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1、基于PLC自動(dòng)配料運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第一章 三菱FX2N系列可編程控制器簡(jiǎn)介 13 1.1 FX2N系列PLC的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 13 1.2 FX2N系列PLC的基本組成 14 1.3 FX2N系列可編程控制器內(nèi)部元件及功能 14 第二章 應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 2.1選題依據(jù) 19 2.2方案研究與選擇 19 2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制要求 21 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 24 3.1 PLC機(jī)型的選擇及外部接線圖 24 3.2 I/O設(shè)備及I/O編號(hào)的分配 24 3.3順序功能圖的設(shè)計(jì) 25 3.4梯形圖的設(shè)計(jì)及程序分析 26 參考文獻(xiàn) 32 附　錄 3

2、3 第一章 三菱FX2N系列可編程控制器簡(jiǎn)介 1.2 FX2N系列PLC的基本組成 FX2N系列PLC由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。僅用基本單元或?qū)⑸鲜龈鞣N產(chǎn)品組合起來使用均可。 基本單元包括CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出口及電源，是PLC的主要部分。擴(kuò)展單元時(shí)用于增加I/O點(diǎn)數(shù)及改變I/O比列，內(nèi)部無電源，由基本單元或擴(kuò)展單元供電。因擴(kuò)展單元及擴(kuò)展模塊無CPU，因此必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些專門用途的裝置，如位置控制模塊、模擬量控制模塊、計(jì)算機(jī)通訊模塊等等[8]。 1.3 FX2N系列可編程控制器內(nèi)部元件及功能 FX系列產(chǎn)品，

3、它內(nèi)部的編程元件，也就是支持該機(jī)型編程語言的軟元件，按通俗叫法分別稱為繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等，但它們與真實(shí)元件有很大的差別，一般稱它們?yōu)椤败浝^電器”。這些編程用的繼電器，它的工作線圈沒有工作電壓等級(jí)、功耗大小和電磁慣性等問題；觸點(diǎn)沒有數(shù)量限制、沒有機(jī)械磨損和電蝕等問題。它在不同的指令操作下，其工作狀態(tài)可以無記憶，也可以有記憶，還可以作脈沖數(shù)字元件使用。一般情況下，X代表輸入繼電器，Y代表輸出繼電器，M代表輔助繼電器，SPM代表專用輔助繼電器，T代表定時(shí)器，C代表計(jì)數(shù)器，S代表狀態(tài)繼電器，D代表數(shù)據(jù)寄存器，MOV代表傳輸?shù)取? 1. 輸入繼電器（X） PLC的輸入端子是從外部開關(guān)接受信

4、號(hào)的窗口，PLC 內(nèi)部與輸入端子連接的輸入繼電器X是用光電隔離的電子繼電器，它們的編號(hào)與接線端子編號(hào)一致（按八進(jìn)制輸入），線圈的吸合或釋放只取決于PLC外部觸點(diǎn)的狀態(tài)。內(nèi)部有常開/常閉兩種觸點(diǎn)供編程時(shí)隨時(shí)使用，且使用次數(shù)不限。輸入電路的時(shí)間常數(shù)一般小于10ms。各基本單元都是八進(jìn)制輸入的地址，輸入為X000 ～ X007，X010 ～X017，X020 ～X027 。它們一般位于機(jī)器的上端。 2. 輸出繼電器（Y） PLC的輸出端子是向外部負(fù)載輸出信號(hào)的窗口。輸出繼電器的線圈由程序控制，輸出繼電器的外部輸出主觸點(diǎn)接到PLC的輸出端子上供外部負(fù)載使用，其余常開/常閉觸點(diǎn)供內(nèi)部程序使用。輸出

5、繼電器的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不限。輸出電路的時(shí)間常數(shù)是固定的。各基本單元都是八進(jìn)制輸出，輸出為Y000 ～Y007，Y010～Y017，Y020～Y027。它們一般位于機(jī)器的下端。 3. 輔助繼電器（M） PLC內(nèi)有很多的輔助繼電器，其線圈與輸出繼電器一樣，由PLC內(nèi)各軟元件的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)。輔助繼電器也稱中間繼電器，它沒有向外的任何聯(lián)系，只供內(nèi)部編程使用。它的電子常開/常閉觸點(diǎn)使用次數(shù)不受限制。但是，這些觸點(diǎn)不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載，外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)必須通過輸出繼電器來實(shí)現(xiàn)。如下圖2-1中的M300，它只起到一個(gè)自鎖的功能。在FX2N中普遍途采用M0～M499，共500點(diǎn)輔助繼電器，其地址號(hào)按

6、十進(jìn)制編號(hào)。輔助繼電器中還有一些特殊的輔助繼電器，如掉電繼電器、保持繼電器等，在這里就不一一介紹了。 圖2-1 斷電保持功能 4. 狀態(tài)器（S） 狀態(tài)器S與步進(jìn)梯形圖指令STL一起使用，用于順序控制的程序編程。當(dāng)不對(duì)S使用STL指令時(shí)，其作用相當(dāng)于普通輔助繼電器M。 無斷電保持功能的通用狀態(tài)器為S0～499，共500點(diǎn)。其中，S0～S9用于順序功能圖的初始狀態(tài)；S10～S19用于自動(dòng)回原點(diǎn)程序的順序功能圖；S20～S499為通用狀態(tài)器。有斷電保持功能的通用狀態(tài)器為S500～S899，共400點(diǎn)。狀態(tài)器S900～S999用于外部故障診斷的輸出（又稱為報(bào)警器）。 5. 定時(shí)器（T）

7、 在PLC內(nèi)的定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖的累積形式，當(dāng)所計(jì)時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其輸出觸點(diǎn)動(dòng)作，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)K作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器（D）的內(nèi)容作為設(shè)定值。在后一種情況下，一般使用有掉電保護(hù)功能的數(shù)據(jù)寄存器。即使如此，若備用電池電壓降低時(shí)，定時(shí)器或計(jì)數(shù)器往往會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作。 定時(shí)器通道范圍如下： 100 ms定時(shí)器T0～T199， 共200點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～ 3276.7秒； 10 ms定時(shí)器T200～TT245，共46點(diǎn)，設(shè)定值：0.01～327.67秒； 1 ms積算定時(shí)器 T245～T249，共4點(diǎn)，設(shè)定值：0.001～

8、32.767秒； 100 ms積算定時(shí)器T250～T255，共6點(diǎn)，設(shè)定值：0.1～3276.7秒； 定時(shí)器指令符號(hào)及應(yīng)用如下圖2-2所示： 圖2-2 通用定時(shí)器 當(dāng)定時(shí)器線圈T200的驅(qū)動(dòng)輸入X000接通時(shí)，T200的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)前值與設(shè)定值K123相等時(shí)，定時(shí)器的輸出接點(diǎn)動(dòng)作，即輸出觸點(diǎn)是在驅(qū)動(dòng)線圈后的1.23秒（10123ms = 1.23s）時(shí)才動(dòng)作，當(dāng)T200觸點(diǎn)吸合后，Y000就有輸出。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輸入X000斷開或發(fā)生停電時(shí)，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 每個(gè)定時(shí)器只有一個(gè)輸入，它與常規(guī)定時(shí)器一樣，線圈通電時(shí)，開始計(jì)時(shí)；斷電

9、時(shí)，自動(dòng)復(fù)位，不保存中間數(shù)值。定時(shí)器有兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，一個(gè)為設(shè)定值寄存器，另一個(gè)是現(xiàn)時(shí)值寄存器，編程時(shí)，由用戶設(shè)定累積值。 如果是積算定時(shí)器，它的符號(hào)接線如下圖2-3所示： 圖2-3 積算定時(shí)器 定時(shí)器線圈T250的驅(qū)動(dòng)輸入X001接通時(shí)，T250的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)100 ms的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)，當(dāng)該值與設(shè)定值K345相等時(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。在計(jì)數(shù)過程中，即使輸入X001在接通或復(fù)電時(shí)，計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行，其累積時(shí)間為34.5s（100 ms345=34.5s）時(shí)觸點(diǎn)動(dòng)作。當(dāng)復(fù)位輸入X002接通 ，定時(shí)器就復(fù)位，輸出觸點(diǎn)也復(fù)位。 6. 計(jì)數(shù)器（C） FX2N中的16位增計(jì)數(shù)器

10、，是16位二進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器，它是在計(jì)數(shù)信號(hào)的上升沿進(jìn)行計(jì)數(shù)，它有兩個(gè)輸入，一個(gè)用于復(fù)位，一個(gè)用于計(jì)數(shù)。每一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖上升沿使原來的數(shù)值1，當(dāng)現(xiàn)時(shí)值減到零時(shí)停止計(jì)數(shù)，同時(shí)觸點(diǎn)閉合。直到復(fù)位控制信號(hào)的上升沿輸入時(shí)，觸點(diǎn)才斷開，設(shè)定值又寫入，再又進(jìn)入計(jì)數(shù)狀態(tài)。 其設(shè)定值在K1～K32767范圍內(nèi)有效。 設(shè)定值K0與K1含義相同，即在第一次計(jì)數(shù)時(shí)，其輸出觸點(diǎn)就動(dòng)作。 通用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：C0 ～C99，共100點(diǎn)。 保持用計(jì)數(shù)器的通道號(hào)：C100～C199，共100點(diǎn)。 通用與掉電保持用的計(jì)數(shù)器點(diǎn)數(shù)分配，可由參數(shù)設(shè)置而隨意更改。 舉個(gè)例子，如圖2-4所示： 圖2-4 計(jì)時(shí)器工作過程

11、 由計(jì)數(shù)輸入X011每次驅(qū)動(dòng)C0線圈時(shí)，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值加1。當(dāng)?shù)?0次執(zhí)行線圈指令時(shí)，計(jì)數(shù)器C0的輸出觸點(diǎn)即動(dòng)作。之后即使計(jì)數(shù)器輸入X011再動(dòng)作，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值保持不變。 當(dāng)復(fù)位輸入X010接通（ON）時(shí)，執(zhí)行RST指令，計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值為0，輸出接點(diǎn)也復(fù)位。 應(yīng)注意的是，計(jì)數(shù)器C100～C199，即使發(fā)生停電，當(dāng)前值與輸出觸點(diǎn)的動(dòng)作狀態(tài)或復(fù)位狀態(tài)也能保持。 7. 數(shù)據(jù)寄存器（D） 數(shù)據(jù)寄存器是計(jì)算機(jī)必不可少的元件，用于存放各種數(shù)據(jù)。FX2N中每一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器都是16bit（最高位為正、負(fù)符號(hào)位），也可用兩個(gè)數(shù)據(jù)寄存器合并起來存儲(chǔ)32 bit數(shù)據(jù)（最高位為正、負(fù)符號(hào)位）。 (1

12、) 通用數(shù)據(jù)寄存器D 通道分配 D 0～D199，共200點(diǎn)。 只要不寫入其他數(shù)據(jù)，已寫入的數(shù)據(jù)不會(huì)變化。但是，由RUN→STOP時(shí)，全部數(shù)據(jù)均清零。（若特殊輔助繼電器M8033已被驅(qū)動(dòng)，則數(shù)據(jù)不被清零）。 (2) 停電保持用寄存器 通道分配 D200～D511，共312點(diǎn)，或D200～D999，共800點(diǎn)（由機(jī)器的具體型號(hào)定）。 基本上同通用數(shù)據(jù)寄存器。除非改寫，否則原有數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，不論電源接通與否，PLC運(yùn)行與否，其內(nèi)容也不變化。然而在二臺(tái)PLC作點(diǎn)對(duì)的通信時(shí)， D490～D509被用作通信操作。 (3) 特殊功能寄存器 通道分配D8000～D8255

13、（共256點(diǎn)）。它用來監(jiān)控可編程控制器的運(yùn)行狀態(tài)，如電池電壓、掃描時(shí)間、正在動(dòng)作的狀態(tài)的編號(hào)等，其在電源接通時(shí)被清零，隨后被系統(tǒng)程序?qū)懭氤跏贾礫6]。 第二章 應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2.1 選題依據(jù) 可編程邏輯控制器( PLC)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。它集自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為一體, 是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。目前, PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng), 為各種自動(dòng)化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂茟?yīng)用。主要原因在它能為自動(dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案, 適合當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。

14、由于控制對(duì)象的復(fù)雜性, 使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行的長(zhǎng)期連續(xù)性, 使PLC在設(shè)計(jì)上有自己明顯的特點(diǎn): 可靠性高, 適應(yīng)性廣, 具有通信功能, 編程方便, 結(jié)構(gòu)模塊化。在現(xiàn)代集散控制系統(tǒng)中, PLC已成為一種重要的基本控制單元, 在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用前景極其廣泛[6]。 本文主要在原有混液裝置系統(tǒng)上的改進(jìn)，結(jié)合皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)，構(gòu)造出新的控制系統(tǒng)，即自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)，采用三菱公司FX2N系列PLC來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的控制，該系統(tǒng)能夠提供均勻、無雜色、無結(jié)塊、品質(zhì)均一的干混料，同時(shí)可運(yùn)送散狀物料，現(xiàn)場(chǎng)安裝和維修都很方便，理檢查時(shí)也一目了然，且能適應(yīng)高溫度、高粉塵、有沖擊和連續(xù)

15、振動(dòng)的工作條件, 不受惡劣環(huán)境的影響。該系統(tǒng)有著廣闊的應(yīng)用空間，被廣泛應(yīng)用在煤炭、電廠、鋼鐵企業(yè)、水泥、糧食、煙草、食品及輕工業(yè)的生產(chǎn)線。 2.2 方案研究與選擇 本次設(shè)計(jì)主要是圍繞液體混料裝置及皮帶運(yùn)輸機(jī)方面的研究，綜合運(yùn)用其控制功能。 1. 皮帶運(yùn)輸機(jī)的控制系統(tǒng) 在建材、化工、食品、機(jī)械、鋼鐵、冶金、煤礦等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送原料或物品。 圖3-1為某原料皮帶運(yùn)輸機(jī)的示意圖。原料從料斗經(jīng)過PD-1、PD-2兩臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)送出。從料斗向PD-2供料由電磁閥YV控制，PD-1和PD-2分別由電動(dòng)機(jī)M1和M2驅(qū)動(dòng)。該控制系統(tǒng)主要考慮的是傳送帶的啟動(dòng)和停止。在啟動(dòng)時(shí)，

16、對(duì)其進(jìn)行一些要求：為了避免在前段皮帶上造成物料堆積，要求逆物料方向按一定的流動(dòng)方向按一定的時(shí)間間隔順序啟動(dòng)。同樣，在停止時(shí)，為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序停止[5]。 圖3-1 原料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制示意圖 2. 物料混合裝置控制系統(tǒng) 圖3-2為水泥、糧食、煙草、食品等輕工業(yè)生產(chǎn)線的混料裝置，閥A、B、C為電磁閥，用于控制管路。線圈通電時(shí)，打開管路；線圈斷電后，關(guān)閉管路。高、中、低三個(gè)料位傳感器被淹沒時(shí)為ON。 系統(tǒng)初始狀態(tài)為電動(dòng)機(jī)停止，所有閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，高、中、低三個(gè)傳感器處于OFF狀態(tài)。 控制要求為按下啟動(dòng)按鈕后，打開A閥，物料A流入

17、；當(dāng)中傳感器被淹變?yōu)镺N時(shí)，A閥關(guān)閉，B閥打開，B物料流入容器；當(dāng)高位傳感器被淹沒變?yōu)镺N時(shí)， 圖3-2 物料混合裝置系統(tǒng)示意圖 B閥關(guān)閉，攪拌電機(jī)開始運(yùn)行，開始攪動(dòng)物料，8s后停止攪拌，打開C閥放出均 勻的混合物料；當(dāng)料位下降到露出低位傳感器（傳感器有ON變?yōu)镺FF）時(shí)，開始計(jì)時(shí)，3s后關(guān)閉C閥（以確保容器放空）系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行完一個(gè)完整的周期。此時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)檢測(cè)在剛過的運(yùn)行周期里是否發(fā)出了停止信號(hào)，如果已發(fā)出，則系統(tǒng)停止在初始狀態(tài)等待下一次啟動(dòng)信號(hào)，否則系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。也就是說，按下此類系統(tǒng)的停止要求不應(yīng)馬上停止。而應(yīng)該等回到初始狀態(tài)運(yùn)行完這個(gè)周期再停止。這生產(chǎn)工藝所必須要

18、求的[11]。 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制要求 根據(jù)皮帶運(yùn)輸機(jī)控制及混液裝置系統(tǒng)的工控原理，從中提取一部分元件，綜合運(yùn)用，構(gòu)造出新的PLC控制系統(tǒng)，即自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)。 1. 系統(tǒng)的基本構(gòu)成 (1) 自動(dòng)配料系統(tǒng) 由一個(gè)混料容器，三個(gè)料位傳感器，進(jìn)料閥A，進(jìn)料閥B及放料閥C，一臺(tái)攪拌電機(jī)組成。 (2) 皮帶傳送系統(tǒng) 包括3條個(gè)傳送帶PD-1、PD-2、PD-3，傳送帶均由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，共使用了3臺(tái)步進(jìn)電機(jī)。 (3) 控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)的全部控制功能由一臺(tái)三菱FX2N-16MR型可編程控制器實(shí)現(xiàn)，用于控制進(jìn)料、攪拌、放料、皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)、停止等工作過程。 2. 系統(tǒng)的工

19、作原理 圖3-3為自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理圖，SL1、SL2、SL3、分別為高、中、低料位傳感器，料位淹沒時(shí)接通，物料A、B有進(jìn)料電磁閥Y4、Y5控制、混料由出料電磁閥Y6控制，M0為攪拌電機(jī)，三條傳送帶PD-1、PD-2、PD-3分別由接觸器M1、M2、M3控制。 控制要求如下： (1) 初始狀態(tài) 自動(dòng)配料混合裝置處于OFF狀態(tài)，攪拌電動(dòng)機(jī)停止，所以閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，上、中、下三個(gè)液位傳感器處于OFF狀態(tài)；皮帶運(yùn)輸機(jī)由電動(dòng)機(jī)控制，現(xiàn)處于停止?fàn)顟B(tài)。 (2) 啟動(dòng)操作 圖3-3 動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 按下啟動(dòng)按鈕SB1，裝置開始按以下規(guī)律運(yùn)行： a. 物

20、料A電磁閥打開，物料A流入容器。當(dāng)料位到達(dá)中料位傳感器SL2時(shí)，SL2接通，關(guān)閉物料A電磁閥，打開物料B電磁閥，物料B開始流入容器。 b. 當(dāng)容器料位到達(dá)高料位傳感器SL1時(shí)，SL1接通，關(guān)閉物料B電磁閥，攪拌電機(jī)M0啟動(dòng)，開始攪勻物料。 c. 攪拌電機(jī)工作8s后停止攪動(dòng)，在開啟放料電磁閥C之前，為了避免在前段傳送帶上造成物料堆積，依次間隔2s啟動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)M3、M2、M1，分別帶動(dòng)傳送帶PD-3、PD-2、PD-1運(yùn)轉(zhuǎn)。 d. 當(dāng)皮帶PD-1運(yùn)轉(zhuǎn)起來2s后，放料電磁閥C打開，開始放出混合物料。 e. 當(dāng)容器料位下降到低料位傳感器SL3時(shí)，SL3由接通變?yōu)閿嚅_，開始計(jì)時(shí)，3s后關(guān)閉放

21、料電磁閥C。 f. 在關(guān)閉放料電磁閥C的同時(shí)，為了使傳送帶上不殘留物料，依次間隔2s停止傳動(dòng)帶M1、M2、M3電動(dòng)機(jī)，傳送帶PD-1、PD-2、PD-3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)開始執(zhí)行下一個(gè)循環(huán)周期。 (3) 停止操作 按下停止按鈕SB2后，在當(dāng)前的混合、放料、輸送操作處理完畢后，才停止運(yùn)行（停在初始狀態(tài)上） 第三章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 3.1 PLC機(jī)型的選擇及外部接線圖 圖4-1 自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)PLC外部接線圖 根據(jù)對(duì)自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制要求的分析，可確定輸入信號(hào)由啟動(dòng)、停止按鈕SB1、SB2，物料傳感器SL1、SL2、SL3共計(jì)5點(diǎn)輸入；輸出信號(hào)為攪拌電機(jī)

22、接觸器M0、傳動(dòng)帶接觸器M1、傳送帶接觸器M2、傳送帶接觸器M3，進(jìn)料電磁閥A、進(jìn)料電磁閥B、放料電磁閥C，共計(jì)7點(diǎn)。 綜合上述分析系統(tǒng)要求，考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型和技術(shù)指標(biāo)，可選用三菱公司的FX2N系列PLC，機(jī)型為FX2N-16MR。 該機(jī)基本單元有有8個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)，8個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)控制要求。 據(jù)此可作出自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出分配，如外部接線圖4-1所示。 3.2 I/O設(shè)備及I/O編號(hào)的分配 如表4-1所示為控制系統(tǒng)的I/0分配表。 表4-1 PLC的I/O分配表 輸入設(shè)備 輸入點(diǎn)編號(hào) 輸出設(shè)備 輸出點(diǎn)編號(hào) 啟動(dòng)按鈕SB1

23、X0 攪拌電機(jī)接觸器M0 Y0 停止按鈕SB2 X1 傳送帶接觸器M1 Y1 高料位傳感器SL1 X2 傳送帶接觸器M2 Y2 中料位傳感器SL2 X3 傳送帶接觸器M3 Y3 低料位傳感器SL3 X4 進(jìn)料電磁閥A Y4 進(jìn)料電磁閥B Y5 放料電磁閥C Y6 3.3 順序功能圖的設(shè)計(jì) 由題目給出的控制要求，可以把順序功能圖劃分為12步，連同初始步共13 步。每一步驅(qū)動(dòng)相關(guān)的負(fù)載，設(shè)計(jì)思路同STL順序功能圖一樣，圖4-2給出了用 M代表步的順序功能圖。需要注意的是M7步的轉(zhuǎn)換條件是料位露出下傳感器，也就是X4由ON變

24、為OFF，所以轉(zhuǎn)換條件應(yīng)該是X4，下面是與順序功能圖對(duì)應(yīng)的梯形圖4-3。 圖中X0為啟動(dòng)信號(hào)，X1為停止信號(hào)，如果啟保停輔助繼電器M20為ON，M0為ON后能馬上狀態(tài)轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)繼續(xù)工作；如果M20為OFF，M0為ON后不能轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)停在初始步。編寫梯形圖時(shí)，必須把所有能夠使M為ON的條件全部考慮到，比如M0電路，M20為活動(dòng)步情況下，T8為ON將會(huì)使M0為ON，所以將M12、T8的常開觸點(diǎn)串聯(lián)作為M0的啟動(dòng)電路?？删幊坛炭刂破鏖_始運(yùn)行時(shí)應(yīng)將M0置ON，否則系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，故將M20的常開觸點(diǎn)與上述的電路并聯(lián)，并聯(lián)后還應(yīng)并聯(lián)上M0的自保觸點(diǎn)。M0后續(xù)步M1為ON應(yīng)將M0線圈斷開，所以后續(xù)步M

25、1的常閉觸點(diǎn)與M0的線圈串聯(lián)。對(duì)于傳動(dòng)帶的啟動(dòng)，為了避免在前段運(yùn)輸皮帶上造成物料堆積，要求逆物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序啟動(dòng)PD-3、PD-2、PD-1，停止時(shí)，為了使運(yùn)輸皮帶上不殘留物料，要求順物料流動(dòng)方向按一定時(shí)間間隔順序啟動(dòng)PD-1、PD-2、PD-3，M7、M8兩步都驅(qū)動(dòng)負(fù)載Y6，為避免雙線圈輸出，用M7、M8的常開觸點(diǎn)并聯(lián)集中驅(qū)動(dòng)Y2。具體的程序分析過程見4.4節(jié)。 以M為編程軟件的順序功能圖和S為編程軟件的順序功能圖一樣，一般情 圖4-2 自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)的順序功能圖 況下，每一步為ON時(shí)都要驅(qū)動(dòng)一定得負(fù)載，條件不滿足活動(dòng)步不轉(zhuǎn)移。在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，相鄰兩步的狀態(tài)同時(shí)

26、為ON一個(gè)周期，對(duì)那些不能同時(shí)接通的外部負(fù)載（如正反接觸器），為了保證安全，必須在外部設(shè)置硬件互鎖。 3.4 梯形圖的設(shè)計(jì)及過程分析 該控制系統(tǒng)的梯形圖程序如圖4-3所示。 1. 采用基本邏輯指令編程 根據(jù)控制要求編寫的梯形圖如圖所示，下面分析其工作過程： (1) 初始狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)配料裝置處于OFF狀態(tài)，攪拌電動(dòng)機(jī)停止，所以閥門關(guān)閉，裝置內(nèi)沒有物料，上、中、下三個(gè)料位傳感器處于OFF狀態(tài)；皮帶運(yùn)輸機(jī)由電動(dòng)機(jī)控制，現(xiàn)處于停止?fàn)顟B(tài)； (2) 啟動(dòng)操作 按下啟動(dòng)按鈕X0，M20接通并自保，同時(shí)使并聯(lián)在第2行及串聯(lián)在第3行的M20動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，此時(shí)M0接通并自保

27、，第3行串聯(lián)的動(dòng)合觸點(diǎn)M0接通（為開啟進(jìn)料電磁閥A做準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第12行的M0動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（切斷執(zhí)行皮帶停止運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)），同時(shí)M1接通并自保，使串聯(lián)在第4行的M1動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為開啟進(jìn)料電磁閥B做準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第2行的M1動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（切斷初始步系統(tǒng)），同時(shí)時(shí)Y4接通，物料A電磁閥打開，物料流入容器。 a. 料位上升到中料位 當(dāng)料位上升到中料位時(shí)，X3動(dòng)作，M2接通并自保，使串聯(lián)在第5行的M2 圖4-3 自動(dòng)配料皮帶運(yùn)輸機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖 動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為攪拌啟動(dòng)作準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第3行的M2動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（切斷進(jìn)料A系統(tǒng)），同時(shí)Y5接通，進(jìn)料電磁閥B開啟，物料B流入容器。 b. 料位

28、上升到高料位 當(dāng)料位上升到高料位時(shí)，X2動(dòng)作，M3接通并自保，使串聯(lián)在第6行的M3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為皮帶3啟動(dòng)做準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第4行的M3動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（切斷進(jìn)料B系統(tǒng)），同時(shí)Y0接通，攪拌電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，T0接通開始計(jì)時(shí)。 c. 依次間隔啟動(dòng)傳送帶M3、M2、M1電動(dòng)機(jī) 當(dāng)定時(shí)器T0計(jì)時(shí)8s過后，串聯(lián)在第6行定時(shí)器T0的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， M4接通并自保，使串聯(lián)在第7行的M4動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為皮帶2啟動(dòng)作準(zhǔn)備）及串聯(lián)在第5行的M4動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（切斷攪拌物料系統(tǒng)），同時(shí)Y3接通，皮帶PD-3開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時(shí)器T1接通開始計(jì)時(shí)，2s過后，串聯(lián)在第7行的定時(shí)器T1的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，M5接通并自保，使串聯(lián)在第8行

29、的M5動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為皮帶PD-1啟動(dòng)作準(zhǔn)備），同時(shí)Y2接通，皮帶PD-2開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時(shí)器T2接通開始計(jì)時(shí)，2s過后，串聯(lián)在第8行的定時(shí)器T2的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，M6接通并自保，使串聯(lián)在第9行M6的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為開啟放料閥作準(zhǔn)備），同時(shí)Y1接通，皮帶PD-1開始運(yùn)轉(zhuǎn)，定時(shí)器T3接通開始計(jì)時(shí)。 d. 放料電磁閥開啟 當(dāng)定時(shí)器T3計(jì)時(shí)2s過后，串聯(lián)在第9行的定時(shí)器T3動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，M7接通并自保，使串聯(lián)在第10行的M7動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為清空容器作準(zhǔn)備），同時(shí)Y6接通開始放料。 e. 料位下降到低料位 當(dāng)料位下降到低料位時(shí)，X4動(dòng)作，M8接通并自保，使串聯(lián)在第9行M8動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開（暫時(shí)切斷放料系

30、統(tǒng)）及第12行的M8動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為關(guān)閉放料電磁閥作準(zhǔn)備），同時(shí)Y6接通繼續(xù)放料，定時(shí)器T4接通開始計(jì)時(shí)。 f. 關(guān)閉放料電磁閥 當(dāng)定時(shí)器T4計(jì)時(shí)3s過后，T4動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，M9接通并自保，使串聯(lián)在第10行的M9動(dòng)斷觸點(diǎn)閉斷開（切斷放料系統(tǒng)），同時(shí)定時(shí)器T5開始計(jì)時(shí)。 g. 依次間隔停止三條傳送帶M1、M2、M3電機(jī) 當(dāng)定時(shí)器T5計(jì)時(shí)2s過后，串聯(lián)在第13行的定時(shí)器T5動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，M10接通，使串聯(lián)在第8行的M10動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，M6、Y1、T3斷電，所有的觸點(diǎn)復(fù)位，皮帶PD-1停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)定時(shí)器T6接通開始計(jì)時(shí)，2s過后，串聯(lián)在第14行的M11接通，使串聯(lián)在第7行的M11動(dòng)斷觸點(diǎn)斷

31、開，M5、Y2、T2斷電，所有的觸點(diǎn)復(fù)位，皮帶PD-2停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)定時(shí)器T7開始計(jì)時(shí)，2s過后，串聯(lián)在第15行的M12接通，使串聯(lián)在第6行的M12動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，M4、Y3、T1斷電，所有的觸點(diǎn)復(fù)位，皮帶PD-3停止運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)串聯(lián)在第2行的M12動(dòng)合觸點(diǎn)閉合（為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備）及定時(shí)器T8接通開始計(jì)時(shí)，2s過后，串聯(lián)在第2行的定時(shí)器T8動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，準(zhǔn)備執(zhí)行下一次循環(huán)周期。 (3) 停止操作 按下停止按鈕X1，M20斷電，并聯(lián)在第2行及串聯(lián)在第3行的M20動(dòng)合觸點(diǎn)復(fù)位，即停止循環(huán)，若系統(tǒng)正在運(yùn)行過程中，按下此類系統(tǒng)的停止按鈕X1，其不應(yīng)該立即停止，而應(yīng)該等到等到回到初始狀態(tài)運(yùn)行完這個(gè)周期

32、再停止。這是生產(chǎn)工藝所必須要求的。 2. 根據(jù)圖4-3的梯形圖程序編制的語句表 （見附錄） 參考文獻(xiàn) [1] 陳立定. 電氣控制與可編程序控制器原理及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005. 198~201 [2] 黃凈. 電氣控制與可編程序控制器. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005. 156~157 [3] 方承遠(yuǎn). 工廠電氣控制技術(shù). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006. 189~192 [4] 范永勝, 王岷. 電氣控制與PLC應(yīng)用. 北京: 中國電力出版社, 2007. 130~138 [5] 楊長(zhǎng)能, 林小峰. 可編程序控制器（PC）與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 重慶大學(xué)出版

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35、M12 46 ANI M10 5 AND T8 47 OUT M6 6 OR M20 48 OUT Y1 7 OR M0 49 OUT T3 8 ANI M1 SP K20 9 OUT M0 50 LD M6 10 LD M0 51 AND T3 11 AND M20 52 OR M7 12 OR M1 53 ANI M8 13 ANI M2 54 OUT M7 14 OUT M1 55 LD M7 15 OUT Y4 56 ANI X4 16 LD

36、 M1 57 OR M8 17 AND X3 58 ANI M9 18 OR M2 59 OUT M8 19 ANI M3 60 OUT T4 20 OUT M2 SP K30 21 OUT Y5 61 LD M7 22 LD M2 62 OR M8 23 AND X2 63 OUT Y6 24 OR M3 64 LD M8 25 ANI M4 65 AND T4 26 OUT M3 66 OR M9 27 OUT Y0 67 ANI M0 28 OU

37、T T0 68 OUT M9 SP K80 69 OUT T5 29 LD M3 SP K20 30 AND T0 70 LD T5 31 OR M4 71 OUT M10 32 ANI M12 72 OUT T6 33 OUT M4 SP K20 34 OUT Y3 73 LD T6 35 OUT T1 74 OUT M11 SP K20 75 OUT T7 36 LD M4 SP K20 37 AND T1 76 LD T7 38 OR M5 77 OUT M12 39 ANI M11 78 OUT T8 40 OUT M5 SP K20 41 OUT Y2 79 END 42 OUT T2