PLC自动装箱控制系统

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1、PLC自动装箱控制系统前 言板材自动包装系统是北新集团技术中心独立研制开发的一种用于板材的输送、堆垛、对齐、套箱、塑封、热合的全自动包装线。板材在成型后一般都需要包装，以避免受潮、暴晒或在运输过程中受到损坏。人工或半机械化包装效率低下，而且损坏率特别高，本自动包装系统采用特殊的结构，不但提高了产品包装的效率，减轻了工人劳动强度，而且解决了一般自动装箱机生产线上存在的卡机、烂箱的弊端。板材自动包装系统包括方向校正装置、叠合装置、堆垛装置、机械手、装箱成箱装置、塑封装置和塑封热合装置。系统工作时，先将单块的板材叠合成二块，堆垛装置将板材堆垛至指定数量，然后进行对齐，将箱体套在板材上，并用塑封装置对

2、箱体进行塑封，最后进入烘箱对塑封材料进行热收缩，冷却后即可入库。板材自动包装线具有多路独立的分流、翻板、堆垛，经包装段汇流，再进入塑封段完成包装任务。本包装系统的自动化程度很高，整个流水线上基本可以实现无人操作，生产效率高，生产速度为40块/分钟，效益显著，而且设备机构简单，维修方便。其特点在于：控制系统采用先进的OMRONSyamacPLC系统和Panasonic产品，多点位检测，整线全部采用软件互锁。具有极高的控制灵活性和高可靠性，工段过程控制，操作简单，故障处理方便、快速，满足现代化工业大生产的需要。 板材自动包装系统可广泛用于石膏板、矿棉吸声板、建筑装饰板等各种轻质板材的工业自动化生产

3、，具有广阔的应用前景。 毕业设计是学生在大学学习的最后一个教学环节，是在教师的指导下，学生综合运用所学理论知识来分析和解决具有一定复杂程度的实际问题的一个实践过程；是提高学生观察事物，获取信息，理解和表述事物能力及分析，解决实际问题能力的重要教学环节；是培养学生技术经济分析能力，独立工作能力，与人合作能力，创新能力及养成理论联系实际的工作作风和提高工程实践能力的重要途径；是学生走向社会之前对其本身综合素质与能力的全面检验，也是全面衡量学校教育教学质量的一个重要依据。摘 要本设计所用机械部件有电磁阀、堆垛机、翻版机、气控机械抓手等。电气方面有可编程控制器（PLC）、编程器、步进电机、步进电机驱动

4、器、直流电机、光电开关等部件。本系统能实现自动翻版、自动堆垛，然后有机械手把堆成一垛的板材放在纸箱上，机械手操作过程中可编程控制器发出两路脉冲到步进电机驱动器，分别驱动横轴、竖轴的步进电机运转；直流电机拖动底座和手爪的旋转；接近开关、微动开关、旋转码盘将位置信号反馈给主机，由主机发出指令来实现对手臂的伸缩、上下、转动位置的控制；主机发信号到气动电磁阀，以控制手爪的张合来抓放物体。最后塑封完成包装任务。本设计可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数，具有很大的灵活性和可操作性。关键词：可编程控制器；机械手；翻板机；堆垛机 Abstract The mechanical component

5、s used in the design of electromagnetic valve, stacking machine, a replica machine, gas handle, such as mechanical control. Have a programmable logic controller electrical (PLC), programmer, stepping motor, stepper motor drives, DC motor, photoelectric switches, etc. components. The system to achiev

6、e automatic replica, automatic stacker, and then there are mechanical handcarton on the sheet, the mechanical operation of the process of hand-issued two-way programmable controller to the stepper motor pulse drive, horizontal drive, respectively, vertical axis of the stepper motor operation; DC mot

7、or drag of the rotating base and the gripper; close to switch, micro switch, rotary encoder position signal will be fed back to the host by the host issued a directive to achieve on the retractable arm, from top to bottom, rotation position control; host electromagnetic signal to the pneumatic valve

8、 to control the gripper release of Zhang task objects. Plastic packaging to complete the final task. The design changes in accordance with the workpiece and the movement to change the requirements of process-related parameters, with a great deal of flexibility and maneuverability. Key words: PLC; Ma

9、nipulator; flap machine; Stacker目 录第一章 设计系统任务分析及选型1第一节 系统任务分析1第二节 几种常见的控制系统5第三节 控制系统确定7第二章 自动装箱设备的结构及工作原理8第一节 电 机8第二节 包装机10第三节 电磁阀11第四节 光电开关及接近开关13第五节 定位器16第六节 自动翻版机的结构及原理16第三章 F140MR的基本结构及工作原理19第一节 F140MR的基本结构19第二节 F140MR的基本工作原理20第三节 F140MR的性能指标21第四章 F140MR可编程控制器指令及编程22第一节PLC常用编程语言22第二节 F140MR的基本指令

10、24第三节 可编程控制器型号的选择26第五章 PLC控制自动装箱系统设计33第一节控制要求33第二节 流程图33第三节 梯形图35第四节 系统编程37第六章 PLC自动控制系统调试运行39设计总结41结 束 语46参考文献47致 谢48iv阳泉职业技术学院-毕业设计说明书第一章 设计系统任务分析及选型第一节 系统任务分析板材自动包装系统包括方向校正装置、叠合装置、堆垛装置、机械手、装箱成箱装置、塑封装置和塑封热合装置。系统工作时，先将单块的板材叠合成二块，堆垛装置将板材堆垛至指定数量，然后进行对齐，将箱体套在板材上，并用塑封装置对箱体进行塑封，最后进入烘箱对塑封材料进行热收缩，冷却后即可入库。

11、板材自动包装线具有多路独立的分流、翻板、堆垛，经包装段汇流，再进入塑封段完成包装任务。系统工作循环过程所示： 起动 堆垛 装箱 塑封 翻版 垛板设备控制系统（一）概述在金属带材连铸连轧生产线中，如果生产板材，需要按长度要求进行剪切、抛料和垛板。由定尺送料辊和停剪组成定长剪切线，将带材剪成一块一块的板材，板材长度可调。剪下的定长板材由传动辊道送到抛料辊，抛料辊快速地将板材抛到垛板台的可摆动托辊上，在汽缸的作用下，托辊下摆60角，板材落到垛板车上。用关电继电器进行检测，每抛一块料，计数一次。托辊摆下，碰到行程开关后，迅速摆回到水平位置，接受下快板材，如此运行，周二复始，直至生产结束。垛板有一个工位

12、；即抛板计数满所需次数时。根据生产的板材厚度，决定垛板小车自动换工位。当一台垛板小车装满时，移出已垛好的板材，用天车吊走。另一台垛板小车同时移入到垛板台下面，继续接受板材。两台垛板小车连成一体，一台推出，则另一台必定移入。在本设计中选用自动堆垛。（二）垛板设备工作流程图 垛板设备工作流程图机械手的控制过程全部为PLC自动控制，按下起动按钮后，机构从“原点”开始，自动完成一个工作循环过程。即机械手从原点开始下降到A点夹紧工件，带工件上升后右移下降松开工件，然后按原路返回“原点”。再次按下按钮，完成下一次动作。按上完成N个工作循环过程时，即将N个工件放进小车后，按下小车启动按钮，小车开始自动从B点

13、移动到C点，完成装料卸料过程。卸完料然后自动返回B点装料。按下停止按钮，机构将停止操作。机械手工作循环过程所示起动 左限X404（SQ4） 左行Y434原点 X400 （SQ2） 右行Y433 （SQ3） 上限X402上限X402 右限X403 下降Y430 （SQ1） 上升Y432下限X401 下限X401 A B B 夹紧 放松 Y431接通 Y431断开工作过程：梯形图主要由点动操作和自动控制组成,即总程序主要由点动操作和自动控制两个程序段组成。 1.点动操作 点动操作梯形图中的第一逻辑行至EJP700逻辑行。当工作方式选择开关置于”点动”位置时,X406常闭接点断开,执行点动程序段。为

14、安全起见,右移和左移只能在上限位置前提下进行,所以在梯形图相关逻辑行中串有上限开关X402常开接点。夹紧或放松采用S或R指令。右移和左移、上升和下降动作均有限位保护和互锁。为减少按扭数量,着三种点动操作均用”起动”和”停止”按扭,用转换开关选定点动操作方式,见输入输出分配图.由于点操作和自动控制工作不会同时进行,所以在点操作和自动控制两段梯形图中,都使用Y430-Y434的线圈是允许的。 2.自动控制 当工作方式选择开关置于自动控制诶制时,X407常闭接点断开,执行自动控制程序段。自动控制工作过程说明如下: 在原点,机械手处于原点,上限位开关、 左限位开关SQ4、 液压,X402 X404接通

15、位寄存器数据输入端,使M100置”1”(接通),Y435线圈接通,原点指示灯。(1) 下降 按下起动按扭SB1,X400与M100接点接同位移寄存器唯一信号输入端,产生位移信号,M100的”1”态移至M101,M101接通Y430线圈,机械手执行下降动作.同时X402接点断开,.使M100置”0”(断开),Y435断开,原点指示灯熄灭。(2) 夹紧 当机械手下降至压倒下限位开关时,X401与M101闭合,产生移位信号,M102为”1”,M100-M101为”0”,M1001接点断开Y430线圈通路,停止下降；M102的接点接通M200线圈,M200接点接通Y431线圈,工作钳夹紧工件,同时定时

16、器T450开始计时。(3) 上升 当T450延时到1.7s，T450与M102的接点闭合，产生移位信号，M103为“1”，M100-M102均为“0”，M103接点接通Y432线圈，机械手把夹紧的工件提升。因为使用s指令，所以M200线圈保持接通，Y431也保持接通，使机械手继续把工件夹紧。(4) 右移 当机械手上升至撞到上限位开关 SQ2时，X402X403接点闭合，产生移位信号，M104为“1”，M100M103都置“0”。M103接点断开Y432线圈通路，停止上升，同时M104接点接通Y433线圈通路，执行右移动作。(5) 下降 机械右移撞到右限位开关SQ3，X403和M104接点接通移

17、位信号，M105为“1”，停止右移，同时，M105接点接通Y430线圈，机械手下降。(6) 松开 机械手下降撞到SQ1时，X401与M105接点接通移位信号，M106置“1”，M100M105置“0”。M105接点断开Y430线圈回路，停止下降，同时M106接点接通2M200线圈，R指令使M200复位，M200接点断开Y431线圈回路，机械手松开工件并放于B点。同时T451开始计时。(7) 上升 T451延时1.5s，T451与M106接点接通移位信号，M107”为“1”，M100M106置“0”。Y432线圈被接通，机械手又上升。(8) 左移 机械手上升至上限位时，X402与M107接点闭合

18、，移位后，M110置“1”，M100M107置“0”，Y432线圈回路断开，停止上升，同时Y434线圈闭合，左移。(9) 机械手回到原位 当左移撞到SQ4时，X404与M107接点闭合，移位后，M100为“0”，Y434线圈回路断开，停止左移，同时M111置“1”，M111与X404接点接通移围寄存器复位输入端，寄存器全部复位。此时机械手已经返回到原点，X402和X404又闭合，M100又被置“1”，完成了一个工作周期。这样，只要再次按起动按钮，机械手将重复上述动作过程。当按下停止按钮SB2时X405接点闭合，是移位寄存器复位。机械手停止动作。小车的工作循环过程： 起动 装料（B点） 右行X5

19、04 右限X502 X500卸料（C点） 左限X501 左行X505 从上图可见：送料工作循环过程主要有7个动作，即： 原位 翻版 堆垛 塑封 后退 卸料 前进 小车装料 图1.1 工作循环过程第二节 几种常见的控制系统一 可编程序控制器（PLC）、分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的

20、新纪元。在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。二 PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：（一） PLC的基本特点1.从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。2.连续PID控制等多功能，PID在中断站中。3.可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。4.也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站

21、方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。5.PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。6.大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。7.PLC网络如Siemens公司的SINECL1、SINECH1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSECNET、MELSECNET/MINI。8.主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。（二） DCS或TDCS的基本特点1.分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Com

22、puter， Control、CRT）技术于一身的监控技术。2.从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。3.PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。4.是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。5.模拟信号，A/DD/A、带微处理器的混合。6.一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。7.DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。8.缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。9.用于大规模的连续过程控制，如石化等。（三）FCS的基本特点1

23、.基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。2.全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。3.用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。4.在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。5.多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。6.是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。7.用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。8.由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。9.局域网，再可与internet相通。10.改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。第三节 控制

24、系统确定有以上的分析选用F1系列可编程控制器比较合理，F1日本三菱公司生产的F1系列PLC，设计合理，结构紧凑，体积小，重量轻，具有很强的抗干扰能力和负载能力及优良的性能价格比，应用广泛。F1系列PLC型号的含义如下： F1 输入输出总点数 电源电压类型 单元类型 输出方式单元类型：M基本单元 E输入输出混合扩展单元 Ex扩展输入模块 EY扩展输出模块输出方式：R继电器输出S晶闸管输出 T晶体管输出电源电压种类：V100/110V交流E220/240V交流D24V直流由以上型号的含义结合plc自动控制的需要，选择以下型号：F140MR表示F1系列，40个I/O点基本单位，继电器输出，使用直流电

25、源，24V直流输出型。计算所的机械手输入点数为12，输出点数为6，I/O点总点数为18，小车输入点数为7，输出点数为6，I/O点总点数为13 第二章 自动装箱设备的结构及工作原理 第一节 电 机一、电机及电机学概念电机定义：是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称电机（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。 二、电动机的种类1 按工作电源分类 根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2 按结构及工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分

26、为直流电动机，异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同布电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3按起动与运行方式分类 电动机按起动与运行方式可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。4按用途分

27、类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。5按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（旧标准称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。6按运转速度分类 电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。在此主要介绍直流电动机直流电动机直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛

28、应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。1、电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成，电磁式直流电动机由定子磁极、转子（电枢）、换向器（俗称整流子）、电刷、机壳、轴承等构成。电磁式直流电动机的定子磁极（主磁极）由铁心和励磁绕组构成。根据其励磁（旧标准称为激磁）方式的不同又可分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。因励磁方式不同，定子磁极磁通（由定子磁极的励磁线圈通电后产生）的规律也不同。2、串励直流电动机的励磁绕组与转子绕组之间通过电刷和换向器相串联，励磁电流与电枢电流成正比，定子的磁通量随着励

29、磁电流的增大而增大，转矩近似与电枢电流的平方成正比，转速随转矩或电流的增加而迅速下降。其起动转矩可达额定转矩的5倍以上，短时间过载转矩可达额定转矩的4倍以上，转速变化率较大，空载转速甚高（一般不允许其在空载下运行）。可通过用外用电阻器与串励绕组串联（或并联）、或将串励绕组并联换接来实现调速。3、并励直流电动机的励磁绕组与转子绕组相并联，其励磁电流较恒定，起动转矩与电枢电流成正比，起动电流约为额定电流的2.5倍左右。转速则随电流及转矩的增大而略有下降，短时过载转矩为额定转矩的1.5倍。转速变化率较小，为5%15%。可通过消弱磁场的恒功率来调速。4、他励直流电动机的励磁绕组接到独立的励磁电源供电，

30、其励磁电流也较恒定，起动转矩与电枢电流成正比。转速变化也为5%15%。可以通过消弱磁场恒功率来提高转速或通过降低转子绕组的电压来使转速降低。5、复励直流电动机的定子磁极上除有并励绕组外，还装有与转子绕组串联的串励绕组（其匝数较少）。串联绕组产生磁通的方向与主绕组的磁通方向相同，起动转矩约为额定转矩的4倍左右，短时间过载转矩为额定转矩的3.5倍左右。转速变化率为25%30%（与串联绕组有关）。转速可通过消弱磁场强度来调整。 第二节 包装机一、包装机简介包装机是一个产品生产和外包的机器的统称。要分2个方面：1、流水线式整体生产包装 用于食品、医药、化工等行业的(袋装,瓶装)产品的灌装(添充)、封口

31、机、打码。主要包括：液体(膏体)灌装机、枕式包装机、粉剂颗粒包装机等。2、产品外围包装设备 用于产品生产出来后的喷(打)生产日期、封口、缩膜等。 主要包括：灌装机、封口机、喷码机、打包机、真空机、收缩机、真空包装机等。粉剂颗粒液体包装机介绍：a、立式制袋机 主要用于小剂量（一般在1-150ml)的颗粒、粉剂、膏液体的制袋包装，它集制袋、灌装、封口、印码、切袋一体，自动化程度较高，该包装机用于包装农药、兽药、种子、中药、饲料、干燥剂、盐、味精、汤料、茶叶、洗发液、调味汁、油脂、脂膏、化妆品、农药、化肥、医药、兽药、面膜粉、奶粉等物料。b、粉剂颗粒称重包装机 主要是单机设备或配半自动、自动生产线。

32、二、包装机的特别点1. 包装机械用途广泛：目前市场上：食品、化工、医药、轻业都在使用(机械行业相对较少)。2. 具有使用方便(一次完成多道工序：拉袋、制袋、充料、打码、计数计量、封口、送出产品、可自动化，设定后无人操作)。3. 效率高：中国市场的包装机产量以可接近120-240包分钟，替代80年代的手工制品，产量大大超过当时数倍。4、卫生节能 ： 使用包装机干净卫生，不再需要手工作业，可能使用干净、卫生、省料、省袋、省费、环保的功能。 第三节 电磁阀电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。 电磁阀用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压钢控制，所以就会用到

33、电磁阀 一、工作原理 电磁阀里有密闭的腔，在的不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞竿带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。二、分类1、直动式电磁阀： 原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。2、分布直动式电磁阀：原

34、理： 它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。特点： 在零压差或真空、高压时亦可动作，但功率较大，要求必须水平安装。3、先导式电磁阀：原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的

35、压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。特点： 流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。三、故障与排除1、电磁阀通电后不工作检查电源接线是否不良重新接线和接插件的连接检查电源电压是否在工作范围-调致正常位置范围线圈是否脱焊重新焊接线圈短路更换线圈工作压差是否不合适调整压差或更换相称的电磁阀流体温度过高更换相称的电磁阀有杂质使电磁阀的主阀芯和动铁芯卡死进行清洗,如有密封损坏应更换密封并安装过滤器液体粘度太大，频率太高和寿命已到更换产品2、电磁阀不能关闭主阀芯或铁动芯的密封件已损坏更换密封件流体温度、粘度是否过高更换对口的电磁阀有杂质进入电磁阀产阀芯或动铁芯进行清洗弹

36、簧寿命已到或变形更换节流孔平衡孔堵塞及时清洗工作频率太高或寿命已到改选产品或更新产品3、其它情况内泄漏检查密封件是否损坏,弹簧是否装配不良外泄漏连接处松动或密封件已坏紧螺丝或更换密封件通电时有噪声头子上坚固件松动，拧紧。电压波动不在允许范围内，调整好电压。铁芯吸合面杂质或不平，及时清洗或更换。 第四节 光电开关及接近开关 一、光电开关光电开关是把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的（即电缘绝），所以它可以在许多场合得到应用。工作原理 光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通

37、电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型。二、接近开关接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。1、性能特点在各类开关中，有一种对接近它物件有“感知”能力的元件位移传感器。利用位移传感器对接近

38、物体的敏感特性达到控制开关通或断的目的，这就是接近开关。当有物体移向接近开关，并接近到一定距离时，位移传感器才有“感知”，开关才会动作。通常把这个距离叫“检出距离”。不同的接近开关检出距离也不同。有时被检测验物体是按一定的时间间隔，一个接一个地移向接近开关，又一个一个地离开，这样不断地重复。不同的接近开关，对检测对象的响应能力是不同的。这种响应特性被称为“响应频率”。2、种类因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种：（1）涡流式接近开关这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开

39、关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。（2）电容式接近开关这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，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接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。（3）霍尔接近开关霍尔元件是一种磁敏元件。利用霍

40、尔元件做成的开关，叫做霍尔开关。当磁性物件移近霍尔开关时，开关检测面上的霍尔元件因产生霍尔效应而使开关内部电路状态发生变化，由此识别附近有磁性物体存在，进而控制开关的通或断。这种接近开关的检测对象必须是磁性物体。（4）光电式接近开关利用光电效应做成的开关叫光电开关。将发光器件与光电器件按一定方向装在同一个检测头内。当有反光面（被检测物体）接近时，光电器件接收到反射光后便在信号输出，由此便可“感知”有物体接近。（5）热释电式接近开关用能感知温度变化的元件做成的开关叫热释电式接近开关。这种开关是将热释电器件安装在开关的检测面上，当有与环境温度不同的物体接近时，热释电器件的输出便变化，由此便可检测出

41、有物体接近。(6)其它型式的接近开关当观察者或系统对波源的距离发生改变时，接近到的波的频率会发生偏移，这种现象称为多普勒效应。声纳和雷达就是利用这个效应的原理制成的。利用多普勒效应可制成超声波接近开关、微波接近开关等。当有物体移近时，接近开关接收到的反射信号会产生多普勒频移，由此可以识别出有无物体接近。3、主要用途接近开关在航空、航空、航天技术以及工业生产中都有广泛的应用。在日常生活中，如宾馆、饭店、车库的自动门，自动热风机上都有应用。在安全防盗方面，如资料档案、财会、金融、博物馆、金库等重地，通常都装有由各种接近开关组成的防盗装置。在测量技术中，如长度，位置的测量；在控制技术中，如位移、速度

42、、加速度的测量和控制，也都使用着大量的接近开关。4、选用注意事项在一般的工业生产场所，通常都选用涡流式接近开关和电容式接近开关。因为这两种接近开关对环境的要求条件较低。当被测对象是导电物体或可以固定在一块金属物上的物体时，一般都选用涡流式接近开关，因为它的响应频率高、抗环境干扰性能好、应用范围广、价格较低。若所测对象是非金属（或金属）、液位高度、粉状物高度、塑料、烟草等。则应选用电容式接近开关。这种开关的响应频率低，但稳定性好。安装时应考虑环境因素的影响。若被物为导磁材料或者为了区别和它在一同运动的物体而把磁钢埋在被测物体内时，应选用霍尔接近开关，它的价格最低。在环境条件比较好、无粉尘污染的场

43、合，可采用光电接近开关。光电接近开关工作时对被测对象几乎无任何影。因此，在要求较高的传真机上，在烟草机械上都被广泛地使用。在防盗系统中，自动门通常使用热释电接近开关、超声波接近开关、微波接近开关。有时为了提高识别的可靠性，上述几种接近开关往往被复合使用。无论选用哪种接近开关，都应注意对工作电压、负载电流、响应频率、检测距离等各项指标的要求。 第五节 定位器电气阀门定位器的工作原理电气阀门定位器是按力平衡原理设计工作的，其工作原理是在气动阀门定位器的基础上开发而成的电流信号控制阀门定位器。当从电动调节器来的电流信号，输入到力矩马达组件的线圈时，在力矩马达的气隙中产生一个磁场，它与永久磁铁产生的磁

44、场共同作用，使衔铁产生一个向左的力，主杠杆（衔铁）绕支点转动，档板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，送入薄膜执行机构气室，使阀杆向下移动，并带动反馈杆绕支点转动，连接在同一轴上的反馈凸轮作逆时针主向转动，通过滚轮使付杠杆绕支点转动，并将反馈弹簧拉伸、弹簧对主杠杆的拉力与力矩马达作用在主杠杆上的力矩相等时，械杆系统达到平衡状态。此时，一定的信号电流就与一定人阀门位置相对应。弹簧是作调整零位用的。 以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将凸轮翻转，A向变成B向等，即可。所谓正作用定位器，就是信号电流增加，输出压力亦增加；所谓反作用定位器，就是信号电流增加，输出压力则减少。一台正作用执行机构只

45、要装上反作用定位器，就能实现反作用执行机构的动作；相反，一台反作用执行机构只要装上反作用定位器，就能实现正作用执行机构的动作。 第六节 自动翻版机的结构及原理如何利用plc来实现翻板机的自动控制一、 设备构成及动作实现1、 翻板机的整体结构（如图1）： 翻板机结构图1驱动电机 2送料小车 3活动台板 4侧挡 5上横梁 6夹紧梁2、 工作流程：自动翻板机整体上分为侧工作台部分和翻转圆盘部分。侧工作台部分主要包括驱动电机和送料小车，用来完成送料或取料任务；翻转圆盘部分主要包括夹紧梁、侧挡和翻转圆盘，分别由液压马达和液压油缸来驱动，用来完成夹紧和翻料任务。自动翻板机的工作流程是：物料由侧工作台送入翻

46、转圆盘，夹紧梁向下夹紧物料后进行翻转，达到合适位置时，停止翻转，撤销夹紧，仍由侧工作台将物料取出、运走。 对系统的功能要求是：能够根据物料吨位的不同适当的调整夹紧力的大小，确保物料能够被可靠地夹紧、翻转；能够方便地进行参数设置、手动调试；具有实时监控功能。二、系统的程序设计自动翻板机设计为手动和自动两种工作模式，可以在控制面板上进行两种模式的自由切换。工作过程流程图 手动工作模式主要用来调试设备，检测翻板机各机械部分的运动协调状况；在触摸屏上为分别每个运动机构设置了启动按钮，直接操作这些按钮就可以实现对应部分的点动动作。自动模式是自动翻板机的正常工作模式，也是程序设计的关键所在。在设计这一工作

47、模式时，我们将系统的整个自动工作过程划分成若干阶段，每个阶段都独立完成一部分的工作，然后再由plc将各个阶段按照一定的顺序有机的结合起来，构成完整的自动程序。这样做的目的：一是有利于程序的编制，增加程序的可读性，尤其是为将来设备调试和维修提供方便；二是确保翻板机的各个工作环节更加安全、更加可靠。实践证明，这个办法确实行之有效。另外，由于液压系统的长时间工作或者周围空气环境的变化，必然会导致液压油的温度发生变化，所以自动翻板机还需要具有温度检测与自动调节功能，以保证液压元件正常工作。这部分工作由a/d模块来完成，当检测到油温超出设定的温度范围后，自动启动相应的温度调节装置，使液压系统温度控制在一

48、定范围之内。 第三章 F140MR的基本结构及工作原理第一节 F140MR的基本结构传统的继电接触系统通常由输入设备、控制线路和输出设备三大部分组成。一、 输入与输出部件这是PLC与输出控制信号和被控制设备连接起来的部件，输入部件接收从开关、按钮、继电器触电和传感器等输入的现场控制信号，并将这些信号转换成中央处理器能够接受和处理的数字信号。输出部件接受经过中央处理器处理过的输出数字信号，并把它转换成被控制设备或显示装置所能接受的电压或电流信号，以驱动接触器、电磁阀和指示器件等。二 、中央处理单元中央处理单元包括微处理器、系统程序存储器和用户程序存储器。微处理器是PLC的核心部件，整个PLC的工

49、作过程都是在中央处理器的统一指挥和协调下进行的，它的主要任务是按一定的规律和要求读入被控对象的各种工作状态，然后根据用户所编制的应用程序的要求去处理有关数据，最后再向被控对象送出相应的控制信号。存储器是保存系统程序和用户程序的期间。系统存储器主要用于存放系统正常工作所必须的程序。用户存储器主要用于存放用户按照要求所编制的程序，可经过编程器进行必要的修改。三 、电源部件电源部件是把交流转换成直流电源的装置，它向PLC提供所需要的高质量直流电源。四 、 编程器编程器是PLC必不可少的重要外围设备。它主要对用户程序进行输入、检查、调节和修改，并用来监视PLC的工作状态。PLC的基本结构如下图：编程器

50、第二节F140MR的基本工作原理当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。一、 输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二、

51、用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排

52、在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。三、 输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。第三节 F140MR的性能指标一、编程语言PLC常用的编程语言由梯形图语言、助记符语言、流程图语言及某些高级语言等，目前常用最多的是前两种。二、 指令种类数和条数以及I/O总点数指令种类数和条数以及I/O总点数见表3.1：表3.1型 号I/0点数 基本指

53、令 执行时间模拟模块量通信F1241281.63.6s有较 强三、 PLC内部继电器的种类和点数PLC内部继电器（普通）的种类和点数见表3.2：表3.2型号 输入 继电器 输出 继电器辅助 继电器状态寄存器定时器F1X400X413 X500X513Y430Y437Y530Y537M100M177M200M277S600S607T450T457四、 用户程序存储量用户程序存储器用于存储通过编程器输入的程序，其存储容量通常是以字为单位来计算的。F1的存储量为2K。五、 扫描速度其扫描速度以ms/K字为单位表示。 而F1的基本指令执行时间1.63.6s。六、 工作环境一般情况再以下环境条件下工作：

54、使用温度0550C，储存温度-20700C；环境湿度，使用时35%85%RH（无凝露）；抗冲击性能，JISC0912标准,10G,3轴方向各3次；抗噪声能力，用噪声模拟器产生电压为1000伏(峰峰值)、脉宽1s、30100Hz的噪声；防震性能，JISC0911标准，1055HZ，0.5(最大2G),3轴方向各2次(但用DIN导轨安装时为0.5G)。第四章 F140MR可编程控制器指令及编程第一节 PLC常用编程语言根据PLC应用范围，程序设计语言可以组合使用，常用的程序设计语言是：梯形图程序设计语言；布尔助记符程序设计语言（语句表）；功能表图程序设计语言；功能模块图程序设计语言；结构化语句描述

55、程序设计语言；梯形图与结构化语句描述程序设计语言；布尔助记符与功能表图程序设计语言；布尔助记符与结构化语句描述程序设计语言。一、梯形图（Ladder Diagram） 程序设计语言梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻

56、辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。梯形图程序设计语言的特点是： （1）与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；(2)与原有继电器逻辑控制技术相一致，对电气技术人员来说，易于撑握和学习；(3)与原有的继电器逻辑控制技术的不同点是，梯形图中的能流（Power FLow）不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，因此，应用时，需与原有继电器逻辑控制技术的有关概念区别对待；(4)与布尔助记符程序设计语言有一一对应关系，便于相互的转换和程序的检查。二、布尔助记符（Boolean Mnemonic）程序设计语言布尔助记符程序设计语言是用布尔助记符来描述程序的一种程

57、序设计语言。布尔助记符程序设计语言与计算机中的汇编语言非常相似，采用布尔助记符来表示操作功能。布尔助记符程序设计语言具有下列特点：（1）采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于撑握的特点；（2）在编程器的键盘上采用助记符表示，具有便于操作的特点，可在无计算机的场合进行编程设计；（3）与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本类同。三、功能表图（Sepuential Function Chart）程序设计语言功能表图程序设计语言是用功能表图来描述程序的一种程序设计语言。它是近年来发展起来的一种程序设计语言。采用功能表图的描述，控制系统被分为若干个子系统，从功能入手，使系统的操作具有明确的

58、含义，便于设计人员和操作人员设计思想的沟通，便于程序的分工设计和检查调试。功能表图程序设计语言的特点是：（1）以功能为主线，条理清楚，便于对程序操作的理解和沟通；（2）对大型的程序，可分工设计，采用较为灵活的程序结构，可节省程序设计时间和调试时间；（3）常用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合；（4）只有在活动步的命令和操作被执行，对活动步后的转换进行扫描，因此，整个程序的扫描时间较其他程序编制的程序扫描时间要大大缩短。功能表图来源于佩特利（Petri）网，由于它具有图形表达方式，能较简单和清楚地描述并发系统和复杂系统的所有现象，并能对系统中存有的象死锁、不安全等反常现象进行分析和建模，在模

59、型的基础上能直接编程，所以，得到了文泛的应用。近几年推出的PLC和小型集散控制系统中也已提供了采用功能表图描述语言进行编程的软件。关于佩特利（Petri）网的一些基本概念，我在以后有机会时再介绍给各位，以有助于对功能表图的进一步理解。五、结构化语句（Structured Text） 描述程序设计语言结构化语句描述程序设计语言是用结构化的描述语句来描述程序的一种程序设计语言。它是一种类似于高级语言的程序设计语言。在大中型的PLC系统中，常采用结构化语句描述程序设计语言来描述控制系统中各个变量的关系。它也被用于集散控制系统的编程和组态。结构化语句描述程序设计语言采用计算机的描述语句来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数制造厂商