电视机流水线的自动检测控制设计与开发分析研究 机械自动化专业

电视机流水线的自动检测控制设计与开发目录前言 1第一章概述 21.1课题来源及意义 21.1.1课题来源 21.1.2课题意义 21.2课题论证 31.3彩电自动检测流水线中可编程控制器介绍 31.3.1PLC概述 31.3.2PLC的体系结构 61.3.3PLC在彩电自动化流水线的应用 7第二章彩电自动流水线检测方案的建立 82.1电视机自动流水线系统概述 82.1.1系统主要组成部分基本描述 82.1.2整机线工艺流程 82.1.3彩电总装线系统原理框图 92.1.4电视机自动流水线提供的主要功能 92.2彩电自动流水线系统的组成部分 92.2.1机械部分 92.2.2气动部分 102.2.3电气部分 102.3白平衡调整方案的建立 112.3.1为什么要进行白平衡调整 112.3.2白平衡调整原理 122.3.3电视机流水线自动检测装置 122.3.4自动抽检过程的PLC控制 162.3.5电视机流水线自动检测合格率显示方案的建立 17第三章自动检测控制和合格率显示设计 203.1自动检测控制和合格率显示流程 203.2自动检测控制的实现 223.2.1PLC的选型及电路连接 223.2.2输入输出点位分配 233.2.3自动检测的软件梯形图设计部分 243.3检测合格率自动显示的实现 293.3.1合格率显示原理 293.3.2合格率显示实现 293.3.3合格率显示程序梯形图设计部分 30结论 38参考文献 39附录 40前言当前，随着数字技术和信息技术的发展，3C融合正打破以往的界限，而彩电作为3C融合的重要终端也在快速转型。为了加速向信息家电转型，企业的生存环境以及突破方向，在产业价值链、产业形态和商业模式三方面迎来新契机。长期以来，电视一直是家庭的绝对主角，但随着各路IT厂商的介入，关于家庭信息终端出现了两种版本：一是电视，另一是PC，在当前的消费环境下，电视依然是数字家庭的中心。因为PC的普及程度远远没有电视广泛，况且对中国老百姓来说操作复杂，在电视的平台上搭建数字家庭更有“群众基础”。产业形态的融合加速彩电向3C产品转型。在产业形态的突破领域，彩电企业逐渐向信息家电和IT方向发展。为此，须不断并入新的技术元素和产业基因。3C布局基本成形，为彩电产业的转型提供强有力的产业基础和技术支持。第一章概述1.1课题来源及意义1.1.1课题来源全新的商业模式为彩电的发展带来了巨大的增值空间。在全新的商业模式下，彩电业正进入信息服务和内容提供。产业形态的融合加速彩电向3C产品转型。在产业形态的突破领域，彩电企业逐渐向信息家电和IT方向发展。为此，须不断并入新的技术元素和产业基因。3C布局基本成形，为彩电产业的转型提供强有力的产业基础和技术支持,而彩电生产成本的降低将会带来明显的竞争优势，提升企业整体的竞争力，而产业化的形成必须有坚实的硬件为依托，彩电自动化生产线作为彩电生产过程不可或缺的一部分显示出了其重要的位置，因此研究彩电生产的自动化成为迫切的需要。1.1.2课题意义该自动检测过程开发的主要目的是通过对本课题的研究达到对目前彩电生产过程及自动检测过程的深入了解，以及如何将所学自动控制知识和实际相结合，达到学以致用。是PLC控制技术在生产自动化中的一个重要体现。1.2课题论证基与以上分析，如何能真正实现PLC作为智能控制器在彩电自动检测过程中的实际应用，将新的技术元素与传统的工业制造相融合，针对彩电自动流水线中重要的组成部分白平衡的自动测试实现，和测试过程的合格率分析后自动显示测试合格率功能成为本论文需研究的方向。1.3彩电自动检测流水线中可编程控制器介绍1.3.1PLC概述PLC的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程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贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、IO板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、IO模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。IO模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（IO）完成的。IO模块集成了PLC的IO电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。IO分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或1和0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，还有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。电源模块PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VAC）。底板或机架大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。PLC系统的其它设备编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。1.3.2PLC的体系结构一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下所示：图1-1PLC硬件的基本结构1.3.3PLC在彩电自动化流水线的应用彩电生产自动化流水线系统的控制有2种控制方式：早期的继电器控制系统和PLC(可编程序控制器)控制系统。继电器控制系统由于故障率高，系统构成复杂，功耗高等明显的缺点已逐渐被人们所淘汰，PLC控制系统以其运行可靠、使用与维护均很方便，抗干扰能力强，适合新型高速网络结构，初次投资后很多时候在不更改硬件接线的方式下可以通过更改软件的方式来满足工艺的要求，这些显著的优点使其逐步得到广泛的应用。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统，通过数字的输入和输出，控制整个彩电生产线的生产过程。PLC具有功能强大、使用可靠、维修简便等许多优点。对于传统的继电器电路来说，它难以实现复杂逻辑功能的和数字式控制，而且要实现一定规模的逻辑控制功能不仅设计繁琐，难以实现升级，并易发故障，维修复杂，现在已被大中型设备的控制系统所抛弃。而PLC正被广泛的应用并且已逐步取代了继电器电路的逻辑控制。随着科学技术不断的飞跃发展，PLC也不断得到完善和强大，同时它的功能也大大超过了逻辑控制的范围，基于以上优点因此本次设计采用了PLC作为检测自动控制的控制核心，来完成工装板的自动移载控制及抽检合格率的自动显示。第二章彩电自动流水线检测方案的建立2.1电视机自动流水线系统概述2.1.1系统HYPERLINK主要组成部分基本描述整个电视机生产线由以下5个主要部分组成：1．总装线：进行各部件的总装，包括CRT与面框的合拢、机芯装配、面框组件装配、扬声器组件装配、声筒组件装配等。2.老化线：整机老化，在常温下通电来模拟其工作过程，用以检查元器件早期失效。3.总调线：对彩电的白平衡，行扫描，场扫描等性能参数进行调整。4.修理线：对生产过程中检查不合格的故障机器进行修理处理，修理合格后进入下一道工序。5.自动包装线：对调试合格的整机进行封箱、打带及运输入库。2.1.2整机线工艺流程整机线工艺流程分为：①前壳装配、②喇叭加工、③连线粗调、④常温老化、⑤细调、⑥后壳装配、⑦总检、⑧包装等8个大工序，属于结构装配工艺范畴的工序有：①前壳装配、②喇叭加工、⑥后壳装配、⑧包装等4大工序。属于电路调试工艺范畴的工序有：③连线粗调、④常温老化、⑤细调、⑦总检等4大工序。2.1.3彩电总装线系统原理框图图2-1彩电总装线系统原理框图2.1.4电视机自动流水线提供的主要功能采用自动输送线体实现装配的自动化流水作业，强制节拍。工人的劳动强度低，输送率高无须或很少人工干预，减少劳动量，安全可靠性好。由于具有进出口自动水平机可以与流水线相配，实现流水线的立体流程。由于升降机自身具有围井和升降导轨，故不象电梯必须具有专用的电梯围井和驱动房。由于用四根链条提升，导轨不受力，链条不需要更换，故维修保养方便简单，可靠性也高。2.2彩电自动流水线系统的组成部分2.2.1机械部分整个彩电生产线采用柔性倍速链为输送介质，输送方式由双排链式以线体为支架组成了环行的自动生产线，采用阻挡器定位使工件自由运动或停止，工装板在两端可以自动顶升，横移过渡，工装板为载体，带动工件以2倍于链条传送的速度运行，整机移载机将工件从一个工位通过动力输送移载到另一个工位，以使工装板换线，工位设置气动阻挡器、脚踏开关、线内顶升旋转、顶升移行以及各种装配、检测设备，工装板上配置各种工装夹具，以防止彩电半成品在倍速链上输送时出现摔机现象，从而实现产品的自动化生产。2.2.2气动部分气缸、电磁阀器件的动作采用空气压缩机提供的0.8MPa的标准驱动信号来进行，支柱采用铝合金方型柱，导轨采用滚珠式导轨。气动逻辑控制回路自动调整平衡气缸内的气压，达到自动平衡的目的。工作时，工装板在气缸上，由PLC的输出去控制电磁阀开启，从而去推动气缸的缸体，使气缸做垂直的运动，与电机的控制相结合，从而完成彩电检测的自动控制过程。2.2.3电气部分整个彩电生产线控制核心由可编程逻辑控制器PLC组成全自动化的生产线，由电动机带动柔性倍速链运送工装板，采用先进的光电传感器、磁性接近传感器、行程开关等检测技术，来准确的进行工装板的位置检测，通过移载装置以电动机、气缸为驱动来进行工装板的换线操作，组成立体交叉的工艺流程，配置全自动工装板储存机，控制工装板在线体上有序地运行，从而实现大循环输送和运转过程自动化，完成机器装配过程中良品与不良品的不同处理。彩电自动生产线效果图如下：图2-2彩电自动生产线效果图2.3白平衡调整方案的建立2.3.1为什么要进行白平衡调整由于彩电的颜色显示部分是由三种基本颜色构成的，即：红色，绿色，蓝色组成的，而白平衡调整作为彩电流水线系统中总调部分的一个重要组成部分，在整个彩电的生产过程中非常重要，其调整的结果将直接影响彩电显示的品质，由于显象管的电子枪是金属结构件，机械制造总会有偏差，所以显象管的三个电子枪发射电子的能力就会有差异；再加上CRT板（电子枪显像管式的彩电板）上RGB三路放大器的放大线性也是不一致的；造成彩电的RGB三色截止和激励都不一致，使显象管无法重显白色和其它颜色。所以当新显象管与机芯组装成一台电视机以后，就一定要进行“白平衡调整”。2.3.2白平衡调整原理白平衡自动调整仪（包括电脑、彩色分析仪、视频信号发生器、探头及伸缩机架等），发出灰白两色的视频信号给被调彩电显示,并通过两个探头对彩电的亮、暗平衡图象进行取样,将取样数据与电脑中预存的白平衡色温数据进行比较，经调试插头到彩电由I2C总线对CRT板上RGB三路放大器的截止和激励电路进行控制调整。经过多次反馈和调整，使三个电子枪能同时截止和三路放大器线性一致，这样就能重显白色和其它颜色了。白平衡测试原理图如下：图2-3白平衡测试原理图当机器到达检测位置后，由阻挡器进行横向的定位，由加紧装置进行纵向的定位，然后将检测头运动到指定的位置进行白平衡的自动检测，检测完成后由测试机构发出完成信号，由PLC接收到后完成相应的控制过程。2.3.3电视机流水线自动检测装置自动移载及白平衡自动测试装置移载装置是将工装板从一个工位移载到另一个工位的专用设备，移载装置过程中由顶升完成换线的操作，移载装置由支柱、导轨、气缸、吸盘、电磁阀及真空发生器等组成支柱采用铝合金方型柱，导轨采用滚珠式导轨。整个移载装置及白平衡测试由行程开关，光电开关，顶升气缸，三相异步电动机，热继电器保护装置，断路保护装置及检测按钮组成，由PLC控制器根据其动作流程编制的控制程序来完成相应的移载控制。其原理图如下：图2-4移载装置及白平衡自动测试原理图行程开关原理行程开关又称限位开关，用于控制工装板的行程及限位保护。将行程开关安装在预先安排的位置，当输送彩电的工装板上的模块撞击行程开关时，行程开关的触点动作，实现电路的切换。因此，行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器，它的作用原理与按钮类似。行程开关用以控制其行程、进行终端限位保护。在彩电的移载装置的控制电路中，利用行程开关来控制进，出机的位置及顶升的上、下限位保护。行程开关按其结构可分为直动式、滚轮式、微动式和组合式。此彩电测试移载装置采用直动式行程开关，其组成有：推杆

2-弹簧

3-动断触点

4-动合触点其结构原理为：当被控工装板上的的撞块撞击带有活动的撞杆时，撞杆顶下推杆，使微动开关中的触点迅速动作。当运动机械返回时，在复位弹簧的作用下，各部分动作部件复位，从而检测彩电移送的实际位置。光电开关原理光电开关是传感器大家族中的成员，它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测.检测方式：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，可分为漫反射式、镜反射式、对射式等。镜反射式光电开关：它亦集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。电磁阀的工作原理电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；电磁阀用于控制气路的流动方向，电磁阀的工作原理，电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的气管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排气的孔，而进气孔是常开的，压缩空气就会进入不同的排气管，然后通过压缩空气的压力来推动气缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。电磁阀从原理上分为三大类(即：直动式、分步直动式、先导式)，此移载装置由于动作要求相对简单，因此直动式即可满足使用要求，其原理为：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；控制相应的气路导通，断电时，电磁力消失，弹簧力把关闭件压在阀座上，阀门关闭，控制相应的气路关闭。顶升装置原理顶升装置由抬升装置和移送装置组成，其中抬升装置由一只专用气缸以及两根专用导向滑套组成。移送装置由驱动电机、皮带输送链、导柱组成。顶升主体由钢板焊接而成，能承受冲击。气缸由铝合金外壳组成，在电磁阀的驱动下打开相应的气路，由推杆推动缸体进行运动，由于工装板在缸体上，因此当需要进行彩电的纵向移动时，只需要驱动相应的电磁阀即可实现彩电的升降的控制。系统的断路保护装置自动控制流水线由于很少人工干预，因此必需对电线和电源在内的整个电气系统加以保护，以避免短路和电流过大情况的发生，选用目前常用的热断路器，其原理为：采用一个与电路串联的双金属片。电流在过载期间产生的热量会使双金属片变形，从而使断路器跳闸。与保险丝相比，热保护器有一个显著的优点，就是在跳闸后能够重新复位。它们还可以用作被保护设备的电源接通/关断开关。随着温度的升高，热断路器的跳闸速度加快，并常常会在较低的电流电平下发生跳闸。当断路器和系统暴露于同一热源时，这一特性往往很有用处。在这种情况下，保护电路能够跟踪设备在更高的温度下对于增强配线保护的需求。如果一个热断路器安装在与被保护设备分离的环境下，则变化的环境温度所造成的影响可以由一个补偿型热双金属片进行校正。系统的热继电器保护装置移载过程由三相异步电动机作为输送动力，因此必需对电动机的安全加以保护，选用目前常用的热继电器，由于其根据电流通过发热元件所产生的热量使双金属片受热弯曲而推动机构动作，从而对电动机所发生的过载，断相及电流不平衡进行了保护，以便在工作过流的情况下及时断开电路，保证人身安全，保护生产设备。2.3.4自动抽检过程的PLC控制移载装置中进机﹑出机动力采用交流异步电动机靠正反转完成，通过对皮带的驱动依靠摩擦力使工装板输送彩电进行进出机的控制，由于需要作前后两个方向的运动，拖动它们的电动机必须能作正、反两个方向的旋转。由异步电动机的工作原理可知，要使电动机反向旋转，需对调三根电源线中的两根以改变定子电流的相序。因此实现电动机的正、反转需要两个接触器。继电器控制理论中电机正反转控制原理图如下图所示：由于此系统为PLC智能控制，用可编程控制器控制电机的正反转时控制电路中的接触器触点逻辑关系可用编程实现从而使线路接线大为简化，采用PLC的输出点位依靠逻辑关系完成该进出机的自动运行，控制电路原理图如下：图2-5PLC控制电机进出机电路原理图图中左半部分，我们称为主电路，其余部分称为控制电路。从图中主电路可见，若正转接触器KM1主触点闭合，电动机正转，若KM1主触点断开而反转接触器KM2主触点闭合，电动机接通电源的三根线中有两根对调，因而反向旋转。2.3.5电视机流水线自动检测合格率显示方案的建立由于在生产过程中需要对检测的结果及时地反馈给相关的部门，根据抽检的机器数量来判定此次投产机器的合格率，如在可控制的范围之内，则继续生产，如超出合格率的范围则表明此次投产的电视机不良品太多，可及时将此批量的电视机下线，分析造成不良的原因，解决后再上线生产，由此实现了对整个彩电生产线的质量实时监控，可以及时发现生产过程中出现的问题，避免了盲目生产出现废品的机率，因此抽检合格率的自动显示在整个检测过程中显得尤为重要，为了实现实时地显示检测结果合格率，可用PLC驱动LED的方式实现，LED是发光二极管的缩写，LED显示器是由七个发光二极管构成的，其排列顺序形状如图示：图2-6LED显示器结构原理图图中a～g为段控码，需要那一段亮，则要点亮相应的段即可，如显示数字5，则需点afgcd等段，GND为公共端，dp为显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示0～9之间的任何数字，其接法有共阴极和共阳极两种接法，此系统中选用共阴极接法，由于此系统最大产能为21～25英寸：1000台/日，根据工艺要求其抽检最多为产能的20％即200台，抽检总数最大值为199，抽检合格率为两位数，总计须显示2位数，采用动态扫描的方式进行显示，即逐个地循环地点亮各位显示器，这样虽然在任一时刻只有一位显示器被点亮，但是由于人眼具有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。第三章自动检测控制和合格率显示设计3.1自动检测控制和合格率显示流程为了更好地说明该彩电自动检测和合格率显示的工艺过程，特用左边的工艺流程图表示，此过程表示当承载着彩电的工装板移送到位后，判断有没有检测信号，如没有检测信号，则应当直行通过此顶升装置，如果监测到有检测的信号则输送链运送工装板至指定位置，由PLC控制顶升升起，然后驱动电动机正转，输送工装板进行换线的操作，输送到位后顶升下降，开始执行白平衡自动测试的过程，当测试完毕后由测试仪给出检测结果合格或不合格，然后通过PLC执行事先编好的程序算出合格率进行显示，同时再由顶升输送彩电出机，完成此次检测的过程。图3-1检测流程图3.2自动检测控制的实现 3.2.1PLC的选型及电路连接为了满足以上所介绍的自动检测工艺要求，整个控制系统需要可编程序控制器的输入、输出点分别是13点和13点，根据PLC的I/O原理使用原则，即留出一定的I/O点以做扩展时使用，以及系统设计中实际所需的I/O点数。选用德国西门子公司研制的S7-200系列可编程控制器,它工作可靠，功能强，存储容量大，编程方便，输出端可直接驱动2A的继电器或接触器的线圈，抗干扰能力强。因此，完全能够满足彩电检测自动化对电气控制系统的要求。224本机集成8输入/6输出共14个数字量I/O点。可连接2个扩展模块，6K字节程序和数据存储空间,由于此系统和检测合格率显示共用一个PLC，而显示单元需要可编程序控制器的输出点是13点，此224PLC还需增加两个扩展模块，EM222，EM222为八位的输出模块。其系统PLC连接图如下：图3-2PLC连接图3.2.2输入输出点位分配表3-1输入点位列表器件描述符号输入点位点位描述行程开关SQ1I0.0入席到位行程开关SQ2I0.1出席到位行程开关SQ3I0.2顶升1底位行程开关SQ4I0.3出机到位行程开关SQ5I0.4进机到位行程开关SQ6I0.5顶升2底位点动按钮SA1I0.6检测信号磁性开关SC1I0.7检测头退到位磁性开关SC2I1.0检测头进到位磁性开关SC3I1.1检测头上升到位磁性开关SC4I1.2检测头下降到位检测仪器KAAI1.3检测合格信号检测仪器KABI2.0检测不合格信号表3-2输出点位列表符号输出点位点位描述KA1Q0.0入位KA2Q0.1顶升1升KA3Q0.2顶升1降KA4Q0.3出机放行KA5Q0.4进机动力KA6Q0.5出机动力KA7Q0.6顶升2升KA8Q0.7顶升2降KA9Q1.0检测头进KA10Q1.1检测头降KA11Q2.0检测头升KA12Q2.1检测头退KA13Q2.2十位显示字控KA14Q2.3个位显示字控KA15Q2.4a段控码KA16Q2.5b段控码KA17Q2.6c段控码KA18Q2.7d段控码KA19Q3.0e段控码KA20Q3.1f段控码KA21Q3.2g段控码其中KA1～KA21为中间继电器，其目的是为了电压转换和信号的隔离，将外部电路和PLC的输出部分用继电器进行隔离，从而使PLC的输出去直接控制中间继电器，避免了当外部电路出现短路等故障时短路电流进入PLC，减少了外部电路出现故障只将该回路切断，从而保护了整个控制电路的安全，保障了控制系统的安全运行。3.2.3自动检测的软件梯形图设计部分自动检测控制指令如下：Network1LDI0.0入席到位ANI0.1出席到位AI0.2顶升1底位AI0.5顶升2底位OM0.1ANM0.6封锁信号=M0.1Network2LDM0.1OQ0.0入位LPSANM0.6封锁信号=Q0.0入位LPPTONT1,+10Network3LDT1OM0.6封锁信号ANT9=M0.6封锁信号Network4LDI0.6检测信号OM0.5AI0.2顶升1底位AI0.5顶升2底位=M0.5Network5LDI0.1出席到位AI0.2顶升1底位AM0.5OQ0.1顶升1升LDQ0.7顶升2降AI0.5顶升2底位OLDANQ0.2顶升1降ANQ0.4进机动力=Q0.1顶升1升TONT8,+10Network6LDT8ANI0.2顶升1底位OQ0.4进机动力ANQ0.5出机动力ANI0.4进机到位=Q0.4进机动力Network7LDQ0.4进机动力AI0.4进机到位OQ0.6顶升2升ANQ0.7顶升2降AI0.5顶升2底位=Q0.6顶升2升Network8LDQ0.6顶升2升ANI0.5顶升2底位OQ1.0检测头进ANQ0.7顶升2降=Q1.0检测头进Network9LDQ1.0检测头进AI1.0检测头进到位OQ1.1检测头进ANQ2.0检测头升=Q1.1检测头降Network10LDI1.3检测合格信号OI2.0检测不合格信号AQ1.1检测头降AI1.2检测头下降到位OQ2.0检测头升ANQ2.1检测头退=Q2.0检测头升Network11LDQ2.0检测头升AI1.1检测头上升到位OQ2.1检测头退ANQ0.7顶升2降=Q2.1检测头退Network12LDQ2.1检测头退AI0.7检测头退到位OQ0.6顶升2升ANQ0.6顶升2升ANI0.5顶升2底位=Q0.7顶升2降Network13LDQ0.5出机动力AI0.3出机到位LDQ0.6顶升2升AM0.6封锁信号OLDOQ0.2顶升1降ANQ0.1顶升1升ANI0.2顶升1底位=Q0.2顶升1降Network14LDQ0.7顶升2降AI0.5顶升2底位OQ0.5出机动力ANQ0.4进机动力ANI0.3出机到位=Q0.5出机动力Network15LDI0.2顶升1底位AI0.3出机到位ANQ0.1顶升1升LDI0.1出席到位ANI0.5顶升2底位AI0.2顶升1底位OLDOQ0.3出机放行AM0.6封锁信号ANQ0.1顶升1升=Q0.3出机放行TONT9,+10出机延时梯形图部分见附录3.3检测合格率自动显示的实现3.3.1合格率显示原理由于此电视机自动流水线系统产能最大时的值为生产21～25英寸时900台/班次，根据工艺的要求，每批抽检的电视机数量最大为总产量的10％，可知此显示合格率的最大数量为99可选择两个LED显示器即可满足此次设计的要求.3.3.2合格率显示实现LED显示器中a～g为段控码，需要那一段亮，则要点亮相应的段即可，如显示数字5，则需点afgcd等段，GND为公共端，dp为显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示0～9之间的任何数字，为实现LED显示器的动态扫描，除了要给显示器提供段控码外，还需要提供字控码以确定当前时刻点亮哪个LED显示器，其连接原理如下：图3-3连接原理图在自动显示中，如需要显示十位数的数字5，则只需要点亮相应的段控码即可，数字5的段控码为a,f,g,c,d，即用PLC控制相应的继电器KA15，KA20，KA21，KA17，KA18吸合，然后控制十位数的回路KA13吸合，由于控制程序是软件通过时序来判断显示十位还是个位数，PLC自动控制段控码和字控码轮流显示，由于人眼有视觉残留效应，看起来与全部显示器持续点亮效果完全一样。3.3.3合格率显示程序梯形图设计部分此自动显示原理为将合格率计算出后，存入数据区域中，每隔5毫秒刷新一次显示的数值，当显示十位数时将数据区域和F0做与逻辑运算将低位屏蔽掉，将运算结果和0～9的数字进行比较，每次都有一个结果，将比较后的显示送给相应的PLC输出点输出，当显示个位数时将数据区域和0F做与逻辑运算将低位屏蔽掉，将运算结果和0～9的数字进行比较，每次都有一个结果，将比较后的显示送给相应的PLC输出点输出，从而实现了检测结果自动显示合格率的功能。程序如下：Network1进机到位和出机到位为程序的初始化，将数据区域清零用LDI0.3出机到位AI0.4进机到位MOVD0,MD1AENOMOVD0,MD2Network2LDM1.0OT11OM1.1ANT10=M1.1TONT10,5Network3LDT10OM1.2ANT11=M1.2TONT11,5Network4LDM1.1OM1.2AM0.6EUINCDMD1Network5LDI2.0EUINCDMD3Network6LDM1.1OM2.2OM2.3OM2.5OM2.6OM2.7OM3.0OM3.1AM2.0LDM1.2OM5.2OM5.3OM5.5OM5.6OM5.7OM6.0OM6.1AM5.0OLD=Q2.4a段控码Network7LDM2.0OM2.1OM2.2OM2.3OM2.4OM2.7OM3.0OM3.1AM1.1LDM5.0OM5.1OM5.2OM5.3OM5.4OM5.7OM6.1A