電氣工程與自動(dòng)化畢業(yè)論文裝配流水線的plc控制設(shè)計(jì)

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</p><p>　　裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程與自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) <

2、/p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)以當(dāng)今自動(dòng)化水平越來越高的現(xiàn)狀。裝配流水線在生產(chǎn)過程中代替人力發(fā)揮出越來越重要的作用。以此為

3、背景從它的概念和特點(diǎn)出發(fā)，提出了裝配流水線生產(chǎn)上的問題和不足，如：生產(chǎn)不平衡、效率低、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等。各企業(yè)通過調(diào)整裝配作業(yè)指導(dǎo)、運(yùn)用工序同期化和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理等方法來改善這些問題。對(duì)裝配生產(chǎn)流水線進(jìn)行改進(jìn)，最終達(dá)到使整個(gè)裝配線趨于平衡、裝配效率有效提高和提高現(xiàn)場(chǎng)管理的目的。</p><p>　　PLC是現(xiàn)代通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。其接口容易，同時(shí)PLC的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易懂很容易被不管是否有電路基礎(chǔ)的用戶都能很快上手和

4、掌握。在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，特別是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。</p><p>　　裝配流水線是現(xiàn)在企業(yè)批量生產(chǎn)和擴(kuò)大發(fā)展中不可或缺的的生產(chǎn)方式。目前，PLC在裝配流水線上應(yīng)用廣泛。而本設(shè)計(jì)是在電腦上模擬控制整個(gè)裝配流水線的流程，以現(xiàn)在較為流行的PLC(可編程控制器)為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)裝配流水線的控制功能。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)我以飲料裝瓶為例。其程序是通過PLC控制8盞LD燈的閃爍來模擬飲料

5、裝配流水線的傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和成品入庫(kù)。在程序設(shè)計(jì)中，我使用了大量的置位與復(fù)位指令，并運(yùn)用比較指令來選擇不同的操作工位，結(jié)合傳感器使飲料瓶到達(dá)裝配工位時(shí)停止傳送。經(jīng)過多次的程序設(shè)計(jì)和模擬仿真，程序已能實(shí)現(xiàn)移位、三工位裝配和單工位入庫(kù)等操作。</p><p>　　關(guān)鍵詞：裝配流水線；PLC；控制系統(tǒng)</p><p><b>　　Abstract</b></p

6、><p>　　Nowadays, this design occupies important position in automation level. The assembly line to replace human in the process of production playing an increasingly important role, as the background.</p>

7、<p>　　Proceeding from its concept and characteristic，It Puts forward the problems and the insufficiency in the assembly line of production .Such as: production imbalance, the efficiency is low, the site management

8、 confusion, etc. In order to solve these problems ,we can take measures like adjusting the assembling work instruction，synchronization in using process, strengthening the site management .Making improvement of the assemb

9、ly production line, can finally make the whole assembly line in equilibri</p><p>　　PLC is the control computer of modern general industrial. Its interface is easy, meanwhile the programming language of PLC i

10、s simple and can be easily understand and quickly handcuffed and master whether the users have circuit basis or not. In every field it is widely used, especially in industrial automation. </p><p>　　Assembly

11、line is the indispensable mode of production in enterprise of expanding and batch production. At present, the PLC is widely used in the assembly line. While this design on the computer which is controlling the entire pro

12、cess in the assembly line, with current relatively popular PLC (programmable controller) as the basis for realizing simulation control function of the assembly line. After many program design and simulation, it can basic

13、ally achieve the required functions. </p><p>　　This designs me with the beverage bottle for example. Its procedure is the flicker that controls 8 LD lights through PLC to imitate the transmission of the beve

14、rage assembles flowing water line, bottle, cover cover, stick label and finished product to store in ware house. In the program design, I used to in great quantities place with reset instruction, and make use of to compa

15、re instruction to choose different operation work, stop transmission while combining to spread a feeling machine to make</p><p>　　Keywords: assembly line; PLC; Control system.</p><p><b>　　

16、目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 裝配流水線及傳感器的基本介紹2</p><p>　　1.1 裝配流水線的基本介紹2</p><p>　　1.1.1 裝配流水線的起源2</p><p>　　1.1.2 裝配流水線的概述2&l

17、t;/p><p>　　1.1.3 裝配流水線的發(fā)展2</p><p>　　1.1.4 裝配流水線生產(chǎn)的形式2</p><p>　　1.1.5 裝配流水線生產(chǎn)的組織條件3</p><p>　　1.2 PLC控制飲料裝瓶流水線的優(yōu)勢(shì)3</p><p>　　1.3 傳感器的基本介紹及選擇4</p><

18、;p>　　1.3.1 傳感器的概念與組成4</p><p>　　1.3.2 傳感器的選擇4</p><p>　　第2章 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)及選型6</p><p>　　2.1 可編程控制器概述6</p><p>　　2.1.1 PLC的產(chǎn)生6</p><p>　　2.1.2 PLC的定義7</p&

19、gt;<p>　　2.1.3 PLC的發(fā)展7</p><p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)8</p><p>　　2.3 PLC的組成及其工作原理9</p><p>　　2.3.1 PLC的組成9</p><p>　　2.3.2 PLC的工作原理10</p><p>　　2.4 PLC的編程語(yǔ)言1

20、1</p><p>　　2.5 PLC的分類及其應(yīng)用領(lǐng)域11</p><p>　　2.6 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較12</p><p>　　2.7 PLC選型12</p><p>　　2.7.1 FX2N系列PLC的功能及基本性能13</p><p>　　2.7.2 FX2N系列適用范圍14</p

21、><p>　　第3章 裝配流水線的PLC控制程序設(shè)計(jì)部分15</p><p>　　3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)15</p><p>　　3.1.1 裝配流水線的PLC控制系統(tǒng)的工作原理15</p><p>　　3.1.2 控制要求16</p><p>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)17</p><p>　　3.

22、2.1 輸入/輸出端口配置17</p><p>　　3.2.2 PLC的外部接線圖17</p><p>　　3.3 梯形圖分析18</p><p>　　3.4 調(diào)試過程及結(jié)果22</p><p><b>　　小結(jié)23</b></p><p><b>　　致謝24</b&

23、gt;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　附錄 指令表26</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的目的是通過對(duì)裝配流水線的PLC控制設(shè)計(jì)，進(jìn)一步熟悉PLC的概念、特點(diǎn)和控制原理。在設(shè)計(jì)過程中

24、，我以飲料裝瓶流水線的生產(chǎn)為對(duì)象，使我的設(shè)計(jì)更有針對(duì)性。</p><p>　　裝配流水線是將人和機(jī)器有效的結(jié)合起來，更加充分的發(fā)揮了機(jī)器設(shè)備的靈活性和穩(wěn)定性，同時(shí)節(jié)約了人力資源，提高了效率。裝配流水線包括了輸送系統(tǒng)、隨行夾具、在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備等。他們的有機(jī)組合廣泛的滿足了產(chǎn)品的裝配要求。在現(xiàn)代裝配流水線的傳輸方式中主要有兩種，分別是同步傳輸（強(qiáng)制式）和非同步傳輸（柔韌式），在生產(chǎn)過程中根據(jù)配置選擇，實(shí)現(xiàn)手工裝配

25、或半自動(dòng)裝配。裝配流水線是現(xiàn)在企業(yè)批量生產(chǎn)和擴(kuò)大發(fā)展中不可或缺的。本次設(shè)計(jì)我主要是實(shí)現(xiàn)裝配流水線的半自動(dòng)裝配。</p><p>　　當(dāng)然隨著裝配流水線的發(fā)展，日漸成熟和新的技術(shù)的應(yīng)用，但在生產(chǎn)上也會(huì)出現(xiàn)問題，如：生產(chǎn)不平衡、效率低、生產(chǎn)事故的出現(xiàn)、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等。本次設(shè)計(jì)是在電腦上控制整個(gè)裝配流水線的流程，以現(xiàn)今較為流行的PLC（可編程控制器）為基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)裝配流水線的模擬控制功能。PLC在裝配流水線中的應(yīng)用，使其

26、更具可靠性、安全性和靈活性。</p><p>　　PLC是現(xiàn)代通用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。其接口容易，同時(shí)PLC的編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單易懂很容易被不管是否有電路基礎(chǔ)的用戶所上手和掌握。在各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛的應(yīng)用，特別是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)我選用的PLC是三菱公司的FX2N系列。研究這個(gè)課題的意義在于通過設(shè)計(jì)和調(diào)試，讓我更好的熟悉PLC并加強(qiáng)我的實(shí)際動(dòng)手能力。</p><p>　　第1章 裝配流水線及

27、傳感器的基本介紹</p><p>　　1.1 裝配流水線的基本介紹</p><p>　　1.1.1 裝配流水線的起源</p><p>　　20世紀(jì)初,美國(guó)人亨利.福特首先采用了流水線生產(chǎn)方法,在他的工廠內(nèi),專業(yè)化地將分工分的非常細(xì),僅僅一個(gè)生產(chǎn)單元的工序竟然達(dá)到了7882種,為了提高工人的勞動(dòng)效率,福特反復(fù)試驗(yàn),確定了一條裝配線上所需要的工人,以及每道工序之間的距離

28、。這樣里來,每個(gè)汽車底盤的裝配時(shí)間就從12小時(shí)28分縮短到1小時(shí)33分。大量生產(chǎn)的主要生產(chǎn)組織方式為流水生產(chǎn)，其基礎(chǔ)是由設(shè)備、工作地和傳送裝置構(gòu)成的設(shè)施系統(tǒng)，即流水生產(chǎn)線。最典型的流水生產(chǎn)線是汽車轉(zhuǎn)配生產(chǎn)線。流水生產(chǎn)線是為特定的產(chǎn)品和預(yù)定的生產(chǎn)大綱所設(shè)計(jì)的；生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的主要決策問題在流水生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)階段中就已經(jīng)做出規(guī)定。</p><p>　　1.1.2 裝配流水線的概述</p><p>

29、　　在大量生產(chǎn)中,為了提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量、改善勞動(dòng)條件,不僅要求機(jī)床能自動(dòng)的對(duì)工件進(jìn)行加工,而且要求工件的裝卸、工件的工序間的輸送、工序間加工精度的檢測(cè)、廢品的剔除等都能自動(dòng)的進(jìn)行。因此,把設(shè)備按工件的加工工序順序依次排列,用自動(dòng)輸送裝置將他們聯(lián)成一個(gè)整體,并用控制系統(tǒng)將各個(gè)部分的動(dòng)作協(xié)調(diào)起來,使其按照規(guī)定的動(dòng)作自動(dòng)的進(jìn)行工作,這種自動(dòng)化的加工系統(tǒng)就稱為自動(dòng)化生產(chǎn)流水線。</p><p>　　流水線是人和

30、機(jī)器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備有機(jī)的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的輸送要求。輸送線的傳輸方式有同步傳輸?shù)?（強(qiáng)制式）也可以是非同步傳輸/（柔性式），根據(jù)配置的選擇，可以實(shí)現(xiàn)裝配和輸送的要求。輸送線在企業(yè)的批量生產(chǎn)中不可或缺。</p><p>　　流水線是勞動(dòng)者為了方便生產(chǎn)將生產(chǎn)對(duì)象人為的通過外界設(shè)備將其按照一定的線路順序通過各個(gè)操作點(diǎn)，以及用一定的速度來重復(fù)連續(xù)的完成

31、生產(chǎn)過程。裝配流水線把勞動(dòng)對(duì)象和專業(yè)化生產(chǎn)專業(yè)的有效的結(jié)合在一起的一種生產(chǎn)方式。它具有以下特征：</p><p>　?、殴ぷ鞯攸c(diǎn)的專業(yè)化程度非常高；</p><p>　　⑵具有明顯的規(guī)律性；</p><p>　?、敲織l生產(chǎn)線的生產(chǎn)水平相似；</p><p>　?、壬a(chǎn)過程封閉、不可逆；</p><p><b>

32、;　?、捎泻軓?qiáng)的連續(xù)性。</b></p><p>　　1.1.3 裝配流水線的發(fā)展</p><p>　　1.現(xiàn)代流水生產(chǎn)起源于1914年—1920年的福特制。福特制的主要內(nèi)容：</p><p>　　⑴在科學(xué)組織生產(chǎn)的前提下謀求高效率和低成本。因而實(shí)施產(chǎn)品、零件的標(biāo)準(zhǔn)化、設(shè)備和工具的專用化以及工作場(chǎng)所的專業(yè)化。唯一最佳的“單一產(chǎn)品原則”。</p>

33、;<p>　?、苿?chuàng)造了流水線的生產(chǎn)方法，建立了傳送帶式的流水生產(chǎn)線。</p><p>　　2.內(nèi)容和形式上的變化</p><p>　?、艃?nèi)容上：產(chǎn)品的裝配、零件的機(jī)械加工、鍛壓、鑄造、熱處理、電鍍、焊接、油漆以及包裝等。</p><p>　?、菩问缴希?jiǎn)我划a(chǎn)品流水線——可變流水線——混合流水線——成組流水線——半自動(dòng)流水線——自動(dòng)化流水線 </p

34、><p>　　1.1.4 裝配流水線生產(chǎn)的形式</p><p>　　1.按生產(chǎn)對(duì)象的移動(dòng)方式：固定流水向線和移動(dòng)流水線</p><p>　　固定流水線：是指生產(chǎn)對(duì)象位置固定,生產(chǎn)工人攜帶工具沿著順序排列的生產(chǎn)對(duì)象移動(dòng).主要用于不便運(yùn)輸?shù)拇笮椭破返纳a(chǎn),如重型機(jī)械、飛機(jī)、船舶等的裝配；移動(dòng)流水線：生產(chǎn)對(duì)象移動(dòng)，工人和設(shè)備及工具位置固定的流水線。這是常用的流水線的組織方式。

35、</p><p>　　2.按生產(chǎn)對(duì)象的數(shù)目：?jiǎn)纹贩N流水線和多品種流水線</p><p>　　單品種流水線：又稱不變流水線，是指流水線上只固定生產(chǎn)一種制品。要求制品的數(shù)量足夠大，以保證流水線上的設(shè)備有足夠的負(fù)荷；多品種流水線：將結(jié)構(gòu)、工藝相似的兩種以上制品，統(tǒng)一組織到一條流水線上生產(chǎn)。</p><p>　　3.按產(chǎn)品的輪換方式：可變流水線、成組流水線和混合流水線<

36、;/p><p>　　可變流水線：集中輪番地生產(chǎn)固定在流水線上的幾個(gè)對(duì)象，當(dāng)某一制品的批制造任務(wù)完成后，相應(yīng)地調(diào)整設(shè)備和工藝裝備，然后再開始另一種制品的生產(chǎn)；成組流水線：固定在流水線上的幾種制品不是成批輪番地生產(chǎn)，而是在一定時(shí)間內(nèi)同時(shí)或順序地進(jìn)行生產(chǎn)，在變換品種時(shí)基本上不需要重新調(diào)整設(shè)備和工藝裝備；混合流水線：是在流水線上同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)品種，各品種均勻混合流送，組織相間性的投產(chǎn)。一般多用于裝配階段生產(chǎn)。</p>

37、;<p>　　4.按連續(xù)程度：連續(xù)流水線和間斷流水線</p><p>　　連續(xù)流水線：制品從投入到產(chǎn)出在工序間是連續(xù)進(jìn)行的沒有等待和間斷時(shí)間；間斷流水線：由于各道工序的勞動(dòng)量不等或不成整數(shù)倍關(guān)系，生產(chǎn)對(duì)象在工序間會(huì)出現(xiàn)等待停歇現(xiàn)象，生產(chǎn)過程是不完全連續(xù)的。</p><p>　　5.按節(jié)奏性程度：強(qiáng)制節(jié)拍流水線、自由節(jié)拍流水線和粗略節(jié)拍流水線</p><p&

38、gt;　　強(qiáng)制節(jié)拍流水線:要求準(zhǔn)確地按節(jié)拍出產(chǎn)制品；自由節(jié)拍流水線: 不嚴(yán)格要求按節(jié)拍出產(chǎn)制品,但要求工作地在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)的生產(chǎn)率應(yīng)符合節(jié)拍要求；粗略節(jié)拍流水線: 各個(gè)工序的加工時(shí)間與節(jié)拍相差很大,為充分地利用人力、物力，只要求流水線每經(jīng)過一個(gè)合理的時(shí)間間隔，生產(chǎn)等量的制品，而每道工序并不按節(jié)拍進(jìn)行生產(chǎn)。</p><p>　　6.按機(jī)械化程度：手工流水線、機(jī)械化流水線和自動(dòng)線</p><p

39、>　　1.1.5 裝配流水線生產(chǎn)的組織條件</p><p>　　1.品種穩(wěn)定單一，產(chǎn)量足夠大，長(zhǎng)期供貨，單位勞動(dòng)量大，保證設(shè)備足夠負(fù)荷。</p><p>　　2.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝相對(duì)穩(wěn)定：</p><p><b>　?、畔冗M(jìn)性；</b></p><p>　?、屏己玫墓に囆院突Q性；</p><p&

40、gt;<b>　　⑶標(biāo)準(zhǔn)化程度高。</b></p><p>　　3.工藝過程既可劃分為簡(jiǎn)單的工序，又可以相互合并。</p><p>　　4.原材料和協(xié)作件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化，且按時(shí)供應(yīng)。</p><p>　　5.機(jī)器設(shè)備始終處于完好狀態(tài)，嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃預(yù)修制度。</p><p>　　6.工作必須符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。</p&g

41、t;<p>　　7.廠房和生產(chǎn)面積適合安裝流水線。</p><p>　　1.2 PLC控制飲料裝瓶流水線的優(yōu)勢(shì)</p><p><b>　　1.生產(chǎn)效率高</b></p><p>　　相對(duì)于傳統(tǒng)的飲料裝瓶流水線，由PLC控制的裝瓶流水線其電氣部分由PLC控制。這一電氣控制系統(tǒng)能很快的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線上的問題和不足，PLC靈活的可編程性能

42、很快的對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)。PLC中大量使用了軟繼電器，使得外部接線更加簡(jiǎn)單，更容易維護(hù)。因此，使用了PLC控制的飲料裝瓶流水線的生產(chǎn)效率更高，更好地為企業(yè)創(chuàng)造利潤(rùn)。</p><p><b>　　2.衛(wèi)生條件好</b></p><p>　　由于飲料的裝瓶、蓋蓋、貼簽到成品入庫(kù)都可以用流水線來完成。這樣可以創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)封閉的生產(chǎn)環(huán)境和減少人工操作。為飲料裝瓶創(chuàng)造了一個(gè)很好的衛(wèi)

43、生條件。</p><p><b>　　3.安全性提高</b></p><p>　　由于PLC的穩(wěn)定性好，這樣就降低了生產(chǎn)過程中的事故的發(fā)生。同時(shí)由于飲料從裝瓶到入庫(kù)全由機(jī)器完成，進(jìn)一步降低了員工在生產(chǎn)線上發(fā)生事故的概率，更好地保護(hù)了員工的人身安全和企業(yè)的財(cái)產(chǎn)安全。</p><p>　　1.3 傳感器的基本介紹及選擇</p><

44、;p>　　1.3.1 傳感器的概念與組成</p><p>　　概念：傳感器是一種以一定精度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。其中包含了以下幾方面的含義：</p><p>　?、艂鞲衅魇菧y(cè)量裝置，能完成檢測(cè)任務(wù)；</p><p>　　⑵它的輸入量是某一被測(cè)量，如物理量、化學(xué)量、生物量等；</p><p>　?、?/p>

45、它的輸出是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、處理、顯示等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量；</p><p>　?、容敵雠c輸入間有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且有一定的精確度。</p><p>　　組成：傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路3部分組成，框圖如下：</p><p>　　圖1.1 傳感器的組成</p><p>　　敏感元件：直接感受被測(cè)

46、量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。</p><p>　　轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)。</p><p>　　轉(zhuǎn)換電路：將上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成點(diǎn)亮輸出。</p><p>　　實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較為復(fù)雜，大多數(shù)是開環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件組成，它感受被測(cè)量時(shí)

47、直接輸出電量，如熱電偶傳感器。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不止一個(gè)，需經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。</p><p>　　1.3.2 傳感器的選擇</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)是以飲料裝瓶的裝配為例。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，接觸到的基本上塑料制品，所以我選擇光敏傳感器。</p><p>　　在自動(dòng)化流水線生產(chǎn)過程中，要

48、用到很多傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的不同狀態(tài)。使生產(chǎn)線處在正常工作狀態(tài)或者最佳工作狀態(tài)。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)用到的傳感器主要用在飲料瓶到達(dá)操作工位或倉(cāng)庫(kù)時(shí)，通過傳感器給PLC一個(gè)反饋信號(hào)使傳送帶停止運(yùn)行。操作工位和入庫(kù)感應(yīng)上用到的傳感器可以使用光敏傳感器，</p><p>　　光敏傳感器是利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，它的敏感波長(zhǎng)在可見光波長(zhǎng)附近，包括紅外線波長(zhǎng)和紫

49、外線波長(zhǎng)。光傳感器不只局限于對(duì)光的探測(cè)，它還可以作為探測(cè)元件組成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測(cè)，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的變化即可（即光敏傳感器對(duì)于物體的存在進(jìn)行反映，不管部件的移動(dòng)與否，只要處在光敏傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)，它都會(huì)做出一個(gè)輸出信號(hào)）。</p><p>　　光傳感器是目前產(chǎn)量最多、應(yīng)用最廣的傳感器之一，它在自動(dòng)控制和非電量電測(cè)技術(shù)中占有非常重要的地位。</p><p>　　第

50、2章 PLC的基礎(chǔ)知識(shí)及選型</p><p>　　2.1 可編程控制器概述</p><p>　　2.1.1 PLC的產(chǎn)生</p><p>　　上世紀(jì)60年代，在沒有可編程控制器以前，在大部分工業(yè)生產(chǎn)中是以繼電器控制來實(shí)現(xiàn)各種功能，傳統(tǒng)的繼電器系統(tǒng)主要有一下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于操作，價(jià)格便宜等，在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用甚廣，于此同時(shí)繼電器控制系統(tǒng)也有以下缺點(diǎn)體積比較大，

51、動(dòng)作速度比較慢，耗電量多，壽命短，更有接線復(fù)雜，更改困難等。繼電器控制系統(tǒng)對(duì)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)力發(fā)展中起到了巨大的作用， 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量開關(guān)量順序控制被使用，它按照邏輯條件（即實(shí)現(xiàn)編制好的程序）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，以及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。在PLC沒有出現(xiàn)以前，這些功能是通過繼電器控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC（即PDD-14）是美國(guó)數(shù)字

52、設(shè)備公司（DEC）于1969年根據(jù)美國(guó)通用汽車公司的要求研制成功的。</p><p>　　背景：1968年，美國(guó)通用汽車公司（GM）為了增強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，適應(yīng)汽車型號(hào)的不斷更新和生產(chǎn)工藝不斷變化的需要，實(shí)現(xiàn)汽車的多品種、小批量生產(chǎn)和不斷翻新汽車品牌的目的。通用汽車公司（GM）希望有一種可編程序的邏輯控制器來取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置的要求，這種控制器能做到盡可能減少設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和用盡可能少的電氣控制裝置以及電

53、氣接線，以減少重復(fù)設(shè)計(jì)率，更好的適應(yīng)當(dāng)代生產(chǎn)的需要，以減少故障，降低生產(chǎn)成本和縮短生產(chǎn)周期。</p><p>　　設(shè)計(jì)思想：將傳統(tǒng)的繼電器的控制技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)有效的結(jié)合起來，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。</p><p>　?、?傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)有其本身的優(yōu)點(diǎn)，如：簡(jiǎn)單易懂、操作方便、價(jià)格便宜；但是也有其的缺點(diǎn)，如體積大、可靠性低、接線復(fù)雜、不易查找、更改和排除故障，對(duì)不斷變化生

54、產(chǎn)工藝的適應(yīng)性差；</p><p>　　⑵ 計(jì)算機(jī)功能強(qiáng)大、有復(fù)雜的邏輯能力、運(yùn)算能力、靈活、通用性好，但用計(jì)算機(jī)來編程其困難程度很大；</p><p>　　所以就有了將兩者有點(diǎn)有效的結(jié)合起來，來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的需要的想法，從而產(chǎn)生了現(xiàn)代的可編程控制器。PLC吸取繼電器和計(jì)算機(jī)兩者的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了將控制系統(tǒng)面向控制過程、面向客戶，在不同環(huán)境下適應(yīng)性強(qiáng)、操作方便、體積小、可靠性高，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人

55、也能很快掌握使用。</p><p>　　GM對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出的具體要求，歸納起來是：</p><p>　?、?編程簡(jiǎn)單易懂，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序；</p><p>　?、?維護(hù)方便，采用插入式模塊結(jié)構(gòu)；　　</p><p>　　⑶ 可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)；　　</p><p>　?、?體積比繼電器控制裝置小

56、；　　</p><p>　?、?數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)；　　</p><p>　　⑹ 成本可與繼電器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)；　　</p><p>　　⑺ 可直接用115V交流電壓輸入；　　</p><p>　　⑻ 輸出量為115V、2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等；　　</p><p>　?、?通用性強(qiáng)，易于擴(kuò)展；　　&l

57、t;/p><p>　?、?用戶程序存儲(chǔ)器容量至少4kB。</p><p>　　這就是有名的“GM十條”。美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司便是在此要求為基礎(chǔ)下設(shè)計(jì)并制造了世界上第一臺(tái)可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC）。</p><p>　　伴隨著16位和32位微處理器在PLC中得到廣泛的應(yīng)用，PLC也得到了快速的發(fā)展，現(xiàn)在已和CAD/

58、CAM、機(jī)器人并稱為自動(dòng)化技術(shù)的三大支柱。</p><p>　　2.1.2 PLC的定義</p><p>　　隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）的出現(xiàn)和發(fā)展起來，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)以及區(qū)別個(gè)人計(jì)算機(jī)，將可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），不過現(xiàn)在仍常常將PLC簡(jiǎn)稱PC。</p><p&g

59、t;　　在PLC的發(fā)展過程中，PLC的定義有好幾種。其中國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：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(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。

60、</p><p>　　2.1.3 PLC的發(fā)展</p><p>　　1.PLC的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　從PLC誕生發(fā)展到現(xiàn)在，世界各國(guó)都有在研制和生產(chǎn)各自的PLC。目前世界上PLC生產(chǎn)廠家已經(jīng)突破200多家，PLC品牌更是種類繁多。當(dāng)然，這其中要以亞洲的日本、北美的美國(guó)和歐洲這三個(gè)流派的PLC最為突出。每個(gè)流派都有其本身各自的特點(diǎn)，其中日本主要生產(chǎn)和發(fā)展中小

61、型PLC，在世界市場(chǎng)上占有很大一塊比重，因?yàn)槠湫⌒蚉LC性能優(yōu)越，價(jià)格便宜，被中小型企業(yè)所喜愛。其代表公司有三菱電機(jī)公司（Mitsubishi Electric）和歐姆龍公司（OMRON）；美國(guó)主要有A-B公司（Allen-Bradly）和GE公司；歐洲主要有德國(guó)的西門子公司等。</p><p>　　在世界各國(guó)如火如荼的發(fā)展和研制PLC的同時(shí)，我國(guó)在PLC的開發(fā)和應(yīng)用方面也發(fā)展很快。在上世紀(jì)80年代，我國(guó)為了發(fā)展

62、自己的PLC，從國(guó)外引進(jìn)了很多先進(jìn)的PLC設(shè)備。我國(guó)在使用這些先進(jìn)設(shè)備的同時(shí)也以此為基礎(chǔ)，完成了舊設(shè)備的改造和新設(shè)備的研發(fā)。PLC在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，很多企業(yè)因?yàn)樗芤?。隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的發(fā)展PLC在我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化和工業(yè)自動(dòng)化的過程中起到了非常大的作用。</p><p>　　現(xiàn)在，我國(guó)也有很多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)在研制和生產(chǎn)自己的PLC。</p><p>　　2.PLC的發(fā)展趨勢(shì)</p

63、><p>　　21世紀(jì)，PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域所起到得作用則更加顯著，也會(huì)有更大的發(fā)展。</p><p>　?、烹S著個(gè)人PC技術(shù)的在可編程序控制器中的廣泛應(yīng)用。PLC設(shè)計(jì)和制造技術(shù)上都有了很大的提高，特別是PLC的運(yùn)算速度、存儲(chǔ)量和智能上都有了很大的提高。這些都為PLC程序處理能力的提高提供了條件。如：PLC的掃描速度達(dá)到了0.15μs/k步左右，存儲(chǔ)量更是達(dá)到了幾十兆字節(jié)。</p>

64、;<p>　?、芇LC的發(fā)展也向著兩極發(fā)展：超小型和超大型。其中小型PLC以三菱公司的FX系列為例：</p><p>　　三菱公司的FX系列PLC只有F1系列PLC大小的1/3左右。其體積小但是功能齊全實(shí)用性也很強(qiáng)?？删幊绦蚩刂破鞯某⌒桶l(fā)展不僅為工業(yè)生產(chǎn)帶來了便利，同時(shí)也在樓宇自動(dòng)化和商業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　當(dāng)然為了適應(yīng)市場(chǎng)的各種需要，PLC也向著超

65、大型方向發(fā)展。目前超大型的可編程控制器其性能更高，速度更快，擁有超大的存儲(chǔ)量以及多CPU一起工作，更讓其在工業(yè)領(lǐng)域得到了更廣泛的運(yùn)用。</p><p>　　⑶為了適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)和市場(chǎng)的需要，PLC產(chǎn)品的品種更豐富了，同時(shí)配套設(shè)施也能很快的跟上，PLC的規(guī)格也更加的齊全了，在人機(jī)界面上也更加的完美和現(xiàn)代發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)都給用戶帶來了很大的便利。隨著模塊的出現(xiàn)更為PLC的發(fā)展起到了很大的作用。各個(gè)PLC廠

66、家為了滿足工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的要求不斷的推出功能模塊更加強(qiáng)大的PLC，同時(shí)也擴(kuò)大了PLC的功能。這也為PLC的應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)大。</p><p>　　在網(wǎng)絡(luò)通信能力上，PLC不僅要在PLC之間進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，也要和計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。由于PLC種類繁多。一般每一種可編程控制器都有其自己專用的通信模塊。為了更好的發(fā)展PLC，各個(gè)PLC廠家也積極協(xié)商制定通用的標(biāo)準(zhǔn)，以此來擴(kuò)大PLC的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><

67、p>　?、仍谑袌?chǎng)激烈的競(jìng)爭(zhēng)壓力下，各個(gè)國(guó)家各自生產(chǎn)多品種PLC的狀況也會(huì)隨之打破。進(jìn)而產(chǎn)生新的格局，使PLC趨于統(tǒng)一化和語(yǔ)言通用化。</p><p>　?、呻S著PLC的發(fā)展，它將于其他工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組構(gòu)成新的工業(yè)控制系統(tǒng)。這將更好的為工業(yè)生產(chǎn)提供便利和生產(chǎn)效率。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的現(xiàn)在可編程控制器作為自動(dòng)化控制系統(tǒng)重要的組成部分將會(huì)在工業(yè)和工業(yè)以外的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出它強(qiáng)大的作用。</p>&l

68、t;p>　　2.2 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　可靠性作為電氣控制設(shè)備的重要性能。PLC也不例外，為了讓PLC的可靠性更高，很多廠家都做了一下措施：</p><p>　?、旁赑LC內(nèi)部電路中，一般將其電路集成化，在生產(chǎn)過程中，應(yīng)嚴(yán)格的按需要的工藝制造，并運(yùn)用現(xiàn)在流行的功能模塊，將其電路模塊化以及加入抗干擾功

69、能，讓其擁有更好的可靠性。</p><p>　?、圃赑LC的外部電路上，其電氣連接線和開關(guān)連接點(diǎn)相對(duì)于同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)少了很多。這也使PLC的故障率大大的降低，同時(shí)很大程度上使PLC的可靠性大大的提高。</p><p>　?、荘LC中設(shè)置了一些自我診斷、警戒報(bào)警和可恢復(fù)等功能，在PLC出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，若發(fā)生一些小故障也能自我恢復(fù)等。用戶可以通過PLC的應(yīng)用軟件將外部器件

70、的故障診斷程序編入PLC，使整個(gè)PLC控制系統(tǒng)中的其他電路和電氣設(shè)備都能得到有效和及時(shí)的保護(hù)。這也使PLC具有極高的可靠性。</p><p>　?、仍诠ぷ鞣绞缴希琍LC采用了周期掃描、集中采樣、集中輸出等工作方式極高了自身的扛干擾能力。</p><p>　　2.配套和功能齊全，適應(yīng)性強(qiáng)</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，各個(gè)生產(chǎn)廠家也形成了各自不同大小規(guī)模的系列

71、化產(chǎn)品。這些產(chǎn)品能有效的滿足市場(chǎng)中不同規(guī)模的工業(yè)自動(dòng)化控制場(chǎng)合。由于PLC本身具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力和速度以及可編程控制器的網(wǎng)絡(luò)通信能力的提高，所以它能適應(yīng)不同的工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域。</p><p>　　3.簡(jiǎn)單易學(xué)，方便易用，受到工程技術(shù)人員的好評(píng)</p><p>　　作為現(xiàn)代通用的工業(yè)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)。PLC的匯編語(yǔ)言相對(duì)于計(jì)算機(jī)更簡(jiǎn)單易學(xué)，使用起來也很方便以及接口簡(jiǎn)單很容易被熟悉電氣

72、知識(shí)的和不熟悉的用戶所掌握。它可以用相對(duì)于繼電器少很多的接線和開關(guān)量就能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的功能。為用戶打開了方便之門。</p><p>　　4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建造工作量小，容易改造、方便維護(hù)</p><p>　　由于PLC出色的程序匯編使控制設(shè)備的外部接線和開關(guān)量大大的減少，這不僅縮短了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期和外部設(shè)備的組成時(shí)間，也使電氣設(shè)備的故障維修和維護(hù)容易起來。特別是通過PLC控制其

73、電氣部分，在同一個(gè)控制系統(tǒng)中改變程序來改變生產(chǎn)過程成為了可能。這給小企業(yè)帶來了充分的靈活性，十分適合多品種和小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　5.體積小，重量輕，能耗低</p><p>　　由于半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用，PLC的體積相對(duì)很小。如超小型PLC，其新出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝進(jìn)機(jī)械內(nèi)部，是機(jī)電一體化的理想裝置。<

74、/p><p>　　2.3 PLC的組成及其工作原理</p><p>　　2.3.1 PLC的組成</p><p>　　PLC的組成：PLC的種類很多，其基本功能和指令也有差異，但是其基本結(jié)構(gòu)和工作原理則大同小異。一般由CPU板、I/O接口電路、存儲(chǔ)器、擴(kuò)展接口、電源、顯示面板等硬件組成。其硬件簡(jiǎn)化框圖如下：</p><p>　　圖2.1 PLC

75、硬件簡(jiǎn)化圖</p><p>　　1．中央處理單元（CPU）</p><p>　　中央處理單元（CPU）是PLC的核心組成部分，在PLC系統(tǒng)中它通過與其他硬件結(jié)合起來，使整個(gè)系統(tǒng)就像人體神經(jīng)中樞額，從而來協(xié)調(diào)控制整個(gè)系統(tǒng)。它主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器、數(shù)據(jù)和總線等組成。每一個(gè)PLC都有一個(gè)CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、接收和儲(chǔ)存。</p><p><b>　　2.

76、存儲(chǔ)器</b></p><p>　　存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)，可編程控制器（PLC）的存儲(chǔ)器可分為兩種：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。</p><p>　?、畔到y(tǒng)程序存儲(chǔ)器是用來固化PLC生產(chǎn)廠家在研制系統(tǒng)時(shí)編寫的各種系統(tǒng)工作程序。主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序。系統(tǒng)程序由廠家固定，用戶自己不能更改。</p><p>　?、朴脩?/p>

77、存儲(chǔ)器是用來存放從編程器或個(gè)人計(jì)算機(jī)輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，所以又可分為用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩種。主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果。</p><p><b>　　3.I/O接口電路</b></p><p>　　I/O接口是PLC與電氣回路的通信接口。</p><p>　?、砰_關(guān)量輸入接口可分為直流輸入單元和交流輸入單元。它

78、能把現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。</p><p>　?、崎_關(guān)量輸出接口可分為繼電器輸出方式、晶體管輸出方式和晶閘管輸出方式。它能把PLC內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號(hào)。</p><p><b>　　4.電源</b></p><p>　　PLC電源是用來給PLC內(nèi)部各個(gè)模塊提供工作電源的。一般采用開關(guān)式穩(wěn)壓電

79、源為內(nèi)部電路供電，向CPU、存儲(chǔ)器及輸入/輸出接口提供各自所需的直流電壓。電源的性能將直接影響PLC的功能，同時(shí)也影響著PLC工作的可靠性。</p><p>　　PLC根據(jù)型號(hào)的不同，其電源供電可分為交流供電和直流供電。交流一般為單相220V，直流一般為24V。</p><p><b>　　5.擴(kuò)展接口</b></p><p>　　用于將擴(kuò)充外

80、部輸入/輸出端子數(shù)擴(kuò)展單元與基本單元（即主機(jī)）連接在一起。</p><p><b>　　6．通信接口</b></p><p><b>　　7.編程器</b></p><p>　　編程器是用來編寫、輸入、編輯用戶程序和監(jiān)視可編程控制器運(yùn)行時(shí)各種元器件的工作狀態(tài)。檢查維護(hù)的器件，它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行?？煞譃楹?jiǎn)易編程器和圖形

81、編程器。</p><p><b>　　8.其他部件</b></p><p>　　人機(jī)界面：現(xiàn)在最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面由指示燈和按鈕組成。目前比較先進(jìn)的有觸摸屏一體式的用戶終端應(yīng)用也越來越廣泛，當(dāng)然由計(jì)算機(jī)來當(dāng)作人機(jī)界面也是十分普及的。</p><p>　　2.3.2 PLC的工作原理</p><p>　　在PLC進(jìn)入工作狀態(tài)后

82、，其工作過程主要分為：輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。</p><p><b>　　⑴ 輸入采樣階段 </b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC首先掃描所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們先后存入相對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。輸入采樣結(jié)束以后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生了變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不

83、會(huì)隨之改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，那么該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才可以保證不管在什么情況下，該輸入均能被讀入。 </p><p>　?、朴脩舫绦驁?zhí)行階段 </p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC根據(jù)梯形圖的掃描原則進(jìn)行掃描程序，它總是按從左到右、從上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)的。在用戶程序執(zhí)行過程中，當(dāng)指令涉及到了輸入輸出狀態(tài)的時(shí)候，根據(jù)用戶需要的數(shù)據(jù)從

84、映像寄存器中將元件的“0/1”狀態(tài)讀取出來，按照程序的要求進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果寫入對(duì)應(yīng)的元件映像寄存器中。因此，每個(gè)元件的映像寄存器（除輸入映像寄存器外）的狀態(tài)都會(huì)隨著程序的執(zhí)行而發(fā)生著變化?！　?</p><p><b>　?、?輸出刷新階段 </b></p><p>　　當(dāng)用戶程序掃描結(jié)束后， 元件映像寄存器中的所有輸出映像寄存器的“0/1”狀態(tài)在輸出刷新階

85、段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。PLC工作原理如下圖所示：</p><p>　　圖2.2 PLC的工作原理</p><p>　　2.4 PLC的編程語(yǔ)言</p><p>　　PLC為用戶提供了功能十分完整的編程語(yǔ)言，用來適應(yīng)PLC在工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用。利用PLC的匯編語(yǔ)言，按照不同的控制要求編制不同的控制程序，這相當(dāng)于設(shè)

86、計(jì)和改變繼電器控制的硬件接線，也就是所謂的“可編程序”。</p><p>　　PLC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了五種標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，其中梯形圖（Ladder diagram）和功能塊圖（Function block diagram）為圖形語(yǔ)言，指令表（Instruction list）和結(jié)構(gòu)文本（Struction text）為文字語(yǔ)言，還有一種結(jié)構(gòu)塊控制程序流程圖（Sequential function chart，又稱為順序功能圖

87、）。梯形圖由于其出色的易掌握性、程序表達(dá)清晰性以及與繼電器控制系統(tǒng)的電路圖相似，使其成為目前使用最廣泛的PLC圖形匯編語(yǔ)言。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)PLC程序采用了梯形圖語(yǔ)言，編程軟件為GX developer。GX developer軟件能夠完成程序編寫、對(duì)可編程控制器CPU的寫入/讀出、監(jiān)控程序運(yùn)行、調(diào)試程序和PLC錯(cuò)誤診斷等一系列功能。</p><p>　　2.5 PLC的分類

88、及其應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　初期的PLC主要在以開關(guān)量居多的電氣順序控制系統(tǒng)中使用，但在上世紀(jì)90年代后，PLC逐漸在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用。隨著生產(chǎn)的需要PLC被廣泛地在流程工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中使用。直到現(xiàn)在PLC在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，PLC更是其中的主角，其應(yīng)用面越來越廣泛。PLC主要可以分為大中小三類。</p><p><b>　　1.小型PLC</b></p&

89、gt;<p>　　小型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下，小型PLC由于其體積較小，結(jié)構(gòu)緊密使它的硬件系統(tǒng)更好。它能連接除開關(guān)量以外的特殊功能模塊。</p><p><b>　　2.中型PLC</b></p><p>　　中型PLC的I/0點(diǎn)數(shù)一般是在256~2048點(diǎn)之間。</p><p><b>　　3.大型PLC&l

90、t;/b></p><p>　　一般I/0點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上的稱為大型PLC。大型的可編程控制器其性能更高，速度更快和超大的存儲(chǔ)量，多CPU一起工作更讓其在工業(yè)領(lǐng)域得到了更廣泛的運(yùn)用。</p><p>　　2.6 PLC與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較</p><p>　　1.PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)相比較：</p><p>　　繼

91、電接觸控制全部用硬器件、硬觸點(diǎn)和“硬”線連接，為全硬件控制；PLC內(nèi)部大部分采用“軟”電器、“軟”接點(diǎn)和“軟”線連接，為軟件控制。在PLC的外部電路上，其電氣連接線和開關(guān)連接點(diǎn)相對(duì)于同等規(guī)模的繼電器控制系統(tǒng)已經(jīng)見了很多。PLC的可靠性比繼電接觸控制的高。</p><p>　　2.PLC與微型計(jì)算機(jī)的比較：</p><p>　　PLC編程簡(jiǎn)便，匯編語(yǔ)言簡(jiǎn)單易懂適合不管有無電氣知識(shí)的用戶都能很

92、快上手。計(jì)算機(jī)使用匯編語(yǔ)言或其他高級(jí)語(yǔ)言編程，比PLC編程復(fù)雜。PLC可靠性高，PLC采用掃描方式進(jìn)行工作等。</p><p>　　3.PLC與單片機(jī)的比較：</p><p>　　PLC的電路設(shè)計(jì)比較成熟，穩(wěn)定性高，軟件集成化，學(xué)習(xí)容易，開發(fā)周期短。單片機(jī)的穩(wěn)定性相對(duì)于PLC稍差，接線外部設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，單片機(jī)牽扯到得知識(shí)很多，不容易學(xué)習(xí)和上手。</p><p>　　

93、從上邊對(duì)PLC的簡(jiǎn)單介紹和比較可以看出。由PLC的軟件編程和硬件連接決定了它的可靠性和控制功能比繼電器控制系統(tǒng)高的多，它是專門為工業(yè)控制場(chǎng)合設(shè)計(jì)的控制器，所以他的穩(wěn)定性也比一般通用計(jì)算機(jī)要好的多，而且它操作簡(jiǎn)單靈活，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展。由于PLC的穩(wěn)定性和安全性相對(duì)單片機(jī)更高，更被企業(yè)在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)中所接受和應(yīng)用。所以在本設(shè)計(jì)中對(duì)裝配流水線的控制采用PLC來進(jìn)行控制。</p><p><b>

94、　　2.7 PLC選型</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)我選用的是日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列的PLC。三菱公司作為日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。該公司生產(chǎn)的FX2N系列的機(jī)型，屬于高性能疊裝式機(jī)型，是目前三菱公司最先進(jìn)的PLC產(chǎn)品，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件，能滿足本次設(shè)計(jì)。FX2N系列PLC編程元件的編號(hào)分為兩部分：第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器用“X”表示、輸出繼電器用“

95、Y”表示。第二部分為數(shù)字，數(shù)字為該類型器件的序號(hào)。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設(shè)備及I/O點(diǎn)數(shù)，選擇我們實(shí)驗(yàn)室的FX2N-32MR型來滿足控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　圖2.3 FX2N系列PLC</p><p>　　2.7.1 FX2N系列PLC的功能及基本性能</p><p>　　FX2N系列是FX系列PLC家族中最為先進(jìn)的一個(gè)系列。由于FX2N系列具備如下

96、特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更加快速、全面補(bǔ)充了網(wǎng)絡(luò)通信功能、更適合世界各國(guó)不同的電源和更好的滿足了單個(gè)需要的大量特殊的功能模塊，它可以為你的工廠工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。其中為很多特殊功能是為實(shí)際運(yùn)用而開發(fā)的，通過這些特殊功能滿足了工業(yè)生產(chǎn)范圍內(nèi)的不同需求，如模擬I/O、計(jì)數(shù)器。網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信可以連接到了世界上最流行的開放式網(wǎng)絡(luò)（Device Net）或者采用傳感器層次的網(wǎng)絡(luò)解決用戶的通信需要。</p

97、><p><b>　　其他功能如下表：</b></p><p>　　表2.1 FX2N功能表</p><p>　　2.7.2 FX2N系列適用范圍</p><p>　　FX2N系列在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中充分地發(fā)揮了其強(qiáng)大的功能。它的使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域非常的廣泛，它

98、覆蓋了所有與自動(dòng)化檢測(cè)和控制相關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，如各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、中央空調(diào)、電梯控制、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。</p><p>　　第3章 裝配流水線的PLC控制程序設(shè)計(jì)部分</p><p><b>　　3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　通過畢業(yè)設(shè)計(jì)了解PLC控制的企業(yè)裝配流水線基本原理以及工作流程，設(shè)計(jì)PL

99、C控制實(shí)現(xiàn)的模擬裝配流水線系統(tǒng)，控制多工位裝入、多工位裝配、單工位入庫(kù)等操作。</p><p>　　⑴ 以自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)中心綜合實(shí)訓(xùn)室的網(wǎng)絡(luò)型可編程序控制器實(shí)訓(xùn)平臺(tái)為研究對(duì)象，了解控制對(duì)象結(jié)構(gòu)組成，熟悉控制對(duì)象實(shí)際工作流程，確定受控對(duì)象與PLC間關(guān)系，估計(jì)程序步數(shù)；</p><p>　?、?運(yùn)行框圖、硬件接線圖繪制；</p><p>　?、?畫出PLC控制的梯形圖；&l

100、t;/p><p><b>　?、?編制出語(yǔ)句表；</b></p><p>　?、?輸入指令并修改更正程序；</p><p>　　⑹ 調(diào)試運(yùn)行并反復(fù)設(shè)計(jì)驗(yàn)證；</p><p>　　⑺ 整理設(shè)計(jì)思路、總結(jié)設(shè)計(jì)成果。</p><p>　　3.1.1 裝配流水線的PLC控制系統(tǒng)的工作原理</p>

101、<p>　　本次設(shè)計(jì)主要目的是實(shí)現(xiàn)飲料裝瓶流水線。通過PLC程序控制流水線的電氣部分，實(shí)現(xiàn)飲料瓶的傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和入庫(kù)、單周期或連續(xù)循環(huán)的功能。當(dāng)飲料瓶被傳送到操作工位或者倉(cāng)庫(kù)時(shí)，通過光敏傳感器反饋給PLC一個(gè)信號(hào)，促使傳送帶停止運(yùn)行。此次裝配流水線的工作流程圖如下:</p><p>　　圖3.1 裝配流水線的工作流程圖</p><p>　　3.1.2 控制要求<

102、;/p><p>　　本次設(shè)計(jì)的裝配流水線有傳送、裝瓶、蓋蓋、貼簽和成品入庫(kù)生產(chǎn)線操作工序，用8盞燈來模擬；并有啟動(dòng)、移位和復(fù)位按鈕進(jìn)行操作。采用FX2N系列PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的裝瓶流水線工序控制。</p><p>　?、虐聪聠?dòng)按鈕后，按以下規(guī)律顯示：D→E→A→D→F→B→D→G→C→D→H→D→E→A→D→F→B→D→G→C→D→H→D→E……循環(huán)，G表示用來傳送的加工物品以及

103、傳送的方向，每次亮1秒；D、E、F分別表示傳感器，每個(gè)燈每次亮1秒；A是操作1，B是操作2，C是操作3，H是倉(cāng)庫(kù)，每個(gè)燈每次都點(diǎn)亮3秒，表示其操作所需的時(shí)間；（注：飲料灌注量為固定值）</p><p>　?、瓢聪乱苿?dòng)按鈕后，傳送帶開始移動(dòng)（移動(dòng)指示燈G點(diǎn)亮，每次點(diǎn)亮1秒熄滅）；</p><p>　?、前聪聫?fù)位按鈕后，系統(tǒng)復(fù)位，只有再次按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)才能再次啟動(dòng)。裝配流水線的模擬控制圖

104、如下所示：</p><p>　　圖3.2 裝配流水線模擬控制圖</p><p><b>　　3.2 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.2.1 輸入/輸出端口配置</p><p>　　表3.1 I/O端口分配表</p><p>　　3.2.2 PLC的外部接線圖</p>&

105、lt;p>　　此次設(shè)計(jì)的外部接線圖如圖3.3所示。左邊為輸入主要由3個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)組成。這3個(gè)開關(guān)X0、X1、X2分別實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)、移動(dòng)和復(fù)位的功能。右邊為輸出部分主要由8個(gè)LD燈組成。通過LD燈的閃爍能直觀的觀察程序運(yùn)行情況。</p><p>　　圖3.3 PLC的外部接線圖</p><p><b>　　3.3 梯形圖分析</b></p><p

106、>　　圖3.4（a）程序啟動(dòng)</p><p>　　圖3.4（a）是為程序開始運(yùn)行和傳送 (D)實(shí)現(xiàn)通斷而設(shè)計(jì)的。</p><p>　　PLS:上升沿微分輸出指令,在輸入信號(hào)上升沿產(chǎn)生脈沖信號(hào)。只能作用于Y與M，在輸入信號(hào)接通或斷開的一個(gè)周期內(nèi)置位為“1”；</p><p>　　SET：置位指令，使動(dòng)作保持；</p><p>　　M800

107、0為運(yùn)行監(jiān)視繼電器。當(dāng)PLC處于RUN狀態(tài)時(shí)它始終為ON，相反則為OFF。</p><p>　　當(dāng)X000點(diǎn)動(dòng)接通瞬間，軟繼電器M0輸出一個(gè)周期的ON信號(hào)。（但是開關(guān)連續(xù)接通對(duì)M0沒有影響）；PLC處于RUN，M8000接通在M0、T4脈沖上升沿、X001脈沖上升沿以及M18接通與T3脈沖上升沿作用下SET將Y0003置位為ON，即傳送(D)動(dòng)作（燈亮）。</p><p>　　圖3.4（b

108、）傳送D和傳感器E的復(fù)位動(dòng)作</p><p>　　圖3.4（b）是通過時(shí)間繼電器T0來實(shí)現(xiàn)傳送（D）的復(fù)位和傳感器1（E）的復(fù)位。</p><p>　　RST：復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位（清零）。</p><p>　　當(dāng)Y003常開閉合，時(shí)間繼電器T0動(dòng)作開始計(jì)時(shí)1秒，在T0的脈沖上升沿的作用下Y003被置位，即傳送1（D）燈滅；同時(shí)傳感器1（E）燈亮。</p&

109、gt;<p>　　圖3.4(c)操作和入庫(kù)的置位動(dòng)作</p><p>　　圖3.4（c）是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫(kù)的置位動(dòng)作。</p><p>　　M8000處于ON狀態(tài)，程序給定一個(gè)時(shí)間繼電器T3一個(gè)上升沿脈沖，傳感器3（G）復(fù)位。同時(shí)當(dāng)M18處于常閉狀態(tài)，若M2常開閉合則操作1（A）被置位；若M5閉合則操作2（B）被置位；若M8閉合則操作3（C）被置位；若M11閉合則入

110、庫(kù)（H）被置位。</p><p>　　圖3.4（d）時(shí)間繼電器通斷</p><p>　　圖3.4（d）是實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫(kù)LD燈的通斷時(shí)間控制。</p><p>　　當(dāng)Y000、Y001、Y002或Y007常開閉合時(shí)，時(shí)間繼電器T4計(jì)時(shí)3秒。</p><p>　　圖3.4（e）操作和入庫(kù)的復(fù)位動(dòng)作</p><p&g

111、t;　　圖3.4（e）實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)操作1、2、3和入庫(kù)的復(fù)位動(dòng)作。</p><p>　　ADDP:脈沖執(zhí)行型的ADD指令（加法指令）執(zhí)行一個(gè)掃描周期。</p><p>　　當(dāng)T4閉合，若Y000閉合則操作1（A）被復(fù)位；操作2、3和入庫(kù)同理。在T4閉合的瞬間，ADDP執(zhí)行一個(gè)掃描周期，即循環(huán)選擇A\B\C\H的條件。</p><p>　　圖3.4（f）選擇操作或入庫(kù)動(dòng)