碎纸屑压块机的plc控制

1、碎纸屑压块机的PLC控制 摘 要本文综述了压块技术的国内外的发展现状，以及压块技术在国内外的发展前景，描述了碎纸屑压块机在国内的应用潜力。碎纸屑压块机是将废纸屑按一定比例参合特殊液体后压成规则的长方体。该控制系统可将废纸屑进行分类压缩，提高其自动化的程度以及充分发挥其经济效益。该论文先对液压系统进行设计以方便PLC的设计，然后对PLC控制系统进行设计，尽量使其操作简单、压块的效果好、自动化程度高、并且能够实现双通道的独立工作。自动化程度高及改进后的压缩分类是PLC原理图突出的重点。当在工作的过程中遇到一些故障时能自动发出报警声，自动停止运行，方便操作人员及时查找原因而不会损坏机器。通过设计我们

2、使该碎纸屑压块机实现了将不同废旧程度废纸屑分类进行处理，很大程度上提高了其经济效益，从而实现了废旧纸屑的多次利用。目前，在中国每年大量的废纸屑没有得到很好地利用，究其根本原因就是技术不够先进或者说经济效益不够显著。关键词： 碎纸屑 ； 液压系统 ； PLC系统The PLC control of the useless paper press machineAbstract The thesis summarized the actuality and the technology of dealing with the useless paper 、useless package accor

3、ding to the paper characteristic and present situation in heat and chest-making enterprises.Useless paper press machine according to the certain proportion of participants, such as special liquid into rules of the cuboid. The control system can classify useless paper scraps and make them compressed,

4、 increase the degree of automation, as well as economic benefits. The compressed machine mainly on the design of the PLC control system, make it simple, as far as possible, effective and high degree of automation of the press as well as for a variety of different hardness of waste paper scraps. High

5、 degree of automation is the focus of PLC schematic diagram highlights. The automatic alarm will work when you encounter some failure ,and the machine will automatic stop, which will be convenient operation with timely finding the reason in case damaging the machine. By design we make the useless pa

6、per press machine to achieve a high degree of different waste classification of waste paper processing, to a large extent, improve the economic benefit. Useless paper press machine had not been widely applied because of the economy and the benefits are too low. Only the invention that have economic

7、benefits will be applied in real life.Keywords: useless paper ; hydraulic system ; PLC system 目 录1 前言.11.1 碎纸屑压块机的国内外发展现状.1 1.2 PLC控制系统的设计方法.1 1.2.1 PLC及编程系统的选型设计.1 1.2.2 PLC输入、输出回路的设计.2 1.2.3 PLC液压系统的设计和计算.22 碎纸屑压块机PLC控制系统的分析.3 2.1 压块机简介.3 2.2 PLC控制系统所要实现的功能的分析.6 2.3 PLC系统的控制程序分析.63 PLC系统总体设计方案.63.

8、1 PLC方案与传统继电器方案的比较.6 3.1.1 传统继电器控制方案.6 3.1.2 基于PLC 的控制方案.73.2 方案选定.83.3 方案的描述.8 3.3.1 碎纸屑压块机的液压控制系统.8 3.3.2基于PLC 的电气控制系统.8 4 PLC 控制系统软件编程的硬件设计.94.1 碎纸屑压块机的P系统硬件设计.94.2 碎纸屑压块机PLC控制硬件设计.11 4.2.1 PLC 输入输出分配.11 4.2.2 PLC端子外部接线图.12 4.2.3 实现PLC系统的电器元件符号及功能说明：.144.3 实现PLC控制的元器件的选型.14 4.3.1 PLC 的选型.14 4.3.2

9、 电器元件表.154.4 各器件具体参数.165 基于PLC 的系统软件设计.175.1 PLC 软件介绍.175.2 碎纸屑压块机状态转移图（SFC）.195.3 步进梯形图编程.195.4 程序代码.226 系统调试与仿真.226.1 系统模拟调试基本思路.236.2 模拟调试具体方式.24 6.2.1 模拟仿真电路设计.24 6.2.2 模拟仿真操作步骤.256.3 系统模拟预期结果.257 结论.258总结与体会.26谢辞.27参考文献.28附录一PLC系统自动控制过程梯形图.29附录二PLC系统自动控制过程指令表.31附录三碎纸屑压块机PLC控制原理图.35附录四碎纸屑压块机控制系统

10、的欧姆龙接线图.36 1 前言1.1 压块机的国内外发展现状 在国外压块技术已经有了很多年的发展历史以及很广泛的应用领域，比如在丹麦：丹麦是世界上首先使用秸秆发电的国家。位于丹麦首都哥本哈根以南的阿维多发电厂建于上世纪年代，被誉为全球效率最高、最环保的热电联供电厂之一。而在这座现代化的电厂里，最引人注目的既不是造型独特的梯形厂房，也不是现代化的发电设备，而是在燃料库房内堆放整齐的秸秆压块。农民收获粮食后，把秸秆卖给压块公司，压块公司再将秸秆压成块以便于运输和存放。由于和煤、油、天然气相比，秸秆成本低、污染少，可称得上电厂最划算的一笔买卖。此外，秸秆燃烧后的草木灰还可以无偿地返还给农民作为肥料。

11、在中国，压块技术起步较晚，压块技术相对于美国、丹麦还有很大的差距。当前小型压块机在冶金、橡胶、粮食加工、环境保护、农业等方面应用广泛。传统的压块机采用继电器控制线路,其主要缺点是接线复杂、触点错误动作多、故障率高、自动化程度不高。PLC 作为一种基于工业电气控制特点设计的自动化控制产品 , 因其功能强、成本低、编程简单、体积小而逐步取代了继电器控制线路。液压设备以其“柔性”动力传动和单一的直线驱动力, 使系统具有较长的生命周期和较高的工作效率。因此,压块机控制系统首选液压传动与 PLC 电气控制系统相结。1.2 PLC控制系统的设计方法1.2.1 PLC及编程系统的选型设计 （1）系统要求与I

12、/O点数裕量。首先，应该确定系统用PLC单机控制还是用PLC形成络，由此计算出输入、输出(I/O)点数，并且在选购PLC时要在实际需要点数的基础上预留10%的余量。 （2）I/O负载分析。确定负载类型，根据PLC输出端所带负载是直流型还是交流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，或是晶闸管输出。（3）运行速度。执行速度、存储容量与指令的执行速度是PLC选型的重要指标，一般存储量越大、速度越快的PLC，其价格就 越高。 4）独立I/O公用端口(COM)编组规模。“COM”点的选择，不 同的PLC产品，其“COM”端口的点的数量是不一样的，

13、有的一个 “COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带1个或2个输出 点。 （5）编程平台，编程器的选购。PLC编程可采取三种方式：一是用一般的手持式编程器。其优点是易于现场调试并且体积小、成本低，但它的效率低，适用于系统容量小、用量少的系统中。二是图形编程器编程，它方便直观，一般电气人员短期就可以应用自如，但编程器价格较高。三是用IBM及其兼容个人计算机+PLC软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，也是最常用的一种方式，但大部分软件包价格昂贵。1.2.2 PLC输入、输出回路的设计 （1） 本体电源回路。PLC供电一般为AC85-240V(也 有 DC24V)，适应电源范围较宽，但

14、为了抗干扰，应加装电源净化元件 (如电源滤波器、1:1隔离变压器等)。 （2）外部I/O驱动电源。若输入回路有DC24V供电的接近开关、 光电开关等，而PLC上的DC24V电源容量不够时，要从外部提供 DC24V电源，但该电源的“一”端不要与PLC的DC24V电源的“一” 以及“COM”端相连，否则会影响PLC的运行。 （3）自备I/O驱动电源。各公司PLC产品上一般都有DC24V电 源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时应注意 容量，同时做好防短路措施(因为该电源的过载或短路将影响PLC的 运行)。 （4）感性负载处理。在输入6、输出端接感性负载时，要在负载两端并联一个冲击抑

15、制器或续流二极管。 （5）PLC外部驱动电路。对于PLC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路，可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路。1.2.3 PLC液压系统的设计和计算液压系统相关参数的计算是PLC设计的前提，必须进行准确的计算，设计时必须满足主的工作所需要的全部技术要求，且要求静动态性能好，传动平稳，效率高，结构简单，工作安全可靠，经济性好，使用维护方便。 1）液压缸主参数的确定主液压缸的负载力：F=1000KN最大液压压力：P=25Mpa2）活塞杆直径的选取活塞杆的尺寸要满足活塞（或液压缸）运动的要求和强度要求。对于杆长L大于直径d的15倍以

16、上，按拉、压强度计算： =设计中活塞杆取材料为碳钢，故=100-120MPa. d=113mm 查液压系统设计原器件选型手册，选取尾部法兰式液压缸，取d=125mm。3） 液压缸内径根据JB826-66，选择标准液压缸内径系列，选择D=180mm.4）液压缸外径根据装配等因素，考虑到液压缸的臂厚在7mm，所以该液压缸的外径为187mm.注压缸的负载力：F=100KN最大液压压力：P=25Mpa（1）活塞杆直径的选取活塞杆的尺寸要满足活塞（或液压缸）运动的要求和强度要求。对于杆长L大于直径d的15倍以上，按拉、压强度计算： =设计中活塞杆取材料为碳钢，故=100-120MPa. d=36mm 查

17、液压系统设计原器件选型手册，选取尾部法兰式液压缸，取d=36mm。(2）液压缸内径根据JB826-66，选择标准液压缸内径系列，选择D=50mm.(3）液压缸外径根据装配等因素，考虑到液压缸的臂厚在7mm，所以该液压缸的外径为57mm.行程的确定原则1）行程S=实际最大工作行程Smax+行程富裕量S；行程富裕S=行程余量S1+行程余量S2+行程余量S3。2）行程富裕量S的确定原则一般条件下应综合考虑：系统结构安装尺寸的制造误差需要的行程余量S1、液压缸实际工作时在行程始点可能需要的行程余量S2和终点可能需要的行程余量S3（注意液压缸有缓冲功能要求时：行程富裕量S的大小对缓冲功能将会产生直接的影

18、响，建议尽可能减小行程富裕量S）。2碎纸屑压块机PLC控制系统的简单分析2.1压块机简介本设计的碎纸屑压块机以液压系统传递动力，通过液压缸将于液浆混合后的碎纸屑压块成型，并将每一次进入液压腔多余的肥料排除的机械压块装置。目前压块机主要有两种类型，一种是机械类压块机，一种是流体类压块机。以下是分类的简单介绍。机械传动类型包括：靠机件间的摩擦力传递动力和运动的有摩擦压力机；靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的压力机。流体传动类型包括：液压传动和气体传动。（如图3.1）液压传动类型分为油压机和水压机；气压传动类型即为气动压力机压机。图2.1碎纸屑压块机实物图2.2 PLC控制系统所要

19、实现的功能的简单分析 本课题的PLC控制系统功能：根据废纸屑的破旧程度将废纸屑简易分类。分类从好到坏划分为三个等级1.第一等级的废纸屑压成快后可以输送到木具厂等经各种工艺做成各种各样的木板、木条，垫板等，节省木材的使用量 3.第二等级的废纸屑可以压块处理后经过纸箱厂做成包装箱 4第三等级的废纸屑压成块后可作为一种新型的燃料替代煤炭用于炊事、取暖、发电等。 在对碎纸屑压块机的PLC的设计过程中我们应该使其自动化程度高一些 ，因为PLC所控制的液压系统在执行完毕后必须使其回到原来的位置，否则系统会出现问题，所以行程开关执行过程中以及执行的结果是否正确必须对其进行检测。2.3 PLC系统的控制程序分

20、析 碎纸屑压块机的PLC控制系统设计属于顺序控制结构，执行机构均采用液压设备，每个液压缸的动作类似，液压缸动作完成之后必须回到原来的位置上，以保证设备不受损坏，否则就会启动报警系统。其中一个通道的PLC循环系统自动过程顺序如下：来料信号灯亮时（即来料信号有效时）时，说明原料已经准备好。这时，将液压系统的卸荷阀关闭，使液压系统转为工作状态。然后第一个动作就是将料门打开，进料大约500g，大于等于500g时停止上料，再延迟一定时间。延时时间到，进行侧压。（所谓侧压就是在前后两个方向上对来料进行压制。侧压是机械限位的，侧压过程只控制压制时间。）时间到后主压下缸动作，开始压下（正压的压力相对比较大）。

21、压制一定时间之后有一个抬起动作。（对于第一类的废纸屑压制工序到此结束，省工时）二次压下缸抬起，以让出空间准备接受块体。推块缸动作，将块体推到二次压下缸的下面。二次压下缸动作，压紧块体。停留一定时间后，再次抬起时，就结束了一个自动循环。 为了保证设备的安全，该设备除了料门液压缸以外，其余所有的液压缸回位都由行程开关作为位置指示。液压缸的伸出是按时间控制，而液压缸的缩回是按行程控制。 一旦在一定时间内液压缸的回位动作信号还没有返回，则控制系统立即报警(报警只是提示操作者注意，控制系统本身并没有动作)。由于该设备的动作简单，只要能按顺序完成动作即可，因此PLC的程序也就很容易编制。3 PLC系统总体

22、设计方案3.1 PLC方案相比传统继电器方案的优势3.1.1传统继电器控制方案 继电器是一种当输入量(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【1】。 继电器逻辑控制的特点如下： 控制逻辑：继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑。触点数目有限，每只一般只有4对触点。 工作方式：当电流接通时，继电控制线路中

23、各继电器都处于受约状态，即该吸合的都应吸合，不该吸合的都因受某种条件限制不能吸合。 控制速度：继电控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低。触点的开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外机械触点还会出现抖动问题。 限时控制：继电控制逻辑利用时间继电器的滞后动作进行限时控制。时间继电器一般分为空气阻尼式、电磁式、半导体式等，其定时精度不高，定时时间易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难。有些特殊的时间继电器结构复杂，不便维护。 设计与施工：使用继电控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。 可靠性与可维护性：继电控制逻辑使用了大

24、量的机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和可维护性差。 价格：继电控制逻辑使用机械开关、继电器和接触器，价格比较便宜【2】。3.1.2 基于PLC的控制方案 控制逻辑：PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序，故称为“软接线”，其连线少、体积小，加之PLC中每只软“继电器”的触点数理论上无限制，因此灵活性和扩展性都很好。PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。 工作方式：PLC的控制逻辑中，各继电器都处于周期性循环扫描接通之中，从宏观上看，每个继电器受制约接通的时间是短暂的。 控制速度：PLC是由程序指令控制半

25、导体电路来实现控制的，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒数量级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动问题。 限时控制：PLC使用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，定时范围一般从0.1s到若干分钟甚至更长，用户可根据需要在程序中设定定时值，然后由软件和硬件计数器来控制定时时间，定时精度小于10ms且定时时间不受环境的影响。 计数控制：PLC能实现计数功能，而继电控制逻辑一般不具备计数控制功能。 设计与施工：用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑的设计(包括梯形图和程序设计)可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。 可靠性和可维护

26、性：PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，它体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配备有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。 价格：PLC使用中大规模集成电路，价格比较昂贵【3】。3.2方案选定 综上所述：PLC的优点是外部接线简单,内部程序可变，在不改变接线的情况下，可以重新设计程序,施工周期短，内部软继电器是寄存器,没有触点，故障率低，寿命长，抗干扰能力强，执行时间短，应用指令多，可实现复杂的控制功能等等。传统继电器的不足之处是有触点系统,故障率高、平均修复时间长、寿命短、功耗大、改变

27、系统功能，将要重新接线，工作量大，容易出错，执行时间长等等。所以本设计中碎纸屑压块机采用基于PLC的电气控制系统。3.3方案的描述 碎纸屑压块机的自动控制部分采用PLC控制，将编制好的程序输入PLC，PLC输出端子与设备的执行元件（电磁阀）相连，利用内部程序驱动液压设备电磁阀，从而控制液压缸的动作，使设备执行正确的动作，一旦自动运行过程中出现故障，系统的报警系统便会被启动，出现故障的部分有相应的指示灯指示，待操作人员检修。传统的压块机采用继电器控制线路,其主要缺点是接线复杂、触点误动作多、故障率高、自动化程度不高。液压设备以其“柔性”动力传动和单一的直线驱动力,使系统具有较长的生命周期和较高的

28、工作效率。因此,此次设计的碎纸屑压块机控制系统首选液压传动与PLC电气控制系统相结【4】。3.3.1碎纸屑压块机的液压控制系统 一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、无件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指的是液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。碎纸屑压块机的液压系统主要由四种主要元件组成，即动力原件(液压泵) 、执行元件(液压缸) 、控制元件(电磁阀) 、辅助元件(油箱、油路和滤油阀)。碎纸屑压块机的所有动作都是由液压缸来完成的，因此是全液压设备。执行机构也比较简单，全部是液压缸，而且每个液压缸的动作都是类似的。碎纸屑压块机的液

29、压装置中液压缸有料门液压缸、侧压缸、推块缸、主压缸、二次加压缸。不同的液压缸动作完成不同的压块动作。设备中用不同的电磁阀通断电来控制不同的液压缸动作，从而输出动力，实现碎纸屑压块机的每一步动作。值得注意的是液压缸动作完成之后必须回到原始的位置上，否则很容易导致液压设备的损坏【5】。3.3.2基于PLC的电气控制系统 整个控制系统由液压部分和电气部分组成，其基于PLC的电气控制系统框图如图3.1所示。PLC是整个控制系统构成的核心，动作传输信号采用按钮、限位开关直接和PLC输入端相连，简单易于实现。PLC输出端直接和主要控制号、指示信号、报警信写及控制器件相连。各种控制逻辑以及时间控制完全在PL

30、C内部通过编程实现。电源报警按钮电磁阀液压阀P L C行程开关图3.1碎纸屑压块机基于PLC的电气系统框图 为保证系统的安全，该设备除了料门液压缸外，其余所有的液压缸的回位都有行程开关作为位置指示。液压缸的伸出是按时间控制，其回缩是行程控制。当液压缸在规定时间内的回位动作信号没有返回，则控制系统立即报警以提醒工作者注意，但系统本身并不动作硬件的设计与制作。4.PLC系统的硬件设计4.1压块机PLC控制系统硬件设计 碎纸屑压块机PLC控制系统的设计包括结构图设计、原理图的设计、梯形图的设计、助记符的编写。这其中原理图是最重要的，在PLC硬件系统的设计时我们必须将其工艺流程图写出来，根据流程图的编

31、写用欧姆龙的PLC编写软件对其PLC控制系统进行编写 。以下是碎纸屑压块机自动运行过程： 启动 按钮侧压缸推进料门打开卸荷阀关闭主压缸抬起主压缸压下侧压缸退回推块结构退回推块结构推进二次加压缸微抬料门关闭二次压缸抬起二次加压缸压下卸荷阀打开一个循环结束 图4.1碎纸屑压块机的工艺流程框图【6】图4.2碎纸屑压块机的PLC系统原理图 表4.1碎纸屑压块机的自动运行控制要求动作器件 控制元件符号电磁铁通电状况功能 备注卸荷阀 加压电磁铁YA1+卸荷阀关毕系统产生压力，开始动作料门液压缸 料门打开电磁铁YAA+料门打开延时规定时间侧压缸 铁 侧压缸推进电磁YA4+侧压缸推进延时规定时间侧压缸 侧压缸

32、退回电磁铁YA5 +侧压缸退回规定时间内为退回则报警主压缸 主缸压下电磁铁YA2+主缸压下延时规定时间主压缸主缸抬起电磁铁YA3+主缸抬起规定时间内未到位则报警二次加压缸二次加压缸抬起电磁铁YA9 +二次加压缸微抬（接受块体 ）规定时间内未到位则报警推块缸 推块缸推进电磁铁YA6 +推块缸推进延时规定时间推块缸推块缸退回电磁铁YA7+ 推块缸退回规定时间内未退回则报警二次加压缸二次加压缸压下电磁铁YA8+二次加压缸压下（未归位则报警）延时规定时间二次加压缸 二次加压缸抬起电磁铁YA9+二次加压缸抬起规定时间未归位则报警料门液压缸料门打开电磁铁 YAA料门关闭延时规定时间卸荷阀加压电磁铁YA1卸

33、荷阀打开延时规定时间后进入下个循环4.2碎纸屑压块机PLC电气控制硬件设计4.2.1 PLC输入输出分配 我们在上一节分析了液压系统的动作状况，清楚了对系统执行元件的自动运行控制要求，不同的行程开关控制不同的电磁阀，输出不同的运行动作。根据上一章所得出的PLC电气控制系统框图，系统的启动按钮，行程开关与PLC的输入端相连；电磁阀与报警器等执行元件与PLC的输出端相连，根据控制要求，我们确定了输入输出点数。I/O端子分配表见表4.2【7】。表4.3 I/O端子分配表输入功 能 输出功 能XO 电动机启动Y0 电动机运转X1 系统升压/卸荷 Y1加压X2主缸压下行程开关Y2 主缸压下X3主缸抬起行

34、程开关Y3 主缸抬起X4侧缸推进行程开关Y4 侧缸推进X5侧缸缩回行程开关Y5侧缸缩回X6 推块缸推进行程开关Y6 推块缸推进X7 推块缸缩回行程开关Y7 推块缸缩回X10二次加压缸压下行程开关Y10二次加压缸压下X11二次加压缸抬起行程开关Y11 二次加压缸抬起X12料门打开/关闭Y12 料门打开X23 紧急停止Y21报警器T0-T11功能为定时器M8002功能为初始化4.2.2 PLC控制系统端子外部接线图：4.2.3电器元件符号及功能说明：表4.4元器件符号与功能说明符号名称及作用符号名称及作用C1电动机及电器SB1电动机启动/停止按钮YA1 加压电磁铁SB2升压/泄压按钮YA2 主缸压

35、下电磁铁SQ1主压缸压下行程开关YA3 主缸抬起电磁铁 SQ2 主压缸抬起行程开关YA4 侧缸推进电磁铁SQ3压缸推进行程开关YA5 侧缸退回电磁铁 SQ4侧 侧压缸缩回行程开关YA6退块缸推进电磁铁SQ5 推块缸推进行程开关YA7推块缸退回电磁铁 SQ6 推块缸缩回行程开关YA8 二次加压缸压下电磁铁 SQ7二次加压缸压下行程开关YA9二次加压缸抬起电磁铁SQ8二次加压缸抬起行程开关YAA料门打开电磁铁 SQ9 料门打开/关闭开关 YAB报警器 KJ 紧急停止按钮H1-H11电磁铁通电指示灯4.3 实现PLC控制的元器件的选型4.3.1 PLC的选型 PLC的分类：小型PLC的功能一般以开关

36、量控制为主，它们的输入输出点适合于接触器和继电器控制的场合，还能直接驱动电磁阀等执行元件。中型PLC不仅具有开关量和模拟量两者的控制功能，还具有数字计算的能力。其内部一般具有8位或12位的A/D转换器，而且在PLC内部也具有多路A/D转换器。大型PLC已经与工业控制计算机相近，它具有计算、控制和调节功能，还具有网络结构和通信联网能力。 PLC的特点：可靠性高、抗干扰能力强。配套齐全、功能完善、适用性强。易学易用，深受工程技术人员欢迎。系统的设计、建造工作量小、维护方便、容易改造。体积小、重量轻、能耗低【8】。 PLC的功能：逻辑控制定时（计时）控制计数控制步进控制A/D、D/A转换数据处理 根

37、据对工艺的分析及对各种特殊功能的设计，整个控制系统的实现需要12个输入点和12个输出点。考虑到生产工艺的改进及系统的可塑性，我们选用日本三菱公司的FX2N48MR可编程控制器，具有输入继电器24点，输出继电器24点，它每点的输出能力为2A，根据这一指标，我们可以选用电磁阀线圈等负载，在安全条件下，直接与PLC输出继电器相连。内部继电器T0T11，功能为定时器，这样，我们选用的PLC就有足够的余量进行设备功能的扩展和运行方式的改进。FX2N系列是PLCFX家族中最先进的系列。它最大范围的包容了标准特点、程序执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，可

38、以为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。4.3.2电器元件表 表4.5元器件清单表器件名称型号规格 个数液压泵 CB-321四川长江液压件有限责任公司液压缸HSGL01-40/dE6上海永星电子开关有限公司溢流阀 Y-25（B）1上海永星电子开关有限公司电磁阀34D-25BO4上海东方液压件厂单向阀S10P101上海东方液压件厂电磁阀24D-25BO1海永星电子开关有限公司 行程开关西门子-3SE2100-1E1上海东方液压件厂指示灯HLZD711RL2412四川长江液压件有限责任公司plcFX2N-48MR1上海东方液压件厂按钮开关AD16-216R（红）3杭州华锐电气有限公司4.4各

39、器件具体参数 表4.5各器件具体参数表器 件名称 额定压力MPa最高压力MPa排 量ml/r额定转速r/min质量kg驱动kw齿 轮泵10 12.5 32.115006.48.9器 件 名称 型号规格公 称 压力MPa缸径Dmm杆径dmm最大mm液压缸HSGL01-40/dE164020320器件名称 型号规格流量L/min调压范围（MPa） 接口尺寸板式mm阀径mm最大最小卸荷 溢流阀Y-25（B）256.30.50.15121器件名称 型号规格通径mm使 用 电压最大承受电流A最高压力Mpa流 量L/min电磁阀34D-25BO10DC24V1.5 31.525电磁阀【9】24D-25BO

40、10DC24V1.531.5 25器件名称型 号 规格通径(mm)开 启 压力(Mpa)调压范围(Mpa)流量范围(L/min)使用电压DC24S10P10100.05631.540400 单向阀行程开关规格型号 【10】 使用环境温度额定绝缘电压额定发热电流额定熔断短路电流西门子-3SE2100-1E-5+40380V10A1000ARL1-15/10按钮开关规格型号电气额定值（阻性负载）接触电阻（初始值）绝 缘 电 阻（常态）耐压（常态）AD16-216R（红） 3A 250V/AC小于等于50毫欧大 于 等于1000兆欧1500V5基于PLC控制系统软件的编写5.1 PLC软件介绍 PL

41、C软件系统由系统程序和用户程序两部分组成。系统程序包括监控程序、编译程序、诊断程序等，主要用于管理全机、将程序语言翻译成机器语言，诊断机器故障。标准语言梯形图语言是我们最常用的一种语言，它有以下特点【12】: 它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。 梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。 梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。 内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU部使用。 PLC是按

42、循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。 语句表语言，类似于汇编语言。 逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。 可编程控制器的基本指令是基于继电器、定时器和计数器等元件，主要用于逻辑处理的指令。FX2N系列可编程控制器应用指令依据应用不同，还可分为数据处理类，程序控制类，特种应用类，以及外部设备类。根据压块机的工艺流程可知，其工作过程是典型的顺序控制，液压缸依次循环运行故采用顺序设计法。碎纸屑压块机的顺序控制程序用状态转移图表示，状态元件S有900点，从S0S

43、900可用于构成状态转移图，其中S0S9是状态转移图中的初始状态。顺序控制设计法是一种对那些按动作的先后顺序进行控制的系统，适宜使用顺序设计法编程，而且在顺序控制设计法编程时，顺序功能图能很清楚地表示各个工作点的功能、点与点之间的转换顺序及其转换条件【7】。下图是碎纸屑压块机自动执行控制过程，根据自动运行过程中相应的开关控制要求，我们可以画出其状态转移图和梯形图。启动自动运行，SB1，SB2，按下输出Y12，料门打开并延时5秒侧缸推进Y4被驱动并延时3秒延时时间到料门SQ9被压下侧缸推进SQ3被压下主缸压下Y2被驱动，并延时3秒主缸抬起Y3被驱动，2秒内没有退回则报警（Y21）主缸压下SQ1被

44、压下 侧缸退回侧缸退回Y5被驱动，2秒内没有退回则报警（Y21）二次加压缸被抬起，Y11被驱动2秒钟内未抬起报警SQ2被压下延时时间到推块缸推进，Y6 被驱动并延时3秒二次缸抬SQ8被压下起推块缸退回，Y7被驱动，2秒内未退回报警延时时间到，推块缸推进，SQ5压下推块缸退SQ4被压下回二次缸压下，SQ7被压下二次缸压下,Y10被驱动并延时3秒二次缸抬起,Y11被驱动，2秒未抬起报警料门关闭，Y12被断电并延时2秒SQ8被压下系统再次加压，Y1被驱动，进入下一个循环延时时间到卸荷阀YA1，被断电，系统卸荷，延时2秒5.2碎纸屑压块机状态转移图（SFC） 根据前一节我们所分析的碎纸屑压块机的自动控

45、制要求，我们可以很简单的画出碎纸屑压块机的状态转移图（SFC）。 状态转移图是一种新颖的，按照工艺流程图进行编制的图形编制语言。设计者按照生产工艺要求，将机械动作的一个工作周期划分为若干个工作阶段（简称为“步”），并明确每一步所要执行的输出；“步”与“步”之间通过制定的条件进行转换；在程序中，只需要通过正确连接进行“步”与“步”之间的转换，便可以完成机械的全部动作。 碎纸屑压块机的自动运行过程比较简单，每台液压缸以此动作，以完成每步动作，并通过相应电磁阀的通断来进行“步”与“步”之间的转换。例如：我们按下碎纸屑压块机的启动按钮，系统开始进入自动运行状态。进入第一步：系统加压预备运行。如图5.2是碎纸屑压块机自动运行的SFC图：5.3步进梯形图编程 SFC程序转化为“步进梯形图”形式，需要通过专门的指令进行。FX系列PLC用于SFC编程转换的指令较简单。我们采用FX-GP/WIN-C编程软件，该软件有以下功能: (1)脱机编程：可以在计算机上通过专门的软件采用梯形图，指令表