自動(dòng)化生產(chǎn)線分揀單元的設(shè)計(jì)師亞娟

1、畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)（論文）題目：自動(dòng)化生產(chǎn)線中分揀單元的設(shè)計(jì)下 達(dá) 日 期： 2013 年 12 月 9 日開 始 日 期： 2013 年 12 月 9 日完 成 日 期： 2014 年 01 月 17 日指 導(dǎo) 教 師： 師亞娟 學(xué) 生 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 班 級(jí)： 自動(dòng)化1203 學(xué) 生 姓 名： 張亞圓 教 研室主任： 王永康 電氣工程 系陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求：（一） 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容本設(shè)計(jì)要求完成自動(dòng)化生產(chǎn)線中分揀單元的設(shè)計(jì)任務(wù)。分揀單元在自動(dòng)化生產(chǎn)線中屬于最后一個(gè)環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒁呀?jīng)加工好的產(chǎn)品按照顏色、材質(zhì)以及訂單要求的裝配組

2、合進(jìn)行分揀。本次設(shè)計(jì)中，采用可編程控制器作為控制單元，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感技術(shù)、位置控制等技術(shù)，對(duì)已經(jīng)加工完成的產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)分揀整個(gè)裝置具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)定、精度高、易控制的特點(diǎn)。分揀單元采用臺(tái)式結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電源，有步進(jìn)電機(jī)、汽缸、電磁閥、旋轉(zhuǎn)編碼器、氣動(dòng)減壓器、濾清器、氣壓指示等部件，可與各類氣源相連接。選用顏色識(shí)別傳感器及對(duì)不同物料敏感的電容式和電感式傳感器。（二） 物料分揀裝置能實(shí)現(xiàn)如下3 種基本功能：1.分揀單元的工作目標(biāo)是完成對(duì)白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進(jìn)行分揀。為了在分揀時(shí)準(zhǔn)確推出工件，要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測(cè)。并且工件物料和芯體顏色屬性應(yīng)在推料氣

3、缸前的適應(yīng)位置被檢測(cè)出來(lái)。2、分揀單元上電和氣源接通后，若工作單元的三個(gè)氣缸均處于縮回位置，則 “正常工作”指示燈HL1 常亮，表示分揀單元已準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。3、若分揀單元已準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，“分揀單元運(yùn)行”指示燈HL2 常亮。當(dāng)傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時(shí)，變頻器立即啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)以頻率固定為30Hz 的速度，把工件帶往分揀區(qū)。如果工件為白色芯金屬件，則該工件對(duì)到達(dá)1 號(hào)滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到1 號(hào)槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對(duì)到達(dá)2 號(hào)滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到2 號(hào)槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對(duì)到達(dá)3 號(hào)

4、滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到3 號(hào)槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個(gè)工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。如果在運(yùn)行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結(jié)束后停止運(yùn)行。（二）要求1準(zhǔn)備資料：a）自動(dòng)化生產(chǎn)線操作手冊(cè)及說明書；b)可編程序控制器c)自動(dòng)檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)d)氣動(dòng)手冊(cè)2系統(tǒng)工作過程分析3.硬件設(shè)計(jì)4.控制系統(tǒng)及軟件設(shè)計(jì)5.整體系統(tǒng)調(diào)試6.結(jié)論二、 技術(shù)指標(biāo)：1、 用S7-200PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀裝置控制要求，據(jù)體I/O分配表如下：2、 熟悉機(jī)械和電氣部件的整體安裝和調(diào)試。三、 完成設(shè)計(jì)報(bào)告：1、說明書2、摘要目錄3、目的4、電氣控制原理圖（計(jì)算機(jī)出圖

5、）5、裝置結(jié)構(gòu)圖6、原理分析7、程序設(shè)計(jì)流程圖8、梯形圖程序9、參考資料陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 進(jìn) 程 計(jì) 劃 表序號(hào)起止日期計(jì)劃完成內(nèi)容實(shí)際完成情況檢查簽名1資料收集查閱2分揀單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分揀單元電氣控制線路設(shè)計(jì)；3分揀單元?dú)饴吩O(shè)計(jì)；流程圖設(shè)計(jì)4梯形圖設(shè)計(jì)；分揀單元調(diào)試5書寫設(shè)計(jì)報(bào)告；準(zhǔn)備答辯；6答辯 自動(dòng)化生產(chǎn)線分揀單元的設(shè)計(jì)摘 要自動(dòng)分揀系統(tǒng)（Automated Sorting System）是二戰(zhàn)后率先在美國(guó)、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)化作業(yè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家大中型物流中心不可缺少的一部分。我國(guó)的自動(dòng)分揀技術(shù)才開始起步，僅在郵電部門的郵政局有

6、一些小型的半自動(dòng)的翻盤分揀用于郵包分揀，在別的行業(yè)就很少見到一定規(guī)模和一定水平的分揀系統(tǒng)。但是，自動(dòng)分揀已逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的搬送裝置。本設(shè)計(jì)中，以PLC 作為主控制單元，結(jié)合氣動(dòng)裝置、傳感器、位置控制、變頻器等技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種成本低、效率高的物料自動(dòng)分揀裝置。在設(shè)計(jì)最后，將組態(tài)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目中，通過組態(tài)軟件，構(gòu)建畫面，模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的監(jiān)控。在實(shí)驗(yàn)室分揀單元上調(diào)試運(yùn)行之后，該系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、運(yùn)行穩(wěn)

7、定、精度高、易控制的特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確高效的完成加工物料的自動(dòng)分揀，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：可編程控制器,分揀裝置,控制系統(tǒng),傳感器,定位控制THE DESIGN OF SORTING UNIT USED IN THE AUTOMATIC PRODUCTION LINEABSTRACTAutomatic sorting system is the first in the United States after World War Japans logistics center is widely used in an automated operating system develope

8、d medium-sized logistics has become an indispensable part of the center .China's auto-sorting technology was started, only post office in the postal and telecommunications sector, some small-scale semi-automatic sorting of the deficit for the parcels are sorted, in other sectors rarely seen on a

9、 certain scale and a certain level of sorting system. However, the automatic sorting of industrial production has become mainstream, because it is automatically sorted into the sorting system from the goods to the distribution of the location of the designated date, in accordance with people's o

10、rders are automatically sorted by the device to be completed. The device is the sorting instructions to receive information from the control device, computer network, to reach the location of the sorting of cargo to move elsewhere to send device.The design configuration software installed on your co

11、mputer through the configuration software, build a screen to simulate the actual scene, to achieve dynamic control. The use of programmable logic controller (PLC),the design of low cost, high efficiency automatic sorting device materials. To PLC-based controllers, combination of aerodynamic devices,

12、 sensor technology, such as position control technology, The scene to control the automatic sorting products, systems with a high degree of automation, stable operation and high precision, easy to control features which can fulfill the requirement according to different situation with little modific

13、ations.KEY WORDS： programmable logic controller, sorting devices, control systems, sensors, positioning control.目錄1.緒論X2.分揀單元的結(jié)構(gòu)和工作過程XI2.1傳送和分揀機(jī)構(gòu)XI22傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)XII2.3電磁閥組和氣動(dòng)控制回路XIII3.分揀單元硬件設(shè)計(jì)XIV3.1傳感器XIV磁性開關(guān)XIV電感式接近開關(guān)XV光電式接近開關(guān)XVI旋轉(zhuǎn)編碼器XVII3.2西門子S7-200型PLC介紹XIX S7-200系列可編程控制器XXPLC選型XXI3.3西門子MM420變頻器簡(jiǎn)介XXII

14、.MM420 變頻器的安裝和接線XXII. MM420 變頻器的BOP 操作面板XXV. MM420 變頻器的參數(shù)XXVI. MM420 變頻器的參數(shù)訪問XXVIII4 分揀單元的PLC 控制及編程XXIX4.1工作任務(wù)XXIX4.2 PLC 的I/O 接線XXIX.分揀單元的編程要點(diǎn)XXXII.高速計(jì)數(shù)器的編程XXXII.旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖當(dāng)量的測(cè)試。XXXIV.程序結(jié)構(gòu)XXXVII4.5變頻器輸出的模擬量控制XXXIX.組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)XLI5.1MCGS組態(tài)軟件概述XLI5.2 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成XLI5.3 TPC7062KS 人機(jī)界面XLII5.4分揀單元組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)XLIV

15、5.4.1 分揀單元人機(jī)界面組態(tài)概況XLV5.4.2 分揀單元人機(jī)界面組態(tài)步驟和方法XLVII總結(jié)LII致 謝LIV參考文獻(xiàn)LV附錄1：分揀單元?dú)鈩?dòng)控制回路LVI附錄2：分揀單元電氣原理圖LVI附錄2：分揀單元PLC程序LVI1.緒論分揀是把很多貨物按品種從不同的地點(diǎn)和單位分配到所設(shè)置的場(chǎng)地的作業(yè)。按分揀的手段不同，可分為人工分揀、機(jī)械分揀和自動(dòng)分揀。目前自動(dòng)分揀已逐漸成為主流，因?yàn)樽詣?dòng)分揀是從貨物進(jìn)入分揀系統(tǒng)送到指定的分配位置為止，都是按照人們的指令靠自動(dòng)分揀裝置來(lái)完成的。這種裝置是由接受分揀指示情報(bào)的控制裝置、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，把到達(dá)分揀位置的貨物送到別處的搬送裝置。由于全部采用機(jī)械自動(dòng)作業(yè)，因

16、此，分揀處理能力較大，分揀分類數(shù)量也較多。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，因此各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)都迫切地需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)效率，尤其在需要進(jìn)行物料分揀的企業(yè)，以往一直采用人工分揀的方法，致使生產(chǎn)效率低，生產(chǎn)成本高，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力差，物料的自動(dòng)分揀已成為企業(yè)的唯一選擇。針對(duì)上述問題，利用 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì)了一種成本低，效率高的物料自動(dòng)分揀裝置，在物料分揀過程中取得了較好的控制效果。物料分揀采用可編程控制器PLC 進(jìn)行控制，能連續(xù)、大批量地分揀貨物，分揀誤差率低且勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。而且，分揀系統(tǒng)能靈活地與其他物流分揀單元無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料實(shí)物流、物料信息流的分

17、配和管理。 其設(shè)計(jì)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的組裝，具有系統(tǒng)布局靈活，維護(hù)、檢修方便等特點(diǎn)，受場(chǎng)地原因影響不大。PLC控制分揀裝置涵蓋了PLC技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、位置控制技術(shù)等內(nèi)容，是實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)分揀單元的微縮模型。應(yīng)用PLC技術(shù)結(jié)合氣動(dòng)、傳感器和位置控制等技術(shù)，設(shè)計(jì)不同類型物料的自動(dòng)分揀控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的靈活性較強(qiáng)，程序開發(fā)簡(jiǎn)單，可適應(yīng)進(jìn)行物料分揀的彈性生產(chǎn)線的需求。本文主要介紹了PLC控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，以及一些調(diào)試方法。2.分揀單元的結(jié)構(gòu)和工作過程分揀單元是自動(dòng)化生產(chǎn)線 中的最末單元，完成對(duì)上一單元送來(lái)的已加工、裝配的工件進(jìn)行分揀。使不同顏色的工件從不同的料槽分流的功能。當(dāng)輸送

18、站送來(lái)工件放到傳送帶上并被入料口光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，即啟動(dòng)變頻器，工件開始送入分揀區(qū)進(jìn)行分揀。分揀單元主要結(jié)構(gòu)組成為：傳送和分揀機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，變頻器模塊，電磁閥組，接線端口，PLC 模塊，按鈕/指示燈模塊及底板等。其中，機(jī)械部分的裝配總成如圖2-1 所示。圖2-1分揀單元外型圖2.1傳送和分揀機(jī)構(gòu)傳送和分揀機(jī)構(gòu)主要由傳送帶、出料滑槽、推料（分揀）氣缸、漫射式光電傳感器、光纖傳感器、磁感應(yīng)接近式傳感器組成。傳送已經(jīng)加工、裝配好的工件，在被光纖傳感器檢測(cè)到并進(jìn)行分揀。傳送帶是把機(jī)械手輸送過來(lái)加工好的工件進(jìn)行傳輸，輸送至分揀區(qū)。導(dǎo)向器是用糾偏機(jī)械手輸送過來(lái)的工件。兩條物料槽分別用于存放加工好

19、的黑色、白色工件或金屬工件。傳送和分揀的工作原理：當(dāng)輸送站送來(lái)工件放到傳送帶上并被入料口漫射式光電傳感器檢測(cè)到時(shí)，將信號(hào)傳輸給PLC，通過PLC 的程序啟動(dòng)變頻器，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳送帶工作，把工件帶進(jìn)分揀區(qū)，如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為白色，則檢測(cè)白色物料的光纖傳感器動(dòng)作，作為1 號(hào)槽推料氣缸啟動(dòng)信號(hào)，將白色料推到1 號(hào)槽里；如果進(jìn)入分揀區(qū)工件為黑色，檢測(cè)黑色的光纖傳感器作為2 號(hào)槽推料氣缸啟動(dòng)信號(hào)，將黑色料推到2 號(hào)槽里，如果是金屬工件被金屬傳感器檢測(cè)到將其推到3 號(hào)槽里。自動(dòng)生產(chǎn)線的加工結(jié)束22傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)如圖5-2 所示。采用的三相減速電機(jī)，用于拖動(dòng)傳送帶從而輸送物料。它主要由

20、電機(jī)支架、電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等組成。圖2-2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三相異步電動(dòng)機(jī)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要部分，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢由變頻器來(lái)控制，其作用是帶傳送帶從而輸送物料。電機(jī)支架用于固定電動(dòng)機(jī)。聯(lián)軸器由于把電動(dòng)機(jī)的軸和輸送帶主動(dòng)輪的軸聯(lián)接起來(lái)，從而組成一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。2.3電磁閥組和氣動(dòng)控制回路分揀單元的電磁閥組使用了三個(gè)由二位五通的帶手控開關(guān)的單電控電磁閥，它們安裝在匯流板上。這三個(gè)閥分別對(duì)金屬、白料和黑料推動(dòng)氣缸的氣路進(jìn)行控制，以改變各自的動(dòng)作狀態(tài)。本單元?dú)鈩?dòng)控制回路的工作原理如圖5-3 所示。圖中1A、2A 和3A 分別為分揀1#氣缸、分揀2#氣缸和分揀3#氣缸。1B1、2B1 和3B1 分別為安裝在各分揀氣缸

21、的前極限工作位置的磁感應(yīng)接近開關(guān)。1Y1、2Y1 和3Y1 分別為控制3個(gè)分揀氣缸電磁閥的電磁控制端。圖2-3 分揀單元?dú)鈩?dòng)控制回路工作原理圖3.分揀單元硬件設(shè)計(jì)3.1傳感器在自動(dòng)化生產(chǎn)線上各工作單元所使用的傳感器都是接近傳感器，它利用傳感器對(duì)所接近的物體具有的敏感特性來(lái)識(shí)別物體的接近，并輸出相應(yīng)開關(guān)信號(hào)，因此，接近傳感器通常也稱為接近開關(guān)。接近傳感器有多種檢測(cè)方式，包括利用電磁感應(yīng)引起的檢測(cè)對(duì)象的金屬體中產(chǎn)生的渦電流的方式、捕捉檢測(cè)體的接近引起的電氣信號(hào)的容量變化的方式、利用磁石和引導(dǎo)開關(guān)的方式、利用光電效應(yīng)和光電轉(zhuǎn)換器件作為檢測(cè)元件等等。YL-335B 所使用的是磁感應(yīng)式接近開關(guān)（或稱磁性

22、開關(guān)）、電感式接近開關(guān)、漫反射光電開關(guān)和光纖型光電傳感器等。磁性開關(guān) YL-335B 所使用的氣缸都是帶磁性開關(guān)的氣缸。這些氣缸的缸筒采用導(dǎo)磁性弱、隔磁性強(qiáng)的材料，如硬鋁、不銹鋼等。在非磁性體的活塞上安裝一個(gè)永久磁鐵的磁環(huán)，這樣就提供了一個(gè)反映氣缸活塞位置的磁場(chǎng)。而安裝在氣缸外側(cè)的磁性開關(guān)則是用來(lái)檢測(cè)氣缸活塞位置，即檢測(cè)活塞的運(yùn)動(dòng)行程的。有觸點(diǎn)式的磁性開關(guān)用舌簧開關(guān)作磁場(chǎng)檢測(cè)元件。舌簧開關(guān)成型于合成樹脂塊內(nèi)，并且一般還有動(dòng)作指示燈、過電壓保護(hù)電路也塑封在內(nèi)。圖2-10 所示是帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖。當(dāng)氣缸中隨活塞移動(dòng)的磁環(huán)靠近開關(guān)時(shí)，舌簧開關(guān)的兩根簧片被磁化而相互吸引，觸點(diǎn)閉合；當(dāng)磁環(huán)移開

23、開關(guān)后，簧片失磁，觸點(diǎn)斷開。當(dāng)觸點(diǎn)閉合或斷開時(shí)發(fā)出電控信號(hào)，在PLC 的自動(dòng)控制中，可以利用該信號(hào)判斷推料及頂料缸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或所處的位置，以確定工件是否被推出或氣缸是否返回。圖3-1 帶磁性開關(guān)氣缸的工作原理圖在磁性開關(guān)上設(shè)置的LED 顯示用于顯示其信號(hào)狀態(tài)，供調(diào)試時(shí)使用。磁性開關(guān)動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“1”，LED 亮；磁性開關(guān)不動(dòng)作時(shí)，輸出信號(hào)“0”，LED 不亮。磁性開關(guān)的安裝位置可以調(diào)整，調(diào)整方法是松開它的緊固定位螺栓，讓磁性開關(guān)順著氣缸滑動(dòng)，到達(dá)指定位置后，再旋緊固定螺栓。磁性開關(guān)有藍(lán)色和棕色2 根引出線，使用時(shí)藍(lán)色引出線應(yīng)連接到PLC 輸入公共端，棕色引出線應(yīng)連接到PLC 輸入端。磁性開

24、關(guān)的內(nèi)部電路如圖3-2 中虛線框內(nèi)所示。圖3-2磁性開關(guān)內(nèi)部電路3.1.2電感式接近開關(guān) 電感式接近開關(guān)是利用電渦流效應(yīng)制造的傳感器。電渦流效應(yīng)是指，當(dāng)金屬物體處于一個(gè)交變的磁場(chǎng)中，在金屬內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生交變的電渦流，該渦流又會(huì)反作用于產(chǎn)生它的磁場(chǎng)這樣一種物理效應(yīng)。如果這個(gè)交變的磁場(chǎng)是由一個(gè)電感線圈產(chǎn)生的，則這個(gè)電感線圈中的電流就會(huì)發(fā)生變化，用于平衡渦流產(chǎn)生的磁場(chǎng)。利用這一原理，以高頻振蕩器（LC 振蕩器）中的電感線圈作為檢測(cè)元件，當(dāng)被測(cè)金屬物體接近電感線圈時(shí)產(chǎn)生了渦流效應(yīng)，引起振蕩器振幅或頻率的變化，由傳感器的信號(hào)調(diào)理電路（包括檢波、放大、整形、輸出等電路）將該變化轉(zhuǎn)換成開關(guān)量輸出，從而達(dá)到檢測(cè)目

25、的。電感式接近傳感器工作原理框圖如圖所示。圖 電感式傳感器原理框圖接近開關(guān)的選用和安裝中，必須認(rèn)真考慮檢測(cè)距離、設(shè)定距離，保證生產(chǎn)線上的傳感器可靠動(dòng)作。安裝距離注意說明如圖 所示。圖 安裝距離注意說明3.1.3光電式接近開關(guān)“光電傳感器” 是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。其中輸出形式為開關(guān)量的傳感器為光電式接近開關(guān)。光電式接近開關(guān)主要由光發(fā)射器和光接收器構(gòu)成。如果光發(fā)射器發(fā)射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)光接收器的量將會(huì)發(fā)生變化。光接收器的敏感元件將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，輸出電信號(hào)傳送到PLC 中。大多接近開關(guān)使用可視光（主要為紅色，也用綠色

26、、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。按照接收器接收光的方式的不同，光電式接近開關(guān)可分為對(duì)射式、反射式和漫射式3種，如圖所示。圖 光電式接近開關(guān)3.1.4旋轉(zhuǎn)編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出把軸上的機(jī)械、幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字信號(hào)的傳感器，主要用于速度或位置（角度）的檢測(cè)。典型的旋轉(zhuǎn)編碼器是由光柵盤和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長(zhǎng)方形狹縫。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，其原理示意圖如圖- 所示；通過計(jì)算每秒旋轉(zhuǎn)編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。圖3- 旋轉(zhuǎn)編碼

27、器原理示意圖一般來(lái)說，根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生脈沖的方式的不同，可以分為增量式、絕對(duì)式以及復(fù)合式三大類。自動(dòng)線上常采用的是增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。增量式編碼器是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖A、B 和Z 相；A、B 兩組脈沖相位差90，用于辯向：當(dāng)A相脈沖超前B 相時(shí)為正轉(zhuǎn)方向，而當(dāng)B相脈沖超前A 相時(shí)則為反轉(zhuǎn)方向。Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。如圖5-8 所示。YL-335B分揀單元使用了這種具有A、B 兩相90º相位差的通用型旋轉(zhuǎn)編碼器，用于計(jì)算工件在傳送帶上的位置。編碼器直接連接到傳送帶主動(dòng)軸上。該旋轉(zhuǎn)編碼器的三相脈沖采用NPN 型集電極開路輸出，分辨率500 線，工作電源D

28、C 1224V。本工作單元沒有使用Z 相脈沖，A、B 兩相輸出端直接連接到PLC（S7-224XP AC/DC/RLY 主單元）的高速計(jì)數(shù)器輸入端。圖 增量式編碼器輸出的三組方波脈沖計(jì)算工件在傳送帶上的位置時(shí)，需確定每?jī)蓚€(gè)脈沖之間的距離即脈沖當(dāng)量。分揀單元主動(dòng)軸的直徑為d=43 mm,則減速電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，皮帶上工件移動(dòng)距離L=d=3.14×43=136.35 mm。故脈沖當(dāng)量為=L/5000.273 mm。按如圖 所示的安裝尺寸，當(dāng)工件從下料口中心線移至傳感器中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器約發(fā)出430 個(gè)脈沖；移至第一個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出614 個(gè)脈沖；移至第二個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出963個(gè)

29、脈沖；移至第二個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出1284 個(gè)脈沖。圖 傳送帶位置計(jì)算用圖應(yīng)該指出的是，上述脈沖當(dāng)量的計(jì)算只是理論上的推算。實(shí)際上各種誤差因素不可避免，例如傳送帶主動(dòng)軸直徑（包括皮帶厚度）的測(cè)量誤差，傳送帶的安裝偏差、張緊度，分揀單元整體在工作臺(tái)面上定位偏差等等，都將影響理論計(jì)算值。因此理論計(jì)算值只能作為估算值。脈沖當(dāng)量的誤差所引起的累積誤差會(huì)隨著工件在傳送帶上運(yùn)動(dòng)距離的增大而迅速增加，甚至達(dá)到不可容忍的地步。因而在分揀單元安裝調(diào)試時(shí)，除了要仔細(xì)調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量值?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量的方法，如何對(duì)輸入到PLC 的脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，以計(jì)算工件在傳送帶上的位置，將結(jié)合本

30、項(xiàng)目的工作任務(wù)，在PLC 編程思路中作介紹。3.2西門子S7-200型PLC介紹可編程控制器（Programmable Controller），簡(jiǎn)稱PLC。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來(lái)取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。可編程控制器具有能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要手段和重要的自動(dòng)化控制分揀單元。由于PLC在不斷發(fā)展，因此，對(duì)它進(jìn)行確切的定義是比較困難的。美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)(NEMA)經(jīng)過四年的調(diào)查工作，于1980年正式將可編

31、程序控制器命名為PC(Programmable Controller)，但為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（Personal Computer）相區(qū)別，常將可編程序控制器簡(jiǎn)稱為PLC，并給PLC作了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器、數(shù)字的或模擬的輸入/輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等功能，用于控制機(jī)器或生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制裝置。 1982年，國(guó)際電工委員會(huì)(International Electrical Committee，IEC)頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年提交了第2稿，并在1987年的第3稿中對(duì)PLC作了如下的定義：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為

32、工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(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)的外圍分揀單元，都應(yīng)按照易于與工業(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)。” 上述的定義表明，PLC是一種能直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境的數(shù)字電子裝置，是以微處理器為基礎(chǔ)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)，用面向控制過程、面向用戶的“自然語(yǔ)言”編程的一種簡(jiǎn)單易懂、操作方便、可靠性高的新一代通用工業(yè)控制裝置。 S7-200系列可編程控制器 德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司是歐洲最大

33、的電子和電氣分揀單元制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是于1975年投放市場(chǎng)的SIMATIC S3系列控制系統(tǒng)。 1979年微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中后，產(chǎn)生了SIMATIC S5系列，隨后在20世紀(jì)末又推出了S7系列產(chǎn)品。在2000年以前，西門子在中國(guó)市場(chǎng)的PLC產(chǎn)品主要是大中型PLC，日本的小型PLC占據(jù)了中國(guó)的大部分市場(chǎng)份額。最近幾年來(lái)的小型PLC市場(chǎng)上S7-200PLC成了主流產(chǎn)品。1. CPU模塊從CPU模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7-200系列小型可編程序控制器的發(fā)展，大致經(jīng)歷了兩代： 第一代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU

34、 21X，主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展，它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU站：CPU 212，CPU 214，CPU 215和CPU 216，對(duì)第一代PLC產(chǎn)品不再作具體介紹。 第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU 22X，是在21世紀(jì)初投放市場(chǎng)的，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。它具有四種不同結(jié)構(gòu)配置的CPU站：CPU 221，CPU 222、CPU 224和CPU 226，除CPU 221之外，其他都可加擴(kuò)展模塊。下面我們就SIMATIC S7-200系列CPU 22X PLC主機(jī)及I/O系統(tǒng)做一下介紹： SIMATIC S7-200 CPU 22X系列PLC的主機(jī)（CPU模塊）的外形如圖2-1所示： 圖PLC主機(jī)

35、外形Fig The PLC host appearance3.2.2PLC選型PLC的選擇包括機(jī)型的選擇、CPU的選擇、1/0模塊的選擇、通訊模塊選擇等。柔性制造生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)教學(xué)平臺(tái)主要選用西門子PLCS7-200系列。主要根據(jù)如下:(l)西門子PLC目前應(yīng)用比較成熟，技術(shù)上有保證，且有豐富的成功經(jīng)驗(yàn)可以鑒戒，利于縮短系統(tǒng)開發(fā)的周期，降低成本。(2)選用該機(jī)型可以滿足柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線工藝控制要求。(3)易于聯(lián)網(wǎng)通信，配合上位計(jì)算機(jī)后容易形成一個(gè)多級(jí)的分布式控制系統(tǒng)，擴(kuò)展比較容易。(4)兩路高速脈沖輸出能夠滿足加工工作站的步進(jìn)電機(jī)控制。分揀單元PLC 選用S7-224 XP AC/DC/RLY 主

36、單元，共14 點(diǎn)輸入和10 點(diǎn)繼電器輸出。選用S7-224 XP 主單元的原因是，當(dāng)變頻器的頻率設(shè)定值由HMI 指定時(shí)，該頻率設(shè)定值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，需要由PLC 通過D/A 變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率指令，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度連續(xù)調(diào)整。S7-224 XP 主單元集成有2 路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，有兩個(gè)RS-485 通信口。3.3西門子MM420變頻器簡(jiǎn)介.MM420 變頻器的安裝和接線西門子MM420（MICROMASTER420） 是用于控制三相交流電動(dòng)機(jī)速度的變頻器系列。該系列有多種型號(hào)。YL-335B選用的MM420 訂貨號(hào)為6SE6420-2UD17-5AA1，外形如圖 所示。該

37、變頻器額定參數(shù)為： 電源電壓：380V480V，三相交流 額定輸出功率：0.75KW 額定輸入電流：2.4A 額定輸出電流：2.1A 外形尺寸：A 型 操作面板：基本操作板（BOP）圖-10 變頻器外形1.MM420 變頻器的安裝和拆卸在工程使用中，MM420 變頻器通常安裝在配電箱內(nèi)的DIN 導(dǎo)軌上，安裝和拆卸的步驟如圖 所示。圖-11 MM420 變頻器安裝和拆卸的步驟 安裝的步驟： 用導(dǎo)軌的上閂銷把變頻器固定到導(dǎo)軌的安裝位置上。 向?qū)к壣习磯鹤冾l器，直到導(dǎo)軌的下閂銷嵌入到位。 從導(dǎo)軌上拆卸變頻器的步驟：為了松開變頻器的釋放機(jī)構(gòu)，將螺絲刀插入釋放機(jī)構(gòu)中。 向下施加壓力，導(dǎo)軌的下閂銷就會(huì)松開

38、。 將變頻器從導(dǎo)軌上取下。2.MM420 變頻器的接線打開變頻器的蓋子后，就可以連接電源和電動(dòng)機(jī)的接線端子。接線端子在變頻器機(jī)殼下蓋板內(nèi)，機(jī)殼蓋板的拆卸步驟如圖 所示。圖機(jī)殼蓋板的拆卸步驟拆卸蓋板后可以看到變頻器的接線端子如圖5-13 所示.圖MM420 變頻器的接線端子（）頻器主電路的接線YL-335B 分揀單元變頻器主電路電源由配電箱通過自動(dòng)開關(guān)（斷路器）QF 單獨(dú)提供一路三相電源，連接到圖5-13 的電源接線端子，電動(dòng)機(jī)接線端子引出線則連接到電動(dòng)機(jī)。注意接地線PE 必須連接到變頻器接地端子，并連接到交流電動(dòng)機(jī)的外殼。（）頻器控制電路的接線見圖圖-14 MM420 變頻器方框圖. MM42

39、0 變頻器的BOP 操作面板圖-15 所示是基本操作面板（BOP）的外形。利用BOP可以改變變頻器的各個(gè)參數(shù)。BOP 具有7 段顯示的五位數(shù)字，可以顯示參數(shù)的序號(hào)和數(shù)值，報(bào)警和故障信息，以及設(shè)定值和實(shí)際值。參數(shù)的信息不能用BOP 存儲(chǔ)。圖-15 BOP 操作面板基本操作面板（BOP）備有8 個(gè)按鈕，表5-1 列出了這些按鈕的功能。表按鈕功能. MM420 變頻器的參數(shù)1、參數(shù)號(hào)和參數(shù)名稱參數(shù)號(hào)是指該參數(shù)的編號(hào)。參數(shù)號(hào)用0000 到9999 的4 位數(shù)字表示。在參數(shù)號(hào)的前面冠以一個(gè)小寫字母“r”時(shí)，表示該參數(shù)是“只讀”的參數(shù)。其它所有參數(shù)號(hào)的前面都冠以一個(gè)大寫字母“P”。這些參數(shù)的設(shè)定值可以直接

40、在標(biāo)題欄的“最小值”和“最大值”范圍內(nèi)進(jìn)行修改。下標(biāo) 表示該參數(shù)是一個(gè)帶下標(biāo)的參數(shù)，并且指定了下標(biāo)的有效序號(hào)。通過下標(biāo)，可以對(duì)同一參數(shù)的用途進(jìn)行擴(kuò)展，或?qū)Σ煌目刂茖?duì)象，自動(dòng)改變所顯示的或所設(shè)定的參數(shù)。2、參數(shù)設(shè)置方法用BOP 可以修改和設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，使變頻器具有期望的特性，例如，斜坡時(shí)間，最小和最大頻率等。選擇的參數(shù)號(hào)和設(shè)定的參數(shù)值在五位數(shù)字的LCD 上顯示。更改參數(shù)的數(shù)值的步驟可大致歸納為：查找所選定的參數(shù)號(hào)；進(jìn)入?yún)?shù)值訪問級(jí)，修改參數(shù)值；確認(rèn)并存儲(chǔ)修改好的參數(shù)值。圖5-14 說明如何改變參數(shù)P0004 的數(shù)值。按照?qǐng)D中說明的類似方法，可以用BOP設(shè)定常用的參數(shù)。參數(shù)P0004（參數(shù)過濾器

41、）的作用是根據(jù)所選定的一組功能，對(duì)參數(shù)進(jìn)行過濾（或篩選），并集中對(duì)過濾出的一組參數(shù)進(jìn)行訪問，從而可以更方便地進(jìn)行調(diào)試。P0004 可能的設(shè)定值如表 所示，缺省的設(shè)定值=0。表-2 參數(shù)P0004 的設(shè)定值假設(shè)參數(shù)P0004 設(shè)定值=0，需要把設(shè)定值改為3。改變?cè)O(shè)定值步驟如表 所示。表5-3 改變參數(shù)P0004 設(shè)定數(shù)值的步驟. MM420 變頻器的參數(shù)訪問MM420 變頻器有數(shù)千個(gè)參數(shù)，為了能快速訪問指定的參數(shù)，MM420 采用把參數(shù)分類，屏蔽（過濾）不需要訪問的類別的方法實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)這種過濾功能的有如下幾個(gè)參數(shù)：（） 上面所述的參數(shù)P0004 就是實(shí)現(xiàn)這種參數(shù)過濾功能的重要參數(shù)。當(dāng)完成了P00

42、04的設(shè)定以后再進(jìn)行參數(shù)查找時(shí)，在LCD 上只能看到P0004 設(shè)定值所指定類別的參數(shù)。（） 參數(shù)P0010 是調(diào)試參數(shù)過濾器，對(duì)與調(diào)試相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行過濾，只篩選出那些與特定功能組有關(guān)的參數(shù)。P0010 的可能設(shè)定值為：0（準(zhǔn)備），1（快速調(diào)試），2（變頻器），29（下載），30（工廠的缺省設(shè)定值）；缺省設(shè)定值為0。（） 參數(shù)P0003 用于定義用戶訪問參數(shù)組的等級(jí)，設(shè)置范圍為14，其中：“1” 標(biāo)準(zhǔn)級(jí)：可以訪問最經(jīng)常使用的參數(shù)?！?” 擴(kuò)展級(jí)：允許擴(kuò)展訪問參數(shù)的范圍，例如變頻器的I/O 功能。“3” 專家級(jí)：只供專家使用?！?” 維修級(jí)：只供授權(quán)的維修人員使用具有密碼保護(hù)。該參數(shù)缺省設(shè)置為等

43、級(jí)1（標(biāo)準(zhǔn)級(jí)），對(duì)于大多數(shù)簡(jiǎn)單的應(yīng)用對(duì)象，采用標(biāo)準(zhǔn)級(jí)就可以滿足要求了。用戶可以修改設(shè)置值，但建議不要設(shè)置為等級(jí)4（維修級(jí)），用BOP 或AOP 操作板看不到第4 訪問級(jí)的參數(shù)。4 分揀單元的PLC 控制及編程4.1工作任務(wù).分揀單元的工作目標(biāo)是完成對(duì)白色芯金屬工件、白色芯塑料工件和黑色芯的金屬或塑料工件進(jìn)行分揀。為了在分揀時(shí)準(zhǔn)確推出工件，要求使用旋轉(zhuǎn)編碼器作定位檢測(cè)。并且工件材料和芯體顏色屬性應(yīng)在推料氣缸前的適應(yīng)位置被檢測(cè)出來(lái)。.分揀單元上電和氣源接通后，若工作單元的三個(gè)氣缸均處于縮回位置，則 “正常工作”指示燈HL1 常亮，表示分揀單元已準(zhǔn)備好。否則，該指示燈以1Hz 頻率閃爍。.若分揀單元

44、已準(zhǔn)備好，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)，“分揀單元運(yùn)行”指示燈HL2 常亮。當(dāng)傳送帶入料口人工放下已裝配的工件時(shí)，變頻器立即啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)以頻率固定為30Hz 的速度，把工件帶往分揀區(qū)。如果工件為白色芯金屬件，則該工件對(duì)到達(dá)1 號(hào)滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到1 號(hào)槽中；如果工件為白色芯塑料，則該工件對(duì)到達(dá)2 號(hào)滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到2 號(hào)槽中；如果工件為黑色芯，則該工件對(duì)到達(dá)3 號(hào)滑槽中間，傳送帶停止，工件對(duì)被推到3 號(hào)槽中。工件被推出滑槽后，該工作單元的一個(gè)工作周期結(jié)束。僅當(dāng)工件被推出滑槽后，才能再次向傳送帶下料。如果在運(yùn)行期間按下停止按鈕，該工作單元在本工作周期結(jié)束后停止

45、運(yùn)行。4.2 PLC 的I/O 接線根據(jù)工作任務(wù)要求，分揀單元機(jī)械裝配和傳感器安裝如圖 所示。圖 分揀單元機(jī)械安裝效果圖分揀單元裝置側(cè)的接線端口信號(hào)端子的分配如表 所示。由于用于判別工件材料和芯體顏色屬性的傳感器只須安裝在傳感器支架上的電感式傳感器和一個(gè)光纖傳感器，故光纖傳感器2 可不使用。表 分揀單元裝置側(cè)的接線端口信號(hào)端子的分配分揀單元PLC 選用S7-224 XP AC/DC/RLY 主單元，共14 點(diǎn)輸入和10 點(diǎn)繼電器輸出。選用S7-224 XP 主單元的原因是，當(dāng)變頻器的頻率設(shè)定值由HMI 指定時(shí)，該頻率設(shè)定值是一個(gè)隨機(jī)數(shù)，需要由PLC 通過D/A 變換方式向變頻器輸入模擬量的頻率

46、指令，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度連續(xù)調(diào)整。S7-224 XP 主單元集成有2 路模擬量輸入，1 路模擬量輸出，有兩個(gè)RS-485 通信口。可滿足D/A 變換的編程要求（見項(xiàng)目六）。本項(xiàng)目工作任務(wù)僅要求以30Hz 的固定頻率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，只須用固定頻率方式控制變頻器即可。本例中，選用MM420 的端子“5”（DIN1）作電機(jī)啟動(dòng)和頻率控制，PLC 的信號(hào)表見表，I/O 接線原理圖如圖 所示。表 分揀單元PLC 的 I/O 信號(hào)表為了實(shí)現(xiàn)固定頻率輸出，變頻器的參數(shù)應(yīng)如下設(shè)置： 命令源P0700=2（外部I/O），選擇頻率設(shè)定的信號(hào)源參數(shù)P1000=3（固定頻率）； DIN1 功能參數(shù)P0701=16（直接選

47、擇 + ON 命令），P1001=30Hz； 斜坡上升時(shí)間參數(shù)P1120 設(shè)定為1 秒，斜坡下降時(shí)間參數(shù)P1121 設(shè)定為0.2 秒。（注：由于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率很小，此參數(shù)設(shè)定不會(huì)引起變頻器過電壓跳閘）圖 分揀單元PLC 的I/O 接線原理圖.分揀單元的編程要點(diǎn).高速計(jì)數(shù)器的編程高速計(jì)數(shù)器的編程方法有兩種，一是采用梯形圖或語(yǔ)句表進(jìn)行正常編程，二是通過STEP7-Micro/WIN 編程軟件進(jìn)行引導(dǎo)式編程。不論那一種方法，都先要根據(jù)計(jì)數(shù)輸入信號(hào)的形式與要求確定計(jì)數(shù)模式；然后選擇計(jì)數(shù)器編號(hào)，確定輸入地址。分揀單元所配置的PLC 是S7-224XP AC/DC/RLY 主單元，集成有6 點(diǎn)的高速計(jì)數(shù)器

48、，編號(hào)為HSC0HSC5，每一編號(hào)的計(jì)數(shù)器均分配有固定地址的輸入端。同時(shí)，高速計(jì)數(shù)器可以被配置為12 種模式中的任意一種。如表 所示。表 S7-200PLC 的HSC0HSC5 輸入地址和計(jì)數(shù)模式根據(jù)分揀單元旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的脈沖信號(hào)形式 (A/B 相正交脈沖，Z 相脈沖不使用，無(wú)外部復(fù)位和啟動(dòng)信號(hào)) ，由表5-11 容易確定，所采用的計(jì)數(shù)模式為模式9，選用的計(jì)數(shù)器為HSC0，B 相脈沖從I0.0 輸入，A 相脈沖從I0.1 輸入，計(jì)數(shù)倍頻設(shè)定為4 倍頻。分揀單元高速計(jì)數(shù)器編程要求較簡(jiǎn)單，不考慮中斷子程序，預(yù)置值等。使用引導(dǎo)式編程，很容易自動(dòng)生成了符號(hào)地址為“HSC_INIT”的子程序。其程序清

49、單如圖 所示圖子程序HSC_INIT 清單在主程序塊中使用SM0.1（上電首次掃描ON）調(diào)用此子程序，即完成高速計(jì)數(shù)器定義并啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。.旋轉(zhuǎn)編碼器脈沖當(dāng)量的測(cè)試。根據(jù)傳送帶主動(dòng)軸直徑計(jì)算旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖當(dāng)量，其結(jié)果只是一個(gè)近似值。在分揀單元安裝調(diào)試時(shí)，除了要仔細(xì)調(diào)整盡量減少安裝偏差外，尚須現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試脈沖當(dāng)量值。一種測(cè)試方法的步驟如下：.分揀單元安裝調(diào)試時(shí)，必須仔細(xì)調(diào)整電動(dòng)機(jī)與主動(dòng)軸聯(lián)軸的同心度和傳送皮帶的張緊度。調(diào)節(jié)張緊度的兩個(gè)調(diào)節(jié)螺栓應(yīng)平衡調(diào)節(jié)，避免皮帶運(yùn)行時(shí)跑偏。傳送帶張緊度以電動(dòng)機(jī)在輸入頻率為1Hz 時(shí)能順利啟動(dòng)，低于1Hz 時(shí)難以啟動(dòng)為宜。測(cè)試時(shí)可把變頻器設(shè)置為在BOP 操作板進(jìn)行操作

50、（啟動(dòng)/停止和頻率調(diào)節(jié)）的運(yùn)行模式，即設(shè)定參數(shù)P0700 = 1（使能BOP 操作板上的起動(dòng)/停止按鈕），P1000 = 1（使能電動(dòng)電位計(jì)的設(shè)定值）。.安裝調(diào)整結(jié)束后，變頻器參數(shù)設(shè)置為：P0700 = 2（指定命令源為“由端子排輸入”），P0701 = 16（確定數(shù)字輸入DIN1 為“直接選擇 + ON” 命令）P1000 = 3（頻率設(shè)定值的選擇為固定頻率），P1001 = 25Hz（DIN1 的頻率設(shè)定值）.在PC 機(jī)上用STEP7-Micro/WIN 編程軟件編寫PLC 程序。主程序清單見圖圖 脈沖當(dāng)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試主程序運(yùn)行PLC 程序，并置于監(jiān)控方式。在傳送帶進(jìn)料口中心處放下工件后，按啟

51、動(dòng)按鈕啟動(dòng)運(yùn)行。工件被傳送到一段較長(zhǎng)的距離后，按下停止按鈕停止運(yùn)行。觀察STEP7-Micro/WIN 軟件監(jiān)控界面上VD0 的讀數(shù)，將此值填寫到表 的“高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)”一欄中。然后在傳送帶上測(cè)量工件移動(dòng)的距離，把測(cè)量值填寫到表中“工件移動(dòng)距離”一欄中；計(jì)算高速計(jì)數(shù)脈沖數(shù)/4 的值，填寫到“編碼器脈沖數(shù)”一欄中，則脈沖當(dāng)量計(jì)算值=工件移動(dòng)距離/編碼器脈沖數(shù)，填寫到相應(yīng)欄目中。表 脈沖當(dāng)量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)重新把工件放到進(jìn)料口中心處，按下啟動(dòng)按鈕即進(jìn)行第二次測(cè)試。進(jìn)行三次測(cè)試后，求出脈沖當(dāng)量平均值為：=（1+2+3）/3=0.2576。按安裝尺寸重新計(jì)算旋轉(zhuǎn)編碼器到各位置應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)：當(dāng)工件從下料口

52、中心線移至傳感器中心時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出456 個(gè)脈沖；移至第一個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，發(fā)出650 個(gè)脈沖；移至第二個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出1021 個(gè)脈沖；移至第三個(gè)推桿中心點(diǎn)時(shí)，約發(fā)出1361 個(gè)脈沖。上述數(shù)據(jù)4 倍頻后，就是高速計(jì)數(shù)器HC0 經(jīng)過值。在本項(xiàng)工作任務(wù)中，編程高速計(jì)數(shù)器的目的，是根據(jù) HC0 當(dāng)前值確定工件位置，與存儲(chǔ)到指定的變量存儲(chǔ)器的特定位置數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以確定程序的流向。特定位置數(shù)據(jù)是：進(jìn)料口到傳感器位置的脈沖數(shù)為1824，存儲(chǔ)在VD10 單元中（雙整數(shù)）；進(jìn)料口到推桿1 位置的脈沖數(shù)為2600，存儲(chǔ)在VD14 單元中；進(jìn)料口到推桿2 位置的脈沖數(shù)為4084，存儲(chǔ)在VD18 單元中

53、；進(jìn)料口到推桿3 位置的脈沖數(shù)為5444，存儲(chǔ)在VD22 單元中?？梢允褂脭?shù)據(jù)塊來(lái)對(duì)上述V 存儲(chǔ)器賦值，在STEP7-Micro/WIN 界面項(xiàng)目指令樹中，選擇 數(shù)據(jù)塊用戶定義1；在所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)頁(yè)界面上逐行鍵入V 存儲(chǔ)器起始地址、數(shù)據(jù)值及其注釋（可選），允許用逗號(hào)、制表符或空格作地址和數(shù)據(jù)的分隔符號(hào)。如圖所示。圖 使用數(shù)據(jù)塊對(duì)V 存儲(chǔ)器賦值注意：特定位置數(shù)據(jù)均從進(jìn)料口開始計(jì)算，因此，每當(dāng)待分揀工件下料到進(jìn)料口，電機(jī)開始啟動(dòng)時(shí)，必須對(duì)HC0 的當(dāng)前值（存儲(chǔ)在SMD38 中）進(jìn)行一次清零操作。.程序結(jié)構(gòu).分揀單元的主要工作過程是分揀控制，可編寫一個(gè)子程序供主程序調(diào)用，工作狀態(tài)顯示的要求比較簡(jiǎn)單，可

54、直接在主程序中編寫。.主程序的流程與前面所述的供料、加工等單元是類似的。但由于用高速計(jì)數(shù)器編程，必須在上電第1 個(gè)掃描周期調(diào)用HSC_INIT 子程序，以定義并使能高速計(jì)數(shù)器。主程序的編制，見附錄。.分揀控制子程序也是一個(gè)步進(jìn)順控程序，編程思路如下：當(dāng)檢測(cè)到待分揀工件下料到進(jìn)料口后，清零HC0 當(dāng)前值，以固定頻率啟動(dòng)變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。梯形圖如圖 所示。當(dāng)工件經(jīng)過安裝傳感器支架上的光纖探頭和電感式傳感器時(shí)，根據(jù)2 個(gè)傳感器動(dòng)作與否，判別工件的屬性，決定程序的流向。HC0 當(dāng)前值與傳感器位置值的比較可采用觸點(diǎn)比較指令實(shí)現(xiàn)。完成上述功能的梯形圖見圖所示。 據(jù)工件屬性和分揀任務(wù)要求，在相應(yīng)的推料氣缸

55、位置把工件推出。推料氣缸返回后，步進(jìn)順控子程序返回初始步。圖 分揀控制子程序初始步梯形圖圖 在傳感器位置判別工件屬性的梯形圖4.5變頻器輸出的模擬量控制根據(jù)任務(wù)可知，變頻器的速度由PLC 模擬量輸出來(lái)調(diào)節(jié)（0-10V），啟停由外部端子來(lái)控制。因此在項(xiàng)目五的任務(wù)基礎(chǔ)上，變頻器的參數(shù)要作相應(yīng)得調(diào)整，要調(diào)整的參數(shù)設(shè)置如下表4-5：表4-5 變頻器參數(shù)設(shè)置CPU 224XPCN 有一路模擬量輸出，信號(hào)格式有電壓和電流兩種。電壓信號(hào)范圍是0-10V，電流信號(hào)是0-20MA， 在PLC 中對(duì)應(yīng)的數(shù)字量滿量程都是0-32000。如果使用輸出電壓模擬量則接PLC 的M、V 端，電流模擬量則接M、I 端。這里采用電壓信號(hào)，見分揀站原理圖所示。如何把觸摸屏給定的