基于PLC控制的小车运料控制系统设计（含图纸及说明书）
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基于PLC控制的小车运料控制系统设计（含图纸及说明书）,基于,PLC,控制,小车,控制系统,设计,图纸,说明书
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摘 要近年来，随着科学技术的进步和微电子技术的迅速发展，可编程序控制技术已广泛应用于自动化控制领域，可编程序控制器（PLC）以其高可靠性和操作简便等特点，已经形成了一种工业趋势。可编程控制器是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器-接触器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，专门为工业控制而设计，这一新型的通用自动控制装置以其高可靠性、较强的工作环境适应性和极为方便的使用性能，深受自动化领域技术人员的普遍欢迎。运料小车在现代化的工厂中普遍存在。传统的工厂依靠人力推车运料，这样浪费了大量的人力物力，降低了生产效率。而现代工业生产中大量运用PLC控制运料小车，并结合组态王软件完成数据通信、网络管理、人机界面(HMI)和数据处理，使生产自动化，智能化，大大提高了生产效率，降低了劳动成本。关键词：PLC、运料小车、控制系统、I/O点ABSTRACTIn recent years, with the scientific and technological progress and rapid development of microelectronic technology, programmable control technology has been widely used in automation and control, programmable logic controller (PLC) for its high reliability and simple operation, has been formation of an industry trend. Programmable controller is a new type of universal control devices, it will traditional relay - contactor control technology, computer technology and communication technology integration, designed specifically for industrial control, this new automatic control device to the general its high reliability, strong work environment is very easy adaptability and performance, by the automation of technical staff in general. The car used for transport materials is common in modern factories. Plants rely on traditional human carts haul, so that waste a lot of manpower and resources, reduce production efficiency. The extensive use of modern industrial production car transport materials PLC control, combined with Configuration software for data communications, network management, human-machine interface (HMI) and data processing, the production automation, intelligence, greatly improving production efficiency and reduce labor costs. Keywords: PLC、transporter cart、control system、I/O points目 录摘 要IABSTRACTII目 录III第一章 绪 论11.1 课题的提出背景11.2 运料小车的发展概况21.3 课题的意义及应用31.4 本课题的主要工作3第二章 可编程控制器（PLC）概述42.1 可编程序控制器定义42.2 PLC的特点42.2.1编程方法简单易学42.2.2硬件配套齐全，用户使用方便52.2.3通用性强，适应性强52.2.4可靠性高，抗干扰能力强52.2.5系统的设计、安装、调试工作量少72.2.6维修工作量小，维修方便72.2.7体积小，能耗低72.3 PLC的应用领域82.3.1开关量逻辑控制82.3.2运动控制82.3.3闭环过程控制82.3.4数据处理92.3.5通信92.4 PLC的基本结构92.4.1 CPU模块92.4.2 I/O模块102.4.3 编程器102.4.4 电源11第三章 运料小车控制系统及硬件选型设计123.1 系统的运行方式123.2 控制系统的方案设计及论证123.2.1 控制系统的方案设计123.2.2方案论证123.3 系统的控制原理143.4 PLC选型153.4.1 选型分析153.4.2 系统的安装153.4.3 输入/输出模块选择163.4.4 开关量I/O点的节省和模拟量I/O模块的代用173.4.5 抗干扰措施173.5 系统资源分配173.5.1 I/O地址分配173.5.2 数字量输入部分173.5.3 数字量输出部分183.5.4 内部继电器部分183.6 工作台设计193.6.1胶带输送机结构与工作过程193.6.2简单计算及选用213.6.3 输送带253.6.4驱动滚筒26第四章 基于PLC的运料小车控制系统的硬件设计274.1 系统工作原理分析274.1.1 运料小车的运动流程274.1.2设备控制要求274.2 系统硬件介绍284.3 系统硬件设计294.4 系统控制流程31第五章 系统软件源程序设计335.1 小车行程开关335.2 呼叫按钮335.4 比较35208 OUT M8365.5 向左运动365.6 向右运动37第六章 检测装置386.1传感器386.1.1传感器的定义386.1.2 传感器的分类396.2选择温湿度传感器需注意的问题416.3定时器44致谢V参考文献VIIV第一章 绪 论1.1 课题的提出背景新中国成立特别是改革开放以来，我国社会主义现代化建设取得了举世瞩目的伟大成就。同时，必须清醒地看到，我国正处于并将长期处于社会主义初级阶段。全面建设小康社会，既面临难得的历史机遇，又面临一系列严峻的挑战。经济增长过度依赖能源资源消耗，环境污染严重；经济结构不合理，农业基础薄弱，高技术产业和现代服务业发展滞后；自主创新能力较弱，企业核心竞争力不强，经济效益有待提高。在扩大劳动就业、理顺分配关系、提供健康保障和确保国家安全等方面，有诸多困难和问题亟待解决。从国际上看，我国也将长期面临发达国家在经济、科技等方面占有优势的巨大压力。为了抓住机遇、迎接挑战，我们需要进行多方面的努力，包括统筹全局发展，深化体制改革，健全民主法制，加强社会管理等。与此同时，我们比以往任何时候都更加需要紧紧依靠科技进步和创新，带动生产力质的飞跃，推动经济社会的全面、协调、可持续发展。进入21世纪，我国作为一个发展中大国，加快科学技术发展、缩小与发达国家的差距，还需要较长时期的艰苦努力，同时也有着诸多有利条件。中华民族拥有5000年的文明史，中华文化博大精深、兼容并蓄，更有利于形成独特的创新文化。只要我们增强民族自信心，贯彻落实科学发展观，深入实施科教兴国战略和人才强国战略，奋起直追、迎头赶上，经过15年乃至更长时间的艰苦奋斗，就一定能够创造出无愧于时代的辉煌科技成就。科技工作的指导方针是：自主创新，重点跨越，支撑发展，引领未来。自主创新，就是从增强国家创新能力出发，加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新。重点跨越，就是坚持有所为、有所不为，选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展。支撑发展，就是从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键、共性技术，支撑经济社会的持续协调发展。引领未来，就是着眼长远，超前部署前沿技术和基础研究，创造新的市场需求，培育新兴产业，引领未来经济社会的发展。这一方针是我国半个多世纪科技发展实践经验的概括总结，是面向未来、实现中华民族伟大复兴的重要抉择。要把提高自主创新能力摆在全部科技工作的突出位置。在对外开放条件下推进社会主义现代化建设，必须认真学习和充分借鉴人类一切优秀文明成果。改革开放20多年来，我国引进了大量技术和装备，对提高产业技术水平、促进经济发展起到了重要作用。但是，必须清醒地看到，只引进而不注重技术的消化吸收和再创新，势必削弱自主研究开发的能力，拉大与世界先进水平的差距。总之，必须把提高自主创新能力作为国家战略，贯彻到现代化建设的各个方面，贯彻到各个产业、行业和地区，大幅度提高国家竞争力。我国科学技术发展的总体目标是：自主创新能力显著增强，科技促进经济社会发展和保障国家安全的能力显著增强，为全面建设小康社会提供强有力的支撑；基础科学和前沿技术研究综合实力显著增强，取得一批在世界具有重大影响的科学技术成果，进入创新型国家行列，为在本世纪中叶成为世界科技强国奠定基础，形成比较完善的中国特色国家创新体系。企业现代化生产规模的不断扩大和深化，使得生产物的输送成为生产物流系统中的一个重要环节。运料小车自动控制正是用来实现输送生产物的控制系统，随着PLC的发展，国外生产线上的运输控制系统非常广泛的采用该控制系统，而且有些制造厂还开发研制了出了专用的逻辑处理控制芯片，我国的大部分工控企业的运料小车自动控制系统都是从国外引进的，成本高，为了满足现代化生产流通的需要，让PLC技术与自动化技术相结合，充分的利用到我国的工控企业生产线上，让该系统在各种环境下都能够工作，而且成本低，易控制，安全可靠，效率高。1.2 运料小车的发展概况由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段: （1）手动控制 ：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。 （2）自动控制 ：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。 （3）全自动控制 ：现阶段，由于PLC技术的向高性能 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。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。1.3 课题的意义及应用小车自动运料系统,由于其控制简单,成本低,因此广泛应用于车站、码头、仓库、矿井等生产场所。但传统的接触继电器控制系统，有着其自身的缺点。例如：整个运行过程中，小车的速度很难设定，如果太快，启动和制动时由于存在小车惯性很容易造成物料的掉落、抛洒，这样就不能实现安全的启动。随着经济的不断发展，运料小车的应用也不断扩大到各个领域。早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。现将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便、设计施工调试周期短等优点。在自动化生产线上，有些生产机械的工作台需要按一定的顺序实现自动往返运动，并且有的还要求在某些位置有一定时间的停留，以满足生产工艺要求。用PLC程序实现运料小车自动往返顺序控制，不仅具有程序设计简易、方便、可靠性高等特点，并且程序设计方法多样，便于不同层次的设计人员的理解和掌握。1.4 本课题的主要工作本文所做的工作就是通过PLC控制运料小车在工作台上各呼叫站间运动，以达到生产实际之用。全文主体思路共分为6节，第一节概述运料小车问题的提出和意义，运料小车控制系统的发展概况，明确论文要解决的问题；第二节介绍了可编程序控制器（PLC）。第三节详细介绍基于PLC的运料小车的硬件设计，分析被控对象和明确系统控制要求。第四节详细阐述运料小车系统的软件设计。第五节是调试结果和小结,分析系统的优缺点及对未来工作的展望。第二章 可编程控制器（PLC）概述2.1 可编程序控制器定义 可编程序控制器（Programmable Controller）简称PLC，在办公自动化和工业自动化中广泛使用的个人计算机（Personal Computer）也简称PC，为了避免混淆，现在一般将可编程序控制器简称PLC（Programmable Logic Controller）。现代的可编程序控制器是以微处理器为基础的新型工业控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的崭新产品。1985年国家电工委员会（IEC）的可编程序控制器标准草案第三稿对可编程序控制器作了如下定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械活生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充去功能的原则设计。” 可编程序控制器从诞生至今，在短短的30年来里，得到了异常迅猛的发展，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。2.2 PLC的特点2.2.1编程方法简单易学 考虑到企业中一般电气技术人员和技术工人的传统读图习惯，可编程序控制器配备了他们易于接受和掌握的梯形图语言。梯形图语言的电路符号和表达方式与继电器电路原理图相当接近，只用可编程序控制器的二十几条开关量逻辑控制指令就可以实现继电器电路的功能。通过阅读可编程序控制器的使用手册活接受短期培训，电气技术人员或技术工人只需要几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。简易编程器的操作和使用也很简单。上述特点是可编程序控制器近年来获得迅速普及的原因之一。 这种编程语言的出现，促进了一次新的社会分工，即由计算机专业人员研制可编程序控制器的硬件和编程语言，并用汇编语言设计可编程序控制器的系统程序，使可编程序控制器成为一种通用的控制装置；工厂的自控和电气人员根据被控设备的具体情况，用他们最容易掌握的梯形图语言编制用户程序。因此，即使不熟悉电子线路、不懂计算机原理和汇编语言的人，在自动化领域也大有用武之地，在计算机时代也可大显身手。 梯形图语言实际上是一种面向用户的高级语言，可编程序控制器在执行梯形图程序时，用解释程序将它“编译”成汇编语言后再去执行。与直接用汇编语言编写的用户程序相比，执行时间要长一些，但是对于大多数控制设备来说，这是微不足道的。2.2.2硬件配套齐全，用户使用方便 可编程序控制器配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户不必自己设计和制作硬件装置。用户在硬件方面的设计工作，只是确实可编程序控制器的硬件配置和设计外部接线图而已。可编程序控制器的安装接线也很方便，各种外部接线都有相应的接线端子。 可编程序控制器的输入/输出端可以直接与AC200V或DC24V的强电信号相接，它还具有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器的线圈。2.2.3通用性强，适应性强 由于可编程序控制器的系列化和模块化，硬件配置相当灵活，可以组成能满足各种控制要求的控制系统。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。2.2.4可靠性高，抗干扰能力强绝大多数用户都将可靠性作为选择控制装置的首要条件。可编程序控制器采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。例如FX系列可编程序控制器在幅度为1000V、宽度1s的脉冲干扰下能可靠地工作。从实际的使用情况来看，用户对可编程序控制器的可靠性都相当满意。 可以说，可编程序控制器是可靠性最高的工业控制设备，可编程序控制器的平均无故障时间可达30万小时。如果使用冗余控制系统，可靠性还可以进一步提高。事实上，在可编程序控制器控制系统中发生的故障，绝大部分都是由可编程序控制器外部的开关、传感器和执行元件引起的。 可编程序控制器用软件取代了继电器系统中容易出现故障的大量触点和接线，这是可编程序控制器具有高可靠性的主要原因之一。除此之外，可编程序控制器还采取了一系列抗干扰、提高可靠性的措施。 可编程序控制器的故障分为永久性故障和可以恢复的故障。由于外部或内部的原因，系统的某些元器件损坏或失效引起的不可恢复的故障称为永久性故障。可编程序控制器周期性地检测系统的硬件，发现永久性故障时，查明故障的种类，自动地采取相应的措施，尽可能减轻故障对系统的影响，同时通知操作人员。可编程序控制器还有检查用于保持存储器中的信息的锂电池电压是否过低，交流电源是否掉电，输入、输出电路的电源电压是否超过允许的范围等。在写入、编辑程序时，还要检查正在写入的用户程序的语法错误，发现问题后，可编程序控制器自动做出相应的反应，如报警、封锁输出等。 可以恢复的故障有电磁干扰引起，干扰往往以窄脉冲的形式从电源线或I/O引线进入可编程序控制器内部。瞬时出现的干扰脉冲可能使可编程序控制器偏离正常的程序执行路线，将内存空间中某一随机的区域中的内容当作程序来执行，一般不能自动返回正常的程序执行路线。从外部看，系统处于瘫痪状态。 为了削弱和消除干扰对系统的影响，可编程序控制器采取了很多硬件措施，以切断干扰进入可编程序控制器的途径。滤波是最主要的措施之一，在电源电路和I/O模块中设置了大量的滤波电路，如RC,RL和形滤波电路，它们对高频干扰信号有良好的抑制作用。电源是干扰进入可编程序控制器的主要途径之一，对于微处理器用的直流5V电源，采取了多级滤波和稳压的措施。 隔离是抗干扰的另一主要措施，可编程序控制器的输入、输出电路一般用光电耦合器来传递信号，继电器型输出模块则用继电器实现隔离。采用以上隔离措施后，使外部电路与CPU模块之间完全没有电路上的联系，有效抑制了外部干扰源对可编程序控制器的影响，还可以避免外部电路的高电压窜如CPU模块。 在工业环境下，往往存在着强烈的空间电磁干扰，为了消除其影响，用导电导磁材料屏蔽可编程序控制器的电源变压源，并用良好的导电材料屏蔽易受空间电磁波干扰影响的CPU模块。 即使采取了以上措施，强干扰仍然可能进入可编程序控制器的CPU模块，是可编程序控制器偏离正常的程序运行路线。作为一种补救措施，用监控定时器（Watch Dog，俗称看门狗）使可编程序控制器自动恢复正常的工作状况。监控定时器是一种硬件定时器，它的定时时间大于可编程序控制器的最大扫描周期。可编程序控制器在正常工作时，每一次扫描都将它复位，使它重新开始定时，它不会因为定时时间到而动作。如果干扰使可编程序控制器不再执行正常的扫描程序，监控定时器不再被周期性的复位，当它的定时时间到时，它产生的输出脉冲重新启动系统，使可编程序控制器恢复正常工作。这一自恢复过程所用的时间是很短的（小于1s），对系统的正常工作不会有什么影响。 干扰有可能使可编程序控制器中的用户程序遭到破坏，求和检查（Sum Check）可以诊断这种故障。在可编程序控制器运行时，CPU周期性地将用户存储器各字节中的数相加，并与运行开始时的值相比较，如果总数变化，可以断定用户程序遭到破坏，CPU自动做出相应的处理。 由于采取了以上抗干扰措施，可编程序控制器具有用户完全可以信赖的极高的可靠性。2.2.5系统的设计、安装、调试工作量少 可编程序控制器用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 可编程序控制器的梯形图程序一般采用顺序控制设计法。这种编程方法很有规律，容易掌握。对于复杂的控制系统，设计梯形图所花的时间比设计继电器系统电路图花的时间要少很多。 可编程序控制器的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，输出信号的状态可以观察可编程序控制器上有关的发光二极管，调试好后再将可编程序控制器安装在现场统调。调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，调试花费的时间比继电器系统少很多。2.2.6维修工作量小，维修方便 可编程序控制器的故障率很低，并且有完善的诊断和显示功能。可编程序控制器或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据可编程序控制器上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除可编程序控制器的故障。2.2.7体积小，能耗低 以OMRON的CPM1A型超小型可编程序控制器（10个I/O）点为例，其底部尺寸仅为90mm67mm，功耗30VA。由于体积小，可编程序控制器很容易装入机械设备内部，是实现机电一体化的理想的控制设备。2.3 PLC的应用领域 在发达的工业国家，可编程序控制器已经广泛地应用在所有的工业部门，随着可编程序控制器的性能价格比的不断提高，过去许多使用专用计算机的场合也可以使用可编程序控制器。可编程序控制器的应用范围不断扩大，主要有以下几个方面：2.3.1开关量逻辑控制 这是可编程序控制器最基本最广泛的应用，可编程序控制器的输入信号和输出信号都是只有通/断状态的开关量信号，这种控制与继电器控制最为接近，可以用价格较低，仅有开关量控制功能的可编程序控制器作为继电器控制系统的替代物。开关量逻辑控制可以用于单台设备，也可以用于自动化生成线，如机床电气控制、冲压、铸造机械、运输带、包装机械的控制，电梯的控制，化工系统中各种泵和电磁阀的控制，冶金系统的高炉上料系统、轧机、连铸机、飞剪的控制，电镀生产线、啤酒罐装生产线、汽车装配生产线、电视机和收音机生产线的控制等。2.3.2运动控制 可编程序控制器可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块，世界上各主要可编程序控制器厂家生产的可编程序控制器几乎都有运动控制功能。可编程序控制器的运动控制功能广泛地用于各种机械，如金属切割机床、金属成形机械、装配机械、机器人、电梯等。2.3.3闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。可编程序控制器通过模拟量I/O模块，实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换和D/A转换，并对模拟量实行闭环PID控制。现代的大中型可编程序控制器一般都有PID闭环控制功能，这一功能可以用PID子程序来实现，更多的是使用专用的智能PID模块。 可编程序控制器的模拟量PID控制功能已经广泛地应用于塑料挤压成形机、加热炉、热处理炉、锅炉等设备，以及轻工、化工、机械、冶金、电力、建材等行业。2.3.4数据处理 现代的可编程序控制器具有数学运算（包括矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、转换、排序和查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析和处理。这些数据可以与储存在存储器中的参考值比较，也可以用通信功能传送到别的智能装置，或者将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人柔性制造系统，也可以用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。2.3.5通信 可编程序控制器的通信包括可编程序控制器之间的通信、可编程序控制器汉人其他智能控制设备之间的通信。随着计算机控制的发展，近年来国外工厂自动化通信网络发展得很快，各著名的可编程序控制器生产厂商都推出了自己的网络系统。 并不是所有的可编程序控制器都具有上述全部功能，有些小型可编程序控制器只具有上述的部分功能，但是价格较低。2.4 PLC的基本结构 可编程序控制器主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成。 可编程序控制器实际上是一种工业控制计算机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，甚至与之无异。可编程序控制器主要由CPU(中央处理单元)、存储器（RAM和EPROM）、输入/输出模块（简称I/O）模块、编程器和电源五大部分组成。2.4.1 CPU模块 CPU模块又叫中央处理单元或控制器，它主要由微处理器（CPU）和存储器组成。 CPU的作用类似于人的大脑和心脏。它采用扫描方式工作，每一次扫描要完成以下工作： （1）输入处理：将现场的开关量输入信号和数据分别读入输入映像寄存器和数据寄存器。 （2）程序执行：逐句读入和解释用户程序，产生相应的控制信号去控制有关的电路，完成数据的存取、传送和处理工作，并根据运算结果更新各有关寄存器的内容。 （3）输出处理：将输出映像寄存器的内容送给输出模块，去控制外部负载。 可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。系统程序相当于个人计算机的操作系统，它使可编程序控制器具有基本的智能，能够完成可编程序控制器设计者规定的各项工作。系统程序由可编程序控制器生产厂家设计并固化在ROM内，用户不能直接存取。可编程序控制器的用户程序由用户设计，他决定了可编程序控制器的输入信号和输出信号之间的具体关系。用户程序存储器的容量一般以字（每个字由16位二进制数组成）为单位，日本的可编程序控制器一般以步为单位，每一步存储一条指令。2.4.2 I/O模块 I/O模块是系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场和CPU模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号。输入信号有两类：一类是从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的开关量输入信号；另一类是由电位器、热电偶、测速发电机各种变送器提供的连续变化的模拟量输入信号。 可编程序控制器通过输出模块控制接触器、电磁阀、电磁铁、调节阀、调速装置等执行器，可编程序控制器控制的另一类外部负载是指示灯、数字显示装置和报警装置等。 CPU模块的工作电压一般是5V，而可编程序控制器的输入/输出信号电压一般较高，如直流24V和交流220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU模块中的元器件，或使可编程序控制器不能正常工作，所以CPU模块不能直接与外部输入/输出装置相连。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与噪声隔离的作用。2.4.3 编程器 编程器除了用来输入和编辑用户程序外，还可以用来监视可编程序控制器运行是梯形图中各种编程元件的工作状态。 编程器可以永久地连接在可编程序控制器上，将它取下来后可编程序控制器也可以运行。一般只在程序输入、调试阶段和检修时使用，一台编程器可供多台可编程序控制器公用。2.4.4 电源 可编程序控制器一般使用220V交流电源。可编程序控制器内部的直流稳压电源为各模块内的元件提高直流电压。某些可编程序控制器可以为输入电路和少量的外部电子检测装置（如接近开关）提供24V直流电源。驱动现场执行机构的直流电源一般由用户提供。第三章 运料小车控制系统及硬件选型设计3.1 系统的运行方式图3.1 运料小车运行方式在生产线上有5个编码为l5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(HJ1-HJ5 )与停靠站点相对应。运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。3.2 控制系统的方案设计及论证3.2.1 控制系统的方案设计运料小车在自动化生产线上运动的控制方案如下:（1）、按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（2）、当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮HJ的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；（3）、当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮HJ的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮HJ所对应的停靠站时停止；（4）、当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮HJ的编码时，小车保持不动；（5）、呼叫按钮开关HJ1-HJ5应具有互锁功能，先按下者优先。3.2.2方案论证工厂运输是协调生产的重要环节和工厂设施的重要组成部分，它的效率直接影响生产成本及生产率。目前，加工中小产品机械加工车间运输系统主要有空间运输和地面运输两种。空间运输主要是小吨位桥式起重机和电动葫芦，其控制方式多为下拉线式，这种方式有以下缺点：（1）设备复杂，功率消耗大，投资高。设备不仅有前后、左右水平运行机构，而且还有升降机构。尤其升降机构远比水平机构所需功率大的多，故整机功率大，机构复杂，投资高。（2）操作不方便，运输效率低。吊装物品在空中水平运行速度慢，且需较多的升降辅助时间，故运输效率低。另外操作人员在进行操作时必须跟着起重机走，因此操作不方便。（3）只适应车间内部运输。一般机械加工用的毛坯、成品车间不在同一车间内，起重机不能跨车间运输。地面运输主要采用叉车及手推运料小车，叉车需专人驾驶且无固定轨道，在车间内运行极不安全，手推运料小车需人为动力，劳动强度大，运输效率低12。 随着经济的发展，有轨运料小车不断扩大到工厂运输领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化、自动化。早期运料小车电气控制系统多为继电器-接触器组成的复杂系统，系统能耗较多；工艺流程的更新需要大量的人力物力；因系统是通过各种硬件接线的逻辑控制来实现系统的运行，导致机械接触点较多，系统运行的可靠性差；这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。后来，单片机应用到运料小车控制系统中。但是单片机开发周期长，使用难，开发成本高，批量成本低，对人要求高，而且其稳定性不够高。由于PLC技术的日渐成熟，PLC 开发周期短，使用容易，开发成本低，批量成本高，对人要求低，并且稳定性好,抗干扰能力强。目前对基于PLC的运料小车控制系统正在开发研究。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车电气控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，安装、维修和改造方便等优点，不增加外部控制电器即可实现任意复杂逻辑控制等特点，实现了运料小车的智能控制3。3.3 系统的控制原理电源部分：把外部供应电流经过整流，滤波，稳压处理后转换成满足PLC内部的CPU存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源或电源模块来给PLC供电6。输入部分：用行程开关和按钮作为输入设备，将行程开关，启动按钮，停止按钮，呼叫按钮的控制信号送入PLC。控制部分：采用大规模集成电路制作的微处理器和存储器，执行按照被控对象要求编制程序，并存入程序存储器中，完成控制任务，产生控制信号输出，驱动输出设备工作6。根据运料小车随机运动控制的要求，可将5个行程开关赋予不同的值；同时，将5个按钮也对应赋值。当小车碰到某个行程开关时，就将该行程开关的值送到内部辅助继电器通道。当操作者按了某个按钮时，就将该按钮的值送到内部辅助继电器通道。然后将这两个通道的值进行比较，根据比较的结果使小车作相应的运动，直到两个通道的值相等时小车才停止。输出部分：用电动机作为输出设备，将PLC的输出信号转换为驱动被控对象工作的信号，就是通过PLC输出的信号来驱动电机的正转反转和停止，从而来控制运料小车的左行右行以及停止。系统的控制结构原理图如图3.2所示按钮，行程开关电源PLC用户程序电动机运料小车输入部分控制部分输出部分图3.2 系统控制结构原理图启动按钮停止按钮5个呼叫按钮5个行程开关三菱 P L C三相异步电动机变频器图3.3 运料小车控制系统图3.4 PLC选型3.4.1 选型分析在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，以获得最佳的性能价格比。就一个控制系统而言，PLC的选型原则和考虑因素如下:(1)PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合于动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。(2)是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求。是否需要中断输入、双机热备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。(3)开关量I/O点数、模拟量I/O路数、电压等级及输出功率、内存容量。I/O点数直接关系到PLC输入/输出模块的选择，I/0点数一般要考虑1-2个的余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量;合适的电压等级可提高PLC的抗干扰能力:主机用户内存容量的大小对设备费的影响不大，故建议内存容量可选大一些。(4)其他考虑因素选择PLC还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的PLC产品。3.4.2 系统的安装无远程功能的PLC用在单机或控制范围不大的系统，有远程功能的PLC则用于大范围的控制系统。远程系统中，本地站一般设在集中控制室，远程站一般设在低压配电室或仪表室，这样可使PLC的外部接线最短。PLC忌安装在高温、结凝、特别是有振动冲击的场所。3.4.3 输入/输出模块选择模块电源:在选择交流I/O模块时，宜采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距1-2cm。隔离变压器的容量按PLC电源组件容量的1.5-2倍选择。直流模块的外接电源，其波纹值应满足模块要求;若是模拟量直流模块，尚需用稳压电源。电压等级:在选择I/O模块时，电压等级是一个比较重要的参数，它要根据现场设备与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，可选用AC220V模块;当外线短且控制相对集中时可选择优24V模块。输出电路:PLC的模块输出方式一般有3种:晶体管输出、继电器输出、双向可控硅输出。确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行很重要。每个输出点、每组输出点、每个输出模块的负载电源不得超过额定电流。其中继电器输出模块的负载电流以不能太接近额定电流，当接近额定电流时，最好先带动一个小型中继，再通过中继扩展输出模块的输出容量。采用双向可控硅输出模块，其负载电流必须大于双向可控硅的维持电流，否则应在负载上并联电阻。对于动作频繁、电感性或功率因素低的负载，不宜选用继电器输出模块，而应该采用晶体管输出模块。如果PLC输出带感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。当频率为10次/min以下时，既可采用继电器输出方式;也可采用PLC输出驱动中间继电器或者固态继电器(SSR)，再驱动负载;对于两个重要输出量不仅在PLC内部互锁，建议在PLC外部也进行硬件上的互锁，以加强PLC系统运行的安全性、可靠性。输入电路:PLC输入电路电源一般应采用DC24V，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，同时其带负载(接近开关等)时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)，建议该电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜熔丝，防止短路，以直流输入模板为例。3.4.4 开关量I/O点的节省和模拟量I/O模块的代用相同控制作用且每个接点在编程中仅使用一次的若干个输入接点，可在外部电路进行串、并联后作为一个输入点处理，编程时用常开编程接点。如某个设备的多个故障信号接点可在外部电路串联后接在一个输入点上，而不必占用多个输入点。相同控制逻辑的输出，如集中联锁控制系统发往各现场的启动预告信号，可只用一个输出点，再用接线端子扩展至各现场设备。3.4.5 抗干扰措施由于产生干扰的因素是复杂而多样的，因此采取的抗干扰措施要根据情况而定。PLC供电电源一般为AC85-240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1:l隔离变压器等);隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。设置一个PLC信号专用接地装置。该装置不能和防雷接地装置、电器设备接地装置有金属连接。接地电阻可参见使用说明书，一般小于100。即可。接地线进入PLC控制柜中的信号接地端子排。当出现干扰时将PLC的接线端子与信号接地端子排连。3.5 系统资源分配3.5.1 I/O地址分配由于CPU模块有14点数字量输入，10点数字量输出，所以不再需要I/O模块。采用I/O自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是X000-X015，输出端子对应的输出地址是Y000-Y011。3.5.2 数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮开关、停止按钮开关、5个呼叫按钮开关、5个行程开关共12点输入。具体的输入分配如表3.1所示。表3.1 输入地址分配输入地址对应的外部设备X000启动按钮开关X001停止按钮开关X0021号站呼叫按钮开关X0032号站呼叫按钮开关X0043号站呼叫按钮开关X0054号站呼叫按钮开关X0065号站呼叫按钮开关X0071号站行程开关X102号站行程开关X0113号站行程开关X0124号站行程开关X0135号站行程开关3.5.3 数字量输出部分这个控制系统需要控制的外部设备只有控制小车运动的三相电动机。但是电机有正转和反转两种状态，分别对应正转继电器和反转继电器，所以输出点有2个。具体的输出分配表如表3.2所示。表3.2 输出地址分配输出地址对应外部设备Y000电机正传继电器Y001电机反转继电器Y002电机停车Y002装料电机继电器Y003卸料电机继电器3.5.4 内部继电器部分内部继电器地址分配如表3.3所示。表3.3 内部继电器地址分配内部继电器地址功能说明M0小车运行停止M11号站呼叫M22号站呼叫M33号站呼叫M44号站呼叫M55号站呼叫M6有呼叫信号M7小车途径站编号呼叫站编号M8小车途径站编号装料站编号3.6 工作台设计3.6.1胶带输送机结构与工作过程 如图所示为固定式胶带输送机的一般结构。它主要由输送带、驱动轮、张紧轮、支承装置（上、下托辊）、驱动装置、张紧装置、进料装置、卸料装置和机架等部分组成。驱动轮、张紧轮及上、下托辊通过轴固定安装于机架，输送带环绕于驱动轮和张紧轮，形成封闭环形的运转构件，为了防止输送带下垂，每隔一定距离安装了可转动的上、下托辊，支承输送带，驱动装置安装于驱动轮端（头部），通过驱动轮的磨擦传动实现输送带的驱动，安装于张紧轮端（尾部）的张紧装置可完成输送带的张紧。图3.4 1、输送带输送带是承载、传递动力和输送物料的重要构件。粮油、饲料加工厂中常用普通型和轻型橡胶输送带，它由数层带胶的帆布带经硫化胶结后的芯层和上下表面橡胶覆盖层组成。其规格尺寸主要为胶带宽度，标准值一般为300mm、400mm、500mm、650mm、800mm、1000mm、1200mm等。橡胶输送带的连接方法有硫化连接和机械连接法两种。 2、支承装置支承装置的作用是支承输送带和物料，防止输送带下垂。其结构如图所示，它主要由支架和托辊两部分组成，托辊可随输送带的前进而转动。常用的支承装置有单节平型和多节槽型，前者用于输送包装物料和输送机的无载分支（下托辊），后者用于输送散体物料。图3.5驱动轮、张紧轮。主要包括轴、轴承和滚筒等部分。它们的作用是支承、驱动和张紧输送带。（a）.钢板焊制 （b）.铸铁浇制图3.63、驱动装置图为胶带输送机头部结构，其中驱动装置由电动机、联轴器、减速传动机构和驱动轮等部分构成，它的作用是进行动力传递，实现输送带的连续运转。 4、张紧装置张紧装置是用于实现输送带的张紧，保证输送带有足够的张力的构件。它安装于输送机尾部的张紧轮上，工程实际中常用的有滑块式螺杆张紧装置和小车式张紧装置，前者一般用于移动式胶带输送机，后者用于张力较大的固定式胶带输送机。 5、进卸料装置输送包装物料时，进卸料用倾斜淌板，中间卸料用挡板；输送散装物料时，进卸料用进料斗和卸料斗，中间卸料用卸料小车。了解了胶带输送的一般结构后，下面来分析其工作过程。物料通过进料装置进入输送带，由于输送带的连续运转，将物料输送到卸料点，然后利用卸料装置将物料卸下，卸完料后的空带经下部空载段回带。概括起来就是：利用环绕并张紧于驱动轮、张紧轮的封闭环形输送带作为承载、牵引和输送物料的构件，通过输送带的连续运转实现物料的输送。3.6.2简单计算及选用 1、输送量计算输送散体物料时，胶带输送机的输送量与所采用的支承装置型式有关，通常可利用以下经验公式计算：对于平直单托辊：Q=150B2rC（t/h） 对于侧托辊倾角=300的三节式槽型托辊： Q=200B2rC(t/h) 对于侧托辊倾角=300的二节式槽型托辊： Q=220B2rC(t/h) 对于侧托辊倾角=450的三节式槽型托辊： Q=240B2rC(t/h) 对于侧托辊倾角=600的三节式槽型托辊： Q=250B2rC(t/h) 式中：O输送量(t/h)B输送带宽度(m)；输送带线速度，即输送速度(ms)，其大小与输送距离、输送宽度、输送倾角及物料种类等因素有关，通常颗粒状物料可取1.54.0ms，粉状物料取0.81.25ms，包装物料取11.5ms；r物料容重(kgm3)，查附录四得出。C倾斜输送的倾角系数，输送倾角=00一7 0时，C=1；=80150时，C=0.90.95；=160一20 0时，C=0.80.9；=210一25 0时，C=0.750.8。输送包装物料时：式中：G每包物料重量输送速度(m/s)a两包物料间的平均距离(m)。输送包装物料时的胶带宽度，一般比粮包宽度大100200mm。实际计算时，一般都是利用输送量计算式根据输送量确定带宽，在此基础上选定所用输送机的型号。例题某面粉厂用一台固定式胶带输送机在水平方向输送小麦(r=0.75tm3)知输送量为70th。试确定输送机带宽。解：根据输送机工作条件及物料种类，初取=2.5ms，水平输送C=1。如选用侧托辊倾角为300的三节槽型托辊，根据：B= 应选用带宽为500mm的胶带，此时=2.13(ms)。如选用侧托辊倾角为300的二节槽型托辊，根据：应选用带宽为500mm的胶带，此时=1.94(ms)。如选用侧托辊倾角为450的三节槽型托辊，根据：还应选用带宽为500mm的胶带，此时=1.78(ms)。如选用侧托辊倾角为600的三节槽型托辊，根据：仍应选用带宽B为500mm的胶带，此时=1.7(m/s)。通过以上计算，比较几种情况，应选用带宽B为500mm的输送带，支承装置应选用侧托辊倾角为300的三节槽型托辊，此时实际输送速度为2.13m/s。 2、选用胶带输送机的型号表示方法：完整的型号表示包括的内容与斗提机相同。举例如下：TDSP50X100型胶带输送机T专业代号(粮油机械通用设备)；DS品种代号(胶带输送机)；P型式代号（水平式）；胶带输送机型式较多，常见的型号代号为：G（固定式）、X（倾斜式）、S（伸缩式）、Z（转向式）、Y（移动式）；50100规格代号带宽（cm）中心距（m）。胶带输送机的选用，除了应遵循输送设备选用的一般原则，具体选用时还应考虑以下几点：1根据工艺的要求及有关工作条件，确定所选输送机的机型。一般情况，粮油、饲料加工厂较长距离水平或倾角较小的倾斜方向散体或包装物料输送，应选用固定式水平胶带输送机，短距离倾斜方向散体或包装物料的输送或装卸应选用移动式胶带输送机。2根据物料是散装或包装及输送量大小，确定支承托辊的型式。无载分支均应选用平直单托辊，有载分支输送包装物料时选用平直单托辊，输送散装物料时，选用不同型式的槽形托辊。3根据工艺所需输送量计算确定输送带宽度，然后依据输送长度及有关条件确定型号规格。选型时可参考有关资料中关于胶带辅送机的规格及参数的内容。图3.7安装时应注意保证机架中心线与输送机纵向中心线重合，所有托辊与驱动轮、张紧轮应在同一水平面内，且轴线与输送机纵向中心线垂直。2操作与维护胶带输送机在操作时同样应遵循“无载起动，空载停车” 的原则。同时应注意以下问题：（1）开机前应检查输送带的松紧程度，以免出现输送带下垂、打滑空转或拉断等现象。可通过张紧装置调节输送机的松紧。（2）工作时，应经常检查托辊的工作情况，如托辊有不转动的情况，将导致运行阻力增大，胶带严重磨损。（3）注意输送带的保养，严禁其与汽油、柴油、机油等腐蚀性物质接触，经常检查清除表面粘附物。（4）注意定期对驱动轮、张紧轮等转动构件加注润滑油。（5）应定期对输送机进行检修，发现问题及时处理，以保证其使用寿命。（6）输送机应注意保管，避免日晒、夜露和雨淋，防止腐蚀和生锈。如长期不使用，应放松输送机，入库保存。3.6.3 输送带输送带的种类很多，按照其制作材料的种类可分为： 1、橡胶带 橡胶带在生产中应用最广，它是由若干层棉织物或化纤织物相互结合，并在外表上履上橡胶制成的。上下两面所履的橡胶称履面。上覆面是输送带的 承载面，与被运物料相接触，其厚度为2-6mm。下覆面是输送带与滚筒及支撑拖滚想接触的一面，也称运转面，厚度常为1.52mm橡胶带两侧及易磨损，故采用高耐磨性的材料。一般的腹面材料为天然橡胶、丁纳胶或特种材料，应其防滑性好，输送可靠，应此被广泛的应用于一般的输送装置中。图3.8 2、塑料带 3、合成绳芯和细钢绳芯带输送带的接头方法有两种，一种是机械接头，另一种是硫化接头塑化接头。橡胶带常用机械接头和硫化接头。TD75型通用固定带式输送DT75型通用固定带式输送机为全国统一标准设计的输送机，主要用于各种散状物料的输送、如煤炭、矿石、焦炭、砂子、炉渣、粮食等，是工矿企业、港口码头、电力、仓储等行业较理想的输送设备。3.6.4驱动滚筒驱动滚筒是输送带装置中传递运动与动力的重要部件。为了传递必要的前应力，输送带与滚筒间必须有足够的摩擦力，滚筒与输送带弧面上摩擦力的综合及为滚筒所传递的圆周力，也称牵应力。提高牵引力的途径有三：其一、增大饶出段张力，但输送带强度也相应提高，输送带的造价也随之增加，可见这并不是很好的办法。其二，增大摩擦系数。其三，增大包角数值，可采用加张紧轮。滚筒的结构形式基本上有四种：钢板卷制焊接、无缝钢管、铸钢及铸焊联合机构第四章 基于PLC的运料小车控制系统的硬件设计4.1 系统工作原理分析4.1.1 运料小车的运动流程某自动生产线上运料小车的运动如图4.1所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有5个编码为1-5的站点供小车停靠，在每个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关（HJ1-HJ5）分别与5个停靠站点相对应。经分析，运料小车的整个工作过程如下：开始按下启动开关，小车停在装料站等待，系统检测到呼叫信号，装料站电机运行开始装料，同时定时器T0开始计时，当计时满120S时，小车右行，系统检测到途径站点编码为呼叫站点编码，小车停止，卸料电机工作开始卸料，同时定时器T0开始计时，当计时满120S时，小车左行，系统检测到途径站点编码为装料站点编码，小车停止等待，如此循环往复。图4.1 运料小车示意图4.1.2设备控制要求运料小车应实现的功能及控制要求如下：实现一处装料、多处卸料（不少于四处）的小车自动运料。经分析，运料小车在自动化生产线上运动的控制方案如下：（1）按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作；（2）当小车当前没有接收到呼叫信号时，小车原地等待直至收到呼叫信号，呼叫按钮开关应具有互锁功能，先按下者优先。（3）当小车接收到呼叫信号时，装料电机开启，小车开始装料，120s后，小车向右运行，运行到按对应的呼叫站时停止； （4）当小车停在呼叫站点时，卸料电机开启，小车开始装料，120s后，小车向左运行，运行到装料站时停止；如此循环往复。4.2 系统硬件介绍(1)低压断路器图4.2 低压断路器图低压断路器也称为自动空气开关，用来接通和分断负载电路，也可以用来控制不频繁启动的电动机。(2)接触器图4.3 接触器图接触器是用于远距离频繁接通和分断交直流回路及大容量用电回路的低压控制电器。主要控制对象是电动机，实现启停、正反转、制动和调速等控制功能。(3)熔断器图4.4 熔断器图熔断器主要用于短路保护。(4)主令电器图4.5 主令电器图主令电器是一种专门发布命令的电器，用来接通和断开控制电路，实现控制对象的启动、停止、急停等操作。只能用于控制电路，不允许分合主回路。4.3 系统硬件设计系统硬件接线图如图4.6、4.7所示，图4.6 主电路图图4.7 系统控制电器图图中KM1 和KM2 分别是控制电机正转运行（小车前进）和反转运行（小车后退）的交流接触器。用KM1 和KM2 的主触点改变进入电动机的三相电源的相序, 即可以改变电动机的旋转方向。电路外部无需接互锁辅助常闭触点，FX-1N的内部程序已经能实现此功能。通过主电路与PLC 的控制电路的接线,才能实现PLC对系统的控制。4.4 系统控制流程根据系统控制要求，分析出如下系统控制流程图，图4.8 控制系统流程第五章 系统软件源程序设计5.1 小车行程开关在该程序中，5个站的行程开关分别用数字1-5来表示，当小车在1号站时，行程开关X007得电，将数字1传送到数据寄存器D0；当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字2传送到数据寄存器D0。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X013得电，将数字5传送到数据寄存器D0。它的助记符程序为：167 LD X007168 MOV K1 D0 ；小车在1号站173 LD X010174 MOV K2 D0 ；小车在2号站179 LD X011180 MOV K3 D0 ；小车在3号站185 LD X012186 MOV K4 D0 ；小车在4号站191 LD X013192 MOV K5 D0 ；小车在5号站197 LD X014198 MOV K0 D0 ；小车在5号站5.2 呼叫按钮在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字1-5来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需5个辅助继电器M1-M5。当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字1传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003得电，数字2传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006得电，数字5传送到数据寄存器D1，同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为：0 LDI M21 ANI M32 ANI M43 ANI M54 ANI X0075 AND M06 LD X0027 OR M18 ANB9 MOV K1 D0 ；1号站呼叫按钮开关14 OUT M1 ；1号站呼叫按钮开关辅助继电器15 LDI M116 ANI M317 ANI M418 ANI M519 ANI X01020 AND M021 LD X00322 OR M223 ANB24 MOV K2 D0 ；2号站呼叫按钮开关29 OUT M2 ；2号站呼叫按钮开关辅助继电器30 LDI M131 ANI M232 ANI M433 ANI M534 ANI X01135 AND M036 LD X00437 OR M338 ANB39 MOV K3 D0 ；3号站呼叫按钮开关44 OUT M3 ；3号站呼叫按钮开关辅助继电器45 LDI M146 ANI M247 ANI M348 ANI M549 ANI X01250 AND M051 LD X00552 OR M453 ANB54 MOV K4 D0 ；4号站呼叫按钮开关59 OUT M4 ；4号站呼叫按钮开关辅助继电器60 LDI M161 ANI M262 ANI M363 ANI M464 ANI X01365 AND M066 LD X00667 OR M568 ANB69 MOV K5 D0 ；5号站呼叫按钮开关74 OUT M5 ；5号站呼叫按钮开关辅助继电器5.4 比较本设计中共三处用到比较功能。第一处判断是否有呼叫信号，按下启动按钮和呼叫按钮后，开始对数字零行与程开关寄存器D0作比较。当（K0）（D0）时，即当前有站点按下呼叫按钮，M6得电，装料电机开始运行，否则继续等待。它的助记符程序为：75 LD K0 D080 OUT M681 MOV D0 D186 LD M687 OUT T0 K12090 OUT Y002第二处判断小车是否到达呼叫站点，将行程开关数据寄存器D0和呼叫按钮数据寄存器D1中的数据进行比较。当（D0）=（D1）时，即小车当前所处停靠站等于呼叫按钮的编码时，M7得电，小车停止运行，否则继续右行；它的助记符程序为：138 LD= D0 D1143 OUT M7第三处判断小车是否回到装料站，当（D0）=（K0）时，即小车当前所处停靠站的编码等于装料站的编码0时，M8得电，小车停止运行，否则继续左行。它的助记符程序为：203 LD= D0 K0208 OUT M85.5 向左运动小车从装料站接收到装料信息装好料，小车向左运行，运行到呼叫按钮所对应的停靠站时停止。它的助记符程序为：86 LD M687 OUT T0 K12090 OUT Y00291 LD T092 RST D095 LD T096 OR M997 ANI T498 ANI M799 ANI M8100 ANI Y001101 OUT M9102 LD M9103 OUT T2 K2106 LD T2107 OUT Y000 ；小车向左运动5.6 向右运动小车在呼叫站点卸完料之后，小车向右运行，运行至装料站点时停止。它的助记符程序为：151 LD M7152 OUT T3 K2155 LD T3156 OUT Y003157 OUT T1 K120160 LD T1161 RST D0164 OUT M11165 LD M10166 OUT Y001 ；小车向右运动第六章 检测装置6.1传感器6.1.1传感器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。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“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”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关。一般情况，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。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。有源和无源传感器的信号流程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。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。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟：光敏传感器视觉 声敏传感器听觉；气敏传感器嗅觉 化学传感器味觉；压敏、温敏、流体传感器触觉与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是：高灵敏度，抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)，线性，容易调节(校准简易)，高精度，高可靠性，无迟滞性，工作寿命长(耐用性)，可重复性，抗老化，高响应速率，抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力，选择性，安全性(传感器应是无污染的)，互换性，低成本，宽测量范围，小尺寸，重量轻和高强度，宽工作温度范围。6.1.2 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。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 常见传感器的应用领域和工作原理如下。按照其用途，传感器可分类为：压力敏和力敏传感器，位置传感器，液面传感器，能耗传感器，速度传感器，热敏传感器，加速度传感器，射线辐射传感器，振动传感器，湿敏传感器，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器，生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为：模拟传感器将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类：(1)按照其所用材料的类别分：金属，聚合物，陶瓷，混合物(2)按材料的物理性质分：导体，绝缘体，半导体，磁性材料(3)按材料的晶体结构分：单晶，多晶，非晶材料 与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向： （1）在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。 (2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。 (3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。 按照其制造工艺，可以将传感器区分为： 集成传感器薄膜传感器厚膜传感器陶瓷传感器 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。 厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。 完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。6.2选择温湿度传感器需注意的问题 人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的实现，很难找出一个与湿度无关 的领域来。由于应用领域不同，对湿度传感器的技术要求也不同。从制造角度看，同是湿度传感器，材料、结构不同，工艺不同其性能和技术指标有很大差异，因而价格也相差甚远。对使用者来说，选择湿度传感器时，首先要搞清楚需要什么样的传感器；自己的财力允许选购什么档次的产品，权衡好“需要与可能”的关系，不致于盲目行事。我们从与用户的来往中，觉得有以下几个问题值得注意。 1、选择测量范围和测量重量、温度一样，选择湿度传感器首先要确定测量范围。除了气象、科研部门外，搞温、湿度测控的一般不需要全湿程(0-100RH)测量。在当今的信息时代，传感器技术与计算机技术、自动控制拄术紧密结合着。测量的目的在于控制，测量范围与控制范围合称使用范围。当然，对不需要搞测控系统的应用者来说，直接选择通用型湿度仪就可以了。下面列举一些应用领域对湿度传感器使用温度、湿度的不同要求，供使用者参考。用户根据需要向传感器生产厂提出测量范围，生产厂优先保证用户在使用范围内传感器的性能稳定一致，求得合理的性能价格比，对双方来讲是一件相得益彰的 2、选择测量精度和测量范围一样，测量精度同是传感器最重要的指标。每提高个百分点对传感器来说就是上一个台阶，甚至是上一个档次。因为要达到不同的精度，其制造成本相差很大，售价也相差甚远。例如进口的1只廉价的湿度传感器只有几美元，而1只供标定用的全湿程湿度传感器要几百美元，相差近百倍。所以使用者一定要量体裁衣，不宜盲目追求“高、精、尖”。生产厂商往往是分段给出其湿度传感器的精度的。如中、低温段(0一80RH)为2RH，而高湿段(80100RH)为4RH。而且此精度是在某一指定温度下(如25)的值。如在不同温度下使用湿度传感器其示值还要考虑温度漂移的影响。众所周知，相对湿度是温度的函数，温度严重地影响着指定空间内的相对湿度。温度每变化0.1。将产生0.5RH的湿度变化(误差)。使用场合如果难以做到恒温，则提出过高的测湿精度是不合适的。因为湿度随着温度的变化也漂忽不定的话，奢谈测湿精度将失去实际意义。所以控湿首先要控好温，这就是大量应用的往往是温湿度体化传感器而不单纯是湿度传感器的缘故。 多数情况下，如果没有精确的控温手段，或者被测空间是非密封的，5RH的精度就足够了。对于要求精确控制恒温、恒湿的局部空间，或者需要随时跟踪记录湿度变化的场合，再选用3RH以上精度的湿度传感器。与此相对应的温度传感器其测温精度须满足0.3以上，起码是0.5的。而精度高于2RH的要
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