基于PLC控制的物料分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)【說明書+開題+答辯資料】

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PLC traditional relay control technology, computer and communication technologies are integrated specifically for industrial control and design, have strong function, common flexible, high reliability and environmental adaptability, and programming simple, easy to use and small size, light weight, a series of low-power advantages in industrial applications become more extensive. This paper focuses on the PLC in the canned beverage production, The design of an automatic sorting device with low cost and high efficiency is presented in the paper, which regards programmable logic controller ( PLC) as the master controller and combines pneumatic device, sensing technology, position control and other technology to implement automatic selecting of the products live. The device is characteristic of high automation, steady running, high precision and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications. Key words： programmable logic controller；sorting device。 目 錄 目 錄 III 引 言 1 第1章 可編程序控制的概述 2 1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 2 1.2 PLC的特點(diǎn)和其它典型的控制系統(tǒng)的區(qū)別 3 1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢 4 1.4 PLC的分類及系統(tǒng)的組成和工作原理 6 1.5 PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 10 第2章 系統(tǒng)的組成、機(jī)構(gòu)功能與控制要求 13 2.1 系統(tǒng)的組成 13 2.2 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的組成與功能 13 2.3 系統(tǒng)的控制要求 18 第3章 系統(tǒng)硬的件設(shè)計(jì) 20 3.1 系統(tǒng)元器件 20 3.2 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)分配 21 3.3 PLC的選型 22 3.4 步進(jìn)電機(jī)選用 25 3.5 變頻器選用 27 3.6 三菱變頻器電路圖 29 3.7 PLC控制原理圖 30 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 31 4.1 三菱編程軟件、模擬仿真軟件 31 4.4 搬運(yùn)機(jī)械手控制流程圖 33 4.5 傳輸與分揀結(jié)構(gòu)控制流程圖 34 4.6 PLC控制程序設(shè)計(jì) 35 第5章 系統(tǒng)調(diào)試 36 5.1 程序的調(diào)試與運(yùn)行監(jiān)控 36 結(jié) 束 語 39 致 謝 40 參考文獻(xiàn) 41 附錄 43 畢業(yè)論文 引 言 引 言 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動化已成為突出的主題。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展,自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱,無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)隨處可見。同時，現(xiàn)代生產(chǎn)中，存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合以及水下作業(yè)等，這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作，更需要自動控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在工業(yè)控制的三大支柱中PLC控制越來得到重視，在本設(shè)計(jì)中難點(diǎn)的是搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并以成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部門的重視。 本設(shè)計(jì)模擬生產(chǎn)線系統(tǒng)，采用日本三菱公司的FX2N系列PLC，對物料的存放，機(jī)械手的上下、左右、步進(jìn)旋轉(zhuǎn)以及抓取運(yùn)動，物料的傳輸速度、分揀進(jìn)行控制。我們利用可編程技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的硬件裝置，模擬實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)控制的機(jī)電一體化。 由于個人水平限制，在設(shè)計(jì)的過程中多加了一份心，不斷的學(xué)習(xí)，力求做得更好。所說如此但在設(shè)計(jì)中仍存在著許多問題，希望老師、同學(xué)們能夠給予批評指正，在此深表謝意！ 57 第一章 可編程序控制的概述 第1章 可編程序控制的概述 1.1 PLC的產(chǎn)生和定義 PLC是以自動控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)、和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，現(xiàn)在隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，PLC得到了迅速的發(fā)展，也在社會各領(lǐng)域的生產(chǎn)得到了越來越多的應(yīng)用。 1.1.1 PLC的產(chǎn)生 20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，為了適應(yīng)白熱化的市場競爭要求，1968年美國通用汽車公司（GM）公開招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是： （1） 編程方便，可現(xiàn)場修改程序； （2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)； （3） 可靠性高于繼電器控制裝置； （4） 體積小于繼電器控制盤； （5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)； （6） 成本可與繼電器控制盤競爭； （7） 輸入可以是交流市電（115V）（美國電壓標(biāo)準(zhǔn)） （8） 輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動接觸器、電磁閥等； （9） 擴(kuò)展時原系統(tǒng)改變小； （10） 用戶程序存儲器至少能擴(kuò)展到4KB。 以上這就是著名的“GM十條”。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）中標(biāo)后，制造出世界上第一臺可編程序控制器。（Programmable Logic Controller, 簡稱PLC）。以下便是較早研制的PLC： 1969年，美國研制出世界第一臺PDP-14（如圖1.1） 1971年，日本研制出第一臺DCS-8　 1973年，德國研制出第一臺PLC　 圖1.1 PDP-14 1974年，中國研制出第一臺PLC 16位和32位微處理器的應(yīng)用，使PLC得到了驚人的發(fā)展， 現(xiàn)在已經(jīng)成為自動化技術(shù)的三大支柱之一。 1.1.2 PLC的定義及發(fā)展 20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。 　　 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 　　 20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 　　 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 　　 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。 現(xiàn)在的PLC產(chǎn)品已經(jīng)使用了16位、32位高性能微處理器，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理，通信技術(shù)使PLC的應(yīng)用得到進(jìn)一步發(fā)展。PLC的技術(shù)已經(jīng)比較成熟。 目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC產(chǎn)品，國內(nèi)廠家的PLC影響率和市場占有率很小，主要是國外品牌。比較著名的有美國的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、歐姆龍（OMRON）、富士電機(jī)（FUJI）、松下電工、德國的西門子（SIEMENS）、法國的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韓國的三星（SAMSUNG）、LG等。 1.2 PLC的特點(diǎn)和其它典型的控制系統(tǒng)的區(qū)別 1.2.1 PLC的特點(diǎn) （1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高 （3）編程方便，易于使用 （3）功能強(qiáng)、速度快、精度高 （4）通用性好 （5）體積小，重量輕，耗能低，適應(yīng)環(huán)境強(qiáng)，不需專門的機(jī)房和空調(diào) 1.2.2 PLC與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別 （1）控制邏輯 繼電器控制邏輯采用硬連線邏輯；PLC采用存儲器邏輯，也稱“軟連線”邏輯。 （2）工作方式 繼電器控制線路屬并行工作方式；PLC屬串行工作方式。 （3）可靠性和可維護(hù)性 繼電器控制線路使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，連線也多，可靠性和可維護(hù)性差；PLC控制邏輯，大量的開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高。 （4）控制速度 繼電器控制線路控制速度低；PLC控制速度高。 （5）定時控制 繼電器控制邏輯利用時間繼電器進(jìn)行時間控制，精度低；PLC利用定時器進(jìn)行時間控制，精度高，定時范圍大。 （6）設(shè)計(jì)和施工 繼電器控制邏輯周期長；PLC周期短。 1.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢 1.3.1 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 （1）開關(guān)量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 （2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 （3）運(yùn)動控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。如可驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 （4）過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 （5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 （6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 1.3.2 PLC發(fā)展趨勢 PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾方面。 （1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展 （2）向大容量、高速度方向發(fā)展 （3）智能型I/O模塊的發(fā)展 （4）基于PC的編程軟件取代編程器 （5）PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 （6）PLC通信的易用化 （7）組態(tài)軟件與PLC的軟件化 （9）PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合 1.4 PLC的分類及系統(tǒng)的組成和工作原理 1.4.1 PLC的分類 （1）按I/O點(diǎn)數(shù)容量分類 1）小型機(jī) 小型機(jī)的功能一般以開關(guān)量控制為主，小型PLC輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)一般在256點(diǎn)以下，用戶程序存儲器容量在4K字左右。 例如：SIEMENS的S7-200系列（如圖1.2）；OMRON的CPM2A系列；MITSUBISHI的FX系列；AB的SCL500系列等。 圖1.2 西門子S7-200系列 2）中型機(jī) 中型機(jī)的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在256~2048點(diǎn)之間。，用戶程序存儲器容量在8K字左右。 例如： SIEMENS的S7-300系列；OMRON的C200系列；AB的SCL500系列等模塊式PLC產(chǎn)品。 3）大型機(jī) 大型PLC的輸入、輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲器容量達(dá)到16K字以上。 典型的大型PLC有SIEMENS的S7-400、OMRON的CVM1和CS1系列、AB的SLC5/05等系列產(chǎn)品。 （2）按結(jié)構(gòu)形式分 根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC主要分為整體式和模塊式兩種。 1）整體式結(jié)構(gòu) 其特點(diǎn)是將PLC的基本部件，如CPU板，輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成一個整體，組成PLC的一個基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元。 小型PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。 2）模塊式結(jié)構(gòu) PLC由一些模塊單元組成，如CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊和各種功能模塊等。 目前，大中型PLC均采用模塊式結(jié)構(gòu)（如圖1.3所示）。 1.4.2 PLC的系統(tǒng)組成 PLC主要由CPU、電源、存儲器和專門設(shè)計(jì)的輸入/輸出接口電路等組成（如圖1.4所示）。 （1）中央處理單元（CPU） （2）存儲器 圖1.3 大中型模塊式PLC PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。 系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能更改。 系統(tǒng)程序包括三部分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序以及標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。 圖1.4 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖 用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。 用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。 用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)等。 PLC使用的存儲器類型有三種： 1）隨機(jī)存取存儲器（RAM） 2）只讀存儲器（ROM） 3）可電擦除可編程的只讀存儲器（EEPROM） （3）輸入/輸出單元 PLC的輸入/輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出單元包括兩部分：一是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。 1）輸入接口電路 通常PLC的輸入接口電路的類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源（+24V）可由外部供給，有的也可以由PLC內(nèi)部提供。 2）輸出接口電路 輸出接口電路通常有三種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。電源由外部提供，輸出電流一般為0.5~2A，輸出電流的額定值與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。 （4）電源部分 PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、±12V、24V等直流電源，使PLC能正常工作。 （5） 擴(kuò)展接口 （6） 通信接口 （7） 編程器 編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，分簡易型和智能型。 （8）其他部件 1.4.3 PLC的工作原理 PLC的工作方式與運(yùn)行框圖（如圖1.5所示）。 圖1.5 運(yùn)行框圖 繼電器控制系統(tǒng)是“硬連線邏輯系統(tǒng)”，采用的是并行工作方式；而PLC是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，采用的是串行工作方式。 概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進(jìn)行工作的。 每一次掃描所用的時間稱為掃描周期或工作周期。 當(dāng)PLC正常工作時，它將不斷重復(fù)上圖中的掃描過程。如果暫不考慮對遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和通信服務(wù)，掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”了。這三個階段是PLC工作過程的中心內(nèi)容。 （1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號怎樣變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。 （2）程序執(zhí)行階段 根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按從左到右、從上到下的順序執(zhí)行用戶程序。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應(yīng)的狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件（軟繼電器）的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。因此，每一個元件（不包括輸入繼電器）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化的。 (3)輸出刷新階段 在所有用戶程序的指令執(zhí)行完畢后,元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)(接通/斷開)在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載,實(shí)現(xiàn)控制命令的輸出。 PLC對輸入/輸出的處理原則 （1）輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上一掃描周期的輸入刷新期間的接通和斷開狀態(tài)。 （2）程序執(zhí)行結(jié)果取決于用戶所編程序和輸入/輸出映像寄存器的內(nèi)容及其他個各元件映像寄存器的內(nèi)容。 （3）輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。 （4）輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。 （5）輸出端子的接通和斷開狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。 1.5 PLC的編程語言和程序結(jié)構(gòu) 1.5.1 PLC的編程語言 PLC提供的編程語言通常有：梯形圖(LAD)、語句表（STL）、功能圖（SFC）和功能塊圖（FBD）。 （1）梯形圖（LAD） 梯形圖（Ladder)編程語言（如圖1.6所示）是從繼電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的。兩者基本思想一致，只是在使用符號和表達(dá)式上有一定區(qū)別。 圖1.6 梯形圖 梯形圖中一個關(guān)鍵概念是“能流”（Power Flow），這只是概念上的“能流”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有“能流”，則線圈未被激勵。 梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。 （2）語句表（STL） 語句表(Statements List)類似于計(jì)算機(jī)中的助記符語言（如圖1.7所示），它是用一個或幾個容易記憶的字符來代表PLC的某種操作功能。 圖1.7 語句表 （3）順序功能流程圖（SFC） 順序功能流程圖(Sequence Function Chart)編程是一種圖形化的編程方法（如圖1.8所示），亦稱功圖。使用它可以對具有并行發(fā)生、多種選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進(jìn)行編程。許多PLC提供了用于SFC編程的指令。第六章詳述。 圖1.8 順序功能流程圖 （4）功能塊圖（FBD） S7-200的PLC專門提供了功能塊圖（Function Block Diagram)編程語言（如圖1.9所示），利用FBD可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯框指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點(diǎn)和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為邏輯框指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些邏輯框指令之間的連接決定。 1.5.2 PLC的程序結(jié)構(gòu) 控制一個任務(wù)或過程，是通過在RUN方式下，使PLC循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的，用戶程序決定了一個控制系統(tǒng)的功能。 廣義上的用戶程序由三部分組成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)塊。 （1）用戶程序 也稱組織塊，一般包括一個主程序，若干子程序和若干中斷程序。 （2）數(shù)據(jù)塊（可選） 主要存放控制程序運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)。 （3）參數(shù)塊（可選） 存放CPU的組態(tài)數(shù)據(jù)，用戶若未進(jìn)行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默認(rèn)值進(jìn)行自動配置。 第二章 系統(tǒng)的組成、機(jī)構(gòu)功能與控制要求 第2章 系統(tǒng)的組成、機(jī)構(gòu)功能與控制要求 2.1 系統(tǒng)的組成 機(jī)電一體化物料分揀系統(tǒng)由上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)械手、皮帶輸送線、物件分揀等機(jī)構(gòu)組成，通過PLC連接控制的模擬機(jī)電一體化生產(chǎn)線。其PLC控制工作流程圖如下圖（圖2.1）。 送料機(jī)構(gòu) 無物料報(bào)警機(jī) 物料光電檢測 有物料驅(qū)動機(jī)械手 機(jī)械手抓料取走 機(jī)械手臂旋轉(zhuǎn) 機(jī)械手放料后回原點(diǎn) 傳送和分揀機(jī)構(gòu) 圖2.1 PLC工作流程 2.2 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)的組成與功能 2.2.1 上料機(jī)構(gòu) 上料機(jī)構(gòu)的組要組成部分如下圖所示（圖2.2）。 圖2.2 （1）主要組成與功能 上料機(jī)構(gòu)由井式工件庫、光電傳感器、工件、存放料臺、推料氣缸、安裝支架等組成。主要完成將工件依次送至存放料臺上。沒有工件時，報(bào)警指示黃燈閃爍，放入工件后閃爍自動停止。 1）光電傳感器：物料檢測傳感器為光電漫反射型傳感器，檢測到有物料時推料氣缸將物料推出到存放料臺，有物料時為PLC提供一個輸入信號。 2）推料氣缸：依次將工件推到存放料臺上，由單相電控氣閥控制。 3）警示燈：在設(shè)備停止時警示紅燈亮，在設(shè)備運(yùn)行時警示綠燈，在無物料時警示黃燈閃爍。 4）井式工件庫：用于存放Ф32mm工件，料筒側(cè)面有觀察槽。 5）安裝支架：用于安裝工件庫和推料氣缸。 （2）主要技術(shù)指標(biāo) 1）控制電源：直流24V/6A 2）PLC控制器——三菱 3）光電傳感器：E3Z-LS63、SB03-1K 4）磁性傳感器：D-A73 5）單桿氣缸：CDJ2B16-75-A 6）警示燈：JD501-L01G/R/Y024 2.2.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu) 搬運(yùn)機(jī)械手的組要組成部分如下圖所示（圖2.3）。 圖2.3 （1）主要組成與功能 搬運(yùn)機(jī)械手由氣動手爪、雙導(dǎo)桿氣缸、單桿氣缸、電感傳感器、磁性傳感器、多種類型電磁閥、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器組成。主要完成通過氣動機(jī)械手手臂前伸，前臂下降，氣動手指夾緊物料，前臂上升，手臂縮回，手臂旋轉(zhuǎn)到位，手臂前伸，前臂下降，手爪松開將物料放入料口，機(jī)械手返回原位，等待下一個物料到位等動作。 1）氣動手爪：完成工件的抓取動作，由雙向電控閥控制，手爪夾緊時磁性傳感器有信號輸出，磁性開關(guān)指示燈亮。 2）雙導(dǎo)桿氣缸：控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由電控氣閥控制。 3）單桿氣缸：控制氣動手爪的提升、下降，由電控氣閥控制。 4）電感傳感器：機(jī)械手臂左擺或右擺到位后，電感傳感器有信號輸出。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 5）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。 5）步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動器：用于控制機(jī)械手手臂的旋轉(zhuǎn)。通過脈沖個數(shù)進(jìn)行精確定位。 （2）主要技術(shù)指標(biāo) 1）控制電源：直流24V/6A 2）PLC控制器——三菱 3）電磁閥：4V120-06、4V130-06 4）調(diào)速閥：出氣節(jié)流式 5）磁性傳感器：D-A73、D-Y59B 6）氣缸：CDJ2KB16-45-A、CXSM15-100 7）氣動手指：MHZ2-10D 8）電感式傳感器:LE4-1K 9）步進(jìn)電機(jī)：57BYG350CL-SAKSML050 10）步進(jìn)驅(qū)動器：3MD560 2.2.3皮帶輸送與分揀機(jī)構(gòu) 皮帶傳送與分揀機(jī)構(gòu)組要組成部分如下圖所示（圖2.4）。 圖2.4 （1）主要組成與功能 皮帶輸送與分揀機(jī)構(gòu)由皮帶輸送線、分揀料槽、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、三相異步電動機(jī)、磁性傳感器、光電傳感器、電感傳感器、光纖傳感器及電磁閥等組成。主要完成物料的輸送、分揀任務(wù)。 1）光電傳感器：當(dāng)有物料放入時，給PLC一個輸入信號。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 2）入料口：物料入料位置定位。 3）電感式傳感器：檢測金屬材料，檢測距離為2~5mm（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 4）光纖傳感器：用于檢測非金屬的白色物料，檢測距離為3~8mm，檢測距離可通過傳感器放大器的電位器調(diào)節(jié)。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接“輸出”）。 5）1號料槽：用于放置金屬物料。 6）2號料槽：用于放置白色尼龍物料。 7）3號料槽：用于放置黑色尼龍物料。 8）推料氣缸：將物料推入料槽，由單向電控氣閥控制。 9）導(dǎo)料氣缸：在檢測到有白色物料時，將導(dǎo)料塊旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)的位置。 10）皮帶輸送線：由三相交流異步電動機(jī)拖動，將物料輸送到相應(yīng)的位置。 11）三相異步電動機(jī)：驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動，由變頻器控制。 （2）主要技術(shù)指標(biāo) 1）控制電源：直流24V/6A 2）PLC控制器——三菱 3）三相異步電動機(jī)：41K25W AC380V，25W,輸出軸轉(zhuǎn)速130轉(zhuǎn)/分。 4）電磁閥：4V110-06 5）調(diào)速閥：出氣節(jié)流式 6）磁性開關(guān)：D-C73 7）氣缸:CDJ2B10-60-B、MSQB10A 8）光電傳感器：SB03-1K、WS/WE100-N1439 9）電感傳感器：LE4-1K 10）光纖傳感器：E3X-NA11、E32-DC200 11）電容傳感器：CLG5-1K 12）調(diào)壓過濾器：AFR-2000M（配有壓力表0～1MPa） 2.3 系統(tǒng)的控制要求 2.3.1 控制要求 （1）上料機(jī)構(gòu) 在復(fù)位完成后，點(diǎn)動“啟動”按鈕，料筒光電傳感器檢測到有工件時，推料氣缸將工件推出至存放料臺，若3秒鐘后，料筒檢測光電傳感器仍未檢測到工件，則說明料筒內(nèi)無物料，這時警示黃燈閃爍，放入物料后熄滅；機(jī)械手將工件取走后，推料氣缸縮回，工件下落，氣缸重復(fù)上一次動作。 （2）搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)（自動控制+手動控制） 1）自動控制：（旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到自動擋） 當(dāng)存放料臺檢測光電傳感器檢測物料到位后，機(jī)械手手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪抓取物料,手爪夾緊限位傳感器檢測到夾緊信號后；延時0.5秒，手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后；手臂向右旋轉(zhuǎn)，手臂旋轉(zhuǎn)一定角度后，手臂前伸，手臂伸出限位傳感器檢測到位后，手爪氣缸下降，手爪下降限位傳感器檢測到位后，延時0.5秒，氣動手爪放開物料,手爪氣缸上升，手爪提升限位傳感器檢測到位后，手臂氣缸縮回，手臂縮回限位傳感器檢測到位后，手臂向左旋轉(zhuǎn)，等待下一個物料到位，重復(fù)上面的動作。在分揀氣缸完成分揀后，再將物料放入輸送線上。 2）手動控制：（旋轉(zhuǎn)開關(guān)打到手動擋） 按一下“手臂伸出/縮回按鈕”時手臂伸出，再按一下按鈕手臂縮回，如此按下同一按鈕手臂在伸出與縮回兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。 按一下“手爪下降/上升按鈕”時手爪下降，再按一下按鈕手爪上升，如此按下同一按鈕手爪在下降與上升兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)。 按一下“手爪夾緊/松開按鈕”時手爪抓緊，再按一下按鈕手爪松開，如此按下同一按鈕手爪在夾緊與松開兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)； 按一下“手臂右旋/左旋按鈕”手臂向右旋，再按一下按鈕手臂向左旋，如此按下同一按鈕手臂在向右旋轉(zhuǎn)與向左旋轉(zhuǎn)兩態(tài)間往復(fù)循環(huán)； （3）成品分揀機(jī)構(gòu) 當(dāng)入料口光電傳感器檢測到物料時，變頻器接收啟動信號，三相交流異步電機(jī)以30HZ的頻率正轉(zhuǎn)運(yùn)行，皮帶開始輸送工件，當(dāng)料槽一到位檢測傳感器檢測到金屬物料時，推料一氣缸動作，將金屬物料推入一號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機(jī)停止；當(dāng)料槽二檢測傳感器檢測到白色物料時，旋轉(zhuǎn)氣缸動作，將白色物料導(dǎo)入二號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，旋轉(zhuǎn)氣缸轉(zhuǎn)回原位，同時電動機(jī)停止；當(dāng)物料為黑色物料直接導(dǎo)入三號料槽，料槽檢測傳感器檢測到有工件經(jīng)過時，電動機(jī)停止。 （4）啟動、停止、復(fù)位、警示 1）系統(tǒng)上電后，點(diǎn)動“復(fù)位”按鈕后系統(tǒng)復(fù)位，將存放料臺、皮帶上的工件清空，點(diǎn)動“啟動”按鈕，警示綠燈亮，缺料時警示黃燈閃爍；放入工件后設(shè)備開始運(yùn)行，不得人為干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以免影響設(shè)備正常運(yùn)行。 2）按“停止”按鈕，所有部件停止工作，警示紅燈亮，缺料警示黃閃爍。 （5）突然斷電的處理 突然斷電，設(shè)備停止工作。電源恢復(fù)后，點(diǎn)動“復(fù)位”按鈕，再點(diǎn)動“啟動”按鈕。 第三章 系統(tǒng)硬件的控制 第3章 系統(tǒng)硬的件設(shè)計(jì) 在第二章中已對系統(tǒng)的組成、機(jī)構(gòu)功能與控制要求進(jìn)行的介紹。本章中組要對PLC控制所需的各類元器件、I/O分配和硬件原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。 3.1 系統(tǒng)元器件 3.1.1 上料機(jī)構(gòu)配置元器件 （1） 光電傳感器2只 (D-C73) （2） 磁性開關(guān)2只 （KURODA） （3） 單桿氣缸1只 (DDL/SDAT) （4） 單控電磁閥1只 (4V120-M4) （5） 警示燈（圖3.1）3只 (D80--004) 3.1.2 搬運(yùn)機(jī)械手機(jī)構(gòu)配置元器件 圖3.1 警示燈 （1） 單桿氣缸1只 (DDL/SDAT) （2） 雙桿氣缸1只 （CXSM32-75） （3） 氣動手爪1只 （MHZ2-20） （4） 電感傳感器1只 (GI505S) （5） 磁性開關(guān)5只 (AIRTAC) （6） 行程開關(guān)2只 (EUCHNER) （7） 步進(jìn)電機(jī)1只 (PH533HG-NA) （8） 步進(jìn)驅(qū)動器1只 （Q2HB44MB） （9） 單控電磁閥2只 (4V120-M4) 圖3.2 傳感器 （10） 雙控電磁閥1只 (4V120-M6) 3.1.3 皮帶傳送與分揀機(jī)構(gòu)配置元器件 （1） 三相交流減速電機(jī) （AC380V，輸出轉(zhuǎn)速130r/min）1臺 （2） 滾動軸承4只 (GB 281) （3） 滾輪2只 (LFR50/5K DD-4) （4） 傳輸帶1條 (1500 mm×67 mm×2mm) （5） 旋轉(zhuǎn)氣缸1個 （芬蘭SKS） （6） 電感傳感器1只 （GI505S） （7） 光纖傳感器1只 (力士樂REXROTH系列) （8） 漫反射式光電傳感器1只 （EE-SX488） （9） 對射式光電傳感器1對 (GP 1S50) （10） 磁性開關(guān)4只 （KURODA） （11） 物料分揀槽3個 （12） 導(dǎo)料塊2只 （13） 單控電磁閥2只 （4V120-M5） （1）輸入點(diǎn)分配（表3.1） 3.2 輸入/輸出（I/O）點(diǎn)分配 序號 PLC地址 名稱及功能說明 1 X0 啟動按鈕 2 X1 停止按鈕 3 X2 復(fù)位按鈕 3 X3 單周期控制 4 X3 物料檢測光電傳感器（料庫） 5 X4 物料推出檢測光電傳感器（放料臺） 6 X5 推料伸出限位傳感器 7 X6 推料縮回限位傳感器 8 X7 手臂伸出限位傳感器 9 X10 手臂縮回限位傳感器 10 X11 手爪下降限位傳感器 11 X12 手爪提升限位傳感器 12 X13 手爪夾緊限位傳感器 13 X14 機(jī)械手基準(zhǔn)傳感器 14 X15 推料一伸出限位傳感器 15 X16 推料一縮回限位傳感器 16 X17 導(dǎo)料轉(zhuǎn)出限位傳感器 17 X20 導(dǎo)料原位限位傳感器 18 X21 入料檢測光電傳感器 19 X22 料槽一檢測傳感器 20 X23 料槽二檢測傳感器 21 X24 分揀槽檢測光電傳感器 22 X25 機(jī)械手自動與手動轉(zhuǎn)換開關(guān) 23 X26 手臂伸出/縮回按鈕 24 X27 手爪下降/上升按鈕 25 X30 手爪夾緊/松開按鈕 26 X31 手臂右旋/左旋按鈕 表3.1 （2） 輸出點(diǎn)分配（表3.2） 序號 PLC地址 名稱及功能說明 1 Y0 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器PUL-（輸出脈沖） 2 Y1 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器DIR-（方向控制） 3 Y2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器ENA-（使能控制） 4 Y3 物料推出 5 Y4 手臂伸出 6 Y5 手爪下降 7 Y6 手爪夾緊 8 Y7 手爪松開 9 Y10 推料氣缸 10 Y11 導(dǎo)料氣缸 11 Y12 警示紅燈 12 Y13 警示綠燈 13 Y14 警示黃燈 14 Y15 變頻器STF 表3.2 3.3 PLC的選型 在第一章中已對PLC進(jìn)行了介紹。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC產(chǎn)品，國內(nèi)廠家的PLC影響率和市場占有率很小，主要是國外品牌。比較著名的有美國的AB、通用（GE）、莫迪康（MODICON）、日本的三菱（MITSUBISHI）、歐姆龍（OMRON）、富士電機(jī)（FUJI）、松下電工、德國的西門子（SIEMENS）、法國的TE、施耐德（SCHNEIDER）、韓國的三星（SAMSUNG）、LG等。 由于我對三菱的PLC了解較多，所以選擇的品牌為“三菱”。日本三菱可編程控制器分為F、F1、F2、FX0、FX2、FX0N、FX0S、FX2N、FX2NC等幾個系列，其中F系列是早期產(chǎn)品，現(xiàn)已停產(chǎn)。FX2系列是1991年推出的產(chǎn)品，是加強(qiáng)型的小型機(jī)。FX2N是三菱公司的近期產(chǎn)品，按疊裝式配置，是日本高性能小型機(jī)中的代表作。三菱FX系列常見型號如下圖3.1所示。 圖3.3 3.3.1 模擬系統(tǒng)對PLC的要求 （1） 功能要求 在滿足一般開關(guān)量輸入信號控制要的同時，系統(tǒng)要進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)控制，要求輸出脈沖信號，所以輸出類型要是晶體管輸出（T）。 （2） I/O點(diǎn)數(shù)要求 系統(tǒng)所需輸入點(diǎn)數(shù)為26點(diǎn)； 系統(tǒng)所需輸出點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)。 在實(shí)際統(tǒng)計(jì)出的I/O點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上加15%——20%的備用量，以便今后調(diào)整和擴(kuò)展。 3.3.2 確定型號 根據(jù)上述要求可暫定型號為：三菱FX2N-64MT。 考慮到FX2N-64MT與FX2N-48MT相比價格稍微較貴。但FX2N-48MT的輸入點(diǎn)數(shù)能不能滿足系統(tǒng)要求，但也可選用擴(kuò)展模塊比如：FX2N-8EX（輸入點(diǎn)為8的擴(kuò)展模塊）。考慮多方面因素： 最后確定可編程控制器型號為：三菱FX2N-64MT（圖3.2） 圖3.4 三菱FX2N-48MT 3.4 步進(jìn)電機(jī)選用 3.4.1 步進(jìn)電機(jī)（57BYG350CL-SAKSML050）相關(guān)參數(shù)如下： 3.4.2步進(jìn)驅(qū)動器（3MD560） 3MD560細(xì)分型三相混合式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器如圖4.3 所示，采用直流18-50V供電，適合驅(qū)動相電流小于6A、 外經(jīng)42-86毫米的三相混合式步進(jìn)電機(jī)。此驅(qū)動器采用交 流伺服驅(qū)動器的電流環(huán)進(jìn)行細(xì)分控制，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩波動很 圖3.5 驅(qū)動器 小，低速運(yùn)行平穩(wěn)，幾乎沒有振動和噪音。高速時力矩也 大大高于二相混合式步進(jìn)電機(jī)，定位精度高。 （1）功能簡介： 純正弦電流控制，驅(qū)動電流可達(dá)6.0A；直流供電電壓18-50VDC；光電隔離信號輸入/輸出；有過壓、欠壓、過流、相間短路、過熱保護(hù)功能；八檔細(xì)分和自動半流功能；十六檔輸出相電流設(shè)置；具有相位記憶功能（電機(jī)停止5秒后再斷電，可保持電機(jī)上下電位置不變）；高啟動轉(zhuǎn)速；具有脫機(jī)命令輸入端子；電機(jī)的扭矩與它的轉(zhuǎn)速有關(guān)，而與電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關(guān)。 廣泛適用于雕刻機(jī)、數(shù)控機(jī)床、切割機(jī)和繪圖儀等分辨率要求較高的設(shè)備上。 （2）在本系統(tǒng)中設(shè)置參數(shù)為： 1）電流設(shè)定細(xì)分設(shè)定 電流值(A) SW1 SW2 SW3 SW4 1.5A OFF OFF OFF OFF 2.6A OFF OFF ON OFF 4.1A ON OFF OFF ON 5.2A ON OFF ON ON 6.0A ON ON ON ON （設(shè)定值） 2）步數(shù)/圈 SW6 SW7 SW8 200 ON ON ON 400 OFF ON ON 500 ON OFF ON 1000 OFF OFF ON 2000 ON ON OFF 4000 OFF ON OFF 5000 ON OFF OFF 10000 OFF OFF OFF （設(shè)定值） （3） 脈沖個數(shù)計(jì)算： 在模擬系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)左右旋轉(zhuǎn)的角度為63°，步進(jìn)驅(qū)動器所設(shè)置的細(xì)分步參數(shù)為10000步/圈，電流值為6.0A。所以PLC的Y0口產(chǎn)生脈沖數(shù)N為： 3.5 變頻器選用 3.5.1 三菱變頻器控制面板 隨著節(jié)能的普及和工業(yè)自動化的推廣，變頻器的使用越來越多在本設(shè)計(jì)中使用的是三菱簡易通用型變頻器，圖3.6為變頻器操作面板。 圖3.6 變頻器操作面板  3.5.2 變頻器組要參數(shù)設(shè)定 變頻器的參數(shù)設(shè)置方法在此就不著重說明，在本設(shè)計(jì)中將要求的是變頻器以30Hz的輸出頻率工作。故將參數(shù)設(shè)為30Hz如表3.3。 序號 參數(shù)代號 初始值 設(shè)置值 功能說明 1 P1 120 50 上限頻率（Hz） 2 P2 0 0 下限頻率（Hz） 3 P3 50 50 電機(jī)額定頻率 4 P4 50 50 多段速度設(shè)定（高速） 5 P5 30 30 多段速度設(shè)定（中速） 6 P6 10 10 多段速度設(shè)定（低速） 7 P7 5 2 加速時間 8 P8 5 0 減速時間 9 P79 0 3 運(yùn)行模式選擇 表3.3 3.6 三菱變頻器電路圖 3.7 PLC控制原理圖 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 第3章 中已對系統(tǒng)硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過各類輸入輸出元器件為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能做好了準(zhǔn)備，本章利用PLC作為核心控制部件將各類元器件通過邏輯關(guān)系聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制要求。 4.1 三菱編程軟件、模擬仿真軟件 今年來，各PLC廠家都相繼開發(fā)了基于個人計(jì)算機(jī)的圖示化編程軟件，例如西門子S7-200系列可編程控制器使用的STEP7 Micro/WIN32編程軟件，三菱FX2N系列PLC使用的SWOPC-FXGP/WIN-C編程軟件等。這些軟件一般都具有編程及程序調(diào)試等多種功能，是PLC用戶不可缺少的開發(fā)工具。 4.1.1 三菱編程軟件 GX Developer是三菱PLC的編程軟件(如圖4.1)。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST及FB、Label語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。 仿真軟件快捷圖標(biāo) 圖4.1 （1）GX Developer的特點(diǎn)： 1）軟件的共通化 GX Developer能夠制作Q系列，QnA系列，A系列（包括運(yùn)動控制（SCPU））,FX系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,GPPA格式的文檔。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。 2）程序的標(biāo)準(zhǔn)化 3）能夠簡單設(shè)定和其他站點(diǎn)的鏈接 4）能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 （a）經(jīng)由串行通訊口； （b）經(jīng)由USB； （c）經(jīng)由MELSECNET/10(H)計(jì)算機(jī)插板； （d）經(jīng)由MELSECNET(Ⅱ)計(jì)算機(jī)插板； （e）經(jīng)由CC-Link計(jì)算機(jī)插板 （f）經(jīng)由Ethernet計(jì)算機(jī)插板； （g）經(jīng)由CPU計(jì)算機(jī)插板； （h）經(jīng)由AF計(jì)算機(jī)插板。 6） 豐富的調(diào)試功能 （a）由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測試功能，能夠更加簡單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。 a) 沒有必要再和可編程控制器連接。 b) 沒有必要制作條使用的順序程序。 (b) 在幫助中有CPU錯誤，特殊繼電器/特殊寄存器的說明，所以對于在線中發(fā)生錯誤，或者是程序制作中想知道特殊繼電器/特殊寄存器的內(nèi)容的情況下提供非常大的便利。 (c) 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯誤況時，會顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時間能夠大幅度縮短。 4.1.2 三菱仿真軟件 三菱全系列PLC仿真調(diào)試軟件GX Simulator： （1）仿真軟件的功能就是將編寫好的程序在電腦中虛擬運(yùn)行，如果沒有編好的程序，是無法進(jìn)行仿真的。 所以，在安裝仿真軟件GX Simulator 6c 之前，必須先安裝編程軟件 GX Developer，并且版本要互相兼容。 　　 （2）安裝好編程軟件和仿真軟件后，在桌面或者開始菜單中并沒有仿真軟件的圖標(biāo)。 因?yàn)榉抡孳浖患傻骄幊誊浖礼X Developer中了，其實(shí)這個仿真軟件相當(dāng)于編程軟件的一個插件。 4.4 搬運(yùn)機(jī)械手控制流程圖 搬運(yùn)機(jī)械手控制流程圖如圖4.4所示： 圖4.4 搬運(yùn)機(jī)械手流程圖 4.5 傳輸與分揀結(jié)構(gòu)控制流程圖 傳輸與分揀機(jī)構(gòu)控制流程圖如圖4.5所示： 圖4.5 傳輸與分揀流程圖 4.6 PLC控制程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中運(yùn)用了梯形圖編程語言和指令語句表編程語言，通過梯形圖可以清晰的看出清編程思路，控制要求和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 第5章 系統(tǒng)調(diào)試 機(jī)電一體化物料分揀系統(tǒng)PLC 程序應(yīng)在未帶載情況下模擬調(diào)試好，在接觸器等輸出狀態(tài)正確后，再將各個控制元器件接上，模擬調(diào)試完成后，則可進(jìn)行現(xiàn)場安裝，并進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，確定參數(shù)，完善程序，最后交付運(yùn)行使用。 5.1 程序的調(diào)試與運(yùn)行監(jiān)控 程序的調(diào)試及運(yùn)行監(jiān)控是程序開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，很少有程序是一經(jīng)編制就可以運(yùn)行成功的，只有經(jīng)過試運(yùn)行甚至現(xiàn)場運(yùn)行才能發(fā)現(xiàn)程序中不合理的地方并且進(jìn)行修改。本設(shè)計(jì)中使用的編程軟件GX-DeveloperV7.0具有監(jiān)控功能，將仿真軟件GX Simulator 6c安