畢業(yè)設(shè)計(jì)---膠訂包本機(jī)plc電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目：膠訂包本機(jī)PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　專 業(yè)： 企業(yè)供電</p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　學(xué)

2、號(hào)： </b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 3月 25 日</p><p>　　膠訂包本機(jī)PLC電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著印刷行業(yè)對(duì)膠訂技術(shù)的要求越來越高，解決膠訂包本機(jī)自動(dòng)

3、化問題也日顯迫切。在廣泛了解、借鑒國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文介紹了一種新型的包本機(jī)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)包本機(jī)自動(dòng)控制，完成無級(jí)調(diào)速自動(dòng)上述皮；書心、書皮自動(dòng)檢測(cè)；加熱時(shí)間定時(shí)控制；加熱溫度自動(dòng)控制；故障顯示、聲音報(bào)警等功能。從而提高了包本的質(zhì)量和速度。完成主電路設(shè)計(jì)、電源電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、PLC軟件設(shè)計(jì)，器件選擇等。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的包本機(jī)采用十三

4、個(gè)書夾的膠訂包本設(shè)備，電氣部分采用具有國際先進(jìn)水平的變頻調(diào)速器、可編程控制器、可進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)的溫度控制器以及光電開關(guān)，電感式接近開關(guān)等。檢測(cè)部分采用光-機(jī)-電為一體的檢測(cè)手段。對(duì)錯(cuò)誤操作、機(jī)械故障及紙張包本的送、運(yùn)故障均發(fā)出聲、光報(bào)警。</p><p>　　以上各項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，確保了整機(jī)性能的先進(jìn)性、可靠性和安全性。</p><p>　　關(guān)鍵詞 可編程序控制器 變頻調(diào)速器

5、 包本機(jī)</p><p>　　THE DESIGN OF PACKING MACHINE AND PLC</p><p>　　AUTOMATIC CONTROL SYSTEM</p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　As developing of printing

6、 technology, the demand of gluing technique becomes more and more high. It is urgent to deal with the problem of packing machine automation. Knowing and using the advanced technology domestic and </p><p>　　i

7、nternational for reference, this text introduced the hardware, software design of a kind of new automatic control in PLC . This system adopts the PLC control technique to complete the automatic detecting of the covers an

8、d cores of books, settling the heating time and temperature, showing the faulting , alarming in sound and so on. Thus, it can improve the quality and speed of packing, complete the design of main circuit, power supply ci

9、rcuit, control circuit and PLC hardware, and even more sele</p><p>　　In this paper, it uses packing equipments with thirteen book clips. And in the electric part, it uses frequency conversion speed controlle

10、rs, PLC, temperature controllers with variable parameters, photoelectric switches and inductance approaching switches. Further more, it uses light-machine-electric as a integral to detect error operations, machinery faul

11、ting and book carrying faulting and then alarm in sound or light.</p><p>　　The application of the above technology ensures the advantage, reliability and security of the whole machine.</p><p>　　

12、Keyword: Programmable Logic Controller, Frequency conversion speed controller, Packing machine</p><p><b>　　目　　錄</b></p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1 選題背景2</p

13、><p>　　1.1.1 概述2</p><p>　　1.1.2 包本機(jī)的發(fā)展方向2</p><p>　　1.1.3 膠訂包本機(jī)的技術(shù)與市場(chǎng)3</p><p>　　1.1.4 小結(jié)3</p><p>　　1.2 包本機(jī)的用途及特點(diǎn)4</p><p>　　1.3

14、 設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　第二章 方案論證5</p><p>　　2.1 控制方式的選擇5</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的控制方案5</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)控制方案5</p><p>　　2.2.2 工控機(jī)控制方案6</p>&l

15、t;p>　　2.2.3 PLC控制方案8</p><p>　　2.3 PLC的選擇9</p><p>　　2.3.1 西門子公司的PLC9</p><p>　　2.3.2 三菱小型PLC9</p><p>　　2.3.3 OMRON的PLC10</p><p>　　2.3

16、.4 本設(shè)計(jì)PLC的選用10</p><p>　　第三章 PLC的結(jié)構(gòu)與原理12</p><p>　　3.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)12</p><p>　　3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)12</p><p>　　3.2 PLC的工作方式13</p><p>　　第四章 硬件電路設(shè)

17、計(jì)15</p><p>　　4.1 拖動(dòng)電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.1.1 主機(jī)電氣原理說明15</p><p>　　4.1.2 主電機(jī)電路設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1.3 劃槽電機(jī)電路設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.1.4 銑刀電機(jī)電路設(shè)計(jì)21</p

18、><p>　　4.1.5 排屑電機(jī)電路設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1.6 氣泵電機(jī)及滑潤電機(jī)電路設(shè)計(jì)23</p><p>　　4.1.7 收書電機(jī)電路設(shè)計(jì)24</p><p>　　4.1.8 排煙電機(jī)電路設(shè)計(jì)25</p><p>　　4.1.9 加熱控制原理26</p&g

19、t;<p>　　4.2 PLC端口設(shè)計(jì)30</p><p>　　第五章 軟件設(shè)計(jì)31</p><p>　　5.1 流程圖31</p><p>　　5.2 主電機(jī)起動(dòng)程序圖32</p><p>　　5.3 梯形圖33</p><p>　　5.3.1 梯形圖參照表3

20、9</p><p>　　5.3.2 梯形圖與繼電器控制圖的區(qū)別40</p><p>　　5.3.3 梯形圖編程前的準(zhǔn)備工作40</p><p>　　第六章 結(jié)束語42</p><p><b>　　致 謝44</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)45</

21、b></p><p>　　附錄一 電器元件功能表46</p><p>　　附錄二 電器原理圖49</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 選題背景</p><p>　　印后加工設(shè)備的多樣化、自動(dòng)化是現(xiàn)今印后加工設(shè)備發(fā)展的主流方向

22、。且伴隨著數(shù)字化印刷概念的普及，以及CIP4之類標(biāo)準(zhǔn)的大量涌現(xiàn)，而目前印后設(shè)備的自動(dòng)化成為了數(shù)字化印刷“高速公路”當(dāng)中的一段羊腸小道，是一個(gè)完全意義上的技術(shù)瓶頸，就膠訂包本機(jī)而言則更是頸中之頸。</p><p>　　膠訂包本機(jī)是最為主要的印后設(shè)備之一，國內(nèi)外印刷業(yè)對(duì)其都格外重視，在國內(nèi)其市場(chǎng)需求極大，在印刷設(shè)備需求當(dāng)中它僅次于單張四開膠印機(jī)位于第二。如果膠訂包本機(jī)自動(dòng)化問題能得以完全解決，那么上述所謂技術(shù)瓶頸則土

23、崩瓦解，可使數(shù)字化工作流程“順利瀉洪”。</p><p>　　信息時(shí)代的到來使得印刷品琳瑯滿目、應(yīng)有盡有，同時(shí)中短版印務(wù)與日俱增，這對(duì)印刷品市場(chǎng)產(chǎn)生了極大影響?，F(xiàn)在，印前基本成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，在數(shù)字化軟硬件的支持下，對(duì)頻繁更換的中短版印務(wù)的處理，可以說是易如反掌。但是膠訂包本機(jī)與印前、印刷比起來可謂相去甚遠(yuǎn)。就拿當(dāng)今世界上最先進(jìn)的膠訂包本機(jī)廠商的先進(jìn)機(jī)型，穆勒一馬天尼的Acoro一A7來說，其速度為7000份/

24、小時(shí)，在計(jì)算機(jī)控制下活件轉(zhuǎn)換只需58秒，在一般條件下活件轉(zhuǎn)換平均時(shí)間為15分鐘，這在所有同類設(shè)備中耗時(shí)是最短的。然而，眾所周知在中短版印務(wù)的大量出現(xiàn)情況下的自動(dòng)化就是意味著連續(xù)生產(chǎn)，就是這幾十秒鐘、幾十分鐘的調(diào)整準(zhǔn)備時(shí)間，累加起來可能要比整個(gè)的印刷和裝訂的時(shí)間都要長(zhǎng)。因此無論是購買膠訂包本機(jī)的印刷商，還是膠訂包本機(jī)制造商都在比拼換活件的調(diào)整準(zhǔn)備時(shí)間。</p><p>　　基于數(shù)字化印刷、數(shù)字化裝訂的目標(biāo)，筆者在這

25、里提出一個(gè)大膽的全新的膠訂包本機(jī)自動(dòng)化分析和設(shè)想，就是應(yīng)用數(shù)據(jù)庫和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行在線連續(xù)膠訂包本，實(shí)現(xiàn)真正意義的數(shù)字化。希望能給同行們提供一個(gè)全新的設(shè)計(jì)理念與解決方案，更希望激發(fā)起更多的人對(duì)膠訂包本機(jī)設(shè)計(jì)理論和方案的探索和交流，起到一個(gè)拋磚引玉的效果。同時(shí)也衷心地懇請(qǐng)各位專家、學(xué)者、領(lǐng)導(dǎo)、老師、朋友們批語指正、提出寶貴意見。我們共同努力讓未來世界上最先進(jìn)的印后設(shè)備上都標(biāo)示著醒目的MADE IN CHINA。</p>&l

26、t;p>　　1.1.1 概述</p><p>　　改革開放以來，印刷業(yè)發(fā)展迅速，印刷品印刷企業(yè)還將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)消費(fèi)水平迅速提高。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，印刷企業(yè)還將繼續(xù)保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，包本機(jī)的需求量也將保持較快的增長(zhǎng)需求。這就要提高自動(dòng)化程度，具有先進(jìn)的微機(jī)及屏幕直接顯示的自動(dòng)控制系統(tǒng)，適合儲(chǔ)存極復(fù)雜的程序，并具有簡(jiǎn)單的編程方法，多層次的人機(jī)對(duì)話系統(tǒng)，還可配備完善的附加設(shè)備。</p><

27、;p>　　1.1.2 包本機(jī)的發(fā)展方向 </p><p>　　今天膠訂機(jī)械市場(chǎng)的變化越來越快，本冊(cè)的種類和要求也越來越多印刷企業(yè)對(duì)膠訂包本機(jī)的要求也隨之不斷提高。就國內(nèi)的市場(chǎng)而言，從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的角度考慮，客戶對(duì)所購產(chǎn)品的要求的順序已基本從過去的價(jià)格、質(zhì)量、產(chǎn)品交貨期，轉(zhuǎn)變成為產(chǎn)品交貨期、質(zhì)量、價(jià)格。盡管一部分中小型印刷企業(yè)由于資金狀況問題而更多地考慮價(jià)格，但是印刷企業(yè)的客戶要求是決策的關(guān)鍵，功能新需求、

28、性能質(zhì)量的新要求會(huì)在今后的印刷品市場(chǎng)越來越多。明智的決策者在這種情況下是不會(huì)做出因?yàn)槌杀疽蛩囟鴣G掉新客戶甚至老客戶的決定的。這就使得膠訂設(shè)備制造廠商的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)變得不再光是能不能將新產(chǎn)品制造出來，而是能不能快速開發(fā)出符合市場(chǎng)需求的、有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將“不再是以大吃小，而是以快吃慢”。在商家和用戶們的頭腦中，時(shí)間就是金錢的理念越來越深，他們都己經(jīng)把時(shí)間的觀念放到了首位。</p><p>　　在國內(nèi)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

29、中，國外廠商以其高自動(dòng)化程度、高質(zhì)量、多機(jī)種組成聯(lián)動(dòng)線等諸多優(yōu)勢(shì)牢牢地把持著高端的目標(biāo)客戶。在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)由于接觸新鮮事物快、基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展迅速，尤其是更多的合作機(jī)會(huì)使這些地區(qū)已經(jīng)能夠緊跟國外先進(jìn)機(jī)型的發(fā)展;而相對(duì)來講，在很多方面發(fā)展緩慢和落后的內(nèi)陸地區(qū)優(yōu)勢(shì)不多。這是一種不良的態(tài)勢(shì)，長(zhǎng)此以往勢(shì)必會(huì)像其它很多種產(chǎn)品一樣在所有人的意識(shí)當(dāng)中形成外國產(chǎn)品好的看法。這種不公平的發(fā)展環(huán)境和背景對(duì)國內(nèi)的企業(yè)是極為不利的。盡管不利，但從另外一個(gè)方面考

30、慮，我認(rèn)為在目前國內(nèi)膠訂設(shè)備的市場(chǎng)以及用戶的真正需求上還存在著一些無人考慮過的新領(lǐng)域。那就是膠訂設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)。</p><p>　　例如從產(chǎn)品方面來講，極少有人對(duì)通盤的市場(chǎng)進(jìn)行細(xì)分，幾乎所有公司(包括國外的大集團(tuán)、大公司)都是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單將市場(chǎng)分為高端、中端、低端3個(gè)檔次進(jìn)行設(shè)計(jì)、經(jīng)營和競(jìng)爭(zhēng)。這樣一來國內(nèi)用戶就缺少完全意義上適合自身的產(chǎn)品。</p><p>　　具體地講，我國國土面積遼闊，

31、自然氣候、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、城市建設(shè)、資源配置都不平衡。另一方面由于我國的纖濟(jì)位制旱多種多濟(jì)形我#存.各種經(jīng)濟(jì)形式都具有各自的特點(diǎn)。再有就是市場(chǎng)大、需求種類多、小批短版任務(wù)多。北方寒冷干燥，要注意防寒，南方潮濕炎熱，需注意防銹;大企業(yè)注重聯(lián)線高效率生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)注意聯(lián)線自動(dòng)化，小企業(yè)則更為看重靈活和短版;裝訂書籍的注重質(zhì)量、注意精度，裝訂本冊(cè)的注重產(chǎn)量、注意速度等等。在這種情況下，如果我們能夠扎實(shí)細(xì)致地做好市場(chǎng)以及用戶的分類和細(xì)化，然后根據(jù)其特點(diǎn)和

32、市場(chǎng)容量建立起一個(gè)動(dòng)態(tài)的(以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)的)市場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，由決策部門和設(shè)計(jì)部門根據(jù)這個(gè)系統(tǒng)提供的信息，針對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行分類、分級(jí)，設(shè)計(jì)出不同類別、不同級(jí)別的模塊，然后組合搭配成為與用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)適應(yīng)的機(jī)型，真真正正地實(shí)現(xiàn)為其量身定做。這樣一來，不但客戶滿意，也使得生產(chǎn)組織、庫存調(diào)配得心應(yīng)手，最重要的是使企業(yè)具備了快速響應(yīng)的市場(chǎng)反饋能力。</p><p>　　模塊化的設(shè)計(jì)一定要在充分的市場(chǎng)調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行。將企業(yè)期望進(jìn)入的市

33、場(chǎng)、行業(yè)進(jìn)行細(xì)分，對(duì)用戶目前的需求和將來的潛在需求進(jìn)行分類排隊(duì)，縱向按產(chǎn)品的地域、性能、規(guī)格、級(jí)別進(jìn)行排隊(duì)，橫向按產(chǎn)品的基本功能、輔助功能、附加功能、可預(yù)測(cè)功能進(jìn)行排列，設(shè)計(jì)出一系列通用的和專業(yè)的功能模塊，形成完整的分類功能樹。然后根據(jù)用戶的需求和具體情況，將現(xiàn)有的功能模塊進(jìn)行有機(jī)的選擇和組合，配置出系列功能相同但性能不同、規(guī)格不同、適合不同地域、不同條件的產(chǎn)品，以最快的速度滿足用戶的需求，為其量身定做盡可能適合的產(chǎn)品。當(dāng)然，各個(gè)模塊必

34、須在產(chǎn)品開發(fā)過程中統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以穩(wěn)定可靠。</p><p>　　1.1.3 膠訂包本機(jī)的技術(shù)與市場(chǎng) </p><p>　　我國印刷業(yè)進(jìn)入光與電的時(shí)代后，制版、印刷設(shè)備的升級(jí)，使當(dāng)前的印刷技術(shù)已經(jīng)達(dá)到高水準(zhǔn)，內(nèi)地省份都具備一定的精美印刷能力。前道工序水準(zhǔn)的提高就順理成章地提到議事日程上來了。傳統(tǒng)裝訂工藝和設(shè)備已落后于時(shí)代。形成印刷與印后脫節(jié)，障礙了高質(zhì)量的書刊生產(chǎn)。再精美的印刷

35、，沒有精美的裝訂，無論怎樣也體現(xiàn)不了印刷質(zhì)量的提高。國際、國內(nèi)精美書看的裝訂方式主要有精裝和膠訂平裝兩種，其它裝訂方式均無可企及。精裝書及的總量和平裝書籍比，可謂少之又少。那么，膠訂工藝就顯示出十分重要的意義，膠訂包本機(jī)成為書刊印刷裝訂行業(yè)不可少得的重要設(shè)備，如同人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡募Z油一樣重要。近年來，國家新聞出版署為提高裝訂質(zhì)量，狠抓了膠訂工藝的推廣，膠裝書刊在整個(gè)出版發(fā)行數(shù)量中占有越來越大的比重。無疑，膠訂包本機(jī)制造行業(yè)迎來一

36、次新的挑戰(zhàn)，膠訂包本工藝將會(huì)得到長(zhǎng)足發(fā)展。 </p><p>　　我國在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期，就已著手開發(fā)和研制膠訂包本機(jī)。但膠訂本技術(shù)普遍接受僅是近年內(nèi)的事情，前期發(fā)展十分緩慢。技術(shù)更新加快也是在近兩年。普遍推廣膠訂技術(shù)以來，印刷行業(yè)呈現(xiàn)出一片繁榮的景象。</p><p>　　1.1.4 小結(jié)</p><p>　　隨著我國進(jìn)入WTO，國內(nèi)包本機(jī)市場(chǎng)將逐步開放，國產(chǎn)包

37、本機(jī)將無可避免地面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)。過去國外先進(jìn)包本機(jī)雖然功能先進(jìn)，但價(jià)格高，所以，只走進(jìn)了資金雄厚的大型印刷廠，如銀行系統(tǒng)的印刷廠，原中央各部委所屬印刷廠，原部隊(duì)所屬的大型印刷廠，各省市新華印刷廠等，總體數(shù)量也不是很多。但隨著“入世”，世界先進(jìn)包本機(jī)進(jìn)入中國市場(chǎng)的速度和力度必然加大，國產(chǎn)機(jī)的價(jià)位優(yōu)勢(shì)將明顯減弱。</p><p>　　膠訂一本高質(zhì)量的書看似簡(jiǎn)單，其實(shí)并非如此，無論投芯、銑背、劃槽、刷背側(cè)膠及勻膠、上封皮

38、、壓痕、包書成型、收書、各光電監(jiān)控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、各機(jī)械諸多的部件、熱熔膠的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、使用溫度、工作環(huán)境等等，無論哪個(gè)環(huán)節(jié)都得調(diào)整到最佳狀態(tài)，只有這些環(huán)節(jié)都滿足校訂工藝要求了，那么膠訂一本高質(zhì)量的書才會(huì)變成現(xiàn)實(shí)。</p><p>　　1.2 包本機(jī)的用途及特點(diǎn)</p><p>　　本機(jī)適用于各類中小型印刷廠進(jìn)行書芯無線膠訂包本。工藝流程為：人工供給書芯、銑背、劃槽、刷背膠、勻

39、膠及刷側(cè)膠、自動(dòng)供給封皮、壓痕、包書及收書，最終人工堆集等工序；具有操作簡(jiǎn)單，包本精度高，安全可靠，維護(hù)方便，外形美觀，占地面積小，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用PLC可編程控制器等先進(jìn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包本、上書皮等功能。</p><p><b>　　主要技術(shù)要求：</b><

40、;/p><p>　　包本速度：3000本/每小時(shí)，電源三相四線380V/50Hz</p><p>　　1.總功率：21 Kw</p><p>　　2.電機(jī)總功率：13.5 Kw</p><p>　　3.加熱功率：7.5 Kw</p><p>　　4.包本速度：8~11本/分</p><p>　　第二

41、章 方案論證</p><p>　　本設(shè)計(jì)的電氣控制系統(tǒng)采用可編程控制器(PLC)控制,其電氣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完備、可靠性好.由于可編程控制器(PLC)使用方便,可靠性極高,價(jià)格始終等優(yōu)點(diǎn),使得它在工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)部門得到了廣泛的應(yīng)用.可編程控制器（PLC）被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制部分，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，有利于提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益。這既是發(fā)展PLC工業(yè)的一個(gè)重要方向，也是各

42、工業(yè)領(lǐng)域視線綜合自動(dòng)化及達(dá)到生產(chǎn)過程最佳控制的必由之路。 </p><p>　　2.1 控制方式的選擇</p><p>　　對(duì)于包本機(jī)的控制方法有三種。即繼電器控制、單片機(jī)控制、PLC控制方式。</p><p>　　繼電器控制方式為原始控制方式，它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)操作員要求低，不用培訓(xùn)編程、計(jì)算機(jī)等方面知識(shí)。缺點(diǎn)是使用元件多、觸點(diǎn)多、觸點(diǎn)間轉(zhuǎn)換頻繁，故存在故障率高、

43、修復(fù)量大等缺點(diǎn)。</p><p>　　單片機(jī)控制方式的優(yōu)點(diǎn)是大量工作由計(jì)算機(jī)完成，節(jié)省勞動(dòng)力，減少勞動(dòng)強(qiáng)度。缺點(diǎn)是編程復(fù)雜，維護(hù)、校正程序無法在現(xiàn)場(chǎng)完成。</p><p>　　PLC控制方式優(yōu)點(diǎn)是電氣控制設(shè)備制造簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、編程簡(jiǎn)單、可現(xiàn)場(chǎng)修改程序。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的控制方案</p><p>　　由于系統(tǒng)

44、的控制核心部件是CPU，所以根據(jù)CPU選用的不同方式可以將系統(tǒng)的控制方案分為四種，下面就對(duì)這四種方案的情況和優(yōu)缺點(diǎn)分別一一進(jìn)行說明。</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)控制方案</p><p>　　這種方案是采用單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心單元，單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部分都集成在一個(gè)芯片上的單芯片微型計(jì)算機(jī)，由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，故也稱為單片微控器。&l

45、t;/p><p>　　通常，一個(gè)微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)自微計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備組成，它包含微處理器（CPU），存儲(chǔ)器（存放程序指令或數(shù)據(jù)指令的ROM、RAM等），輸入/輸出口（I/O口）及其他功能部件如定時(shí) /計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等。它們通過地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）連接起來。通過輸入/輸出口線與外部設(shè)備及外圍芯片相連。CPU中配置有指令系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中配有駐機(jī)監(jiān)控程序、系統(tǒng)操作軟件及用戶應(yīng)用軟件。<

46、/p><p><b>　　一、單片機(jī)的特點(diǎn)</b></p><p>　　在一塊芯片上，故可以將其看成不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)。它具有如下特點(diǎn)：（1）集成度的限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較?。灰话鉘OM小于4/8k由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成字節(jié)，RAM小于256字節(jié)：但可在外部擴(kuò)展，通常ROM、RAM可分別擴(kuò)展至64k字節(jié)。（2）可靠性好。芯片本身是按工業(yè)測(cè)控環(huán)境要求設(shè)

47、計(jì)的，其抗工業(yè)噪聲優(yōu)于一般通用的CPU；程序指令及常數(shù)、表格固化在ROM中不易破壞；許多信號(hào)通道均在一個(gè)芯片內(nèi)，故可靠性高。（3）易擴(kuò)展。片內(nèi)具有計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行所必須的部件。芯片外部有許多供擴(kuò)展用三總線及并行、串行輸入／輸出管腳，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。(4)控制功能強(qiáng)，為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中均有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令</p><p>　　二、單片機(jī)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析</p

48、><p>　　運(yùn)用單片機(jī)控制方案，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，單片機(jī)雖然有一個(gè)五臟俱全的微計(jì)算機(jī)，但由于本身無自開發(fā)能力，必須借助開發(fā)工具來開發(fā)應(yīng)用軟件，以及對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷。另外，單片機(jī)內(nèi)的ROM比較小，所以在設(shè)計(jì)中系統(tǒng)必須在外面配置EPROM電路和擴(kuò)展電路，所以在該項(xiàng)目中運(yùn)用該方案必須完成(1)硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試；（2）應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試；(3)應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試、固化、脫機(jī)運(yùn)行。</p>

49、<p>　　依據(jù)單片機(jī)目前的發(fā)展?fàn)顩r，該方案的優(yōu)點(diǎn)是：(1)成本較低。由于現(xiàn)在單片機(jī)的價(jià)格相對(duì)都比較低，而且外圍電路的元器件價(jià)格也不高，所以整體設(shè)計(jì)起來，成本比較低。(2)可以對(duì)外部存儲(chǔ)容量根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)可以相對(duì)比較靈活。(3)由于現(xiàn)存有許多已經(jīng)設(shè)計(jì)很完善的子程序，在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中可以直接調(diào)用，減少較大工作量。其缺點(diǎn)為：(1)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜，運(yùn)用該方案，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包含擴(kuò)展電路部分和系統(tǒng)配置電路部分，所以該

50、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對(duì)較大，影響系統(tǒng)開發(fā)的時(shí)間。(2)系統(tǒng)的抗干擾能力相對(duì)較差，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，雖然注意了芯片、器件選擇、去耦濾波、電路板的布線，通道隔離以及屏蔽。但由于工廠的條件比較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。(3)系統(tǒng)需要自己設(shè)計(jì)電源，而且不能保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。(4)維護(hù)維修相對(duì)比較麻煩，維修需要的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。</p><p>　　2.2.2 工控機(jī)控制方案</p><p&

51、gt;　　一、工控機(jī)控制的特點(diǎn)</p><p>　　這種方案是以工控機(jī)作為控制系統(tǒng)的控制核心，在工控機(jī)機(jī)內(nèi)外加一塊運(yùn)動(dòng)控制卡(PMAC)組成整個(gè)系統(tǒng)的控制單元。</p><p>　　由于工控機(jī)(工業(yè)控制計(jì)算機(jī))的結(jié)構(gòu)和元器件，都是依據(jù)工業(yè)環(huán)境來選擇設(shè)計(jì)的，它的功能與一般的PC機(jī)一樣，但它具有以下特點(diǎn)：(1)可靠性高。一般的實(shí)時(shí)工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，總是直接控制著工業(yè)過程的操作。一旦計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

52、發(fā)生故障，如果沒有相應(yīng)的措施，將會(huì)造成重大的損失。高可靠性指標(biāo)，是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)就產(chǎn)生的故有特性，它要求在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到硬件結(jié)構(gòu)的合理性，器件的篩選，高水平的生產(chǎn)工藝和提前老化等問題；而且軟件設(shè)計(jì)時(shí)，則要做到結(jié)構(gòu)清楚，無錯(cuò)誤且穩(wěn)定性好，抗干擾性強(qiáng)。(2)可維護(hù)性。這也是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)比較重要的特點(diǎn)。因?yàn)楣I(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的故障會(huì)影響工業(yè)過程的正常操作，所以一般要求在設(shè)計(jì)工業(yè)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，都會(huì)考慮到以下幾個(gè)因素：

53、A系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)合理，便于維修。例如，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中常用的STD總線系統(tǒng)、VME總線系統(tǒng)、MULTTBUS總線系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)都是把各種模板從側(cè)面插入機(jī)籠，然后把機(jī)籠固定在機(jī)柜中，機(jī)柜從側(cè)面開門。如果系統(tǒng)出了故障，只要打開機(jī)柜側(cè)門，擰開固定螺絲，就可以把模板抽出來，再把好的模板換進(jìn)去，只用一兩分鐘到幾分鐘的時(shí)間，相反，PC機(jī)的機(jī)構(gòu)就不便于維修。B系統(tǒng)</p><p>　　二、工控機(jī)控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析</p&

54、gt;<p>　　運(yùn)用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制方案，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)的控制是運(yùn)用專用的軟件來對(duì)硬件進(jìn)行控制，所以需要設(shè)計(jì)者懂得計(jì)算機(jī)語言，并且熟悉系統(tǒng)的硬件接口，考慮到目前的工控機(jī)的迅速發(fā)展，該系統(tǒng)方案有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)很容易相互進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，這樣能夠進(jìn)行大規(guī)模數(shù)字處理分析，也便于運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。(2)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的信息處理能力和很大的內(nèi)存即硬盤存儲(chǔ)空間，能夠進(jìn)行大量的

55、數(shù)據(jù)和信號(hào)處理。(3)由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的數(shù)字和信號(hào)處理能力很強(qiáng)，所以它能快速適應(yīng)市場(chǎng)變化，能依據(jù)產(chǎn)品的變化，通過修改部分軟件系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)，同時(shí)可以隨時(shí)運(yùn)用新出現(xiàn)的軟件系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改造。(4)具有較強(qiáng)的抗干擾能力。(5)可視性較好，由于所有的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)都有自己的顯示器，其顯示能力很強(qiáng)，所以該方案可視性也好。但其他存在如下缺點(diǎn)：(1)穩(wěn)定性不非常理想。然工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)有很好的抗干擾能力，但由于所用的用戶軟件都是建立在已

56、有的系統(tǒng)軟件之上，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)都還無法避免不出現(xiàn)死機(jī)的情況。(2)對(duì)操作者有較高的技術(shù)要求。由于該方案采用的是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這就對(duì)操作者要</p><p>　　2.2.3 PLC控制方案</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是一種以微電腦技術(shù)為核心的自動(dòng)控制裝置，它是微機(jī)技術(shù)和繼電器常無偏見控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種以微處理器為核心的用數(shù)字控制的特殊計(jì)算機(jī)。

57、因此，可編程序控制器的硬件配置與一般計(jì)算機(jī)類似。PLC主要由電源、處理器(CPU)、輸入/輸出單元(I /O)、特殊輸入/輸出單元組成。</p><p>　　可編程序控制器通常安裝于一個(gè)通用的輸入/輸出框架上，裝有CPU模塊的框架稱為基本框架，其他模塊稱為擴(kuò)展框架?；究蚣芘c擴(kuò)展框架之間如果距離較近(一般不超過30m)，可以通過擴(kuò)展本地輸入/輸出(I/O)并行通信口與多個(gè)本地?cái)U(kuò)展框架相連；如果距離較遠(yuǎn)(一般少于3

58、000m)，可以通過遠(yuǎn)程I/O口連接。</p><p>　　一、PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　PLC之所以能夠在工廠中廣泛運(yùn)用主要是由于其有如下特點(diǎn)：(1)編程簡(jiǎn)單。PLC是面向用戶的設(shè)備，因此大部分的PLC都充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)工程人員的技能與習(xí)慣，盡可能采用簡(jiǎn)單易行的編程語言，例如用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。(2)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單， 通用性強(qiáng)。無論是哪個(gè)公司生產(chǎn)的PLC，其

59、種類都非常多，它們通過相互組合就可組成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在構(gòu)成可編程序控制器系統(tǒng)時(shí)，只需要在其I/O組件的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出線即可不需要大量電子器件和復(fù)雜的硬件連線線路。(3)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。微機(jī)系統(tǒng)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力較差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化，都有可能使微機(jī)系統(tǒng)不能正常工作。而可編程序控制器是專門為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，在設(shè)計(jì)和制造過程中采用了多層次的抗干擾措施；并

60、精選元器件，可在惡劣的環(huán)境下工作。PLC的平均故障時(shí)間通常在2萬小時(shí)以上，這是一般微機(jī)不能比擬的。(4)體積小，維護(hù)方便。PLC體積小、重量輕，非常便于安裝。一般的PLC都具有自診功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員，使操作人員檢查、判斷故障迅速方便。另外，目前大</p><p>　　二、PLC方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析</p><p>　　運(yùn)用PLC控制方案，由于可編程序控制器設(shè)計(jì)方面的

61、許多特點(diǎn)，其有如下優(yōu)缺點(diǎn)：(1)該方案有很強(qiáng)的抗干擾能力，高可靠性、高穩(wěn)定性。這也是可編程序控制器的設(shè)計(jì)基本要求。(2)操作、維護(hù)、維修方便。因?yàn)樵撓到y(tǒng)基本上是開關(guān)量控制，與以往的機(jī)床控制基本相同，而且整個(gè)系統(tǒng)是模塊化設(shè)計(jì)，所以維護(hù)維修很方便。(3)軟件編程容易。由于可編程序控制器的編程語言是梯形圖，其設(shè)計(jì)目的是為了便于學(xué)習(xí)和編程。而且其編譯工具也很容易掌握。(4)減少開發(fā)周期。由于整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)相對(duì)很少，所以整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)工作量

62、相對(duì)也少。而軟件編程也相對(duì)較容易，這樣開發(fā)周期就變短。(5)成本比較低。由于現(xiàn)在PLC的價(jià)格不是很高，而且基本能完成所需要的功能。所以成本也較低。但其也存在一定的缺點(diǎn)：(1)系統(tǒng)容量比較小?？删幊绦蚩刂破鞯臄?shù)據(jù)容量和程序容量一般比較小，如果用大的容量PLC，由于需要的輸入口和輸出口比較少，這對(duì)資源也是一種浪費(fèi)。而且增加系統(tǒng)的成本。(2)系統(tǒng)的計(jì)算功能較弱。因?yàn)橄到y(tǒng)是采用周期掃描，如果計(jì)算的量太大，這樣會(huì)導(dǎo)致整個(gè)程序掃描周期變的很長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)

63、致系統(tǒng)無法正常工作。(3)加工品種一般比較固定，柔性不好。由于系統(tǒng)計(jì)算功</p><p>　　2.3 PLC的選擇</p><p>　　PLC的生產(chǎn)廠家有很多，例如施奈德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等：西門子公司，SIMATIC S7-400/300/200系列；日本日立、

64、歐姆龍、三菱、富士、松下等。這些公司的產(chǎn)品各有特點(diǎn)：</p><p>　　2.3.1 西門子公司的PLC</p><p>　　西門子公司是歐洲最大的電子，電器制造商。其電子電氣產(chǎn)品精良，享譽(yù)中外。在大中型PLC市場(chǎng)上，西門子公司和A-B公司的產(chǎn)品幾乎平分秋色。在2000年推出的全新系列PLC產(chǎn)品在小型PLC市場(chǎng)上像日本產(chǎn)品提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其產(chǎn)品有S7-200子系列、S-300子系列

65、、S-400子系列等。它們的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。</p><p>　　2.3.2 三菱小型PLC</p><p>　　三菱小型可編程序控制器分F、F1、FX0、FXON、FX2C幾個(gè)系列。其中F系列早期的產(chǎn)品，F(xiàn)X系列PLC又分為四個(gè)大類即FX2、FX2X、FX0N。FX系列PLC是由基本

66、單元、擴(kuò)展單元及特殊功能單元構(gòu)成的。基本單元包括CPU、存儲(chǔ)器、I/O和電源，是PLC的主要部分；擴(kuò)展單元式擴(kuò)展I/O點(diǎn)數(shù)的裝置，內(nèi)部有電源：擴(kuò)展模塊用于增加I/O點(diǎn)數(shù)和改變I/O點(diǎn)數(shù)的比例，內(nèi)部無電源，由基本單元和擴(kuò)展供給。擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊內(nèi)無CPU，必須與基本單元一起使用。特殊功能單元是一些特殊用途的裝置。</p><p>　　2.3.3 OMRON的PLC</p><p>　

67、　日本歐姆龍(OMRON)公司生產(chǎn)控制設(shè)備已有50多年的歷史了，現(xiàn)在是具有全球性生產(chǎn)、銷售及用戶服務(wù)的公司。其產(chǎn)品包括種類齊全的工業(yè)控制元件、電力、機(jī)械加工及石油化工等各個(gè)行業(yè)中，該公司以良好的產(chǎn)品性能和低廉的價(jià)格，占據(jù)了我國自動(dòng)控制產(chǎn)品市場(chǎng)的較大份額。</p><p>　　歐姆龍SYSMAC C系列PLC擁有微型、小型、中型及大型四大類共十幾個(gè)型號(hào)。微型PLC的代表產(chǎn)品是以C20P和C20位代表，采用整體式結(jié)

68、構(gòu)，最大I/O點(diǎn)數(shù)140點(diǎn)，是一種廉價(jià)的PLC產(chǎn)品。小型PLC以C120和C200H系列兩類作為代表，采用緊湊模塊化結(jié)構(gòu)，最大I/O點(diǎn)數(shù)為480點(diǎn)，其中C200H還具有遠(yuǎn)程I/O系統(tǒng)，可將其I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展至1792點(diǎn)，是一種模塊化、高性能的PLC。中型PLC有C500和C1000H兩種，最大I/O點(diǎn)數(shù)分別為512點(diǎn)和1024點(diǎn)。大型PLC產(chǎn)品是C2000H，最大I/O點(diǎn)數(shù)2048點(diǎn)。</p><p>　　CPM1

69、A在編程環(huán)境等方面，它不僅具備了以往的小型PLC所具有的功能，盡可能使安裝空間最小化，并實(shí)現(xiàn)了具有10點(diǎn)-100點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的彈性構(gòu)成。而且還可連接可編程控制終端，創(chuàng)造了尚無前例的靈活運(yùn)用。它不僅可以替代繼電器控制柜，就是作為小型控制器或在傳感器應(yīng)用中，亦能適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不同的需求。輸入信號(hào)范圍:0-10V/1-5V/4-20mA。輸出信號(hào)范圍:0-10V/-10--10V/4-20m。分辨率:1/256。精度:1.0%(滿量程)。&l

70、t;/p><p>　　2.3.4 本設(shè)計(jì)PLC的選用</p><p>　　PLC的選用與繼電器控制系統(tǒng)的元件選用不同，繼電器系統(tǒng)元件的選用，必須要在設(shè)計(jì)結(jié)束之后才能訂出各種元件的型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量以及確定控制盤、控制柜的大小等。而PLC的選用則在應(yīng)用設(shè)計(jì)的開始即可根據(jù)工藝提供的資料及控制要求等先進(jìn)行。</p><p>　　PLC的選用一般從以下幾個(gè)方面考慮。<

71、/p><p>　?。?）滿足被控對(duì)象的要求基本原則是需要什么功能，就選用具有什么樣功能的PLC，同時(shí)也適當(dāng)?shù)丶骖櫨S修、備件的通用性以及今后設(shè)備的改進(jìn)和發(fā)展。</p><p>　　一般小型PLC只具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備，一般小型PLC即可滿足控制要求。用于開關(guān)量控制，PLC 的掃描速度無需考慮，一般都可以滿足要求。如果被控對(duì)象以開關(guān)領(lǐng)控制為主，同時(shí)還需要少量控

72、制量的控制，則可考慮選用小容量、高性能的機(jī)型，如OMRON的C40H，三菱FX2，西門子S5-100U，日立的E系列等機(jī)型，這類PLC除開關(guān)量外，還具有算術(shù)運(yùn)算、A/D、D/A轉(zhuǎn)換、BCD碼處理功能。</p><p>　?。?）PLC的容量選擇 </p><p>　　PLC的容量包括兩個(gè)方面：一是I/O點(diǎn)數(shù)。二是用戶存儲(chǔ)器的容量。</p><p>　　多數(shù)小型極為整

73、體式，同一型號(hào)的整體式PLC，除按點(diǎn)數(shù)分成許多檔以外，并配以不同點(diǎn)數(shù)的I/O擴(kuò)展單元，來滿足對(duì)I/O點(diǎn)數(shù)的不同需要。例如三菱FX2型PLC，主機(jī)分成10點(diǎn)、24點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)、80點(diǎn)、128點(diǎn)六檔，同時(shí)配以I/O點(diǎn)數(shù)的8點(diǎn)、10點(diǎn)、24點(diǎn)三種I/O擴(kuò)展模塊。OMRON C20H PLC有I/O點(diǎn)數(shù)140個(gè)，同時(shí)具有擴(kuò)展模塊。西門子S5-100U型PLC的I/O點(diǎn)可達(dá)256點(diǎn)，有較強(qiáng)的模擬量控制功能。使用于較大型機(jī)械設(shè)備，不適于本

74、機(jī)。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)被控對(duì)象，所用的I/O點(diǎn)數(shù)不會(huì)輕易變化，但考慮到工藝和設(shè)備的改動(dòng)，或I/O點(diǎn)的損壞/故障等，一般應(yīng)考慮留有10%~15%的余量。</p><p>　　用戶按控制要求編寫的應(yīng)用程序應(yīng)存入用戶程序存儲(chǔ)器中。用戶程序存儲(chǔ)器的容量以步（或字）為單位，每步可以貯存一條指令。用戶所需要程序存儲(chǔ)器的容量在編好程序后雖然可以準(zhǔn)確計(jì)算出來，但在設(shè)計(jì)剛開始時(shí)往往辦不到，因此常

75、先估算在選用PLC的型號(hào)。</p><p>　　根據(jù)PLC開關(guān)量I/O模塊的選擇原則，三菱FX2型PLC和OMRON的PLC都符合要求，但是OMRON的PLC的可靠性更好。由于其結(jié)構(gòu)更緊湊，指令運(yùn)行時(shí)間短，機(jī)器運(yùn)行速度快，生產(chǎn)效率高，抗干擾能力強(qiáng)，易維修和維護(hù)，而且它價(jià)格便宜，靈活性和性價(jià)比都比較高，所以本設(shè)計(jì)決定選用OMRON的PLC，可以滿足包本機(jī)控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　

76、第三章 PLC的結(jié)構(gòu)與原理</p><p>　　PLC 是 PROGRAMMABLE CONTROLLER 的簡(jiǎn)稱，中文譯作可編程序控制器，也有的叫可編程控制器。</p><p>　　可編程序控制器是工業(yè)控制電路的集成模塊，PLC 有把工業(yè)控制電路簡(jiǎn)易化、小型化、可靠性高、安裝調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。只要更改程序，就可改變內(nèi)部控制電路，使內(nèi)部電路更改方便，完善的接口，使各種設(shè)備都可與之連接，

77、是取代電腦工控機(jī)的最佳選擇。PLC可編程序控制器：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.</p><p>　　3.1

78、 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.1.1 PLC的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC由中央處理單元，存儲(chǔ)器，輸入單元，輸出單元，電源五部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖2--1。</p><p>　　圖2—1 PLC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖</p><p>　　1.中央處理單元是PLC的控制中樞，核心部件，其性能決定了PLC的性能。</

79、p><p>　　組成：由控制器，運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集中在一塊芯片上，通過地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線，與存儲(chǔ)器的輸入，輸出接口電路相連。</p><p>　　2.存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路。作用：存放系統(tǒng)程序，用戶程序，邏輯變量和其它一些信息。系統(tǒng)程序：控制PLC完成各種功能的程序，由PLC生產(chǎn)廠家編寫，并固化到只讀式存儲(chǔ)器ROM中，用戶不能訪問。用戶程序：用戶根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的

80、生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的程序。通過編程器輸入到PLC的隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM中，允許修改，由用戶啟動(dòng)運(yùn)行。ROM為只讀存儲(chǔ)器，存放PLC制造廠家寫入的系統(tǒng)程序，并永遠(yuǎn)駐留在ROM中，PLC去電后再上電，ROM內(nèi)容不變。RAM為可讀寫的存儲(chǔ)器，讀出時(shí)其內(nèi)容不被破壞，寫入時(shí)，新寫入的內(nèi)容覆蓋原有的內(nèi)容。為防止掉電后信息丟失，配有后備鋰電池。除此而外，PLC還有EPROM、EEPROM存儲(chǔ)器。</p><p>　　3.輸入單

81、元是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備相連的輸入接口，是現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)入PLC的橋梁。作 用：接收主令元件，檢測(cè)元件傳來的信號(hào)。輸入類型：直流輸入，交流輸入，交直流輸入。輸入接口采用光電耦合電路，目的是把PLC與現(xiàn)場(chǎng)電路隔離，提高PLC的抗干擾能力。接口電路內(nèi)部有濾波，電平轉(zhuǎn)移，信號(hào)鎖存電路。各PLC生產(chǎn)廠家都提供了多種形式的I/O部件或模塊供用戶選用。</p><p>　　4.輸出單元也是PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接

82、部件，把輸出信號(hào)送給控制對(duì)象的輸出接口。作用：將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的電平信號(hào)，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備的執(zhí)行元件。輸出類型：繼電器輸出，晶體管輸出，晶閘管輸出。輸出接口電路也采用光電耦合，每一點(diǎn)輸出都有一個(gè)內(nèi)部電路，由指示電路，隔離電路，繼電器組成。輸出接口電路也有輸出狀態(tài)鎖存、顯示、電平轉(zhuǎn)移和輸出接線端子排，輸出部件或模塊也有多種類型供選用。</p><p>　　5.電源作用：將交流電轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部所

83、需的直流電源。類型：目前大部分PLC采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。</p><p>　　PLC除上述五部分外，隨機(jī)型的不同還有多種外部設(shè)備，其作用是幫助編程，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控以及網(wǎng)絡(luò)通訊，常用的外部設(shè)備有編程器，打印機(jī)，盒式磁帶錄音機(jī)，計(jì)算機(jī)等。</p><p>　　3.2 PLC的工作方式</p><p>　　PLC是通過一種周期工作方式來完成控制的，每個(gè)工作周期分為輸入

84、掃描、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。</p><p>　　輸入掃描階段：當(dāng)PLC開始周期工作時(shí)，CPU首先以掃描方式讀入所有輸入端的開關(guān)信號(hào)狀態(tài)（閉合為“1”，斷開為“0”），并逐一存入輸入映像區(qū)（寄存器）。輸入映像區(qū)的位數(shù)與輸入端子數(shù)目相對(duì)應(yīng)，輸入采樣結(jié)束后轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。</p><p>　　程序執(zhí)行階段：組成程序的每條指令是按順序依次存入存儲(chǔ)器中的，這個(gè)順序號(hào)稱為步序，在程序執(zhí)行時(shí)，

85、從0步開始順序執(zhí)行程序指令。執(zhí)行指令時(shí)，若涉及輸入或輸出狀態(tài)，就從輸入映像區(qū)或輸出映像區(qū)的某對(duì)應(yīng)位讀入，然后進(jìn)行邏輯運(yùn)算，運(yùn)行結(jié)果存入各元件的映像區(qū)中。</p><p>　　輸出刷新階段：在所有的指令執(zhí)行完畢后，將輸出映像區(qū)中各輸出繼電器的0/1狀態(tài)傳送至輸出鎖存區(qū)，驅(qū)動(dòng)微型功率繼電器形成PLC的實(shí)際輸出。</p><p>　　PLC經(jīng)過這三個(gè)階段的工作過程，稱為一個(gè)工作周期，之后，步序恢

86、復(fù)為0，PLC又重新執(zhí)行上述過程，周而復(fù)始的進(jìn)行。從PLC的工作過程可知，當(dāng)PLC工作進(jìn)入程序執(zhí)行階段時(shí)，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)變化，這些變化只能在下一工作周期的輸入采樣階段才被讀入。同理，存于輸出映像區(qū)中的輸出繼電器信號(hào)，要待輸出刷新階段才能輸出給輸出部件。因此，輸入輸出的改變，需要經(jīng)過一個(gè)工作周期，或者說，輸入、輸出狀態(tài)的保持為一個(gè)工作周期。</p><p>　　PLC工作周期的長(zhǎng)短，主要取

87、決于程序長(zhǎng)短，一般PLC工作周期為20～40毫秒，這對(duì)一般工作設(shè)備沒有什么影響，例如用接觸器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，從電流流入接觸器線圈，使觸頭完成動(dòng)作需要30～40毫秒左右，因此，PLC的周期工作方式在實(shí)際應(yīng)用中其速度在多數(shù)情況下是不成問題的。</p><p>　　從PLC的周期工作方式可見，PLC與繼電接觸器控制的工作方式不同，對(duì)于繼電接觸器電路，全部電器動(dòng)作可以看成是平行執(zhí)行的，或者說是同時(shí)執(zhí)行的；而PLC是以周期

88、方式工作，即串行方式工作，PLC的電器動(dòng)作按串行工作方式可避免繼電接觸器控制方式的觸點(diǎn)“競(jìng)爭(zhēng)”和“時(shí)序失配”問題。</p><p>　　最初研制生產(chǎn)的PLC主要用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的由繼電器接觸器構(gòu)成的控制裝置，但這兩者的運(yùn)行方式是不相同的。為了消除二者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的差異，考慮到繼電器控制裝置各類觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于

89、一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒有什么區(qū)別了。</p><p>　　第四章 硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　包本機(jī)的主要工藝流程為：人工供給書芯、銑背、劃槽、刷背膠、勻膠及刷側(cè)膠、自動(dòng)供給封皮、壓痕、包書及收書，最終人工堆集等工序；如果能準(zhǔn)確控制這些過程 ，包本機(jī)就可以正常運(yùn)行。</p>

90、<p>　　本設(shè)計(jì)的包本機(jī)采用十三個(gè)書夾的膠訂包本設(shè)備，電氣部分采用具有國際先進(jìn)水平并獲CE或UL認(rèn)證的變頻調(diào)速器、可編程控制、代PID參數(shù)調(diào)節(jié)的溫度控制器以及光電開關(guān)，電感式接近開關(guān)。具有無級(jí)調(diào)速自動(dòng)上書皮、加熱時(shí)間定時(shí)控制、加熱溫度自動(dòng)控制、書芯書皮檢測(cè)、故障指示、聲音報(bào)警等功能。</p><p>　　橢圓軌道上含有13個(gè)勻布的書夾，書夾夾住集合的書芯，并連續(xù)將其從一個(gè)機(jī)組傳送到另一個(gè)機(jī)組。<

91、;/p><p>　　手工把書芯投入正處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的書夾中，書背向下落在書芯托板上，隨后書夾閉合，夾緊的書芯被帶入高速旋轉(zhuǎn)的銑背機(jī)組，銑去書背折頁重疊部分，使書背變得平整，隨之又被帶入可變頻調(diào)速的劃槽機(jī)組，使之在書背的平整面上劃出呈一定規(guī)則的溝槽線。同時(shí)將銑去及劃槽去掉的紙屑吸入紙屑袋中。然后，書芯又被帶入背膠、勻膠、側(cè)膠機(jī)組。書芯再通過該機(jī)組時(shí)，在書芯的背劑量側(cè)面均涂上一層膠后又被送往包本機(jī)組。與此同時(shí)，上封皮機(jī)組早

92、已將壓出四條折痕（如封皮薄或不需要可以不用壓痕）的一張封皮備好與已刷好膠的書芯同步到達(dá)包本機(jī)組，先粘封皮，下工位包書，隨后書夾打開，將已包好的書本立式落下，最終人工收集堆放。</p><p>　　4.1 拖動(dòng)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1.1 主機(jī)電氣原理說明</p><p>　　主電機(jī)M1是書夾、主膠、側(cè)膠、包本部、上書皮、收書部等運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。

93、主機(jī)調(diào)速器UA用來調(diào)節(jié)主電機(jī)的調(diào)速，即改變主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。主機(jī)點(diǎn)動(dòng)/停止按鈕S2A，在具備開車條件情況下，首先按一下19準(zhǔn)備/連動(dòng)鈕，這時(shí)蜂鳴器鳴響并持續(xù)2.5秒后按主機(jī)點(diǎn)動(dòng)/停止按鈕，主機(jī)低速運(yùn)行，釋放此鈕時(shí)主機(jī)停。主機(jī)準(zhǔn)備/連續(xù)運(yùn)行按鈕釋放時(shí)間超過1.5秒，必須重復(fù)上述過程才能點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行主機(jī)。在主機(jī)連續(xù)運(yùn)行情況下，按一下主機(jī)點(diǎn)動(dòng)/停止按鈕，主機(jī)停止運(yùn)行。主機(jī)準(zhǔn)備/連續(xù)運(yùn)行按鈕S3A，按一下此鈕，這時(shí)蜂鳴器鳴響并持續(xù)2.5秒后，再次按一次

94、此鈕，主機(jī)連續(xù)運(yùn)行并保持運(yùn)行速度，此時(shí)速度由主機(jī)調(diào)速器上的旋鈕調(diào)節(jié)控制。主機(jī)停止/急停鈕S1A按壓主機(jī)停止/急停鈕時(shí)，此鈕動(dòng)作并自鎖，主機(jī)停止。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)此鈕使其釋放，解鎖后才能開車。為了使用方便，在主機(jī)連動(dòng)運(yùn)行過程中按一下此鈕S2A也可以停車。本機(jī)共有四個(gè)主機(jī)停止/急停鈕。停車指示燈H4，主機(jī)停止時(shí)，此燈亮：停車/急停按鈕被壓和自鎖時(shí)，此燈閃爍，不能開主機(jī)。當(dāng)上述開關(guān)打開后此燈轉(zhuǎn)為常亮。停車/急停指示燈HL5，燈亮?xí)r表示主機(jī)停止。如果

95、此燈以1HZ頻率閃爍，表示有急停開關(guān)被壓和，當(dāng)上述開</p><p>　　當(dāng)操作者進(jìn)行連動(dòng)操作時(shí),PLC輸出點(diǎn)O0.0動(dòng)作,K1得電,Y1得電吸合.輸出點(diǎn)O1.0V、O1.1動(dòng)作,使UF的FWD與DCM接通,RST與DCM斷開.主電機(jī)M1將按操作者設(shè)定好的速度運(yùn)行,當(dāng)按動(dòng)停車鈕SB9時(shí),PLC輸出點(diǎn)O1.1斷開,O1.0閉合,O0.0斷開,剎車線圈Y1斷電剎車,主機(jī)停止運(yùn)行。</p><p&g

96、t;　　主機(jī)上的SQ1、SQ2、SQ3、SR1凸輪以及風(fēng)閥Y2,是完成自動(dòng)上書皮控制,檢測(cè)的傳感器和執(zhí)行元件.</p><p>　　其工作原理如下:在背膠側(cè)膠完全熔化的前提下,起動(dòng)銑刀、風(fēng)泵、排紙屑、及收書電機(jī),然后連動(dòng)開主機(jī).將書芯放入書夾中,當(dāng)書夾帶著書芯遮擋光電開關(guān)SQ1時(shí),SQ1給PLC輸入信號(hào),PLC輸入指示燈I0.4由亮變滅。</p><p>　　此時(shí)PLC發(fā)出控制吸風(fēng)信號(hào),輸

97、出指示燈O0.3亮,接觸器K7吸合,風(fēng)閥Y2得電動(dòng)作,風(fēng)嘴吸風(fēng)叼取書皮。</p><p>　　當(dāng)斷風(fēng)凸輪高點(diǎn)接近開關(guān)SR1時(shí),給PLC發(fā)信號(hào),斷吸風(fēng)釋放書皮,PLC的O0.3指示燈滅,K7斷電,Y2失電.書皮在碾紙輪作用下被送入輸紙臺(tái),然后小溝將書皮送入包本部.在書芯運(yùn)動(dòng)過程中遮擋光電開關(guān)SQ2,同時(shí)光電開關(guān)SQ3檢測(cè)到與其對(duì)應(yīng)的書皮,檢測(cè)到書皮存在,主機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果此時(shí)沒有檢測(cè)到書皮存在,則主機(jī)自動(dòng)停車,封皮

98、故障燈亮.經(jīng)過處理后重新開車,主機(jī)才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　4.1.2 主電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　主電機(jī)M1是書夾、主膠、側(cè)膠、包本部、上書皮、收書部等運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源。主機(jī)調(diào)速器UA用來調(diào)節(jié)主電機(jī)的調(diào)速，即改變主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度。主電機(jī)啟動(dòng)在系統(tǒng)位于復(fù)位狀態(tài)，劃痕電機(jī)啟動(dòng)后，由點(diǎn)動(dòng)S2和運(yùn)行S3按鈕及PLC實(shí)現(xiàn)主電機(jī)的運(yùn)行。如圖：4.1.2 </p><

99、;p>　　4.1.2 主電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.2 主電機(jī)線路圖</p><p>　　4.1.3 劃槽電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　劃槽電機(jī)M2完成對(duì)書芯脊背的銑削并產(chǎn)生一定的劃痕利于膠填入來提高書本的強(qiáng)度。劃槽調(diào)速器UB用來調(diào)節(jié)劃槽主電機(jī)的轉(zhuǎn)速,即改變書背劃槽數(shù)。劃槽電機(jī)起動(dòng)停止旋鈕SB6,旋轉(zhuǎn)此鈕至起動(dòng)位置時(shí),劃槽電機(jī)由低

100、速向高速(劃槽調(diào)速器設(shè)定)運(yùn)轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)此鈕至停止位置時(shí),劃槽電機(jī)減速至停止。如圖4.1.3</p><p>　　4.1.3 劃槽電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.3 劃槽電機(jī)接線圖</p><p>　　4.1.4 銑刀電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　銑刀電機(jī)M3是用來完成對(duì)書芯脊背的銑削，使其平整，有利于刷膠。銑刀電機(jī)

101、起動(dòng)停止旋鈕SB2,旋轉(zhuǎn)此鈕至起動(dòng)位置時(shí),銑刀電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并保持;旋轉(zhuǎn)此鈕至停止位置時(shí),銑刀電機(jī)減速至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖：4.1.4</p><p>　　4.1.4 銑刀電機(jī)線路圖 銑刀電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.5 排屑電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　排屑電機(jī)M4主要作用是把銑刀劃槽銑削下來的

102、紙屑抽出并吹入布袋中。排屑電機(jī)起動(dòng)停止旋鈕SB3,旋轉(zhuǎn)此鈕至起動(dòng)位置時(shí),排紙屑電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并保持;旋轉(zhuǎn)此鈕至停止位置時(shí),排紙屑電機(jī)減速至停止運(yùn)轉(zhuǎn). 如圖4.1.5</p><p>　　4.1.5 排紙屑電機(jī)線路圖 排紙屑電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.6 氣泵電機(jī)及滑潤電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p

103、>　　該電機(jī)主要是給上書皮部提供氣源，使上書皮部完成書皮分頁和叼書皮動(dòng)作。氣泵電機(jī)起動(dòng)停止旋鈕SB4,旋轉(zhuǎn)此鈕至起動(dòng)位置時(shí),氣泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并保持;旋轉(zhuǎn)此鈕至停止位置時(shí),氣泵電機(jī)減速至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖：4.1.6 </p><p>　　4.1.6 氣泵電機(jī)及滑潤電機(jī)線路圖 氣泵電機(jī)及滑潤電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.7 收書電機(jī)電路設(shè)計(jì)<

104、/p><p>　　收書電機(jī)M6的作用是帶動(dòng)輸書帶運(yùn)動(dòng)，把剛包完的書傳送到固定收集地點(diǎn)。收書電機(jī)起動(dòng)停止旋鈕SB5,旋轉(zhuǎn)此鈕至起動(dòng)位置時(shí),收書電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并保持;旋轉(zhuǎn)此鈕至停止位置時(shí),收書電機(jī)減速至停止運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖：4.1.7</p><p>　　4.1.7收書電機(jī)線路圖 收書電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.8

105、排煙電機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p>　　排煙電機(jī)M7，該電機(jī)在防護(hù)罩內(nèi)，位于主膠側(cè)膠鍋上方，其作用是把膠鍋加熱后產(chǎn)生的氣體抽走并排出去，保證操作者有良好的工作環(huán)境，又利于操作者健康。如圖：4.1.8</p><p>　　4.1.8 排煙電機(jī)線路圖 排煙電機(jī)控制圖</p><p>　　4.1.9 加熱控制原理</