自动上料控制设备设计

摘要随着时代的变迁，工业生产已走入自动化的时代，各种高新技术产品的诞生使得一些大型设备的结构更加的简单，而操作也更加的方便。自动上料控制设备是一套在许多工厂或企业都能见到的设备，其功能是通过程序的控制，每个工位利用PLC完成一个动作，将工件从回转料仓内送出，搬运工位把工件从上料检测工位搬回。PLC不仅可以实现一般的逻辑控制，还具备了包括模拟量在内的数值处理和网络通信等功能。PLC通信能力的增强，使得控制系统的配置可以更加灵活、方便。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可见的将来，是无法取代的。所以PLC成为了自动化生产设备不可或缺的本分。其次，传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号。在本设计中我运用了电感传感器和光电传感器，它们在这套设备中起到相当重要的作用，如果少了它们，就无法将数据传给PLC。最后我主要用元件调压过滤器、换向阀、气缸，根据PLC的命令完成相应的动作，从而达到控制。当所有的部件连接好，并经过调式以后，设备就可以工作了。关键字：PLC传感器调压过滤器换向阀气缸AbstractWiththepassageoftime,industrialproductionhasenteredtheeraofautomation,varioushigh-techproductsmakesthebirthofsomelargeequipmentstructuremoresimple,andtheoperatorsarealsomoreconvenience.AutomaticFeedingisasetofcontrolequipmentinmanyfactoriesorenterprisescanseetheequipment,itsfunctionistocontroltheprocessthrough.EachstationPLCcompletedamovetotheworkpiecewithinthesilofromtheRotarydonated.portersputspacesontheworkpiecematerialsfromthetestingstationisrelocated.PLCcannotonlyrealizethegenerallogiccontrol,alsohavetheanalogincludingthenumericalprocessingandnetworkcommunications,andotherfunctions.PLCcommunicationscapability,makesthecontrolsystemconfigurationcanbemoreflexibleandconvenient.PLCcontrolinindustrialautomationinparticularsequencecontroltheposition,intheforeseeablefuture,itisimpossibletoreplace.Therefore,thePLChasbecomeautomatedproductionequipmentindispensablepartofthejob.Secondly,thesensormeasurementsystemisafrontparts,itwillconvertinputvariablesformeasuringsignal.Inthisdesign,IusedtheICPsensorsandoptoelectronicsensors,inthisequipmentplaysaveryimportantrole,Iftheyareless,wewillnotbeabletopassondataPLC.Finally,ImainlyusedcomponentsSurgefilters,valve,cylinder,accordingtotheorderPLCcompletedcorrespondingmovestherebyachievecontrol.Whenallofthecomponentsconnectedwell,andaftertuning,theequipmentcanwork.Keywords:PLCsensorregulatorvalvecylinderfilters.目录第一章绪论1第二章自动上料控制设备的结构与工作原理22.1工作桌面22.2上料工位32.3搬运工位62.4上料与搬运工位的联站92.4.1单站间状态的传送92.4.2工作过程10第三章设备的电气结构113.1设备元件的选用113.2传感器的选型123.2.1光电传感器133.2.2电感传感器133.3PLC的选型143.3.1三菱FX2N-48MT系列PLC163.4设备软件编程173.4.1编程173.4.2流程图213.4.3程序24总结26参考文献27第0页共31页第一章绪论PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。在本次设计中我所设计的是自动上料控制设备，它主要是由PLC控制的，它分成了料仓工位和搬运工位两部分。首先，电机通电时带动料仓旋转，工件可顺着滑道依次滑下。滑道的尽头与一个受气缸控制的工件平台相通，平台旁边装有光电式接近开关，用来检测有无工件到位。工件到位则工作台上升将工件送至输出位置，并向搬运站送出信号，同时对工件进行颜色检测，并将颜色信号向搬运站送出。搬运站检测到信号后机械手到上料检测站抓取工件，同时将颜色信号往后送出。设备的工艺好坏，功能的大小或多或少会给流量控制系统带来影响，所以对这些设备的选用不能忽视。硬件设备确定以后，软件的程序编辑就成了最为重要的一个环节，要使自动上料控制设备能按照工作要求正常的运作，合理的编辑程序是非常重要的，所以程序编辑也应认真对待。第1页共31页第二章自动上料控制设备的结构与工作原理2.1工作桌面MPS的每一个工位的控制面板都一样，共有八只操作开关，其中六只为按钮开关，二只为转换开关，具体位置见图1所示。当设备接通电源时，PLC即上电。当按下“上电”按钮时，外围设备通电，同时“上电”按钮内指示灯点亮。当设备运行中出现意外需停止外围设备时，可按下“急停”按钮切断外围设备的电源，但此时PLC并不停止运行。“急停”按钮具有自锁功能，当设备断电后需手动复位才可重新上电。急停系统控制电路如图2所示。另外四个按钮和两个开关分别对应PLC的六个输入点，面板上分别命名为“开始”、“复位”、“特殊”、“自动/手动”、“联网”、“停止”，其实际操作功能由编程决定。“开始”、“复位”、“上电”、“特殊”、“停止”五个按钮均为带指示灯的按钮，上电除外四个指示灯分别由PLC的四个输出点驱动，可根据需要通过编程实现不同的指示功能。“上电”按钮中的指示灯为图2中的HL，作为上电指示。一般在编程中应尽量根据面板名称使用各按钮、开关及指示灯。如“开始”按钮一般用来使设备中PLC及外围设备开始按程序进行工作，当按下“停止”按钮时，PLC程序进入停止状态。图2急停电路原理图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:26-Jun-2005SheetofFile:H:.ddbDrawnBy:1SB51KA1KA1KA1HL31KA1KA+24VCOM+24V1SB6图1控制面板图第2页共31页2.2上料工位（1）料仓（上料检测）工位如图3所示。它主要是由回转料仓及滑道、1号气缸带动的工件平台、检测传感器、警灯和蜂鸣器等组成。回转料仓的旋转是由直流电机M通过减速机构带动的，当电机M通电时带动料仓旋转，大工件（有黑白两种颜色）可顺着滑道依次滑下。滑道的尽头与一个受1号气缸控制的工件平台相通，平台旁边装有光电式接近开关1SQ1，用来检测有无工件到位。工件平台在1号气缸控制下可作上下运动，安装在1号气缸上的两只磁性接近开关1SQ5、1SQ6分别用作1号气缸上、下到位的检测。在工件平台的上限位置旁边装有光电式接近开关1SQ2，其作用是检测工件的颜色（只区分黑白）。报警装置（警灯和蜂鸣器）可用作各种异常情况的报警或信号指示，具体用途由程序控制。（2）PLC地址分配料仓（上料检测）系统用的可编程控制器均为三菱FX2N48MR型，该机型共有24个输入点，24个输出点。具体分配为：X000X007，X010X017，Y000Y007，Y010Y017用于本工位的基本控制；X020X027，Y020Y027用于各工位之间的信号通讯。上料检测工位中占用了14个输入点，8个输出点,地址分配表见表1。连接示意图4如图所示。第3页共31页表1料仓工位输入输出地址表输入元件输入地址输出元件输出地址1SQ1检测工件X0001KA3(电动机)Y0001SQ2检测工件颜色X0011KA2(警灯)Y0011SQ3暂时无用X0021KA1(蜂鸣器)Y0021SQ4暂时无用X0031YA1上升Y0031SQ5上升到位X0051HL1开始灯Y0101SQ6下降到位X0061HL2复位灯Y0111SB1开始X0101SB2复位X0111SB3特殊X0121SA1自动/手动X0131SA2单站/联网X0141SB4停止X015X23从前站读入前站状态X24从后站读入后站状态Y23向前站输出本站状态Y24向后站输出本站状态第4页共31页（3）系统复位、开始系统设备接通气源和电源后，向PLC输入编制好的程序。将PLC设为运行（RUN）状态，PLC进入控制程序运行。按下“上电”按钮后，外围设备得电（应先确认“急停”按钮复位）。这时程序控制复位指示灯闪烁，提示系统复位。按下“复位”按钮后，设备回到起始位置。对于上料检测工位来讲，就是工件平台下降到滑道的尽头。这时“开始”按钮中的指示灯开始闪烁，当按下“开始”按钮后系统开始动作。（4）工作过程1）料仓输出工件回转料仓在电机M带动下开始旋转，大工件被推入滑道依次滑下到达工件平台上，当装在工件平台旁边的光电式接近开关1SQ1检测到工件时（如图5所示）。1SQ1送出信号至PLC的输入继电器X000，通过程序控制输出继电器Y000复位，使电机M断电，回转料仓停止转动。2）工件平台上升并送出检测信号当电磁线圈1Y1通电时，换向阀控制压缩空气的走向，使1号气缸的活塞杆缩进，带动工件平台上升。当到达上限位时，装在1号气缸体上端的磁性接近开关1SQ5动作，1SQ5送出信号至PLC的X005，告知工件平台上升到位（如图6所示）。第5页共31页这时，光电式接近开关1SQ2对大工件进行颜色检测，并将检测结果送至PLC的X001。PLC将大工件准备好的状态信号和大工件的颜色信号通过通讯接口（后面介绍）向第二工位（搬运工位）发送，等待机械手来取走大工件并读取工件颜色信号。3）工件平台下降搬运工位机械手从工件平台取走大工件，并从通讯接口读取颜色信号后，向上料检测工位发送一个工件已取走的信号，PLC得到信号后使线圈1Y1断电，1号气缸活塞杆伸出，使工件平台下降。当到达下限位时，装在1号气缸体下端的磁性接近开关1SQ6动作。1SQ6送出信号至PLC的X006，使电机M再次得电，带动回转料仓旋转，大工件又顺着滑道滑下，进入新一轮工作循环。2.3搬运工位搬运工位工作桌面如图7所示，它由一只具有四个自由度的机械手及相关器件组成。机械手的动作是依靠气缸来驱动完成的。1号气缸是摆动气缸，受1号换向阀（双控三位五通电磁换向阀）的控制，带动机械手的左右旋转。2SQ1、2SQ2是电感式接近开关，实现旋转动作的位置检测；2号气缸是可调双向缓冲气缸，受2号换向阀（双控二位五通电磁阀）的控制，实现机械手的伸缩动作。2SQ3、2SQ4实现伸缩动作的位置检测；3号气缸是可调双向缓冲气缸，受3号换向阀（双控二位五通电磁阀）的控制，使机械手夹爪实现放松和夹紧动作，2SQ5对它的状态进行检测；4号气缸是可调双向缓冲气缸，受3号换向阀（单控二位五通电磁阀）的控制，带动机械手上下动作。2SQ6、2SQ7对它进行上下动作的限位检测。第6页共31页（1）PLC地址分配搬运工位基本控制共占有了15个输入点，11个输出点,地址表见表2。连接示意图如图8所示。表2搬运工位输入输出地址表输入元件输入地址输出元件输出地址2SQ1靠近第一工位X0001Y1靠近第一工位Y0002SQ2靠近第三工位X0011Y2靠近第三工位Y0012SQ3缩进到位X0022Y1缩回Y0022SQ4伸出到位X0032Y2伸出Y0032SQ5松开X0043Y1松开Y0042SQ6上升到位X0053Y2夹紧Y0052SQ7下降到位X0064Y1下降Y0062SB1开始X010HL1开始灯Y0102SB2复位X011HL2复位灯Y0112SB3特殊X0122SA1自动/手动X0132SA2单站/联网X0142SB4停止X015X23从前站读入前站状态X24从后站读入后站状态Y23向前站输出本站状态Y24向后站输出本站状态123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:28-Feb-2005SheetofFile:H:.ddbDrawnBy:1SQ21SQ31SQ41SQ11SQ51SQ61SA11SA21SB11SB21SB31SB41HL11HL21KA31KA21KA1-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y010Y011COM3X000X001X002X003X005X006X010X011X012X013X014X015COMPLC1YA12SQ22SQ32SQ42SQ12SQ52SQ72SA12SA22SB12SB22SB32SB42HL12HL2-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y004Y005COM2X000X001X002X003X005X006X010X011X012X013X014X015COMPLC2YA42SQ6X0042YA12YA22YA32YA52YA62YA7Y006Y010Y011COM33SQ43SQ53SQ63SQ33SQ73SQ23SA13SA23SB13SB23SB33SB43HL13HL2-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y004COM2X000X001X002X003X005X006X010X011X012X013X014X015COMPLC3SQ1X0043YA13YA23YA3Y010Y011COM33SQ8X0073KA23KA14SQ24SQ34SQ44SQ14SQ54SQ74SA14SA24SB14SB24SB34SB44HL14HL2-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y004Y005COM2X000X001X002X003X005X006X010X011X012X013X014X015COMPLC4YA44SQ6X0044YA14YA24YA34YA54YA64YA7Y006Y010Y011COM35SQ25SQ35SQ45SQ15SQ55SQ75SA15SA25SB15SB25SB35SB45HL15HL2-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y004Y005COM2X000X001X002X003X005X006X010X011X012X013X014X015COMPLC5YA45SQ6X0045YA15YA25YA35YA55YA65YA7Y006Y010Y011COM36SQ26SQ36SQ46SQ16SQ56SA16SA26SB16SB26SB36SB46HL16HL2-24V+Y000Y001Y002Y003COM1Y004COM2X000X001X002X003X005X010X011X012X013X014X015COMPLC6YA46SQ6X0046YA16YA26YA36YA5Y010Y011COM3图8搬运工位连接示意图第7页共31页（2）设备操作设备接通气源、电源后，向PLC输入编制好的程序。将PLC设为运行（RUN）状态，PLC进入控制程序运行。按下“上电”按钮后，外围设备得电（应先确认“急停”按钮复位）。这时程序控制复位指示灯闪烁，提示系统复位。按下“复位”按钮后，设备回到起始位置。对于搬运工位来讲，一般应通过程序控制让机械手夹爪放松、上升到位、手臂处于缩进状态并转向靠近第一工位的位置。这时“开始”按钮中的指示灯开始闪烁，当按下“开始”按钮后系统开始动作。（3）工作过程1）系统复位、开始当按下“上电”按钮、“复位”按钮后，PLC的外围设备都回到起始位置。这时“开始”按钮中的指示灯开始闪烁，当按下“开始”按钮后系统开始动作。2）机械手抓取工件双控电磁阀2Y2得电动作，2号换向阀动作，使2号气缸带动机械手伸出。当伸出到位时，装在2号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ4动作。2SQ4送出信号至PLC的X003，PLC得到信号后接通单控电磁阀4Y1，4号气缸带动机械手下降。当到达下端限位时，装在4号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ7动作。2SQ7送出信号至PLC的X006，PLC得到信号后接通双控电磁阀3Y2，机械手夹爪夹紧上料检测工位工件台上的大工件，如图9所示。机械手在抓取大工件的同时，也将大工件的颜色信号由上料检测工位读入搬运工位。抓取大工件后PLC使单控电磁阀4Y1断电，4号气阀复位，4号气缸带动机械手上升。当第8页共31页到达上端限位时，装在4号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ6动作。2SQ6送出信号至PLC的X005，PLC得到信号后接通电磁阀2Y1，2号气缸带动机械手缩回。当缩回到位时，装在2号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ3动作，2SQ3送出信号至PLC的X002。3）由第一工位向第三工位移位PLC得到2SQ3送出的信号后使电磁线圈2Y1断电并接通电磁阀1Y2，1号摆动气缸带动机械手旋转。当机械手靠近加工工位时，装在机械手旁边的电感式接近开关2SQ2动作送出信号至PLC的X001。4）机械手放下工件PLC得到2Y2送出的信号后使双控电磁阀2Y2通电，2号气缸带动机械手伸出。当到达伸出限位时，装在2号气缸体上的磁性接近开关2SQ4动作，2SQ4送出信号至PLC的X003。PLC得到信号后使双控电磁阀2Y2断电并接通电磁阀4Y1，4号气缸带动机械手下降。当到达下限位时，装在4号气缸体上的磁性接近开关2SQ7动作，2SQ7送出信号至PLC的X006。PLC得到信号后接通电磁阀3Y1，机械手夹爪松开，将大工件放置在加工工位的1号工位上，同时也将大工件的颜色信号在输出口送出，如图10所示。5）机械手返回大工件放好后PLC使单控电磁阀4Y1断电，4号气缸带动机械手上升。当到达上限位时，装在4号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ6动作，2SQ6送出信号至PLC的X002，PLC得到信号后并接通双控电磁阀2Y1，2号气缸带动机械手缩回。当到达限位时，装在2号气缸缸体上的磁性接近开关2SQ3动作，2SQ3送出信号，PLC得到信号后使2Y1断电并接通双控电磁阀1Y1，1号气缸带动接写手选扎。当机械手靠近第一工位时，装在机械手旁边的磁性接近开关2SQ1动作送出信号，PLC等待下一个启动信号。2.4上料与搬运工位的联站2.4.1单站间状态的传送将每站的PLC通过通讯接口用标准电缆进行连接，使各站的工作状态和工件颜色信号能够互相传送。工件颜色信号是黑为0，白为1。工件颜色的信号通过每站的Y20、X20传送。上料检测站完成上料后，通过Y24向搬运站发出“工件已准备好”信号。搬运站从X23得到信号后来取走工件，并通过Y23向上料检测站回送“工件已取走”信号，上料检测站从X24得到信号后转入下一个工作周期。连接图如图11所示。图10放下大工件第9页共31页PLC第一站Y24X24Y20PLC第二站X23Y24Y23X24X20Y202.4.2工作过程按下“开始”按钮后，上料检测站回转料仓开始旋转并输送工件，如无工件输送到位则报警灯亮。工件到位则工作台上升将工件送至输出位置，并通过Y24向搬运站送出工件已准备好信号，同时由1SQ1对工件进行颜色检测，并将颜色信号通过Y20向搬运站送出。搬运站检测到X23信号后机械手到搬运站抓取工件。上料检测站检测到X24信号后进入下一工作循环。上料检测工位与搬运工位的工作过程前面已经介绍过了，在上述工作过程基础上加入工件颜色信号和工作状态信号的传送，就可实现联网运行，具体工作过程如下：（1）上料检测工位料仓输出工件（2）工件平台上升并向搬运工位送出工件颜色和状态信号。（3）机械手从上料检测工位抓取工件并读取颜色信号工件平台上升到位，1SQ5置位。1YA1通电，工件平台上升。1SQ2检测大工件颜色。（3）（1）2SQ4置位，2YA7通电。4号缸下降。2YA4通电，2号缸伸出。(4)2YA7断电，4号缸复位，上升。2SQ7置位，2YA6通电，夹紧。同时读取颜色信号。（2）工件准备好图11PLC联站图工件已取走1SQ1检测到大工件。Y000输出复位，1M停止。Y000输出，1M转，送出大工件。（2）第10页共31页（4）上料检测工位工作平台下降并再次送出工件（5）机械手搬运工件（6）机械手在加工工位放下工件（7）机械手返回(7)2SQ4置位，2YA4断电，2YA7通电，4号缸下降。2SQ2置位，2YA4通电。2号缸伸出。2SQ7置位，2YA5通电，松开工件。同时送出颜色信号。(5)(6)(5)2YA2通电，1号缸旋转。2SQ3置位。2YA3断电。2SQ6置位，2YA3通电，2号缸缩回。旋转到位，2SQ2置位。(6)2SQ3置位，2YA3断电，2YA1通电。1号缸转回。2YA7断电，4号缸上升。2SQ6置位，2YA3通电，2号缸缩回。2SQ1置位，进入下一循环。Y000输出，1M转，送出大工件。1YA1断电，工件平台下降工件平台下降到位，1SQ6置位（3）（5）第11页共31页第三章设备的电气结构3.1设备元件的选用气压传动是利用空气压缩机使空气介质产生压力能，并在控制元件的作用下，把气体压力能传输给执行元件，而使执行元件完成直线运动和旋转运动。调压过滤器调压过滤器调压过滤器的作用是滤除压缩空气中的杂质，达到系统所要求的净化程度，并将从贮气罐传来的压缩空气调到所需的压力，减小压力波动，保持系统压力的稳定如图1换向阀换向阀是气动回路的控制元件，其工作原理是利用换向阀内阀芯相对阀体的运动，使气路接通或关断，从而使气动执行元件实现起动、停止或变换运动方向。按操纵控制方式可分为：气压控制、电磁控制、机械控制。气缸气缸是气动回路的执行元件，作用是将压缩空气的能量转化为机械能，用于实现直线往复运动和旋转运动。缓冲气缸内设置有缓冲装置，使活塞接近气缸端盖时逐渐减速，可以防止活塞与气缸端盖发生碰撞。气缸有单作用活塞杆气缸和双作用活塞杆气缸。单作用活塞杆气缸是压缩空气作用在活塞端面上，推动活塞运动，而活塞的反向运动依靠复位弹簧力、重力或其他外力；双作用单活塞杆气缸是活塞在两个方向上的运动都是依靠压缩空气的作用而实现的。3.2传感器的选型一、传感器（transducer）的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源。无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能，传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。第12页共31页按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。3.2.1光电传感器光电传感器（光电式接近开关）实物如图1所示，光电式接近开关原理示意图如图2所示，它是由发射器、接收器和检测电路三部分组成。发射器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于发光二极管（LED）或激光二极管。接收器由光电二极管或光电三极管组成。在发射器、接收器的前面，装有光学元件如滤镜和光圈等。在接收器后面的是检测电路，它能滤出有效信号并应用该信号。根据光电开关在检测物体时，发射器所发出的光线被折回到接收器的途径的不同，可分为对射型、漫反射型、镜面反射型等。3.2.2电感传感器电感式传感器（接近开关）外形如图3所示。它对机械手的左右位置进行检测，当机械手的手臂（伸缩气缸体）靠近电感式接近开关时，它将到位信号传送给PLC的相应输入端。第13页共31页电感式接近开关是一种有开关量输出的位置传感器，工作原理框图如图4所示。它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体接近时，在物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关内部振荡电路的参数发生变化，识别出有无金属物体接近，进而控制开关的通或断。由此可见电感式传感器（接近开关）所检测的物体必须是金属物体，此性能亦可用于判别金属与非金属工件。这种接近开关能准确反应出运动机构的位置和行程，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性等优点和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的。3.3PLC的选型一、PLC的发展PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%30%。随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。第14页共31页二、PLC的应用目前，在国内外PLC已广泛应用治金、石油、化工、建材，机械、制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等。在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（1）小型PLC一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。（2）中型PLC其I/O点数一般在2561024点之间，I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出，它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。（3）大型PLC一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC，大型PLC的软硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化，大型PLC还可以采用冗余或三CPU构成表决式系统使机器的可靠性更高。PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器，接触器控制尚有24%，所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。三、PLC的种类在国内外的几家著名的工控产品厂商的PLC产品上，主要有西门子S7-200系列、松下FP系列、欧姆龙C200H系列和三菱FX系列，下面就各自介绍一下它们：1、西门子S7-200系列PLCS7-200系列PLC适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列PLC是西门子公司1995年底推出的具有很高性能价格比的微型PLC。由于它体积小、运行速度高、功能强等特点，使其在各种自动控制领域得以广泛应用。S7-200的主要功能：执行指令速度高。丰富的指令功能。灵活的中断功能。输入和输出的直接查询与赋值。严格的口令保护。友好的调试和故障诊断功能。输入或输出的强制功能。通信功能。S7-200的应用范围极为广泛,包括：冲压机床、磨床、橡胶化工机械、中央空调、电梯控制、运动系统、印刷机械等。2、欧姆龙C200H系列PLCC200HPLC系统为模块式结构，CPU单元为系统的核心，包括电源、微处理器、系统存储器、控制逻辑和接口电路等。基本I/O单元和智能I/O单元提供现场输入设备和控制输出设备与CPU的接口电路。它们都通过统一的标准总线SYS-BUS与CPU单元连接，I/O单元的个数可根据用户需要配置。另外，CPU单元上还提供了用户存储器、录音机以及编程器等外设接口。C200HPLC系统的基本组成是：一个母板（安装机架）提供系统总线和模块插槽、一个CPU单元、一个存储器单元、一个编程器及基本I/O单元若干个。基本I/O单元的个数视系统I/O点数及母板上的槽位而定。因为CPU单元内装电源，所以系统不需再配第15页共31页电源单元。此外，CPU单元内系统存储器中固化了系统管理程序。C200HPLC系统还有两种扩展方式可满足用户的不同需求。一种是在CPU单元所在的母板上用电缆连接I/O扩展母板，最多可连两个扩展母板，采用串联方式连接，两母板间最大距离10m，但CPU与两个扩展母板的距离总和不得超过12m，扩展母板上可根据需要配置I/O单元，不需要再配CPU单元，但要配置扩展电源单元。另一种扩展方式是建立远程I/O系统，即在CPU母板或扩展母板上配置远程I/O主单元，而在另外的扩展母板上配置远程I/O从单元，用双绞线或其他通信电缆将远程I/O主单元和远程I/O扩展单元连接起来构成远程I/O系统，这样既可以扩展系统的I/O点数，又可以控制远距离的I/O点。每个C200HPLC的CPU单元最多可连接两个远程I/O主单元，系统中最多可配置5个远程I/O从单元。3、松下FP系列PLC（1）超小型尺寸，具有世界上最小的安装面积，宽25X高90X长60毫米（2）轻松扩展，扩展单元可直接连接到控制单元上、不需任何电缆（3）从I/O10点到最大I/O128点的选择空间（4）拥有广泛的应用领域（5）内部使用了EEPROM.32K步的程序容量适用于比较简单的I/O控制,USB口通讯（6）紧凑小巧的外形时期可以灵活的应用于空间比较紧张的环境中（7）C14型输出有3个独立的公共端,可接3种不同的外部负载（8）具高级处理功能的C14/C30/C60型可实现高速过程及串行通讯程序可存放在EEPROM存储器4、三菱FX系列PLCFX1n系列PLC是一种普遍选择方案，最多可达128点控制。并且能增加特殊功能模块或扩展板。通信和数据链接功能选项使得FX1n在体积、通信和特殊功能模块等重要的应用方面非常完美。FX1s系列PLC是一种卡片大小的PLC，适合在小型环境中进行控制,提供多达30个I/O。它具有卓越的性能、串行通讯功能以及紧凑的尺寸，这使得它们能用在以前常规PLC无法安装的地方。FX2n系列PLC是FX系列中最高级的模块。它拥有无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，FX2n是从16到256路输入/输出的多种应用的选择方案。FX2nc系列PLC在保留其原有的强大功能特色的前提下实现了极为可观的规模缩小。I/O型连接口降低了接线成本并节省了时间。经过对多种PLC功能的详细比较，最终选定三菱的FX2N-48MT系列的PLC。3.3.1三菱FX2N-48MT系列PLC可编程序控制器(ProgrammableController,简称PC),是在继电顺序控制基础上发展起来的以微处理器为核心的通用自动控制装置。PLC是电子技术、计算机技术与继电逻辑自动控制系统相结合的产物。它不仅充分发挥了计算机的优点，以满足各种工业生产过程自动控制的需要，同时又照顾到一般电气操作人员的技术水平和习惯，采用梯形图或状态流程图等编程方式，使PLC的使用始第16页共31页终保持大众化的特点。PLC可以用于单台机电设备的控制，也棵用语生产流水线的控制。使用者可根据生产过程和工艺要求编制程序。程序运行后，PLC就根据现场出入信号（按钮、行程开关、接近开关或其他传感信号），按照预先编入的程序对执行机构（如电磁阀、电动机等）的动作进行控制。PLC的型号繁多，各种型号的PLC功能不尽相同，但目前PLC一般都具有下列功能：（1）条件控制PLC具有逻辑运算功能，它能根据输入继电器触点的与（AND）、(OR)、等逻辑关系决定输出继电器的状态（ON或OFF），故它可代替继电器进行开关控制。（2）定时控制为满足生产工艺对定时控制的要求，一般PLC都为用户提供足够的定时器，如三菱FX2型PLC共有256个定时器。所有定时器的定时值可由用户在编程时设定，即使在运行定时值也可被读出或修改，使用灵活，操作方便。（3）计数控制为满足对计数控制的需要，PLC向用户提供上百个功能较强的计数器，如FX2型PLC可向用户提供241个计数器。其中6个高速计数器，121个电池后备计数器。所有计数器的设定值可由用户在编程时设定，且随时可以修改。（4）步进控制步进顺序控制PLC的最基本的控制方式，但是PLC为方便用户编制较复杂的步进控制程序，设置了专门的步进控制指令。如FX2型PLC中拥有上千个状态元件，为用户编写较复杂的步进顺序控制程序提供了极大的方便。（5）数据控制PLC具有较强的数据处理能力，除能进行加减乘除四则运算甚至开方运算外，还能进行字操作、移位操作、数制转换、译码等数据处理。（6）通信和联网PLC采用哩哩啦啦力量了通信技术，可进行远程的I/O控制。多台PLC之间可进行同位链接（PLCLink），还可用计算机进行上位链接（HostLink），接受计算机的命令，并将执行结果告诉计算机。一台计算机与堕胎PLC可构成集中管理、分散控制的分布式控制网络，以完成较大规模的复杂控制。（7）对控制系统的监控PLC具有较强的监控功能，它能记忆某些异常情况或在发生异常情况时自动终止运行。操作人员通过监控命令，可以监视系统的运行状态，可以改变设定值等，方便了程序的调试。可编程序控制器被认为是真正的工业控制计算机，在工业自动控制系统中占有极其重要的地位，最重要的原因是它具有如下独特的优点：（1）可靠性高可编程序控制器的平均无故障时间可达几十万小时，这是一个难以置信的数字，也就是说，一台可编程序控制器可连续运行30多年不出故障，大概到目前为止没有一种工业控制设备有如此高的可靠性。一般来说，可编程序控制系统中发生的故障绝大多数是由传感器、执行器等外围部件所造成的。有些公司已公布不将可靠性作为一项指标了，因为对可编程序控制器来说，这一指标已无多大意义。（2）编程方便对一般电气控制线路，可采用梯形图编程，这种编程方式与实际电路原理图非常接近，即使是普通的工人，也能在较短的时间内掌握。3.4设备软件编程3.4.1编程（1）进入三菱可编程序控制器编程软件界面，如图1所示。（2）若是要编写新的程序，则点击“新文件”快捷按钮，并选择PLC类型，如图第17页共31页2所示；若不是新程序，则点击“打开”快捷按钮，并选择原有文件的路径和文件名，打开原有文件。第18页共31页（3）利用“功能图”中的元件图形符号和连接线（功能图如图3所示），根据流程图编制程序梯形图。(4)点击“转换”快捷按钮，将梯形图转换为指令表。(5)将编制完毕的程序输入三菱可编程序控制器。(6)用专用编程电缆把电脑的串行口与可编程序控制器的通讯口连接起来。(7)把可编程序控制器面板上的“选择开关”放置在“调试”位置上，选择电脑端口见图4所示。(8)点击“PLC”菜单，选择“传送”及“写出”子菜单见图6所示。第19页共31页(9)根据程序的长短选择合适写入范围（见图5所示）。把程序写入可编程序控制器。(10)对程序进行调试并利用程序监控界面对程序的运行进行监控。首先把可编程序控制器面板上的“选择开关”放置在“运行”位置上。点击“监控”菜单，选择“开始监控”子菜单，如图7所示。然后按下“开始”按钮，上料检测工位桌面上的执行元件开始按要求动作