

41、目前也越來(lái)越多，功能也越來(lái)越強(qiáng)，價(jià)格也越來(lái)越低，使用的面越來(lái)越廣。HMI的前景可以說(shuō)十分的看好。在很多場(chǎng)合，單靠單機(jī)的控制是無(wú)法保證設(shè)備的順暢運(yùn)行，而通過(guò)設(shè)備與設(shè)備的信息交流達(dá)到我們想要的效果。比如在前包裝和后工序的檢測(cè)，我們就要將包裝的信息反饋到檢測(cè)處，而檢測(cè)處的信息也要反饋到包裝來(lái)。這樣通過(guò)信息共享來(lái)使得兩者之間鏈接起來(lái)，形成一個(gè)共體，從而使的兩者間的配合更加的緊密，在彼此間達(dá)到映影相揮的效果。PLC的通信已經(jīng)愈來(lái)愈體現(xiàn)它的價(jià)值，在PLC與PLC之間的通信，能夠通過(guò)信息的溝通和數(shù)據(jù)的共享來(lái)保證設(shè)備之間的相互協(xié)調(diào)，已達(dá)到互補(bǔ)的效果。PLC之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用RS232接口來(lái)傳送數(shù)據(jù)，而RS23

42、2接口只能保證10米的傳輸距離，如果在1000米的距離內(nèi)我們可以通過(guò)RS485來(lái)進(jìn)行通信，更長(zhǎng)的距離只能通過(guò)MODEL來(lái)進(jìn)行傳輸。PLC的數(shù)據(jù)傳送只是將內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送到對(duì)方的一塊連續(xù)的地址中，我們把它稱為一個(gè)表，對(duì)方的PLC通過(guò)讀取表中的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行操作。如果表中的數(shù)據(jù)是一個(gè)一般設(shè)置的數(shù)據(jù)的話，那只是一般的數(shù)據(jù)傳送，比如今天的油價(jià)上升了，我要把油價(jià)的價(jià)格傳送到所有的輸油機(jī)上，那就是數(shù)據(jù)的共享；而當(dāng)表中的數(shù)據(jù)是一段控制PLC的指令程序，那就很有難度了，比如你要控制一臺(tái)機(jī)器人來(lái)按你想象的動(dòng)作工作，你會(huì)給它編制一段程序并以數(shù)據(jù)的形式發(fā)送過(guò)去。信息輸送的形式有單工位、半雙工位和全雙工位的分別。單工位的意

43、義也就是說(shuō)兩者之間，一個(gè)只能發(fā)送，而一個(gè)只能接收，比如一個(gè)特務(wù)他只能接收上司的指示，而無(wú)法給上司回復(fù)；半雙工位也就是兩個(gè)能都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)發(fā)送和接受，比如你打電話時(shí)是不能接電話,對(duì)方也一樣；而全雙工位是兩者之間都能發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，并可同時(shí)發(fā)送和接受。像互聯(lián)網(wǎng)就是典型的例子。信息輸送的過(guò)程也有同步和異步之分：同步的意義在于發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)線和時(shí)鐘線是同步的，也就是數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)同時(shí)由CPU進(jìn)行發(fā)送，這需要彼此都要專門(mén)的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)進(jìn)行傳送和接送，并且是強(qiáng)制性的，這種方法的特點(diǎn)在于它的速度極快、但相應(yīng)占用CPU的工作時(shí)間也相對(duì)的要長(zhǎng)、同時(shí)技術(shù)難度也非常的大。它的要求在于在一幀的數(shù)據(jù)傳

44、送中不能有一位的誤差，不然的話整個(gè)數(shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤，這在硬件上是一個(gè)比較大的難度。在一些專用的設(shè)備中應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，像專用的醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字信號(hào)設(shè)備等，在比較單一數(shù)據(jù)的傳輸中，它的效果非常的好。而異步是應(yīng)用范圍最廣泛的，這得益于它的技術(shù)難度相對(duì)要小、同時(shí)不需要配制專門(mén)的時(shí)鐘信號(hào)、它的特點(diǎn)在于，它的數(shù)據(jù)是間隔性的，離散性的發(fā)送和接受，當(dāng)CPU太忙的時(shí)候可以停頓性去工作，在硬件上也減少了難度，同時(shí)數(shù)據(jù)的丟失相對(duì)要少，我們可以通過(guò)數(shù)據(jù)的檢測(cè)來(lái)觀察我們發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤，像奇偶法、累加法和八位效驗(yàn)法等，都可以用來(lái)幫助我們檢測(cè)發(fā)送的數(shù)據(jù)是否有錯(cuò)誤發(fā)生，通過(guò)反饋來(lái)進(jìn)行辨別。信息的傳送口線有串口和并口之分：

45、通常的PLC是8位機(jī)，當(dāng)然也有16位機(jī)。我們?cè)诎l(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候可以是一位一位的發(fā)送給對(duì)方，也可以8位8位的將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)方，一位和8位區(qū)別也就是我們所說(shuō)的串口發(fā)送數(shù)據(jù)和并口發(fā)送數(shù)據(jù)。串口速度比較慢，但只要兩條或者三條口線就能解決問(wèn)題，并能借用電話線來(lái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。而并口的傳送速度是極快的，它是串口的256倍，在短距離占有優(yōu)勢(shì)，由于是TTL電平，一般限于1米的范圍，它并不適用于長(zhǎng)距離的數(shù)據(jù)傳送，這樣成本太昂貴了。很多的情況下我們總喜歡采用串并轉(zhuǎn)換芯片來(lái)進(jìn)行傳輸，這種情況下不需要我們進(jìn)行過(guò)于復(fù)雜的寄存器設(shè)置了，而直接通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令進(jìn)行數(shù)據(jù)交流，但在通信中并不是一個(gè)十分可行的辦法，因?yàn)樵诎l(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)

46、候?qū)Ψ降腜LC必須一直等待你的數(shù)據(jù)輸出，它不能去做其他的工作。當(dāng)你在看書(shū)的時(shí)候，你聽(tīng)到有人敲門(mén)、你停下手上的事情、去打開(kāi)門(mén)、并同敲門(mén)者對(duì)話、這個(gè)時(shí)候電話響了、你示意接個(gè)電話、在接完電話后、回過(guò)頭來(lái)同敲門(mén)者繼續(xù)對(duì)話、對(duì)話完畢后、你再繼續(xù)看你的書(shū)，這種情況我們把它稱為中斷，它具有權(quán)威性，也具有優(yōu)先性，PLC具備了這樣的功能。它的特點(diǎn)在于我們?cè)谠O(shè)備的操作過(guò)程中可能會(huì)遇到緊急的突發(fā)事件，我們要立刻的停下手上的工作，去處理更重要的事情，這種情況是我們經(jīng)常所遇到的，PLC在去執(zhí)行緊急的任務(wù)時(shí)，總會(huì)先保存目前的狀態(tài)，比如程序的地址，CPU的累加器數(shù)據(jù)等，就像我們?nèi)ラ_(kāi)門(mén)時(shí)要記下我們看的書(shū)在第幾頁(yè)了或者干脆作個(gè)

47、記號(hào)，因?yàn)槲覀兇龝?huì)還要繼續(xù)接著看后面的書(shū)。CPU總是按照我們的意愿去做應(yīng)該做的事情，但你錯(cuò)誤的給它一件事情，它也會(huì)同樣的去做，這一點(diǎn)我們必須注意。中斷并不是只有一個(gè)，有時(shí)會(huì)同時(shí)存在幾個(gè)中斷，中斷具有優(yōu)先的級(jí)別，他們會(huì)根據(jù)人的要求去執(zhí)行更高級(jí)別的中斷。這種中斷中的中斷也就形成了中斷嵌套。當(dāng)然中斷的級(jí)別根據(jù)各種PLC內(nèi)部CPU的資源有關(guān)，同時(shí)也跟堆棧的容量大小也有關(guān)系。中斷的內(nèi)容有很多種，比如外部中斷、通信中的發(fā)送和接受中斷、定時(shí)和計(jì)數(shù)的時(shí)鐘中斷、還有WDT復(fù)位中斷等，它們豐富了CPU在處理各種事務(wù)時(shí)響應(yīng)種類。這樣講也許你并不能完全理解中斷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和操作順序，我們做一個(gè)小小的例子來(lái)說(shuō)明.每一個(gè)設(shè)

48、備總是不會(huì)忘記有一個(gè)按鈕，它也是在我們遇到緊急情況時(shí)使用的，那就是急停按鈕。當(dāng)我們遇到人身事故和意外情況時(shí)我們只要按下它，機(jī)器立即停止所有的操作，并等待處理完意外后再恢復(fù)操作。急停按鈕連接PLC內(nèi)部CPU的內(nèi)部I/O接口上，當(dāng)按鈕給CPU一個(gè)外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，CPU對(duì)I/O進(jìn)行再次檢測(cè)，當(dāng)確認(rèn)有外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，CPU保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)并將程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的外部I/O中斷程序中去，當(dāng)外部中斷程序處理完畢，程序計(jì)數(shù)器返回到主程序繼續(xù)工作。有一點(diǎn)可以說(shuō)明的是我們一般會(huì)把急停按鈕的外部中斷升至最高級(jí)別，從而保證安全。當(dāng)我們?cè)诠ぷ魍暌粋€(gè)工件時(shí)，給PLC一個(gè)信號(hào)，將PLC的內(nèi)部計(jì)數(shù)器加1來(lái)計(jì)算我們一天的工作量時(shí)

49、，一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器能解決問(wèn)題，當(dāng)然它們也能夠在掉電的情況下保持?jǐn)?shù)據(jù)，促使數(shù)據(jù)不丟失，這也是我們所渴望的。PLC還具有高級(jí)計(jì)數(shù)器的功能，當(dāng)我們?cè)诮邮芤恍└咚俚臄?shù)據(jù)時(shí)，這里所說(shuō)的高速是在在微秒級(jí)的數(shù)據(jù)，比如條碼掃描機(jī)在不斷的掃描數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器DSP計(jì)算的高速信號(hào)等，我們就要采用到高級(jí)計(jì)數(shù)器來(lái)幫助我們進(jìn)行計(jì)數(shù)。它在PLC執(zhí)行程序時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)高級(jí)計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的中斷，就會(huì)立即放下手上的工作。經(jīng)過(guò)再次編程的梯形圖程序說(shuō)明我們?cè)趫?zhí)行程序時(shí)高級(jí)計(jì)數(shù)器會(huì)自動(dòng)的執(zhí)行對(duì)應(yīng)的工作，從而將高級(jí)計(jì)數(shù)器的級(jí)別升至高一級(jí)別。你也許聽(tīng)過(guò)太多的這個(gè)詞:“死機(jī)”，大致的意思是CPU工作量過(guò)大，內(nèi)部資源不足等情況造成程序無(wú)法運(yùn)行。PL

50、C也有類似的情況，在PLC內(nèi)部有一個(gè)看門(mén)狗WDT，我們可以設(shè)置WDT一個(gè)程序運(yùn)行的時(shí)間，當(dāng)程序運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)錯(cuò)誤時(shí)或者程序繁忙時(shí)，程序的運(yùn)行時(shí)間超過(guò)WDT的設(shè)置時(shí)間，CPU轉(zhuǎn)而WDT復(fù)位狀態(tài)。程序重新開(kāi)始運(yùn)行，但對(duì)中斷不會(huì)進(jìn)行破壞。PLC的發(fā)展已經(jīng)從單一的模式進(jìn)入了通信的網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，并同其它的工控網(wǎng)板和I/O卡板輕易的進(jìn)行共享。組態(tài)軟件可以將所有的這些硬件連接起來(lái)，通過(guò)更直觀的動(dòng)畫(huà)圖片來(lái)進(jìn)行控制，并可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在異地進(jìn)行控制，像神舟五號(hào)的發(fā)射就是采用這種辦法來(lái)使飛船升空。更高層次的發(fā)展需要我們不斷的努力來(lái)取得。PLC的出現(xiàn)已經(jīng)足足影響了幾代人，我們也從上一輩的經(jīng)驗(yàn)中獲取了更多的知識(shí)和教

51、訓(xùn)，來(lái)不斷的發(fā)展PLC技術(shù)，將它推向更高浪潮。了解可用的PLC網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇，其應(yīng)用將確保有效率和靈活的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC的）能夠支持多種通信方法的范圍，使之成為一個(gè)理想的控制和工業(yè)自動(dòng)化和控制應(yīng)用各種設(shè)施數(shù)據(jù)采集裝置。然而，有一些混亂，因?yàn)檫@么多的可能性存在。為了幫助消除這種混亂，讓我們的通訊名單，可什么時(shí)候他們會(huì)是最好的應(yīng)用。為了了解PLC的通信多功能性，讓我們首先定義描述的各種制度的用語(yǔ)：ASCII碼：這代表著信息交換。1，當(dāng)字母“A”是傳播，例如，它會(huì)自動(dòng)編碼為“65由發(fā)送設(shè)備”。接收設(shè)備轉(zhuǎn)換的“65”回答。因此，不同的設(shè)備可以相互通信既是使用ASCII代碼的其他長(zhǎng)

52、。ASCII的模塊：這個(gè)智能PLC模塊是用于連接到PLC的通信也使用ASCII碼作為車輛等設(shè)備的能力。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：這是一個(gè)線性局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（LAN）的安排。 A條，其中個(gè)別節(jié)點(diǎn)成為竊聽(tīng)通訊電纜主要在單點(diǎn)和廣播消息。這些消息對(duì)旅游的連接點(diǎn)從兩個(gè)方向的巴士，直到它們被消耗在每個(gè)終端的巴士底。CPU：這代表“中央處理單元”，這其實(shí)就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，可編程控制器，智能設(shè)備或其他地方的算術(shù)和邏輯運(yùn)算的執(zhí)行和指令被解碼和執(zhí)行的一部分。菊花鏈：這是對(duì)單個(gè)設(shè)備中的PLC網(wǎng)絡(luò)，連接描述在那里，每個(gè)設(shè)備連接到下一個(gè)和通信信號(hào)從一個(gè)單位傳遞到下一個(gè)順序的方式。分布式控制：這是一個(gè)自動(dòng)化的概念，即一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的部分

53、是由單獨(dú)的控制器，這是在位于其附近地區(qū)的直接控制（控制分散控制系統(tǒng)及遍布出）。主機(jī)電腦：這是一個(gè)被用來(lái)轉(zhuǎn)移的PLC /計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，或接收從一個(gè)PLC數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)。智能設(shè)備：這個(gè)術(shù)語(yǔ)描述了自己的CPU配備任何設(shè)備。I / O：這代表“輸入和輸出”，這些模塊處理數(shù)據(jù)到PLC（輸入），或從PLC（輸出信號(hào)）至外部設(shè)備。Kbps：這代表“千比特每秒”，這是一個(gè)衡量的電子數(shù)據(jù)傳輸速率。Mbps：這第一個(gè)字母?！鞍偃f(wàn)比特每秒”節(jié)點(diǎn)：本術(shù)語(yǔ)適用于任何立場(chǎng)或在網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)之一。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)裝置，可以與網(wǎng)絡(luò)上的所有其他設(shè)備。議定書(shū)：數(shù)據(jù)的定義是怎樣安排的編碼和傳輸網(wǎng)絡(luò)上。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：這是一個(gè)局域網(wǎng)的安排

54、，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到兩個(gè)其他節(jié)點(diǎn)，在一個(gè)連續(xù)的，封閉的，圓形的路徑或?qū)е锣]件循環(huán)流通，通常在一個(gè)方向。有些環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有一個(gè)特殊的“環(huán)回”功能，讓它們繼續(xù)發(fā)揮作用，即使主纜斬?cái)?。RS232：這是描述具體的線路連接，電壓等級(jí)的串行通信IEEE標(biāo)準(zhǔn)，和其他經(jīng)營(yíng)通信電子數(shù)據(jù)參數(shù)。此外，還有其他一些遙感的標(biāo)準(zhǔn)。串行：這是一個(gè)電子數(shù)據(jù)傳輸計(jì)劃，信息傳輸一次一個(gè)位。串行端口：這通訊上，它被設(shè)置為串行通訊設(shè)備接入點(diǎn)了。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：這是一個(gè)局域網(wǎng)的安排方式，節(jié)點(diǎn)連接到彼此通過(guò)一個(gè)中央樞紐，它可以主動(dòng)或被動(dòng)。活躍的中心執(zhí)行諸如路由和維護(hù)信息網(wǎng)絡(luò)的職責(zé)。中央樞紐只是一個(gè)被動(dòng)的傳遞沿線的所有連接到它的節(jié)點(diǎn)的信息。拓

55、撲：這涉及到一個(gè)節(jié)點(diǎn)的具體安排在彼此的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。透明：這個(gè)術(shù)語(yǔ)描述事件或過(guò)程的自動(dòng)成一個(gè)系統(tǒng)，不需要特殊的編程或操作員提示興建?，F(xiàn)在，我們正在與這些條款熟悉，讓我們看看它們是如何在現(xiàn)有的描述PLC網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)。PLC網(wǎng)絡(luò)方案PLC的網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)方案，以滿足特定的控制和通信需求的各種你。典型的方案包括遠(yuǎn)程I / O，同輩對(duì)同輩，和主機(jī)通信，以及局域網(wǎng)。這些網(wǎng)絡(luò)可以提供可靠和成本之間的有效溝通少兩個(gè)或幾個(gè)100的PLC，計(jì)算機(jī)很多，和其他智能設(shè)備。許多PLC的廠商提供的專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是獨(dú)一無(wú)二的，不會(huì)與另一作出的PLC。這是因?yàn)椴煌耐ㄐ艆f(xié)議，命令序列，錯(cuò)誤檢查計(jì)劃，并通過(guò)傳播媒介每個(gè)制造商使用。但是，它有可能使不同的PLC的“交談”彼此;什么是需要的，是為連接（第ASCII碼