企业官网建设流程全解析

免费开源网站建设系统,网页制作与网站建设宝典pdf,上海到北京飞机要多久,wordpress 云存储插件物料分拣控制系统的硬件设计 物料分拣控制系统的硬件设计包括PLC的选择和传感器的选择两部分 [13] 。 3.1 PLC的选用 3.1.1什么是PLC PLC的全称是Programmable Logic Controller#xff08;可编程序控制器#xff09;,刚引入国内时#xff0c;曾简称为PC。后来#xff0c;I…物料分拣控制系统的硬件设计物料分拣控制系统的硬件设计包括PLC的选择和传感器的选择两部分 [13] 。3.1 PLC的选用3.1.1什么是PLCPLC的全称是Programmable Logic Controller可编程序控制器,刚引入国内时曾简称为PC。后来IBM-PC获得广泛应用PC成了个人电脑的代名词才改为PLC。PLC还有另外的一个意思是Power Line Carrier(电力线载波) [14]。3.1.2 PLC与单片机的区别1PLC是建立在单片机之上的产品单片机是一种集成电路两者不具有可比性。2单片机可以构成各种各样的应用系统从微型、小型到中型、大型都可PLC是单片机应用系统的一个特例。3不同厂家的PLC有相同的工作原理类似的功能和指标有一定的互换性质量有保证编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海各显神通功能千差万别质量参差不齐学习、使用和维护都很困难。最后从工程的角度谈谈PLC与单片机系统的选用4对单项工程或重复数极少的项目采用PLC方案是明智、快捷的途径成功率高可靠性好手尾少但成本较高。5对于量大的配套项目采用单片机系统具有成本低、效益高的优点但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能这样可大大简化单片机系统的研制时间性能得到保障效益也就有保证[15]。3.1.3 PLC与继电器系统的异同继电器接触器是以电磁开关为主体的低压电器元件其构成的系统是用导线依一定的规律将它们连接起来实现不同的控制功能。从逻辑控制看PLC与继电器系统的区别主要是:一组成器件不同二触点数量不同三实时控制的方法不同四工作方式不同[16]3.1.4 PLC 的硬件组成与各部分的作用可编程控制器(PLC)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。其结构如下图:可编程控制器基本单元M电源按钮 微处理器CPU 接触器输 输限位开关 入 运算器 出 指示灯接 接KV.触点 口 控制器 口 电磁阀COM端 电源编辑器其它PC 外 存储器 扩 扩打印机 设 展 展计算机 接 系统程序 用户程序 接 单写入器 口 口 元图3.1 PLC硬件基本组成的简化框图由图可见PLC的硬件是由主机基本单元、I/O扩展模块以及各种外部设备组成通过各自的端口联成一个整体。其主要组成及各部分作用是1CPU CPU是PLC的核心起神经中枢的作用主要由运算器、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。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。2存储器 存储器分为系统存储器和用户存储器, 用户存储器包括用户程序存储器和数据存储器两种前者用于存放用户程序后者用来存放用户程序执行过程中使用NO/OFF状态量或数值量以生成用户数据区。用户存储器内容由用户根据控制需要可读可写可任意修改、删除。可采用高密度、低功耗的CMOS RAM或EPROM与EEPROM。他在PLC技术指标中的内存容量系指用户存储器容量是PC等级的一项重要指标系统存储器用于固化PLC生产厂家编写的各种系统工作程序相当于单片机的监控程序或个人计算机的操作系统在很大程度上他决定该种PC的性能和质量用户无法更改或调用。3输入、输出单元I/O单元 I/O口单元称为I/O接口电路PLC程序执行过程中需要用的各种开关量、数字量或模拟量等各种外部设备或设定量都通过输入电路进入PLC。而程序执行结果又是通过输出电路送到控制现场实现外部控制功能。由于生产过程当中的信号电平、频率是多种多样的外部执行机构所需的电平、频率也是千差万别的而CPU处理的信号只是标准电平其工作节拍又与外部环境不一样。所以PLC与通用计算机I/O电路有着类似的作用即电平变换、速度匹配、驱动功率放大、信号隔离等。不同的是PC产品的I/O单元是顾及其工作环境和各种要求而经过精心设计和制造的。通用计算机则要求拥护根据使用条件自行开发其可靠性、抗干扰能力往往达不到系统要求[17]。(1) 输入接口电路各种PLC输入电路大致相同其输入方式有三种类型一种是直流输入DC12V或24V另一种是交流输入AC100120V或200240V第三种是交直流输入交直流12V或24V。外部输入器件可以是无源触点如按钮、行程开关、主令开关等也可以是有源器件如各类传感器、集电极开路的晶体管接近开关、光电开关等。在PLC内部电源容量允许前提下有源输入器件可采用PLC输出电源否则必须外设电源。当输入信号为模拟量时信号必须经过专用的模拟量输入模块进行A/D转换然后通过输入电路进行PLC。输入信号是通过输入断子经RC滤波、光电隔离进入内部电路。图3.2是一个直流24V输入连路的内部原理线路由装在PLC面板上的来显示某一输入点是否有信号输入。24V LED 内 部电源输入口 COM图3.2 24V输入接口电路(2) 输出接口电路为适应不同负载需求各类PLC的输出有三种方式即继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出最常用适用交直流负载其特点是带负载能力强但动作频率和响应速度慢。晶体管适应直流负载其特点是动作频率高响应速度快但带负载能力小。晶闸管输出使用交流负载响应速度快带载能力不大。外部负载直接与PLC输出端子相联输出电路的负载电源由用户根据负载要求自行分配。输出电路仅是提供输出通道。同时考虑不同类型不同性质负载的接线要求通常PLC输出端口的公共端子是分组设置的。每4-8点共一个COM端子各组相互隔离。在实际应用中应该注意各类PLC输出端子的输出电流不能超出其额定值同时还要注意输出电流与负载性质有关例如FX2型PLC继电器输出的负载能力在电源电压250V以下时电阻性负载为2A/点感性负载为80VA/点灯负载为100W/点。4. 电源单元 PLC对供电电源要求不高可直接采用普通单相交流电。允许电源电压额定值在10%-15%范围内波动。也有用直流24V供电。PLC内部有一个高质量开关型稳压电源用于对CPU、I/O单元供电还可以为外部传感器提供DC24V电源[18]。3.1.5 PLC的选型原则1、输入输出I/O点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量通常根据统计的输入输出点数再增加10%20%的可扩展 余量后作为输入输出点数估算数据。实际订货时还需根据制造厂商PLC的产品特点对输入输出点数进行圆整。2、存储器容量的估算存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小因此程序容量小于存储器容量。设计阶段由于用户应用程序还未编制因此程序容量在设计阶段是未知的需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式许多文献资料中给出了不同公式大体上都是按数字量I/O点数的1015倍加上模拟I/O点数的100倍以此数为内存的总字数16位为一个字另外再按此数的25%考虑余量。控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。3、对PLC响应时间的要求响应速度即响应时间包括输入滤波时间输出滤波时间和扫描周期。PLC一般以顺序扫描工作方式进行工作对小于扫描时间的输入信号有可能造成接收信号不可靠。因此对有维持很短时间的输入信号来讲需要选取扫描速度高的PLC。一般机器对扫描时间的限定值为100200ms而实际上执行一千条指令仅需时间110ms ,对一般规模的PLC程序则输入信号能维持在10ms左右就完全能安全地被接收到但对模拟量输入则需要考虑与PLC的响应时间的配合问题。4、系统可靠性根据生产环境及工艺要求应采用功能完善可靠性适宜的PLC。对可靠性要求极高的系统应考虑是否采用冗余控制系统或热备份系统。5、编程器与外围设备小型PLC控制系统一般选用价格便宜的简易编程器如果系统较大或多台PLC共用可以选用功能强编程方便的图形编辑器如果有现成的个人计算机可选用能在计算机上使用的编程软件[19]。3.1.5 三菱PLC分类FX1S系列:三菱PLC是一种集成型小型单元式PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。FX1N系列:是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。FX2N系列:是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX3U:是三菱电机公司新近推出的新型第三代三菱PLC,可能称得上是小型至尊产品。基本性能大幅提升晶体管输出型的基本单元内置了3轴独立最高100kHz的定位功能并且增加了新的定位指令从而使得定位控制功能更加强大使用更为方便。FX1NC、FX2NC、FX3UC三菱PLC:在保持了原有强大功能的基础上实现了极为可观的规模缩小I/O型接线接口降低了接线成本并大大节省了时间。Q系列三菱PLC:三菱机公司推出的大型PLC,CPU类型有基本型CPU高性能型CPU过程控制CPU,运动控制CPU,冗余CPU等。可以满足各种复杂的控制需求。三菱电机中国事业的快速发展为了更好地满足国内用户对三菱PLCQ系列产品高性能、低成本的要求三菱电机自动化特推出经济型QUTESET型三菱PLC即一款以自带64点高密度混合单元的5槽Q00JCOUSET另一款自带2块16点开关量输入及2块16点开关量输出的8槽Q00JCPU-S8SET其性能指标与Q00J完全兼容也完全支持GX-Developer等软件故具有极佳的性价比。A系列三菱PLC: 使用三菱专用顺控芯片MSP速度/指令可媲美大型三菱PLC;A2ASCPU支持32个PID回路。而QnASCPU的回路数目无限制可随内存容量的大小而改变程序容量由8K步至124K步如使用存储器卡QnASCPU则内存量可扩充到2M字节有多种特殊模块可选择包括网络定位控制高速计数温度控制等模块。FX2N系列PLC是功能齐全的中小型PLC其控制规模包括16点/32点/48点/64点/80点/128点PLC输出具有继电器/晶体管/晶闸管输出内置8KB容量的EEPROM存储器CPU运算处理速度0.55-0.7μs/基本指令可连接I/O扩展模块和特殊功能模块。根据控制系统的控制要求可以了解系统所需要的I/O点数选择FX2N-48MR-001型PLC[20]。3.1.6 PLC的技术指标1)FX2N系列小型PLC一般技术指标一般技术指标主要是指PLC产品的工作条件与一般工作环境的适应程度。PLC是专为工业控制设计的充分考虑了工业环境种种恶劣因数。其技术指标如表3-1所示。表3.1 一般技术指标环境温度 055℃环境湿度 35%85%RH不结露抗震 JIS C0911标准 1055Hz 0.55mm最大2g3轴方向各2h抗冲击 JIS C0912标准 10g 3轴方向各3个抗噪音干扰 用噪音仿真器产生电压为1000Vp-p,噪音脉冲宽度为1μs,频率为30100Hz噪音在此噪音干扰下PLC正常工作耐压 1500AC 1min绝缘电压 5M以上500V DC接地 第3种接地不能接地时亦可浮空使用环境 禁止腐蚀性气体严禁尘埃2)性能技术指标性能技术指标标志某种PLC在硬件和软件反面所具备功能。不同机型差异较大在PLC选型时要逐一考虑该项技术指标能否满足要求。PLC的性能包括输入指标、输出指标和电源指标方面。如表3-2、3-3、3-4所示。表3.2 输入技术指标输入电压 24V DC 隔离 光电耦合输出电流 7mA 响应时间 10ms表3.3 输出技术指标项目 继电器输出 SSR输出 晶体管输出外部电源 250V AC30V DC 85242V AC 530V DC最大负载 电阻负载 2A/点 0.3A/点0.8A/4点 0.5A/1点0.8A/4点感性负载 80VA 15VA/100V AC 30VA/240V AC 12W/24V DC灯负载 100W 30W 1.5W/24V DC开路漏电流 ____ 1mA/100V AC 2.4mA/240V AC 0.1mA/30V DC最小负载 ____ 0.4VA/100V AC 2.3VA/240V AC ____响应时间 OFF-NO 约10ms 1ms以下 0.2ms以下NO-OFF 约10ms 最大10 ms 0.2ms以下隔离方式 继电器隔离 光电晶闸管隔离 晶体管隔离表3.4 电源技术指标项目 FX-16M FX-24M FX-32M FX-32E FX-48MFX-48E FX-64M FX-80M电源电压 100240V10%-15%AC 50/60Hz(120/240V电源系统)瞬间断电允许时间对于10ms以下的瞬间断电控制动作不受影响电源熔丝 250V 2A 5mm20mm 250V 5A,5mm20mm电力消耗/VA 30 35 40 50 60 70传感器无扩展模块电源有扩展模块 24V DC 250mA以下24V DC 100mA以下扩展16点时 24V DC 400 mA以下24V DV 150 mA扩展32点时3.2传感器的选择对于金属物料分拣的小、中、大采用3个接近开关进行判断。接近开关分别放置于传送带1的上方并调整好固定高度。2、3、4传送带的启动分别通过安装于传送带前方的光电接近开关进行控制。物料的到位由装设在汽缸处的接近开关检测通过PLC程序控制判断由哪个汽缸执行推出动作并进行计数[21]。3.2.1电感式接近开关传感器的选择采用电感式接近开关这种开关有时也叫涡流式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关使开关内部电路参数发生变化由此识别出有无导电物体移近进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。接近开关由于具有体积小、重复定位精度高、使用寿命长、抗干扰性能好、可靠性高、防尘、放油等特点被广泛应用于各种自动化生产线。传感器的接线方式采用直流DC二线常开NO型。1.电感式接近开关传感器的电气指标1工作电压是指电感式接近开关传感器的供电电压范围在此范围内可以保证传感器的电气性能及安全工作。2工作电流是指电感式接近开关传感器连续工作时的最大负载电流。3电压降是指在额定电流下开关导通时在开关两端或输出端所测量到的电压4空载电流是指在没有负载时测量所得的传感器自身所消耗的电流。5剩余电流是指开关断开时流过负载的电流。6极性保护防止电源极性误接的保护功能。7短路保护超过极限电流时输出会周期性地封闭或释放直至短路被清除。2.使用方法1直流两线制接近开关的ON状态和OFF状态实际上是电流大、小的变化当接近开关处于OFF状态时仍有很小电流通过负载当接近开关处于ON状态时电路上约有5V的电压降因此在实际使用中必须考虑控制电路上的最小驱动电流和最低驱动电压确保电路正常工作。2直流三线制串联时应考虑串联后其电压降的总和。3如果在传感器电缆线附近有高压或动力线存在时应将传感器的电缆线单独装入金属导管内以防干扰。4使用两线制传感器时连接电源时需确定传感器先经负载再接至电源以免损坏内部元件。当负载电流3mA时为保证可靠工作需接假负载[22]。R≤US/IL-3PUS2/RP为假负载消耗功率R为假负载阻值IL为传感器的负载电流[23]3.使用仪器万用表、示波器、电源12V4.调试步骤1接好电源测量T1的c极电压应为6V2用示波器观察T1的e极应有高频振荡波形若无振荡波形应仔细检查电感线圈接线是否正确T1周围R、C参数是否正确无误采取相应措施处理直到出现振荡波形为止3用示波器观察输出应为高电平且LED不亮然后用金属物体靠近电感线圈其输出应变为低电平同时LED亮说明工作正常4若不正常应检查T2、T3、T4的状态及周围元件无金属物体接近电感线圈时T2导通T3、T4截止有金属物体接近时T2截止T4导通[24]。5.电感式接近开关传感器的选型1根据安装要求合理选用外形及检测距离。2根据供电合理选用工作电压。3根据实际负载合理选择传感器[/URL]工作电流。4选择接线方式[25]。6.可根据使用对象的要求合理选择接线方式[26]表3.5国内、国际常用色线对照类型 国际 国内V 棕 红GND 蓝 黑Vout 黑 绿3.2.2 光电接近开关的选择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。物体不限于金属所有能反射光线的物体均可能被检测。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物体进行检测。系统采用漫反射式光电开光它是一种集发射器和接收器于一体的传感器当有被检测物体经过时物体将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器于是光电开关就产生了开关信号。当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时漫反射式的光电开关是首选的检测模式。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[27]。1.光电开关特点有检测距离长如果在对射型中保留10m以上的检测距离等便能实现其他检测手段磁性、超声波等 无法离检测。2)对检测物体的限制少由于以检测物体引起的遮光和反射为检测原理所以不象接近传感器等将检测物体限定 在金属它可对玻璃.塑料.木材.液体等几乎所有物体进行检测。3响应时间短光本身为高速并且传感器的电路都由电子零件构成所以不包含机械性工作时间响应时间非常短。4分辨率高能通过高级设计技术使投光光束集中在小光点或通过构成特殊的受光光学系统来实现高分辨率。也可进行微小物体的检测和高精度的位置检测。5可实现非接触的检测可以无须机械性地接触检测物体实现检测因此不会对检测物体和传感器造成损伤。因此传感器能长期使用。6可实现颜色判别通过检测物体形成的光的反射率和吸收率根据被投光的光线波长和检测物体的颜色组合 而有所差异。利用这种性质可对检测物体的颜色进行检测。7便于调整在投射可视光的类型中投光光束是眼睛可见的便于对检测物体的位置进行调整[28]。采用集成电路技术和SMT表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等可非接触无损伤地迅速和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点而晶体管接近开关的作用距离短不能直接检测非金属材料。但是新型光电开关则克服了它们的上述缺点而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外利用红外线的隐蔽性还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用[29]。对于非金属物料小、中、大3个接近开关均无检测信号。当工件到达各传送带时各传送带前方的光电开关动作启动传送带实现非金属物料的传送并通过传送带输出端的光电开关进行计数[30]。3.3 本章小结本章主要介绍了各个器件的选型包括PLC的选型接近开关的选型两部分。同时对各个器件的工作原理等做了详细的分析更加完善了设计内容。