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第一章 緒論 1.1 課題的由來(lái)與現(xiàn)實(shí)意義 選此課題的靈感是因?yàn)槲易罱谝还纠锷习嗟脕?lái)的，那是一家紡織廠(chǎng)，公司里面的設(shè)備大多都是PLC控制的機(jī)器，節(jié)省了很多人力。這讓我感觸良多，于是這讓我決定做一個(gè)關(guān)于PLC流水線(xiàn)的送料臺(tái)來(lái)做自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)PLC具有RS-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。配料工人收到每天的生產(chǎn)作業(yè)表后, 將依次對(duì)每種原料進(jìn)行稱(chēng)重?根據(jù)配料的多少, 先計(jì)算每種成分的重量,然后在各種成分的料桶中取料,送到電子稱(chēng)上進(jìn)行稱(chēng)重,最后進(jìn)行包裝?在這個(gè)過(guò)程中工人工作繁重,出錯(cuò)率高,稱(chēng)重重量無(wú)監(jiān)測(cè),生產(chǎn)數(shù)據(jù)無(wú)紀(jì)錄等不能保證企業(yè)的生產(chǎn)工藝?文中以PC機(jī)編程,可編程邏輯控制器(PLC),現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)等現(xiàn)代工控技術(shù)為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)了以PC機(jī)為上位機(jī), 以PLC作為下位機(jī)的自動(dòng)配料系統(tǒng)?在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,一旦生產(chǎn)計(jì)劃制定完成,計(jì)算機(jī)將按照計(jì)劃對(duì)每種原料進(jìn)行稱(chēng)重,不再需要人工來(lái)干預(yù)?在這個(gè)過(guò)程中工人只是進(jìn)行取料,由計(jì)算機(jī)通過(guò)電子稱(chēng)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)校核重量,減輕了工人的工作負(fù)擔(dān),提高了工作效率? 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：確定送料臺(tái)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；確定PLC I/O元件，列出PLC輸入輸出元件分配表；編寫(xiě)PLC梯形圖。 1.2.1 設(shè)計(jì)目的： A 熟練掌握PLC的指令系統(tǒng)，學(xué)會(huì)定時(shí)器在實(shí)際中的應(yīng)用。 B 通過(guò)設(shè)計(jì)牢固掌握用步進(jìn)步退控制設(shè)計(jì)梯形圖的方法、步驟及繪制梯形圖所遵循的規(guī)則和設(shè)計(jì)技巧。 C 學(xué)會(huì)PLC輸入/輸出點(diǎn)的分配、接線(xiàn)。對(duì)PLC有系統(tǒng)的了解。 1.2.2 設(shè)計(jì)要求： 某車(chē)間有5個(gè)工作臺(tái)。送料臺(tái)往返于工作臺(tái)之間送料。每個(gè)工作臺(tái)設(shè)有一個(gè)到位行程開(kāi)關(guān)(SQ)和一個(gè)呼叫按鈕(SB)。具體控制要求： A 送料臺(tái)開(kāi)始應(yīng)能停留在流水線(xiàn)的初始到位位置。 B 此時(shí)如有工作臺(tái)按下呼叫按鈕則送料臺(tái)前進(jìn)至所呼叫工作臺(tái)的行程開(kāi)關(guān)處停止，過(guò)50秒后送料臺(tái)自動(dòng)前進(jìn)至流水線(xiàn)頂端卸料處卸料，卸料50秒后返回原位。 C 送料臺(tái)帶重量檢測(cè)報(bào)警功能，如裝料時(shí)負(fù)重大于600KG或小于500KG則報(bào)警燈呈0.5秒閃爍，并帶有報(bào)警聲。 第二章 PLC的簡(jiǎn)介 2.1 PLC的產(chǎn)生與發(fā)展 可編程控制器（Programmable Logic Controller）于1969年面世發(fā)展到現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制器。 世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制的。早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。 20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器，人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理功能，成為真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入了實(shí)用化階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得了廣泛的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期的可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)控制的需要。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備中不斷擴(kuò)大了可編程控制器的應(yīng)用。目前，我國(guó)已可以生產(chǎn)中、小型可編程控制器。隨著我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，可編程控制器在我國(guó)醬油更廣闊的應(yīng)用天地。 2.2 PLC的組成 PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，CPU是PLC的核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與CPU之間的接口電路，通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等外設(shè)連接。 對(duì)于整體式PLC，所有部件都裝在同一機(jī)殼內(nèi)，其組成框圖如圖2-1所示；對(duì)于模塊式PLC，各部件獨(dú)立封裝成模塊，各模塊通過(guò)總線(xiàn)連接，安裝在機(jī)架或?qū)к壣?，其組成框圖如圖2-2所示。無(wú)論是哪種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的PLC，都可根據(jù)用戶(hù)需要進(jìn)行配置與組合。 圖2-1 整體式PLC組成框圖 圖2-2 模塊式PLC組成框圖 盡管整體式與模塊式PLC的結(jié)構(gòu)不太一樣，但各部分的功能作用是相同的，下面對(duì)PLC主要組成各部分進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 A 中央處理單元（CPU） 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(lèi)：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(chǎng)家設(shè)計(jì)制造的專(zhuān)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(xiàn)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(mǎn)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(lái)主要有以下幾個(gè)方面： a 接收從編程器輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)。 b 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。 c 通過(guò)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。 d 從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)解釋后執(zhí)行。 e 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(guò)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。 B 存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫(xiě)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(hù)程序及工作數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序是由PLC 的制造廠(chǎng)家編寫(xiě)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(guò)程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠(chǎng)家直接固化在只讀存儲(chǔ)器ROM、PROM或EPROM中，用戶(hù)不能訪(fǎng)問(wèn)和修改。 用戶(hù)程序是隨PLC的控制對(duì)象而定的，由用戶(hù)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(hù)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(hù)程序經(jīng)過(guò)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(hù)存儲(chǔ)器。 工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過(guò)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(hù)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(chēng)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(hù)無(wú)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(hù)程序存儲(chǔ)器。當(dāng)PLC提供的用戶(hù)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。 C 輸入/輸出單元 輸入/輸出單元通常也稱(chēng)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(guò)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(guò)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(guān)，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(hù)選用。I/O接口的主要類(lèi)型有：數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入、數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開(kāi)關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三種類(lèi)型：直流輸入接口、交流輸入接口和交/直流輸入接口。 常用的開(kāi)關(guān)量輸出接口按輸出開(kāi)關(guān)器件不同有三種類(lèi)型：是繼電器輸出、晶體管輸出和雙向晶閘管輸出。繼電器輸出接口可驅(qū)動(dòng)交流或直流負(fù)載，但其響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，動(dòng)作頻率低；而晶體管輸出和雙向晶閘管輸出接口的響應(yīng)速度快，動(dòng)作頻率高，但前者只能用于驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載，后者只能用于交流負(fù)載。 PLC的I/O接口所能接受的輸入信號(hào)個(gè)數(shù)和輸出信號(hào)個(gè)數(shù)稱(chēng)為PLC輸入/ 輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)是選擇PLC的重要依據(jù)之一。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)不夠時(shí)，可通過(guò)PLC的I/O擴(kuò)展接口對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。 D 通信接口 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(guò)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(guò)程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打?。慌c監(jiān)視器連接，可將控制過(guò)程圖像顯示出來(lái)；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)?？刂啤?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。 E 智能接口模塊 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(xiàn)相連的接口。它作為PLC系統(tǒng)的一個(gè)模塊，通過(guò)總線(xiàn)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(lèi)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。 F 編程裝置 編程裝置的作用是編輯、調(diào)試、輸入用戶(hù)程序，也可在線(xiàn)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(huà)。它是開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)PLC不可缺少的工具。編程裝置可以是專(zhuān)用編程器，也可以是配有專(zhuān)用編程軟件包的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。專(zhuān)用編程器是由PLC廠(chǎng)家生產(chǎn)，專(zhuān)供該廠(chǎng)家生產(chǎn)的某些PLC產(chǎn)品使用，它主要由鍵盤(pán)、顯示器和外存儲(chǔ)器接插口等部件組成。專(zhuān)用編程器有簡(jiǎn)易編程器和智能編程器兩類(lèi)。 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(zhuān)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(lái)儲(chǔ)存用戶(hù)程序，如三菱的FX-20P-E簡(jiǎn)易編程器。 智能編程器又稱(chēng)圖形編程器，本質(zhì)上它是一臺(tái)專(zhuān)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(guān)、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(pán)驅(qū)動(dòng)器，提供錄音機(jī)接口和打印機(jī)接口。 專(zhuān)用編程器只能對(duì)指定廠(chǎng)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(zhuān)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(hù)只要購(gòu)買(mǎi)PLC廠(chǎng)家提供的編程軟件和相應(yīng)的硬件接口裝置。這樣，用戶(hù)只用較少的投資即可得到高性能的PLC程序開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。 基于個(gè)人計(jì)算機(jī)的程序開(kāi)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。 G 電源 PLC配有開(kāi)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。 H 其它外部設(shè)備 除了以上所述的部件和設(shè)備外，PLC還有許多外部設(shè)備，如EPROM寫(xiě)入器、外存儲(chǔ)器、人/機(jī)接口裝置等。 EPROM寫(xiě)入器是用來(lái)將用戶(hù)程序固化到EPROM存儲(chǔ)器中的一種PLC外部設(shè)備。為了使調(diào)試好用戶(hù)程序不易丟失，經(jīng)常用EPROM寫(xiě)入器將PLC內(nèi)RAM保存到EPROM中。 PLC內(nèi)部的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器稱(chēng)為內(nèi)存儲(chǔ)器。有時(shí)可用外部的磁帶、磁盤(pán)和用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作成的存儲(chǔ)盒等來(lái)存儲(chǔ)PLC的用戶(hù)程序，這些存儲(chǔ)器件稱(chēng)為外存儲(chǔ)器。外存儲(chǔ)器一般是通過(guò)編程器或其它智能模塊提供的接口，實(shí)現(xiàn)與內(nèi)存儲(chǔ)器之間相互傳送用戶(hù)程序。 人/機(jī)接口裝置是用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作人員與PLC控制系統(tǒng)的對(duì)話(huà)。最簡(jiǎn)單、最普遍的人/機(jī)接口裝置由安裝在控制臺(tái)上的按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、撥碼開(kāi)關(guān)、指示燈、LED顯示器、聲光報(bào)警器等器件構(gòu)成。對(duì)于PLC系統(tǒng)，還可采用半智能型CRT人/機(jī)接口裝置和智能型終端人/機(jī)接口裝置。半智能型CRT人/機(jī)接口裝置可長(zhǎng)期安裝在控制臺(tái)上，通過(guò)通信接口接收來(lái)自PLC的信息并在CRT上顯示出來(lái)；而智能型終端人/機(jī)接口裝置有自己的微處理器和存儲(chǔ)器，能夠與操作人員快速交換信息，并通過(guò)通信接口與PLC相連，也可作為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)接入PLC網(wǎng)絡(luò)。 2.3 PLC的特點(diǎn) 根據(jù)PLC的特點(diǎn)，可以將其應(yīng)用形式歸納為如下幾類(lèi)： A 開(kāi)關(guān)邏輯控制。這是PLC的最基本最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。PLC具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，可以實(shí)現(xiàn)各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的邏輯控制。 B 模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量都是模擬量，而PLC中所處理的是數(shù)字量，為了能接受模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)，PLC中配制有A/D和D/A轉(zhuǎn)化模塊，將現(xiàn)場(chǎng)的模擬量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字量，經(jīng)微處理器進(jìn)行處理，數(shù)字量又經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成模擬量去控制被控制對(duì)象，這樣就可實(shí)現(xiàn)PLC對(duì)模擬量的控制。 C 閉環(huán)過(guò)程控制。 D 定時(shí)控制。PLC具有定時(shí)控制的功能，它可以為用戶(hù)提供幾十甚至上百個(gè)定時(shí)器，其定時(shí)的時(shí)間可以由用戶(hù)在編寫(xiě)程序時(shí)設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)編程器進(jìn)行設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)的控制。 E 計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)控制也是控制系統(tǒng)不可缺少的，PLC同樣也為用戶(hù)提供了幾十個(gè)甚至上百個(gè)定時(shí)器，設(shè)定方式如同定時(shí)一樣。若用戶(hù)需要對(duì)頻率較高的信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，則可以選擇高速技術(shù)模塊。 F 順步控制。在工業(yè)控制中，采用PLC實(shí)現(xiàn)順序控制，可以由移位寄存器和步進(jìn)指令編寫(xiě)程序，也可以采用順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言——順序功能圖SFC編寫(xiě)程序，使得PLC在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出時(shí)更加容易。 G 數(shù)據(jù)處理?，F(xiàn)代PLC都具有數(shù)據(jù)處理能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示和打印以及數(shù)據(jù)通信等。對(duì)于大、中型PLC還可以進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等。 H 通信和聯(lián)網(wǎng)。PLC的控制已從早期的單機(jī)控制發(fā)展到了多機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了工廠(chǎng)自動(dòng)化。這是由現(xiàn)代的PLC一般通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而可以方便可靠的搭成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。由此可見(jiàn)PLC是實(shí)現(xiàn)工廠(chǎng)自動(dòng)化的理想工業(yè)控制器。（圖2-3為三菱FX2N-16MR型PLC） 圖2-3 第三章 流水線(xiàn)的簡(jiǎn)介 3.1 流水線(xiàn)的由來(lái) 從前在英格蘭北部的一個(gè)小鎮(zhèn)里，有一個(gè)名叫艾薇的人開(kāi)的魚(yú)和油煎土豆片商店。在店里面，每位顧客需要排隊(duì)才能點(diǎn)他（她）要的食物（比如油炸鱈魚(yú)，油煎土豆片，豌豆糊，和一杯茶）。然后每個(gè)顧客等著盤(pán)子裝滿(mǎn)后坐下來(lái)進(jìn)餐。 艾薇店里的油煎土豆片是小鎮(zhèn)中最好的，在每個(gè)集市日中午的時(shí)候，長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)伍都會(huì)排出商店。所以當(dāng)隔壁的木器店關(guān)門(mén)的時(shí)候，艾薇就把它租了. 他們沒(méi)辦法再另外增加服務(wù)臺(tái)了；艾薇的鱈魚(yú)和伯特的油煎土豆片是店里面的主要賣(mài)點(diǎn)。但是后來(lái)他們想出了一個(gè)聰明的辦法。他們把柜臺(tái)加長(zhǎng)，艾薇，伯特，狄俄尼索斯和瑪麗站成一排。顧客進(jìn)來(lái)的時(shí)候，艾薇先給他們一個(gè)盛著魚(yú)的盤(pán)子，然后伯特給加上油煎土豆片，狄俄尼索斯再給盛上豌豆糊，最后瑪麗倒茶并收錢(qián)。顧客們不停的走動(dòng)；當(dāng)一個(gè)顧客拿到豌豆糊的同時(shí)，他后面的已經(jīng)拿到了油煎土豆片，再后面的一個(gè)已經(jīng)拿到了魚(yú)。一些窮苦的村民不吃豌豆糊-但這沒(méi)關(guān)系，這些顧客也能從狄俄尼索斯那里得個(gè)笑臉。 這樣一來(lái)隊(duì)伍變短了，不久以后，他們買(mǎi)下了對(duì)面的商店又增加了更多的餐位。這就是流水線(xiàn)。將那些具有重復(fù)性的工作分割成幾個(gè)串行部分，使得工作能在工人們中間移動(dòng)，每個(gè)熟練工人只需要依次的將他的那部分工作做好就可以了。雖然每個(gè)顧客等待服務(wù)的總時(shí)間沒(méi)變，但是卻有四個(gè)顧客能同時(shí)接受服務(wù)，這樣在集市日的午餐時(shí)段里能夠照顧過(guò)來(lái)的顧客數(shù)增加了三倍。 3.2 流水線(xiàn)定義 流水線(xiàn)是在一定的線(xiàn)路上連續(xù)輸送貨物搬運(yùn)機(jī)械，又稱(chēng)輸送線(xiàn)或者輸送機(jī)。按照輸送系列產(chǎn)品大體可以分為：皮帶流水線(xiàn)、板鏈線(xiàn)、倍數(shù)鏈線(xiàn)、插件線(xiàn)、網(wǎng)帶線(xiàn)、懸掛線(xiàn)及滾筒流水線(xiàn)這七類(lèi)流水線(xiàn)。一般包括牽引件、承載構(gòu)件、驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。輸送機(jī)可進(jìn)行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線(xiàn)路，輸送線(xiàn)路一般是固定的。流水線(xiàn)輸送能力大，運(yùn)距長(zhǎng)，還可在輸送過(guò)程中同時(shí)完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。 3.3 流水線(xiàn)的安裝注意事項(xiàng) 流水線(xiàn)的平面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)保證零件的運(yùn)輸路線(xiàn)最短，生產(chǎn)工人操作方便，輔助服務(wù)部門(mén)工作便利，最有效地利用生產(chǎn)面積，并考慮流水線(xiàn)安裝之間的相互銜接。為滿(mǎn)足這些要求，在流水線(xiàn)平面布置時(shí)應(yīng)考慮流水線(xiàn)的形式、流水線(xiàn)安裝工作地的排列方法等問(wèn)題。 流水線(xiàn)安裝時(shí)工作地的排列要符合工藝路線(xiàn)，當(dāng)工序具有兩個(gè)以上工作地時(shí)，要考慮同一工序工作地的排列方法。一般當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上偶數(shù)個(gè)同類(lèi)工作地時(shí)，要考慮采用雙列布置，將它們分列在運(yùn)輸路線(xiàn)的兩例。但當(dāng)一個(gè)工人看管多臺(tái)設(shè)備時(shí)，要考慮使工人移動(dòng)的距離盡可能短。 流水線(xiàn)安裝的位置涉及到各條流水線(xiàn)間的相互關(guān)系，要根據(jù)加工部件裝配所要求的順序排列，整體布置要認(rèn)真考慮物料流向問(wèn)題，從而縮短路線(xiàn)，減少運(yùn)輸工作量?？傊?，要注意合理地、科學(xué)地進(jìn)行流水生產(chǎn)國(guó)程空間組織。（圖3-1為工作中的流水線(xiàn)） 圖3-1 第四章 流水線(xiàn)送料臺(tái)的設(shè)計(jì) 4.1 PLC I/O地址分配 輸入/輸出信號(hào)在PLC接線(xiàn)端子上的地址分配是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，I/O地址分配以后才能編程；對(duì)控制柜及PLC的外圍接線(xiàn)來(lái)說(shuō)，只有I/O分配地址以后，才可以繪制電氣接線(xiàn)圖，裝配圖，讓裝配人員根據(jù)線(xiàn)路圖安裝控制柜。分配輸出點(diǎn)地址時(shí)，要注意負(fù)載類(lèi)型的問(wèn)題。 在進(jìn)行I/O地址分配時(shí)最好把I/O點(diǎn)的名稱(chēng)、代碼和地址以表格的形式列寫(xiě)出來(lái)。 控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱(chēng)、代碼及地址編號(hào)如表4-1 表4-1 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 名 稱(chēng) 代 號(hào) 輸入點(diǎn)編號(hào) 名 稱(chēng) 代 號(hào) 輸出點(diǎn)編號(hào) 1號(hào)臺(tái)按鈕 SB1 X1 前進(jìn)電動(dòng)機(jī) M1 Y1 2號(hào)臺(tái)按鈕 SB2 X2 后退電動(dòng)機(jī) M2 Y2 3號(hào)臺(tái)按鈕 SB3 X3 卸料電動(dòng)機(jī) M3 Y3 4號(hào)臺(tái)按鈕 SB4 X4 警報(bào)燈 HL1 Y11 5號(hào)臺(tái)按鈕 SB5 X5 警報(bào)蜂鳴器 B1 Y12 1號(hào)臺(tái)限位 SQ1 X11 運(yùn)行指示燈 HL2 Y20 2號(hào)臺(tái)限位 SQ2 X12 3號(hào)臺(tái)限位 SQ3 X13 4號(hào)臺(tái)限位 SQ4 X14 5號(hào)臺(tái)限位 SQ5 X15 起始位置限位 SQ6 X16 卸料位置限位 SQ7 X17 重量感應(yīng)器（已設(shè)定大于600KG或小于500KG會(huì)閉合） A1 X20 4.2 PLC外部接線(xiàn)圖 圖4-1 4.3 PLC的狀態(tài)流程圖 圖4-2 4.4 PLC的梯形圖程序 4.4.1 梯形圖程序簡(jiǎn)要說(shuō)明 梯形圖S20,S25-S28為1號(hào)臺(tái)工作程序范圍。S21，S29-S32為2號(hào)臺(tái)工作程序范圍。S22,S33-S36為3號(hào)臺(tái)工作程序范圍。S23，S37-S40為4號(hào)臺(tái)工作程序范圍。S24，S41-S44為5號(hào)臺(tái)工作程序范圍。上電后送料臺(tái)工作燈常亮直到斷電熄滅，工作臺(tái)停在初始位置，此時(shí)按下1號(hào)臺(tái)呼叫按鈕SB1，梯形圖上X1閉合，此時(shí)按其他工作臺(tái)按鈕互不干擾，進(jìn)入1號(hào)臺(tái)工作程序范圍，送料臺(tái)前進(jìn)至1號(hào)臺(tái)限位開(kāi)關(guān)，梯形圖上X11閉合，工作臺(tái)開(kāi)始計(jì)時(shí)50秒，工作人員在時(shí)間內(nèi)沒(méi)裝完料或者料的重量小于500KG的話(huà)，工作臺(tái)警報(bào)燈會(huì)呈0.5秒閃亮并且蜂鳴報(bào)警器響起，如果料超過(guò)600KG的話(huà)亦然。50秒后，料的重量如果大于500KG小于600KG的話(huà)送料臺(tái)繼續(xù)前進(jìn)，至卸料處限位開(kāi)關(guān)，梯形圖上X17閉合，開(kāi)始卸料50秒，50秒后小車(chē)后退，至初始位置限位開(kāi)關(guān)，梯形圖上X16閉合，程序復(fù)位至初始S0處，此時(shí)既可開(kāi)始其他工作臺(tái)的工作(由于考慮到2-5號(hào)工作臺(tái)的工作步驟和1號(hào)臺(tái)差不多因此不再詳細(xì)說(shuō)明)。 小 結(jié) 用PLC做設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)不是第一次了。所以，在這次的設(shè)計(jì)中，我沒(méi)有遇到什么編寫(xiě)程序上的困難，從確定輸入輸出，到程序調(diào)試都是一次成功的，而花費(fèi)我大量時(shí)間的是查找相關(guān)方面的資料，由于以前沒(méi)接觸過(guò)流水線(xiàn)這方面的知識(shí)，使得剛開(kāi)始做的時(shí)候有種無(wú)從下手的感覺(jué)，但是最后經(jīng)過(guò)不懈的努力，還是圓滿(mǎn)完成了這次課題。在沒(méi)有做課程設(shè)計(jì)以前覺(jué)得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。經(jīng)過(guò)我姑父廠(chǎng)里的一個(gè)老技工瀏覽后，覺(jué)得我的設(shè)計(jì)引入到正式的流水線(xiàn)上時(shí)，可以使得公司節(jié)省更多的財(cái)力和電力，但也有設(shè)計(jì)的不足之處。感覺(jué)這次課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，不僅鞏固了已有的知識(shí)，還學(xué)到了書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，收獲巨大。 致 謝 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我遇到過(guò)不少的專(zhuān)業(yè)問(wèn)題，通過(guò)老師的指導(dǎo)和同學(xué)的交流之后，還是解決了這些問(wèn)題，順利完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。雖然經(jīng)歷了不少艱辛，但是對(duì)我的好處還是很多的。雖然這次設(shè)計(jì)也許做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。在這里我要感謝吳尉尉老師的悉心指導(dǎo)，我每次遇到問(wèn)題吳老師都會(huì)耐心的教導(dǎo)我，在此我對(duì)您表示深深的敬意！謝謝！ 參 考 文 獻(xiàn) [1] 求是科技編著.PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐[M].北京:人民郵電出版社,2005. [2] 張萬(wàn)忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002. [3] 王炳實(shí).機(jī)床電器控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006. [4] 王振民.PLC原理及應(yīng)用[M].大慶石油學(xué)院.14-61. [5] 謝克明.夏路易.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2005:1-20. [6] 王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003:80-96. [7] 殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:24-49. 頁(yè)碼 共 20 頁(yè) 第 20 頁(yè)