材料自动分拣系统的PLC设计

1、材料自动分拣系统的plc设计摘 要 利用可编程控制器(plc),设计成本低、效率高的材料自动分拣装置.以plc为主控制器,结合气动装置、传感技术、位置控制等技术,运用梯形图编程，实现对铁块及不同颜色材料的自动分拣。系统具有自动化程度高、运行稳定、精度高、易控制的特点,可根据不同对象,稍加修改本系统即可实现要求. 本设计采用的是三菱系列的可编程控制器（plc）。第一章进行了设计的分析。第二章根据对设计的分析进行了方案的确定和plc型号的选用，同时进行了io接点的分配。第三章进行了电气原理图的设计同时对按钮等电器元件进行了选用，第四章进行了plc程序的设计和操作过程的叙述。关键词：可编程控制器，分

2、拣装置，控制系统，传感器。 the design of material selecting system by plc controlledabstract the design of an automatic sorting 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，po

3、sition control and other technology to implement automatic selecting of the products live.program with the ladder-shape figure,designing the automatic system that sorts out iron,aluminum and plastic and different colour.the device is characteristic of high automation, steady running, high precision

4、and easy control, which can fulfill the requirement according to different situations with little modifications.this design adoption is the programmable controller(plc) of mitsubishi series.chapter 1 carried on the analysis of design.chapter 2 according to carrying on a project really and settling w

5、ith plc to the analysis of design the choice of the model number, carried on the allotment of io point of contact in the meantime.chapter 3 carried on the design of electricity principle diagram to wait an electric appliances component to carry on choice towards pressing button in the meantime, chap

6、ter 4 carried on plc the design of the procedure and the description of the operation process.key words: programmable logic controller，sorting device，control system，sensors目 录前 言1第1章多种材料分拣装置系统设计分析21.1设计对象介绍31.1.1 课题任务提出31.1.2控制方案选择4第2章 材料分拣系统方案分析52.1 用户i/o设备及所需plc的i/o点数52.2 用户存储容量的选择62.3 plc型号的选择6第3

7、章 材料自动分拣装置系统的硬件设计83.1 自动分拣装置系统的设计过程83.1.1 自动分拣系统动作顺序分析83.3.2设计要求83.1.3 保护要求93.2电气元件的选择93.2.1 按钮的选用93.2.2 传感器的选用93.2.3 电机的选用103.2.4 变频器的选用103.3 plci/o点实际接线图143.3.1 plc的接线143.3.2 plc的i/0接线图15第4章 plc程序设计174.1系统的顺序功能图设计174.1.1 系统的顺序功能图如下图4-1所示：184.2 梯形图程序设计204.2.1黄灯及其闪烁控制部分204.2.2红灯禁止下料控制部分224.2.3蜂鸣器控制程

8、序234.2.3传送带材料计数控制程序244.2.4其他主要程序设计25第5章 调试与抗干扰系统分析265.1 程序的模拟调试265.2程序的现场调试265.3 系统调试275.3.1 调试过程275.3.2 调试结果275.4 plc的抗干扰系统285.4.1电磁干扰源及对系统的干扰285.4.2 plc控制系统中电磁干扰的主要来源285.4.3 plc控制系统工程应用的抗干扰设计305.4.4主要抗干扰措施30结 论32谢 辞33参考文献34附录35外文资料翻译47前 言plc是从20世纪末发展起来的一种新型的电气控制装置，它将传统的继电器控制技术和计算控制技术、通信技术融为一体，以其显著

9、的优点正被广泛地应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中。可编程控制器以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。应用plc技术是当今世界潮流，必将对生产、科研和社会生活等诸多领域产生巨大而深远的影响。目前世界上，生产和研制plc的大公司很多，有代表性的是日本的欧姆龙公司，德国西门子、美国的ab公司，都处于世界的领先水平。总的来说，我国从1974年开始研制plc，1979年开始应用于工业，并且发展很快，已取得了很大的成绩，但是与世界研制和应用水平较高的国家相比还有很大的差距。随着社会的不断发展,市场的竞争也越来越激烈,因此各个生产企业都迫切地需要改

10、进生产技术,提高生产效率,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一直采用人工分拣的方法,致使生产效率低,生产成本高,企业的竞争能力差。而物料分拣采用可编程控制器plc进行控制,能连续、大批量地分拣货物,分拣误差率低且劳动强度大大降低,可显著提高劳动生产率.而且,分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接,实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理.其设计采用标准化、模块化的组装,具有系统布局灵活,维护、检修方便等特点,受场地原因影响不大。同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求。本设计应用可编程控制器(plc)实现了生产过程材料自动分拣的设计方案。文中比较详细地介绍了设计过程，包括具体

11、的设计要求，对设计任务的分析，可编程控制器型号的选择，i/o接点的分配， plc接线图等具体内容，并且给出了完整的硬件接线图，功能状态图，梯形图程序以及指令表程序。第1章 多种材料分拣装置系统设计分析本次设计的目的主要是根据现代化生产的要求改造过去采用的继电器控制系统，同时锻炼和提高自己的设计能力，并初步具备从理论走向实践的设计思想，夯实过去所学的专业知识。本次设计的内容包括具体的设计要求.对设计任务的分析.可编程控制器型号的选择.i/o接点的分配.实际状态及传感器与i/o接点的对应关系.plc接线图等具体内容，并且给出了完整的硬件电路图、软件流程图、梯形图程序和指令表程序，绘制了完整的硬件接

12、线图和顺序功能图。本次设计的要求是采用可编程控制器plc进行控制,能连续、大批量地分拣货物,使得分拣误差率低且劳动强度大大降低,能够显著提高劳动生产率。自动分拣系统如下图1-1所示，其系统组成如下：1光电传感器；2颜色传感器；3电容式传感器；4电感式传感器；a、b、c单出杆气缸；510磁性开关；g交流异步电动机；d、e、f出口斜槽；p传送带。图11.材料传送、分拣系统系统组成：此工作系统由传送带、光电传感器（1个）、颜色传感器（一个）、电容式传感器（1个）、电感式传感器（1个）、安装有磁性传感器的物料分拣用直线气缸（3个）和分拣斜槽（3条）组成。传送件由三相交流电动机g拖动，三相交流电动机由变

13、频器作低速运行控制。直线气缸由双线圈电磁阀控制。1.1 设计对象介绍材料在传送系统的位置下料，当光电传感器检测到材料后，传送带就以低速（变频器输出频率为5hz）运行，当检测到材料为绿色木质材料时，位置的直线气缸a就会将绿色木质材料推到斜槽d；当检测到材料为塑料材料时，位置的直线气缸b就将塑料材料推到斜槽e；当检测到材料为铁材料时，位置的直线气缸c就将铁材料推到斜槽f。1.1.1 课题任务提出随着社会的不断发展,市场的竞争也越来越激烈,因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术,提高生产效率,尤其在需要进行材料分拣的企业,以往一直采用人工分拣的方法,致使生产效率低,生产成本高,企业的竞争能力差。而

14、物料分拣采用可编程控制器plc进行控制,能连续、大批量地分拣货物,分拣误差率低且劳动强度大大降低,可显著提高劳动生产率.而且,分拣系统能灵活地与其他物流设备无缝连接,实现对物料实物流、物料信息流的分配和管理.其设计采用标准化、模块化的组装,具有系统布局灵活,维护、检修方便等特点,受场地原因影响不大。同时,只要根据不同的分拣对象,对本系统稍加修改即可实现要求。材料自动分拣系统装置能实现如下3种基本功能：1.分拣出金属与非金属；2.分拣某一颜色块；3.分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块。 1.1.2控制方案选择对生产过程采用自动化控制时，可选比较先进而又稳定的单片机和plc控制，但采用单片

15、机控制还要附加配套的集成电路i/o接口，又必须完成大量硬件设计和制作工作，而且单片机的维修对工人的知识水平要求较高，需要专业水平较高的人员进行维护，所以其成本比采用plc控制要高。鉴于此种情况本设计选用了plc控制的方案。从微机的应用范围来说，plc是专用机，而我们通常说的pc机是通用机。从工业控制的角度来说，plc是工业控制的通用计算机。因此，plc的抗干扰能力比pc高，编程及硬件配置简单，开发周期短。第2章 材料分拣系统方案分析 2.1 用户i/o设备及所需plc的i/o点数根据前述要求可知plc需要以下一些输出端：分别是绿灯（待机控制）、红灯（禁止下料提示）、黄灯（允许下料指示）、和蜂鸣

16、器（气缸未复位提示）的4个输出端、6个气缸伸出（退回）的输出端，以及电动机运转/停止与低速运行控制的2个输出端，总共需要12个输出端。plc所需要的输入信号端有：1个检测是否下料的输入端口，3个能检测材料类型的输入端口，2个自动分拣系统的待机控制与停机控制的输出端口，6个气缸伸出（复位）检测输入端口，这样就一共需要12个输入端。所以要选用输入点的个数11、输出点的个数12的plc。i/o接点的分配如表2-1所示：表2-1 i/o接点分配输入输出x000待机控制y000绿灯：待机指示x001停机控制y001红灯：禁止下料指示x002位置下料检测y002黄灯：允许下料指示x003位置绿色木块检测y

17、003蜂鸣器：气缸未复位提示x004位置塑料检测y004气缸a伸出x005位置铁检测y005气缸a退回x006气缸a伸出检测y006气缸b伸出x007气缸a复位检测y007气缸b退回x010气缸b伸出检测y010气缸c伸出x011气缸b复位检测y011气缸c退回x012气缸c伸出检测y013电机运转/停止x013气缸c复位检测y014电机低速运行2.2 用户存储容量的选择存储容量是可编程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大小，因此程序容量小于存储容量。plc用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户程序达的编写质量等

18、有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大。对plc用户程序存储容量的估算，可用下面推荐的经验公式： 存储器总字节数=（开关量i/o点数*10）+（模拟量点数*150） 按经验公式所得的存储器总字节数要考虑25%的余量。因为上面经过分析需要12个输入点，12个输出点，这样就总共24个i/o点数。 因此，存储器总字节数24*10=240。2.3 plc型号的选择在plc系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是plc工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。plc及有关设备应是集成的、标

19、准的，按照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选型所选用plc应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，plc的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定plc的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的plc和设计相应的控制系统。 在选用plc型号时应考虑以下几个问题： 1输出点数是衡量plc规模大小的重要指标。因此，在选用plc时，

20、首先要确保有足够的i/o点数，并留有一定的余地，一般可考虑10%-15%的备用量； 2存储容量是可编程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大小，因此程序容量小于存储容量。plc用户程序所需内存容量一般与开关量输入、输出点数、模拟量输入输出点数以及用户程序达的编写质量等有关。对于控制较复杂、数据处理量较大的系统，要求存储容量大些。对于同样的系统，不同用户编写的程序可能会使程序长度和执行时间差距很大； 3输入/输出模块的选择。输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模

21、块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短，响应时间长等特点。选择哪一种功能的输入/输出模块和哪一种输出形式，取决于控制系统中输入/输出信号的种类、参数要求和技术要求。例如，输入模块分为直流5v、12v、24v、48v、60v几种，交流115v和220v两种。一般应根据现场设备与模块之间的距离来选择电压的大小; 4plc机型要统一，即使在一个工厂，plc使用的机型要尽量统一，以便于维护和管理。这样有利于plc应用技术水平的提高和功能的开发，同时可使多台plc共用一个编程器，经济也合算。 根据以上分析，本次设计中需要选择输入点个数12，输出点个数12，存储

22、器字节数240的plc。对plc的扫描速度以及其他方面无特殊要求。所以我们选择的plc型号是fx2n-32mr，该型号的plc有16个输入点，16个输出点。第3章 材料自动分拣装置系统的硬件设计3.1 自动分拣装置系统的设计过程3.1.1 自动分拣系统动作顺序分析系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测材料经下料装置送入传送带后，依次接受各种传感器检测。如果被某种传感器测中，通过相应的直线气缸将其推入斜槽；否则，继续前行。其具体动作顺序如下：材料在传送系统的位置下料，当光电传感器检测到材料后，传送带就以低速（变频器输出频率为5hz）运行，当检测到材料为绿色木质材料时，位置的直线气缸a

23、就会将绿色木质材料推到斜槽d；当检测到材料为塑料材料时，位置的直线气缸b就将塑料材料推到斜槽e；当检测到材料为铁材料时，位置的直线气缸c就将铁材料推到斜槽f。3.3.2设计要求1.由按钮sb1作系统的待机控制。按下sb1，系统进入待机状态；若各部件处于复位状态，待机指示灯（绿色）发光。只有在待机指示灯（绿色）正常发光后，系统才能开始下料运行。待机指示灯（绿色）只作系统通电后按下sb1的待机指示灯用，系统运行后应熄灭。2.系统应能保持连续运行，但为了节约能源，要求传送带在无工件时自动处于停机状态，等下料后再自动起动。3.由按钮sb2作系统正常停止控制。按下sb2，系统立刻提示停止下料（红色指示灯

24、发光），同时系统在完成传送带上的工件分拣后停机。4.下料时，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一个），以保证工件的分拣。每次下料后，停止下料指示灯（红色）都会发光，每次发光2 s后熄灭，红色指示灯熄灭的同时下料指示灯（黄色）发光，提示可以下料。但若在黄色指示灯发光3s后仍未下料，黄色指示灯就会发生闪烁（每秒闪光2次）经提示缺料，直至下料后才恢复正常指示。5.直线气缸a、b、c的动作要用气缸下的磁性传感器控制。若气缸活塞杆伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鸣器会以每秒1次鸣叫警告。3.1.3 保护要求1.系统进入待机后，应确保系统处于原点状态才能下料。系统原点状态是：直线气缸a、b、c活塞杆退回，传

25、送带电机停转。2.请将电机起动加速度时间与电动机停机减速时间都设定为0.2 s。3.请按传送带电动机规格与所拖动的机械设定电动机的过载保护参数。3.2电气元件的选择3.2.1 按钮的选用控制按钮是一种短时接通或断开小电流电路的电器。它不直接控制主电路的通断，而在控制电路中发出“指令”去控制接触器、继电器等电器，再由它们去控制主电路。常见的控制按钮有la系列和lay1系列。la系列按钮的额定电压为交流500v、额定电流为5a；lay1系列按钮的额定电压为交流380v、直流220v，额定电流为5a。按钮帽有红、绿、黄、白等颜色，一般红色用作停止按钮，绿色用作启动按钮。待机控制按钮sb1和停机控制按

26、钮sb2选择lay1系列控制按钮，电压220v，电流5a。其中待机控制按钮为绿色，停机控制按钮为红色。3.2.2 传感器的选用电感传感器：电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属体。它由lc高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用于接近开关，使接近开关振荡能力衰减，内部电流的参数发生变化。由此可识别出有无金属接近，进而控制开关的通或断。该系统采用m18x1x40。电容传感器：电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近开关。它的测量头通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是待测物体的本身。当物

27、体移近接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化。由此，便可控制开关的通断和关断。本系统中电容传感器是用于测量非金属塑料材料，选用e2k-x8me1。颜色传感器：选用omron公司生产的，型号为e3s-vs1e4颜色传感器。此传感器为rgb（红绿蓝）颜色传感器，可检测目标物体对三基色的反射比率，从而鉴别物体颜色。3.2.3 电机的选用电机作为执行机构用于带动传输带输送材料进行分拣，使其与变频器连在一起，通过改变变频器的频率来改变电机的频率，以此起到调速的目的。本系统中电机需减速运行，选用一般的带式电机即可。3.2.4 变频器的选用（1）交流变频器是微

28、计算机及现代电力电子技术高度发展的结果。微计算机是变频器的核心，电力电子器件构成了变频器的主电路。例如，从发电厂发出的交流电的频率是恒定不变的，在我国是50周/秒。而交流电动机的同步转速为：n1=60f1p式中： n1 同步转速，rmin； f1 定子频率，hz； p 电动机的磁极对数。及异步电动机转速：n=n1（1-s）=（60f1p）（1-s）式中： s 异步电动机转差率；s=（n1-n）n1，一般小于3%。 均与送入电动机的电流频率f成正比例或接近于正比例，也就是说，改变频率可以方便地改变电动机的运行速度，也就是说变频对于交流电动机的调速来说是十分合适的。（2）变频器改变电机速度的工作原

29、理：与plc相连接，利用普通网线将plc与变频器连接，通过plc的程序控制，来改变频器的频率，从而实现可编程控制器对电机频率改变的控制，已实现可编程控制器对可操作器件的远程控制。在程序的运行过程中，采用改变中间继电器m70的通断（即m70为on或者为off）强制电机的转动和停止，利用数据寄存器d80来设置被控制对象-电机的转动频率，（如d80=8000的时候，运行时，电机可达到的最高频率是80hz），通过pr.4、pr.5、pr.6来设置“3速设定来控制电机的高速、中速、低速”。（3）变频器的基本构成a.电源请使用变频器的容许电源规格内的电源；无熔丝断路器或漏电断路器；变频器接通电源时，因突然

30、流过电流，要注意选择断路器。b.电磁接触器请不要使用此电磁接触器启动停止变频器，否则会降低变频器寿命。c.电抗器的设置改善功率因数及大容量电源下（500kva以上接线距离10m以内）时，有必要进行设置。请注意选择。d.输出侧的连接机器不要在输出侧连接电力电容器，浪涌抑制器，无线电噪音滤波器。接地f.为了防止触电，电机和变频器必须接地。作为防止变频器动力线来的诱导噪音的接地连线，建议回到变频器接地端子再连线。（4）变频器与plc的连接及参数设置变频器通过网线与（）通信板的连线如下：图3-1.变频器与plc的连接变频器参数的设置：pr30 1pr79 0n11n248n310n40n5- - -n

31、6- - -n7- - - n80n90n101n110其中 “n11”为变频器位置为1号站点； “n248”为通用的速度为4800。在改n1时，要首先把n10改成0，然后掉电，再开电把变频器打开，再按pu键使变频器pu指示灯亮，然后改n的参数，然后掉电。把参数保存入变频器，然后上电，再改n10参数，然后在上电保存参数。注意：不要改变频器的其它参数，容易出错，更不能设定变频器内最小即下限频率，使变频率不容易受电脑控制。（5）电动机与变频器连接变频器u、v、w三端分别接dj26 a、b、c端；并把z、x、y短接。图3-2.电动机与变频器连接（6）变频器的使用 程序写入打开gx软件，调出相应的程序

32、(bianpintontxun)选择在线菜单下的plc写入选项，进行程序的下载(由pc机进入plc主机)或者找到bianpintontxun 文件夹里的gppw.gps文件直接运行，两种方法都要试一下。注意：写入程序的对话框中三项全选，写入完毕后plc主机要断电两次。 软元件测试(即改变 状态值来控制电机的运行和停止及频率)点击标准工具条上的软件测试快捷项(或选择在线菜单下调试项中的软件测试项)，进入软件测试对话框步骤：a. 在位软元件中的软元件键入m70在字软元件/缓冲存储区栏中；b. 软元件项中键入d80，设置值可各不相同由m70强制on控制电机转动m70强制off控制电机停止转动由d80

33、的设置值确定电机的转速(如d80=8000时；运行频率是80hz)d80的值每改变一次点击一次设置变频器，便能马上做出响应 停止：m70强制off停止便可停止或pr.7514时，按变频器上stop/reset按钮便可停止。本次设计的系统需要电动机在低速的状态下运行，若采用旋转编码器与电动机连接在一起，可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度，亦能达到调速的目的。该系统采用的变频器的型号为e540-0.75kw。3.3 plci/o点实际接线图3.3.1 plc的接线plc在工作前必须正确的接入控制系统。和plc连接的主要有plc的电源接线、输入输出器件的接线、通信线、接地线等。材料自动分拣系统

34、的主要输入端口有：x000（待机控制）、x001（停机控制）、x002（位置下料检测）、x003（位置绿色木块检测）、x004（位置塑料检测）、x005（位置铁检测）、x006（气缸a伸出检测）、x007（气缸a复位检测）、x010(气缸b伸出检测)、x011（气缸b复位检测）、x012（气缸c伸出检测）和x013（气缸c复位检测），共十二个输出端；材料自动分拣系统的主要输出端口有：y000（绿灯：待机指示）、y001（红灯：禁止下料指示）、y002（黄灯：允许下料指示）、y003（蜂鸣器：气缸未复位提示）、y004（气缸a伸出）、y005（气缸a退回）、y006（气缸b伸出）、y007（气缸

35、b退回）、y010（气缸c伸出）、y011（气缸c退回）、y013（电机运转/停止）和y014（电机低速运行），共有十二个输出端口。又由于前面选用的plc型号是三菱fx2n系列的32mr型plc，该型号的接线输出排列图上显示，所有的输入端口均共用一个接地端口，而输出端口则每四个为一组，共用一个接地端口。为了避免麻烦，本设计中，将输出端中的13接地端口，安排为一个接口。plc输出端口的电源应采用的是dc 24v。变频器采用的型号为：e540-0.75kw。其stf（正转启动）接口与plc 的输出y013连接，rl（多段速度选择）与plc的输出y014连接，以此将电动机调速后的速度传递给plc，同

36、时，变频器的sd（接点输入公共端）必须与plc的接地端口com4相连接。变频器各个端口接点具体的含义已在附录一中给出，以及其与电动机的具体接法已在上文变频器的选用中提过。变频器与电动机接线时应该注意的问题：1.电源线必须接l1，l2，l3。绝对不能接u，v，w，否则会损坏变频器。（没有必要考虑相序）2.电机与u,v,w连接。这时，若加入正转开关（信号），电机的旋转方向从负荷轴向看为反时针方向。3.电源不要接到u，v，w上。3.3.2 plc的i/0接线图具体的材料自动分拣系统接线图如下图3-3所示：图3-3 材料分拣系统接线图第4章 plc程序设计4.1系统的顺序功能图设计顺序功能流程图语言是

37、为了满足顺序逻辑控制而设计的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、难以理解的缺陷；

38、用户程序扫描时间也大大缩短。材料自动分拣系统的顺序功能图如下图4-1所示。由于本设计选用的是三菱fx2n系列的plc，因此在顺序状态图中应选用相应的状态元件。fx2n系列plc的状态元件分为三类四种，本设计中只采用了其中的两种。第一种为s0，这种状态元件共10点，编号为s0s9，作为初始化状态用，在状态图中用双框线表示。第二种状态元件是普通用途的状态器，编号为s10s899，共899点，其中s500s899为具有掉电保持功能的状态器。图中竖线表示状态间的联系，用竖线上的短横线表示状态转移的条件，也叫做“开关”，而每个状态的控制任务则以梯形图表达输出类似的方式绘在表示状态的方框旁。4.1.1 系

39、统的顺序功能图如下图4-1所示：图4-1 顺序功能图（a）该图4-1顺序功能图（a）为材料自动分拣系统的部分顺序功能图，表示的是传送带材料计数部分，其内容分析为：1.当下料检测x002得电，上升沿检测开始，计数器加一；2.当x007得电，上升沿检测开始，若检测出是绿色木质材料时，气缸a出料，计数器减一；否则，继续下一步检测；3.当x011得电，上升沿检测开始，若检测出材料为塑料材料时，气缸b出料，计数器减一；否则，继续下一步检测；4.当x013得电，上升沿检测开始，若检测出材料为铁材料时，气缸c出料，计数器减一。若数据寄存器d0=0时，则传送带确定无料，m20得电，系统开始重新下料。图4-1

40、顺序功能图（b）图4-2顺序功能图（b）顺序功能图内容分析：当m8002得到一个脉冲信号时，s0得电置位，黄灯、红灯、蜂鸣器复位。按下待机按钮x000时，s0失电，s10得电置位，强制a、b、c气缸复位，待机指示绿灯亮，mo得电为on接通状态。同时x002得电接通，若检测出传送带上有材料动作状态就向s20转移，s10失电变为“0”状态，s20得电置位，动作向s30转移，s20得电置位，y013、y014得电，电动机低速运行，开始进行分拣动作。当材料途径位置时，若检测出材料是绿色木质材料，s40得电置位，在传送带低速运行状态下，y004得电，气缸a伸出，将材料推入斜槽。x006接通，s45得电置

41、位，s40失电，在电动机低速运行的状态下，y005得电，气缸a退回。x007接通，检测气缸a是否退回，同时返回s30，开始下一步新的检测。当材料途径位置时，若检测出材料是塑料材料，s50得电置位，在传送带低速运行状态下，y006得电，气缸b伸出，将材料推入斜槽。x010接通，s55得电置位，s50失电，在电动机低速运行的状态下，y007得电，气缸a退回。x011接通，检测气缸b是否退回，同时返回s30，开始下一步新的检测。当材料途径位置时，若检测出材料是铁材料，s60得电置位，在传送带低速运行状态下，y010得电，气缸c伸出，将材料推入斜槽。x012接通，s65得电置位，s60失电，在电动机低

42、速运行的状态下，y011得电，气缸a退回。x013接通，检测气缸c是否退回，同时返回s30,开始下一步新的检测。4.2 梯形图程序设计4.2.1黄灯及其闪烁控制部分由上文设计要求中提出，当红色指示灯熄灭的同时下料指示灯（黄色）发光，提示可以下料。但若在黄色指示灯发光3s后仍未下料，黄色指示灯就会发生闪烁（每秒闪光2次）经提示缺料，直至下料后才恢复正常指示。具体梯形图及其程序指令如下所示：图4-2 黄灯及其闪烁控制部分其程序指令为：ldi t200 ldi x002out t200 ani x001 k25 anbld t200 out y002altp m100 ld s20ld s20 or

43、 t1ani t0 or m40ld m100 ani y001and t0 out toorb k30ldi y001 out m40ani s10ani s20orb 本部分程序中运用了altp交替指令，其功能为当每次执行条件由offon变化时，d()由offon、onoff交替输出。目的是为了实现若传送带上在3s后仍无料时，黄灯每秒2次的闪烁。该部分的具体动作如下：当plc处于运行状态时，y001、s10、s20、x002、x001常闭触点得电接通，黄灯亮，允许下料。但当y001得电时（红灯亮，禁止下料。），常闭触点y001断开，黄灯灭。若传送带上无料，s20得电闭合，黄灯亮的同时，通过

44、常闭触点y001，t0在3s后得电，同时m40得电自锁。由于m100时刻处于以2.5s为周期通断通的状态，所以若传送带在3s后仍没料的话，黄灯便会每秒闪烁两次，提醒下料。4.2.2红灯禁止下料控制部分由上文设计要求中提出，下料时，要求物料每隔2s下料一次（每次下料一个），以保证工件的分拣。每次下料后，停止下料指示灯（红色）都会发光，每次发光2 s后熄灭，红色指示灯熄灭的同时下料指示灯（黄色）发光，提示可以下料。具体梯形图及其程序指令如下所示：图4-3 红灯禁止下料控制部分其程序指令为： ld x002 out t1 or y001 k20ani t1 ani x001out y001 该部分的

45、具体动作如下：当x002得电接通后，y001得电并自锁，红灯亮，禁止下料。t1在2s后得电，t1常闭触点断开，红灯灭。与此同时，上图中t1常开触点闭合，继续重复上图4-4中的动作。4.2.3蜂鸣器控制程序由上文设计要求中提出，直线气缸a、b、c的动作要用气缸下的磁性传感器控制。若气缸活塞杆伸出1.5s后仍未能退回，即蜂鸣器会以每秒1次鸣叫警告。具体梯形图及其程序指令如下所示：图4-4 蜂鸣器控制程序其程序指令为： ld x006 out y003or x010or x012ani x007ani x011ani x013out t20 k15ld t2and m8013本部分程序运用了m801

46、3（1s时钟），作用是1s周期振荡，目的是在t20通电的时候，以1s为周期控制蜂鸣器。该部分的具体动作如下：若x006（气缸a伸出检测）、x010（气缸b伸出检测）、x012（气缸c伸出检测）其中任何一个在1.5s后仍未复位的话，t20得电接通，蜂鸣器便会每秒响一次，以此警示。4.2.3传送带材料计数控制程序具体梯形图及其程序指令如下所示：图4-5 传送带材料计数控制程序其程序指令为：ldp x002incp d0 ldp x007 orp x011 orp x013 decp d0 ld d0 k0 out m20该部分运用了incp（二进制加一）、decp（二进制减一），目的是为了实现传送

47、带材料计数。若d0=0时，证明传送带上无料，m20得电，开始下一轮新的分拣。其具体动作如图4-1顺序功能图（a）的内容分析。4.2.4其他主要程序设计以上为部分程序控制梯形图，还有系统主要的动作梯形图，其主要是根据图4-1顺序功能图（b）绘制，其内容分析亦与该顺序功能图雷同，因此已将完整的梯形图放入附录二中，以待参考。第5章 调试与抗干扰系统分析5.1 程序的模拟调试将设计好的程序写入plc后，首先逐条仔细检查，并改正写入时出现的错误。用户程序一般先在实验室模拟调试，实际的输入信号可以用钮子开关和按钮来模拟，各输出量的通断状态用plc上有关的发光二极管来显示，一般不用接plc实际的负载(如接触

48、器、电磁阀等)。可以根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。 在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和plc中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。 如果程

49、序中某些定时器或计数器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。 在设计和模拟调试程序的同时，可以设计、制作控制台或控制柜，plc之外的其他硬件的安装、接线工作也可以同时进行。5.2程序的现场调试完成上述的工作后，将plc安装在控制现场进行联机总调试，在调试过程中将暴露出系统中可能存在的传感器、执行器和硬接线等方面的问题，以及plc的外部接线图和梯形图程序设计中的问题，应对出现的问题及时加以解决。如果调试达不到指标要求，则对相应硬件和软件部分作适当调整，通常只需要修改程序就可能达到调整的目的。全部调试通过后，经过一段时间的考验，系统就可以投入

50、实际的运行了。5.3 系统调试系统调试应首先按控制要求将电源、外部电路与输入输出端子连接好，然后装载程序于plc中，运行plc进行调试。将plc与现场设备连接。在正式调试前全面检查整个plc控制系统，包括电源、接地线、设备连接线、i/o连线等。在保证整个硬件连接正确无误的情况下即可送电。把plc控制单元的工作方式设置为“run”开始运行。反复调试消除可能出现的各种问题。在调试过程中也可以根据实际需求对硬件作适当修改以配合软件的调试。应保持足够长的运行时间使问题充分暴露并加以纠正。调试中多数是控制程序问题。一般分以下几步进行:1.对每一个现场信号和控制量做单独测试;2.检查硬件/修改程序;3.对

51、现场信号和控制量做综合测试;4.带设备调试;5.调试结束。5.3.1 调试过程1.先将plc程序写入omron-cs plc中，只连接启动与停止开关。2.按下启动按钮，然后用万能表测模拟量i/o点之间的电压，看是否按照规定的结果运行。如果运行正确，则证明plc部分调试成功。3.连接plc的输出点与变频器的输入点，并且调试好变频器的参数设置，然后把变频器的输出与电机连接号。4.最后打开启动按钮，电机正常运行，按照给定的时间函数循环运行。5.3.2 调试结果系统按照给定的时间函数循环运行，如下图4-1所示，由此说明系统设计合理可靠，此设计符合设计要求。5.4 plc的抗干扰系统随着科学技术的发展，

52、plc在工业控制中的应用越来越广泛。plc控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。要提高plc控制系统可靠性，一方面要求plc生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。5.4.1电磁干扰源及对系统的干扰干扰源及干扰一般分类：影响plc控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分

53、。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。5.4.2 plc控制系统中电磁干扰的主要来源1.来自空间的辐射干干扰若plc系统置于所射频场内，就会收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对plc内部的辐射，由电路感应产生干扰；二是对plc通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和plc局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。2.来自系统外引线的干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。（1）来自电源的干扰 实践证明，因电源引入的干扰造成p