PLC与物料分拣系统(毕业论文)

1、h u 目目 录录 摘 要.2 绪 论.5 1.1 物料分拣系统概述.5 1.2 物料分拣系统的发展现状与趋势.6 1.3 研究的目的及意义.6 第 1 章 材料分拣装置结构及总体设计.8 1.1 材料分拣装置工作过程概述.8 1.2 系统的技术指标.9 1.3 系统的设计要求.9 1.3.1 功能要求.9 1.3.2 系统的控制要求.10 第 2 章 控制系统的硬件设计.11 2.1 系统的硬件结构.11 2.2 硬件选型与硬件组态.11 2.2.1 确定 i/ o 点数.11 2.2.2 plc 的选择.12 2.2.3 plc 的输入输出端子分配.12 2.2.4 plc 输入输出接线端

2、子图.13 2.3 检测元件与执行装置的选择.14 2.3.1 步进电机的选择.14 2.3.2 旋转编码器的选择.14 h u 2.3.3 电感式传感器的选择.15 2.3.4 电容式传感器的选择.16 2.3.5 颜色传感器.17 2.6 光电编码器.19 第 3 章 控制系统的软件设计.1 3.1 控制系统流程图设计.1 3.2 控制系统程序设计.2 第 4 章 控制系统的调试.8 4.1 硬件调试.8 4.2 软件调试.8 4.3 整体调试.10 结 论.11 参考文献.12 附 录.13 致 谢.18 h u 摘摘 要要 plc控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，

3、能够承受恶劣的环境，因此， 在工业上优于单片机的控制。plc将传统的继电器控制技术、计算机技术和通信技术融为一体,专门为 工业控制而设计,具有功能强、通用灵活、可靠性高、环境适应性强、编程简单、使用方便以及体积小、 重量轻、功耗低等一系列优点,因此在工业上的应用越来越广泛。 本文主要讲述plc在材料分拣系统中的应用，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,现场控制产品的自 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。 h u 关关键词:

4、 可编程控制器；分拣装置；控制系统；传感器 h u abstract plc control is the most commonly used industrial automation control method, because of its convenient control to withstand an adverse environment, it is better than mcu control in the industrial. plc traditional relay control technology, computer and communication

5、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 mor

6、e 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 tech

7、nology, 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. h u ke

8、y words： programmable logic controller；sorting device；control system；sensors h u 绪绪 论论 1.1 物料分拣系统概述 自动化的程度是工作发展程度的标志，自动分拣正是自动化中的一个必不可的部分，而 plc 控制 分拣装置以其成本低，效率高的优点，已经成为主流，他可以根据设定的程序无人的，高效的工作， 维护费用极少。由于全部采用机械自动化作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多。节 省了大量的人力劳动，减少了企业的额外支出，是企业节省成本最好的方法。 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，

9、由于人工作的个人限制性，因 人而致使有的生产效率很低，误差多，生产成本高，企业的竞争能力差，阻碍了企业的正常发展。所 以分拣装置人 plc 控制系统必然会取代人工的分拣工作。这也正是其能够迅猛发展的根本原因，好是 社会和企业发展的必然。随着工业的越来越发展，业水平的越来越高，自动分拣装置完全取代人工作 业是必须的也是必然的。 材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

10、、 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，非常方面。 现在的大部分的企业都有自己的生产流水线，而自动分拣装置是流水线上不可少的部分，有的流 水线甚至要用到多个分拣装置，这也说明它有着很大的市场空间。 plc 控制是目前工业上最常用的自动化控制方法，由于其控制方便，能够承受恶劣的环境，因此， 在工业上优于单片机的控制。 材料分拣装置的 plc 控制系统利用了 plc 技术、位置控制技术、气动技术、传感器技术、电动技 术传动技术等，这些技术都是自动化技术中必要的，可以说是现代工作生产现场生产设备的一个微小 的模型。 本论文主要介绍了材料分

11、拣装置的 plc 控制系统的结构、硬件组成、软件控制、程序流程以及软 硬件的组装和调试方法。让大家对材料分拣装置的 plc 控制系统有一个较为深入的了解。 h u 1.2 物料分拣系统的发展现状与趋势 纵观国内外物料分拣系统的应用情况可以发现，国外的物流配送中心或工业中倾向于采用自动化 程度很高的分拣系统，而且应用也较为广泛。而在我国，由于物流业起步晚，物料分拣系统中人工作 业的比例也较高。尽管自动分拣系统有非常多的优点，但因其要求使用者必须具备一定的技术经济条 件，在发达国家某些行业不用自动分拣系统的情况也很普遍。其主要原因有两点: 一是一次性投资巨 大，先期投入回收慢。系统的设备复杂，投资

12、和运营成本相当高，需要可靠的货源作保证，也许只有 大型生产企业或专业物流公司才有能力投资 小企业则无能为力。二是系统对商品外包装要求高。为使大部分商品都能用机械进行自动分拣， 需要采取诸如推行标准化包装、根据分拣商品统一的包装特性定制分拣机等二次措施。但要让所有商 品的供应商都执行国家的包装标准是很困难的，定制分拣机又会使硬件成本上升，且越是特别的通用 性就越差。 虽然物料分拣系统有它的局限性，但随着社会的高速发展，一切都讲究效率，我相信高效率的物 料分拣系统设计将会被人们越来越重视。而本设计就针对物料分拣设计出了一个由 plc 控制的分拣系 统，解决了组成系统的设备能在安全工作的同时又能提高

13、物料分拣效率的问题。 1.3 研究的目的及意义 分拣系统中物料传感器以及气缸应自动化设备更新时的需要，可以大量代替单调往复或高精度需 求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以搬运货物、分拣物品、代替人的繁重劳 动。可以实现生产的机械化和自动化，能在高温、腐蚀及有毒气体等环境下操作以保护人身安全，可 以广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工业和原子能等部门。分料盘在物料分拣中起着关键作用， 安装在其内部的步进电机的驱动将使分料盘发生相应的动作来达到物料的最终分拣。由于同样实现了 自动化分拣，因此在现代工业中也较广泛地使用。 可编程控制器(plc)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自

14、动控制等先进技术，具有可靠性高、 功能完善、组合灵活、编程简单、功耗低等优点，已成为目前在物料分拣控制系统中使用最多的控制 方式。使用plc的自动控制系统具有体积小，可靠高，故障率低，动作精度高等优点。 使其适应了工业等的需要。本课题试图开发plc对物料与分拣物料的控制，并借助必要的精密传感 器，使其能够对不同颜色以及种类的物料按预先设定的程序进行分拣，适用于可变换生产品种的中小 h u 批量自动化生产，广泛应用于柔性生产线。采用plc控制，是一种预先设定的程序进行物料分拣的自动 化装置，可部分代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，并且在产品变化或临时需要对 物料传感器，气缸进行新的

15、分配任务时，可以允许方便的改动或重新设计其新部件，而对于位置改变 时，只要重新编程，并能很快地投产，降低了安装和转换工作的费用。 h u 第第 1 1 章章 材料分拣装置结构及总体设计材料分拣装置结构及总体设计 plc 控制分拣装置涵盖了 plc 技术、气动技术、传感器技术、位置控制技术等内容，是实际工业现 场生产设备的微缩模型。本章主要介绍分拣装置的工艺过程及控制要求。 要想进行 plc 控制系统的设计，首先必须对控制对象进行调查，搞清楚控制对象的工艺过程、工作 特点，明确控制要求以及各阶段的特点和各阶段之间的转换条件。 1.1 材料分拣装置工作过程概述 如图1-1 所示为本分拣装置的结构示

16、意图。 图1-1 材料分拣装置结构示意图 它采用台式结构，内置电源，有步进电机、汽缸、电磁阀、旋转编码器、气动减压器、滤清器、 气压指示等部件，可与各类气源相连接。选用颜色识别传感器及对不同材料敏感的电容式和电感式传 感器，分别固定在网板上，且允许重新安装传感器排列位置或选择网板不同区域安装。 h u 系统上电后，可编程序控制器首先控制启动输送带，下料传感器 sn 检测料槽有无物料，若无料， 输送带运转一个周期后自动停止等待下料；当料槽有料时，下料传感器输出信号给 plc，plc 控制 输送带继续运转，同时控制气动阀 5 进行下料，每次下料时间间隔可以进行调整。物料传感器 sa 为 电感传感器

17、，当检测出物料为铁质物料时，反馈信号送 plc，由 plc 控制气动阀 1 动作选出该物 料；物料传感器 sb 为电容传感器，当检测出物料为铝质物料时，反馈信号送 plc, plc 控制气动阀 2 动作选出该物料；物料传感器 sc 为颜色传感器，当检测出物料的颜色为待检测颜色时，plc 控 制气动阀 3 动作选出该物料。物料传感器 sd 为备用传感器。当系统设定为分拣某种颜色的金属或非 金属物料时，由程序记忆各传感器的状态，完成分拣任务。 1.2 系统的技术指标 输入电压：ac200240v（带保护地三芯插座） 消耗功率：250w 环境温度范围：-540 气源：大于0.2mpa小于0.85mp

18、a 1.3 系统的设计要求 系统的设计要求主要包括功能要求和控制要求，进行设计之前，首先应分析控制对象的要求。 1.3.1 功能要求 材料分拣装置应实现基本功能如下 （1）分拣出金属和非金属 （2）分拣某一颜色块 （3）分拣出金属中某一颜色块 （4）分拣出非金属中某一颜色块 （5）分拣出金属中某一颜色块和非金属中某一颜色块 h u 1.3.2 系统的控制要求 系统利用各种传感器对待测材料进行检测并分类。当待测物体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，通过相应的气动装置将其推入料箱；否则，继续前行。 其控制要求有如下9 个方面： （1）系统送电后，光电编码器便可

19、发生所需的脉冲 （2）电机运行，带动传输带传送物体向前运行 （3）有物料时，下料汽缸动作，将物料送出 （4）当电感传感器检测到铁物料时，推汽缸1 动作 （5）当电容传感器检测到铝物料时，推汽缸2 动作 （6）当颜色传感器检测到材料为某一颜色时，推汽缸3 动作 （7）其他物料被送到sd 位置时，推汽缸4 动作 （8）汽缸运行应有动作限位保护 （9）下料槽内无下料时，延时后自动停机 h u 第第 2 2 章章 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计 plc控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对plc控制系统的功能要求，确定系统所需的 用户输入、输出设备，选择合适的plc类型，并分配i/o点。 2

20、.1 系统的硬件结构 设计系统的硬件结构框图，如图2-1 所示。 下料传感器 物料传感器 1 物料传感器 2 物料传感器 3 plc 物料传感器 4 传送带及下料气动阀 气动阀 1 气动阀 2 气动阀 3 气动阀 4 空 气 压 缩 机 图2-1 系统的硬件结构框图 2.2 硬件选型与硬件组态 系统关键技术即分析控制系统的要求，确定i/o点数，选择plc的型号，然后进行i/o分配。 h u 2.2.1 确定 i/ o 点数 根据控制要求，输入应该有2个开关信号，6 个传感器信号，包括电感传感器、电容传感器、颜 色传感器、备用传感器，以及检测下料的传感器和计数传感器。相应地，有 5 个汽缸运动位

21、置信号， 每个汽缸有动作限位和回位限位，共计10 个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及5 个控制 汽缸动作的电磁阀。共需i/ o 点24 个，其中18 个输入，6 个输出。 2.2.2 plc 的选择 根据上面所确定的i/ o 点数，且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此，选择一般的小型机 即可满足控制要求。本系统选用西门子公司的s7-200系列cpu226 型plc。它有24个输入点，16个输 出点，满足本系统的要求。 2.2.3 plc 的输入输出端子分配 根据所选择的plc型号，对本系统中plc的输入输出端子进行分配，如表1所示 表 1 材料分拣装置 plc 输入/输出端子分配

22、表 西门子 plc(i/o)分拣系统接口(i/o)备注 i0.0ucp(计数传感器)接旋转编码器 i0.1sn(下料传感器)判断下料有无 i0.2sa(电感传感器) i0.3sb(电容传感器) i0.4sc(颜色传感器) i0.5sd(备用传感器) i0.6sfw1(推气缸 1 动作限位) i0.7sew2(推气缸 2 动作限位) i1.0sfw3(推气缸 3 动作限位) i1.1sfw4(推气缸 4 动作限位) 输 i1.2sfw5(下料气缸动作限位) h u i1.3sbw1(推气缸 1 回位限位) i1.4sbw2(推气缸 2 回位限位) i1.5sbw3(推气缸 3 回位限位) i1.

23、6sbw4(推气缸 4 回位限位) i1.7sbw5(下料气缸回位限位) i2.0sb1(启动) 入 部 分 i2.1sb2(停止) q0.0m(输送带电机驱动器) q0.1yv1(推气缸 1 电磁阀) q0.2yv2(推气缸 2 电磁阀) q0.3yv3(推气缸 3 电磁阀) q0.4yv4(推气缸 4 电磁阀) 输 出 部 分 q0.5yv5(下料气缸电磁阀) 2.2.4 plc 输入输出接线端子图 根据表1可以绘制出plc的输入输出接线端子图，如图2-2所示。 h u 图2-2 plc输入输出接线端子图 2.3 检 测 元 件 与 执 行 装 置的选择 设计一个好的实用的系统，先择好合适

24、的器件是关键，为了既保系统能安全可靠稳定的工作又能 做到最小的经济投入，对器件的选择不能太高也不能太低，要尽量做到合适。 2.3.1 步进电机的选择 步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转 速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信 号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等 特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。 鉴于传统的脉冲系统移植性不好,本文提出微机控制系统代替脉冲发生器和脉冲分配器,用软件的方 h u 法产生控制脉冲,通过

25、软件编程可以任意设定步进电机的转速、旋转角度、转动次数和控制步进电机的 运行状态。以简化控制电路,降低生产成本,提高系统的运行效率。 步进电机作为执行机构用于带动传输带输送物料前行，与旋转编码器连接在一起。可以通过控制 脉冲个数，来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。 同时，可以通过控制脉冲频率来控制材料分 拣装置的可编程控制系统控制电机转动的速度，达到调速的目的。步进电机选用的型号为 42bygh101。 2.3.2 旋转编码器的选择 旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发 光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号

26、。该信号经后继电路 处理后，输出脉冲或代码信号。其特点是体积小，重量轻，品种多，功能全，频响高，分辨能力高， 力矩小，耗能低，性能稳定，可靠使用寿命长等特点。旋转编码器一般接在电动机或者轴类零件的尾 端.(应该说是同轴运转)其实旋转编码器最简单的原理就是:电动机运转一圈,旋转编码器也正好转一圈 (因为它们是同轴连动的).旋转编码器内有一个圆的遮光片和一个遮光器.就是说编码器转一圈可以发出 一些脉冲(看各种编码器而定,有的 200 个有的 300 个有的甚至几千个).说简单一点就是电动机转一圈可 以发出固定数目的一些信号,把这些信号发给 plc 就可以进行计数.这样就可以知道电动机转了多少圈 了

27、.旋转编码器是与步进电机连接在一起，在本系统中可用来作为控制系统的计数器，并提供脉冲输入。 它转化为位移量，可对传输带上的物料进行位置控制。 传送至相应的传感器时，发出信号到 plc ， 以进行分拣，也可用来控制步进电机的转速。本系统选用 e6a2cw5c 旋转编码器,原理如图 2-1 所示。 光 电 码 盘 h u 图 2-1 旋转编码器原理示意图 2.3.3 电感式传感器的选择 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。 电感式传感器具有以下特点： （1）结构简单，

28、传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。 （2）灵敏度和分辨力高，能测出 0.01 微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般 每毫米的位移可达数百毫伏的输出。 （3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可 达 0.05%0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制 系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。 电感式接近开关属于有开关量输出的位置传感器，用来检测金属物体。 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

29、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，内部电路的参数发生变化。 由此，可识别出有 无金属物体接近，进而控制开关的通或断。本系统选用 m18x1x40 电感传感器。接线图如图 2-2，原 理图如图 2-3。 图 2-2 m18x1x40 dc 二线常开式电感传感器接线图 h u 图 2-3 电感传感器工作原理图 2.3.4 电容式传感器的选择 电容传感器也属于具有开关量输出的位置传感器，是一种接近式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体移向接近开关时，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

30、，便可控制开关的接通和关 断本装置中电容传感器是用于检测非金属物料。 图2-4电容式传感器 用电测法测量非电学量时，首先必须将被测的非电学量转换为电学量而后输入之。通常把非电学 量变换成电学量的元件称为变换器；根据不同非电学量的特点设计成的有关转换装置称为传感器，而 被测的力学量（如位移、力、速度等）转换成电容变化的传感器称为电容传感器。 h u 2.3.5 颜色传感器 选用taos公司生产的，型号为tcs230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。tcs230传感器引脚如图2-5所示 图2-5 tcs230颜色传感器 rgb

31、 颜色传感器介绍： tcs230 是美国 taos 公司生产的一种可编程彩色光到频率的转换器。该传感器具有分辨率高、 可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点；输出为数字量，可直接与微处理器连接。它把可 配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的 cmos 电路上，同时在单一芯片上还集成了 红绿蓝(rgb)三种滤光器，是业界第一个有数字兼容接口的 rgb 彩色传感器。tcs230 的输出信号是 数字量，可以驱动标准的 ttl 或 cmos 逻辑输入，因此可直接与微处理器或其它逻辑电路相连接。 由于输出的是数字量，并且能够实现每个彩色信道 10 位以上的转换精度，因而不再需要 a/d

32、 转换电 路，使电路变得更简单。tcs230 采用 8 引脚的 soic 表面贴装式封装，在单一芯片上集成有 64 个光 电二极管。这些二极管共分为四种类型。其中 16 个光电二极管带有红色滤波器，16 个光电二极管带 有绿色滤波器，16 个光电二极管带有蓝色滤波器，其余 16 个不带有任何滤波器，可以透过全部的光 信息。这些光电二极管在芯片内是交叉排列的，能够最大限度地减少入射光幅射的不均匀性，从而增 加颜色识别的精确度；另一方面，相同颜色的 16 个光电二极管是并联连接的，均匀分布在二极管阵列 中，可以消除颜色的位置误差。工作时，通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感 器的典

33、型输出频率范围从 2hz500khz，用户还可以通过两个可编程引脚来选择 100%、20%或 2%的 输出比例因子，或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围，提高了它 的适应能力。 h u 当入射光投射到 tcs230 上时，通过光电二极管控制引脚 s2、s3 的不同组合，可以选择不同的 滤波器；经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是 50%)，不同的颜色和光强对应不同 频率的方波；还可以通过输出定标控制引脚 s0、s1 选择不同的输出比例因子，对输出频率范围进行 调整，以适应不同的需求。s0、s1 用于选择输出比例因子或电源关断模式；s2、s3 用于选择滤

34、波器 的类型；oe 是频率输出使能引脚，可以控制输出的状态，当有多个芯片引脚共用微处理器的输入引 脚时，也可以作为片选信号；out 是频率输出引脚，gnd 是芯片的接地引脚，vcc 为芯片提供工作 电压。表 2-1 是 s0、s1 及 s2、s3 的可用组合。 表 2-1 s0、s1 及 s2、s3 的组合选项 s0s1 输出频率定标 s2s3 滤波器类型 ll 关断电源 ll 红色 lh20%lh 蓝色 hl20%hl 无 hh100%hh 绿色 2.6 光电编码器 光电编码器是一种集光、机、电为一体的数字化检测装置，它具有分辨率高、精度高、结构简单、 体积小、使用可靠、易于维护、性价比高等

35、优点。近 10 几年来，发展为一种成熟的多规格、高性能的 系列工业化产品，在数控机床、机器人、雷达、光电经纬仪、地面指挥仪、高精度闭环调速系统、伺 服系统等诸多领域中得到了广泛的应用。光电编码器可以定义为：一种通过光电转换，将输至轴上的 机械、几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，它主要用于速度或位置（角度）的检测。典型的光 电编码器由码盘（disk）、检测光栅（mask）、光电转换电路（包括光源、光敏器件、信号转换电路） 、机械部件等组成。 光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长 方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速

36、旋转，经发光二极管等电 子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当 h u 前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差 90 度的两路脉冲信号。 当光电编码器的轴转动时 a、b 两根线都产生脉冲输出,a、b 两相脉冲相差 90 度相位角，由此可 测出光电编码器转动方向与电机转速。如果 a 相脉冲比 b 相脉冲超前则光电编码器为正转,否则为反 转.z 线为零脉冲线,光电编码器每转一圈产生一个脉冲.主要用作计数。a 线用来测量脉冲个数,b 线与 a 线配合可测量出转动方向。 图 3-6 光电编码器和波形 h u 第第 3 3 章章 控制

37、系统的软件设计控制系统的软件设计 软件设计是plc控制系统的核心，程序设计的主要任务是根据控制要求及工艺流程，画 出状态流程图并设计出梯形图。 3.1 控制系统流程图设计 根据系统生产工艺的要求，分析各个设备的操作内容和操作顺序，可画出程序流程图， 如图3-1所示。 图3-1控制系统流程图 该系统可选择连续或单次运行工作状态。 若为连续运行状态，则系统软件设计流程图 中的汽缸4 动作后，程序再转到开始;若为单次运行，则汽缸4 动作后停机。 如果需要，该 h u 系统可在分拣的同时对分拣的材料进行数量的统计，这只需在各汽缸动作的同时累计即可。 应用高速计数器编制程序，可以实现系统的定位控制功能。

38、用高速计数器计数步进电机转过 的圈数，来确定物料到达传感器的距离，实现定位功能。定位时，电机停转，计数器清零， 传感器开始工作，对物料进行分拣处理。 在汽缸13 动作后，电机重新运行，高速计数器 也重新计数。 如果相应的传感器没有检测到物体，则电机重新运行，高速计数器也重新计 数，继续运行到下一位置。 如果只对材料的某一特性进行分拣，比如只分拣金属和非金属， 则只需对传感器的安放或程序进行修改即可。 3.2 控制系统程序设计 根据所绘流程图，在step7-micro/win40软件中编写梯形图程序。程序清单见附录。 此指令为高速脉冲输出指令，当使能端输入有效时，检测用程序设置的特殊功能寄存器

39、位，激活由控制位定义得脉冲操作，从q0.0或q0.1输出高速脉冲 此指令为高速计数器定义指令，使能输入有效时，为指定的高速计数器分配一种工作模 式。高速计数是用来累计比plc扫描频率更高的脉冲输入 此指令为高速计数器指令，使能输入有效时，根据高速计数器特殊存储器位的状态，并 h u 按照hdef指令指定的模式，设置高速计数器并控制其工作。 下面对所编写梯形图作简要的介绍： 程序1.0 程序1.1 （1）程序1.0与1.1为主程序，首先i2.0启动后，m0.1得电并自锁，为之后电动机得电做 好准备，i2.1为停止按钮。当plc处于run模式时，sm0.1通电一个周期，q0.0复位清零，并 调用子

40、程序sbr_0。 h u 程序2.0 （2）程序2.0为子程序中的高速脉冲指令，该程序先将控制脉冲指令的特殊功能寄存器 进行初始化，然后当i0.0（下料传感器）检测到有料时，启动pls（脉冲输出）指令；如果 i0.0检测没有物料时，启动定时器t30，延时30秒自动停机。 h u 程序3.0 （3）程序3.0为子程序中的高速计数指令，首先进行高速计数指令的初始化操作，当电 机旋转时，带动光电码盘发出脉冲，并输入plc的接收端，由高速计数指令进行计数，计算 步进电机转过的步数，进行定位控制。其中设定预置值为50，当计数至50时，调用中断程序。 h u h u 程序4.0 （4）程序4.0为中断程序

41、，当高速计数指令计数至预置值时，这时物料移动至传感器的 位置，m0.0得电，导致高速脉冲输出停止，步进电机停转。由于汽缸动作需要1秒，让电机 停转一秒后继续运转。当物料被相应的传感器检测中后，相应的汽缸动作，将物料推下。 i1.3，i1.4，i1.5，i1.6，i1.7为汽缸的回位限位开关，初始状态为闭合， i0.6，i0.7，i1.0，i1.1，i1.2为汽缸的动作限位开关，初始状态为关断。汽缸动作时， ，回位限 h u 位开关关断，到达动作限位开关时，动作限位开关闭合。 h u 第第 4 4 章章 控制系统的调试控制系统的调试 在plc软硬件设计完成后，应进行调试工作。因为在程序设计过程中

42、，难免会有疏漏的 地方，因此在将plc连接到现场设备之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时 也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。另外，一些硬件如传感器等，在使用前，也 需事先调试好。 4.1 硬件调试 1电感传感器的调试 在电感传感器下方的传送带上，放置铁质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移 动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铁质材料的检出点。 2电容传感器的调试 在电容传感器下方的传送带上，放置铝质料块，调整传感器上两螺母，使传感器上下移 动，恰好使传感器上端指示灯发光，该高度即为传感器对铝质材料的检出点。 3颜色传感器的调试 通电状态下，在颜色传感器下方的传送带上，放置带有某一颜色料块，调节传感器上的 电位器，观察窗口中红绿（或蓝）指示灯，当两灯恰同时发光时，该灵敏点即为料块颜色检 出点。（注：顺时针旋转检测色温向低端移动，否则反之） h u 4.2 软件调试 将所编写的梯形图程序进行编译，通过上下位机的连接电缆把程序下载到plc中。刚编 好的程序难免有这样那样的缺陷或错误。为了及时发现和消除程序中的错误，减少系统现场 调试的工作量，确保系统在各种正常和异常情况时都能作出正确的响应，需要进行离线测试， 既不将plc的输出接到设备上。按照控制要求在指定输入端输入信号，观察输出指示灯的状 态，若输