基于PLC的生产线产品检测与分检系统

南昌工程学院毕业设计题目基于PLC的生产线产品检测与分检系统机电学院机电一体化专业2009级2班学号2009010665姓名333指导教师333完成日期2012年6月南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计1目录摘要-------------------------------------------------------------2第一章绪纶1.1概述----------------------------------------------------31.2系统的技术要求---------------------------------------------4第二章PLC的选型及资源配置2.1PLC简介及特点---------------------------------------------------------------------------------52.2PLC的基本结构-----------------------------------------------------------------------------------62.3PLC的特点----------------------------------------------------------------------------------------72.4PLC的应用领域----------------------------------------------------------------------------------82.5PLC的未来展望---------------------------------------------------------------------------------9第三章产品检测与分检系统设计3.1控制系统图----------------------------------------------------------------------------------------113.2I/O地址分配---------------------------------------------------------------------------------------153.3电器元器件的选择-------------------------------------------------------------------------------163.4系统程序设计-------------------------------------------------------------------------------------173.5程序的写入和调试----------------------------------------------------------------------22总结----------------------------------------------------29参考文献及资料----------------------------------------30南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计2摘要目前，在自动化领域主要的控制方式有微机控制、继电器控制和PLC控制三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统及微机控制系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，抗干扰能力强，可靠性高，功耗率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点。而继电器控制系统因技术性能差，功能单一，在机械控制系统中已很少使用。微机控制系统因抗干扰能力较差，对工作外界环境要求较高，设计研制周期较PLC控制系统长，因此，在自动控制领域的应用呈逐降的趋势。在基于产品在流水线上的测试与分检控制系统设计中，设计了基于产品在流水线上的测试与分检控制系统总体方案，给出了软、硬件设计与实现方案。在电动机电器控制线路的设计部分，阐述了电动机主电路以及辅助电路的实际过程，给出了这些电路的电器元件选择结果。在PLC控制的设计部分中，阐述了PLCI/0接线图的设计过程，给出了PLC及其输入/输出元件的选择结果，并详细阐述了程序运行时，所产生的效果。最后，基于本次项目设计，做了一个总结，和在本次项目中所涉及到的参考文献的具体来源。南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计3第一章绪论1.1概述产品在生产流水线上的检测目前在工业自动化领域中使用非常普遍，这里，选用一机电产品在装配生产线上要对产品进行检测与分检控制，其结构示意图如下所示。图一产品在流水线上的测试与分检控制流水线由一电动机M带动，产品由左边进入，经光电传感器检测（1）有产品进入产生信号（超过设定时间停止M）；再经过光纤传感器后检测，凡不合格的产品都由它产生信号，不合格的次品在PLC控制下，被气缸从次品出口推出，装入次品箱中，次品被推出后气缸马上复位系统继续运行；正品则在最右端装入箱内进被送去进行下一道工序。产品经过右端的光电传感器（2）时，由它产生计数信号并确定产品从右端输送出去。南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计41.2系统的技术要求（1）对传感器电参量测量原理、系统硬件构成和系统软件构成等方面加以研究。根据实际需要列出电气参数选定适合的电机和的传感器并设计检测系统的硬件电路和软件解决方案。（2）完成PLC的选型、数据采集传送系统的设计、传动和相应系统的设计。（3）完成性能稳定、操作简单和功能齐全的应用程序的设计，能同步数据采集、实时比较、快速响应。南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计5第二章PLC的选型和资源配置2.1PLC简介及其特点可编程控制器（ProgrammableController）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。在60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新的周期愈来愈短，这样，继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时，费工，费料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一现状，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：1、编程方便，现场可修改程序；2、维修方便，采用模块化结构；3、可靠性高于继电器控制装置；4、体积小于继电器控制装置；5、数据可直接送入管理计算机；6、成本可与继电器控制装置竞争；7、输入可以是交流115V；8、输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触器等；9、在扩展时，原系统只要很小变更；10、用户程序存储器容量至少能扩展到4K。1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC，在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计6国其他工业领域推广应用。到1971年，已经成功地应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971日本从美国引进了这项新技术，很快研制出了日本第一台PLC。1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。我国从1974年开始研制。于1977年开始工业应用。2.2PLC的基本结构1.基本结构：各种PLC的组成结构基本相同，主要有CPU,电源，储存器和输入输出接口电路等组成。2．储存器：PLC的存储器包括系统存储器和用户存储器两种。系统存储器用于存放PLC的系统程序，用户存储器用于存放PLC的用户程序。现在的PLC一般均采用可电擦除的E2PROM存储器来作为系统存储器和用户存储器。，它不断采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出。3．中央处理器：中央处理器单元一般由控制器、运算器和寄存器组成。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与储存单元、输入输出接口、通信接口、扩展接口相连。CPU是PLC的核心4．输入接口电路：PLC的输入接口电路可分为直流输入电路和交流输入电路。直流输入电路的延迟时间比较短，可以直接与接近开关，光电开关等电子输入装置连接；交流输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。交流输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V交流电源。5．输入输出接口单元：PLC的输入接口电路的作用是将按钮、行程开关或传感器等产生的信号输入CPU；PLC的输出接口电路的作用是将CPU向外输出的信号转换成可以驱动外部执行元件的信号，以便控制接触器线圈等电器的通、断电。PLC的输入输出接口电路一般采用光耦合隔离技术，可以有效地保护内部电路。6．电源：PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源，内部的开关电源为PLC的中央处理器、存储器等电路提供5V、12V、24V直流电源，使PLC能正常工作。南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计77．输出接口电路：输出接口电路通常有3种类型：继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型。继电器输出型、晶体管输出型和晶闸管输出型的输出电路类似，只是晶体管或晶闸管代替继电器来控制外部负载。8．扩展接口和通信接口：PLC的扩展接口的作用是将扩展单元和功能模块与基本单元相连，使PLC的配置更加灵活，以满足不同控制系统的需要；通信接口的功能是通过这些通信接口可以和监视器、打印机、其他的PLC或是计算机相连，从而实现“人-机”或“机-机”之间的对话。2.3PLC的特点1、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。2、高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。3、采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采南昌工程学院机械与电气工程学院机电一体化毕业设计8用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。4、安装简单，维修方便PLC不需要专门的机房，可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。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。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。5、编程简单易学PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，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。2.4PLC的应用领域PLC的应用领域，最初，P