畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）塑料制品取出升降輸送設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院 成人教育畢業(yè)論文 論文名稱(chēng)：塑料制品取出升降輸送設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 作 者： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 電子工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 指導(dǎo)老師： 專(zhuān)業(yè)技術(shù)職務(wù) 電氣工程師 中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院繼續(xù)教育處制 塑料制品取出升降輸送設(shè)備的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 論文介紹了應(yīng)用可編程控

2、制器對(duì)塑料制品取出設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的塑料制品在模具內(nèi)完成后，都是由單純的人工操作進(jìn)行取出，但是在有害工作環(huán)境如高溫、劇毒、強(qiáng)輻射等工作環(huán)境和場(chǎng)所中，勞動(dòng)者進(jìn)行生產(chǎn)、勞動(dòng)，如果超過(guò)一定限度，并且持續(xù)到一定時(shí)間，則可能產(chǎn)生不同的有害后果。對(duì)于環(huán)境較差的場(chǎng)所，操作者深受其害，而且單純?nèi)斯げ僮鲗?duì)于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)也難于提高，基于以上情況，我們采用三菱的小型PLC對(duì)整個(gè)制品取出設(shè)備的運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)較高的自動(dòng)化程度，代替了傳統(tǒng)由人來(lái)操作的工作，而且生產(chǎn)效率得到了提升。其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清楚、線路簡(jiǎn)單、工作可靠、同時(shí)設(shè)置了手動(dòng)/自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，使得系統(tǒng)維護(hù)更加方便，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提

3、高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本制品取出設(shè)備的控制系統(tǒng)具有時(shí)間設(shè)定、行程設(shè)定、計(jì)數(shù)設(shè)定、、故障報(bào)警和維修檢查等功能。本設(shè)備能全自動(dòng)地進(jìn)行進(jìn)行制品取出工作，包括夾子自動(dòng)進(jìn)出模具內(nèi)、夾緊、松開(kāi)制品、制品垂直運(yùn)輸、水平運(yùn)輸?shù)?。在編程器上可以顯示時(shí)間、次數(shù)、周期、狀態(tài)等，也可以顯示報(bào)警信息。采用周期曲線和設(shè)備運(yùn)行全自動(dòng)方法時(shí)，可由微機(jī)編程，周期流程顯示可用觸摸屏或模擬板兩種方式，可在微機(jī)上對(duì)PLC編程，并能提供所有軟件設(shè)備。軟件可記錄設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間、制品的件數(shù)和歷史記錄，隨機(jī)和定時(shí)打印數(shù)據(jù)、報(bào)表、曲線等，同時(shí)記錄多項(xiàng)故障和事件發(fā)生。設(shè)備的運(yùn)行可選擇手動(dòng)、自動(dòng) 方式，必要時(shí)能夠進(jìn)行人工干預(yù)。 Abs

4、tract： The paper describes the application of the programmable controller of plastic products to remove the device control system design. Traditional plastic products mold, all from a simple manual out, production, labor in hazardous work environments, such as high temperature, toxic, stron

5、g radiation environment and places, the workers, if more than a certain limits, and continued until a certain period of time may produce different harmful consequences. Environment, poor places, the operation suffered, and simple manual operation is also difficult to improve production efficiency an

6、d product quality, based on the above, we use the small PLC of Mitsubishi equipment operating systems to control remove the entire product can be to achieve a higher degree of automation, instead of the traditional operation to work, and production efficiency has improved. The control system structu

7、re is clear that the circuit is simple, reliable operation, set manual / automatic control switch, making maintenance more convenient and reduce the labor intensity, improve system stability and reliability. This product to remove the equipment control system with time set, travel set, count set, fa

8、ult alarm and maintenance check. This equipment can be fully automated products remove the work, including clips automatically in and out of the mold clamping and release the products, products, vertical transport, horizontal transport. Time, frequency, period, status, etc., can also display alarm i

9、nformation can be displayed on the programmer. Cycle curve and equipment to run fully automatic, can be the computer programming cycle processes available touch-screen or analog board in two ways, PLC programming in the microcomputer, and can provide all the software device. The software can record

10、the time of equipment operation, products and history, random and regular print data, reports, curve, while the record number of failures and events. Equipment operation selectable manual and automaticWay, if necessary, to carry out human intervention. 關(guān)鍵詞 ： PLC 、塑料制品、取出設(shè)備、升降設(shè)備、控制系統(tǒng)

11、 目錄 摘要……………………………………………………………………… 1 第一章 引言 5 1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5 1.1.1 國(guó)內(nèi)外塑料行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 5 1.1.2 國(guó)內(nèi)外塑料設(shè)備的發(fā)展 5 1.1.3 塑料設(shè)備的發(fā)展前景 6 1.2研究?jī)?nèi)容 7 1.2.1 塑料制品取出升降輸送設(shè)備的控制系統(tǒng)要求介紹 7 第二章 可編程控制器 7 2.1 可編程控制器（PLC）的研究 7 2.1.1 PLC的定義及其特點(diǎn) 7 2.1.2 PLC的基本組成 8 2.1.3

12、 PLC的基本工作原理 9 2.1.4 PLC的應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題 12 2.1.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 13 2.1.6 PLC的國(guó)內(nèi)外狀況與未來(lái)展望 17 第三章 塑料制品取出升降輸送設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 3.1 全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝流程 19 3.2 全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線控制系統(tǒng)原理 21 3.3 制品取出升降輸送設(shè)備控制系統(tǒng)要求 21 3.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 21 3.4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 21 3.4.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 23 3.5 塑料制品取出升降輸送裝置PLC控制系統(tǒng)

13、的設(shè)計(jì) 25 3.5.1 明確設(shè)備控制要求 25 3.5.2 選擇PLC 28 3.5.3 PLC輸入輸出表及外部接線原理圖 30 3.5.4 編制PLC程序及上線調(diào)試 31 第四章 結(jié)論與展望 42 參 考 文 獻(xiàn) 43 致 謝 43 第一章 引言 1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.1.1 國(guó)內(nèi)外塑料行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 在討論塑料制品取出設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，要對(duì)塑料工業(yè)的發(fā)展有一個(gè)較為清晰的了解，塑料工業(yè)是一門(mén)新興工業(yè)，自塑料問(wèn)世后的幾十年以來(lái)，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡

14、膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個(gè)工業(yè)部門(mén)不可缺少的材料。 目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車(chē)、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來(lái)由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車(chē)的微型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來(lái)越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門(mén)，尤其在國(guó)防和尖端科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位

15、。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過(guò)有色金屬產(chǎn)量的總和。 1.1.2 國(guó)內(nèi)外塑料設(shè)備的發(fā)展 塑料設(shè)備就是塑料制品的制造、加工工藝基礎(chǔ)裝備。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料行業(yè)的制造設(shè)備工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。設(shè)備自動(dòng)化，主要是指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程，從而加快生產(chǎn)投入原料的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、升級(jí)和進(jìn)步的主要手段，是未來(lái)機(jī)械制造業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要方向。制造自動(dòng)化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分，也是當(dāng)今制造業(yè)中涉及面廣，研究十分活躍的技術(shù)，它代替人的體力勞動(dòng)，輔助人的腦力勞動(dòng)，協(xié)調(diào)、管理、控

16、制和優(yōu)化制造系統(tǒng)中人、機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)，它的功能是多方面的，已形成了一個(gè)有機(jī)體系，它不僅涉及到具體的生產(chǎn)制造過(guò)程，而且涉及到產(chǎn)品的所有過(guò)程。 自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分，作為在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)取勝的重要手段之一，它是機(jī)械工程領(lǐng)域中涉及面十分廣，而且是研究十分活躍的領(lǐng)域。可以說(shuō)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)水平的高低，不僅影響著整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，并且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門(mén)的影響也是非常重要的。 1.1.3 塑料設(shè)備的發(fā)展前景 塑料設(shè)備工業(yè)是隨塑料工業(yè)的發(fā)展而發(fā)展的。塑料工業(yè)是一門(mén)新興工業(yè)。自塑料問(wèn)世后的幾十年以來(lái)，由于其原料豐富、制作方便和成本低廉，塑料工業(yè)發(fā)展很快，它在某些方面己取代

17、了多種有色金屬、黑色金屬、水泥、橡膠、皮革、陶瓷、木材和玻璃等，成為各個(gè)工業(yè)部門(mén)不可缺少的材料。 目前在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)中都廣泛地使用著各式各樣的塑料制品。特別是在辦公設(shè)備、照相機(jī)、汽車(chē)、儀器儀表、機(jī)械制造、交通、電信、輕工、建筑業(yè)產(chǎn)品、日用品以及家用電器行業(yè)中的電視機(jī)、收錄機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱和手表的殼體等零件，都已經(jīng)向塑料化方向發(fā)展。近幾年來(lái)由于工程塑料制件的強(qiáng)度和精度等得到很大的提高，因而各種工程塑料零件的使用范圍正在不斷擴(kuò)大，預(yù)計(jì)今后隨著微型電子計(jì)算機(jī)的普及和汽車(chē)的微型化，塑料制件的使用范圍將會(huì)越來(lái)越大，塑料工業(yè)的生產(chǎn)量也將迅速增長(zhǎng)，塑料的應(yīng)用將覆蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)所有部門(mén)，尤其在國(guó)防和尖端

18、科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中占有越來(lái)越重要的地位。目前，世界的塑料產(chǎn)量已超過(guò)有色金屬產(chǎn)量的總和。 塑料自動(dòng)化設(shè)備就是制造塑料制品的工藝基礎(chǔ)裝備。用塑料自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)便、材料利用高、生產(chǎn)率高、產(chǎn)品的尺寸規(guī)格一致，特別是對(duì)大批量生產(chǎn)的機(jī)電產(chǎn)品，更能獲得價(jià)廉物美的經(jīng)濟(jì)效果。塑料設(shè)備的現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造和現(xiàn)代塑料工業(yè)的發(fā)展有極密切的關(guān)系。隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，塑料設(shè)備工業(yè)也隨之迅速發(fā)展。 在我國(guó)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，設(shè)備工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量己超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了100萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對(duì)塑料設(shè)備的需求量極大。到2010

19、年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門(mén)窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達(dá)到50%，這些都會(huì)大大增加對(duì)塑料設(shè)備的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)塑料設(shè)備的需求，都將對(duì)中國(guó)塑料設(shè)備工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。 1.2研究?jī)?nèi)容 1.2.1 塑料制品取出升降輸送設(shè)備的控制系統(tǒng)要求介紹 塑料制品取出設(shè)備，它作為塑料成型機(jī)的輔助設(shè)備，其作用是在塑料制品的制造工藝過(guò)程中，代替人從模具中取出制品，然后傳輸?shù)较乱恢圃旃ば虻墓の簧?，其在X軸、Y軸、Z軸均可動(dòng)作，而其控制系統(tǒng)就是要通過(guò)可編程控制器（PLC）進(jìn)行控制，來(lái)達(dá)到這一系列機(jī)械動(dòng)作。

20、 第二章 可編程控制器 2.1 可編程控制器（PLC）的研究 2.1.1 PLC的定義及其特點(diǎn) 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類(lèi)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(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)： 一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開(kāi)關(guān)量控制為其特長(zhǎng)；也能進(jìn)行連續(xù)過(guò)程的PID回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如DDC和DCS等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的綜合自動(dòng)化。 二、使用

21、方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 三、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其他各種機(jī)型。 2.1.2 PLC的基本組成 PLC的基本組成 PLC基本組成包括中央處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口(縮寫(xiě)為I/O，包括輸入接口、輸出接口、外部設(shè)備接口、擴(kuò)展接口等)、外部設(shè)備編程器及電源模塊組成，見(jiàn)圖1。PLC內(nèi)部各組成單元之間通過(guò)電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接，外部則根 據(jù)實(shí)際控制對(duì)象配置相應(yīng)設(shè)備與控制裝

22、置構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)。 　圖1 PLC的基本組成 2.1.3 PLC的基本工作原理 PLC雖然以微處理器為核心，具有微型計(jì)算機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微型計(jì)算機(jī)有很大的不同，微型計(jì)算機(jī)一般采用等待命令或中斷的工作方式，如常見(jiàn)的鍵盤(pán)掃描方式或I/O掃描方式，當(dāng)有鍵按下或I/O動(dòng)作，則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序或中斷服務(wù)程序，無(wú)鍵按下，則繼續(xù)掃描等待。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶(hù)按控制要求編寫(xiě)好并存于用戶(hù)存儲(chǔ)

23、器中的程序，按序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開(kāi)始，逐條順序執(zhí)行用戶(hù)的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，再開(kāi)始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實(shí)際上，PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶(hù)程序外，還要完成其他工作，整個(gè)工作過(guò)程分為自診斷、通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個(gè)階段。如圖2所示。 圖2 PLC 掃描原理圖 1） 自診斷 每次掃描用戶(hù)程序之前，都先執(zhí)行故障自診斷程序。自診斷內(nèi)容包括I/O部分、存儲(chǔ)器、CPU等，并通過(guò)CPU設(shè)置定時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機(jī)并顯示出錯(cuò)。若自診斷正常，則繼續(xù)向下掃描。 2） 通訊服務(wù) PLC

24、檢查是否有與編程器、計(jì)算機(jī)等的通訊要求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理。 3） 輸入處理 PLC在輸入刷新階段，首先以掃描方式按順序從輸入縮存器中寫(xiě)入所有輸入端子的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并將其存入內(nèi)存中為其專(zhuān)門(mén)開(kāi)辟的暫存區(qū)——輸入狀態(tài)映像區(qū)中，這一過(guò)程稱(chēng)為輸入采樣，或是如刷新，隨后關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，即使輸入端有變化，輸入映像區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變。變化的輸入信號(hào)的狀態(tài)只能在下一個(gè)掃描周期的輸入刷新階段被讀入。 4） 輸出處理 同輸入狀態(tài)映像區(qū)一樣，PLC內(nèi)存中也有一塊專(zhuān)門(mén)的區(qū)域稱(chēng)為輸出狀態(tài)映像區(qū)。當(dāng)程序的所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)映像區(qū)中所有輸出繼電器的狀態(tài)就在CPU的控制下被一次集中送至

25、輸出鎖存器中，并通過(guò)一定的輸出方式輸出，推動(dòng)外部的相應(yīng)執(zhí)行器件工作，這就是PLC輸出刷新階段。 5） 程序執(zhí)行 PLC在程序執(zhí)行階段，按用戶(hù)程序順序掃描執(zhí)行每條指令。從輸入狀態(tài)映像區(qū)讀出輸入信號(hào)的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的運(yùn)算處理等，將結(jié)果寫(xiě)入輸出狀態(tài)映像區(qū)。通常將自診斷和通訊服務(wù)合稱(chēng)為監(jiān)視服務(wù)。輸入刷新和輸出刷新稱(chēng)為I/O刷新?？梢钥闯?，PLC在一個(gè)掃描周期內(nèi)，對(duì)輸入狀態(tài)的掃描只是在輸入采樣階段進(jìn)行，對(duì)輸出賦的值也只有在輸出刷新階段才能被送出，而在程序執(zhí)行階段輸入、輸出會(huì)被封鎖。這種方式稱(chēng)做集中采樣、集中輸出。 掃描周期即完成一次掃描（I/O刷新、程序執(zhí)行和監(jiān)視服務(wù)）所需要的時(shí)間，

26、由PLC的工作過(guò)程可知，一個(gè)完整的掃描周期T應(yīng)為： T=（輸入一點(diǎn)時(shí)間輸入點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度程序步數(shù)） +（輸出一點(diǎn)時(shí)間輸出點(diǎn)數(shù)）+監(jiān)視服務(wù)時(shí)間 掃描周期的長(zhǎng)短主要取決于三個(gè)要素：一是CPU執(zhí)行指令的速度；而是每條指令占用的時(shí)間；三是執(zhí)行指令條數(shù)的多少，即用戶(hù)程序的長(zhǎng)度。掃描周期越長(zhǎng)，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越慢?，F(xiàn)在廠家生產(chǎn)的基型PLC的一個(gè)掃描周期大約為10ms，這對(duì)于一般的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)完全是允許的，不但不會(huì)造成影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行。PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是與外設(shè)隔離的，而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾常常是脈沖式的、短期的，由于系統(tǒng)

27、響應(yīng)慢，往往要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，多次掃描因瞬時(shí)干擾而引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)還需要采取一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)帶來(lái)的不良影響。 總之，采用循環(huán)掃描工作方式，是PLC區(qū)別于微型計(jì)算機(jī)和其他控制設(shè)備的最大特點(diǎn)。 2.1.4 PLC的應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題 PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置，通常不需要采取什么措施，就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是，當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)，都不能保證PLC的正常運(yùn)行，因此在使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題。

28、 一、工作環(huán)境 1． 溫度 PLC要求環(huán)境溫度在0~55℃，安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面，四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔；開(kāi)關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗，防止太陽(yáng)光直接照射；如果周?chē)h(huán)境超過(guò)55℃，要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。 　　2． 濕度 　　 為了保證PLC的絕緣性能，空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%（無(wú)凝露）。 　　3． 震動(dòng) 　　 應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源，防止振動(dòng)頻率為10~55Hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí)，必須采取減震措施，如采用減震膠等。 　　4． 空氣 　　 避免有腐蝕和易燃的氣體，

29、例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。 　　5． 電源 　　 PLC供電電源為50Hz、220（110%）V的交流電，對(duì)于電源線來(lái)的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。對(duì)于可靠性要求很高的場(chǎng)合或電源干擾特 別嚴(yán)重的環(huán)境，可以安裝一臺(tái)帶屏蔽層的變比為1：1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接LC濾波電路。 　　 FX系列PLC有直流24V輸出接線端，該接線端可為輸入傳感器（如光電開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)）提供直流24V電源。當(dāng)輸入端使用外接直流電源時(shí)，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源。因?yàn)槠胀ǖ恼?/p>

30、濾波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。 　　二、安裝與布線 　　 1． 動(dòng)力線、控制線以及PLC的電源線和I/O線應(yīng)分別配線，隔離變壓器與PLC和I/O之間應(yīng)采用雙膠線連接。 　　 2． PLC應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)干擾源如電焊機(jī)、大功率硅整流裝置和大型動(dòng)力設(shè)備，不能與高壓電器安裝在同一個(gè)開(kāi)關(guān)柜內(nèi)。 　　 3． PLC的輸入與輸出最好分開(kāi)走線，開(kāi)關(guān)量與模擬量也要分開(kāi)敷設(shè)。模擬量信號(hào)的傳送應(yīng)采用屏蔽線，屏蔽層應(yīng)一端或兩端接地，接地電阻應(yīng)小于屏蔽層電阻的1/10。 　　 4． PLC基本單元與擴(kuò)展單元以及功能模塊的連接線纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以防止外界信號(hào)的干擾。 　　 5． 交流輸出線和直

31、流輸出線不要用同一根電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。 2.1.5 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域，最初，PLC主要用于開(kāi)關(guān)量的邏輯控制。隨著PLC技術(shù)的進(jìn)步，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 如今，PLC不僅用于開(kāi)關(guān)量控制，還用于模擬量及數(shù)字量的控制，可采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，還可對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控；還可聯(lián)網(wǎng)、通訊，實(shí)現(xiàn)大范圍、跨地域的控制與治理。PLC已日益成為產(chǎn)業(yè)控制裝置家族中一個(gè)重要的角色。 用于開(kāi)關(guān)量控制 PLC控制開(kāi)關(guān)量的能力是很強(qiáng)的。所控制的進(jìn)出點(diǎn)數(shù)，少的十幾點(diǎn)、幾十點(diǎn)，多的可到幾百、幾千，甚至幾萬(wàn)點(diǎn)。由于它能聯(lián)網(wǎng)，點(diǎn)數(shù)幾乎不受限制，不管多少點(diǎn)都能

32、控制。 所控制的邏輯題目可以是多種多樣的：組合的、時(shí)序的；即時(shí)的、延時(shí)的；不需計(jì)數(shù)的，需要計(jì)數(shù)的；固定順序的，隨機(jī)工作的；等等，都可進(jìn)行。 PLC的硬件結(jié)構(gòu)是可變的，軟件程序是可編的，用于控制時(shí)，非常靈活。必要時(shí)，可編寫(xiě)多套，或多組程序，依需要調(diào)用。它很適應(yīng)于產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多工況、多狀態(tài)變換的需要。 用PLC進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制實(shí)例是很多的，冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織等等，幾乎所有產(chǎn)業(yè)行業(yè)都需要用到它。目前，PLC首用的目標(biāo)，也是別的控制器無(wú)法與其相比的，就是它能方便并可靠地用于開(kāi)關(guān)量的控制。 用于模擬量控制 模擬量，如電流、電壓、溫度、壓力等等，它的大小是連續(xù)變化的。產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)，特別

33、是連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程，常要對(duì)這些物理量進(jìn)行控制。 作為一種產(chǎn)業(yè)控制電子裝置，PLC若不能對(duì)這些量進(jìn)行控制，那是一大不足。為此，各PLC廠家都在這方面進(jìn)行大量的開(kāi)發(fā)。目前，不僅大型、中型機(jī)可以進(jìn)行模擬量控制，就是小型機(jī)，也能進(jìn)行這樣的控制。 PLC進(jìn)行模擬量控制，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A／D、D／A單元。它也是I/O單元，不過(guò)是特殊的I/O單元。 A/D單元是把外電路的模擬量，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，然后送進(jìn)PLC。D/A單元，是把PLC的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，再送給外電路。 作為一種特殊的I/O單元，它仍具有I/O電路抗干擾、內(nèi)外電路隔離，與輸進(jìn)輸出繼電器（或內(nèi)部繼電器，它也是P

34、LC工作內(nèi)存的一個(gè)區(qū)?？勺x寫(xiě)）交換信息等等特點(diǎn)。 這里的A/D中的A，多為電流，或電壓，也有為溫度。D/A中的A，多為電壓，或電流。電壓、電流變化范圍多為0～5V，0～10V，4～20mA。有的還可處理正負(fù)值的。 這里的D，小型機(jī)多為8位二進(jìn)制數(shù)，中、大型多為12位二進(jìn)制數(shù)。 A/D、D/A有單路，也有多路。多路占的輸進(jìn)輸出繼電器多。 有了A/D、D/A單元，余下的處理都是數(shù)字量，這對(duì)有信息處理能力的PLC并不難。中、大型PLC處理能力更強(qiáng)，不僅可進(jìn)行數(shù)字的加、減、乘、除，還可開(kāi)方，插值，還可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。有的還有PID指令，可對(duì)偏差制量進(jìn)行比例、微分、積分運(yùn)算，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的輸

35、出。計(jì)算性能算的它幾乎都能算。 這樣，用PLC實(shí)現(xiàn)模擬量控制是完全可能的。控制的單位值可小到212分之一的丈量程值，多數(shù)也是足夠的。 PLC進(jìn)行模擬量控制，還有A/D、D/A組合在一起的單元，并可用PID或模糊控制算法實(shí)現(xiàn)控制，可得到很高的控制質(zhì)量。 用PLC進(jìn)行模擬量控制的好處是，在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí)，開(kāi)關(guān)量也可控制。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是別的控制器所不具備的，或控制的實(shí)現(xiàn)不如PLC方便。 當(dāng)然，若純?yōu)槟M量的系統(tǒng)，用PLC可能在性能價(jià)格比上不如用調(diào)節(jié)器。這也是應(yīng)當(dāng)看到的。 用于數(shù)字量控制 實(shí)際的物理量，除了開(kāi)關(guān)量、模擬量，還有數(shù)字量。如機(jī)床部件的位移，常以數(shù)字量表示。 數(shù)字量

36、的控制，有效的辦法是NC，即數(shù)字控制技術(shù)。這是50年代誕生于美國(guó)的基于計(jì)算機(jī)的控制技術(shù)。當(dāng)今已很普及，并也很完善。目前，先進(jìn)國(guó)家的金屬切削機(jī)床，數(shù)控化的比率已超過(guò)40％～80％，有的甚至更高。 PLC也是基于計(jì)算機(jī)的技術(shù)，并日益完善。故它也完全可以用于數(shù)字量控制。 PLC可接收計(jì)數(shù)脈沖，頻率可高達(dá)幾k到幾十k赫茲?？捎枚喾N方式接收這脈沖，還可多路接收。有的PLC還有脈沖輸出功能，脈沖頻率也可達(dá)幾十k。有了這兩種功能，加上PLC有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力，若再配備相應(yīng)的傳感器（如旋轉(zhuǎn)編碼器）或脈沖伺服裝置（如環(huán)形分配器、功放、步進(jìn)電機(jī)），則完全可以依NC的原理實(shí)現(xiàn)種種控制。 高、中檔的PL

37、C，還開(kāi)發(fā)有NC單元，或運(yùn)動(dòng)單元，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制。運(yùn)動(dòng)單元還可實(shí)現(xiàn)曲線插補(bǔ)，可控制曲線運(yùn)動(dòng)。所以，若PLC配置了這種單元，則完全可以用NC的辦法，進(jìn)行數(shù)字量的控制。 新開(kāi)發(fā)的運(yùn)動(dòng)單元，甚至還發(fā)行了NC技術(shù)的編程語(yǔ)言，為更好地用PLC進(jìn)行數(shù)字控制提供了方便。 用于數(shù)據(jù)采集 隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)越來(lái)越大。如OMRON公司的PLC，前期產(chǎn)品C60P的DM區(qū)僅64個(gè)字，而后來(lái)的C60H達(dá)到1000個(gè)字；到了CQMI可多達(dá)6000個(gè)字。這樣龐大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可以存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)采集可以用計(jì)數(shù)器，累計(jì)記錄采集到的脈沖數(shù)，并定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中往。 數(shù)據(jù)采集也可用A/D

38、單元，當(dāng)模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再定時(shí)地轉(zhuǎn)存到DM區(qū)中往。 PLC還可配置上小型打印機(jī)，定期把DM區(qū)的數(shù)據(jù)打出來(lái)。 PLC也可與計(jì)算機(jī)通訊，由計(jì)算機(jī)把DM區(qū)的數(shù)據(jù)讀出，并由計(jì)算機(jī)再對(duì)這些數(shù)據(jù)作處理。這時(shí)，PLC即成為計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)終端。 電業(yè)部分曾這么使用PLC，用以實(shí)時(shí)記錄用戶(hù)用電情況，以實(shí)現(xiàn)不同用電時(shí)間、不同計(jì)價(jià)的收費(fèi)辦法，鼓勵(lì)用戶(hù)在用電低谷時(shí)多用電，達(dá)到公道用電與節(jié)約用電的目的。 用于進(jìn)行監(jiān)控 PLC自檢信號(hào)很多，內(nèi)部器件也很多，多數(shù)使用者未充分發(fā)揮其作用。 實(shí)在，完全可利用它進(jìn)行PLC自身工作的監(jiān)控，或?qū)刂茖?duì)象進(jìn)行監(jiān)控。 這里介紹一種用PLC定時(shí)

39、器作看門(mén)狗，對(duì)控制對(duì)象工作情況進(jìn)行監(jiān)控的思路。 如用PLC控制某運(yùn)動(dòng)部件動(dòng)作，看施加控制后動(dòng)作進(jìn)行了沒(méi)有，可用看門(mén)狗辦法實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。具體作法是在施加控制的同時(shí)，令看門(mén)狗定時(shí)器計(jì)時(shí)。如在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成，即定時(shí)器未超過(guò)警戒值的情況下，已收到動(dòng)作完成信號(hào)，則說(shuō)明控制對(duì)象工作正常，無(wú)需報(bào)警。 若超時(shí)，說(shuō)明不正常，可作相應(yīng)處理。 假如控制對(duì)象的各重要控制環(huán)節(jié)，都用這樣一些看門(mén)狗"看"著，那系統(tǒng)的工作將了如指掌，出現(xiàn)了題目，卡在什么環(huán)節(jié)上也很好查找。 還有其它一些監(jiān)控工作可做。對(duì)一個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)，特別是自動(dòng)控制系統(tǒng)，監(jiān)控以至進(jìn)一步能自診斷是非常必要的。它可減少系統(tǒng)的故障，出了

40、故障也好查找，可進(jìn)步累計(jì)均勻無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間，降低故障修復(fù)時(shí)間，進(jìn)步系統(tǒng)的可靠性。 用于聯(lián)網(wǎng)、通訊 PLC聯(lián)網(wǎng)、通訊能力很強(qiáng)，不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)推出。 PLC可與個(gè)人計(jì)算機(jī)相連接進(jìn)行通訊，可用計(jì)算機(jī)參與編程及對(duì)PLC進(jìn)行控制的治理，使PLC用起來(lái)更方便。 為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用，可實(shí)行一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制與治理多臺(tái)PLC，多的可達(dá)32臺(tái)。也可一臺(tái)PLC與兩臺(tái)或更多的計(jì)算機(jī)通訊，交換信息，以實(shí)現(xiàn)多地對(duì)PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)控。 PLC與PLC也可通訊?？梢粚?duì)一PLC通訊。可幾個(gè)PLC通訊?？啥嗟綆资装?。 PLC與智能儀表、智能執(zhí)行裝置（如變頻器），也可聯(lián)網(wǎng)通訊，交換數(shù)據(jù)，

41、相互操縱。 可聯(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍面可大到10公里或更大。 可組成局部網(wǎng)，不僅PLC，而且高檔計(jì)算機(jī)、各種智能裝置也都可進(jìn)網(wǎng)?？捎每偩€網(wǎng)，也可用環(huán)形網(wǎng)。網(wǎng)還可套網(wǎng)。網(wǎng)與網(wǎng)還可橋接。聯(lián)網(wǎng)可把成千上萬(wàn)的PLC、計(jì)算機(jī)、智能裝置組織在一個(gè)網(wǎng)中。 網(wǎng)間的結(jié)點(diǎn)可直接或間接地通訊、交換信息。 聯(lián)網(wǎng)、通訊，正適應(yīng)了當(dāng)今計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）及智能化工廠發(fā)展的需要。它可使產(chǎn)業(yè)控制從點(diǎn)（Point）、到線（（Line）再到面（Aero），使設(shè)備級(jí)的控制、生產(chǎn)線的控制、工廠治理層的控制連成一個(gè)整體，進(jìn)而可創(chuàng)造更高的效益。這個(gè)無(wú)窮美好的遠(yuǎn)景，已越來(lái)越清楚地展現(xiàn)在我們這一代人的眼前。

42、 以上幾點(diǎn)應(yīng)用是著重從質(zhì)上講的。從量上講，PLC有大、有小。所以，它的控制范圍也可大、可小。小的只控制一個(gè)設(shè)備，甚至一個(gè)部件，一個(gè)站點(diǎn)；大的可控制多臺(tái)設(shè)備，一條生產(chǎn)線，以至于整個(gè)工廠?？梢哉f(shuō)，產(chǎn)業(yè)控制的大小場(chǎng)合，都離不開(kāi)PLC。 一般講，產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程可分為兩種類(lèi)型；連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程（如化學(xué)產(chǎn)業(yè)）及非連續(xù)型，即離散型生產(chǎn)過(guò)程（如機(jī)械制造業(yè)）。前者生產(chǎn)對(duì)象是連續(xù)的，分不出件的；后者為離散的，一件件的。由于PLC有上述幾個(gè)方面的應(yīng)用，而且，控制的規(guī)模又可大、可小，所以，這兩種類(lèi)型的生產(chǎn)過(guò)程都有其用武之地。 事實(shí)上，PLC已廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。從行業(yè)看，冶金、機(jī)械、化工、輕工、食品、建

43、材等等，幾乎沒(méi)有不用到它的。不僅產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)用它，一些非產(chǎn)業(yè)過(guò)程，如樓宇自動(dòng)化、電梯控制也用到它。農(nóng)業(yè)的大棚環(huán)境參數(shù)調(diào)控，水利澆灌也用到它。 PLC能有上述幾個(gè)范圍廣泛的應(yīng)用，是PLC自身特點(diǎn)決定的，也是PLC技術(shù)不斷完善的結(jié)果。 2.1.6 PLC的國(guó)內(nèi)外狀況與未來(lái)展望 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（DEC）研制的。限于當(dāng)時(shí)的元器件條件及計(jì)算機(jī)發(fā)展水平，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)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)

44、算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類(lèi)似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，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。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性?xún)r(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、

45、產(chǎn)品系列化。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。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 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)的需要。從控制規(guī)模上來(lái)說(shuō)，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來(lái)說(shuō)，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場(chǎng)合；從產(chǎn)品的配套能力來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。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

46、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)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。 21世紀(jì)，PLC會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì)更多地應(yīng)用于可編程

47、控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨

48、著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用。 第三章 塑料制品取出升降輸送設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝流程 全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線主要由原材料自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)、成型系統(tǒng)、塑料制品取出設(shè)備、成品輸送設(shè)備、自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備、自動(dòng)打包設(shè)備組成。見(jiàn)圖3 原材料供應(yīng)系統(tǒng) 成型系統(tǒng) 出貨 入庫(kù) 制品取出設(shè)備 自動(dòng)打包設(shè)備 成品輸送設(shè)備

49、 合格品 材料二次回收利用 破碎設(shè)備 成品檢測(cè)設(shè)備 不合格品 圖3：全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線工藝生產(chǎn)流程圖 3.2 全自動(dòng)塑料制品生產(chǎn)線控制系統(tǒng)原理 原材料在材料罐里面由材料輸送系統(tǒng)輸送到成型機(jī)料斗，進(jìn)料的份量由稱(chēng)重系統(tǒng)按產(chǎn)品生產(chǎn)配比自動(dòng)下料到成型機(jī)，經(jīng)過(guò)加溫將原材料熔成半液體狀從螺桿中擠出，送到模具里面成型，在成型的過(guò)程中，需要冷卻系統(tǒng)對(duì)模具、和設(shè)備進(jìn)行冷卻，產(chǎn)品成型后，由制品取出設(shè)備將產(chǎn)品取出，經(jīng)過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)和水平運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)品夾到輸送設(shè)備上面松開(kāi)夾子，產(chǎn)品就由輸送

50、設(shè)備輸送到成品自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備，自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備經(jīng)過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)，將產(chǎn)品分為合格品和不合格品且進(jìn)行分流，合格品流到自動(dòng)打包設(shè)備進(jìn)行打包入庫(kù)，不合格品則流到破碎設(shè)備進(jìn)行破碎，進(jìn)行二次材料回收利用。 3.3 制品取出升降輸送設(shè)備控制系統(tǒng)要求 塑料制品取出設(shè)備的組成由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。 　　執(zhí)行系統(tǒng)，夾子抓取或釋放制品、實(shí)現(xiàn)各種操作運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，由上下運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、左右運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和前后運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。 　　驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為執(zhí)行系統(tǒng)的各部件提供動(dòng)力的系統(tǒng)，有氣動(dòng)、電動(dòng)、機(jī)械等組合。 　　控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使執(zhí)行系統(tǒng)按照預(yù)定的工作要求進(jìn)行操作，并對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的動(dòng)

51、作進(jìn)行修正的系統(tǒng)，包括位置檢測(cè)裝置和程序控制部分，需要用點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩種方式。 3.4 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 3.4.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員

52、、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 2）. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。 3）. 力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿(mǎn)足控制要

53、求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 4）. 適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿(mǎn)足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 3.4.2 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括： 1）確定PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成形式。 2)系統(tǒng)運(yùn)行方式和控制方式的選擇。

54、 3)選擇用戶(hù)輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象。 4)PLC的選擇。 5)分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。 6)控制臺(tái)的設(shè)計(jì)。 7)設(shè)計(jì)控制程序。 8)工程施工計(jì)劃的設(shè)計(jì)。 9)編制控制系統(tǒng)技術(shù)文檔。 3.4.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 （一）分析被控對(duì)象并提出控制要求 詳細(xì)分析被控對(duì)象的工藝過(guò)程及工作特點(diǎn)，了解被控對(duì)象機(jī)、電、液之間的配合，提出被控對(duì)象對(duì)PLC控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。 （二）確定輸入／輸出設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸

55、器、電磁閥、信號(hào)指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與PLC有關(guān)的輸入/輸出設(shè)備，以確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。 （三）選擇PLC PLC選擇包括對(duì)PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源等的選擇，詳見(jiàn)本章第二節(jié)。 （四）分配I/O點(diǎn)并設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路 1.分配I/O點(diǎn) 畫(huà)出PLC的I/O點(diǎn)與輸入／輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第２步中進(jìn)行。 2.設(shè)計(jì)PLC外圍硬件線路 畫(huà)出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進(jìn)入PLC的控制電路等。 由PLC的I/O連接圖和PLC外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 （五）程序設(shè)計(jì) 1. 程

56、序設(shè)計(jì) 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)PLC程序。程序要以滿(mǎn)足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。除此之外，程序通常還應(yīng)包括以下內(nèi)容： 1）初始化程序。在PLC上電后，一般都要做一些初始化的操作，為啟動(dòng)作必要的準(zhǔn)備，避免系統(tǒng)發(fā)生誤動(dòng)作。初始化程序的主要內(nèi)容有：對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)、計(jì)數(shù)器等進(jìn)行清零，對(duì)某些數(shù)據(jù)區(qū)所需數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，對(duì)某些繼電器進(jìn)行置位或復(fù)位，對(duì)某些初始狀態(tài)進(jìn)行顯示等等。 2）檢測(cè)、故障診斷和顯示等程序。這些程序相對(duì)獨(dú)立，一般在程序設(shè)計(jì)基本完成時(shí)再添加。 3）保護(hù)和連鎖程序。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以

57、考慮。它可以避免由于非法操作而引起的控制邏輯混亂，。 2. 程序模擬調(diào)試 程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。 1）硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。 2）軟件模擬法是在PLC中另外編寫(xiě)一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 PLC （六）硬件實(shí)施 硬件實(shí)施方

58、面主要是進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。主要內(nèi)容有： 1) 設(shè)計(jì)控制柜和操作臺(tái)等部分的電器布置圖及安裝接線圖。 2)設(shè)計(jì)系統(tǒng)各部分之間的電氣互連圖。 3)根據(jù)施工圖紙進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)接線，并進(jìn)行詳細(xì)檢查。 由于程序設(shè)計(jì)與硬件實(shí)施可同時(shí)進(jìn)行，因此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短。 （七）聯(lián)機(jī)調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試是將通過(guò)模擬調(diào)試的程序進(jìn)一步進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。聯(lián)機(jī)調(diào)試過(guò)程應(yīng)循序漸進(jìn)，從PLC只連接輸入設(shè)備、再連接輸出設(shè)備、再接上實(shí)際負(fù)載等逐步進(jìn)行調(diào)試。如不符合要求，則對(duì)硬件和程序作調(diào)整。通常只需修改部份程序即可。 全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行，如果工作正常、程序不需要修改，應(yīng)將

59、程序固化到EPROM中，以防程序丟失。 （八）整理和編寫(xiě)技術(shù)文件 技術(shù)文件包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、硬件原理圖、安裝接線圖、電氣元件明細(xì)表、PLC程序以及使用說(shuō)明。 3.5 塑料制品取出升降輸送裝置PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.5.1 明確設(shè)備控制要求 1）設(shè)備控制動(dòng)作流程如下： 模具關(guān)閉 關(guān)閉到位 夾子前行 前行到位 夾緊制品披鋒 模具打開(kāi)到位 夾子后行 后行到位 輸送帶上行 上行到位 夾子打開(kāi) 輸送帶停止后回原點(diǎn) 夾子打開(kāi)到位

60、 輸送帶下行 制品離開(kāi)輸送帶 輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn) 下行到位 2）設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖 前行 后行 打開(kāi) 夾緊 關(guān)閉 松開(kāi) 上升 下降 模具 輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn) 3）設(shè)備運(yùn)動(dòng)及控制面板示意圖 3.5.2 選擇PLC 目前市場(chǎng)上的PLC品牌有很多，國(guó)外：羅克韋爾（AB）、 三菱（mitsubishi）、 西門(mén)子（SIMATIC）、 光洋（Koyo）、 歐姆龍（OMRON）、 莫迪康（modicon

61、）、LS產(chǎn)電 、GE Fanuc 、松下電工（nais）等。 臺(tái)灣：永宏、臺(tái)達(dá)、盟立、FAMA（現(xiàn)屬于盟立）、安控、士林、豐煒、智國(guó)、臺(tái)安等 。 大陸：德維深、和利時(shí)、KDN、淅大中控、淅大中自、信捷、愛(ài)默生、蘭州全志、科威、科賽恩、南京冠德、智達(dá)、海杰、易達(dá)等。 由于工程進(jìn)度緊，一般三菱（mitsubishi）品牌的小型PLC在市場(chǎng)上都有現(xiàn)貨，其性能也比較穩(wěn)定，在品牌上，其還是可以考慮的。 依據(jù)控制流程圖及工作臺(tái)控制圖，還有三菱PLC選型資料，我們可以選擇FX-48MT型號(hào)的PLC，而且此型號(hào)市場(chǎng)上現(xiàn)貨充足，運(yùn)行性能也較穩(wěn)定。

62、 3.5.3 PLC輸入輸出表及外部接線原理圖 3.5.4 編制PLC程序及上線調(diào)試 第四章 結(jié)論與展望 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐，我們得出了這樣的結(jié)論，在勞動(dòng)密集型企業(yè)，設(shè)備的自動(dòng)化程度有很大的提高空間，設(shè)備自動(dòng)化提高了，可以節(jié)省人力、物力，為企業(yè)節(jié)約成本， 提高利潤(rùn)空間。這也說(shuō)明了，自動(dòng)化設(shè)備的市場(chǎng)是廣泛而深遠(yuǎn)的。 通過(guò)兩個(gè)多月對(duì)塑料制品取出升降輸送設(shè)備PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我對(duì)基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與流程有了一個(gè)比較全面的了解。在這個(gè)不斷設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、再

63、設(shè)計(jì)，實(shí)踐加理論的反復(fù)操作過(guò)程中，我們潛移默化地學(xué)習(xí)到了一種科學(xué)的設(shè)計(jì)思路和方法，這對(duì)我們以后的工作態(tài)度和方法將產(chǎn)生積極的影響。特別是在自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)上，我有了很多的自己的設(shè)計(jì)思想，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為我的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)。 PLC現(xiàn)在功能不斷在擴(kuò)展，與觸摸屏、伺服控制器、變頻器的通訊也逐步提升，這樣在自動(dòng)化設(shè)備的領(lǐng)域有著舉足輕重的意義。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 郭艷萍. 電氣控制與PLC應(yīng)用 .人民郵電出版社.2010.2 [2}三菱FX系列PLC編程手冊(cè). 三菱電機(jī)有限公司. [3]邵海忠.最新實(shí)用

64、電工手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社,2000,1 [4] 杜從商.PLC編程應(yīng)用基礎(chǔ)(三菱).機(jī)械工業(yè)出版社.2009.9.1 [5]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.2010.2.1 [6]朱英濤.工廠電氣控制技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1991 [7]段正澄.光機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2010.6 [8]中國(guó)工控網(wǎng). 致 謝 在本論文的完成過(guò)程中，我的導(dǎo)師給予了我悉心指導(dǎo)和熱情鼓勵(lì)，使我順利完成了論文工作。他激勵(lì)我克服困難，廣泛涉獵新思想、新理論，不斷地探求新的科學(xué)發(fā)展。同時(shí)，也讓我懂得如何去踏踏實(shí)實(shí)地工作。論文工作量十分大，我的PLC程序設(shè)計(jì)實(shí)踐操作知識(shí)很少，在做課題的過(guò)程中遇到了很多困難，論文在李平老師的熱心幫助下才得以順利完成，在此，謹(jǐn)向李平老師表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的敬意。 同時(shí)，感謝在做課題過(guò)程中為我提供便利和幫助的老師和同學(xué)們。 感謝班的所有同學(xué)們，感謝我們?cè)谝黄鸲冗^(guò)的這段忙碌又偷快的時(shí)光。 在此，向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意! 衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位專(zhuān)家、教授! 44