自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),自動(dòng),配料,裝車(chē),控制系統(tǒng),設(shè)計(jì)
設(shè) 計(jì)
題 目： PLC自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
院、 系：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
系 主 任：
2016年 4月19日
摘 要
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展快速，使社會(huì)的生產(chǎn)能力不斷提高，人們生活水平也不斷提高，開(kāi)始追求更高的標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)產(chǎn)品提出了更嚴(yán)苛的要求。企業(yè)需要在設(shè)備上提高自動(dòng)化，這樣可以節(jié)省生產(chǎn)勞動(dòng)力，可以提高工作效率，也可以提高和控制產(chǎn)品的質(zhì)量，維護(hù)企業(yè)的信譽(yù)。自動(dòng)配料裝車(chē)控制設(shè)備大量應(yīng)用于糧食行業(yè)、化工行業(yè)、水泥行業(yè)等，企業(yè)對(duì)產(chǎn)品包裝稱(chēng)重的要求很?chē)?yán)格，準(zhǔn)確度必須提高。自動(dòng)配料裝車(chē)技術(shù)經(jīng)歷了手工稱(chēng)重方式、繼電器控制方式、儀表稱(chēng)重控制方式、可編程控制器控制方式?，F(xiàn)代自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)都是用可編程控制器和人際界面共同組成系統(tǒng)，這樣可以提高設(shè)備自動(dòng)化程度和設(shè)備控制的精度。
本設(shè)計(jì)詳細(xì)介紹了稱(chēng)重傳感器以及自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的工作原理，并對(duì)控制系統(tǒng)的硬、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。通過(guò)PLC控制稱(chēng)重儀再對(duì)稱(chēng)重過(guò)程進(jìn)行控制。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)配料，PLC，觸摸屏
Abstract
With the rapid development of modern science and technology, the production capacity of the society has been improved, people's living standards have been improved, the pursuit of higher standards, so the product has put forward more stringent requirements. Enterprises need to improve the automation of the equipment, which can save labor, improve work efficiency, but also can improve and control the quality of products, maintaining the credibility of enterprises. Bulk material weighing and packaging equipment is widely used in food industry, chemical industry, cement industry, and so on. The weighing technology of bulk material packaging has experienced the manual weighing method, the relay control mode, the instrument weighing control mode and the programmable controller control mode. Modern bulk material packaging and weighing system is a system which is composed of a programmable controller and a human interface, which can improve the automation degree of equipment and the precision of equipment control.
This paper introduces the design of the weighing sensor and the weighing control system of bulk materials, and analyzes the hardware and software design of the control system in detail. Control of re symmetric weight of weighing instrument by PLC control.
Keywords: weighing instrument, PLC, touchscreen
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)研究的目的和意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2
1.3 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的控制要求 2
1.4 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù) 3
第2章 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 4
2.1自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的工藝流程 4
2.2自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)用稱(chēng)重儀控制原理 5
2.3自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路 7
第3章 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 9
3.1PLC原理及選型 9
3.1.1PLC的概況 9
3.1.2PLC的特點(diǎn) 10
3.1.3PLC的應(yīng)用 10
3.1.4PLC的選用 13
3.2可編程控制器硬件接線圖設(shè)計(jì) 16
3.3系統(tǒng)輔助控制接線圖設(shè)計(jì) 18
第4章 自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21
4.1 PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 22
4.2可編程控制器的I/O點(diǎn)分配 22
4.3自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) 23
4.3.1程序設(shè)計(jì)總體思路 25
4.2.2自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的具體程序設(shè)計(jì) 27
第5章 致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
22
第1章 緒論
1.1自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)研究的目的和意義
微型計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，促進(jìn)了控制技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)測(cè)量的廣泛應(yīng)用。在國(guó)家建設(shè)重大項(xiàng)目上，航空航天項(xiàng)目一直到民用的電梯，工廠生產(chǎn)系統(tǒng)等都用到微機(jī)測(cè)控技術(shù)。在工廠生產(chǎn)中的自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)控制就是典型的微機(jī)測(cè)控技術(shù)的應(yīng)用。自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)包括稱(chēng)重和邏輯控制兩個(gè)部分設(shè)計(jì)。
散料配料裝車(chē)是貿(mào)易流通和工業(yè)生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。稱(chēng)重是工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的應(yīng)用功能，也是不可缺少的計(jì)量工具。隨著社會(huì)日益發(fā)展和商品流通的發(fā)展，稱(chēng)重儀的作用越來(lái)越重要，而且需求量也越來(lái)越大。在以前使用的杠桿式秤明顯不能滿足現(xiàn)代社會(huì)的需要，隨著六十年代后的電力電子技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，電子秤越來(lái)越重要，技術(shù)發(fā)展也越來(lái)越成熟。到了七十年代后，微機(jī)處理器的出現(xiàn)和發(fā)展讓電子秤重的技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。現(xiàn)代稱(chēng)重系統(tǒng)中測(cè)量精確，人為誤差的消除，使用方便快速和功能豐富多樣成了主要的特點(diǎn)?，F(xiàn)代稱(chēng)重儀是提供物品重量的重要工具，而且作為商業(yè)管理系統(tǒng)和工業(yè)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，讓工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化和自動(dòng)化發(fā)展快速，對(duì)操作環(huán)境進(jìn)行改善，以人為本，提高了產(chǎn)品的效率和質(zhì)量，改善了企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理，降低了各種成本和能源消耗。如圖1-1所示，為自動(dòng)配料裝車(chē)設(shè)備的示意圖。
圖1-1 自動(dòng)配料裝車(chē)設(shè)備示意圖
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外研究大致情況：電子稱(chēng)重技術(shù)是集材料、管理、信息、機(jī)械、電子、為一個(gè)整體的技術(shù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，發(fā)到國(guó)家比較重視電子秤重技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)把電子秤重技術(shù)提高到設(shè)備制造的高度來(lái)重視。所儀將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)過(guò)程的稱(chēng)重控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制領(lǐng)域，讓計(jì)量功能不斷發(fā)展，從單項(xiàng)的計(jì)量擴(kuò)展到控制系統(tǒng)的應(yīng)用。
世界上重要的包裝機(jī)械出口國(guó)，如法國(guó)、意大利、美國(guó)等，他們也是稱(chēng)重控制設(shè)備的主要出口國(guó)家，每年的出口總額也我國(guó)的工業(yè)工業(yè)年產(chǎn)值差不多。主要原因是在電子稱(chēng)重系統(tǒng)和電子秤重控制器的產(chǎn)品生產(chǎn)研究和設(shè)計(jì)，在不斷吸取現(xiàn)代最新科技。特別是先進(jìn)的工藝和制造技術(shù)。從60年代初的機(jī)電結(jié)合式電子秤重控制器出現(xiàn)以來(lái)，不斷改善和創(chuàng)新。
國(guó)內(nèi)的研究在50年代中期就開(kāi)始發(fā)展，應(yīng)用電子技術(shù)，在六十年代結(jié)合型機(jī)電發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字智能型電子秤重控制器，我國(guó)的稱(chēng)重控制器研究和檢測(cè)方法基本達(dá)到了國(guó)際的水平，電子稱(chēng)重控制器的制造和應(yīng)用也得到了發(fā)展。電子秤重技術(shù)重點(diǎn)向動(dòng)態(tài)稱(chēng)重發(fā)展，計(jì)量方法也從開(kāi)始的模擬量發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字量，測(cè)量的特點(diǎn)從單參數(shù)測(cè)量向多參數(shù)測(cè)量發(fā)展，特殊設(shè)備是對(duì)快速稱(chēng)重和動(dòng)態(tài)稱(chēng)重的方法研究。總體上說(shuō)，我國(guó)的電子秤重控制產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量都還有明顯的差距，主要的差距是技術(shù)和工藝有待提高，工業(yè)設(shè)備和測(cè)試設(shè)備開(kāi)發(fā)不足，品種較少，功能也不完善。
1.3 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的控制要求
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)由可編程控制器進(jìn)行信號(hào)采集和控制輸出，散料給料方式采用二級(jí)給料方式，在粗給料時(shí)，給料流量大，用短時(shí)間加入額定重量的90％～95％，在細(xì)給料時(shí)，給料流量小, 為額定重量的5%至10%，由于細(xì)進(jìn)料門(mén)有機(jī)械動(dòng)作過(guò)程，為保證給料精度，在給料量達(dá)到98%時(shí)開(kāi)始關(guān)閉細(xì)進(jìn)料門(mén)，而不是等到達(dá)到100%才關(guān)閉細(xì)進(jìn)料門(mén)，這樣這樣即可保證速度, 又可保證精度。 控制系統(tǒng)每次稱(chēng)量工作前，都測(cè)試稱(chēng)斗的凈重，以消除由于物料粘附在料斗內(nèi)壁而引起的誤差，停機(jī)時(shí)設(shè)置相應(yīng)的處理功能，保證停機(jī)排空稱(chēng)斗內(nèi)物料。要保證在下次運(yùn)行的時(shí)候料斗內(nèi)沒(méi)有散料，要盡量避免散料在長(zhǎng)時(shí)間的停留下凝結(jié)在料斗壁上。在細(xì)加料的結(jié)束后，等待散料穩(wěn)定后才能進(jìn)行檢測(cè)稱(chēng)重，這樣得到的誤差可以循環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償。自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速可以進(jìn)行單閉環(huán)控制，達(dá)到自動(dòng)配料裝車(chē)的準(zhǔn)確目的。
第2章 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
2.1自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的工藝流程
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)由可編程控制器進(jìn)行信號(hào)采集和控制輸出，散料給料方式采用二級(jí)給料方式，在粗給料時(shí)，給料流量大，用短時(shí)間加入額定重量的90％～95％，在細(xì)給料時(shí)，給料流量小, 為額定重量的5%至10%，由于細(xì)進(jìn)料門(mén)有機(jī)械動(dòng)作過(guò)程，為保證給料精度，在給料量達(dá)到98%時(shí)開(kāi)始關(guān)閉細(xì)進(jìn)料門(mén)，而不是等到達(dá)到100%才關(guān)閉細(xì)進(jìn)料門(mén)，這樣這樣即可保證速度, 又可保證精度。
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)在稱(chēng)重的工作之前，都要測(cè)試料斗的重量，這樣就可以消除散料粘在料斗上壁，引起的稱(chēng)重誤差，在設(shè)備停車(chē)時(shí)，就要對(duì)此誤差造成的因素進(jìn)行相應(yīng)的處理，要保證料斗內(nèi)沒(méi)有物料。細(xì)加料信號(hào)完畢后，待其穩(wěn)定進(jìn)行實(shí)測(cè)，以便得到誤差，以使下一個(gè)循環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償校正。工藝流程圖如圖2-2所示。
圖2-2 自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)工藝流程圖
由工藝流程圖可知系統(tǒng)功能為：（1）、對(duì)物料重量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其設(shè)定值在觸摸屏上；（2）、放料工作完成后，要進(jìn)行稱(chēng)斗的凈重檢測(cè)修正；（3）、對(duì)稱(chēng)量誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償；（4）、自動(dòng)包裝和系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置有相應(yīng)的故障檢測(cè)、報(bào)警信號(hào)。系統(tǒng)工作原理：稱(chēng)量工作開(kāi)始，當(dāng)儲(chǔ)料斗中物料足夠，在重力的作用下進(jìn)入重力供料裝置，PLC控制器控制儲(chǔ)料斗大、小進(jìn)料閥均完全打開(kāi)料門(mén)進(jìn)入大（粗）給料狀態(tài)。當(dāng)?shù)竭_(dá)給定大給料重量（設(shè)定閾值如90%要求重量）時(shí)，關(guān)閉大進(jìn)料閥，進(jìn)入?。?xì)）給料狀態(tài)，達(dá)設(shè)置重量時(shí)，關(guān)閉小進(jìn)料閥門(mén)，達(dá)稱(chēng)量斗穩(wěn)定（可以設(shè)置比較環(huán)節(jié)程序或延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)），稱(chēng)量工作完成。并且卡袋機(jī)構(gòu)卡緊時(shí)，卸料門(mén)打開(kāi)，物料進(jìn)入放料斗，再落入袋內(nèi)，延時(shí)（設(shè)定一時(shí)間根據(jù)料來(lái)確定，通過(guò)程序來(lái)處理，可靈活實(shí)現(xiàn)）關(guān)閉，釋放夾袋并關(guān)閉卸料閥，并打開(kāi)皮帶傳送系統(tǒng)，完成一個(gè)包裝循環(huán)，并傳送到下一環(huán)節(jié)。
2.2自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)用稱(chēng)重儀控制原理
圖2-3 自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)圖
本控制系統(tǒng)采用托利多B8520稱(chēng)重儀，此稱(chēng)重儀有四種稱(chēng)重模式分別是：無(wú)斗模式、PLC模式、有斗模式、散糧模式。根據(jù)工廠需要本系統(tǒng)采用有斗模式，該模式的稱(chēng)重過(guò)程將在稱(chēng)量斗中完成，當(dāng)稱(chēng)量完畢后，在夾袋信號(hào)到位后，控制器將完成包裝過(guò)程。在放料后，可由控制器進(jìn)行拍打振實(shí)等功能。
圖2-4 有斗稱(chēng)重模式時(shí)序圖
從時(shí)序圖中可以看出只要IN8口采集到斗門(mén)關(guān)閉產(chǎn)生的一個(gè)上升沿信號(hào)，稱(chēng)重控制器依次發(fā)出慢進(jìn)料、中進(jìn)料、快進(jìn)料，同時(shí)設(shè)置延時(shí)時(shí)間，當(dāng)IN3口收到夾帶請(qǐng)求，稱(chēng)重控制儀依次發(fā)出放料、拍打、夾帶輸出控制。PLC部分要實(shí)現(xiàn)的控制很少，只有啟動(dòng)、關(guān)閉、急停、讀取毛重凈重、寫(xiě)入目標(biāo)值等，這無(wú)疑給編程帶來(lái)極大方便，自動(dòng)化程度得到提升。該工作流程圖如圖2-4，方案采用三速加料，一般稱(chēng)重儀市場(chǎng)價(jià)格差不多，所以本方案采用PLC控制托利多B8520再通過(guò)托利多B8520控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
圖2-5控制流程圖
2.3自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)主要由配料稱(chēng)重儀、儀表控制柜、低壓開(kāi)關(guān)柜、現(xiàn)場(chǎng)操作盤(pán)以及工業(yè)控制的計(jì)算系統(tǒng)及設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)軟件幾部分組成。
1)配料稱(chēng)重儀
稱(chēng)重儀器對(duì)經(jīng)過(guò)散料的料斗物料進(jìn)行連續(xù)稱(chēng)量和自動(dòng)累計(jì)，此配料稱(chēng)重儀具有運(yùn)輸、計(jì)量功能。稱(chēng)重部分的工作原理是采用電阻應(yīng)變式，多托輥杠桿式結(jié)構(gòu)。在實(shí)際工作時(shí)，控制放料電磁閥，通過(guò)調(diào)節(jié)電磁閥來(lái)改變散料流量。
2)儀表控制柜
儀表控制柜主要包括各種各樣的儀表，重點(diǎn)是稱(chēng)重儀表。儀表重點(diǎn)接受稱(chēng)重傳感器的模擬量信號(hào)，根據(jù)信號(hào)通過(guò)系統(tǒng)計(jì)算出流量和累計(jì)量，并將流量信號(hào)以0～10伏模擬電壓的形式送給PLC，PLC將重量信號(hào)與機(jī)內(nèi)設(shè)定值比較后，根據(jù)一定的控制規(guī)則輸出0～10伏調(diào)節(jié)信號(hào)，控制現(xiàn)場(chǎng)放料電磁閥，從而構(gòu)成單機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)，達(dá)到控制某種物料流量的目的。
3)低壓開(kāi)關(guān)柜
低壓開(kāi)關(guān)柜配置有斷路器、電流互感器、電壓表、刀開(kāi)關(guān)、電流表、隔離變壓器等器件為各控制柜和配煤系統(tǒng)動(dòng)力部分提供電源，同時(shí)檢測(cè)動(dòng)力電源部分的相間電壓和線電流。
4)現(xiàn)場(chǎng)操作盤(pán)
配煤系統(tǒng)電機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)控制部件，裝有控制按鈕、指示燈，可在機(jī)旁對(duì)現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)和給料設(shè)備的啟停進(jìn)行控制、指示PLC對(duì)電機(jī)的命令狀態(tài)。
第3章 自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
?該系統(tǒng)主要為開(kāi)關(guān)量控制，料門(mén)的全部動(dòng)作由氣缸驅(qū)動(dòng)，而氣缸又由相應(yīng)的電磁閥控制。通過(guò)對(duì)托利多B8520IN1口輸入電平的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制和自動(dòng)控制切換，當(dāng)IN1口為高電平時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)工作，當(dāng)為低電平時(shí)系統(tǒng)停止工作并進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)操作要求用按鈕對(duì)機(jī)器的每一步運(yùn)動(dòng)單獨(dú)進(jìn)行操作控制。自動(dòng)操作要求按一下自動(dòng)/手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)，機(jī)器自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按下停止按鈕，則機(jī)器繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作，回到初始狀態(tài)后自動(dòng)停止?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖3-1所示。
圖3-1控制系統(tǒng)框圖
?3.1S7-200PLC原理及選型
3.1.1PLC的概況
隨著科技的不斷進(jìn)步，PLC的性能也飛速增強(qiáng)，其應(yīng)用和研究現(xiàn)狀主要在以下方面體現(xiàn):
1.控制規(guī)模的擴(kuò)大，控制大型機(jī)的規(guī)模越變?cè)酱螅_(kāi)關(guān)量高的達(dá)到了幾萬(wàn)。
2.組成模塊的增多，現(xiàn)在PLC己經(jīng)新增了很多模塊，如PDI控制、溫度以及運(yùn)動(dòng)模塊等等。
3. 在PLC的發(fā)展過(guò)程中，制造商為了壟斷和擴(kuò)大各自市場(chǎng)，都各自發(fā)展自己的標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放性和互操作性大大發(fā)展，各廠商都意識(shí)到開(kāi)放是發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，，并形成了長(zhǎng)時(shí)期的妥協(xié)與競(jìng)爭(zhēng)。
4.工作速度的提高可以對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
5.聯(lián)網(wǎng)的能力增強(qiáng)，由于通信、信息及控制技術(shù)的大力發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)也得到了的發(fā)展，己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程控制。
3.1.2PLC的特點(diǎn)
1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)
高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。
2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)
3)體積小，重量輕，能耗低
以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。
3.1.3PLC的應(yīng)用
1)PLC開(kāi)關(guān)量的邏輯控制
這是PLC開(kāi)關(guān)量的邏輯控制是基本的控制方法。它可以實(shí)現(xiàn)各種邏輯控制工藝，順序控制工藝以及其他自動(dòng)化生產(chǎn)線控制工藝等。PLC的開(kāi)關(guān)量邏輯控制基本取代了接觸器-繼電器電路，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，如注塑機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、機(jī)床、倉(cāng)庫(kù)生產(chǎn)線、灌裝流水線等。
2)PLC模擬量控制
由于自然界存在許多連續(xù)變化的物理量，比如壓力、溫度、流量、液位等都是模擬量。要將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，才能在程序中進(jìn)行計(jì)算和處理，將處理的結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬量。
3)PLC數(shù)據(jù)處理
可編程控制器具有各種各樣的計(jì)算方法，便于完成實(shí)際數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳送和轉(zhuǎn)換等，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析處理，具有很明顯優(yōu)勢(shì)。
4)PLC過(guò)程控制
過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，使用很頻繁的調(diào)節(jié)方法?？删幊炭刂破骶哂袑?zhuān)用的PID子程序。
5)PLC通信及聯(lián)網(wǎng)
PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。
PLC由三個(gè)基本部分組成：外部輸入采樣單元、內(nèi)部邏輯計(jì)算處理單元、處理結(jié)果輸出執(zhí)行單元?？删幊炭刂破鞯慕Y(jié)構(gòu)框圖如圖3-2可知。
邏輯處理
輸出接口
輸入接口
M
圖3-2 PLC基本組成框圖
SBQA
KA1A
Rt
HL
KA2A
可編程控制器的I/O輸入單元包含主令按鈕、限位開(kāi)關(guān)、檢測(cè)器等外部輸入主令接口，
可編程控制器在對(duì)外部I/O輸入單元收集的各種邏輯信號(hào)和模擬量采樣數(shù)據(jù)，以及主令臺(tái)的各種命令等信息進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。可編程控制器根據(jù)所設(shè)計(jì)的程序?qū)@些輸入信號(hào)進(jìn)行處理計(jì)算，并將結(jié)果通過(guò)輸出單元進(jìn)行輸出。通常下都是輸出給繼電器，繼電器通過(guò)動(dòng)作來(lái)控制外面的執(zhí)行單元?？删幊炭刂破骺筛鶕?jù)外部工程需要建立通訊控制，通過(guò)通訊可以將某執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和監(jiān)控，并計(jì)算和輸出。如圖2-2所示，可編程控制器的原理框圖。由圖可知，外部輸入變量都有開(kāi)關(guān)量，模擬量，通訊接口傳送的變量數(shù)據(jù)，以及編程執(zhí)行器等。
CPU
開(kāi)關(guān)量I/O接口
RAM 、 ROM
模擬量I/O接口
EPROM/E2ROM
通迅接口
編程器
電
源
圖3-3 可編程控制器原理框圖
編程工具一般就是電腦設(shè)計(jì)的編程軟件，我門(mén)可以根據(jù)編程軟件對(duì)可編程控制器進(jìn)行硬件組態(tài)設(shè)計(jì)，輸入輸出點(diǎn)的分配設(shè)計(jì)，程序編寫(xiě)設(shè)計(jì)，可以通過(guò)在線連接進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)監(jiān)控可以調(diào)試程序，并修改程序。當(dāng)可編程控制器啟動(dòng)運(yùn)行后，我們可以根據(jù)外部動(dòng)作情況來(lái)判斷程序的錯(cuò)誤和需要完善的地方。這也是現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工程師必須具備的技能?？删幊炭刂破骶幊誊浖际歉髯詮S家自主研發(fā)的，對(duì)這些軟件必須學(xué)習(xí)，了解指令含義和編程原則，技巧等。我們?cè)诰幊虝r(shí)，一般要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)可以保證編程的思路清晰，明朗?？傮w設(shè)計(jì)完后進(jìn)行分布設(shè)計(jì)，對(duì)各種功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行單獨(dú)編程，有必要的時(shí)候?qū)Τ绦蜻M(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，節(jié)省編程空間和時(shí)間。分布設(shè)計(jì)完畢后，就進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試階段，在調(diào)試時(shí)，首先必須對(duì)系統(tǒng)調(diào)試步驟進(jìn)行了解，對(duì)系統(tǒng)工藝進(jìn)行了解，以免調(diào)試時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)。
1．簡(jiǎn)易編程器
簡(jiǎn)易編程器就是很簡(jiǎn)單的編程工具，在編程工具上我們可以看到功能輸入鍵，各種指令輸入鍵，各種指令地址數(shù)字輸入鍵，還有顯示屏顯示當(dāng)前編程的具體情況。在編程時(shí)首先簡(jiǎn)易編程器就可以直接接在可編程控制器的端口上，用專(zhuān)用的通訊電纜與可編程控制器進(jìn)行連接，通過(guò)設(shè)置可以對(duì)可編程控制器進(jìn)行程序設(shè)計(jì)調(diào)試工作。在編程時(shí)，首先對(duì)各種按鍵進(jìn)行熟悉，在編程過(guò)程中必須進(jìn)行記錄，以便后面的調(diào)試修改。在編程的時(shí)候必須對(duì)輸入輸出點(diǎn)的地址分配進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以免編寫(xiě)程序過(guò)程中，思路混亂。在編寫(xiě)程序結(jié)束后，就要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試的時(shí)候，必須判斷系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)是否準(zhǔn)確，如果不準(zhǔn)確，對(duì)相應(yīng)部分進(jìn)行修改。使其準(zhǔn)確。如果修改完畢，程序運(yùn)行正常，就可以將簡(jiǎn)易編程器拔下，保存。
2．圖形編程器
常用的圖形編程器是液晶顯示圖形編程器(手持式的)，它有一個(gè)大型的點(diǎn)陣式液晶顯示屏。除具有簡(jiǎn)易型的功能外，還具有可以直接打入和編輯梯形圖程序，使用起來(lái)更方便，直觀。但它的價(jià)格較高，操作也較復(fù)雜。也有用CRT作顯示器的臺(tái)式圖形編程器，它實(shí)質(zhì)是一臺(tái)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，它的功能更強(qiáng)，使用更方便，但價(jià)格也十分昂貴。
3．用專(zhuān)用編程軟件在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)上實(shí)現(xiàn)編程功能
隨著PC的日益普及，最新發(fā)展趨勢(shì)是使用專(zhuān)用的編程軟件，在通用的PC上實(shí)現(xiàn)圖形編程器的功能。這一編程方法的最大特點(diǎn)是：充分利用PC機(jī)的軟、硬件資源(如：硬盤(pán)、打印及各種功能軟件)，大大降低了編程器的成本，同時(shí)也大大增強(qiáng)了編程器的功能，使用十分方便。一般的PC添置一套專(zhuān)用的“編程軟件”后就可進(jìn)行編制、修改PLC的梯形圖程序，存貯、打印程序文件(清單)，與PLC聯(lián)機(jī)調(diào)試及系統(tǒng)仿真等。并且用戶程序可在PC、PLC之間互傳。具有以上功能后，PLC的程序(特別是大型程序)編程、調(diào)試就顯得十分方便和輕松。
輸入輸出
數(shù)字輸入6~24 數(shù)字輸出4~16
模擬輸入16~32 模擬輸出8~28
輸入輸出映像（可擴(kuò)展）
128輸入 128輸出
硬件擴(kuò)展
最多7臺(tái)擴(kuò)展模塊
中斷輸入
4
脈沖數(shù)出
2（20k~100k）
CPU特性
8個(gè)PID控制器 最多2個(gè)串行端口
實(shí)時(shí)時(shí)鐘 運(yùn)行中編輯
浮點(diǎn)運(yùn)算 狀態(tài)LED指示
CPU處理時(shí)間
位處理：0.22us
程序存儲(chǔ)器
4~25k
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
2~10k
定時(shí)器
256
溫度模塊
16位分辨率
網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展
串行通訊 AS-interface
MPI Profibus-DP從站
Modbus主站/從站
通訊速率
PPI/MPI：187.5kbps
自由口：115.2kbps
編程軟件
Step7-MicroWIN
安裝方式
IEC導(dǎo)軌
工作電壓
DC24V/AC220V
根據(jù)本系統(tǒng)控制要求，選用S7-200CPU226CN可編程控制器。24個(gè)DC輸入點(diǎn)，16個(gè)DC晶體管輸出點(diǎn)。訂貨號(hào)：6ES7 216-2AD23-0XB0。
3.1.4PLC的選用
我國(guó)市場(chǎng)上流行的有如下幾家PLC產(chǎn)品： 施耐德公司，目前有Quantum、Momentum、Premium等產(chǎn)品； 羅克韋爾公司PLC產(chǎn)品，目前有SLC、Control?Logix、 Micro?Logix等產(chǎn)品； 西門(mén)子公司的產(chǎn)品，目前有SIMATIC?S7-400/300/200系列產(chǎn)品； GE公司的產(chǎn)品；日本歐姆龍、三菱、富士、松下等公司產(chǎn)品。本次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-200型PLC。車(chē)床電氣控制系統(tǒng)只需要邏輯運(yùn)算等簡(jiǎn)單功能，西門(mén)子S7-200系列PLC非常適用于單機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。現(xiàn)選擇西門(mén)子S7-200 CPU226型PLC控制，AC220V供電，DC24V 6點(diǎn)輸入，繼電器型交流3點(diǎn)輸出。
圖3-4 西門(mén)子S7-200型PLC
S7-200可編程控制器是小型化的PLC，對(duì)于社會(huì)各種行業(yè)，各種場(chǎng)合的邏輯控制，自動(dòng)檢測(cè)和運(yùn)算功能都適用。S7-200可編程控制器具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能和通訊功能，能使用在比較復(fù)雜的自動(dòng)化控制場(chǎng)合。S7-200可編程控制器提供了4個(gè)不同的型號(hào)，8中CPU類(lèi)型可以選擇使用。本次設(shè)計(jì)選擇的是采用CPU226類(lèi)型可編程控制器。CPU226類(lèi)型的可編程控制器可以集成24輸入和16輸出共計(jì)40個(gè)I/O點(diǎn)?？梢詳U(kuò)展7個(gè)模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O或者35路模擬量I/O點(diǎn)。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的30KHz高速計(jì)數(shù)器，具有PID控制器，具有2路獨(dú)立的20KHz高速計(jì)數(shù)器輸出。RS485通訊編程口共有兩個(gè)，具有PPI和MPI通訊協(xié)議，I/O端子很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)。共有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能的更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能，可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。
3.2可編程控制器硬件接線圖設(shè)計(jì)
根據(jù)自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的控制要求以及工藝流程，設(shè)計(jì)了可編程控制器的硬件接線圖?？删幊炭刂破鬟x用西門(mén)子S7-200PLC，CPU226，選用模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊，分別用于稱(chēng)重儀的模擬量輸入，傳送帶速度給定輸出。具體設(shè)計(jì)如下圖所示。
圖3-7 CPU226硬件接線圖
圖3-8 擴(kuò)展模塊EM231.EM232接線圖
3.3系統(tǒng)輔助控制接線圖設(shè)計(jì)
自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的輔助控制主要包括變壓器，開(kāi)關(guān)電源，電磁閥接線等。輔助控制部分設(shè)計(jì)的目的就是為了安全保護(hù)，完善系統(tǒng)控制等。如下圖所示。
圖3-10 輔助控制電路設(shè)計(jì)圖
第4章 自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4.1 PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法
PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法主要有圖解法編程、經(jīng)驗(yàn)法編程、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程。
圖解法編程主要是通過(guò)畫(huà)梯形圖來(lái)對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。
經(jīng)驗(yàn)法編程主要是運(yùn)用自己和別人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)前先選擇和自己設(shè)計(jì)要求相視的程序，然后結(jié)合自己的設(shè)計(jì)要求情況，對(duì)梯形圖程序進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模顾献约旱脑O(shè)計(jì)要求。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程主要是在計(jì)算機(jī)上通過(guò)PLC編程軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和編程、在線仿真調(diào)試等。
在本次設(shè)計(jì)中，采用的是梯形圖法編程。
?4.2可編程控制器的I/O點(diǎn)分配
散料包裝控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)有啟動(dòng)按鈕、停機(jī)按鈕、急停按鈕、斗門(mén)檢測(cè)信號(hào)、斗門(mén)關(guān)閉按鈕、斗門(mén)打開(kāi)按鈕、放料旋鈕、拍打旋鈕、夾帶旋鈕、輸送帶啟動(dòng)及停止。輸出信號(hào)包括系統(tǒng)運(yùn)行輸出、急停輸出、粗加料電磁閥輸出、細(xì)加料電磁閥輸出、夾帶電磁閥輸出、放料電磁閥輸出、皮帶電機(jī)運(yùn)行、拍打電磁閥輸出。輸入輸出器件的名稱(chēng)見(jiàn)表1所列。
序號(hào)
PLC地址（PLC端子）
電氣符號(hào)
（面板端子）
功能說(shuō)明
1
I0.0
SD
啟動(dòng)（SD）
2
I0.1
SQ1
運(yùn)料車(chē)到位檢測(cè)
3
I0.2
SQ2
運(yùn)料車(chē)物料檢測(cè)
4
I0.3
S1
料斗物料檢測(cè)
Q0.0
M1
電機(jī)M1
5
Q0.1
M2
電機(jī)M2
Q0.2
M3
電機(jī)M3
Q0.3
M4
電機(jī)M4
Q0.4
L1
允許進(jìn)車(chē)
6
Q0.5
L2
運(yùn)料車(chē)到位指示
Q0.6
D1
運(yùn)料車(chē)裝滿指示
Q0.7
D2
料斗下料
7
Q1.0
D3
料斗物料充足指示
8
Q1.1
D4
料斗進(jìn)料
14
主機(jī)1M、面板V+接電源+24V
電源正端
15
主機(jī)1L、2L、3L、面板COM接電源GND
電源地端
?4.3自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
4.3.1程序設(shè)計(jì)總體思路
自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)用程序語(yǔ)言描述系統(tǒng)的工作任務(wù)。結(jié)合自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統(tǒng)的工作內(nèi)容。程序設(shè)計(jì)有以下幾大任務(wù)。
1）、在上位機(jī)上通過(guò)PLC將快進(jìn)料、慢進(jìn)料、提前量、目標(biāo)值寫(xiě)入托利多B520稱(chēng)重控制儀內(nèi)。
2）、將稱(chēng)重系統(tǒng)的當(dāng)前值即毛重和在托利多B520處理過(guò)的即凈重值通過(guò)PLC反映在觸摸屏上，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是讀出毛重和凈重并在觸摸屏上顯示。
3）、系統(tǒng)正常工作的調(diào)控過(guò)程。本控制系統(tǒng)指的是快、中、慢進(jìn)料門(mén)的開(kāi)與關(guān)、夾袋操作、斗門(mén)的開(kāi)與關(guān)的控制過(guò)程。
在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，SM0.0指令是只要上電其就導(dǎo)通， PLC的每個(gè)掃描周期都必須調(diào)用MBUS_CTRL指令，才能確保連續(xù)地監(jiān)控MODBUS網(wǎng)絡(luò)。只有在MODBUS_CTRL指令無(wú)錯(cuò)誤地被執(zhí)行后，才能啟用消息傳遞指令實(shí)現(xiàn)MODBUS通信。MODBUS_CTRL指令完成后，Done將輸出能流。如執(zhí)行有錯(cuò)誤，則錯(cuò)誤代碼將被送至“Error”所指向的內(nèi)存變量（字節(jié)）中。MODE：選著通信協(xié)議?！?”-通信端口被定義為MODBUS協(xié)議；“0”-通信端口恢復(fù)成缺省的PPI協(xié)議。Baud：設(shè)置波特率（必須與MODBUS從站設(shè)置的波特率一致）。可選為1200、2400、4800、9600、19200、348700或115200.Parity:設(shè)置奇偶校驗(yàn)形式（必須與MODBUS從站選擇的奇偶校驗(yàn)形式一致）?！?”奇校驗(yàn)，“1”偶校驗(yàn)。Timeout：設(shè)置等待從站響應(yīng)時(shí)間（ms）?？蛇x值為1到32767。典型值=1000（ms）。ETH0_CTRL指令用于初始化和監(jiān)控CP 243-1模塊，指令中的“0”表示模塊所處的位置。PLC在每個(gè)掃描周期的開(kāi)始調(diào)用一次該指令，才可確保對(duì)CP 243-1的監(jiān)控。CP_Ready:當(dāng)CP 243-1模塊準(zhǔn)備就緒時(shí)，CP_Ready輸出能流。CH_Ready:由CP 243-1模塊返回的8個(gè)連續(xù)通道的狀態(tài)。CH_Ready的操作數(shù)是字，8個(gè)連續(xù)通道的狀態(tài)實(shí)際上存放在低字節(jié)中，第0位代表連接0的接通狀態(tài)，第7位表示連接7的接通狀態(tài)。當(dāng)某個(gè)連接通道接通時(shí)，對(duì)應(yīng)位為“1”，未接通為“0”。ERROR:由CP 243-1模塊返回的錯(cuò)誤代碼。
4.2.2自動(dòng)配料裝車(chē)系統(tǒng)的具體程序設(shè)計(jì)
在程序中， 按下啟動(dòng)按鈕SB1，I0.0接通，MO.O導(dǎo)通自鎖，Q0.0導(dǎo)通,IN1口輸入為高電平，稱(chēng)重儀啟動(dòng)開(kāi)始工作。若按下SB2，I0.1常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Q0.0斷電，IN1口輸入低電平，稱(chēng)重儀停止工作。當(dāng)稱(chēng)量漏斗門(mén)關(guān)閉到位時(shí)，I0.4接通，Q0.2通電，稱(chēng)重儀為高電平，稱(chēng)重系統(tǒng)開(kāi)始工作，當(dāng)放料開(kāi)始即稱(chēng)重儀OUT4輸出為高電平時(shí)I1.0常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，此時(shí)斗門(mén)限位開(kāi)關(guān)SQ打開(kāi)，I0.4斷開(kāi)，Q0.2斷電，IN8口為低電平。按下SB6按鈕，Q0.3通電自鎖，斗門(mén)關(guān)閉，放料信號(hào)，夾帶輸出信號(hào)和關(guān)斗門(mén)實(shí)現(xiàn)互鎖，當(dāng)放料開(kāi)始到夾帶輸出為低電平即OUT5輸出低電平為止，斗門(mén)都是打開(kāi)的，也就是說(shuō)斗門(mén)無(wú)法關(guān)閉。當(dāng)斗門(mén)限位開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)I0.4接通PLC開(kāi)始讀取毛重和凈重，工作過(guò)程和寫(xiě)程序相似。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)、斗門(mén)到位且慢進(jìn)料門(mén)關(guān)閉信號(hào)為低電平時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，1s過(guò)后即穩(wěn)態(tài)判斷時(shí)間到（在稱(chēng)重儀上設(shè)置），T36常閉觸點(diǎn)接通，SUB_R減法指令將VD2000中的值即毛重和VD1000中的值即目標(biāo)值相減，所得值放入VD3000中，若結(jié)果為負(fù)則SM1.2接通，若為正則SM1.1接通，結(jié)果若大于1或者小于-1則Q1.0通電，即IN4口為高電平，接收超差。T36接通，M2.0通電自鎖，M2.0常開(kāi)觸點(diǎn)接通，斷電延時(shí)定時(shí)器T37常開(kāi)觸點(diǎn)關(guān)閉，常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Q0.4導(dǎo)通，IN3端口為高電平發(fā)出夾帶請(qǐng)求信號(hào)，T37開(kāi)始計(jì)時(shí)，0.5秒后T37常閉觸點(diǎn)閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，夾帶請(qǐng)求延時(shí)時(shí)間（在稱(chēng)重中設(shè)置）到。Q1.1控制傳送帶，當(dāng)夾帶輸出信號(hào)為高電平I2.0常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)，Q1.1斷電，傳送帶停止，網(wǎng)絡(luò)22是當(dāng)放料信號(hào)開(kāi)始時(shí)置零C31，網(wǎng)絡(luò)23是當(dāng)拍打開(kāi)始時(shí)，OUT6輸出脈沖信號(hào)，M0.1通電自鎖，斗門(mén)開(kāi)關(guān)輸出Q0.3互鎖M0.1。M0.1導(dǎo)通且?jiàn)A帶輸出信號(hào)為低電平時(shí)，Q0.3通電，斗門(mén)關(guān)閉，開(kāi)始新的一次工作。
具體程序編寫(xiě)如下：
第5章 致謝
為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)已近接近尾聲，大學(xué)生活也即將結(jié)束。
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在XXX老師悉心指導(dǎo)下完成的，回顧這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程，我慶幸我選了一個(gè)好老師。從開(kāi)始編程到調(diào)試結(jié)束，老師都細(xì)心指導(dǎo)，老師只要有時(shí)間就在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)我們做畢業(yè)設(shè)計(jì).這種敬業(yè)負(fù)責(zé)精神值得我去學(xué)習(xí)，同時(shí)在調(diào)試過(guò)程中我向老師學(xué)到了許多東西，小的方面有，每次調(diào)試程序歸類(lèi)，以日期為名字命名程序。大的方面有，遇到問(wèn)題要懂得磚研，查資料解決?？傊痪湓挘瑳](méi)有老師的細(xì)心知道我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不可能完成。再一次真誠(chéng)的向老師說(shuō)一聲，謝謝。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)PLC有了更深的了解，還提高了我的自學(xué)能力，和動(dòng)手能力。每次一個(gè)問(wèn)題解決，眼看就要成功時(shí)又會(huì)有新的問(wèn)題出現(xiàn)，這無(wú)疑考驗(yàn)了我的耐心和承受能力。再次我也要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，對(duì)我知識(shí)的傳授，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，在平時(shí)的學(xué)習(xí)和生活中對(duì)我的鼓勵(lì)和幫助。
參考文獻(xiàn)
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[8] 百瑞祥 董英杰 盧佩 PLC在定量稱(chēng)重和自動(dòng)包裝控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 自動(dòng)化與儀表 第12卷 第5期 1997年
編號(hào)
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
相關(guān)資料
題目： 自動(dòng)排向機(jī)改造研究
——石墨舟倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923272
學(xué)生姓名： 支俊
指導(dǎo)教師： 宋廣雷 （職稱(chēng)：副教授 ）
2013年5月25日
目 錄
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯及原文
三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計(jì)劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表”
四、實(shí)習(xí)鑒定表
無(wú)錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開(kāi)題報(bào)告
題目： 自動(dòng)排向機(jī)改造研究
——石墨舟倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923272
學(xué)生姓名： 支俊
指導(dǎo)教師： 宋廣雷 （職稱(chēng)：副教授 ）
2012年11月12日
課題來(lái)源:本課題來(lái)源于企業(yè)橫向研究項(xiàng)目，針對(duì)現(xiàn)有二極管針腳排向機(jī)的不足和缺陷，提出改進(jìn)措施，加強(qiáng)在線檢測(cè)，減少人工，包括機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
科學(xué)依據(jù):
1、課題研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
二極管又稱(chēng)晶體二極管，簡(jiǎn)稱(chēng)二極管。它是一種具有單向傳導(dǎo)電流的電子器件。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個(gè)PN結(jié)兩個(gè)引線端子，這種電子器件按照外加電壓的方向，具備單向電流的轉(zhuǎn)導(dǎo)性。一般來(lái)講，晶體二極管是一個(gè)由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體燒結(jié)形成的p-n結(jié)界面。在其界面的兩側(cè)形成空間電荷層，構(gòu)成自建電場(chǎng)。當(dāng)外加電壓等于零時(shí)，由于p-n結(jié)兩邊載流子的濃度差引起擴(kuò)散電流和由自建電場(chǎng)引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)，這也是常態(tài)下的二極管特性。
二極管的構(gòu)造和符號(hào)：
二極管的生產(chǎn)工藝：
焊接→酸洗→模壓→印字→機(jī)包→外揀→包裝
其中焊接又可分為排向、裝填、進(jìn)爐、出爐轉(zhuǎn)換，利用焊片通過(guò)一定溫度，使芯片與金屬引線連接，形成歐姆觸角。
酸洗是利用化學(xué)品將晶體表面加以侵蝕，使P-N接面呈現(xiàn)正角比例以獲得最佳的電性品質(zhì)。于晶片表面形成SiO2，以達(dá)到絕緣目的。
模壓是使管芯與外界環(huán)境隔離，避免有害氣體侵蝕，并使表面光潔和具有特定的幾何形狀，起到保護(hù)管芯、穩(wěn)定表面、固定管芯內(nèi)引線，提高二極管機(jī)械強(qiáng)度的作用。
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。現(xiàn)有排向機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工人數(shù)多。改善后的排向機(jī)加強(qiáng)了在線監(jiān)測(cè)，加入了PLC控制系統(tǒng)，完成了生產(chǎn)的自動(dòng)化，大大提高了二極管的生產(chǎn)效率，減少了人工。
現(xiàn)有排向機(jī)的構(gòu)造：
如圖，針腳通過(guò)人工方式在料參中進(jìn)行震動(dòng)，并有序向上移動(dòng)，然后來(lái)到針腳分流裝置中，進(jìn)行向下移動(dòng)，針腳分流裝置可以漿成批的運(yùn)輸過(guò)來(lái)的二極管針腳進(jìn)行分流成為十股針腳，一列一列進(jìn)行向前移動(dòng)，移動(dòng)至擋板處。其中彎的或者殘缺的針腳將被擋板擋住，并流入下料盤(pán)中，質(zhì)量良好的針腳將有序的一個(gè)個(gè)豎立地流入擋板下面的槽中，在整個(gè)機(jī)器的震動(dòng)中來(lái)到氣缸，氣缸通過(guò)左右移動(dòng)將一排排針腳準(zhǔn)確的安放到上模中，上模與石墨舟通過(guò)定位銷(xiāo)進(jìn)行了定位，每一個(gè)孔都準(zhǔn)確對(duì)齊，針腳在氣缸的左右移動(dòng)中對(duì)齊地放入上模，再由經(jīng)上模準(zhǔn)確的放入石墨舟中，整個(gè)機(jī)器由旁邊的控制臺(tái)進(jìn)行控制。
然而，舊版的排向機(jī)有一定的不足如下：
（1） 在針腳分流裝置中，雖然整個(gè)裝置進(jìn)行過(guò)周密的計(jì)算，但是針腳分流仍舊是按照一定的概率進(jìn)行等量分流的，可能會(huì)產(chǎn)生某一列或者幾列在分流過(guò)程中針腳出現(xiàn)空缺的狀況，這一問(wèn)題在流水線上繼續(xù)作業(yè)會(huì)使石墨舟上出現(xiàn)一列或者幾列的空缺，影響生產(chǎn)效率；
（2） 在料參和下料盤(pán)中的針腳都需要通過(guò)人為的進(jìn)行補(bǔ)充以及放回，增加了工人的負(fù)擔(dān)，并且在一定程度上降低了生產(chǎn)效率，也無(wú)法自動(dòng)排出質(zhì)量有問(wèn)題的針腳；
（3） 在氣缸出沒(méi)有檢測(cè)針腳是否空缺的裝置，如果在氣缸前有針腳卡主或者堵塞，有可能出現(xiàn)一列或者幾列的針腳空缺情況，使進(jìn)行排列后的石墨舟可能出現(xiàn)不足或者空缺的情況；
（4） 上模處沒(méi)有檢測(cè)石墨舟是否每一個(gè)孔里面都裝入了針腳的傳感器及控制裝置，無(wú)法檢測(cè)是否沒(méi)個(gè)石墨舟工序后針腳是否填滿；
石墨舟在填滿后需要通過(guò)人工進(jìn)行移動(dòng)，并補(bǔ)充新的空的石墨舟，在日生產(chǎn)量巨大的工廠中，大大影響了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)帶來(lái)不必要的損耗。
2、課題研究的目的和意義
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機(jī)彌補(bǔ)了現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷。在在線監(jiān)測(cè)方面得到了加強(qiáng)，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過(guò)改善，可自行回收進(jìn)入料斗。改善前石墨舟針腳排滿后需人工取走，再放上空的石墨舟，改善后由PLC控制自動(dòng)補(bǔ)給石墨舟，從而減少了人工，提高了二極管生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟(jì)收益。
另一方面，本次的課題研究是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，涉及的學(xué)科有機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用等。研究這個(gè)課題，不僅讓我們?cè)俅螐?fù)習(xí)了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，也讓我們認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)與實(shí)際生產(chǎn)的關(guān)系。實(shí)際生產(chǎn)離不開(kāi)理論知識(shí)的支持，理論知識(shí)可以為實(shí)際生產(chǎn)提供技術(shù)保障，對(duì)技術(shù)的改革發(fā)展更是起到?jīng)Q定性作用。而且，這次實(shí)際生產(chǎn)的案例用理論知識(shí)來(lái)改進(jìn)的例子讓我們?yōu)榻窈蟮墓ぷ魈峁┝藢氋F的經(jīng)驗(yàn)。
研究?jī)?nèi)容：
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工，勞動(dòng)強(qiáng)度大，用工人數(shù)多。本課題來(lái)源于企業(yè)橫向研究項(xiàng)目，針對(duì)現(xiàn)有二極管針腳排向機(jī)的不足和缺陷，提出改進(jìn)措施，加強(qiáng)在線檢測(cè)，減少人工。包括機(jī)械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等。
本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容以機(jī)電氣一體化技術(shù)為核心，整機(jī)采用PLC控制，要求和原設(shè)備無(wú)縫銜接，學(xué)生需掌握機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)理論
本子課題主要完成石墨舟倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析
（1）實(shí)驗(yàn)方案：
由于現(xiàn)有排向機(jī)有無(wú)法自動(dòng)檢測(cè)針腳是否裝滿，石墨舟需要人工搬動(dòng)，下料盤(pán)和料參之間沒(méi)有互通裝置等特點(diǎn)，我們研究并設(shè)計(jì)了新的排向機(jī)方案如圖，震動(dòng)料盤(pán)連接輸送帶機(jī)器支架，上面有光電傳感器連接至PLC控制器，檢測(cè)針腳是否裝滿，針腳輸送器前端連接石墨舟及其家具堆疊起來(lái)的器具，每堆約10-15層，可以自動(dòng)更替，整個(gè)過(guò)程由PLC控制臺(tái)控制。如此，我們實(shí)現(xiàn)了PLC氣動(dòng)控制與機(jī)械傳動(dòng)相結(jié)合的新的排向機(jī)的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2）研究方法：
查閱資料了解國(guó)內(nèi)同類(lèi)了加工設(shè)備的特點(diǎn)，分析設(shè)備運(yùn)行原理，確定系統(tǒng)方案，設(shè)計(jì)提升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)，完善設(shè)計(jì)方案。
（3）技術(shù)路線：
研究計(jì)劃及預(yù)期成果：
研究計(jì)劃：
2012年11月12日-12月2日：按照任務(wù)書(shū)要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告書(shū)
2013年12月3日-2013年1月20日：實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，參與工作。
2013年1月21日-3月1日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告。
2013年3月4日-3月8日：查閱與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料不少于10本，外文不少于2本。
2013年3月11日-4月12日：自動(dòng)排向機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)。
2013年4月15日-5月10日：繪制自動(dòng)排向機(jī)零件圖裝配圖。
2013年5月13日-5月17日：完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、摘要和小結(jié)。
2013年5月20日-5月25日：整理所有資料上交指導(dǎo)教師，答辯。
預(yù)期成果：
彌補(bǔ)現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷：在在線監(jiān)測(cè)方面加強(qiáng)，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過(guò)改善，可自行回收進(jìn)入料斗。改善后由PLC控制自動(dòng)補(bǔ)給石墨舟，從而減少人工，提高二極管生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)收益。
特色或創(chuàng)新之處：
排向機(jī)是二極管生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵設(shè)備，可以將二極管針腳有序地排列到石墨舟中，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。
改善后的排向機(jī)彌補(bǔ)了現(xiàn)有排向機(jī)的不足和缺陷。在在線監(jiān)測(cè)方面得到了加強(qiáng)，原本在生產(chǎn)線上掉落的針腳需要工人放回料斗，經(jīng)過(guò)改善，可自行回收進(jìn)入料斗。改善前石墨舟針腳排滿后需人工取走，再放上空的石墨舟，改善后由PLC控制自動(dòng)補(bǔ)給石墨舟，從而減少了人工，提高了二極管生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟(jì)收益。
已具備的條件和尚需解決的問(wèn)題：
條件：
1、學(xué)?？商峁╅_(kāi)發(fā)用計(jì)算機(jī)及編程工具，圖書(shū)館有相關(guān)書(shū)籍和文獻(xiàn)檢索系統(tǒng)；
2、學(xué)生通過(guò)前期課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的培養(yǎng)已具有機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；
3、學(xué)生具有掌握新技術(shù)和新工藝的能力；
4、指導(dǎo)教師具有從事相關(guān)技術(shù)研究及其應(yīng)用的科研背景。
問(wèn)題：
（1）石墨舟倉(cāng)方案確定；
（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和圖紙實(shí)現(xiàn)；
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室（學(xué)科組、研究所）意見(jiàn)
教研室主任簽名：
年 月 日
系意見(jiàn)
主管領(lǐng)導(dǎo)簽名：
年 月 日
英文原文：
Control System of Chip High Voltage Ceramic Capacitor
Based on PROFIBUS
Chen Zigen Li XunboFengPeifuLvQiang Yu Sijia（School of Mechatronics Engineering, University of Electronic Science and Technology of China,
Chengdu 610054, China）
Abstract: As the whole electric-machine is becoming smaller and thinner, function parts are becoming more and more high-voltage resistant, the chip capacitor should do some changes to meet these requirements. For this reason, we are looking for a set of automated equipment to satisfy the requirements above. In view of the present situation, a control system of automated production line based on PROFIBUS has been proposed. By means of analyzing the basic traits and structure of PROFIBUS network, this paper established a hardware structure of the control system of chip high voltage ceramic capacitor (CCH) based on PROFIBUS, realized data-transmitting and function-controlling, finished the hardware and software configuration for the whole system .This system has been successfully used in some enterprise ,realized the automated production of CCH, cut down the costs ,improved labor productivity and obtained good economic effectiveness.
Keywords: PROFIBUS; Control System; Configuration; PLC.
1 Introduction
With the rapidly development of LCD, LCD TV and laptop, there are more and more surface mount component（SMC）[1], chip capacitor is one of them .Chip ceramic capacitor is multilayer ceramic capacitor（MLCC）[2], but the making of Small-capacity MLCC is relatively difficult in high voltage capacitor . The performance of chip single layer ceramic capacitor is superior to that of MLCC, and it is much more competitive than MLCC as for technology and costs. With the market demand increasing, more and more chip single layer ceramic capacitors are used[3]. In recent years, MLCC is developing in the direction of high voltage, but within the country it remains in the starting stage. Some high voltage circuit,, for example, high voltage arrester, laser device and electron microscope, MLCC which used in these high voltage circuits is Chip capacitor enveloped by colophony, the further integration of high voltage circuit was restricted. So, we devised chip high voltage ceramic capacitor（CCH）, which filled in this gap. In the interests of market demand, it is very urgent to research the control system of CCH based on PROFIBUS.
Field bus is a communication network which mainly used in process and manufactures automation ,which is the integration of field communication network and control system [4]. This is also a combination of computer, communication and control technology, is a new generation control system which is distributed and opened up [5]. Meanwhile, the control system of CCH is distributed and opened up network. The slave station each has their roles in the network of this control system. Therefore it is feasible to apply field bus to the control system of CCH .PROFIBUS is a field bus, depending on its distinguished traits, mighty reliability and particular design. Field bus especially fits to inter connecting of the industry process monitoring equipments [4].Furthermore it is figured as one of the most promising field bus. Based on analyzing the development of CCH and PROFIBUS, the control system of CCH based on PROFIBUS is designed.
2 Profibus
PROFIBUS is one of the most widely used fieldbus, which uses a token-based medium access control mechanism that is a version of the Timed Token Protocol [6] and the MS (master-slave) way between the master and their slaves. In the PROFIBUS protocol, a token circulates between the stations of a logical ring, which is implemented on a physical bus .In the logical ring system, Master stations manage the token and control communications with the Slave stations, which are devices connected to the bus that cannot transmit unless authorized by a master, but every station would become the master station if it obtains the token and the token time. Messages are transmitted in a message cycle, which comprises an action frame (request or send request frame), a reply frame (acknowledgement or response frame) and possible retires [7].
The typical structure of PROFIBUS-DP system includes mono-master and multi-master system .Generally, token passing mode is adopted for data transmission among the masters. MS (master-slave)polling mode is adopted for data exchange between the masters and their slaves. The operation of PROFIBUS-DP is based on MS relationship among the devices connected to the network. In particular ,each master is assigned a set of slaves which it regularly polls on a periodic basis. The right to access the network (and hence to poll the slaves) is regulated by a token circulating among the masters which form a logical ring through this way. If the network works properly, each master may hold the token for the time necessary to perform all its scheduled operations .Then the token is passed to the subsequent master in the logical ring. The time employed by the token to pass through all the masters of the network is defined as the PROFIBUS-DP cycle time and corresponds to the period with which the slaves are polled [8].
3 Structure of Hardware System
This system is used for automated control of CCH production line, so PROFIBUS-DP network is adopted. The whole system consists of one master ,two slaves and some field devices. Slave A is mainly used to gather the input signal which comes from the switching sensors of the lead feeding machine ,tin-print machine and assemble machine, in the meantime, its output signal control cylinder solenoid valve ,vacuum valve and electromagnetic relays. Slave B is mainly used to gather the input signal which comes from the switching sensors of the lead discharging machine, and output signal to control cylinder solenoid valve, vacuum valve and electromagnetic relays.
The central processing unit (CPU) of this control system adopts the German company’s Siemens SIMATIC S7-300 series’ medium-sized programmable logic controller (PLC) 315-2DP, which possesses fast processing speed, high reliability, strong anti-jamming capability and is capable of controlling medium-sized complex systems .When an automatic control system is set up, the simplest structure of this system is the mono-master DP system. Generally, we adopt MS communication mode. According to the principle of MS communication, the master exchanges data with its slaves by polling. These control systems are varying because of their different task; therefore two kinds of network structures are usually adopted, which will be described below.
The first structure of the network system is shown in Fig.1. It is a simple mono-master DP system .The master station consists of PLC and PC. And its slave is made of the bus interface module and some field devices. The other I/Os, for example, sensors and switches, are connected to the PLC of master. PC is used to edit and debug program. The tasks of the master are to monitor and control each slave from long distance. Besides, the control arithmetic of this system is done in the master. It is used to control these slaves according to the request of whole control system. Via the bus interface module, the field device is connected to the PROFIBUS-DP network. The slave station receives the controlling command from its master and controls that field devices. With the development of field bus technology, more and more I/O modules are designed. The structure shown in Fig.1 is feasible and convenient. In this case, the slaves receive data from DP network by its communication control module.
In order to further improve the performance of control each slave, it is suggested that the structure of network system shown in Fig. 2 should be adopted .The difference between the structure of system shown in Fig. 2 and Fig. 1 is that the slave in Fig.2 is based on I/O module BL20, DP bus communication modules ,power modules and switching of I/O modules are provided by the Germany Turck Company. The structure of network is still a mono-master DP system .The primary task of master is the same as the system discussed above shown in Fig. 1. It can monitor every slave in long distance and realize the control arithmetic. The slaves connect with the I/O module which adopts vector control mode, and the I/O moduleBL20 connects with the field device. In this way, we can control the entire system better.
The DP masters exchange various message with their slaves. These message includes the services of SRD (send and require responsive data) and SDN(send data with no acknowledge). The DP master sends data to their slaves and receives the data from their Slaves within the DP polling cycle time. To increase the reliability of the data transmission process ,there are mandatory services for the master station .The services offered are shown in Fig.3 .It is quite significant to set up this control system based on PROFIBUS-DP. In this way, the cable length can be reduced, the structure of system becomes simple, the reliability of system is improved, and it makes designing more convenient. What’s more, the control system possesses the highly ability of expansion because the mode of design is modularized.
4 Structure of Software System
In order to realize the control system based on PROFIBUS-DP network, hardware configuration of PROFIBUS-DP network must be done via STEP7 5.2 version software. The application software of monitoring can be edited by configuration software MCGS or the others. But in this control system, we monitor the whole system through MCGS. They will be described below.
4.1 Slave Monitor
This system adopts SIMATIC S7-300 which is supported by programming tool STEP7 V5.2 to complete the hardware configuration, parameter setting, PLC programming, testing, debugging and document processing. The hardware configuration flow diagram is shown in Fig.4.Program consists of organization block, function and function block ,system function and system function block and data block. The user’s program in the DP master controls and monitors the communication on PROFIBUS-DP by special SIMATIC S7 FC blocks. The FCs carries out the following tasks: (1) transfer output data fromS7 CPU to field device, Vice versa; (2) monitor and diagnose scene equipment.
4.2 Master Monitor
The user application system created by MCGS consists of control window, equipment window, user window, real-time database and operating strategy. In this system, according to the practical working condition, the control window is chip capacitor monitoring system; the main equipment are lead feeding machine, lead discharging machine, tin-print machine and assemble machine. The established user window are shear lead, lead feeding, tin-printing ,transmitting, product recording, discharging and capacitance assemble. The real-time database consists of the scene data of the assembly-line and the parameter of real-time processing which includes the working data of various devices, emergency situations ,alarming parameters, etc. In the strategy, we mainly adopt startup strategy, circulation strategy, alarming strategy, matter strategy and exiting strategy. Through real-time monitoring, we get to know each device’s working condition and guarantee the entire production process going smoothly, which has met the requirements of remote monitoring in producing process. The overall monitoring of Master Station is shown in Fig. 5.
5 Conclusion
It is proved by practice that this system can satisfy the demand of control in accuracy, real-time capacity and have high reliability, simple structure, and relatively low prices as well. It is applied to the production field and is able to quickly meet the needs of mass production in CCH mass production, making the whole process achieves production automation and enhance the company’s competitiveness in the market, so that enterprises gradually meet the requirements of industrial modernization.
References
[1] Xiao Yongshan, Song Fumin, Liu Shaojun. Survey onlacement Equipment of SMC/SMD.Equipment forlectronic Products Manufacturing, Sum.143, No.12,p.11-17, Dec.2006.
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[3] Zhang Shiying, Wang Yan, LuoShiyong et al, Type CCHigh Voltage Ceramic Capacitors, electronic components& materials, Vol.23, No.6,pp.10-13, Jun. 2004.
[4] Li Zhengjun, Field Bus and Application, mechanism press,2006.
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[7] L.Lo Bello, O.Mirablla. A Multi-Ring Scheduling Strategyfor Profibus Networks.In Proceedings of the 27th AnnualConference of the IEEE Industrial Electronics Society,Vol.1, pp.2144-2148, Nov.2001.
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Author BiographyChen Zigen (1984-), male, graduate of School of MechatronicsEngineering, University of Electronic Science and Technologyof China, is engaged in research of Algorithm and automaticcontrol system.
中文翻譯：
控制系統(tǒng)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的高壓陶瓷電容器芯片
（機(jī)電一體化工程學(xué)校,中國(guó)電子科技大學(xué),成都 610054,中國(guó)）
摘要：由于現(xiàn)在電動(dòng)機(jī)整體正變得更小，更薄，功能部件越來(lái)越耐高壓，片式電容應(yīng)該做一些改變，以滿足這些要求。出于這個(gè)原因，我們正在尋找一種自動(dòng)化設(shè)備，以滿足上述要求。鑒于目前的情況，我們提出了基于現(xiàn)場(chǎng)總新的被檢定的自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)。通過(guò)總線網(wǎng)絡(luò)的基本特征和結(jié)構(gòu)分析，本文建立了一個(gè)高壓陶瓷電容器芯片（CCH）?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制功能，完成了硬件和軟件配置整個(gè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)已成功地在一些企業(yè)中使用，實(shí)現(xiàn)了高壓陶瓷電容器芯片的自動(dòng)配對(duì)生產(chǎn)，降低成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線；控制系統(tǒng)；配置；PLC。
1. 說(shuō)明
隨著液晶顯示器，液晶電視和筆記本電腦的迅速發(fā)展，有越來(lái)越多的表面貼裝元件（SMC），片式電容就是其中之一。片式陶瓷電容器是多層陶瓷電容器（MLCC），但在高電壓電容中，生產(chǎn)小容量MLCC的是比較困難的。芯片單層陶瓷電容器比MLCC的性能優(yōu)越，它是技術(shù)和成本遠(yuǎn)比MLCC有競(jìng)爭(zhēng)力。隨著市場(chǎng)需求的增加，人們?cè)絹?lái)越多的使用芯片單層陶瓷電容器。近年來(lái)，MLCC在高電壓的方向發(fā)展，但在國(guó)內(nèi)仍然在起步階段。例如，一些高電壓電路，高壓避雷針，激光設(shè)備，電子顯微鏡，在這些高電壓電路用于MLCC用于電容由樹(shù)脂包膜，但是高壓電路的進(jìn)一步集成受到限制。因此，我們?cè)O(shè)計(jì)了芯片高壓陶瓷電容器（CCH），從而填補(bǔ)這一差距。優(yōu)于市場(chǎng)利益的需求，研究基于現(xiàn)場(chǎng)總線CCH的控制系統(tǒng)是非常緊迫的。
現(xiàn)場(chǎng)總線是一種通信網(wǎng)絡(luò)，主要用于工藝和生產(chǎn)自動(dòng)化，這是通信網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)兩個(gè)領(lǐng)域的集成。這也是計(jì)算機(jī)，通信和控制技術(shù)的結(jié)合，是產(chǎn)生并開(kāi)發(fā)出的新一代控制系統(tǒng)。同時(shí),CCH控制系統(tǒng)產(chǎn)生并開(kāi)辟了網(wǎng)絡(luò)。從站在該控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中各自都具有自己的角色。因此，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線的CCH控制系統(tǒng)是可行的?，F(xiàn)場(chǎng)總線是一種現(xiàn)場(chǎng)總線，取決于其杰出的特質(zhì)，強(qiáng)大的可靠性和特別設(shè)計(jì)的。現(xiàn)場(chǎng)總線，尤其適用于除工業(yè)過(guò)程監(jiān)控設(shè)備的連接。此外，它被認(rèn)為是最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CCH和現(xiàn)場(chǎng)總線，CCH控制系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)。
2. 現(xiàn)場(chǎng)總線
現(xiàn)場(chǎng)總線是使用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線,它使用一個(gè)以象征為基礎(chǔ)的介質(zhì)存取控制機(jī)制,并且定時(shí)指令的一個(gè)版本協(xié)議與MS（主站和伺服站點(diǎn)）的在主站和伺服站點(diǎn)之間的方式。在現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議之間的一種象征性的循環(huán)站的邏輯環(huán)在現(xiàn)實(shí)的總線上執(zhí)行。在邏輯環(huán)系統(tǒng)中，主站管理記號(hào)并控制與伺服站點(diǎn)的通信，伺服站點(diǎn)站點(diǎn)的設(shè)備與不能傳輸信號(hào)除非是由主站授權(quán)的總線連接，但是每一個(gè)站點(diǎn)如果獲得了記號(hào)并且有時(shí)間的話都可以成為主站站點(diǎn)。信息在一個(gè)由動(dòng)作環(huán)節(jié)（申請(qǐng)或發(fā)送申請(qǐng)環(huán)節(jié)）、反應(yīng)環(huán)節(jié)（接受或反映環(huán)節(jié)）、和可能的回收環(huán)節(jié)組成的信息環(huán)中傳遞。
DP現(xiàn)場(chǎng)總線總線系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu),包括（mono）主站點(diǎn)、多站點(diǎn)系統(tǒng)。 一般來(lái)說(shuō),指令傳遞方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸采用主站。MS(主站和伺服站點(diǎn))推送模式采用主站和他的伺服站點(diǎn)質(zhì)檢的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行。DP現(xiàn)場(chǎng)總線的運(yùn)作是基于MS裝置連接到網(wǎng)絡(luò)。特別的,每一臺(tái)主站都被指派了一組定期上傳數(shù)據(jù)的伺服站點(diǎn)。通過(guò)這種方式，有權(quán)獲得網(wǎng)絡(luò)(并從而推送伺服站點(diǎn))是一種象征性的循環(huán)中規(guī)定的來(lái)自于臨時(shí)邏輯環(huán)的主站。如果網(wǎng)絡(luò)順利,各個(gè)主站都可表示為足夠的時(shí)間來(lái)完成所有計(jì)劃行動(dòng)。然后指令傳遞到接下來(lái)的主站所在的邏輯環(huán)上。時(shí)間受限于標(biāo)志穿過(guò)所有主站的定義是:DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)周期和對(duì)應(yīng)的伺服站點(diǎn)周期都參與了推送數(shù)據(jù)。
3. 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
這種系統(tǒng)用于CCH的自動(dòng)控制生產(chǎn)線,因此采用DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)主站,兩個(gè)伺服站點(diǎn)和一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成。主站A主要是用來(lái)收集來(lái)自于鉛料機(jī)，tin-print機(jī)和裝配機(jī)開(kāi)關(guān)傳感器的輸入信號(hào),,同時(shí),其輸出信號(hào)控制缸電磁閥、真空閥門(mén)和電磁繼電器。伺服站點(diǎn)B主要是用來(lái)收集來(lái)自于開(kāi)關(guān)傳感器的鉛排放機(jī)的輸入信號(hào)而輸出信號(hào)用于控制圓柱螺線閥、真空閥門(mén)和磁力繼電器。
中央處理單元(CPU),該控制系統(tǒng)采用德國(guó)西門(mén)子公司的“S7 - 300系列”采用SIMATIC中型可編程邏輯控制器(PLC)315 - 2 - DP,具有處理速度極快,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),能夠控制中型的復(fù)雜系統(tǒng)。當(dāng)建立一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí),該系統(tǒng)的最簡(jiǎn)單的硬件結(jié)構(gòu)是mono-master DP系統(tǒng)。一般來(lái)說(shuō),我們采用MS信息傳輸模式。根據(jù)MS信息傳輸?shù)脑瓌t,主站與伺服站點(diǎn)通過(guò)推送信息進(jìn)行交流。這些控制系統(tǒng)是不同的,因?yàn)樗麄兊牟煌娜蝿?wù),因此兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常是采用將下面描述。
第一個(gè)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是顯示在圖1。這是一個(gè)簡(jiǎn)單mono-master DP系統(tǒng)。 主站站點(diǎn)由PLC和電腦組成。它的伺服站點(diǎn)由總線接口模塊和一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等構(gòu)成。其他的I /O系統(tǒng),例如,傳感器和開(kāi)關(guān),被連接到主站的PLC。電腦是用來(lái)編輯和調(diào)試程序的。主站的任務(wù)是監(jiān)視遠(yuǎn)距離和控制每個(gè)伺服站點(diǎn)。此外,該系統(tǒng)的控制算法是在主站中完成的。它是根據(jù)整個(gè)控制系統(tǒng)用來(lái)控制伺服站點(diǎn)的要求。通過(guò)總線接口模塊、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接到DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。伺服站點(diǎn)站點(diǎn)接收控制命令它主站和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的I / O模塊被設(shè)計(jì)出來(lái)。顯示在圖1上結(jié)構(gòu)是可行的、方便的。在這種情況下,伺服站點(diǎn)通過(guò)通訊控制模塊從DP網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)。
為了進(jìn)一步提高其性能的控制每一個(gè)伺服站點(diǎn),圖2 顯示的網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)應(yīng)該被采納。結(jié)構(gòu)之間的區(qū)別在圖2顯示系統(tǒng)和圖1是，圖2中的伺服站點(diǎn)是基于在I / O模塊,DP總線式通信模塊、電源模塊和交換的I / O模塊由德國(guó)圖爾克的公司生產(chǎn)的。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)mono-master DP系統(tǒng)。主站的首要任務(wù)是和之前圖1上討論的系統(tǒng)相同的。它可以遠(yuǎn)程監(jiān)控
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