自動(dòng)物料分揀機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ABSTRACT目錄HYPERLINK3.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 183.1.1電機(jī)及減速器的選型計(jì)算 183.2確定i/o點(diǎn)數(shù) 153.3PLC的選擇 15311524自動(dòng)物料分揀機(jī)PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)30169424.1PLC簡(jiǎn)介 194.1.1PLC的定義 204.1.2PLC的用途 234.2控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)244.3.1急停244.3.2計(jì)數(shù)器復(fù)位244.3.3正常停止244.3.4供料電機(jī)控制24HYPERLINK\l"總結(jié)"結(jié)論24HYPERLINK\l"外文資料原文"參考文獻(xiàn)25HYPERLINK\l"致謝"致謝261概述1.1物料分揀裝置的發(fā)展歷史工業(yè)機(jī)器人一般可理解為：在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域中的一種自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)（固定式的或是移動(dòng)式的），用于搬運(yùn)材料、工件、操持工具或檢測(cè)裝置，完成各種作業(yè)。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料分揀裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料分揀裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料分揀裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視上料物料分揀裝置是典型的機(jī)電一體可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率。本課題所涉及的上下料物料分揀裝置自1999年投入運(yùn)行,工作安全可靠,效果良好,可用做自動(dòng)上料設(shè)備和生產(chǎn)線上的自動(dòng)抓取設(shè)備。1.2物料分揀裝置的發(fā)展意義物料分揀裝置的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)：其一它分地代替人工操作；其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配。從而大大地改善工人的勞動(dòng)條件，顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的重視，投入大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。近年來隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展物料分揀裝置逐漸成為一門新興的學(xué)科，并得到了較快的發(fā)展。物料分揀裝置廣泛地應(yīng)用于鍛壓、沖壓、鍛造、焊接、裝配、機(jī)加、噴漆、熱處理等各個(gè)行業(yè)。特別是在笨重、高溫、有毒、危險(xiǎn)、放射性、多粉塵等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中，物料分揀裝置由于其顯著的優(yōu)點(diǎn)而受到特別重視。機(jī)床上料物料分揀裝置是典型的機(jī)電一體化設(shè)備，它可自動(dòng)地為機(jī)床抓取工件，取代操作人員頻繁取料，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率?？傊?，物料分揀裝置是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度和實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的一個(gè)重要手段，國(guó)內(nèi)外都很重視它的應(yīng)用和發(fā)展。1.3物料分揀裝置在機(jī)械中的應(yīng)用1.3.1國(guó)內(nèi)應(yīng)用國(guó)內(nèi)在金屬切削加工中，用物料分揀裝置來完成刀具的自動(dòng)更換。如北京第二機(jī)床廠，北京揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第八機(jī)床廠，上海第二機(jī)床廠，上海第八機(jī)床廠，寧夏大河機(jī)床廠等單位研制的自動(dòng)換機(jī)床，均用物料分揀裝置自動(dòng)更換刀具。在生產(chǎn)自動(dòng)線上，用物料分揀裝置完成的傳遞和上下料，如：沈陽(yáng)水泵廠深井泵體加工自動(dòng)線，無錫柴油機(jī)廠和甘肅汽車齒輪廠的齒胚的加工自動(dòng)線都采用了物料分揀裝置。大連工礦車輛廠的800Kg側(cè)架的加工，采用物料分揀裝置抓取、傳遞和安放并與一些機(jī)床組合成側(cè)架切削加工自動(dòng)線，提高效率10倍。1.3.2國(guó)外應(yīng)用美國(guó)制造155毫米的鋼彈體洛克福特軍械廠，從胚料加工開始到加工畢直包裝都自動(dòng)進(jìn)行，不用人手去接觸，達(dá)到全自動(dòng)生產(chǎn)。工業(yè)物料分揀裝置還能用來代替人工進(jìn)行打磨、拋光、去毛刺和清理切屑等工作。例如，瑞典一家工廠打磨和拋光銹鋼子彎頭時(shí)，采用ASEA機(jī)械手，提高加工效率30%以上，不傷害工人。又如：瑞典沃爾沃公司在物料分揀裝置上裝了三個(gè)環(huán)形磨輪裝置，用來對(duì)傳動(dòng)箱外表面去毛刺，比手工方法節(jié)省工時(shí)50%。1.4物料分揀裝置的發(fā)展趨勢(shì)國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)物料分揀裝置基礎(chǔ)性能的實(shí)驗(yàn)以及基礎(chǔ)理論研究，克服和解決制造技術(shù)及其它存在的問題。提高物料分揀裝置運(yùn)動(dòng)速度。尤其是應(yīng)用于沖壓行業(yè)中的物料分揀裝置，以適應(yīng)提高生產(chǎn)率和符合生產(chǎn)節(jié)拍的需要。要研究解決物料分揀裝置的運(yùn)動(dòng)速度和緩沖、定位技術(shù)。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，培訓(xùn)專門技術(shù)人才，普及物料分揀裝置有關(guān)知識(shí)。盡快解決物料分揀裝置的定型設(shè)計(jì)、定點(diǎn)、定量生產(chǎn)以及配套件的生產(chǎn)和供應(yīng)問題，推進(jìn)物料分揀裝置設(shè)計(jì)制造中的現(xiàn)代化（CAD/CAM）準(zhǔn)化、系列化工作，以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。目前工業(yè)物料分揀裝置的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，技術(shù)性能不斷提高，其發(fā)展趨勢(shì)是：擴(kuò)大物料分揀裝置在工業(yè)上的應(yīng)用、提高工業(yè)物料分揀裝置的工作性能、發(fā)展組合式物料分揀裝置、研制具有“視覺”和“觸覺”的“智能機(jī)器人”。2基于PLC物料分揀裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1物料分揀裝置概述動(dòng)物料分揀機(jī)主要由井道式下料機(jī)、檢測(cè)傳輸機(jī)、雙位置推送荷重機(jī)和電動(dòng)滑臺(tái)分揀機(jī)、PLC控制模塊與上位機(jī)組態(tài)、步進(jìn)電機(jī)等部分組成。利用PLC控制來實(shí)現(xiàn)物料分揀的目的。2.2系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)推送行程140mm、荷重臺(tái)量程≤10KG、荷重臺(tái)檢測(cè)精度±1g。輸入電壓：AC360～400V

DC24V

消耗功率：≤1000W

環(huán)境溫度范圍：-5～40℃

氣源：大于0.2MPa切小于0.85Mpa

2.3系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主要包括功能要求和控制要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，首先應(yīng)分析控制對(duì)象的要求。3基于PLC物料分揀裝置控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在井道式下料機(jī)的料倉(cāng)內(nèi)放入待檢工件（最多放六個(gè)），少于2個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。目標(biāo)工件可以自動(dòng)連續(xù)落料，落料檢測(cè)使用微動(dòng)開關(guān)。工件落到傳送帶上，檢測(cè)工件到位，啟動(dòng)傳輸器，依次檢測(cè)工件工位、高度、材質(zhì)、顏色后，進(jìn)行雙位置推送。先推送至荷重工位進(jìn)行重量檢測(cè)，再推送至電動(dòng)滑臺(tái)托板，待分揀。最后通過氣動(dòng)推送裝置將工件分揀至指定滑道。倉(cāng)儲(chǔ)滑道數(shù)量5個(gè)。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行、按下停止按鈕，系統(tǒng)停止運(yùn)行。重新啟動(dòng)設(shè)備前，先按下復(fù)位按鈕，使程序內(nèi)部參數(shù)復(fù)位。3.1.1電機(jī)及減速器的選型計(jì)算已知整個(gè)裝置上工件與零件的重量，我們?nèi)】傊亓繛?Kg，范圍為50mm~300mm，移動(dòng)速度為1~2r/min。即：具體的步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下:1、確定運(yùn)行時(shí)間本次設(shè)計(jì)加速時(shí)間負(fù)載速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，電機(jī)轉(zhuǎn)速3.負(fù)載轉(zhuǎn)矩式中：4.負(fù)載慣量上下垂直運(yùn)動(dòng)絲桿螺母慣量式中總慣量5.電機(jī)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須轉(zhuǎn)矩S為安全系數(shù)，這里取1.0。根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為92BL-A，此無刷直流步進(jìn)電機(jī)廠家為南京森宇機(jī)電的產(chǎn)品。根據(jù)電機(jī)的特性曲線以及參數(shù)表如下：根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用直流無刷電機(jī)型號(hào)為92BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.4KW，額定轉(zhuǎn)矩為1.3N.m，最大轉(zhuǎn)矩為2.6N.m，額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。電機(jī)大致圖如下：外形尺寸92x92x86，電機(jī)輸出軸徑為14mm。3.2確定i/o點(diǎn)數(shù)根據(jù)控制要求，采用觸摸屏控制，PLC的輸入信號(hào)全部來自傳感器，光電傳感器2個(gè)，電容式接近開關(guān)傳感器3個(gè)，電感式接近開關(guān)傳感器1個(gè)，機(jī)械手各動(dòng)作到位檢測(cè)傳感器5個(gè)，A、B氣缸動(dòng)作到位檢測(cè)傳感器4個(gè)，共計(jì)15個(gè)。輸出包括指示燈3個(gè)，供料電機(jī)1個(gè)，皮帶電機(jī)1個(gè)，機(jī)械手控制氣缸動(dòng)作的電磁閥7個(gè)，控制A、B氣缸動(dòng)作的電磁閥4個(gè)，共計(jì)16個(gè)。輸入輸出共需要I/O點(diǎn)31個(gè)。下面列出了物料自動(dòng)分揀機(jī)的PLC的輸入\輸出點(diǎn)分配表，見表3.33.3PLC的選擇根據(jù)上面所確定的I/

O

點(diǎn)數(shù)，且該材料分揀裝置的控制為開關(guān)量控制。因此，選擇一般的小型機(jī)即可滿足控制要求。本系統(tǒng)選用三菱公司的FX

2N系列48MR型PLC。它有24個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)，滿足本系統(tǒng)的要求。根據(jù)表3.3和如上所述，畫出自動(dòng)物料分揀機(jī)PLC控制接線圖如圖3.5所示:311524自動(dòng)物料分揀機(jī)PLC控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)169424.1PLC簡(jiǎn)介4.1.1PLC的定義PLC即可編程控制器（Programmable

Logic

Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（InternationalElectrical

Committee頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義;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。PLC是可編程邏輯控制電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。PLC的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。PLC最基本最廣泛的用于開關(guān)量的邏輯控制，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制，順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)，印刷機(jī)，訂書機(jī)，自動(dòng)物料分揀機(jī)，磨床，包裝等。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵，石油，化工，電力，建材，機(jī)械制造，汽車，輕紡，交通運(yùn)輸，環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用廣泛。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，PLC技術(shù)及其產(chǎn)品仍在繼續(xù)發(fā)展，主要朝著以下的方面發(fā)展。

微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開放性；

2）智能模塊化；

3）編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化；網(wǎng)絡(luò)通信功能標(biāo)準(zhǔn)化。5.7PLC的選型及硬件配備根據(jù)上述控制特點(diǎn)，采用小型PLC即可滿足功能要求。由于西門子S7-200系列屬于小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價(jià)格卻和小型PLC的一樣。特別是S7-2000PU22*系列PLC，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。可用梯形圖、語(yǔ)句表和功能圖三種語(yǔ)言來編程。且指令功能強(qiáng)，易于掌握、操作方便。近年來，S7-200PLC已在工業(yè)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。S7-200

CPU22*系列PLC共有五種CPU模塊其各自的技術(shù)指標(biāo)見表3.2。，由于存在模擬量輸入輸出，需要增加模擬量輸入輸出模塊，在西門子S7-200系列PLC中有專門的模擬量I/O擴(kuò)展模塊。4.1.2PLC的用途目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。1、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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑。2、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(shí)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。3、運(yùn)動(dòng)控制

PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)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(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用16路的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)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(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、自動(dòng)物料分揀機(jī)、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4、過程控制

過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，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(yùn)行16路的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。PLC具體的組成圖如下圖所示：

同一般的微機(jī)一樣，CPU是PLC的核心。PLC中所配置的CPU隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如Z80、8086、80286等）、單片微處理器（如8031、8096等）和位片式微處理器(如AMD29W等)。小型PLC大多采用8位通用微處理器和單片微處理器；中型PLC大多采用16位通用微處理器或單片微處理器；大型PLC大多采用高速位片式微處理器。

目前，小型PLC為單CPU系統(tǒng)，而中、大型PLC則大多為雙CPU系統(tǒng)，甚至有些PLC中多達(dá)8個(gè)CPU。對(duì)于雙CPU系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器，一般采用8位或16位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí)器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器進(jìn)行控制等。位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn)PLC編程語(yǔ)言向機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了PLC的速度，使PLC更好地滿足實(shí)時(shí)控制要求。

在PLC中CPU按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮PLC有條不紊地進(jìn)行工作，歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：1）接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。2）

診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。3）

通過輸入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。4）

從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。5）

根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元實(shí)現(xiàn)輸出控制。有些PLC還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM，另一種是只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM、EPROM和EEPROM。在PLC中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)程序是由PLC的制造廠家編寫的，和PLC的硬件組成有關(guān)，完成系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè)定等功能，提供PLC運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到PLC的性能，而且在PLC使用過程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶不能訪問和修改。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。用戶程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于CMOS靜態(tài)RAM中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。為了防止干擾對(duì)RAM中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變，可將其固化在只讀存儲(chǔ)器EPROM中?，F(xiàn)在有許多PLC直接采用EEPROM作為用戶存儲(chǔ)器。工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在RAM中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在PLC的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù)在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在PLC產(chǎn)品樣本或使用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng)PLC提供的用戶存儲(chǔ)器容量不夠用，許多PLC還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。

輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而PLC內(nèi)部CPU的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。I/O接口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高PLC的抗干擾能力。另外，I/O接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。PLC提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的I/O接口，有各種各樣功能的I/O接口供用戶選用。I/O接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口，其基本原理電路如圖3所示。

PLC配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理器。PLC通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它PLC、計(jì)算機(jī)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。PLC與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān)視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它PLC連接，可組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模控制。與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。智能接口模塊是一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它有自己的CPU、系統(tǒng)程序、存儲(chǔ)器以及與PLC系統(tǒng)總線相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過總線與PLC相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并在PLC的協(xié)調(diào)管理下獨(dú)立地進(jìn)行工作。PLC的智能接口模塊種類很多，如：高速計(jì)數(shù)模塊、閉環(huán)控制模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、中斷控制模塊等。編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶程序，也可在線監(jiān)控PLC內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)，與PLC進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。它是開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專用編程器，也可以是配有專用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專用編程器是由PLC廠家生產(chǎn)，專供該廠家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類。簡(jiǎn)易型編程器只能聯(lián)機(jī)編程，而且不能直接輸入和編輯梯形圖程序，需將梯形圖程序轉(zhuǎn)化為指令表程序才能輸入。簡(jiǎn)易編程器體積小、價(jià)格便宜，它可以直接插在PLC的編程插座上，或者用專用電纜與PLC相連，以方便編程和調(diào)試。有些簡(jiǎn)易編程器帶有存儲(chǔ)盒，可用來儲(chǔ)存用戶程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。智能編程器又稱圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專用便攜式計(jì)算機(jī)，如三菱的GP-80FX-E智能型編程器。它既可聯(lián)機(jī)編程，又可脫機(jī)編程?？芍苯虞斎牒途庉嬏菪螆D程序，使用更加直觀、方便，但價(jià)格較高，操作也比較復(fù)雜。大多數(shù)智能編程器帶有磁盤驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。專用編程器只能對(duì)指定廠家的幾種PLC進(jìn)行編程，使用范圍有限，價(jià)格較高。同時(shí)，由于PLC產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，所以專用編程器的生命周期也十分有限。因此，現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的編程裝置，用戶只要購(gòu)買PLC廠家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開發(fā)系統(tǒng)。基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開發(fā)系統(tǒng)功能強(qiáng)大。它既可以編制、修改PLC的梯形圖程序，又可以監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行、打印文件、系統(tǒng)仿真等。配上相應(yīng)的軟件還可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和分析等許多功能。PLC配有開關(guān)電源，以供內(nèi)部電路使用。與普通電源相比，PLC電源的穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)電網(wǎng)提供的電源穩(wěn)定度要求不高，一般允許電源電壓在其額定值±15%的范圍內(nèi)波動(dòng)。許多PLC還向外提供直流24V穩(wěn)壓電源，用于對(duì)外部傳感器供電。4.2控制系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)根據(jù)所繪順序功能圖，在編程軟件中編寫梯形圖程序。以下為程序簡(jiǎn)介。如下圖所示為程序結(jié)構(gòu)框圖，下面將分別介紹各段程序。4.2.1急停急停程序，當(dāng)需要急停時(shí)，拍下“急?！卑粹o，對(duì)程序進(jìn)行復(fù)位，并初始化！其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下：4.2.1計(jì)數(shù)器復(fù)位計(jì)數(shù)器復(fù)位程序，當(dāng)在觸摸屏上點(diǎn)擊“清除數(shù)據(jù)”時(shí)，對(duì)C220、C221、C222進(jìn)行復(fù)位，清除所記數(shù)據(jù)，其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下：4.2.3正常停止正常停止程序，點(diǎn)擊觸摸屏上的“停止”按鈕，運(yùn)行指示燈（綠燈）熄滅。若機(jī)械手已無夾持工件，系統(tǒng)就會(huì)在完成工件的傳送與分揀后，回到原點(diǎn)位置上，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)并解除停止信號(hào)。若機(jī)械手夾持有工件，則系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)進(jìn)行工件的傳送與分揀，在工作完成后才停止運(yùn)行并使系統(tǒng)回到原點(diǎn)位置上，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)并解除停止信號(hào)。其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下：4.2.3供料電機(jī)控制供料電機(jī)控制程序。按下啟動(dòng)按鈕后，程序運(yùn)行，運(yùn)行指示燈（Y001）亮，位置Ⅰ傳感器（X011）檢測(cè)有無工件，若無工件，Y007得電閉合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，供料盤轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器檢測(cè)到物料后，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。其具體結(jié)構(gòu)流程圖如下：根據(jù)表3.3和如上所述，畫出自動(dòng)物料分揀機(jī)PLC控制接線圖如圖3.5所示:

結(jié)論在最近的一段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識(shí)，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會(huì)遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時(shí)的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度本文所設(shè)計(jì)的是自動(dòng)物料分揀機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過初期的定稿，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識(shí)的重要性，從而讓我更加深刻地體會(huì)到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可要做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最后，感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。參考文獻(xiàn)[1]鄭淑芳PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)北京：科學(xué)出版社，2004.5[2]黃長(zhǎng)藝PLC控制系統(tǒng)概述北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1.[3]周宏甫.自動(dòng)物料分揀機(jī)PLC控制系統(tǒng)