已好的說明書

1、目錄一、設(shè)計目的 1二、設(shè)計任務(wù) 1三、設(shè)計序言 2四、振動下料機(jī)的基本構(gòu)成 3五、液壓系統(tǒng)的選擇 3六、振動下料機(jī)的 PLC控制硬件的選擇 8七、振動下料機(jī)的 PLC控制軟件的設(shè)計 17八、PLC程序指令表 20九、振動下料機(jī)的控制面板 21十、總結(jié) 22十一、參考文獻(xiàn) 22十二、設(shè)計心得 23振動下料機(jī)的 PLC 控制一 、設(shè)計目的1、掌握三菱FX2N系列可編程控制器硬件電路的設(shè)計方法。2、熟練使用三菱 FX2N系列可編程控制器的編程軟件，掌握可編程控制 器軟件程序的設(shè)計思路和梯形圖的設(shè)計方法。3、掌握三菱FX2N系列可編程控制器程序的應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試、監(jiān)控、運(yùn) 行方法。4、 通過課程設(shè)計使

2、學(xué)生能熟練掌握數(shù)據(jù)的查詢（圖書、網(wǎng)絡(luò)），PLC課程所獲知識在工程設(shè)計工作中綜合地加以應(yīng)用，使理論知識和實踐結(jié)合起來。二、設(shè)計任務(wù)（一）振動下料機(jī)的PLC控制步驟1、初始化：壓下按鈕，線圈JC2 得電和線圈 JC3 不得電，送進(jìn)缸后退及夾緊缸松開。2、 夾緊缸夾緊：松開到位開關(guān)SQ3和后退到位限位 SQ1同時動作，則 線圈 JC3 得電，夾緊缸夾緊棒料3、 送進(jìn)缸前進(jìn)：夾緊后，壓力繼電器發(fā)出信號，JC2失電而JC1得電, 送進(jìn)缸向右送料。4、 夾緊缸松開：直到碰到限位開關(guān)SQ2經(jīng)延時后，棒料剪斷，線圈JC3 失電。5、送進(jìn)缸后退：松開到位開關(guān) SQ3發(fā)出信號，JC1失電而JC2得電，送 進(jìn)缸向左

3、后退。（二）任務(wù)及要求1 、畫出本控制的 I/O 分配圖2、畫出控制梯形圖，可實現(xiàn)自動、半自動控制3、寫出指令4、設(shè)計控制電路圖5、上機(jī)調(diào)試6、編寫課程設(shè)計說明書一份三、設(shè)計序言（一）當(dāng)今下料機(jī)的現(xiàn)狀 下料機(jī)是一些輕工行業(yè)不可缺少的設(shè)備。傳統(tǒng)觀念，下料機(jī)是借助于機(jī)器運(yùn)動的作用力加壓于刀模，對材料進(jìn)行切割加工的機(jī)器。在機(jī)械加工行業(yè)特別是鍛壓工業(yè)中，下料往往是將金屬棒、管坯料按規(guī)定的尺 寸分離切斷或鋸斷的所謂下料工序的第一道工序。 也是獲得諸如普通的 圓柱銷類標(biāo)準(zhǔn)件、內(nèi)燃機(jī)活塞銷、金屬鏈條連接銷、滾動軸承內(nèi)外圈及 滾子等零件毛坯的關(guān)鍵工序。 提高下料效率是提高整條生產(chǎn)線效率的基 礎(chǔ)。采用人工下料存

4、在勞動強(qiáng)度大、下料效率低、自動化程度差、下料斷面質(zhì)量差、下料造成的材料浪費(fèi)嚴(yán)重成本高、下料時的能耗大等問題,從而大大降低了產(chǎn)品的商業(yè)競爭性，已被逐步淘汰，所以開發(fā)出一種具 有優(yōu)越性能的新型下料方法勢在必行。振動下料機(jī)在大批量生產(chǎn)中提高勞動生產(chǎn)率具有重要作用，其關(guān)鍵技術(shù)是整機(jī)的液壓系統(tǒng)與電氣控制系 統(tǒng)。（二）控制方案的選擇傳統(tǒng)的下料機(jī)采用繼電器-接觸器控制方案時，其電器動作噪聲 大，控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，維護(hù)困難，在加上我國低壓電器質(zhì)量差，更使 該繼電器-接觸器控制系統(tǒng)故障率高，給實際工業(yè)生產(chǎn)帶來了很大困難，特別是當(dāng)改變工藝或使其控制功能更加完善時，需要改變硬件線路，這 在工業(yè)實際中操作完成是比較困

5、難的。為此，本設(shè)計采用了可編程控制器（PLC）對該下料機(jī)的振動下料過程進(jìn)行控制的方案。實際應(yīng)用結(jié)果表明，該P(yáng)LC控制方案具有通用性好、 可靠性高、可以適應(yīng)惡劣工作環(huán)境、控制功能強(qiáng)大、編程使用方便控制 線路比較簡單等優(yōu)點，是一種較為理想的控制方法，值得在工業(yè)實際中 推廣應(yīng)用。四、振動下料機(jī)的基本構(gòu)成該振動下料機(jī)總的來說是由機(jī)械部分、液壓系統(tǒng)和電器控制三大部分組成。為了便于對其控制動作的分析敘述，這里將其按動作順序來分 析，并且認(rèn)為其是由送進(jìn)機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)和振動下料機(jī)構(gòu)三部分組成這 三部分按工序從前到后的順序布置如圖1所示。圖1振動下料機(jī)的基本構(gòu)成該振動下料機(jī)的工作原理為先將預(yù)制有環(huán)狀“V”字形缺

6、口需要切斷分離的棒、管坯料通過夾緊機(jī)構(gòu)的液壓缸將其夾緊，送進(jìn)機(jī)構(gòu)的液壓 缸將其逐漸送入到振動下料機(jī)中， 然后使棒料在振動下料機(jī)構(gòu)中沿著環(huán) 狀“V”字形缺口的根部產(chǎn)生低周疲勞斷裂，從而形成良好的分離斷面。 一旦棒料被分離切斷，夾緊機(jī)構(gòu)的液壓缸松開，送進(jìn)機(jī)構(gòu)的液壓缸后退 到位。再重復(fù)循環(huán)上述的動作過程，進(jìn)行下一個分離切斷動作。五、液壓系統(tǒng)的選擇（一）液壓系統(tǒng)的組成 一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件（附件）和液壓油。動力元件的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有 齒輪泵、葉片泵和柱塞泵

7、。執(zhí)行元件 （如液壓缸和液壓馬達(dá) ） 的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為 機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動?？刂圃?（ 即各種液壓閥 ）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、 流 量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為村力控制閥、流量控制 閥和方向控制閥。 壓力控制閥又分為益流閥 （安全閥 ） 、減壓閥、順序閥、 壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向 控制閥包括單向閥、液控單向閥、 梭閥、 換向閥等。 根據(jù)控制方式不同， 液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、 高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力

8、表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液 和合成型液壓油等幾大類。（二）液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)由信號控制和液壓動力兩部分組成， 信號控制部分用于驅(qū) 動液壓動力部分中的控制閥動作。液壓動力部分采用回路圖方式表示，以表明不同功能元件之間的相互關(guān)系。液壓源含有液壓泵、電動機(jī)和液壓輔助元件；液壓控制部分含 有各種控制閥，其用于控制工作油液的流量、壓力和方向；執(zhí)行部分含 有液壓缸或液壓馬達(dá)，其可按實際要求來選擇?；疽簤夯芈分械膭幼黜樞蚩刂圃ǘ凰耐〒Q向閥）的換向 和彈簧復(fù)位、執(zhí)行元件（雙作用液壓缸）的伸出和回縮以及溢流閥的開 啟和關(guān)閉。（三）涉及到的液壓元件原理和

9、功能1、電磁閥的原理：電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同 的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就 會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔， 而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力 來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機(jī)械裝置動。這樣 通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。2、柱塞泵的工作原理：以一個柱塞為原理介紹，一個柱塞泵上有兩個單向閥，并且方向相 反，柱塞向一個方向運(yùn)動時缸內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓，這時一個單向閥打開液體被 吸入缸內(nèi)，柱塞向另一個方向運(yùn)動時，將液體壓縮后另一個單向閥被打 開，被吸入缸內(nèi)

10、的液體被排出。這種工作方式連續(xù)運(yùn)動后就形成了連續(xù) 供油。將介3、減壓閥的工作原理： 減壓閥是采用控制閥體內(nèi)的啟閉件的開度來調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量， 質(zhì)的壓力降低，同時借助閥后壓力的作用調(diào)節(jié)啟閉件的開度，使閥后壓 力保持在一定范圍內(nèi)，在進(jìn)口壓力不斷變化的情況下，保持出口壓力在 設(shè)定的范圍內(nèi)，保護(hù)其后面的器具。4、壓力繼電器的工作原理：壓力繼電器是利用液體的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉(zhuǎn)換元 件。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時，發(fā)出電信號，使電氣元件 （如電磁鐵、電機(jī)、時間繼電器、電磁離合器等）動作，使油路卸壓、 換向，執(zhí)行元件實現(xiàn)順序動作，或關(guān)閉電動機(jī)使系統(tǒng)停止工作，起安全 保護(hù)作用等。5、電磁溢流

11、閥原理介紹：電磁溢流閥一種液壓壓力控制閥。 在液壓設(shè)備中主要起定壓溢流作 用和安全保護(hù)作用。定壓溢流作用：在定量泵節(jié)流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，定量泵提供的是恒定流 量。當(dāng)系統(tǒng)壓力增大時，會使流量需求減小。此時溢流閥開啟，使多余 流量溢回油箱，保證溢流閥進(jìn)口壓力，即泵出口壓力恒定（閥口常隨壓 力波動開啟）。安全保護(hù)作用：系統(tǒng)正常工作時，閥門關(guān)閉。只有負(fù)載超過規(guī)定的 極限（系統(tǒng)壓力超過調(diào)定壓力）時開啟溢流，進(jìn)行過載保護(hù)，使系統(tǒng)壓 力不再增加（通常使溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)最高工作壓力高10 %20）。實際應(yīng)用中一般有：作卸荷閥用，作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，作高低壓多級控 制閥，作順序閥，用于產(chǎn)生背壓（串在回油路上）。溢流閥

12、一般有兩種結(jié)構(gòu)： 1 、直動型溢流閥 。2、先導(dǎo)型溢流閥（四）振動下料機(jī)的液壓系統(tǒng)圖：（五）液壓系統(tǒng)組成部件的選擇： 考慮到該機(jī)正常工作所需的夾緊力和送進(jìn)力很大和控制的靈活方便性，該振動下料機(jī)的夾緊和送進(jìn)動作均采用液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)，其液壓 系統(tǒng)原理如圖 2 所示。為了提高其性能，圖 2 中選用的兩換向閥均為 濕式交流板式連接型電磁換向閥?？紤]到該振動下料機(jī)正常工作時，將 棒料送入振動下料機(jī)構(gòu)中所需要的送進(jìn)力較小， 相應(yīng)地進(jìn)入送進(jìn)缸的油 壓也較??；而在圖 2的液壓系統(tǒng)中采用的申福牌CY型軸向手動變量柱塞泵SCY14-1B的公稱油壓為3115MPa，因只有這樣的高油壓才能使夾緊缸產(chǎn)生足夠的夾緊力保證

13、振動下料機(jī)正常工作，為此本文作者選用了由山西榆次液 壓元件廠制造的車輛用液壓缸(DG-J50C-E1-Y1)油壓為 16MPa行程為100mm作為送進(jìn)液壓缸。故在圖 2的液壓系統(tǒng)送進(jìn)缸支 路中設(shè)置了減壓閥 JDF - B10F,通過該減壓閥可將進(jìn)入到送進(jìn)缸的油壓 從3115MPa減少到16Mpa,保證了送進(jìn)液壓缸的安全工作。為了防止當(dāng)夾緊缸夾緊棒料后送進(jìn)缸產(chǎn)生送進(jìn)動作時夾緊缸內(nèi)的油壓下降導(dǎo)致夾緊力不足，從而造成振動下料機(jī)無法正常分離切斷棒料，因而在圖 2的液壓系統(tǒng)夾緊缸的支路中設(shè)置了一個液控單向閥 A1Y-Hb10B,其為內(nèi)泄式，正向開啟壓力014Mpa,當(dāng)反向開啟出口無背壓時，最小控制壓力為

14、116MPa。從圖2可看出，當(dāng)夾緊缸夾緊棒料后，會使送進(jìn)缸在送進(jìn)過程中柱塞泵出口的油壓下降，但由于液控單向閥A1Y- Hb10B的存在，夾緊缸內(nèi)的油不會倒流，因此其缸內(nèi)的油壓不會下 降，因此夾緊力不變；而當(dāng)夾緊缸反向朝右運(yùn)動放松棒料時，由于夾緊 缸左腔油壓升高， 圖2中的液控單向閥 A1Y-Hb10B的控制口內(nèi)的油壓升 高，在達(dá)到其反向啟動控制油壓116MPa時，會使液控單向閥 A1Y-Hb10B反向打開，從而可順利地使夾緊缸油腔的油通過其再由二位四通電磁 24BI1-H10B -T 流入油箱。動作名稱信號來源電磁鐵通斷電1YA2YA3YA初始化壓下按鈕，線圈 JC2得電和線圈JC3不得電，送

15、進(jìn)缸后退及夾緊缸松開+夾緊缸夾緊松開到位開關(guān) SQ3和后退到位限位 SQ1冋時動作，則線圈JC3得電，夾緊缸夾緊棒料+送進(jìn)缸前進(jìn)夾緊后，壓力繼電器發(fā)出信號，JC2失電而JC1得電，送進(jìn)缸向右送料+夾緊缸松開直到碰到限位開關(guān) SQ2經(jīng)延時后，棒料剪斷，線圈 JC3失電+送進(jìn)缸后退松開到位開關(guān) SQ3發(fā)出信號，JC1失電而JC2得電，送進(jìn)缸向左后退+表1-1液壓元件動作順序表對圖2的液壓系統(tǒng)動作過程的分析后可看出，通過對兩個換向閥的線圈得失電的控制，就可達(dá)到使夾緊缸和送進(jìn)缸按照規(guī)定的順序動作之 目的。表1-1列出了圖2中的各液壓元件在一個完整的全自動下料循環(huán) 中的工作順序及信號來源。六、振動下料機(jī)

16、的PLC控制硬件的選擇（一）設(shè)計所涉及到的PLC介紹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)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序， 執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(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。PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面 有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLCoPLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子 裝置。它采用可以編制程序的存

17、儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(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。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。（二）PLC的特點1可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾 技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機(jī)外電路來說，使用 PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等

18、規(guī)模 的繼電接觸器系統(tǒng)相比， 電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分 之一，故障也就大大降低。2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。 可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。3 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接 口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與 表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC

19、的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算 機(jī)原理和匯編語言的人使用計算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。4 系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線， 使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更 重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。5 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(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入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體 化的理想控制設(shè)備。（三）PLC的基本結(jié)

20、構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式 （模塊式）兩種。固定式 PLC 包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一 個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1. CPU 的構(gòu)成CPU是 PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個 CPU它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中， 同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。 進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再

21、按指令規(guī) 定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu) 成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存 儲程序及數(shù)據(jù)，是 PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳 細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。 CPU的控制器控制 CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但 工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器 指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制 器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是 PLC的重要參數(shù)，它們決定

22、著PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2.I/O 模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O ）完成的。I/O模塊集成了 PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點 反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DC），模擬 量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的 I/O 分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC 110VAC 24VDC按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（

23、0-10V,0-5V,-10-10V ）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖 等模塊。按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù) 受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。5. 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的 還為輸入電路提供 24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC 或110VAC，直流電源（常用的為 24VDC。6. 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式 PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模 塊間

24、的聯(lián)系，使 CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實現(xiàn)各模塊間 的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。7. PLC 系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是PLC開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運(yùn)行。小編程器PLC一般有手持 型編程器，目前一般由計算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我 們系統(tǒng)的上位機(jī)。人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸 摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟 件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。8. PLC 的通信聯(lián)網(wǎng)依靠先進(jìn)的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以迅速有

25、效地收集、 傳送生產(chǎn)和管理數(shù) 據(jù)。因此，網(wǎng)絡(luò)在自動化系統(tǒng)集成工程中的重要性越來越顯著，甚至有 人提出 "網(wǎng)絡(luò)就是控制器 " 的觀點說法。（三） PLC 的工作原理一 . 掃描技術(shù)當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，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(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。1. 輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC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(yīng)得單元內(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

26、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(yīng)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。2. 用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC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(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O映象區(qū)中對應(yīng)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。即

27、，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和 數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程 序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用； 相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下 一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。3. 輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)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(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，

28、執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序 的運(yùn)行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運(yùn)行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng) 然，如果掃描周期所占用的時間對整個運(yùn)行來說可以忽略，那么二者之 間就沒有什么區(qū)別了。一般來說，PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即 一個掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新 等所有時間的總和。（四）振動下料機(jī)的 PLC的選用下表為一些 FX2N系列的PLC參數(shù)和價格：綜合設(shè)計要求以及 PLC價格、性能，我選擇使用三菱公司的FX2NC-32M型號的PLC，選擇它的原因有：1、價錢便宜，三菱 FX系列的PLC市場占有率很高,幾乎到處都有賣的. 價格上透明，沒有

29、暴利可言了。2 、性能優(yōu)越 , 編程方便 , 容易學(xué)習(xí)。我覺得三菱 PLC 在定位控制指令這 一塊上做得是比較好的，用過很多PLC,歐美的日本的都有，總的來說感 覺用三菱的高速脈沖輸出指令或者定位指令是比較方便的, 不用另外去寫太多輔助的程序 , 一句話就能驅(qū)動。而且定位指令種類又多。3、 如果都是低端產(chǎn)品來比較 ，三菱比別的PLC做得要好很多，僅內(nèi)存上， 三菱FX1S系列比松下FPO系列的大太多了，價錢卻是一樣的。4、 由于設(shè)計有 13個輸入點，7個輸出點，而 FX2NC-32M型號的PLC有 16個輸入點和 16個輸出點，已經(jīng)足夠用了，滿足設(shè)計所需求的。當(dāng)然也有他的缺點：FX系列畢竟是低端

30、 PLC,掃描速度比較慢。根據(jù)該振動下料機(jī)上述的工作原理特別是其液壓系統(tǒng)的動作順序，結(jié)合所選用的三菱公司的FX2N系列PLC產(chǎn)品的性能，在保證控制動作可靠、控制系統(tǒng)簡單、造價低、控制功能強(qiáng)、編程方便的前提下，獲得 了如圖 3 所示的振動下料機(jī) PLC 控制硬件接線圖。（四）振動電動機(jī)和油泵電動機(jī)開停按鈕設(shè)計這種振動下料機(jī)用來產(chǎn)生振動的電動機(jī)為 Y 系列 IP44 封閉式三相異步 電動機(jī)Y132S1-2、515kW 2900r/min、1111A,而油泵的驅(qū)動電動機(jī)為 Y系 列IP44封閉式三相異步電動機(jī) Y132M-4 715kW 1440r/min、1514A,由于 這兩臺電動機(jī)的額定功率和

31、電流均較大，因而必須選用兩個交流接觸器，而 相應(yīng)地控制這兩個交流接觸器動作的控制線圈的電流仍很大， 造成所選用的 合適的三菱公司的FX2N產(chǎn)品無法滿足其正常工作的電流的要求；加之對振 動電動機(jī)及油泵電動機(jī)的控制動作簡單， 這兩臺電動機(jī)一旦開動后就一直不 停地運(yùn)轉(zhuǎn)，直至停機(jī)為止。鑒于上述原因，本文將振動電動機(jī)和油泵電動機(jī) 開停的四個按鈕開關(guān)量均獨立于 PLC 之外，而仍保持原有的接觸器控制方 案。相應(yīng)的兩個電動機(jī)開動運(yùn)轉(zhuǎn)顯示用的兩個信號燈及電源信號燈也均獨立 于PLC之外，不作為PLC的輸出量，這樣就減少了 PLC的輸入和輸出量的 數(shù)目，降低了所選用的PLC的價格，因為PLC的價格往往和其輸入輸

32、出點的 多少密切相關(guān)，真正發(fā)揮了 PLC 控制復(fù)雜系統(tǒng)和接觸器控制大電流的優(yōu)勢， 所以圖3中PLC的輸入量中沒有這兩個電動機(jī)的開停按鈕。（五）PLC的輸入開關(guān)設(shè)計從圖3中可看出，對該下料機(jī)進(jìn)行PLC控制時，作為PLC的輸入量應(yīng)包 括了三個限位開關(guān) SQ1、SQ2、SQ3 ，反映夾緊缸夾緊的壓力繼電器的電信號 KL,整個運(yùn)轉(zhuǎn)過程控制方式的自動與手動選擇開關(guān) KA和KH電路中控制電 源開關(guān)KT包括啟動按鈕KB和停止按扭KS以及手動操作時的4個開關(guān)K1、 K2、K3 K4,以上共計12個輸入量。輸出包括兩個液壓電磁閥的三個電磁 線圈JC1、JC2、JC3,四個信號燈，共計7個輸出量。從圖3可知，所選

33、擇的PLC為三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列的FX2NC-32MT 型號，該P(yáng)LC的輸入量為16個，輸出量為16個，輸入采用兩組匯點式接線 方式，輸出采用三組匯點式接線方式，其輸入量為直流DC24V電源該直流DC24V為PLC自身提供，輸出為繼電器控制方式，輸出電壓為 220交流，直 接驅(qū)動圖 2 中的液壓電磁閥順序動作。 圖 3中的四個信號燈是為了實時檢測 動作過程設(shè)置，均采用交流 6.3V 電源，該電壓由變壓器提供。七、振動下料機(jī)的 PLC 控制程序的設(shè)計根據(jù)上述控制的要求， 經(jīng)過深入分析， 采用由三菱公司提供的 FX2NC-32M型號說明書編制系統(tǒng)軟件，在微機(jī)上編制振動下料機(jī)PLC控制程 序，

34、然后用通訊電纜將控制程序由微機(jī)下載到 PLC之內(nèi)（或者PC與PLC連 接輸入軟件），經(jīng)反復(fù)調(diào)試修改并在實際的下料機(jī)上運(yùn)行，獲得了圖 4 所示 的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，經(jīng)反復(fù)調(diào)試取得了比較滿意的控制效果。（一）選擇狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的原因由于設(shè)計所要求的夾緊功能以及其動作順序有明確的先后順序， 故選擇 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖覺得比較簡單、直觀。梯形圖接近電氣控制原理圖，所以開始更 好學(xué)些。狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖易懂，設(shè)計程序更簡單，也比較好。（二）設(shè)計方案說明根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖動作順序，闡述系統(tǒng)的工作原理。 該控制程序由兩個子程序組成，分為自動 / 半自動程序和手動程序。自 動/ 半自動程序先進(jìn)行系統(tǒng)各元件位置的初始化，然后再按照要求來完成

35、所 需的控制任務(wù)。初始化的目的在于保證周期工作時，各個工作部分能處于相 應(yīng)的位置，否則就會給后面的加工帶來不便，因此在初始化中，要求夾緊缸 處于松開狀態(tài)，送進(jìn)缸回退到位， 在按下結(jié)束按鈕之后應(yīng)使設(shè)備復(fù)位初始化。 即工作之前之后都初始化。兩種控制方式 : 手動和自動，由兩個子程序 即子 程序 1 和子程序 2 實現(xiàn)。一個子程序進(jìn)行手動控制，設(shè)置手動控制功能主要 是為了進(jìn)行不同材質(zhì)及直徑的棒料的振動下料工藝參數(shù)的摸索研究。當(dāng)然， 正常生產(chǎn)中采用的是全自動控制方式。在圖4的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖中，程序一開始運(yùn)行，PLC自動提供一個脈沖M8002 在第一掃描周期閉合ON區(qū)間S0-S26復(fù)位，輔助繼電器M0得電，

36、其常開觸 點M0閉合，然后再按下啟動按鈕，這時程序有三個選擇：自動、半自動、手 動，還有從自動返回到主程序。以下分別講述其動作先后運(yùn)行順序。（1）自動程序：當(dāng)按下自動按鈕時，首先下料機(jī)進(jìn)行初始化，兩位四 通電磁閥JC3線圈斷電，夾緊缸處于松開狀態(tài)，同時三位四通電磁閥 JC1線 圈斷電、JC2線圈得電。送進(jìn)缸柱塞左行后退，當(dāng)送進(jìn)缸到達(dá)左極限行程開 關(guān)SQ1時，其常開觸點閉合。夾緊缸柱塞后退到限位開關(guān)SQ3松開線圈閉合。當(dāng)以上兩者條件滿足時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，送進(jìn)缸停止運(yùn)動，完成初始化。這 樣當(dāng)送開限位開關(guān)SQ3左限位開關(guān)SQ1同時閉合時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移，兩位四通 電磁閥線圈JC3得電，夾緊缸夾緊棒料。夾緊后，

37、壓力繼電器發(fā)出信號，三 位四通電磁閥JC2失電而JC1得電，送進(jìn)缸向右送料。直到碰到限位開關(guān)SQ2 經(jīng)延時后，棒料剪斷，兩位四通電磁閥線圈 JC3失電。松開到位開關(guān)SQ3發(fā) 出信號，三位四通電磁閥JC1失電而JC2得電，送進(jìn)缸向左后退。如此完成 一個循環(huán)。由于啟動 /閉合按鈕和自動按鈕保持閉合，循環(huán)將保持下去，直 至啟動/停止按鈕打開。（2）半自動程序：當(dāng)按下半自動按鈕時，由于半自動按鈕為點觸按鈕， 即按下按鈕后，其按鈕馬上回到斷開狀態(tài)，程序只能運(yùn)行一個工作周期。所 以，按一次半自動按鈕，振動下料機(jī)將：初始化 -夾緊缸夾緊-送進(jìn)缸前進(jìn) - 夾緊缸松開 - 送進(jìn)缸后退，由于半自動按鈕打開了，故不

38、能進(jìn)行第二次循環(huán) 工作。（3）手動程序：當(dāng)按下手動按鈕時，振動機(jī)將隨手動開關(guān)實現(xiàn)夾緊、 松開、左行、右行的動作。同時，我設(shè)置了左行和右行開關(guān)互鎖，即兩者不 能同時輸出。因為輸出丫1、丫2連接的線圈JC1、JC2是在同一個三位四通電 磁閥上，兩個線圈是不能同時得電的。即只有先按下的開關(guān)才有效，后按下的開關(guān)是無效的。在手動狀態(tài)下，還設(shè)置了 4 個指示燈，分別為：左行指示 燈、右行指示燈、夾緊指示燈、松開指示燈，這樣可以清楚得看到振動下料 機(jī)的動作狀態(tài)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。返回主程序，可以選擇手動、自（4）手動切換到自動程序 : 當(dāng)程序處于手動時，按下返回按鈕， X004 輸出信號，狀態(tài)轉(zhuǎn)移此時手動控

39、制將無效。動、半自動程序。5）如果要停止運(yùn)行，只需要把圖3 中的啟動 / 停止開關(guān)打到停止檔即可。八、PLC 程序指令表LDM800226 STLS22SETS327 OUT丫001ZRST S028 RST丫002OUTM029 LDX012LDM030 SETS23SETS431 STLS23STLS432 OUTT0LDX000K10001234568 AND X00334 LDT09 SET S2635 SETS2410 LD X00136 STLS2411 OR X00237 RSTY00312 AND X00038 LDX01313 SET S2039 SETS2514 STL S

40、2040 STLS2515 OUT Y00241 OUTY00216 RST Y00142 RSTY00117 RST Y00343 LDX01118 LD X01144 ANDX01319 AND X01345 SETS420 SET S2146 STLS2621 STL S2147 LD X02122 SET Y00348 SETY00323 LD X01449 LD X02224 SET S2250 RSTY00351 LD X02360 OUTY00552 ANI Y00261 LDX01353 OUT Y00162 OUT Y00654 LD X02463 LDX01455 ANI Y00164 OUTY00756 OUT Y00265 LDX00457 L