基于PLC的自動上料機設計

1、基于PLC的自動上料機設計摘要電器控制技術應用于各個行業(yè)，電氣控制技術的發(fā)展，是隨著科學技術的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷改進和電器控制的日新月異而迅速發(fā)展。從簡單的控制系統(tǒng)發(fā)展到以計算機為中心的上位機對下位機的控制。越來越多的實現(xiàn)對機械的控制。上料機是在日常生產(chǎn)中應用廣泛的設備，自動控制能夠減輕人的勞動，使人從中解放出來。自動上料是常見的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，因為伺服電動機的各種優(yōu)點所以自動送料機的馬達選用伺服電動機。因為伺服電機不需要AD轉(zhuǎn)換，能夠直接將數(shù)字脈沖信號轉(zhuǎn)化為位移，所以被認為是理想的執(zhí)行元件。隨著伺服電機技術的發(fā)展，伺服電動機已經(jīng)能夠單獨在系統(tǒng)上進行使用，成為不可替代的執(zhí)行元件。伺服電機的

2、抗干擾能力強，它工作的可靠性高，同時，由于實現(xiàn)模塊化結(jié)構，使系統(tǒng)構成十分靈活，便于在線修改，產(chǎn)品適應性強。本課題采用PLC控制伺服電機來控制小車的自動運行，實現(xiàn)自動上料功能，完成要求的運行狀態(tài)。本文以為燃煤鍋爐為研究背景進行了如下設計：(1)建立了基本模型，確定了控制要求。(2)確定了系統(tǒng)控制方式，選定了PLC，制定了設計過程，設計了能夠?qū)崿F(xiàn)完整功能的程序。(3)進行了部分硬件接線的設計，能夠完成部分接線任務。關鍵詞：PLC；自動上料；控制系統(tǒng)目錄摘要I第1章 緒論11.1 課題背景11.2 本課題設計的目的和意義11.3 主要研究內(nèi)容2第2章 上料系統(tǒng)32.1 上料系統(tǒng)圖32.2 控制要求4

3、2.3 本章小結(jié)4第3章 硬件及連接53.1 硬件的選擇53.1.1 電機53.1.2 傳感器63.1.3 接觸器73.2 線路接線93.2.1 PLC的連接93.2.2 電機接線93.3 本章小結(jié)9第4章 系統(tǒng)控制確定104.1 PLC的結(jié)構及優(yōu)點104.1.1 PLC的結(jié)構104.1.2 PLC的控制的優(yōu)點114.2 PLC的主要功能和應用134.3 設計過程134.3.1 系統(tǒng)程序設計的基本步驟134.3.2 確定IO接口144.3.3 PLC的選型144.4 梯形圖154.5 本章小結(jié)19結(jié)論20參考文獻21致謝22千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然

4、后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論1.1 課題背景人類逐漸發(fā)展向機械化時代，越來越多的自動化產(chǎn)品代替手工勞動，使人類得到解放，自動化控制是時代的需求，面對未來的需求，本課題研究就是實現(xiàn)日常中上料小車的自動控制。產(chǎn)業(yè)中已不在是僅僅要求單機自動化，而是要求能實現(xiàn)一條產(chǎn)線甚至更大規(guī)模的全盤自動化。因此將機械、電子等聯(lián)系起來實現(xiàn)整體的自動化控制是很有必要的。本次課題就是實現(xiàn)PLC對上料小車的自動控制，PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算

5、術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。并使其完成人為規(guī)定其需要完成的動作，各執(zhí)行機構根據(jù)系統(tǒng)要求，實現(xiàn)一定的規(guī)律和順序運動。1PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作

6、的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。可靠性高，抗干擾能力強。配套齊全，功能完善，適用性強。易學易用，深受工程技術人員歡迎。系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造體積小，重量輕，能耗低。因此進行伺服電機的PLC控制系統(tǒng)設計，可以推動與伺服電機相關行業(yè)的發(fā)展，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2 本課題設計的目的和意義自動送料系統(tǒng)是當今常見的工業(yè)生產(chǎn)設備，由于計算機的發(fā)展，使得伺服電機獲得了廣泛的應用和普及，在許多領域的到應用。伴隨著不同數(shù)字化技術的發(fā)展以及伺服

7、電機本身技術的提高，使得其應用領域更廣，故自動上料控制有廣泛的應用價值。目前比較典型的控制方法是用單片機產(chǎn)生的脈沖來控制電機。但采用單片機控制，不僅要設計復雜的控制程序和IO接口電路，實現(xiàn)比較麻煩，而且工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境適應性差，可靠性不高?；赑LC控制具有設計簡單、實現(xiàn)方便、定位精度高、參數(shù)設靈活的優(yōu)點，在工業(yè)過程控制中使用可靠性高，監(jiān)控方便。因此用PLC來控制伺服電機來實現(xiàn)自動控制，非常有實際價值。1.3 主要研究內(nèi)容課題主要研究的是如何實現(xiàn)要求的功能，在完成硬件接線的前提下，安全穩(wěn)定的實現(xiàn)控制功能。(1)通過編程，控制系統(tǒng)的整體運行，主要研究對象是程序，認真仔細的編寫程序。(2)通過編

8、程軟件的自檢測功能檢測程序是否能正常運行，保證程序的準確性，在實現(xiàn)功能的前提下盡可能是程序精簡，保證程序高效運行，減少運行時間，使系統(tǒng)高效工作，達到最節(jié)能最高效的工作。第2章 上料系統(tǒng)以燃燒爐為背景進行建模，設計能夠進行自動上料的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)自動上料的目的，通過PLC的控制來控制電機的正反轉(zhuǎn)，通過上料小車電機的正反轉(zhuǎn)靠控制小車的前進與后退，爐門電機的正反轉(zhuǎn)來控制爐門的開關，通過行程開關來檢測小車的位置，PLC的程序來實現(xiàn)對上料的控制，滿足要求的功能，進行了如圖2-1的建模。2.1 上料系統(tǒng)圖上料小車爐門導軌小車電機爐門電機圖 2-1系統(tǒng)圖2.2 控制要求通過系統(tǒng)圖模擬要實現(xiàn)的功能列出如下控制

9、要求：(1)按啟動按鈕 爐門電機正轉(zhuǎn) 爐門開；(2)壓下爐門上限位開關 爐門電機停止；推料機電機正轉(zhuǎn) 推料機進，送料入爐到料位；(3)壓限位開關 推料機電機停止；延時3秒后，推料機電機反轉(zhuǎn) 推料機退到原位；(4)壓限位開關 推料機電機停止；爐門電機反轉(zhuǎn) 爐門閉；(5)壓限位開關 爐門電機停止；常閉觸點閉合，為下次循環(huán)作準備；(6)完成4次上料后，系統(tǒng)自動停止；(7)若按下停止按鈕，則完成當前工作后，才能停止工作。2.3 本章小結(jié)(1) 建立并繪制上料系統(tǒng)圖，明確系統(tǒng)中的主要硬件部分，(2) 編寫系統(tǒng)控制要求。對小車工作過程進行介紹，明確程序編寫需要實現(xiàn)的功能。第3章 硬件及連接3.1 硬件的選

10、擇3.1.1 電機伺服電機（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，是一種補助馬達間接變速裝置。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動機兩大類。伺服電機：伺服電機有轉(zhuǎn)矩、慣量、轉(zhuǎn)速三大要素組成。根據(jù)負載的控制精度要求選擇步距角大小，根據(jù)負載的大小確定靜力矩，靜力矩一經(jīng)確定根據(jù)電機距頻特性曲線來判斷電機的電流。一旦三大要

11、素確定，伺服電機的型號變確定下來。圖 4-1伺服電機3.1.2 傳感器物位是指貯存容器或工業(yè)生產(chǎn)設備里的液體、粉粒壯固體、氣體之間的分界面位置，也可以是互不相溶的兩種液體間由于密度不等而形成的界面位置。根據(jù)具體用途分為液位、料位、界位傳感器或變送器。物位不僅是物料耗量或產(chǎn)量計量的參數(shù)，也是保證連續(xù)生產(chǎn)和設備安全的重要參數(shù)。特別是在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)規(guī)模大，速度高，且常有高溫、高壓、強腐蝕性或易燃易爆物料，對于物位的監(jiān)視和自動控制更是至關重要。物位測量可用于計算物料儲量。對于粉粒體，必須考慮到顆粒間有空隙，應區(qū)分密度和容重。密度是指不含空隙的物料每單位體積的質(zhì)量，即通常的質(zhì)量密度，如果乘以重力加速

12、度g，就成為重力密度r，簡稱為重度。容重是包含空隙在內(nèi)的每單位體積的重量v，也就是視在重度或宏觀重度，它總要比顆粒物質(zhì)本身的重度小，其差額決定于空隙率。而空隙率又取決與許多因素。例如顆粒形狀、尺寸的一致程度、是否受外力壓實、是否經(jīng)受過振動、有無黏結(jié)性等，所以粉粒體物料的體積儲量和質(zhì)量儲量之間不易精確換算，這是需要注意的6。現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。(1)靈敏度的選擇通

13、常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡員減少從外界引入的廠擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。(2)線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能

14、保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。(3)精度精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)7。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的

15、；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。圖 4-2傳感器3.1.3 接觸器接觸器是用來遠距離頻繁地接通和斷開交直流主電路和大容量控制電流的電器。具有動作迅速控制容量大使用安全方便，能頻繁操作和遠距離操作等優(yōu)點。主要用作電動機的主控開關；小型發(fā)電機；電熱設備；電焊機和電容器組等各種設備的主控開關。能接通和斷開負載電流，但不能切斷短路電流，因此常與熔斷器和熱繼電器等配合使用。主要由觸頭系統(tǒng)；電磁機構和滅弧裝置等組成6。線圈和靜觸頭是固定不動的，當線圈通電后，產(chǎn)生

16、的電磁力克服彈簧的反作用力，將銜鐵吸合并使動；靜觸頭接觸，從而接通主電路。當線圈斷電時，由于電磁吸力消失，銜鐵依靠彈簧的反作用力而跳開，動觸頭和靜觸頭也隨之分離，切斷主電路8。交流接觸器主要由四部分組成：(1)電磁系統(tǒng),包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統(tǒng),包括三副主觸頭和兩個常開、兩個常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯(lián)動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構、短路環(huán)、接線柱等。交流接觸器的工作原理：當線圈通電時，靜鐵芯產(chǎn)生電磁吸力，將動鐵芯吸合，由于觸頭系統(tǒng)是與動鐵芯聯(lián)動的,因此動鐵

17、芯帶動三條動觸片同時運行,觸點閉合,從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失,動鐵芯聯(lián)動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,切斷電源。圖 4-3接觸器3.2 線路接線3.2.1 PLC的連接本設計的PLC外部接線如圖所示.CPU224CN的傳感器電源24V(DC)可以輸出600mA電流，通過核算在本設計中PLC容量完全滿足要求，CPU224CN的輸出繼電器觸點容量為2A，電壓范圍為530V（DC）或5250V（AC）。 PLC的接線盡可能清晰明了。便于檢查。3.2.2 電機接線簡單繪制電機接線圖，完成電機的接線。M3KM2KM1UVW圖 4-5電路接線圖3.3 本章小結(jié)本章對部分硬件設備進

18、行了研究和分析如下：(1)闡述了電機的特點，以及確定的要素。詳細的介紹了電機的具體要素對做出選擇提供了基礎。(2)分析了傳感器的應用和其選擇原則。對幾個要素做了具體介紹，對本設計特別關心的精度等做了說明。(3)討論了接觸器的特點和它的組成。對于部分線路通過接觸器可以起到更好保護最用，通過他的工作可是使設計更好的完成要求實現(xiàn)的功能，更安全更可靠。(4)研究了部分線路的接線，確定其接線順序，為安裝提供方便。接線要仔細，這是能成功運行的前提條件，所以線路圖是很重要的。第4章 系統(tǒng)控制確定4.1 PLC的結(jié)構及優(yōu)點4.1.1 PLC的結(jié)構S7-200系列PLC系統(tǒng)由主機（基本單元）、IO擴展單元、功能

19、單元和外部設備等組成。S7-200PLC主機的結(jié)構形式為整體式結(jié)構2。(1)電源 PLC的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。(2)中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的

20、狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。(3)存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。(4)輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路

21、，作用是PLC與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道；現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。4.1.2 PLC的控制的優(yōu)點PLC能如此迅速發(fā)展的原因是由于它具有通用計算機所不及的一些下列特點：(1)可靠性可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。PLC的可靠性高，表現(xiàn)如下：與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，PLC可靠性提高的主要原因：PLC不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少。與此同時，系統(tǒng)的維修簡單、維修時間縮短，因此可靠性得到提高。PLC采用了一系列可靠性設計的方法進行設計，例如，冗余設計、掉電保護、故障診斷

22、和信息保護及恢復等，使可靠性得到提高。PLC有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因?qū)Σ僮骱途S修人員的技能要求降低，容易學習和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性高3。(2)易操作性操作方便對PLC的操作包括程序輸人的操作和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進行程序輸人和更改的操作。編程器至少提供了輸人信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用CRT屏幕顯示，因此，程序的輸人直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需的地址編號、繼電器編號或觸點號進行搜索或順序?qū)ふ?，然后進行更改。更改的信息可在液晶屏或CRT屏幕上顯示。所以PLC具有操作方便的特點。編程方便PLC有多種程

23、序設計語言可供使用。對電氣技術人員來說，梯形圖由于與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解，所以有利于程序的編寫和學習。采用布爾助記符編程語言時，由于符號是功能的簡單縮寫，十分有利于編程人員的編程。為便于維修工作的開展，有些PLC的制造企業(yè)提供了維修用的專用儀表或設備，提供了故障樹等維修用的資料。有些廠商還提供維修用的智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。(3)靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊圖和語句描述編程語言，只要掌握其中一種語言就可以進行編程。編程方法的多樣性使編程方便，應用面拓展。由于采用軟連接的方法，在生產(chǎn)工藝流程更改或者生產(chǎn)設備更換時，可以不必改變

24、PLC的硬設備，通過程序的編制與更改就能適應生產(chǎn)的需要。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。正是由于編程的柔性特點，使PLC能大量地替代繼電器順序控制系統(tǒng)，成為當今工業(yè)控制領域的重要控制設備。在柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)和計算機集成過程控制系統(tǒng)(CIPS)中，PLC正成為主要的控制設備，得到廣泛的應用。操作的靈活性，操作的靈活性是指設計的工作量大大減少，編程的工作量和安裝施工的工作量大大減少，操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得容易。在繼電器順序控制系統(tǒng)中所需的一些操作可以簡化，不同的生產(chǎn)過程可采用相同的控制臺或控制屏等。(4)機電

25、一體化為了使得工業(yè)生產(chǎn)過程的控制更平穩(wěn)、更可靠，向優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗要效益，對過程控制設備和裝置提出了機電一體化儀表、電子、計算機綜合的要求，而PLC正是這一要求的產(chǎn)物，它是專門為工業(yè)過程控制而設計的控制設備，它的體積大大減小，功能不斷完善，抗干擾性能增強、機械與電氣部件被有機地結(jié)合在一個設備內(nèi)，把儀表、電子和計算機的功能綜合在一起。因此，它已成為當今數(shù)控技術、工業(yè)機器人、過程流程控制等領域的主要控制設備4。當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，可編程邏輯控制器。即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，可編程邏輯控制器的CPU

26、以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。輸入采樣階段：可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。用戶程序執(zhí)行階段：可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構成的控制線路

27、進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。輸出刷新階段：當掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。4.2 PLC的主要功能和應用PLC的主要功能和應用如下：(1)開關邏輯和順序控制這是PLC應用最廣泛、最基本的場合。它的主要功能是完成開關邏輯運算和進行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或十分復雜的控制要

28、求。(2)模擬控制在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些都屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品都具備處理這類模擬量的功能。特別是在系統(tǒng)中模擬量控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關量時，PLC具有其他控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。另外某些PLC產(chǎn)品還提供了典型控制策略模塊，如PID模塊，從而可實現(xiàn)對系統(tǒng)的PID等反饋或其他模擬量的控制運算。(3)定時控制PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時與計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶加以設定。對于計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進行計數(shù)，可以選擇高速

29、計數(shù)器。(4)數(shù)據(jù)處理新型PLC都具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進行算術運算，數(shù)據(jù)傳送，而且還能進行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印等功能，有些PLC還可以進行浮點運算、函數(shù)運算。(5)通信把PLC作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進行通信，成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，因此PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器5。4.3 設計過程4.3.1 系統(tǒng)程序設計的基本步驟(1)深入了解和分析控制要求。(2)確定IO設備。根據(jù)需要，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、開關燈，常用輸出設備有指示燈等。(3)根據(jù)IO點數(shù)選擇合適的PLC類型。(4)

30、設計自動上料系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設計周密的梯形圖程序，這是核心工作。(5)將程序輸入PLC進行軟件測試。4.3.2 確定IO接口表3-1 IO口分配表序號名稱地址1啟動按鈕I0.02門上限位開關I0.13料車到位限位開關I0.24料車原位限位開關I0.35門下限位開關I0.46停止按鈕I0.57爐門開Q0.08料車前進Q0.19料車后退Q0.210爐門關Q0.34.3.3 PLC的選型對輸入輸出點的選擇盲目選擇多點數(shù)的機型會造成一定浪費。按實際所需總點1520%留出備用量后確定所需PLC的點數(shù)。對PLC結(jié)構形式的選擇在相同功能和相同IO點數(shù)的情況下，整體式比模塊式價格低。但模塊式具有

31、功能拓展靈活。維修方便，容易判斷故障等優(yōu)點，要按實際需要選擇結(jié)構形式。最大限度地滿足被控對象的控制要求；保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠；力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便；適應發(fā)展的需要。綜合輸入輸出點的計算以及要實現(xiàn)的電梯控制功能和現(xiàn)有PLC，使用西門子s7-200PLC（CPU224）加一個16輸出擴展模塊和一個8輸入擴展模塊，這樣就能完全能夠滿足設計要求。S7-200PLC是一種小型可編程邏輯控制器（Micro PLC），可應用于各種小型自動化控制系統(tǒng)。高集成度的設計、低廉的成本使得s7-200成為各種小型控制任務理想的解決方案，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。并且，西門子

32、s7-200PLC具有：極高的可靠性、豐富的指令集、極快的浮點運算速度、豐富的擴展模塊、強大的內(nèi)部集成功能等幾個方面的出色表現(xiàn)。圖 3-1 西門子PLC4.4 梯形圖4.5 本章小結(jié)在本章對PLC和程序進行了研究和編寫。(1)對PLC的結(jié)構和優(yōu)點進行介紹，解釋了它的運行過程，對更好的理解PLC提供了理論依據(jù)。為PLC的選擇提供基礎，對控制要求的實現(xiàn)有明確的理解。(2)確定了程序的編寫過程，詳細的分析了控制要求，確定了接口的分配。(3)通過對PLC特點和優(yōu)點的研究，對滿足要求的PLC進行了選擇。為更好的完成功能要求提供可靠保證。(4)通過軟件的自檢測功能編寫了正確的程序，通過完整的程序，可以實現(xiàn)完整的功能要求。千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。“結(jié)論”以前的所有正文內(nèi)容都要編寫在此行之前。結(jié)論本設計的自動上料車系統(tǒng)可以實現(xiàn)通過手動操作按鈕實現(xiàn)控制要求，在其今后發(fā)展中