邮件分拣机控制毕业设计(西门子)

泸州职业技术学院毕业论文 泸 州 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 基于 PLC 的邮件分拣系统设计 学生姓名学生姓名季志达季志达 所所 在在 系系机械工程系机械工程系 班班 级级083 级级 2 2 班班 专专 业业机电一体化机电一体化 指导教师指导教师张远辉张远辉 讲师讲师 2010 年年 6 月月 8 日日 泸州职业技术学院毕业论文 指导教师评阅书指导教师评阅书 指导教师评价 指导教师评价 一 撰写 设计 过程 1 学生在论文 设计 过程中的治学态度 工作精神 优 良 中 及格 不及格 2 学生掌握专业知识 技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3 学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4 研究方法的科学性 技术线路的可行性 设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5 完成毕业论文 设计 期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 指导教师 指导教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 泸州职业技术学院毕业论文 评阅教师评阅书评阅教师评阅书 评阅教师评价 评阅教师评价 一 论文 设计 质量一 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 水平二 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩 建议成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 评阅教师 评阅教师 签名 单位 单位 盖章 年年 月月 日日 泸州职业技术学院毕业论文 教研室 或答辩小组 及教学系意见教研室 或答辩小组 及教学系意见 教研室 或答辩小组 评价 教研室 或答辩小组 评价 一 答辩过程一 答辩过程 1 毕业论文 设计 的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2 对答辩问题的反应 理解 表达情况 优 良 中 及格 不及格 3 学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二 论文 设计 质量二 论文 设计 质量 1 论文 设计 的整体结构是否符合撰写规范 优 良 中 及格 不及格 2 是否完成指定的论文 设计 任务 包括装订及附件 优 良 中 及格 不及格 三 论文 设计 水平三 论文 设计 水平 1 论文 设计 的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2 论文的观念是否有新意 设计是否有创意 优 良 中 及格 不及格 3 论文 设计说明书 所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩 评定成绩 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 在所选等级前的 内画 教研室主任 或答辩小组组长 教研室主任 或答辩小组组长 签名 年年 月月 日日 教学系意见 教学系意见 系主任 系主任 签名 年年 月月 日日 泸泸 州州 职职 业业 技技 术术 学学 院院 1 摘摘 要要 本设计我们采用了西门子 PLC 控制系统 它不是简单地将理信机和 OVCS 分拣机拼成一台设备 而是一次读取图像 完成理信和分拣 且具 有语音提示 格口显示 分层停机 标签制作等功能 处理效率为 32000 件 h 关键词 PLC 电动机 传送带 拨码器 光电传感器 泸泸 州州 职职 业业 技技 术术 学学 院院 2 目录目录 摘 要 1 目录 2 1 概述 3 1 1 本课题设计要求 3 1 2 本课题研究的内容 目的和意义 3 2 系统设计的总体方案 4 2 1 方案的比较和选择 4 2 2 总体方案 5 3 控制系统硬件设计 5 3 1 拨码器的选择 6 3 2 传送带的选择 7 3 3 PLC 的选择 9 3 4 电动机选择 14 3 5 光电检测选择 16 4 控制系统的软件设计 17 4 1 I O 分配 17 4 2 I O 接线图 18 4 3 软件编程 19 总结 24 致 谢 25 附录 1 邮件分拣系统梯形图 26 参考文献 30 泸泸 州州 职职 业业 技技 术术 学学 院院 3 1 概述概述 1 1 本课题设计要求本课题设计要求 根据工艺要求及对象特性等条件 正确设计出自动化控制系统 1 合理确定和选择控制仪表与检测仪表 包括电动机的型号 2 正确设计出电气及控制系统接线图 端子排图 按毕业设计要求 完成整个设计文档的整理与撰写工作 1 2 本课题研究的内容 目的和意义本课题研究的内容 目的和意义 设计的内容是 当邮件送至分拣机的传动带上时 通过检测装置把邮件的邮政编 码检测出来 同时电动机开始启动 邮件随传送带向前传送 当邮件传送到与邮件邮 政编码相同的分拣箱处 触发分拣臂 把邮件推至分拣箱中 至此完成邮件的分拣 具体研究的内容包括几个方面是 1 系统设计的总体方案 包括方案的比较和选择 总体方案 和系统控制的过 程 2 对硬件进行设计 拨码器 传送带 PLC 电动机 光电传感器 3 对软件进行设计 目的是 由于西门子 PLC 控制系统在工业上得到了广泛的应用 它能在各种场合 中检测 监测及控制的自动化 系统提高了邮件分拣的先进性 可靠性 使系统运行 稳定 能够满足我现在的生产实际需要 设计方面具有创新性 该系统有良好的性能 造价低 自动分拣系统的经营 管理与维护 我们采用西门子 PLC 来控制邮件分拣系 统 PLC 还包括初始化程序 检测 故障诊断 显示程序 保护 连锁程序 西门子 PLC 的应用范围已经渗透到社会工业的各个领域 在经济快速发展的时代 未来 PLC 将 会得到更多的应用 意义是 通过对本次课题的研究使我们提高了自己的动手能力 发掘了自身丰富 的想象力 调动了自己的积极性 最重要的是让我明白邮件分拣系统能连续 大批量 地分拣货物 分拣误差率极低 分拣作业基本实无人化 还知道西门子 PLC 具有功能 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 4 强 可靠性高 配置灵活 使用方便以及体积小 重量轻等优点 更培养了我严肃认 真的学习方法和跟团队人合作的精神等都有了很大的帮助 学会了如何借鉴前人的成 果 接受他们成功的经验 吸取教训 少走弯路 培养了我对工作的认真负责 严肃 的治学态度和求实的工作作风 使我树立正确的世界观和生产技术的经济观 这样更 能让我尽快的适应社会的需要 成为对社会有用的人 2 系统设计的总体方案系统设计的总体方案 2 1 方案的比较和选择方案的比较和选择 我们对各个方案进行了比较 通过比较选择适合我们的方案 方案一 继电器控制系统 继电器是一种电子控制器件 它具有控制系统 又称 输入回路 和被控制系统 又称输出回路 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 温度等 达到规定值时 使被控制的输 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 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 方案一的优缺点 继电器控制系统 其逻辑功能由传统的继电器来完成的 比如 控制时间 就有相应的时间继电器 继电器的动作一般与电磁有关 继电器控制系统 适用于简单一些的逻辑控制 方案二 西门子 PLC 控制系统 它能在各种场合中检测 监测及控制的自动化 系统提高了邮件分拣的先进性 可靠性 使系统运行稳定 能够满足我现在的生产实 际需要 设计方面具有创新性 该系统有良好的性能 造价低 自动分拣系统的经营 管理与维护 我们采用西门子 PLC 来控制邮件分拣系统 PLC 还包括初始化程序 检 测 故障诊断 显示程序 保护 连锁程序 方案二的优缺点 具有自动化程度高 运行稳定 精度高 易控制 高速度和高 性能的特点 最大范围的包容了标准特点 程式执行更快 全面补充了通信功能 适 合世界各国不同的电源以及满足大量特殊功能模块 为邮件分拣系统应用提供最大的 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 5 灵活性和控制能力 通过对这两个方案的优缺点比较我认为第二个方案更好 2 2 总体方案总体方案 本设计我们采用了西门子 PLC 控制系统 它主要是由 PLC 拨码器 电动机 传送 带 邮件分拣等组成 该系统提高了邮件分拣的先进性 可靠性 使系统运行稳定 能够满足我现在的生产实际需要 设计方面具有创新性 该系统有良好的性能 造价 低 自动分拣系统的经营 管理与维护 又能满足多数工业生产的控制要求 应用十 分广泛 在它的基础上加上西门子 PLC 辅助控制 它具有自动化程度高 运行稳定 精度高 易控制 高速度和高性能的特点 最大范围的包容了标准特点 程式执行更 快 全面补充了通信功能 适合世界各国不同的电源以及满足大量特殊功能模块 为 邮件分拣系统应用提供最大的灵活性和控制能力 控制能力强 编程方便易学 维修 方便 功能更灵活 适用于各行各业 各种场合中的检测 监测及控制的自动化 3 控制系统硬件设计控制系统硬件设计 根据控制方案可知 本系统中的自动化仪表有 一个 PLC 控制器和一个拨码器 一个传送带 光电传感器等 具体的结构图如下 图 1 系统的总体结构框 光电检测器 邮件 拨码器 PLC 控制系统电动 机 分拣臂 1 分拣臂 2 分拣臂 3 分拣臂 4 分拣臂 5 邮箱 1 邮箱 2 邮箱 3 邮箱 4 邮箱 5 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 6 3 1 拨码器的选择拨码器的选择 一 选型原则 一种拨码器 其开关座为圆盘体 顶面两侧分别对应设有两条贯通的弧形滑道 两滑道间中间部位设开口朝向开关座中心的缺口 顶面中央设成型一体的圆形凸台 凸台顶部切设卡槽 位于凸台外侧的开关座顶面设卡扣块 开关座两侧壁面设对应的 突块 开关座底面设供导片固定接合的突点 底面中央设凸轴 凸轴两侧对应设弧形 凹槽 导片一侧设成型一体的数个触脚 另一侧设与开关座底面突点对应的通孔 使 导片固定在开关座底面 开关帽为具有成型一体的凸台的中空圆环体 圆环体内径与 开关座顶面圆形凸台外径相对应 内侧壁面设与卡扣块对应的凹槽 开关帽盖合在开 关座顶面 结构简单 故障点少 成本低 使用便捷 应用范围广泛 二 拨码器的选择 拨码器的核心件是专用 CMOS 型脉冲拨号集成电路 S2560 该器件具有数字拨码 功能和记忆功能 图 2 是拨码器的外形 图 2 拨码器 BCD 拨码器的四个输出口 x2 x3 x4 x5 拨码器读邮码 当 x2 为 1 其余为 0 时 为邮件 1 当 x3 为 1 其余为 0 时 为邮件 2 当 x2 x3 为 1 其余为 0 时 为邮件 3 当 x4 为 1 其余为 0 时 为邮件 4 当 x2 x4 为 1 其余 为 0 时 为邮件 5 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 7 3 2 传送带的选择传送带的选择 一 传送带选择原则 传送带直接影响到带所能传递的能力和最大应力点处的应力值 而最大应力点处的 应力又严重地影响到带的寿命 为了充分发挥其最大的经济效益 在带传动设计时 应使 带的寿命最长和传动能力最大 利用极值理论 推导出带传动中最大应力点处的应力最小 时带速的一般计算公式和带传动能力最大时带速的一般计算公式 从而建立出带传动设 计时带速的选择原则 二 传送带选择 传送带的选择应根据绿灯亮与不亮而上传邮件 材质有 PU 橡胶 皮革 尼龙 产品种类有 三角带 同步带 变速带 多沟带 广角带 水塔带 多楔带 联 级带速的圆带 五角带 六角带 片基带 龙带 锭带 图 3 传送带图 二 传送带的特点 1 适用范围广 除粘度特别大的物料外 一般固态物料和成件物均可用它输送 2 输送能力大 特别是鳞板板式输送机 一般称为双链有挡边波浪型板式输 送机 的生产能力可高达 1000t h 3 牵引链的强度高 可用作长距离输送 4 输送线路布置灵活 与带式输送机相比 板式输送机可在较大的倾角和较 小的弯曲半径的条件下输送 因此布置的灵活性较大 板式输送机的倾角可达 30 35 弯曲半径一般约为 5 8m 5 在输送过程中可进行分类 干燥 冷却或装配等各种工艺加工 6 运行平稳可靠 三 传送带的工作原理 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 8 当传送带开始工作 绿灯 L2 亮 红灯 L1 灭 电机 M5 驱动带有推头的主 链运行 摄像头对传送带上的邮件进行拍摄 将拍摄结果送入计算机进行邮件的识别 分析 得到邮件邮政编码的数字编码信息 检测发生器 S2 检测到有邮件 控制电路 从计算机中读取邮件的编码信息 若编码信息正确 L1 亮 L2 灭 由电机光码器 S1 折合成脉冲数 PLC 从 S1 中采集脉冲数 当邮件到达分拣箱时 推进器 M1 M4 将邮件推进相应的邮箱 随后 L1 灭 L2 亮 继续分拣 若编码信息出错 则 L1 闪烁 电机 M5 停止动作 待重新启动后 再运行 其中检测发生器 S2 和电机光码 器 S1 为控制开关 M1 M4 为推进器 M5 为驱动电机 L1 为红指示灯 L2 为绿指 示灯 通过 PLC 的 RS232 串口连接上位机 对系统进行监控和控制 控制系统选用 SIEMENS S7 200 CPU226CN 型 PLC 它是一种可编程序逻辑控制器 Micro PLCs 能够控制各种设备以满足自动化控制需求 S7 200 的用户程序中包括了位逻辑 计数 器 定时器 复杂数学运算以及其他智能模块通信等指令内容 从而使它能够监视输 入状态 改变输出状态以达到控制目的 紧凑的结构 灵活的配置和强大的指令集使 S7 200 成为各种控制应用的理想解决方案 邮件入箱控制软件设计流程 一是邮件检 测 二是编码信息检测 三是编码信息转化为脉冲信号 四是邮件入箱 五是出错控 制 四 传送带的概述 具有牵引件的传送带一般包括牵引件 承载构件 驱动装置 张紧装置 改向装 置和支承件等 牵引件用以传递牵引力 可采用输送带 牵引链或钢丝绳 承载构件 用以承放物料 有料斗 托架或吊具等 驱动装置给输送机以动力 一般由电动机 减速器和制动器 停止器 等组成 张紧装置一般有螺杆式和重锤式两种 可使牵引件保 持一定的张力和垂度 以保证传送带正常运转 支承件用以承托牵引件或承载构件 可采用托辊 滚轮等 具有牵引件的传送带设备的结构特点是 被运送物料装在与牵引件连结在一 起的承载构件内 或直接装在牵引件 如输送带 上 牵引件绕过各滚筒或链轮首尾相连 形成包括运送物料的有载分支和不运送物料的无载分支的闭合环路 利用牵引件的连 续运动输送物料 这类的传送带设备种类繁多 主要有带式输送机 板式输送机 小车式输送 机 自动扶梯 自动人行道 刮板输送机 埋刮板输送机 斗式输送机 斗式提升机 悬挂输送机和架空索道等 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 9 没有牵引件的传送带设备的结构组成各不相同 用来输送物料的工作构件亦 不相同 它们的结构特点是 利用工作构件的旋转运动或往复运动 或利用介质在管 道中的流动使物料向前输送 例如 辊子输送机的工作构件为一系列辊子 辊子作旋 转运动以输送物料 螺旋输送机的工作构件为螺旋 螺旋在料槽中作旋转运动以沿料 槽推送物料 振动输送机的工作构件为料槽 料槽作往复运动以输送置于其中的物料 等 未来传送带设备 的将向着大型化发展 扩大使用范围 物料自动分拣 降低 能量消耗 减少污染等方面发展 大型化包括大输送能力 大单机长度和大输送倾角等几个方面 水力输送装 置的长度已达 440 公里以上带式输送机的单机长度已近 15 公里 并已出现由若干台组 成联系甲乙两地的 带式输送道 不少国家正在探索长距离 大运量连续输送物料的 更完善的输送机结构 扩大输送机的使用范围 是指发展能在高温 低温条件下有腐蚀性 放射性 易燃性物质的环境中工作的 以及能输送炽热 易爆 易结团 粘性物料的传送带设 备 常见传送带有 TD75 型和 DT 型传送带 3 3 PLC 的选择的选择 一 PLC 选择原则 充分发挥 PLC 的功能 最大限度地满足被控对象的控制要求 是设计 PLC 控制 系统的首要前提 这也是设计中最重要的一条原则 这就要求设计人员在设计前就要 深入现场进行调查研究 收集控制现场的资料 收集相关先进的国内 国外资料 同 时要注意和现场的工程管理人员 工程技术人员 现场操作人员紧密配合 拟定控制 方案 共同解决设计中的重点问题和疑难问题 1 输入 输出点的选择 要先弄清楚控制系统的 I O 总点数 再按实际所需总点数的 15 20 留出备用量 为系统的改造等留有余地 后确定所需 PLC 的点数 PLC 的输出点可分为共点式 分组式和隔离式几种接法 2 存储容量的选择 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 10 对用户存储容量只能作粗略的估算 在仅对开关量进行控制的系统中 可以用输入总点数乘 10 字 点 输出总点数乘 5 字 点来估算 计数器 定时器按 3 5 字 个估算 有运算处理时按 5 10 字 量 估算 在有模拟量输入 输出的系统中 可以按每输入 或输出 一路模拟量约需 80 100 字左右的存储容量来估算 有通信处理时按每个接口 200 字以上的数量 粗略估算 最后 一般按估算容量的 50 100 留有裕量 对缺乏经验的设计者 选择容量时留有裕量要大些 3 I O 响应时间的选择 PLC 的 I O 响应时间包括输入电路延迟 输出电路延迟和扫描工作方式引起的时 间延迟 一般在 2 3 个扫描周期 等 对开关量控制的系统 PLC 的 I O 响应时间 一般都能满足实际工程的要求 可不必考虑 I O 响应问题 但对模拟量控制的系统 特别是闭环控制系统就要考虑这个问题 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求 以提高生产效率和产品质 量 因此 在设计 PLC 控制系统时 应遵循以下基本原则 1 最大限度地满足被控对象的控制要求 2 保证 PLC 控制系统安全可靠 保证 PLC 控制系统能够长期安全 可靠 稳定运行 是设计控制系统的重要原则 这就要求设计者在系统设计 元器件选择 软件编程上要全面考虑 以确保控制系统 安全可靠 例如 应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行 而且在非正常情况下 如突然掉电再上电 按钮按错等 也能正常工作 3 力求简单 经济 使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量 带来巨大的经济效益和社会效 益 但新工程的投入 技术的培训 设备的维护也将导致运行资金的增加 因此 在 满足控制要求的前提下 一方面要注意不断地扩大工程的效益 另一方面也要注意不 断地降低工程的成本 这就要求设计者不仅应该使控制系统简单 经济 而且要使控 制系统的使用和维护方便 成本低 不宜盲目追求自动化和高指标 4 适应发展的需要 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 11 由于技术的不断发展 控制系统的要求也将会不断地提高 设计时要适当考虑到 今后控制系统发展和完善的需要 这就要求在选择 PLC 输入 输出模块 I O 点数和 内存容量时 要适当留有裕量 以满足今后生产的发展和工艺的改进 二 PLC 选择 图 4 PLC 图示 根据课题要求 系统用到 7 个输入口 8 个输出口 我选择了 SIEMENS 公司的 S7 200 系列的 cpu224 有 14 个输入点和 10 个输出点 具有 280mA 输出 可靠性高 抗干扰 能力强 配套齐全 功能完善 适用性强 所以选用该 PLC 把来自拨码器检测信号的 指令 经过收集 处理后 完成对电动机的控制和对邮件分拣系统的信息反馈 图 5 PLC 端子图 图 4 是其外形结构 输入输出端子见图 5 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 12 表 1 S7 200PLC 参数表 电源电压 DC 24V AC 100 230V 程序存储器8K 字节 典型值为 2 6K 条指令 数据存储器2 5K 字 本机 I O 数字量输入 14 其中 4 个可用作硬件中 断 14 个用作高速功能 数字量输出 10 其中 2 个可用作本机功 能 模拟电位器 2 个 输入电压DC 24V 1 信号 14 35A 0 信号 0 5A 输入电流 1 信号 最大 4mA 输出电压 L L 可连接的 I O 数字量输入 输出 最多 94 74 模拟量输入 输出 最多 28 7 或 14 AS 接口输入 输出 496 三 PLC 的特点 1 可靠性高 抗干扰能力强 在 I O 环节 PLC 采用了光电隔离 滤波等多种措施 一般 PLC 的平均无故障时 间可达几万小时以上 2 控制能力强 PLC 所采用的 CPU 一般是具有较强位处理功能的位处理机 为了 增强其复杂的 控制功能和联网通信等管理功能 可以采用双 CPU 的运行方式 使其功能得到极大的 加强 3 编程方便易学 第一编程语言是一种图形编程语言 与多年来工业现场使用的电器控制图非常相 似 理解方式也相同 非常适合现场人员的学习 4 适用于恶劣的工业环境 采用封装的方式 适合于各种震动 腐蚀及有毒气体等的应用场合 5 与外部设备连接方便 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 13 采用统一接线方式的可拆装的活动的端子排 提供不同的端子能适合与多种电气 规格 6 体积小 重量轻 功耗低 7 性价比高 与其他控制方式相比 性能价格比较高 8 模块化结构 扩展能力强 根据现场需要可进行不同功能的扩展和组装 一种型号的 PLC 可用于控制从几个 I O 点到几百个 I O 点的控制系统 9 维修方便 功能更灵活 程序的修改就意味着控制功能的修改 因此功能的改变非常灵活 四 PLC 的介绍 PLC 的概念 可编程控制器 Programmable Controller 是计算机家族中的一员 是为工业控制应 用而设计制造的 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller 简称 PLC 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这种 装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可编程控制器 简称 PC 但是为了避免与个人计算机 Personal Computer 的简称混淆 所以将可编程 控制器简称 PLC PLC 的基本结构 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机 其硬件结构基本上与微型计算机相同 如图所示 a 中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是 PLC 的控制中枢 它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收 并存储从编程器键入的用户程序和数据 检查电源 存储器 I O 以及警戒定时器的状 态 并能诊断用户程序中的语法错误 当 PLC 投入运行时 首先它以扫描的方式接收 现场各输入装置的状态和数据 并分别存入 I O 映象区 然后从用户程序存储器中逐 条读取用户程序 经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 I O 映象区或数据寄存器内 等所有的用户程序执行完毕之后 最后将 I O 映象区的各输 出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置 如此循环运行 直到停止运行 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 14 为了进一步提高 PLC 的可靠性 近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系 统 或采用三 CPU 的表决式系统 这样 即使某个 CPU 出现故障 整个系统仍能正 常运行 b 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器 c 电源 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用 如果没有一个良好的 可靠的电 源系统是无法正常工作的 因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视 一般 交流电压波动在 10 15 范围内 可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流 电网上去 3 4 电动机选择电动机选择 一 电动机选择原则 1 首先要计算你的负载大小 负载有摩擦负载和惯性负载 再确定你所选的电机 的最大静转矩 由于步进电机工作时候的力矩要小于最大静转矩 所以选型时往往要 留有余量 在安装尺寸受限制而步进电机本身力矩又达不到要求的情况下可考虑选择 加减速箱 2 安装尺寸 3 转速 电机一般工作在中低速范围 4 相电流的选择 选型原则一般遵循先电机在驱动器的原则 这样的情况下 相电流选择范围较大 但相电流影响着电机的性能 电流大 力矩会增大 但电机发热也会增大 如果驱动器先做好了 就得使所选的电机的相电流能与已知驱动器能匹配 5 精度的考虑 一般是不会有这个问题 但特殊的用户会用到 比如 做仪表的 要求走 1 度 或者对精度要求很高的系统 由于细分驱动器和减速箱的存在 这个问题便很容易得 到解决 6 成本的考虑 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 15 就步进电机而言 例如都是 1 8 度的混合式步进电机 但有的电机的精度不高 或者运行噪声大 振动大 发热大 易失步 越步 寿命短等等 所以选择电机时不 能选择成本太低的电机 二 电动机选择 三相异步电动机是工农业生产中应用最广泛的一种动力机械 合理的选择与使用 电动机能保证电动机安全 经济 高效地运行 选择使用不得当 轻者造成浪费 重 者烧毁电动机 造成经济损失 图 6 三相异步电动机 1 电动机的过载保护 在电动机的控制回路中 常装有双金属片组成的热继电 器 它利用膨胀系数不同的两片金属 在过载运行时 受热膨胀而弯曲 推动一套动 作机构 使热继电器的一对常守触头断开 起到过载保护作用 一般选择热元件时 其动作电流按电动机额定电流的 1 1 l 25 倍选择 2 三相异步电动机的短路保护 电动机短路时 短路电流很大 热继电器还来不及动作 电动机可能已损坏 因 此 短路保护由熔断器来完成 熔断器直接受热而熔断 在发生短路故障时 熔断器 在很短时间内就熔断 起到短路保护作用 一般选用熔断器保护时 其熔丝的熔断电流按电动机额定电流的 1 5 2 5 倍选 择 系数 1 5 2 5 视负载性质和起动方式不同而选取 对轻载起动 起动不频繁 起动时间短或降压起动者 取小值 绕线型电动机也取小值 对重载起动 起动频繁 起动时间长或直接起动者 取大值 3 断相运行保护 又称缺相运行保护或两相运行保护 缺相运行保护也是一种过载保护 而一般的热继电器不能可靠地保护电动机免于 缺相运行 带断电保护装置的热继电器除外 所以在条件允许时 应单独设置缺相运 行保护装置 电动机断相保护的方法和装置很多 但就执行断相保护的元件来分有 利用断相信号直接推动电磁继电器动作的电磁式断电保护 利用热元件动作的断相保 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 16 护 常用的保护方法有 采用带断相保护装置的热继电器作缺相保护 欠电流继电器 断相保护 零序电压继电器断相保护 断丝电压继电器断相保护 利用速饱和电流互 感器保护 4 失压和欠压 低电压 保护 为了防止电动机在过低电压下起动和运行 以及电动机在运行中突然断电后又恢 复供电时的自起动 一般均采用失压和欠压保护 交流接触器的电磁机构 断路器的 失压脱扣器 自耦减压起动器的欠压器及电压继电器等都可起失压和欠压保护作用 当电源电压低到额定电压的 35 70 电磁铁会释放 失压脱扣器会动作而切断电源 5 接地或接零保护 当电动机外壳带电时 防止人触电及机壳而触电的保护装置 3 5 光电检测选择光电检测选择 一 光电传感器选择原则 光电传感器是采用光电元件作为检测元件 首先把被测量的变化转变为信号的变 化 然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号 光电传感器一般由光源 光学 通路和光电元件 3 部分组成 光电检测方法具有精度高 反应快 非接触等优点 而 且可测参数多 传感器的结构简单 形式灵活多样 体积小 近年来 随着光电技术 的发展 光电传感器已成为系列产品 其品种及产量日益增加 用户可根据需要选用 各种规格产品 在各种轻工自动机上获得广泛的应用 光电传感器一般至少有 9 种以上传感模式 使用两个光源 有三种封 尺寸 5 种以上的检测范围 光电传感器主要参数 尺寸 传感模式 传感范围 安装方式 输出 工作模式 工作电压 光源 连接方式 封装材料 特殊功能包括 可处理高速和 或高温 逻辑 控制 可计算机编程 网络兼容性 这种过剩的选择可以采用以下两种方式来缩小范 围 首先需要考虑检测对象 其次是传感器的工作环境 二 光电传感器选择 我们所采用的是红外光电传感器 红外光电传感器包括反射式红外光电传感器 对 射式红外光电传感器 双光束红外光电传感器 单光束红外光电传感器等 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 17 图 7 远红外光电传感器示意图 4 控制系统的软件设计控制系统的软件设计 N Y N Y Y 读邮件 邮码是正 常值 1 5 中的吗 进邮件 L1 亮 检测邮件 L2 亮 电机运行 开始分拣邮件 L2 灭 红灯 L2 闪 烁 电机停止 启动 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 18 图 2 程序流程图 4 1 I O 分配分配 根据上述控制要求 复位按钮 SB1 启动按钮 SB0 邮件检测输入 S1 BCD 拨码器 的四个输入口 X2 X3 X4 X5 需要的输出有故障指示灯 L2 进邮件指示灯 L1 电动机 M 分拣臂 M1 分拣臂 M2 分拣臂 M3 分拣臂 M4 分拣臂 M5 输入输出 分配 I O 口如下 输入 输出 启动 SB0 X0 绿灯 L1 Y0 光电检测 S1 X1 红灯 L2 Y1 拨码器第一位 X2 主电动机 M Y2 拨码器第二位 X3 送一号邮箱 Y3 拨码器第三位 X4 送二号邮箱 Y4 拨码器第四位 X5送三号邮箱 Y5 复位按钮 SB1 X6 送四号邮箱 Y6 送五号邮箱 Y7 说明 当 X2 为 1 其余为 0 时 为邮件 1 当 X3 为 1 其余为 0 时 为邮件 2 当 X2 X3 为 1 其余为 0 时 为邮件 3 当 X4 为 1 其余为 0 时 为邮件 4 当 X2 X4 为 1 其余为 0 时 为邮件 5 4 2 I O 接线图接线图 I O 接线图 见图 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 19 X0 y0 X1 y1 X2 y2 X3 y3 X4 y4 X5 y5 X6 y6 Y7 Com Com 图 8 4 3 软件编程软件编程 采用了 STEP 7 Micro WIN32 软件 该软件是西门子公司专为 SIMATIC S7 200 系 列可编程序控制器研制开发的编程软件 它是基于 Windows 的应用软件 功能强大 既可用于开发用户程序 又可实时监控用户程序的执行状态 梯形图和程序见附录 1 和附录 2 指令表 自动程序 LD M8002 SET M0 LD M0 AND X0 SET M20 RST M0 LD M20 AND X1 SB0 L1 PH L2 拨号 1 位 KM 拨号 2 位 1 号邮箱 拨号 3 位 2 号邮箱 拨号 4 位 3 号邮箱 SB1 4 号邮箱 5 号邮箱 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 20 SET M21 RST M20 LD M21 AND X2 SET M22 RST M21 LD M22 AND X3 MPS AND X4 SET M23 RST M22 MRD ANI X4 AND X13 SET M28 RST M22 MPP ANI X4 ANI X13 AND X17 SET M13 RST M22 LD M23 AND X5 SET M24 RST M23 LD M24 AND X6 SET M24 RST M23 LD M25 OR M21 OR M26 AND X7 MPS AND X1 SET M21 RST M25 MPP AND X10 AND X7 SET M27 RST M26 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 21 LD M28 AND X5 SET M29 RST M28 LD M29 AND X14 SET M30 RST M29 LD M30 OR M21 OR M30 AND X15 MPS AND X1 SET M21 RST M30 MPP AND X10 AND X11 AND X15 SET M31 RST M30 LD M31 AND X16 SET M32 RST M31 LD M33 AND X5 SET M34 RST M33 LD M34 AND X20 SET M35 RST M34 LD M35 OR M21 OR M35 AND X21 MPS AND X1 SET M21 RST M35 MPP AND X10 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 22 AND X11 AND X16 AND X21 SET M36 RST M35 LD M36 AND X22 SET M37 RST M36 LD M37 OR M27 OR M32 MPS AND X10 AND X4 AND X13 AND X17 SET M0 RST M27 RST M32 RST M37 MPP ANI X10 ORI X4 ORI X13 ORI X17 MPS AND X7 SET M27 RST M26 MRD AND X11 AND X15 SET M31 RST M30 MPP AND X11 AND X16 AND X21 SET M36 RST M35 LD M21 OR M24 OR M27 泸州职业技术学院泸州职业技术学院 23 OUT Y0 LD M22 OUT Y1 LD M23 OR M28 OR M33