材料分拣装置的PLC控制系统(2)

2 存储器

存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序及运算数据的单元。分为只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两大类。 3 输入输出接口

输入口用来接受生产过程的各种参数，输出口用来送来送出可编程控制器运算后得到的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。

一 、开关量输入单元

通常开关量输入单元（模块）按信号电源的不同分为三种类型：直流12～24V输入、交流100～120V或200～240V输入和直流12～24V输入三种。被控对象的现场信号通过开关、按钮或传感器，以开关量的形式通过输入单元送入CPU进行处理，其信号流向如下图

输入模块组成框图

二、 开关量输出单元

PLC所控制的现场执行元件有电磁阀、继电器、接触器、指示灯、电热器、电动机等。CPU输出的控制信号。经输出模块来驱动执行元件。其中输出电路由隔离电路和功率放大电路组成。

输出模块组成框图

三、开关量输入接口

PLC提供了多种操作电平和驱动能力的I/O接口，有各种各样的

I/O接口供用户选用。I/O接口的主要类型有：数字量（开关量）输入、数字量（开关量）输出、模拟量输入、模拟量输出等。常用的开关量输入接口按其使用的电源不同有三种类型：直流输入接口、交流输入接口、交直流输入接口。原理电路如下：

开关量输入接口

河南工业职业技术学院

毕业设计论文

a)直流输入电路 b)交流输入电路 c)交流输入电路

四、开关量输出接口

开关量输出的模块形式有三种：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。下面简单介绍继电器输出（交直流）模块。

继电器既是输出开关器件，又是隔离器件，电阻R1和LED组成输出状态显示器；电阻R2和电容器C组成RC灭弧电路，消除继电器触点火花。当CPU输出一个接通信号时，LED亮，继电器线圈得电，其常开触点闭合，使电源、负载和触点形成回路。继电器触点动作的响应时间约为10ms。继电器输出模块的负载回路，可选用交流电源。外界电源及负载电源的大小，由继电器的触点决定，通常在电阻性负载时，继电器的每个触点输出的最大负载电流为2A。

继电器输出模块的电原理图

PLC的I/O接口所能接受的输入信号和输出信号个数称为PLC输入/输出(I/O)点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。当系统的I/O点数不够时，可通过PLC的I/O扩展接口对系统进行扩展。

系统的硬件结构框图，如下所示．

其工作过程是开启电源，步进电机运行并驱动传输带，下料传感

器检测下料槽内是否有物料．若无物料，延时后自动停止并等待上料；当下料槽内有物料时，系统自动运行．首先，下料传感器发送信号给PL C，并转送给推汽缸．经过一定时间，下料汽缸依次将物料推至传输带．当物料由传输带传输时，光电编码器发出脉冲开始进行计数，电机运行，实现定位控制．当电感传感器检测到物料为金属物料时，发出反馈信号给PLC，由PLC控制推汽缸1动作，将物料推到卸料斗．当推汽缸电磁阀运行到限位时，电磁阀复位，恢复原状态．此时，电机重新工作驱动传输带到下一位置．同理，可通过相应传感器分拣相应的空物料。

系统硬件结构框图

2.2.2、检测元件与执行装置的选择

① 旋转编码器

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。本次设计选用E6A2—CW5C旋转编码器。

② 电容传感器

电容传感器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的一个极板，而另一个极板是待测物体本身，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，便可控制开关的接通和断开。本装置中电容传感器是用于检测非金属物料，选用E2K—X8ME1电容传感器。

③ 电感传感器

电感式传感器也属于有开关量输出的位置传感器，也是一种接近式开关，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，使物体内部产生涡流，这个涡流反作用于接近开关，使接近开关震荡能力衰减，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，进而控制开关的通和断，选用M18X1X40电感传感器。

④ 颜色传感器

选用OMRON公司生产的，型号为E3S—VS1E4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。

⑤ 步进电机

步进电机在控制系统中具有广泛的应用。它可以把脉冲信号转换成角位移，并且可用作电磁制动轮、电磁差分器、或角位移发生器等。

a. 步进电机的工作原理

该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图1是该四相反应式步进电机工作原理示意图。

图1 四相步进电机步进示意图

开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转

子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。

当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4号齿和C相绕组的磁极对齐。而0、3号齿和A、B相绕组产生错齿，2、5号齿就和A、D相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D四相绕组轮流供电，则转子会沿着A、B、C、D方向转动。

四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力

矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。

单四拍、双四拍与八拍工作方式的电源通电时序与波形分别如图

2.a、b、c所示：

图2.步进电机工作时序波形图

2.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理

b. 步进电动机的选择

步进电机 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,其技术参数是：相数 4 电感mH 5.6 重量g 0.24Kg 电阻Ω 8.5 电压V 6.0 电流A 0.7 环境温度℃ —20℃~+50℃。

2.3 软件分析

2.3.1 软件介绍

可编程控制器的系统软件有两部分，一是编程器的系统软件，二是可编程序控制器的操作软件OS.

编程器常用继电器语言，也叫梯形图符号语言，对可编程序控制

器进行编程，用户使用起来非常方便。为了把使用这种语言编的程序变成可编程序控制器中央处理器所能接受的机器语言，需要通过编译程序才能完成。这种编译程序存在编程器的ROM存储器中，构成了编程器的系统软件。

可编程控制器内有一个操作系统，主要任务是解读用户程序，执行过程如下图：

根据系统控制要求，可画出如下所示的系统软件流程图．

该系统可选择连续或 …… 此处隐藏：1620字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……