基于某PLC地郵件分揀系統(tǒng)

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1、word 課程設(shè)計說明書 課 程 名 稱:電氣控制設(shè)備課程設(shè)計 課 程 代 碼:9143029 題 目: 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號: 年級/專業(yè)/班: 學(xué)院(直屬系) : 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 徐 全 課程設(shè)計指導(dǎo)教師成績評定標(biāo)準(zhǔn)與成績評定表 學(xué)生某某： 楊德寶 學(xué)號：年級/班： 2014級2班 所屬學(xué)院(直屬系)： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 所在專業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 項目 分值 優(yōu)秀 (100≥

2、x≥90) 良好 (90>x≥80) 中等 (80>x≥70) 與格 (70>x≥60) 不與格(x<60) 評分 學(xué)習(xí)態(tài)度 15 學(xué)習(xí)態(tài)度認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格保證設(shè)計時間并按任務(wù)書中規(guī)定的進(jìn)度開展各項工作 學(xué)習(xí)態(tài)度比擬認(rèn)真，科學(xué)作風(fēng)良好，能按期圓滿完成任務(wù)書規(guī)定的任務(wù) 學(xué)習(xí)態(tài)度尚好，遵守組織紀(jì)律，根本保證設(shè)計時間，按期完成各項工作 學(xué)習(xí)態(tài)度尚可，能遵守組織紀(jì)律，能按期完成任務(wù) 學(xué)習(xí)馬虎，紀(jì)律渙散，工作作風(fēng)不嚴(yán)謹(jǐn),不能保證設(shè)計時間和進(jìn)度 技術(shù)水平與實際能力 25 設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，有很強的實際動手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計算機應(yīng)

3、用能力，文獻(xiàn)查閱能力強、引用合理、調(diào)查調(diào)研非常合理、可信 設(shè)計合理、理論分析與計算正確，實驗數(shù)據(jù)比擬準(zhǔn)確，有較強的實際動手能力、經(jīng)濟(jì)分析能力和計算機應(yīng)用能力，文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比擬合理、可信 設(shè)計合理，理論分析與計算根本正確，實驗數(shù)據(jù)比擬準(zhǔn)確，有一定的實際動手能力，主要文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研比擬可信 設(shè)計根本合理，理論分析與計算無大錯，實驗數(shù)據(jù)無大錯 設(shè)計不合理，理論分析與計算有原如此錯誤，實驗數(shù)據(jù)不可靠，實際動手能力差，文獻(xiàn)引用、調(diào)查調(diào)研有較大的問題 論文(說明書、圖紙)撰寫質(zhì)量 60 結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強，層次清晰，語言準(zhǔn)確，文字流暢，完全符合規(guī)X化要求，書寫工整或用計算機打印

4、成文；圖紙非常工整、清晰 結(jié)構(gòu)合理，符合邏輯，文章層次清楚，語言準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)X化要求，書寫工整或用計算機打印成文；圖紙工整、清晰 結(jié)構(gòu)合理，層次較為清楚，文理通順，根本達(dá)到規(guī)X化要求，書寫比擬工整；圖紙比擬工整、清晰 結(jié)構(gòu)根本合理，邏輯根本清楚，文字尚通順，勉強達(dá)到規(guī)X化要求；圖紙比擬工整 內(nèi)容空泛，結(jié)構(gòu)混亂，文字表達(dá)不清，錯別字較多，達(dá)不到規(guī)X化要求；圖紙不工整或不清晰 成績評定： 指導(dǎo)教師簽名：徐全 2016 年 6 月 30 日 電氣控制PLC課程設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院名稱： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 電氣自動化技術(shù)年

5、級： 2014級 分揀控制系統(tǒng)設(shè)計 一、選題背景與題目來源 隨著社會的不斷開展，市場的競爭也越來越激烈，因此各個企業(yè)都迫切地需要改良技術(shù)，提高效率，尤其在需要進(jìn)展分揀與緩沖、傳送的單位，以往一直采用人工分揀的方法，效率低本錢高。為解決上述問題，將PLC技術(shù)應(yīng)用到分揀裝置中用以提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)本錢是一個很好的途徑。為提高效率，市面上采用諸多工業(yè)控制技術(shù)對進(jìn)展分揀，我們這采用基于plc的分揀系統(tǒng)進(jìn)展分揀。 工業(yè)實際項目，可在天科TKPLC-A實驗裝置分揀系統(tǒng)的模擬控制實驗區(qū)完本錢模擬實驗。 二、訓(xùn)練目的 〔1〕熟練使用各條根本指令，通過對工程實例的設(shè)計和模擬，熟練地掌握

6、PLC的編程和程序調(diào)試； 〔2〕繪制電氣原理圖與接線圖； 〔3〕選擇電氣元器件； 〔4〕設(shè)計工業(yè)實際系統(tǒng)； 〔5〕完成模擬實驗。 三、要某某現(xiàn)的功能 分揀系統(tǒng)的主要功能是把分揀的物品按照業(yè)務(wù)品種、種類或地址等信息進(jìn)展別離，是同種類或同目的的地址的進(jìn)入同一存儲位置分揀效率高。由于采用流水線自動作業(yè)方式，自動分揀系統(tǒng)不受氣候、時間、人的體力等因素的限制，可以連續(xù)運行，而且單位時間分揀件數(shù)多，因此它能夠連續(xù)大批量的分揀物品。 1、 縮短定時時間，加速掃描和主、從傳送帶運行速率，提高分揀效率。 方法；縮短定時器時間和提高掃描速度、傳送帶運行速度。分揀的時候貨物不均勻，我們常見的是一個

7、物品上都只有一個條形碼，而且很小，要掃到它很多時候都要貨物轉(zhuǎn)幾下可能才掃得到，要不就要人工負(fù)責(zé)將貨物的條形碼事先朝對準(zhǔn)掃碼器的方向。雖然貨物都不規(guī)如此，但都可近似為一個長方體。如果在物體的兩頭都貼上郵碼，而且郵碼與往常不同，是將物體兩頭各包圍一圈，重復(fù)出現(xiàn)郵碼。這樣，不論是哪頭或哪個角落進(jìn)去，都可以第一時間掃到，還可以減少人力。如果不怕本錢，還可以多增加幾個掃碼器安在適宜的位置，比如左右一個，上面中間一個，這樣可以提高準(zhǔn)確度。 2、當(dāng)不符合檢測時報錯能自動把不符合送入設(shè)定框中，并自動重啟繼續(xù)分揀。 方法；設(shè)置置位指令，當(dāng)掃描器從1開始掃描，掃描到1至5的任意一個郵政編碼數(shù)字時，停止掃描并

8、置位；當(dāng)掃描器未掃描到1至5任意 時，也就是掃描到數(shù)字6至0當(dāng)中的任意 立即停止掃描并置位，直接將不符合的 送入中，為后續(xù)的分揀做準(zhǔn)備。 3、基于目前的到達(dá)地多廣等特點，所以我們要采用分級系統(tǒng)進(jìn)展分揀工作。 方法；就我們實驗來說，來內(nèi)外串接一塊分揀系統(tǒng)的實驗版，以供篩選后的繼續(xù)分揀，達(dá)到分揀的可靠性。 4、把當(dāng)前掃描方式更改為紅外線掃描，使不同規(guī)如此大小的都能順利進(jìn)展分揀。 方法；把目前掃描替換為紅外線。工作原理是利用發(fā)射出紅外線光源，然后根據(jù)反射的結(jié)果，利用芯片來譯碼，最后再返回條形碼所代表的正確字符。上面是條形碼的掃描，如果條形碼位置和大小變動，就需要用到發(fā)射和反射

9、更廣的掃碼器。 四、實驗設(shè)備 1、安裝了STEP7-Micro/WIN32編程軟件與其他辦公軟件的計算機一臺 2、天科TKPLC-A實驗裝置 五、設(shè)計任務(wù) 〔1〕根據(jù)控制要求分析控制與動作過程，設(shè)計硬件系統(tǒng)； 〔2〕繪制電氣原理圖與接線圖； 〔3〕設(shè)計軟件系統(tǒng)； 〔4〕組成控制系統(tǒng)； 〔5〕進(jìn)展系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)〔三〕所要求的控制功能，完成模擬實驗。 〔6〕撰寫課程設(shè)計說明書。 六、推薦參考資料 1、天科TKPLC-A實驗裝置實驗手冊 3、《現(xiàn)代電器控制與PLC應(yīng)用技術(shù)》第2版，王永華，航空航天大學(xué)， 指導(dǎo)教師 徐全 簽名日期 2016 年 6

10、 月 10 日 摘要 本論文在內(nèi)容安排上首先介紹了題目的來源與意義與其相關(guān)的背景：系統(tǒng)方案確實定、總體的組成、設(shè)計思想與理論依據(jù)等。隨后對系統(tǒng)進(jìn)展了詳細(xì)設(shè)計，包括：分揀系統(tǒng)方案設(shè)計；分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計；軟件設(shè)計并編制梯形圖；系統(tǒng)通調(diào)試等。最后，論文對全文進(jìn)展總結(jié)。 分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括：硬件選型，PLC I/O 點分配，主電路的設(shè)計。分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括：程序設(shè)計的一般方法，PLC 控制的相關(guān)流程圖，可編程控制器梯形圖。系統(tǒng)通調(diào)試。 本文針對繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差、使用不夠靈活方便等缺陷，利用PLC進(jìn)展設(shè)計，達(dá)到了控制分揀目的。在系統(tǒng)中充分利用PLC在控制方面的卓越性

11、能實現(xiàn)了系統(tǒng)運行可靠、故障率低的功能。 關(guān)鍵詞：PLC控制；分揀；梯形圖 目錄 引言 1 第1 章分揀系統(tǒng)方案設(shè)計 2 1.1 方案設(shè)計原如此 2 1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 3 1.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 4 1.3.1 繼電器控制系統(tǒng) 4 1.3.2 單片機控制 4 1.3.3 工業(yè)控制計算機控制 4 1.3.4 可編程序控制器控制 4 第2 章 分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計 6 2.1 硬件選型 6 2.1.1 PLC根本結(jié)構(gòu) 6 7 7 7 8 2.2 PLC I/O 點分配 10 2.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量 10 2.2.2 PLC 的I

12、/O 接線圖 10 2.3 主電路的設(shè)計 11 11 第3 章 分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計 12 3.1 程序設(shè)計的一般方法 12 3.1.2 經(jīng)驗設(shè)計法 12 3.1.2 邏輯設(shè)計法 12 3.1.3 順序設(shè)計法 12 3.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖 13 13 3.3 可編程控制器梯形圖 14 第4 章系統(tǒng)調(diào)試 19 19 設(shè)計總結(jié) 27 謝 辭 28 33 / 41 引言 最初的分揀系統(tǒng)是完全基于人力的作業(yè)系統(tǒng)，通過人工搜索、搬運來完成貨物的提取。這種分揀系統(tǒng)的作業(yè)效率低下，無法滿足現(xiàn)代化物流配送對速度和準(zhǔn)確性的高要求。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速開展

13、．分揀系統(tǒng)中開始運用各種各樣的自動化機械設(shè)備．計算機控制技術(shù)和信息技術(shù)成為信息傳遞和處理的重要手段。機械化、自動化、智能化成為現(xiàn)代分揀系統(tǒng)的主要特點與開展趨勢。一般由控制裝置、分類裝置、輸送裝置與分揀道El四局部組成，它們通過計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，配合人工控制與相應(yīng)的人工處理環(huán)節(jié)構(gòu)成一個完整的分揀系統(tǒng)。隨著計算機技術(shù)的飛速開展。可編程控制器應(yīng)運而生，并且功能也越來越強大。在應(yīng)用上，PLC有著其他設(shè)備無以比擬的優(yōu)越性，它可靠性高，抗干擾能力高；適用性強，應(yīng)用靈活；編程方便，易于使用；功能強大，擴展能力強：控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便；維修方便，維修工作量少；體積小，質(zhì)量輕，易于實現(xiàn)機電一體化。分

14、揀作業(yè)是配送中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它指的是依據(jù)的地址．迅速、準(zhǔn)確地將發(fā)往不同地點的從眾多中按郵政編碼分揀出來，并準(zhǔn)確、與時地運送到的目的地。本文采用S7—200PLC實現(xiàn)的自動分揀控制。實驗原理和分揀機動作過程結(jié)構(gòu)圖分別為圖1-1，圖1-2 1-1 1-2 第1 章分揀系統(tǒng)方案設(shè)計 1.1 方案設(shè)計原如此 整個設(shè)計過程是按工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護(hù)檢修服務(wù)，設(shè)計的編寫按照國家關(guān)于電氣自動化工程設(shè)計中的電氣設(shè)備常用根本圖形符號 〔GB4728〕與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)X編寫。設(shè)計原如此主要包括：工作條

15、件：工程對電氣控制線路提供的具體資料，系統(tǒng)在保證安全、可靠、穩(wěn)定、快速的前提下，盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、合用，減小設(shè)備本錢。在方案的選擇、元器件的選型時更多的考慮新技術(shù)、新產(chǎn)品?？刂朴扇斯た刂频阶詣涌刂?，由模擬控制到微機控制，使功能的實現(xiàn)由一到多而且更加趨于完善。 以分揀系統(tǒng)為設(shè)計目的，認(rèn)真設(shè)計以PLC控制的自動安全分揀系統(tǒng)，本次設(shè)計的安全分揀系統(tǒng)通過要求與比擬傳感器的根本知識和參數(shù)，擇優(yōu)選取硬件系統(tǒng)中所需的元器件并完成PLC的選型。 在了解PLC與組態(tài)軟件的相關(guān)知識后，為本選題構(gòu)思軟硬件的協(xié)調(diào)設(shè)計，設(shè)計出主電路與控制回路，并建立了軟件模擬，設(shè)計中，確定了I/O分配，并按控制條件匯成PLC梯形

16、圖設(shè)計。 在實際工作過程中，需要對全過程控制狀態(tài)進(jìn)展實時監(jiān)控，理想情況下可運用組態(tài)軟件建立其實際的模型，搭配動態(tài)畫面設(shè)定、數(shù)據(jù)報表輸出，做出較完整的監(jiān)控界面。 初次設(shè)計后，進(jìn)展整體思路、運作流程調(diào)整。硬件組成方面適當(dāng)優(yōu)化調(diào)節(jié)各組成局部方位、并有細(xì)微角度修正，達(dá)到平穩(wěn)系統(tǒng)運作、理想化傳感器角度的目的。硬件整體調(diào)整完善后，開始軟硬件協(xié)調(diào)測試，最終促本錢設(shè)計中輸入、輸送、分揀的系統(tǒng)全過程。 1.2 系統(tǒng)的整體設(shè)計要求 PLC控制X圍與要求 1、自動準(zhǔn)確識別郵政編碼，對郵政編碼不符合規(guī)格的進(jìn)展處理〔剔除〕，并根據(jù)郵政編碼的不同加以分類，實現(xiàn)的準(zhǔn)確自動分揀。 2、自動計件，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測的

17、分揀數(shù)量。硬件局部的分揀 機是將軟件識別出的郵政編碼的編碼信息隨傳送帶分揀入給給代表唯一地址的中。如：編碼信息代表某某的就揀入到某某的。 以分揀系統(tǒng)為設(shè)計目的，認(rèn)真設(shè)計以PLC控制的自動安全分揀系統(tǒng)，本次設(shè)計的安全分揀系統(tǒng)通過要求與比擬傳感器的根本知識和參數(shù)，擇優(yōu)選取硬件系統(tǒng)中所需的元器件并完成PLC的選型。 在了解PLC與組態(tài)軟件的相關(guān)知識后，為本選題構(gòu)思軟硬件的協(xié)調(diào)設(shè)計，設(shè)計出主電路與控制回路，并建立了軟件模擬，設(shè)計中，確定了I/O分配，并按控制條件匯成PLC梯形圖設(shè)計。 在實際工作過程中，需要對全過程控制狀態(tài)進(jìn)展實時監(jiān)控，理想情況下可運用組態(tài)軟件建立其實際的模型，搭配動態(tài)畫面設(shè)

18、定、數(shù)據(jù)報表輸出，做出較完整的監(jiān)控界面。 初次設(shè)計后，進(jìn)展整體思路、運作流程調(diào)整。硬件組成方面適當(dāng)優(yōu)化調(diào)節(jié)各組成局部方位、并有細(xì)微角度修正，達(dá)到平穩(wěn)系統(tǒng)運作、理想化傳感器角度的目的。硬件整體調(diào)整完善后，開始軟硬件協(xié)調(diào)測試，最終促本錢設(shè)計中輸入、輸送、分揀的系統(tǒng)全過程。 1.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計 就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機控制、可編程序控制器控制。 1.3.1 繼電器控制系統(tǒng) 控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。繼電器串接在控制電路中根據(jù)主電路中的 電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時間與溫度等參量變化而動作，以實現(xiàn)電力拖動裝置的自動 控制

19、與保護(hù)。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系 統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本身價格不太貴，但 是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速 度慢。 1.3.2 單片機控制 單片機作為一個超大規(guī)模的集成電路，機構(gòu)上包括CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路。其低功耗、低電壓和很強的控制功能，成為功控領(lǐng)域、尖端武器、日常生活中最廣泛的計算機之一。但是，單片機是一片集成電路，不能直接將它與外部I/O 信號相連。要將它用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和I/O 接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大

20、。 1.3.3 工業(yè)控制計算機控制 工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要 求快速、實用性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但工控機價格較高，將它用于開 關(guān)量控制有些大材小用。且其外部I/O 接線一般都用于多芯扁平電纜和插頭、座，直接從印刷電路板上引出，不如接線端子可靠。 1.3.4 可編程序控制器控制 可編程控制器配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計和制作硬件 裝置，只須確定可編程序控制器的硬件配制和設(shè)計外部接線圖，同時采用梯形圖 語言編程，用軟件取代繼電器電器系統(tǒng)中的觸點和接線，通過修改程序適應(yīng)工藝條件的變化。隨著30 多年來微電子技術(shù)的不斷開

21、展，PLC 也通過不斷的升級換代大大增強了其功能?，F(xiàn)在PLC 已經(jīng)開展成為不但具有邏輯控制功能、還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名符其實的多功能控制器。由PLC 為主構(gòu)成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、控制功能強大、性價比高等優(yōu)點，是目前工業(yè)自動化的首選控制裝置。應(yīng)當(dāng)選擇PLC來實施本次設(shè)計。 1．開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC 最根本、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，也可用于多機群控與自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水等。 2．運動控制 PLC 可以用

22、于圓周運動或直線運動的控制，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。 3．閉環(huán)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。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。 4．?dāng)?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)的采集、分析與處理。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 5．通信

23、與聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含PLC 間的通信與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。根據(jù)本控制系統(tǒng)的控制要求應(yīng)該選擇可編程序控制器控制。 第2 章 分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計 2.1 硬件選型 2.1.1 PLC根本結(jié)構(gòu) 〔1〕中央處理單元〔CPU〕 中央處理器是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各局部的工作任務(wù)等。 〔2〕存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、用戶程序以與運算數(shù)據(jù)的單元?？删幊绦蚩刂破髋溆袃煞N存儲器，即系統(tǒng)存儲器(EPROM)和用戶存儲器(RAM)。 〔3〕輸入/輸出〔I

24、/O〕電路 輸入輸出電路是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的局部。 輸入口用來接收生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，輸出口用來送出可編程控制器的運算后得出的控制信息，并通過機外的執(zhí)行機構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。按照信號的種類歸類有直流信號輸入、輸出，交流信號的輸入、輸出；按照信號的輸人、輸出形式分有數(shù)字量輸入、輸出，開關(guān)量輸入、輸出，模擬量輸入、輸出。 〔4〕電源 可編程控制器的電源包括可編程控制器各工作單元供電的開關(guān)電源以與為掉電保護(hù)電路供電的后備電源，后者一般為電池。 〔5〕編程器 編程器是PLC的重要外部設(shè)備，利用編程器可將用戶程序送入PLC的用戶程序存儲器，調(diào)試程序、監(jiān)控程序

25、的執(zhí)行過程。編程器從結(jié)構(gòu)上可分為三種類型，輸出電路系統(tǒng)程序處理器用戶程序處理器輸入電路電源編程器中央處理單元簡易編程器、圖形編程器和通用計算機編程。 傳感器是將被檢測對象的各物理變化量變?yōu)殡娦盘柕囊环N變換器。它主要被用于檢測系統(tǒng)本身與作業(yè)對象、作業(yè)環(huán)境的狀態(tài)，為有效地控制系統(tǒng)的動作提供信息。 根據(jù)本設(shè)計的要求需要對紅外線掃描裝置、壓力傳感器進(jìn)展選用。紅外線掃描裝置使不同規(guī)如此大小的都能順利進(jìn)展分揀，壓力傳感器對超過一定重量的進(jìn)展另一條傳送帶掃描，然后送入中，這樣如果大件較少的情況下，可以防止浪費電力等資源。開始由壓阻式壓力傳感器來感應(yīng)壓力的大小，再將其通過模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將模擬信號轉(zhuǎn)換

26、成數(shù)字碼，再將其通過并行接口芯片8255做輸入接口，最后通過驅(qū)動LED數(shù)碼管顯示出來，進(jìn)展分類。 用戶程序所需的內(nèi)存容量受以下幾個因素的影響：內(nèi)存利率：開關(guān)量輸入，輸出點數(shù)；用戶的程序水平。 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=開關(guān)量(輸入+輸出)總點數(shù)×10； 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)×100(只有模擬量輸入)； 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量點數(shù)×200(模擬量輸入／輸出同時存)。該系統(tǒng)控制程序比擬小，而且輸入輸出點較少，因此內(nèi)要求比擬低。一般的PLC都能滿足其要求。我們選S7—200PLC。 可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠地承受持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號；但是在本系統(tǒng)中，的輸入速度是相

27、比照擬慢的，不可能比掃描周期短，所以，系統(tǒng)響應(yīng)時間沒特殊要求，不需要考慮這方面的問題。 分揀是一個比擬固定的、環(huán)境條件較好的工藝過程，要實現(xiàn)的功能也相對簡單，無A/D和D／A轉(zhuǎn)換、加減運算。另外，控制程序也比擬固定，不需要在線編程，選用整體式PLC就可以滿足工藝的要求了。綜合前面的工藝要求與I/0點數(shù)可知，在機型上可選用西門子公司生產(chǎn)的CPU型號為224型的微型可編程控制器。 I/O模塊的選擇 可編程控制器是一種工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系就是通過輸入輸出(I/O)模塊實現(xiàn)的，I/O模塊是可編程控制器與生產(chǎn)現(xiàn)場相聯(lián)系的橋梁。 輸入模塊用來接

28、收和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是由按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是從電位器、熱電、測速電機、各種變送器送來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。輸入模塊還需要將這些不同的電平信號轉(zhuǎn)換成CPU能夠接收和處理的數(shù)字信號。 輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件能接收的信號，用來控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等，控制的另一類負(fù)載是指示燈、數(shù)字顯示器和報警裝置等。 為提高抗干擾能力，一般的輸入/輸出單元都有光電隔離裝置。在數(shù)字量I/O模塊中廣泛采用由發(fā)光二極管和光電三極管組成的光電耦合器，在模擬量

29、I/O模塊中通常采用隔離放大器。 輸入模塊的選擇 輸入模塊的作用是接收現(xiàn)場的輸入信號，并將輸入的高電平信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部的低電平信號。 輸入模塊的種類，按電壓分類有直流5V/12V/24V/48V/60V，交流115V/220V。按電路形式不同分為匯點輸入式和分隔輸入式兩種。 選擇輸入模塊應(yīng)注意以下幾個方面。 1〕電壓的選擇：應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備與模塊之間的距離來考慮，一般5V、12V、24V屬低電平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)。如SV模塊最遠(yuǎn)不得超過10m，距離較遠(yuǎn)的設(shè)備應(yīng)選用較高電壓的模塊。 2〕同時接通的點數(shù)：高密度的輸入模塊，如32點、64點等，同時接通的點數(shù)與輸入電壓的上下與環(huán)境溫度

30、有關(guān)，不宜過多。一般來講，同時接通的點數(shù)不要超過輸入點數(shù)的60%。 3〕門檻電平：為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，必須考慮門檻電子的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強，傳輸距離也就越遠(yuǎn)。 輸出模塊的選擇 輸出模塊的作用是將PLC的輸出信號傳遞給外部負(fù)載，并將PLC內(nèi)部的低電平信號轉(zhuǎn)換為外部所需電平的輸出信號。 輸出模塊按輸出方式不同分為繼電器輸出型、晶體管輸出型、雙向可控硅輸出型等多種。此外，輸出電壓值和輸出電流值也各有不同。 選擇輸出模塊應(yīng)注意以下幾個方面： 1〕輸出方式：繼電器輸出型模板適用于驅(qū)動較大電流負(fù)載，其價格較廉價，適用電壓X圍較寬，導(dǎo)通壓降??；但它屬于有觸點元件，其動作速度

31、較慢、壽命較短，因此適用于不頻繁通斷的負(fù)載；當(dāng)驅(qū)動感性負(fù)載時，其最大通斷頻率不得超過1Hz。對于繁頻通斷的低功率因數(shù)的電感負(fù)載，應(yīng)采用無觸點開關(guān)元件，即選用晶體管輸出〔直流輸出〕或雙向可控硅輸出〔交流輸出〕。 2〕輸出電流：輸出模塊的輸出電流必須大于負(fù)載電流的額定值。用戶應(yīng)根據(jù)實際負(fù)載電流的大小選擇模塊的輸出電流。 3〕同時接通的點數(shù)：輸出模塊同時接通點數(shù)的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。例如一個220V、2A的8點輸出模塊，每個點當(dāng)然可以通過2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流不可能是2A×8=16A，通常要比這個值小得多。因此在選擇輸出模塊時也應(yīng)考慮同時接通的點數(shù)。一般來

32、講，同時接通的點數(shù)不要超過輸出點數(shù)的60%。 2.2 PLC I/O 點分配 2.2.1 控制系統(tǒng)I/0 數(shù)量 通過分析控制任務(wù)，共需要6 個數(shù)字量輸入和9個數(shù)字量輸出，CPU 型號可以選擇S7-200PLC 的CPU224。該系統(tǒng)所使用的輸入輸出設(shè)備的I/O 分配如表2-1 所示。 輸入接線 SD S1 A B C D FW 輸出接線 L1 L2 M5 M1 M2 M3 M4 5 M6 2-1 2.2.2 PLC

33、 的I/O 接線圖 2.3 主電路的設(shè)計 通過PLC對KM1~KM9這9個接觸器進(jìn)展控制，進(jìn)而控制M1~M5這5個電動機的正反轉(zhuǎn)以達(dá)到控制要求的。 西門子S7-200PLC??西門子S7-200〔CPU224〕：額定電壓24VDC，最大持續(xù)允許電壓30VDC，本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點，可連接7個擴展模塊。22K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的高速計數(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。??實物圖如下列圖 第3 章 分揀系統(tǒng)的軟件設(shè)計 3.1

34、程序設(shè)計的一般方法 3.1.2 經(jīng)驗設(shè)計法 經(jīng)驗設(shè)計法也叫湊試法。在掌握一些典型控制環(huán)節(jié)和電路設(shè)計的根底上，根 據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，憑經(jīng)驗進(jìn)展選擇、組合。這種方法對于一些 簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比擬湊效的，可以收到快速、簡單的效果。經(jīng)驗設(shè)計法 的具體步驟如下： 1．確定輸入/輸出電器； 2．確定輸入和輸出點的個數(shù)、選擇PLC 機型、進(jìn)展I/O 分配； 3．做出系統(tǒng)動作工程流程圖； 4．選擇PLC 指令并編寫程序； 5．編寫其它控制要求的程序； 將各個環(huán)節(jié)編寫的程序聯(lián)系起來，即得到一個滿足控制要求的程序。 3.1.2 邏輯設(shè)計法 工業(yè)電氣控制線路中，有很多是

35、通過繼電器等電器元件來實現(xiàn)的。而繼電器、 交流接觸器的觸點都只有兩種狀態(tài)即：斷開和閉合，因此用“0〞和“1〞兩種取 值的邏輯代數(shù)設(shè)計電氣控制線路是完全可以的。該方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的 邏輯設(shè)計法進(jìn)展PLC 程序的設(shè)計，它使用邏輯表達(dá)式描述問題。在得出邏輯表達(dá)式后，根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出梯形圖。 3.1.3 順序設(shè)計法 對那些按動作的先后順序進(jìn)展控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法進(jìn) 行編程。順序控制法規(guī)律性很強，雖然編程相當(dāng)長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性。 在用順序控制設(shè)計法編程時，功能圖是很重要的工具。功能圖能夠清楚地表現(xiàn)出 系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序與其轉(zhuǎn)換條件

36、。 綜上所述，本控制系統(tǒng)采用順序設(shè)計法設(shè)計。 3.2 PLC 控制的相關(guān)流程圖 PLC工作全過程可用圖3—2表示 PLC工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。 1)輸入采樣?? PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘枺x人到存放輸入狀態(tài)的輸入映像存放器中，這個過程稱為輸入采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸人端子上的信息，而是取輸入映像存放器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。? 2)程序執(zhí)行? PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號地址開始的程序進(jìn)展

37、逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像存放器、輸出映像存放器以與輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)展運算處理。再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入存放執(zhí)行結(jié)果的輸出映像存放器中保存。但這個結(jié)果在全部程序未被執(zhí)行完畢之前不會送到輸出端子上。? 3)輸出刷新?? 在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完了用戶的所有程序后，PLC將輸出映像存放器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)展輸出，驅(qū)動用戶設(shè)備。? PLC工作過程除了包括上述三個主要階段外，還要完成內(nèi)部處理、通信處理等工作，在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部的硬件是否正常，將監(jiān)控定時器復(fù)位，以與完成一些別的內(nèi)部工作。 3.3 可編程控制器梯形圖 標(biāo)準(zhǔn)語言梯形圖語言也是我們最常

38、用的一種語言，它有以下特點 1. 它是一種圖形語言，沿用傳統(tǒng)控制圖中的繼電器觸點、線圈、串聯(lián)等術(shù)語和一些圖形符號構(gòu)成，左右的豎線稱為左右母線，左邊畫輸入、右邊畫輸出。 2. 梯形圖中接點〔觸點〕只有常開和常閉，接點可以是PLC 輸入點接的開關(guān)也可以是PLC 內(nèi)部繼電器的接點或內(nèi)部存放器、計數(shù)器等的狀態(tài)。 3. 梯形圖中的接點可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 4. 內(nèi)部繼電器、計數(shù)器、存放器等均不能直接控制外部負(fù)載，只能做中間結(jié)果供CPU 內(nèi)部使用。 5. PLC 是按循環(huán)掃描事件，沿梯形圖先后順序執(zhí)行，在同一掃描周期中的結(jié)果留在輸出狀態(tài)暫存器中所以輸出點的值在用戶程序中可以

39、當(dāng)作條件使用。 梯形圖的編制采用 STEP7Micro/WIN32 軟件，STEP7Micro/WIN32 軟件是西門子S7—200PLC 的開發(fā)工具，主要用于開發(fā)程序，也可用于實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，該軟件具有Windows 應(yīng)用軟件的通用界面,易學(xué)易用。 啟動，輔助控制傳送帶停止，傳送帶啟動 傳送帶停止，根據(jù)輸入郵碼啟動定時器1秒后接通指定的分揀推桿接觸器，開始分揀指定郵碼的。 開始分揀1.5秒后提示下一進(jìn)入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，2秒后接通分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的 開始分揀1.5秒后提示下一的進(jìn)入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，3秒后接通指定

40、的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的 提示下一進(jìn)入非正常郵碼輸入接通定時器T57 提示下一進(jìn)入非正常郵碼輸入接通定時器T57。非正常郵碼變得只有7,8,9，未改良前是6,7,8,9 第4 章系統(tǒng)調(diào)試 1.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)1，2，3。接通電源打開I0.0和I0.1，得到圖1 ，電機M5轉(zhuǎn)動〔仿真圖中Q0.2閃亮〕 2.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)5。打開開關(guān)I0.2得到電機M1轉(zhuǎn)動〔仿真圖中為Q0.3閃亮〕 3.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)8。打開開關(guān)I0.3得到電機M2轉(zhuǎn)動〔仿真圖中為Q0.4閃亮〕 4.根

41、據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)11。打開開關(guān)I0.2和I0.3得到電機M3轉(zhuǎn)動〔仿真圖中為Q0.5閃亮〕 5.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)14。打開開關(guān)I0.4得到電機M4轉(zhuǎn)動〔仿真圖中為Q0.6閃亮〕 6.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)17。打開開關(guān)I0.4和I0.2得到5導(dǎo)通〔仿真圖中為Q0.7閃亮〕 7.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)20。打開開關(guān)I0.4和I0.3得到電機M6轉(zhuǎn)動〔仿真圖中為Q1.0閃亮〕 8.根據(jù)梯形圖網(wǎng)絡(luò)24，讓大于6的數(shù)輸出為L2亮〔仿真圖為Q0.1閃亮〕 同時輸入I0.2、I0.3、I0.4時，L2燈亮，仿真圖Q0.1閃亮。 同時輸入I0.2、I0.3、I0

42、.4、I0.5時，L2燈亮，仿真圖Q0.1閃亮。 9.根據(jù)梯形圖28，I0.6為復(fù)位。 改良后實驗條件有限只進(jìn)展了局部實驗?zāi)M。 啟動，輔助控制傳送帶停止，傳送帶啟動 傳送帶停止，根據(jù)輸入郵碼啟動定時器1秒后接通指定的分揀推桿接觸器，開始分揀指定郵碼的。 根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，5秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的 已進(jìn)入第4個城市 開始分揀1.5秒后提示下一進(jìn)入根據(jù)輸入郵碼啟動定時器，6秒后接通指定的分揀推桿接觸器開始分揀指定郵碼的 第5個城市 根據(jù)情況，減少所有定時器的時間來提高效率。

43、所有定時器都減少0.5S。梯形圖略。在掃碼器位置和分揀處位置分別添加計數(shù)器，檢查分揀數(shù)量。 在第一個分揀處添加的計數(shù)器： 在分揀處第一個計數(shù)器 計數(shù)信號為I0.2，它作為C20的技術(shù)端輸入信號，每個上升沿使C20計數(shù)一次；C20的常開觸點作為計數(shù)器C21的計數(shù)輸入信號，C20計數(shù)到1000時，使計數(shù)器C21計數(shù)一次，同理，C21計數(shù)100次，C22計數(shù)一次?？傆嫈?shù)為1000*100*2=200 000.每個分揀處的記錄數(shù)和掃碼器處記錄的數(shù)進(jìn)展比照，檢查是否有誤寄或漏寄。出現(xiàn)錯誤時能報警，在尋找錯誤時，計數(shù)器也有幫助，根據(jù)多處數(shù)據(jù)比照可以看出是那處分揀有誤，在一定程度上能減小誤差和

44、幫助尋找錯誤。 結(jié)論 綜全文所述，本文對PLC與組態(tài)技術(shù)的工作原理、適用領(lǐng)域做出了詳細(xì)的介紹，根據(jù)分揀的實際需求采用PLC設(shè)計出了分揀系統(tǒng)，并使用組態(tài)作為監(jiān)控軟件具有很高的實用價值。 PLC可編程序控制器是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破髋c其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴大其功能的原如此而設(shè)計。 組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它是處于自動控制

45、系統(tǒng)監(jiān)控層一級的開發(fā)環(huán)境和軟件平臺，運用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供了快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的工具軟件。用監(jiān)控軟件實現(xiàn)對分揀系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控，實現(xiàn)了現(xiàn)場無人化監(jiān)控。完成了分揀系統(tǒng)的硬件設(shè)計工作。并且基于該設(shè)計平臺完成了控制系統(tǒng)的軟件選擇設(shè)計。通過實驗測試了分揀系統(tǒng)硬件和軟件。 本文的設(shè)計是對分揀進(jìn)展的簡單設(shè)計，可以在其根底上對分揀物品的種類與分揀的性能進(jìn)展拓展與完善，可使其適用于實際生活中的各行各業(yè)，實現(xiàn)無人化作業(yè)，大大提高該環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率。 設(shè)計總結(jié) 雖然改良實驗做起來比擬難，但是通過組員們共同的努力，我們還是完成了一局部關(guān)于PLC

46、分揀系統(tǒng)的改良。我們在完成實驗過程中積極提出問題，想方法解決問題，團(tuán)結(jié)合作，共同努力，一起在實驗中成長，把很多不懂知識的重新學(xué)懂。通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)PLC 應(yīng)用方面的知識，在設(shè)計過程中尤其是自己動手編制程序時，遇到了很多困難，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。 同時，這次課程設(shè)計讓我感受到了我對所學(xué)習(xí)的內(nèi)容是多么的不熟練，在設(shè)計過程中總是需要翻書，還總是會出現(xiàn)問題，同時這些問題也提醒了我那些地方?jīng)]學(xué)好，加深了對這局部知識的印象。 當(dāng)把問題解決，學(xué)習(xí)到東西時，我們感到很有成就感，并且認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)該是

47、理論與實踐相結(jié)合，在未來的學(xué)習(xí)生活中應(yīng)該同樣保持如實驗時積極主動地學(xué)習(xí)態(tài)度，我們才能學(xué)到更好。 謝辭 我完成這篇課程設(shè)計說明書得到了許多人的幫助。本設(shè)計的順利完成,首先要感謝我的指導(dǎo)教師徐全教師。在我設(shè)計過程中，徐教師付出了大量的心血和汗水，無論是在課程設(shè)計的選題、構(gòu)思和資料的收集方面，還是在課程設(shè)計的分析設(shè)計以與成文定稿方面，我都得到了徐教師細(xì)心、耐心地輔導(dǎo)和熱情的幫助，他指導(dǎo)我們說明書一定要嚴(yán)格按照畢業(yè)設(shè)計的格式去寫，并且要有自己的觀點和看法。他廣博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和一絲不茍的工作作風(fēng)深深影響了我，使我終身受益。在此我表示真誠地感謝。 同時，成為一名工科學(xué)生一定要有優(yōu)秀的實踐能

48、力，通過每一次的實驗和實訓(xùn)課程，積極提高我們的動手能力，為我以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的根底。最后，我向在百忙中抽出時間對本文進(jìn)展評審并提出寶貴意見的徐教師表示衷心地感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 孫余凱，吳鳴山，項綺明.傳感器應(yīng)用電路300例[M].：電子工業(yè)，2008.3 [2] 陶紅艷，余成波.傳感器與現(xiàn)代檢測技術(shù)[M].：清華大學(xué)，2009.3 [3] X迎春，葉湘濱.傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用[M].某某：國防科技大學(xué)，1997 [4] 郝蕓.傳感器原理與應(yīng)用[M].：電子工業(yè)，2000.5 [5] 郭愛芳，王恒迪.傳感器原理與應(yīng)用［M］.某某：某某電子科技大學(xué)，2007.281～290. [6] 馬光.全自動洗衣機中的傳感器[J].:家用電器,1999. [7] 孫振強.可編程控制器原理與應(yīng)用教程.：清華大學(xué).2003. [8] X子林.電機與電氣控制[M].:電子工業(yè),2003. [9] 李建興.可編程序控制其應(yīng)用技術(shù)[M].：機械工業(yè).2005. [10] 陳霞.可編程控制器入門與系統(tǒng)設(shè)計[M].：中國電力，2008: 26-43