基于plc控制的滚柱直径分拣系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于plc控制的滚柱直径分拣系统设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

相位差 ∮ 的余弦而变化。 由于在输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系， 可以根据输出信号的大小确定相位差的值，相敏检波电路的这一特性称为鉴相特性。 2． 4 控制系统的选型 PLC 的基本概念 PLC= Programmable Logic Controller， 可编程逻辑控制器 ，一种数字运算操作的电子 系 统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的 存储器 ，用于其内部存储程序，执行 逻辑运算 ，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字 或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 是工业控制的核心部分。 PLC 的基本结构 可编程控制器主要由中央处理单元 (CPU)、存储器 (RAM、 ROM)、输入输出单元 (I/O)、电源和编程器等几组成。 PLC 硬件结构如图 所示。 S7300 PLC 的特点 S7300 是德国 西门子 公司生产的可编程序 控制器 (PLC)系列产品之一。 其模块化结西南科技大学 毕业设计（论文） 7 构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。 2. S7300系列出色表现在以下几个方面： 图 PLC 的硬件结构 （ 1） 功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。 现代 PLC 所具有的功能及其各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。 以开关量控制为 其特长；也能进行连续过程的 PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 （ 2） 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 PLC 的运用能够做到在线修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。 它能在不同环境下运行，可靠性十分强悍。 （ 3）安装简单，容易维修。 PLC 可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，写入程序即可运行。 各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。 PLC 还有强大的自检功能，这为它的维修提供了方便。 （ 4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。 隔离和滤波，是抗干扰的两大主要措施。 对 PLC 的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰， 保证供电质量。 另外使输入 /输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的干西南科技大学 毕业设计（论文） 8 扰。 正确的选择接地地点和完善的接地系统是 PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。 为适应工作现场的恶劣环境，还采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构。 通过以上措施，保证了 PLC 能在恶劣环境中可靠工作，使平均故障间隔时间长，故障修复时间短。 （ 5）环境要求低。 PLC 的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。 这是 PLC 产品的市场生存价值。 （ 6）易学易用。 PLC 是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语 言易于为工程技术人员接受。 PLC 编程大多采用类似继电器控制电路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此，很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 [2] 2． 5 西门子可编程控制器模块连接 S7300 采用紧凑的，无槽位限制的模块结构，其模块主要有电源模块（ PS）、 CPU模块、信号模块（ SM）、功能模块（ FM）、接口模块（ IM）、通信处理器（ CP）。 标准模块式结构化可编程控制器（ PLC） ：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的可编程控制器（ PLC）应用系统。 如： 西门子 S7300、S7400 系列。 S7300 用背板总线将除电源之外的各个模块连接起来。 背板总线继承在模块上，模块 U 形总线连接器连接，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后，如图 所示。 图 S7300 模块连接图 2． 6 S7300/400 系列可编程控制器（ PLC）的工作过程 可编程控制器（ PLC）工作流程图，如图 所示。 西南科技大学 毕业设计（论文） 9 电源 ON 内部处理 输入处理（输出传送、远程 I/O ） 通信服务（外设、 CPU 、总线服务） CPU 运行方式 更新时钟、特殊寄存器 执行程序 处理程序 执行自诊断 PLC 正常 存放自诊断错误结果 致命错误 C P U 强制为 S T O P 上电 处理 扫描过程 S T O P R U N 扫描过程 扫描过程 可编程控制器（ P L C ）的工作过程 图 可编程控制器（ PLC）工作流程图 3 硬件、软件选择 根据控制要求，系 统有 7个电磁翻板驱动器 Y1～ Y7； 1个电磁挡板驱动器 Y9； 2 个双作用气缸的电磁阀驱动 (Ta 和 Tb)； 7 个料斗满指示灯 H1～ H7； 1 个落料管缺料指示灯H0； 1个报警器 HA； 1个启动按钮； 1个停止按钮； 1个消警按钮； 1个落料管缺料传感器 B0； 7 个料斗落料传感器 B1～ B7； 2 个推料气缸位置传感器； 1 个电磁挡板位置传感器； 1 个测量机构。 所以至少需要 19 个数字量输出端子、 14 个输入端子和 1 个模拟量输入通道。 3． 1 PLC 模块选型 模块选型 根据控制要求，系统至少需要 19个数字量输出端子、 14 个数字量 输入端子和 1 个模拟量输入通道。 所以各模块的选择型号如下： 电源： PS 307 10A （定货号 6ES7 3071KA000AA0） CPU： CPU 315 （定货号 6ES7 3151AF030AB0） 西南科技大学 毕业设计（论文） 10 数字量输入模块： DI32XDC24V （定货号 6ES7 3211BL800AA0） 数字量输出模块： DI32XDC24V/ （定货号 6ES7 3221BL000AA0） 模拟量输入模块： AI8X16Bit（定货号 6ES7 3317NF100AB0） PLC 模块选型如图 所示。 图 PLC 模块选择 PLC 模块参数 SM321 数字量输入模块 (DI)的功能是给 PLC 输入 I、 O信号（开、关信号）。 SM321 数字量输入模块有两种输入方式：直流输入和交流输入。 根据输入方式和点数不同， SM321 又可分为多种类型。 SM321 数字量输入模块常用类型的的输入点数有 8点、 16点和 32 点等。 SM322 数字量输出模块 (DO)的功能是从 PLC 输出 I、 O信号（开、关信号）。 SM322 数字量输出模块有三种输出类型，晶体管输出型、晶闸管（可控 硅）输出型、继电器输出型。 晶体管输出型模块只能驱动直流负载（既要求负载连接直流电源），其过载能力差，但响应速度快；晶闸管输出型模块智能驱动交流负载，其过载能力差但单响应速度快；继电器输出型模块既可以驱动直流负载，也能驱动交流负载，其导通电阻西南科技大学 毕业设计（论文） 11 小、过载能力强，但响应速度慢（继电器的机械触电通断速度慢），不适合动作频繁的场合。 SM322 数字量输出模块的输出点数有 8 点、 16 点和 32 点等。 模块选型参数如表 31 所示： 表 31 模块选型参数 3． 2 计数模块和比较模块 计数器 计数器 (COUNTERS)：它们不是实际存在的。 它们是模拟的计数器，编程后可以用来对脉冲计数。 在 S7300PLC 的 CPU 中保留一块存储区作为计数器计数值存储区。 每个计数器占用一个 16 位的字和一个二进制位。 计数器字用来存放它的当前计 数值，计数器触点的状态由它的位的状态来决定。 用计时器地址 (C 和计数器号组成，如 C1)来存取当前计数值和计数器位，不同的 CPU 支持 32～ 256 个计数器。 计数器字中的第 0～ 11 位表示计数值BCD 码，计数范围是 0～ 999。 当计数值达到上限 999 时，停止计数。 计数值达到下限 0时，停止计数。 计数器进行置数（设置初始值）操作时，累加器 1 低字中的内容改装入计数器字。 计数器的计数值，将以此为初值增加或减小。 计数器字的计数值为二进制格式时，计数值只占用计数器字的 0～ 9。 典型的计数器可以做加计数、减计数和双向计数。 因为它们是 模拟的，所以限制了它们的计数速度。 有些厂家也在 PLC 中加入基于硬件的高速计数器。 我们可以认为它们是实际存在的。 大多数情况下，这些计数器可以做加计数、减计数和双向计数。 西南科技大学 毕业设计（论文） 12 比较器 比较指令用于比较累加器 2与累加器 1中的数据大小。 比较时，应确保两个数的数据类型相同，数据类型可以是整数、双整数或实数。 若比较的结果为真，则 RLO 为 1，否则为 0。 比较指令影响状态字位 CC1 和 CC0。 3． 3 传感器选型 传感器 传感器（英文名称： transducer/sensor）是一种检测装置，能感 受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 它是实现自动检测和自动控制的首要环节 ，有时也可以成为换能器、检测器、和探头等。 常用传感器的输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率和数字信号等。 直线位移传感器 直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。 为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。 传感器滑轨连接稳态直流电压，允 许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。 将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。 直线位移传感器参数如表 32 所示， 实物图 如图 所示。 表 32 直线位移传感器参数 特点 参数 BW 通用拉杆系类 75mm 可用电性行程 （ A、 E） 75mm 电阻 177。 10 ％ 5KΩ 独立线性率 % 机械行程 （ M、 T） 82mm 最大工作速度 10m/s 建议使用电流 ≤10μA 使用温度范围 ﹣ 60～ 150℃ 西南科技大学 毕业设计（论文） 13 尺寸 A 155mm 图 BWL75 滑动式直线位移传感器 ： 通用滑块导电塑胶膜系列，有效行程 75mm～ 3000mm，两端均有 4mm 缓冲行程，精度%～ %FS。 外 壳表面阳极处理，防腐蚀；内置导电塑料测量单元，无温漂，寿命长；具有自动电气接地功能。 密封等级为 IP54（向下安装时为 IP57）， DIN430650 标准插头插座，可以适用在大多数通用场合，特别是长度方向受到限制，对中较困难的场合；拉杆配合球头具有 10mm 自动校正功能，允许极限运动速度为 10m/s。 对射式传感器 对射式传感器（光电晶体管输出 )基于 sep8506 红外发光管， sdp8406 光电三极管和sdp8106 光电达林顿管。 接收器输出由一施密特触发电路缓冲以保证与现行的数字电路匹配。 可引起接收器状态改变的发光管电流最大值为 20ma，输出级为发射极接地的 npn三极管，带 10kω 的集电极电。 对射式传感器参数如表 33 所示，实物图如 所示。 表 33 对射式传感器参数 特点 参数 产品名称 光电传感器 尺寸 Φ5 描述 接收器 附加信息 200Hz 长度 35 材质 VA 操 作电压 1030V DC 西南科技大学 毕业设计（论文） 14 输出电流 100mA 输出 pnp,no 检测距离 250 连接 5m 缆线 图 OE050100 电感式传感器 电感式传感器 （ inductance type transducer） 电感式传感器是利用电磁感应把被测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变化，再由 电路 转换为电压或电 流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式。