PLC的自动检测控制系统的设计.doc

摘要 PLC发展至今，已有30余年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天复地的变化，PLC亦在不断的发展变化之中，PLC正朝着新的技术发展。 本课题主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了利用可编程控制器控制电梯的功能，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当电梯的功能增加时，硬件接线上只需增加行程开关输入信号，原来的接线不需改变，软件上只需增加相应程序以及输入的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面，到达了设计的要求，表明该设计方案是可行的。可编程控制器PLC因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。检测控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度，通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。关键词:传感器 可编程控制器PLC 检测单元目录摘要.0目录.1引言.2第一章 绪论2 1.1本课题设计的背景2 1.2本课题设计的目的和意义3第二章 系统控制方案的确定4 2.1检测技术的概述4 2.2系统的控制要求5 2.3控制系统中的主要控制元件5 2.3.1 总控柜电气部分.5 2.4系统控制方案6 2.5检测控制系统的原理图7第三章 系统硬件设计7 3.1可编程控制器(PLC)的选型.7 3.1.1 PLC概述.7 3.1.2 PLC的选型.8 3.2电机的选型.10 3.3继电器的选型.11 3.4传感器的选型.11 3.5气动回路设计图.16 3.6硬件结构简图.16 3.7硬件系统接线图.17 3.8 I/O分配表.18第四章 系统软件设计.19 4.1 PLC梯形图概述.19 4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作方法.19 4.3 系统工作过程分析.20第五章 结论.23参考文献.23引言 可编程控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC.它是20世纪70年代以来,在集成电路、计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于它具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用与自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，出有许多从国外引进的设备、自动化生产线外，国产的机床设备已越来越多地采用PLC控制系统取代传统的继电接触器控制系统。与继电接触器系统相比系统更加可靠；占位空间比继电接触器控制系统小；价格上能与继电接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。采用可编程控制起来实现柔性制造单元的控制对于提高检测单元运行的稳定性、降低检测单元单元控制系统的成本以及缩柔性制造单元的开发周期都具有实际意义。通过本课题的研究，可以在一定程度上推动柔性制造相关行业的发展，拓展PLC在自动化行业的应用领域，具有一定的经济和理论意义。第一章 绪论1.1 本课题设计的背景1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（GM）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称PLC（programmable logic controller）。70年代后期随着微电子技术和计算机的迅猛发展，是PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制域，真正成为一种电子计算机工业控制装置，故称为可编程控制器，简称为PC（programmable controller），但由于PC容易与个人计算机（programmable computer）相混淆，故人们仍习惯的用plc作为可编程器的缩写。1985年国际电工委员会（IEC）对PLC的定义如下：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以变成的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。PLC是继电器逻辑控制系统发展而来，所以他在数学处理、顺序控制方面具有一定优势，继电器在控制系统中主要起两种作用：（1）逻辑运算（2）弱电控制强电。PLC是集自动控制技术，计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置已跃居工业自动化三大支柱（PLC ROBOT CAD/CAM）的首位。可编程控制器，简称PLC，他在集成电路、计算机技术的基础上发展起来的一种新型工业控制设备。具有：1 可靠性高、抗干扰能力强 2 设计安装容易 3维护工作量少 4功能强，通用性高 5开发周期短 成功率高 6体积小、重量轻、功耗低等特点。已经广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为实现工业生产自动化支柱产品。与继电接触器系统相比系统更加可靠，占位空间比他小，价格上能与其竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀、接触器与与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传输数据等。因此，进行电梯的PLC控制系统的设计，可推动电梯行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。柔性制造单元（FMC）是由中心控制计算机、加工中心与自动交换工件（AWC、APC）装置所组成，工件一次装夹后可在柔性制造单元中的加工中心上加工，使得加工的柔性（可编程性）加工精度和生产效率更高。在柔性制造单元中，中心控制计算机负责作业调度、自动检测与工况自动监控等功能；柔性制造单元可以作为组成柔性制造系统的基础，也可以做独立的自动化加工设备，由于柔性制造单元自成体系，占地面积小，成本低，而且功能完善，加工适应范围广，故有廉价小型柔性制造系统之称。检测环节是生产过程中的重要环节，要保证货物减少次品，必须实现实时记录数据，缩短信息与实物发生中的时间差，真实的反映货物的流通过程检测控制系统由主控PLC和红外传感器、光电传感器、色彩传感器、电容式传感器、电感传感器组成，全程监视系统采用HMI,系统采用分布式控制模式，此种控制模式为目前大型生产流水线普遍采用的数据通讯控制模式。1.2 本课题设计的目的和意义随着我国经济的高速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已进入一个崭新的时代，其应用越来越广。而电梯作为现代高层建筑的垂直交通工具，与人们的生活紧密相关，有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市得以长高，电梯已成为人类现代生活广泛使用的人员运输工具。随着人们对电梯运行安全性、高效性、舒适性等要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，其逻辑控制也由PLC代替原来的继电气控制。继电器组成的顺序控制系统是最早的一种实现电梯控制的方法。但是，进入90年代，随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对电梯的安全性、可靠性的要求越来越高，继电器弱点就越来越明显。可编程控制器PLC因为稳定可靠、结构简单、成本低廉、简单易学、功能强大和使用方便已经成为应用面最广、最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。检测控制要求接入设备使用简便，对应于系统组态的编程简单，具有人性化的人机界面，配备应用程序库，加快编程和调试速度，通过PLC对程序设计，提高了电梯的控制水平，并改善了电梯运行的舒适感，因此PLC在电梯控制系统中的应用非常广泛，非常有实际价值。第二章 系统控制方案的确定2.1 检测技术的概述检测技术是人们为了对被测对象所包含的信息进行定性的了解和定量的掌握所采取的一系列技术措施，他是产品检测和质量控制的重要手段。借助于检测工具对产品进行质量评价使人们十分熟悉的，这是检测技术最重要的应用领域。另外，随着新型检测技术的不断成熟和发展，他在大型设备安全经济运行和检测中得到了越来越广泛的应用。例如，电力、石油、化工、机械等行业的一些大型设备，通常在高温、高压、高速和大功率状态下运行，保证这些关键设备的安全运行具有十分重要的意义。为此，通常设置故障检测系统以对温度、压力、流量、转速、震动和噪声等多种参数进行长期的动态监测，以便及时发现异常情况，加强故障防御，达到早期诊断的目的。这样做可以避免严重的突发事故，保证设备和人身安全，提高经济效益，随着计算机技术的发展，这类监测系统已经发展到故障自诊断系统。可采用计算机来处理监测信息，进行分析、判断，及时诊断出设备故障并自动报警或采用相应的对策。检测技术也是自动化系统中不可缺少的组成部分，任何生产过程都可以看作是有物流和信息流组合而成的，反应物流的数量、状态和趋向的信息流是管理和控制物流的依据，为了有目的的进行控制，有限必须通过检测获得有关信息然后才能进行分析判断以便实现自动控制。因此，自动检测与转换是自动化技术中不可缺少的组成部分。检测技术的完善和发展推动着现代科学进步，人们在自然科学的各个领域内从事的研究工作，一般是利用已知的规律对观测、实验的结果进行概括、推理，从面对所研究的对象去得定量的概念，并发现它的规律性，然后上升到理论，因此，现代化检测手段所达到的水平在很大程度上决定了科学研究的深度和广度，检测技术达到的水平越高，提供的信息越丰富、越可靠，科学研究取得突破性进展的可能性就越大。从另一方面看，现代化生产和科学技术的发展也不断地对检测技术提出新的要求和课题，成为促进检测技术向前发展的动力，科学技术的新发现核心成果不断应用于检测技术当中，也有利的促进了检测技术自身的现代化。检测技术与现代化生产和科学技术的密切关系，使它成为一门十分活跃的技术学科，几乎渗透到人类的一切活动领域，发挥着越来越大的作用。2.2 系统的控制要求本设计采用了自动生产线单个监测功能单元，控制要求如下：当系统未与运行原点时，按下任何单站或总站的启动按钮后，个单元的传送代开始转动，本站及总站的指示灯亮。当托盘及工件运输到该单元时，限位气缸阻止其放行，该单元开始一个新工作周期。此时，传感器检测到托盘到位后，提升气缸电磁阀通电，机械臂下降，到位后加紧气缸电磁阀通电，将工件加紧，然后提升气缸电磁阀断电，机械臂上升，此时，限位气缸电磁阀通电，放行托盘。根据检测对工件的检测结果处理工件，并对成、废品做不同处理。该系统将缺少盖子、是销钉或带金属销钉的工件视为废品，其余为正品。工件为正品时：摆动气缸电磁阀通电，将工件旋转90并保持该状态6秒，确保托盘已经通过该分拣单元。然后该单元传送带断电，提升气缸电磁阀通电，机械臂下降，保证工件垂直放置在传送带上，然后传送带通电，工件放行，限位气缸电磁阀断电。工件为废品时：摆动气缸电磁阀通电，将工件旋转90，然后直线气缸电磁阀通电，将工件运至废品位，然后加紧气缸断电，工件落到废品输送单元的涌道上，直线气缸电磁阀断电，机械臂回到初始位置，限位气缸电磁阀断电。2.3 控制系统中的主要控制元件2.3.1总控柜电气部分1） 总电源箱三相断电路器： 电压 380V 电流 10A漏电保护开关： 30mA 0.1S三相电源插口： 380V 16A三相国产插座： 220V 10A急停按钮：24V直流电源： 24V 直流 红为正：黑为负24V直流电源：单相标准国产插座： 220V 10A2） 总控制器采用三菱 FX2N-64MR 可编程控制器电源模块输入/输出模块整套装置控制3） 总电控按钮组合急停按钮、复位按钮、启动按钮、启动按钮4） 总气源开关及气泵气泵电源插入总电源箱单相220V插座，上电（合闸）气泵开始工作，当气压达到6Mpa时，可以使用，打开电源总气源开关，蓝色旋钮，气压达到4Mpa时，可以正常工作。5） 总报警指示灯当红灯亮时表示停止运行当黄灯亮时表示运行故障当绿灯亮时表示运行正常2.4 系统控制方案检测控制系统由主控制PLC和红外传感器、光电传感器、色彩传感器、电容式传感器、电感式传感器组成；分捡控制系统由主控PLC和舌簧式行程开关、电感式传感器、电容式传感器、继电器、阀岛等组成；全程监视系统采用HMI。控制系统供电板的主要作用是把工频AC220V转换为DC24V，给主控单元和DP从站供电。系统的检测部分中采用了红外传感器、光电传感器、色彩传感器、电容式传感器、电感式传感器组成，通过RS422将数据送至主控PLC中，系统设计流程图如图2-1所示： 2.5 检测控制系统的原理图如图所示是三菱PLC检测控制系统的原理图如图2-2所示第三章 系统硬件设计3.1 可编程控制器（PLC）的选型3.1.1 PLC概述可编程控制器，英文称Programmable Controller，简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称。PLC适用于工业现成的点控制器。它源于继电器控制技术，但基于电子计算机。他通过运行存储在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普通计算机进行入出信息变幻时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑。而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用，特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，便于维修及刚干扰等问题，入出信息变换及可靠地物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本要点。PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电气控制装置多得多、强得多。PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：1 逻辑处理功能；2 数据运算功能；3 准确定时功能；4 高速计数功能；5中断处理（可实现各种内外中断）功能；6程序与数据存储功能；7联网通信功能；8自检测、自诊断功能。可以说，反普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎也都可以做到。像PLC这样，既丰富功能与一身，是别的电控器所没有的，更是传统的继电器电路所无法比拟的。丰富的功能为PLC的广泛应用提供了可能，同时，也为自动门行业的远程化、信息化及智能化创造了条件。3.1.2 PLC的选型 在PLC系统设计时，有限应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能性价比的PLC和设计相应的控制系统。1. 输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，在增加10%20%的可扩展余量后，对输入输出点数进行圆整，根据估算的方法故本课题的I/O点数为输入31点，输出33点。2. 存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，须在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按照数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。因此本课题的PLC内存容量选择应能存储2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。3. 控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。根据本课题所涉及的自动门控制的需要，主要介绍以下几种功能的选择。（1） 控制功能PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储器容量。（2） 编程功能离线编程方式：PLC和编程器共用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编成后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中场采用。五种标准化编程语言：顺序功能图SFC、梯形图LD、功能模块图FBD 三种图形化语言和语句表IL、结构文本ST 两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123），同时，还应支持多种语言编程形式，如C,BASIC等，以满足特殊控制场合的控制要求。（3） 诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等不见信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。4 机型的选择目前，国内众多的生产厂家生产了多种系列功能各异的PLC产品，使用户眼花缭乱、无所适从。通过对输入/输出点的选择、对存储容量的选择、对I/O响应时间的选择以及输出负载的特点选型的分许。我们决定使用我们学校已经有的三菱公司生产的FX2N系列的FX2N-64MR型号的可编程控制作为检测及分检的控制器。（如图3-1） 3.2 电机的选型普通工业上用的直流电机，转子电阻低，机械特性好，转差率小，运行效率高。但由于普通交流感应电动机的启动电流大，一般为额定电流的47倍，由于电梯的频繁启动，大的起动电流会引起电网电压的大幅波动，另外由于这类电动机起动转矩也比较大，一般为额定转距的35倍，这样大的起动转距会使乘坐舒服感极差。故普通工业用的交流感应电动机不能用电梯曳引机。电梯曳引电机特点电梯是典型的位能性负载，根据电梯的工作特性，电动机应有如下性质：（1） 能频繁地起动和制动（2） 起动电流较小（3） 电动机运行噪声低（4） 电动机散热好此外，曳引电动机具备两个轴伸端：其一端为传动端与减速器耦合，另一端为非传动端，通常装有飞轮。用于增加运动系统的转动惯量，改散起动过程乘坐舒适感，并兼做盘车手轮。考虑以上各种因素，本设计选用J250系列永磁无齿曳引机（如图32）。3.3 继电器的选型继电器是具有隔离功能的自动开关元件（如图3-3），广泛应用于遥控、遥测、通讯、自动控制、机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。继电器室一种电子控制器件，它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”，故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。当输入量（如电压、电流等）达到规定值时，是被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量（如电流、电压、频率、功率等）继电器及非电气量（如温度、压力、速度等）继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。电磁式继电器原理：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的，只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（长闭合点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常敝”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，成为常开触点；处于接通状态的静触点称为常闭触点。3.4 传感器的选型传感器就是能感知外界信息并将其按一定规律转换成可用信号的机械电子装置。简言之，传感器就是将外界被测信号转换成为电信号的电子装置，他由敏感器件和转换器件两部分组成，有的半导体敏感器件可以直接输出电信号，其本身就构成传感器。敏感器件品种繁多，就其感知外界信息的原理而言，可分为：物理类，基于力、热、光、电、磁和声等物理效应； 化学类，基于化学反应的原理：生物类，基于酶、抗体和激素等分子识别功能。通常，根据其基本感知功能可分为热敏原件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、放射线敏元件、色敏元件和味敏元件等十大类。1. 电感式传感器电感式传感器（如图3-4）是由LC振荡器、开关电路及放大输出电路三大部分组成。振荡器产生一个交变磁场。当外界的金属性导电物体接近这一磁场，并达到感应区时，在金属物体内产生涡流，从而导致震荡衰减，以致停振，振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。2. 光电传感器光电传感器（图3-5）的基本转换原理是将被测量参数转换成光信号的变化，然后将光信号作用与光电元件转换成电信号的输出。常用的光电传感器是采用发光二极管作为光源，光源经过透镜聚焦与空间某一点。乳沟在该店有障碍物，光就照不到光敏二极管上，电路处于偏置状态，PN结截止，反向电流很小，当没有障碍物遮挡时，光找到光敏二极管上时，PN结附近产生电子空穴时，并在外电场合内电场的共同作用下，漂移过PN结，产生光电流，此时，光电流与光照强度呈正比，光敏二极管处于导通状态。具体方法是在光源侧使用发光二极管，在受光侧使用光敏二极管，并将信号处理电路集成只坐在一块芯片上。它的特点是体积小，可靠性高，工作电源电压范围宽，接口电路的复杂程度大幅减少，可直接与TTL，LSTTL和CMLS电路芯片连接。3. 电容式传感器电容式传感器（图3-6）的刚硬由两个同轴金属电极构成，很像“打开的”电容器电极，该两个电极构成一个电容，串联在RC振荡回路内。电源接通时，RC振荡器不振荡，当一个目标朝着电容器的电极靠近时，电容器的容量增加，使振荡器开始振荡，通过后级电路的处理，将停振和振荡两种信号转换成开关信号，从而起到了检测有无物体存在的目的。该传感器能检测金属物体，也能检测废金属物体，对金属物体可以获得最大的动作距离，对非金属物体动作距离决定于材料的介电系数越大，可获得的动作距离越大。当一个目标靠近时，电容式传感器的电流消耗随之增加。 可对金属和非金属材料进行无接触的检测。例如：木材、玻璃、纸板、塑料、皮革、陶瓷、液体、沙石、金属。4. 色彩传感器色彩传感器（图3-7）分为三种不同类型：光到光电流转换，光到模拟电压转换，光到数字转换。前者通常只代表实际色彩传感器的输入部分，因为原始光电流的幅度非常低，总是要求放大，以将光电流转换成可用的水平。所以，最实用的模拟输出色彩传感器至少会有一个跨阻抗放大器，并提供电压输出。光到模拟电压色彩传感器由色彩滤波器后面的光电二极管阵列与整合的电流到电压转换电路（通常是跨阻抗放大器）组成，如图1.2所示。落在每个光电二极管上的光转换成光电流，其幅度取决于亮度及入射光的波长（由于色彩滤波器）。 如果没有色彩滤波器，典型的硅光电二极管会对从超紫色区域直到可视区域的波长作出响应，在光谱接近红外线的部分，峰值响应区域位于800nm和950nm之间，红色、绿色和蓝色透射色彩滤波器将重塑和优化光电二极管的光谱响应。正确设计的滤波器将对模仿人眼的滤波后的光电二极管阵列提供光谱响应。三个光电二极管中的每个光电二极管的光电流会使用电流到电压转换器，转换成VRout、VGout、和Vbout。 有两种色彩传感模式：反射传感和透射传感。 在反射传感（图3-8）中，色彩传感器检测从某个便面或对象反射的光，光源和色彩传感器都放在目标表面附近。来自光源（如白炽灯或荧光灯、白色LED或校准后的RGB LED模块）的光弹跳离开表面，被色彩传感器侧得。反射离开表面的色彩与表面的颜色有关。例如，白光入射到红色表面上，会反射为红色。反射的红光撞击色彩传感器，产生R，G和B输出电压。通过解释三个电压，可以确定色彩。由于三个输出电压与反射光的密度线性提高，因此色彩传感器还可以测量表面或物体的反射系数。我选用这些设备因为他们都有较好的性能，例如FX2N-64MR系列的强大功能表现在使其无论在独立运行中，或相连成网络节能实现复杂的控制功能，因此他去有极高的性能/价格比。 3.5 气动回路设计图如图3-11 所示是气动回路原理图。图中A1为夹紧气缸，S1是夹紧位S2是放松位。1DT是夹紧气缸的电磁阀，电磁阀得电夹紧气缸夹紧；电磁阀失电则气缸放松，A2为摆动气缸，S3是初始位 S4是旋转位，2DT是摆动气缸的电磁阀，电磁阀得电摆动气缸旋转至S4，失电则返回至初始位s3。A3是提升气缸，s5是初始位s6是提升位。3dt是提升气缸电磁阀，电磁阀得电则提升汽缸升至s6，失电则返回初始位s5,。A4是直线气缸，s7是初始位s8是废品分检位。4dt是直线气缸电磁阀，电磁阀得电则直线气缸工作至废品分拣位s8，失电则返回至初始位s7，a5是限位气缸，s9是阻挡位。5dt是限位气缸电磁阀，电磁阀得电则限位气缸放行s10，失电则阻挡s9。3.6 硬件结构简图检测部分结构简图如图 3-10 所示：3.7 硬件系统接线图PLC硬件接线原理图如图3-11所示：3.8 I/O分配表如表3-2所示是系统I/O分配表： 第四章 系统软件设计4.1 PLC梯形图概述 梯形图是使用的最多的图形编辑语言，被称为PLC的第一编程语言，梯形图与电气控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的有点，很容易被工厂电气人员掌握，特别适用于开关量逻辑控制，梯形图常被称为电路或程序，梯形图的设计成为编程。 PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电气、输出继电器、内部辅助继电气等，但是它们不是真实的物理及电气，而是一些存储单元，每一软继电器与PLC存储器中映像寄存器的一个存储单元相对应。该存储单元如果为“1”状态，则表示梯形图中对应软继电器的线圈“通电”，其常开触点接通，常闭触点断开，称这种状态是该软继电器的“1” 或“ON”状态。如果该存储单元为“0”状态，对应软继电器的线圈和触电的状态与上述的相反，称该软继电器为“0”或“OFF”状态。使用中也常将这些“软继电器”称为编程元件。 梯形图两侧的垂直公共线称为母线(Bus bar)，在分析梯形图的逻辑关系时，为了借用继电器电路图的分析方法，可以想象左右两侧母线之间有一个左正右负的直流电源电压，母线之间有“能流”从左向右流动。有母线可以不画出。 根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的状态，称为梯形图的逻辑解算。梯形图中逻辑解算是按从左至右、从上到下的顺序进行的。结算的结果，马上可以被后面的逻辑结算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的。4.2 SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件的操作方法本课题采用的编程软件为SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，具体的操作方法如下：1. 打开SWOPC-FXGP/WIN-C编程软件，之后点击，在下拉菜单栏里点击，再选择，确定打开后就可以绘制梯形图编辑本课题的程序。2. 在打开文件之后就可以绘制梯形图，根据所编的程序的，在页面右面的功能图，如4-1所示： 在绘制梯形图中选择需要的输入元件，完成对梯形图的绘制。3. 完成了对梯形图的绘制后，在软件的菜单栏中点击，并在下拉菜单中的的子栏中选择“写出”，将程序编入三菱FM2N-64M。4.3系统工作过程分析当系统位于运行原点时，按下任何单站或总站的启动按钮后，个单元的传送带开始转动，本站及总站的 运行 指示灯点亮。当托盘及工件运动到该单元时，限位气缸组织起放行，该单元开始一个新工作周期，此时，传感器检测到托盘到位后，提升气缸电磁阀通电，机械臂下降，到位后夹紧汽缸电磁阀通电，将工件夹紧，然后提升气缸电磁阀断电，机械臂上升，此时，限位气缸电磁阀通电，放行托盘。根据检测对工件的检测结果处理工件，并对成、废品做不同处理，该系统将缺少盖子、销钉或带金属销钉的工件视为废品，其余为正品。工件为正品时：摆动气缸电磁阀通电，将工件旋转90保持该状态6秒，确保托盘已经通过该分拣单元。然后该单元传送带断电，提升气缸电磁阀通电，机械臂下降，保证工件垂直放置在传送带上，然后传送带通电，工件放行，限位气缸电磁阀断电。工件为废品时：摆动气缸电磁阀通电，将工件旋转90，然后直线气缸电磁阀通电，将工件运至废品位，而后夹紧气缸断电，工件落到废品运送单元的涌道上，直线气缸电磁阀断电，机械臂回到初始位置，限位气缸电磁阀断电。系统工作流程图如图4-2所示 第五章 结论本系统主要以PLC为核心，利用PLC的强大的控制功能，实现了利用可编程控制器控制电梯的功能，具有接线简单、编程直观、扩展容易等特点。当电梯的功能增加时，硬件接线上只需增加行程开关输入信号，原来的接线不需改变，软件上只需增加相应程序以及输入的功能，要改动的地方也较少。调试结果表明，在适应性、精确性和可靠性方面，到达了设计的要求，表明该设计方案是可行的。通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心上也得到了提高。并且，更了解了有关可编程控制器的功能。我选择这个设计，也是为了弥补以前学习上的不足。这次设计，使我了解到老师的用心良苦，并且从老师那学到了很多宝贵的东西。 参考文献【1】 孙洪程，翁唯勤，过程控制工程设计【M】，化学工业出版社，2001，03.【2】 莫彬，过程控制工程【M】。北京：化学工业出版社，1991【3】 李卫平，原思聪，基于PLC与组态王的泵站监控系统设计【J】，2004,05【4】 张云刚，宋晓春，从入门到精通S7-300/400PLC技术与应用M人民邮电出版社 2007,08【5】 中国机械工程学会设备与维修分会，发生炉煤气生产设备维修问答【M】 接卸工程出版社2004 ，03【6】 何希才，传感器技术及应用【M】 北京航空航天大学出版社 2005 ，04【7】 周旭 现代传感器技术 国防工业出版社【M】2007,01【8】 廖常初 S7-300/400PLC应用技术【M】 机械工业出版社2005,08【9】 金晴川 电梯与术自动扶梯的技词典【M】 上海：上海交通大学出版社，2005【10】 王玉申 通用变频器的选择与使用【M】 中华纸业出版社 2001Summary (英文摘要)PLC development to date, over 30 years of history, as semiconductor technology, computer technology and communication technology, industrial control has been a sea change, PLC is also changing in constant development, PLC is moving in new technology development. The topics mainly PLC as the core, using a powerful PLC control functions, implemented using programmable logic controller control elevator functions, with the wiring simple, intuitive program to expand easily and so on. When the elevators functions increases, the hardware just to increase travel switch wiring on the input signal, no need to change the original wiring, the software only to increase the functions of the corresponding program and input, and fewer places to change. Experiment results show that the adaptability, accuracy and reliability, reached the design requirements, shows that the design is feasible. Programmable Logic Controller PLC for reliable, simple, low cost, easy to learn, powerful and easy to use application has become the most widespread and most extensive general-purpose industrial control devices, a contemporary one of the main pillars of industrial automation. Detection of access equipment easy to use control requirements, corresponds to a simple system configuration programming, human-machine interface with humanity, with application program database, to speed up programming and debugging speed, through the PLC to the process design, improving the level of the elevator control, and improved comfort elevator running, so PLC in the elevator control system is very extensive and there is real value. PLC的发展趋势PLC发展至今，已有30余年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天复地的变化，PLC亦在不断的发展变化之中，PLC正朝着新的技术发展。 向高性能、高速度、大容量发展 大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。三菱的AnA系列PLC使用了世界上第一个在一块芯片上实现PLC全部功能的32位微处理器，即顺序控制专用芯片，其扫描时间为每条基本指令0.15s。松下公司的FP10SH系列PLC采用32位5级流水线RISC结构的CPU，可以同时处理5条指令，顺序指令的执行速度高达0.04s/步，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。在有2个通信接口、256个I/O点的情况下，FP10SH总的扫描时间为0.270.42ms。在模拟量控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的PID指令和智能PID模块，某些PLC还具有模拟量模糊控制、自适应、参数自整定功能，使调试时间减少，控制精度提高。增强小型PLC的功能 小型PLC一般指I/O点数小于等于256的PLC，大多采用整体式结构。小型PLC的价格便宜，性能价格比不断提高，很适合于单机自动化或组成分布式控制系统。近年来，PLC生产厂商不断推出功能更强的小型PLC，更新换代的周期越来越短。如三菱公司的小型PLCFX系列先后推出了FX、2FX、FX、FX、FX、FX、FX0SN 2C C 1S和FX等系列，它们的性能价格比1N越来越高。除了开关量逻辑控制功能外，现代的小型PLC一般具有以下功能：(1)多种工作模式的32位高速计数器，当计数值达到预置值时，用中断方式改变PLC的输出。高速计数功能是用中断方式实现的，因此其计数频率受到限制。三菱的FX1S和FX的计数频率可达100kHz。1N(2)包括脉冲列输出(PTO)和脉宽调制(PWM)的高速输出功能FX、FX 的输出脉冲频率可达1S 1N100kHz。Development Trend of PLC PLC development to date, over 30 years of history, as semiconductor technology, computer technology and communication technology, industrial control has been a sea change, PLC is also changing in constant development, PLC is moving in new technology development. To high performance, high-speed, large capacity development Most large-scale multi-CPU PLC continuously to high performance, high speed and large capacity direction. Mitsubishi AnA Series PLC using the worlds first PLC in a single chip all the functions to achieve 32-bit microprocessor, the sequence control ASIC, the scan time for each basic instruction 0.15s. Panasonic FP10SH series PLC with 32-bit RISC 5-stage pipeline structure of the CPU, can handle 5 instructions, the order of instruction execution speeds of up to 0.04s / step, advanced features instruction execution speed is greatly improved. Communication interface in a 2, 256 I / O point of the case, FP10SH total scan time of 0.27 0.42ms. In the analog volume control, in addition to de