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1、基于PLC 的自动加料机掌握系统毕业设计(doc 50 页)南昌工程学院毕业设计题目： 基于 PLC 的自动加料机掌握系统学专院：业：机械与电气工程学院09 机电一体化2班姓名：#学号：#指导教师：#完成日期：2023年 6月23名目第一章 绪论51.1 设计背景和争论意义51.2 自动加料机掌握系统的技术要求6其次章 可编程掌握器根底82.1 PLC 的简介82.2 PLC 的构造92.3 PLC 的分类102.4 PLC 的特点122.5 PLC 的应用142.6 PLC 的进展152.7 PLC 系统的其他设备162.8 PLC 的编程语言及设计原则162.9 PLC 的通信联网19第三
2、章 系统硬件设计213.1 PLC 的选择213.2 自动加料机的选择223.3 变频器的选择2343.4 触摸屏的选择263.5 触摸屏人机界面设计283.6 电动机的选择313.7 气缸的选择34第四章 系统软件设计364.1 工作流程图及主电路的接线图364.2 PLC 模块I/O 端口安排384.3 系统程序设计40总 结48致谢49参考文献505第一章 绪论1.1 设计背景和争论意义制造业是现代文明的支柱之一，其既占有根底地位，又处于前沿关键;它是 工业进展的主体又是国民经济持续进展的根底。以前的工厂都是利用人工的方式进展生产加工，这样的工作的方式，不仅没有安全保障，而且没有很高的经
3、济效益。特别是加工制造业方面，都是小工厂，小作坊形式，没有自动化的设备，什么事只能靠人力去做，在乡镇里表达的更明显。而制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的根底；作为经济社会进展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中表达。是提高我国国民生产的重要支柱，制造业直接表达了一个国家的生产力水平，是区分进展中国家和兴旺国家的重要因素，制造业在世界兴旺国家的国民经济中占有重要份额。随着国内的进展形式越来越好，竞争也越来越剧烈，高科技设备渐渐代替了以前的手工操作方式，自动化设备也越来越多，自动掌握系统用的越来越多。 公司面对的压力也越来越大，不仅要考虑国内的对手，国外的竞争逐步加
4、大， 随着信息科技、市场经济的迅猛进展，国内、国际市场竞争日益剧烈，产品更更为快速，尤其是随着高科技的日月异，产品的类型、工艺外形越来越简单，再加上企业经营与进展必会面对对劳工的短缺、人工本钱要省力化、合理化与自动化的进展趋势！传统的手工送料已经不能满足要求，这时自动加料机就应运而生。在今日现代科学技术的很多领域中，什么是加料机呢？顾名思义，加料机就是特地用于粒料，粉料，片状料，带状等材料的自动化，数控化， 准确化的输送机器，无论是轻工行业还是重工业都不行缺少的设备。传统观念，6送料机是借助于机器运动的作用力加于材料，对材料进展运动运输的机器。改革开放以来，各项技术的不断进展，如自动掌握技术、
5、电力电子技 术、检测技术和信息技术，使得这些应用的领域越来越多。作为关心装置的送料机构自动化水平也需要越来越高。提高自动化的水平不仅可以提高效率、产品的质量同时也能保证工人的人身安全。综上所述，在本着节约资金、降低本钱，提高生产效率，保障人身安全的情 况下对加料机机构进展自动化设计。设计出更加适合于工作环境的加料机构。此设计中自动加料机掌握体统就是承受以 PLC 为核心的自动掌握技术来实现功能来实现的。1.2 自动加料机掌握系统的技术要求在玻璃制造行业中，玻璃全电熔技术中的人工加料方式渐渐被自动加料系统取代。自动加料系统 具有工作时间长、操作简洁、加料均匀、自动化程度高等优点，因此，一些有实力
6、承受全电熔的玻璃产家已经开头使用自动加料设备。为此，本人以此设计一套以 PLC 程序掌握的自动加料设备的掌握的程序。工艺要求如下：自动加料机的机械系统共设计了 2 台电动机，振动电机和变频电机，分别实现对加料设备的振动和对传送带的驱动。振动是使物料能顺当的下落到传送带上，不至于卡住。驱动电机是驱动传送带运动，将物料装入下料口中。此系统的工作全过程是：启动系统，然后推动手臂到位，待到手臂到位后触动行程开关，此时给PLC 一个信号驱动变频器启动。接着启动变频电机E13，此时变频电机驱动传送带转动，传送带上 E5、E6 上的料就加到料斗 E11 中去。为保证传送带上有料且不消灭堆料及缺料现象本例承受
7、了断续加料方式，及启动振动器加料时间 T3 再停顿振动器停顿加料时间 T4，如此循环，直到累计加料时间到达T2。这时候停顿振动器和变频器，接着延时时间 T5 510 秒。接着缩回手臂， 带手臂缩回到位后，再延时时间T6 510 秒。这样循环下去，直到到达设定的7运行次数再停顿系统。图 1.1运动过程示意图8其次章 可编程掌握器根底2.1 PLC 的简介可编程掌握器 Programmable Controller是计算机家族中的一员，是为工业掌握应用而设计制造的。早期的可编程掌握器称作可编程规律掌握器Programmable Logic Controller，简称 PLC，它主要用来代替继电器实
8、现规律掌握。随着技术的进展，这种装置的功能已经大大超过了规律掌握的范围， 因此，今日这种装置称作可编程掌握器，简称 PC。但是为了避开与个人计算机Personal Computer的简称混淆，所以将可编程掌握器简称 PLC。在 60 年月，汽车生产流水线的自动掌握系统根本上都是由继电器掌握装置构成的。当时汽车的每一次改型都直接导致继电器掌握装置的重设计和安装。 随着生产的进展，汽车型号更的周期愈来愈短，这样，继电器掌握装置就需要常常地重设计和安装，格外费时，费工，费料，甚至阻碍了更周期的缩短。为了转变这一现状，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用的掌握装置取代继电器掌握装置，并提出
9、了十项招标指标，即：1、编程便利，现场可修改程序；2、修理便利，承受模块化构造；3、牢靠性高于继电器掌握装置；4、体积小于继电器掌握装置；5、数据可直接送入治理计算机；6、本钱可与继电器掌握装置竞争；7、输入可以是沟通 115V；8、输出为沟通 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；910、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。这种型的工业掌握装置以其简洁易懂，操作便利，牢靠性高，通用敏捷，体积小，使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推
10、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。这一型工业掌握装置的消灭，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 年开头研制。于 1977 年开头工业应用。2.2 PLC 的构造1. 根本构造：各种 PLC 的组成构造根本一样，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
11、一般均承受可电擦除的 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，刷系统输出。3. 中心处理器： 中心处理器单元一般由掌握器、运算器和存放器组成。CPU 通过地址总线、数据总线、掌握总线与储存单元、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沟通输入电路。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；沟通输入电路适用于在有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。沟通输入电路和直流输入电路类似，外接的输入电源改为220V 沟通电源。5. 输入输出接口
12、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，以便掌握接触器线圈等电器的通、断电。PLC 的输入输出接口电路一般承受光耦合隔离技术，可以有效地保护内部10电路。6. 电源：PLC 一般使用 220V 沟通电源或 24V 直流电源，内部的开关电源为 PLC 的中心处理器、 存储器等电路供给 5V、12V 、24V 直流电源， 使 PLC 能正常工作。7. 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
13、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掌握外部负载。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根本单元相连，使 PLC 的配置更加敏捷，以满足不同掌握系统的需要；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。2.3 PLC 的分类PLC可编程掌握器在现代的自动化行业中应用广泛，那么 PLC 在广泛的应用中，可以分为几大类呢，人们又是怎么样通过区分的呢？PLC 产品种类繁多，其规格和性能也各不一样。对PLC 的分类，通常依据其构造形式的不同、功能的差异和 I/
14、O 点数的多少等进展大致分类。1.按功能分类依据 PLC 所具有的功能不同，可将 PLC 分为低档、中档、高档三类。（1） 低档PLC 具有规律运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等根本功能，还可有少量模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功 能。主要用于规律掌握、挨次掌握或少量模拟量掌握的单机掌握系统。11（2） 中档PLC 除具有低档 PLC 的功能外，还具有较强的模拟量输入输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等 功能。有些还可增设中断掌握、PID 掌握等功能，适用于简单掌握系统。（3） 高档PLC 除具有中档机的功能外，还增加了带符号算术运算
15、、矩阵运算、位规律运算、平方根运算及其它特别功能函数的运算、制表及表格传送 功能等。高档 PLC 机具有更强的通信联网功能，可用于大规模过程掌握或构成分布式网络掌握系统，实现工厂自动化。3按 I/O 点数分类依据 PLC 的 I/O 点数的多少，可将 PLC 分为小型、中型和大型三类。(1). 小型 PLCI/O 点数 2048 点；多 CPU，16 位、32 位处理器，用户存储器容量 816K如：S7-400德国西门子公司GE-GE 公司C-2023立石公司K3三菱公司等2按构造形式分类依据 PLC 的构造形式，可将 PLC 分为整体式和模块式两类。1整体式 PLC整体式 PLC 是将电源、
16、CPU、I/O 接口等部件都集中装在一个机箱内， 具有构造紧凑、体积小、价格低的特点。小型 PLC 一般承受这种整体式构造。整体式 PLC 由不同 I/O 点数的根本单元又称主机和扩展单元组成。根本单元内有 CPU、I/O 接口、与 I/O 扩展单元相连的扩展口，以及与编程器或 EPROM 写入器相连的接口等。扩展单元内只有 I/O 和电源等，没有 CPU。根本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式 PLC 一般还可配备特别功能单元，如模拟量单元、位置掌握单元等，使其功能得以扩展。2模块式 PLC模块式 PLC 是将 PLC 各组成局部，分别作成假设干个单独的模块，如CPU 模块、I/O
17、 模块、电源模块有的含在CPU 模块中以及各种功能模块。模块式 PLC 由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式 PLC 的特点是配置敏捷，可依据需要选配不同规模的系统， 而且装配便利，便于扩展和修理。大、中型 PLC 一般承受模块式构造。还有一些 PLC 将整体式和模块式的特点结合起来，构成所谓叠装式 PLC。叠装式 PLC 其 CPU、电源、I/O 接口等也是各自独立的模块，但它们之间是靠电缆进展联接，并且各模块可以一层层地叠装。这样，不但系统可以敏捷配置，还可做得体积小巧。2.4 PLC 的特点131、丰富的 I/O 接口模块PLC 针对不同的工业现场信号，如：
18、沟通或直流；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、高牢靠性（1） 全部的 I/O 接口电路均承受光电隔离，使工业现场的外电路与 PLC 内部电路之间电气上隔离。（2） 各输入端均承受 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为 1020ms.（3） 各模块均承受屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4） 承受性能优良的开关电源。（5） 对承受的器件进展严格
19、的筛选。（6） 良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生特别状况， CPU 马上承受有效措施，以防止故障扩大。（7） 大型 PLC 还可以承受由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统,使牢靠性更进一步提高。3、承受模块化构造为了适应各种工业掌握需要，除了单元式的小型 PLC 以外，绝大多数 PLC 均承受模块化构造。PLC 的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均承受模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可依据用户的需 要自行组合。4、安装简洁，修理便利PLC 不需要特地的机房，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
20、 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，便于用户了解运行状况和查找故障。14由于承受模块化构造，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的 方法，使系统快速恢复运行。5、编程简洁易学PLC 的编程大多承受类似于继电器掌握线路的梯形图形式，对使用者来说， 不需要具备计算机的特地学问，因此很简洁被一般工程技术人员所理解和掌 握。2.5 PLC 的应用PLC 的应用领域，最初，PLC 主要用于开关量的规律掌握。随着 PLC 技术的进步，它的应用领域不断扩大。如今，PLC 不仅用于开关量掌握，还用于模拟量及数字量的掌握，可采集与存储数据，还可对掌握系统进展监控；还可联网
21、、通讯，实现大范围、跨地域的掌握与治理。PLC 已日益成为产业掌握装置家族中一个重要的角色。但归纳起来，PLC 的主要应用有以下五个方面。1. 开关规律量掌握开关规律量掌握是 PLC 最根本的应用，即用PLC 取代传统的继电器掌握系统，实现规律掌握和挨次掌握。如机床电气掌握、电动机掌握、注塑机掌握、电镀流水线、电梯掌握等等。总之， PLC 既可以用于单机掌握，也可以用于多机群和生产线的掌握。2. 模拟量过程掌握除了数字量之外，PLC 还能掌握连续变化的模拟量，如温度、压力、速度、流量、液位、电压和电流等均为模拟量。通过 各种传感器将相应的模拟量转换为电信号，然后通过 A/D 模块将他们转换为数
22、字量送到 PLC 内部 CPU 处理，处理后的数字量在经过 D/A 模块转换为模拟量进展输出掌握。假设使用专用的智能 PID 模块，可以实现对模拟量的闭环掌握。3. 机械件位置掌握位置掌握是指 PLC 使用专用的位置掌握模块来15掌握步进电机或伺服电机，从而实现对各种机械构件的运动掌握，如掌握构 件的速度、位移、运动方向等。PLC 的位置掌握典型应用有机器人的运动掌握、机械手的位置掌握、电梯运动掌握等，PLC 还可以和计算机数控装置组成数控机床，以数字掌握方式掌握零件的加工、金属的切削等，实现高精度 的加工。4. 现场数据采集处理目前 PLC 都具有数据处理指令、数据传送指令、算术和规律运算指
23、令和循环移位与移位指令，所以由 PLC 构成的监控系统，可以便利的对生产现场的数据进展采集、分析和加工处理。数据处理通 常用于诸如柔性制造系统、机器人和机械手的掌握系统等大中型掌握系统中。5. 通信联网、多级掌握PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机之间通信，要承受其专用通信模块，并利用 RS-232 或 RS-422A 接口，用双绞线过同轴电缆或光缆将它们连接成网络。并由一台计算机与多台 PLC 组成的分布式掌握系统，进展“集中治理，分散掌握”，建立工厂的自动化网络。PLC 还可以连接 CRT 显示器或打印机，实现显示和打印。2.6 PLC 的进展虽然 PLC 问世时间不长，但是随着
24、微处理器的消灭，大规模，超大规模集成电路技术的快速进展和数据通讯技术的不断进步，PLC 也快速进展，其进展过程大致可分三个阶段：1、早期的 PLC60 年月末70 年月中期早期的 PLC 一般称为可编程规律掌握器。这时的 PLC 多少有点继电器掌握装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的挨次掌握，定时等。它在硬件上以准计算机的形式消灭，在 I/O 接口电路上作了改进以适应工16业掌握现场的要求。装置中的器件主要承受分立元件和中小规模集成电路，存储器承受磁芯存储器。另外还实行了一些措施，以提高其抗干扰的力量。在软件编程上，承受宽阔电气工程技术人员所生疏的继电器掌握线路的方式梯形图
25、。因此，早期的 PLC 的性能要优于继电器掌握装置，其优点包括简洁易懂， 便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中 PLC 特有的编程语言梯形图始终沿用至今。2、中期的 PLC70 年月中期80 年月中，后期在 70 年月，微处理器的消灭使 PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开头承受微处理器作为 PLC 的中心处理单元(CPU)。这样，使 PLC 得功能大大增加。在软件方面，除了保持其原有的规律运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块、
26、各种特别功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种规律线圈的数量增加，还供给了肯定数量的数据存放器，使 PLC 得应用范围得以扩大。3、近期的 PLC80 年月中、后期至今进入 80 年月中、后期，由于超大规模集成电路技术的快速进展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 PLC 所承受的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 PLC 的处 理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用规律处理芯片。这样使得 PLC 软、硬件功能发生了巨大变化。2.7 PLC 系统的其他设备PLC 系统的其他设备，根本功能是对信息和数据的处理。通用的有编程器、可编程终端、打印机、条码读入机等等。编程设备：编程
27、器是 PLC 开发应用、监测运行、检查维护不行缺少的器件， 用于编程、对系统作一些设定、监控 PLC 及 PLC 所掌握的系统的工作状况，但它不直接参与现场掌握运行。我程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机运行编程软件充当编程器。也就是我们系统的上位机。人机界面：最简洁的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏或触摸屏式17的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机运行组态软件充当人机界 面格外普及。2.8 PLC 的编程语言及设计原则不同的厂家的 PLC 有不同的编程语言，但就某个厂家来说，PLC 的编程语言也就那么几种。下面以西门子 PLC 的编程语言为例，说明一下各种编程语言的异同
28、。1. 梯形图LAD这是使用最多的 PLC 编程语言。因与继电器电路很相像，具有直观易懂的特点，很简洁被生疏继电器掌握的人员所把握，特别适合于数字规律量掌握。梯形图由触点、线圈和用方框表示的指令构成。触点代表规律输入条件， 线圈代表规律运算结果，常用来掌握指示灯、开关盒内部标志位等，指令框用来表示定时器、计数器或数学运算等附加指令。在程序中，最左边是主信号流， 信号流总是从左流向右。2. 挨次功能图SFC这是一种位于其他编程语言之上的图形语言，用来编制挨次掌握的程序。编 写时，工艺过程被划为假设干个挨次消灭的步，每步中包括掌握输出的动作，从一步到另一的转换由转换条件来掌握，特别适合于生产制造过
29、程。3. 功能块图FBD功能块图使用类似于布尔代数的图形规律符号来表示掌握规律，一些简单的 功能用指令框表示，适合于有数字电路根底的编程人员使用。功能块图用类似18于与门、或门的框图来表示规律运算关系，方框的左侧为规律运算的输入变量， 右侧为输出变量，输入、输出端的小圈圈表示非运算，方框用“导线”连在一起，信号自左向右。4. 语句表STL这是一种类似于微机汇编语言的一种文本编程语言，由多条语句组成一个程 序段。语句表适合于阅历丰富的程序员使用，可以实现某些梯形图不能实现的功能。5. 构造化文本ST构造化文本时为 IEC61131-3 标准创立的一种专用的高级语言。与梯形图相比，它可实现简单的数
30、学运算，编写的程序格外简洁和紧凑。STEP 7 的 S7 SCL 构造化掌握语言、编程语言和 C 语言、Pascal 语言相像， 特别适合于习惯使用高级语言编程的人员使用。在设计 PLC 时总会有一些原则上的要求，也就是设计的根本原则，PLC 掌握系统与其他的工业掌握系统类似，其目的是为了实现被控对象的工艺要求，从而提高生产效率的品质质量。在设计 PLC 掌握掌握系统是应依据以下根本原则进展，1. 生疏掌握对象，确定掌握范围设计前要实地考察，全面且具体地了解被控对象的特点和生产工艺过程。同 时要收集各种资料，归纳出工作状态流程图，并与有关的机械设计人员和实际操作人员进展相互的沟通和争论，明确掌
31、握人物和设计要求。要了解工艺工程和机械运动与电气执行元件之间的关系和对掌握系统的掌握要求，共同拟定出电气掌握方案，最终归纳出电气执行元件的运动节拍表。这也是 PLC 要正确实现的根本任务。192. 优化掌握系统，确定 PLC 型号在确定了掌握对象和掌握范围之后，需要制定制订相应的掌握方案。在满足 掌握要求的前提下，力争使设计出来的掌握系统简洁、牢靠、经济以及使用和修理便利。掌握方案的制订可以依据生产工艺和机械运动的掌握要求，确定电气掌握系 统的工作方式。是单机掌握就可以满足要求，还是需要多机联网通信的方式。最终，综合考虑全部的要求，确定所要选用的 PLC 型号，以及其他的各种硬件设备。3. 可
32、升级性随着生产工艺的不断进展，原有的掌握系统也要不断地升级和改进，才能适 应的掌握环境和要求。这就要求在设计 PLC 掌握系统的时候，应考虑到日后生产进展和工艺的改进，而适当留有一些余量，便利后面的升级。4. 提高牢靠性和安全性在考虑完全部的掌握细节和应用要求之后，还必需要特别留意掌握系统的 安全性和牢靠性。大多数的工业掌握现场，布满了各种各样的干扰和潜在的突发状态。因此，在设计的最初阶段就要考虑到这方面的各种因素，到现场去观看和收集数据。没有了安全性和牢靠性的掌握系统，其他的一切都无从谈起。2.9 PLC 的通信联网只要两个系统之间存在着信息的交换，那么这种交换就叫通信。通过对通信 技术的应
33、用，可以实现在多个系统之间进展数据的传送、交和处理。PLC 与计算20机、PLC 与外围设备、PLC 与 PLC 之间的通信统称为 PLC 的通信。一个通信系统，从硬件来看，是由发送设备、接收设备、掌握设备和通信介 质等组成，从软件来看，还必需有通信协议和通信软件的协作。1. 通信方式依据数据的传输方式进展分类，可以将通信方式分为两种：并行通信和串行 通信。并行通信的特点是将多个数据位同时进展传输，传输的数据有多少位，就相应的有多少根传输线，因此并行通信的传输速度快。但是随着传输位数的增多， 电路的简单程度也就相应增加，本钱也随着增加，因此，并行传输比较适合于短距离的数据通信。串行通信的特点是
34、只用一根数据线进展传输，多位数据必需在同一根数据线 上按挨次传输，因此，串行通信传送速度要比并行通信慢，但是由于只要一根数据线进展传输，所以电路比较简洁，适合于多数位、长距离的通信传输。串行通信依据信息在设备间的传输方向，还可以分为单工、半双工、全双工 三种方式，PLC 通信通常承受异步串行通信方式。2. 传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通道，也是通信中实际传送信息的载体。传输介质大致可分为有线介质和无线介质。通常用的有线介质有双绞线、同轴光缆和光纤等。无线介质是指在空间传播的电磁波，红外线，微波21等。在 PLC 网络应用中，普遍使用的是有线介质。1. 同轴光缆由导体铜质芯线、内绝
35、缘层、屏蔽层、外绝缘层和塑料保护层 5 局部组成，与双绞线相比，同轴缆线抗干扰力量强，能够应用于频率更高、数据传输速度更快的场合。2. 双绞线是一种使用广泛且价格廉价的传输介质，分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种，它由两根彼此绝缘的导线依据肯定规章以螺旋状绞合在一起构成的，双绞线既可以传输模拟信号又可以传输数字信号， 一般在传输模拟信号时，每隔 5-6Km 加一个放大器，传输数字信号时， 每隔 2-3Km 加一个中继器。3. 光纤是一种传输光信号的传媒介质，其从中心道外层分别为光 纤芯、包层、保护层。第三章 系统硬件设计3.1 PLC 的选择目前，国内外众多的生产厂家供给了多种功能各异的 PLC
36、 产品，应用中应当全面权衡利弊、合理地选择机型才能到达经济有用的目的、一般选择机型要满足系统功能需要为宗旨，不要盲目贪大求全，以免造成投资和设备资源的铺张。机型的选择可以从以下方面来考虑。1. 对输入/输出点的选择盲目的选择点数多的机型会造成肯定的铺张。所以要线弄清楚掌握系统 的 I/O 总点数，再按实际所需总点数的 15%20%留出备用量后确定所需 PLC 的点数。2. 对存储容量的选择在存储容量上，只能或许的进展估算，一般估算按容量的 50%100%留有余量，对于缺乏阅历的设计者。选择容量是应当留有更多的余量。3. 依据输出负载的特点选型不同的负载对 PLC 的输出方式有不同的要求。例如，
37、频繁通断的感性负22载，应选择晶体管或晶闸管输出型，而不应选择继电器输出型的。4. 对 I/O 口响应速度的选择PLC 的 I/O 响应时间包括输入电路延迟、输出电路延迟和扫描工作方式引起的时间延迟一般在 23 个扫描周期等。对开关量掌握的系统，PLC 和 I/O 响应时间一般都能满足实际工程的要求，可不必考虑 I/O 响应问题。但对模拟量掌握的系统、特别是闭环系统就要考虑这个问题。5. 机型构造的选择在一样功能和一样 I/O 点数据的状况下，整体式比模块式价格低。但模块式具有功能扩展敏捷，修理便利换模块，简洁推断故障等优点，要按 实际需要选择 PLC 的构造形式。6. 掌握功能的选择包括运算
38、功能、掌握功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等 特性的选择。本设计承受 SIEMENS S7224XP 的 PLC。本机集成 14 输入/10 输出共 24 个数字量 I/O 点，2 输入/1 输出共 3 个模拟量 I/O 点，可连接 7 个扩展模块， 最大扩展值至 168 路数字量 I/O 点或 38 路模拟量 I/O 点。20K 字节程序和数据存储空间，6 个独立的高速计数器100KHz，2 个 100KHz 的高速脉冲输出，2 个 RS485 通讯/编程口，具有PPI 通讯协议、MPI 通讯协议和自由方式通讯力量。本机还增多种功能，如内置模拟量 I/O,位控特性，自整定PID
39、功能，线性斜坡脉冲指令，诊断 LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量 I/O 和强大掌握力量的型 CPU。23图 3.1 西门子 s7224XP3.2 自动加料机的选择目前市场上应用的自动加料机型号比较多，玻璃电熔炉自动加料机的型 号主要有三种：一是翻转进给型，二是 XY 型，三是振动型。从经济方面以及工作环境考虑，综合本人所设计的自动加料掌握系统考虑，选用振动进给型的自动加料机最为适宜。图 3.2 自动加料机3.3 变频器的选择24变频器是以电子技术、微电子技术和现代掌握理论在沟通调速系统中的应用为根底上进展起来的智能型的调速设备。变频器调速时现代电力传动技术的重要进展方向，随着近几十年
40、电力电子技术的不断完善及计算机技术的进展，变频器各项性能日趋完善，已被不同学科、不同行业的工程人员广泛应用，为企业带来了可观的经济效应，推动了工艺生产的自动化进程，是极富吸引力的调速节能设备之一。现代变频沟通调速在很多场合已经逐步取代了过去的内反响串级调速、变极调速等调速系统，甚至取代了液力耦合、滑差、直流调速。可以说，有沟通电动机调速的地方就有变频器的应用。变频器作为一种型的调速节能设备，是目前最简洁、最便利的一种调速节选择制动单元和制动电阻。目前，变频器在我国的应用范围以深入到石油、电力、冶炼、军工、化工等各种工业生产及民用行业中。目前市场上变频器的种类很多，有国产品牌，如西普、佳灵、普传
41、、KV1000、康沃、惠丰、森兰、安邦信、富凌、时代、海利等； 有欧美国家的品牌，如西门子、ABB、Vacon、KEB科比、Lenze伦茨、Schneider施耐德、DANFOSS丹佛斯等；有日本品牌，如富士、三菱、三肯、东芝、 日立、安川、明电、松下、东洋等；有韩国品牌，如 LG、三星、现代等；有我国港澳台地区的品牌，如普传、台达、阳岗、台安、正频、东亢、宁茂、爱德利等。不同类型、不同品牌的变频器有不同的标准规格和技术数据，价格相差也很大， 选用时应留意以下问题。1. 变频器功率 按所带的负载功率选取。多大功率电机就选多大的功率的变频器。大一规格也可以。2. 变频器型号 不同用途选不同的变频
42、器。 例如 有通用的变频器，有风机水泵专用的变频器， 有机床主轴专用的变频器等等。3. 负载惯性大的，要同时选择制动单元和制动电阻。4. 查电动机的铭牌额定电流，(没有铭牌时测出额定电流).变频器的额定电流比 电动机的最大运行电流大就可以了.依据生产机械的类型、调速范围、静态速度精度、起动转矩及性价比的要求本例中选用西门子MM440 变频器。西门子 MM440 变频器全称是MicroMaster44025它是全一代可以广泛应用的多功能标准变频器它承受高性能的矢量掌握技 术，供给低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备超强的过载力量，以满足广泛的应用场合。创的 BiCo内部功能互联功能有无可比较
43、的敏捷性。主要特征：200V-240V 10%，单相/三相，沟通， 0.12kW-45kW； 380V-480V10%，三相，沟通，0.37kW-250kW；矢量掌握方式，可构成闭环矢量掌握，闭环转矩掌握； 高过载力量，内置制动单元；三组参数切换功能。掌握功能： 线性 v/f 掌握，平方 v/f 掌握，可编程多点设定 v/f 掌握，磁通电流掌握免测速矢量掌握，闭环矢量掌握，闭环转矩掌握， 节能掌握模式；标准参数构造，标准调试软件；数字量输入 6 个，模拟量输入 2 个，模拟量输出 2 个，继电器输出 3 个； 独立 I/O 端子板，便利维护；承受 BiCo 技术，实现 I/O 端口自由连接； 内置 PID 掌握器，参数自整定；集成 RS485 通讯接口，可选 PROFIBUS-DP/Device-Net 通讯模块； 具有 15 个固定频率，4 个跳转频率，可编程；可实现主/从掌握及力矩掌握方式；在电源消逝或故障时具有“自动再起动“功能；