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臍橙分級(jí)設(shè)備電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化越來越凸顯出重要性，1946年，美國福特公司的機(jī)械工程師D.S.哈德最先提出“自動(dòng)化”一詞，并用來描述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的自動(dòng)傳送和加工的過程?！白詣?dòng)化(Automation)”是美國人D.S.Harder于1936年提出的他認(rèn)為在一個(gè)生產(chǎn)過程中，機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是“自動(dòng)化”。
自動(dòng)化的概念是一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展過程。過去，人們對(duì)自動(dòng)化的理解或者說自動(dòng)化的功能目標(biāo)是以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作，自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。這實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)的觀點(diǎn)。后來隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器(包括計(jì)算機(jī))不僅代替人的體力勞動(dòng)而且還代替或輔助腦力勞動(dòng)，以自動(dòng)地完成特定的作業(yè)。
今天看來自動(dòng)化的上述概念也還不完善。把自動(dòng)化的功能目標(biāo)看成是用機(jī)器代替人的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)是比較狹窄的理解。這種理解甚至在某種程度上阻礙了自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，例如，有人就認(rèn)為，中國人多，搞自動(dòng)化沒有很大的必要。
自動(dòng)化的廣義內(nèi)涵至少包括以下幾點(diǎn)：在形式方面，制造自動(dòng)化有三個(gè)方面的含義：代替人的體力勞動(dòng)，代替或輔助人的腦力勞動(dòng)，制造系統(tǒng)中人機(jī)及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。在功能方面，自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)僅僅是自動(dòng)化功能目標(biāo)體系的一部分。自動(dòng)化的功能目標(biāo)是多方面的，已形成一個(gè)有機(jī)體系。在范圍方面，制造自動(dòng)化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命周期所有過程。
機(jī)械制造自動(dòng)化 這是機(jī)械化、電氣化與自動(dòng)控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對(duì)象是離散工件。早期的機(jī)械制造自動(dòng)化是采用機(jī)械或電氣部件的單機(jī)自動(dòng)化或是簡(jiǎn)單的自動(dòng)生產(chǎn)線。20世紀(jì)60年代以后，由于電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、自動(dòng)化倉庫等。
本篇論文所要設(shè)計(jì)的就是臍橙分級(jí)，根據(jù)臍橙的大小對(duì)臍橙進(jìn)行分級(jí)，如果人工分級(jí)的話，即浪費(fèi)勞動(dòng)力效率又底。如果采用自動(dòng)化系統(tǒng)的話，效率就會(huì)高很多，即減少了雇傭勞動(dòng)力的成本，又提高了工作效率。而且還能減小誤差。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化、自動(dòng)分揀系統(tǒng)、PLC。
自動(dòng)化：（automation）機(jī)器或裝置在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行操作或控制的過程，其目標(biāo)是“穩(wěn)，準(zhǔn)，快”。自動(dòng)化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動(dòng)化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動(dòng)、部分腦力勞動(dòng)以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力。因此，自動(dòng)化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標(biāo)志。
現(xiàn)代生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化技術(shù)提出越來越高的要求，同時(shí)也為自動(dòng)化技術(shù)的革新提供了必要條件。70年代以后，自動(dòng)化開始向復(fù)雜的系統(tǒng)控制和高級(jí)的智能控制發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用到國防、科學(xué)研究和經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的自動(dòng)化，例如大型企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、全國鐵路自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、國家電力網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、空中交通管制系統(tǒng)、城市交通控制系統(tǒng)、自動(dòng)化指揮系統(tǒng)、國民經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)等。自動(dòng)化的應(yīng)用正從工程領(lǐng)域向非工程領(lǐng)域擴(kuò)展，如醫(yī)療自動(dòng)化、人口控制、經(jīng)濟(jì)管理自動(dòng)化等。自動(dòng)化將在更大程度上模仿人的智能，機(jī)器人已在工業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測(cè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動(dòng)化、辦公自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化和農(nóng)業(yè)自動(dòng)化將成為新技術(shù)革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。
自動(dòng)分揀系統(tǒng)：(Automatic sorting system) 自動(dòng)分揀系統(tǒng)是二次大戰(zhàn)后在美國、日本的物流中心中廣泛采用的一種自動(dòng)分揀系統(tǒng)，該系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等方面。
PLC：即可編程控制器（Programmable logic Controller）中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。
Navel Orange classification device circuit control design.
Key words: Automation、Automation classification、PLC
Automation：Machine or device in the absence of intervention by the procedures or instructions to operate automatically or under the control of the process, with the goal of "steady, accurate, quick." Automation technology is widely used in industry, agriculture, military, scientific research, transportation, commercial, medical, service and family and so on. The use of automation technology can not only from the heavy manual labor, some mental work, as well as poor and dangerous working environment liberate, but also the expansion of human organ function, significantly improve productivity, enhance human understanding of the world and the ability to change the world . Therefore, the automation industry, agriculture, national defense and science and technology, an important condition for the modernization and significant signs.
Modern production and development of science and technology, automation technology for the ever-increasing demands, as well as automation technology provides a necessary condition for innovation. 70s after the beginning of the complex automated system control and advanced the development of intelligent control, and widely used in national defense, scientific research and economic and other fields, to achieve a large-scale automation, such as large-scale enterprise integrated automation system, the national railway automatic scheduling system, the national power grid auto-scheduling systems, air traffic control systems, urban traffic control systems, automated command system, national economic management system. From the application of automation engineering to expand to non-engineering fields, such as medical automation, population control, economic management and automation. Automation will be a greater extent mimic human intelligence, robotics has been in industrial production, ocean development and the universe are applied in areas such as detection, expert systems in medical diagnosis, geological exploration and achieved significant results. Factory automation, office automation, home automation and agricultural automation will become an important new technological revolution and signed by the rapid development。
Automation classification：Automatic sorting system in the United States after the Second World War, Japan's logistics center is widely used in an automatic sorting system, which has been widely used in industry, agriculture, military and so on.
PLC：（Programmable logic Controller）The Chinese called the programmable logic controller, the definition is: a digital computing operation of electronic systems, in industrial environments for applications. It uses a class of programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logic operations, sequence control, timing, counting and arithmetic operations, such as user-oriented instruction, and digital or analog input / output control of all types the machinery or the production process. PLC is programmable logic circuits, and hardware is also a very strong combination of language, in the semiconductor has a very important application, is a place where there semiconductor PLC. PLC is a specialized in industrial environments for applications designed to operate electronic digital computing device. It uses the memory can be programmed to store in its internal implementation logic operations, the order of operations, timing, counting and arithmetic operations, such as operating instructions, and can be digital or analog input and output, control of various types of machinery or the production process. PLC and its associated peripheral equipment should be in accordance with the industrial control system is easy to form a whole, easy to extend the principle of its design features.
目錄
前 言 - 6 -
一 臍橙自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 7 -
1.1臍橙自動(dòng)分揀系統(tǒng)功能 - 7 -
1.2提升子系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 7 -
1.3輸送子系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 9 -
1.4上料子系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 -
1.5 控制子系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 10 -
二 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 12 -
2.1輸入部分 - 12 -
2. 2輸出部分 - 12 -
2.3輸送、上料、提升部分 - 13 -
2.4控制面板部分 - 13 -
2.4.1開關(guān) - 13 -
2.4.2信號(hào)燈 - 14 -
三 電控系統(tǒng)中PLC設(shè)計(jì) - 15 -
3.1．PLC簡(jiǎn)介 - 15 -
3.1.1PLC的起源與發(fā)展 - 15 -
3.1.2 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 - 16 -
3.1.3 PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較 - 16 -
3.1.4 PLC控制系統(tǒng)的組成 - 18 -
3.1.5硬件的組成 - 18 -
3.1.6軟件的組成 - 19 -
3.2 PLC選擇 - 21 -
3.3 PLC主程序圖（見附圖） - 23 -
四 總結(jié) - 23 -
參 考 文 獻(xiàn) - 24 -
前 言
臍橙品質(zhì)優(yōu)良、色澤鮮艷，是世界各國競(jìng)相栽培的柑桔良種。
臍橙營(yíng)養(yǎng)豐富，含有人體所必需的各類營(yíng)養(yǎng)成份。據(jù)檢測(cè)，每100ML鮮橙汁含：熱量207焦耳，蛋白質(zhì)0.9g，脂肪0.2g，氨基酸203.9mg，維生素A0.127mg，維生素B10.08mg，維生素B20.03mg維生素C60mg，并富含鈣、鐵、磷等元素， 臍橙果汁中含可溶性固型物11-15% ，每100毫升果汁中含糖11.0-13.0克，含檸檬酸0.80-0.95克， 維生素c55-75毫克。此外還含有豐富的維生素B1、維生素B2、維生素P、胡蘿卜素、鈣、磷、鐵、鎂、鉀、鈉，還含有（R）－檸檬油、香豆素、黃酮類化合物、檸檬苦素類似物、類胡蘿卜素、甘油糖脂質(zhì)、Y啶酮、果膠等防癌物質(zhì)。為優(yōu)良的保健營(yíng)養(yǎng)綠色食品，經(jīng)常食用具有降低膽固醇、分解脂肪、減少有色金屬和放射性元素在人體內(nèi)積累、清火養(yǎng)顏、防癌抗癌、延年益壽之功效。成熟果實(shí)果皮的油胞和果肉的汁胞中含有高級(jí)醇、醛、酮、揮發(fā)性有機(jī)酸及萜烯類等，散發(fā)出誘人的香氣，置之幽香滿室，食之清香盈口，是深受人們喜愛的果品。
為了提高臍橙的出產(chǎn)效率，并且使臍橙規(guī)格劃分更加準(zhǔn)確，效率更高，需要設(shè)計(jì)一種自動(dòng)的等級(jí)分揀機(jī)。
自動(dòng)分揀機(jī)是將混在一起而去向不同的物品，按設(shè)定要求自動(dòng)進(jìn)行分發(fā)配送的設(shè)備，它主要由輸送裝置、分揀機(jī)構(gòu)、控制裝置等組成。當(dāng)分揀物到達(dá)分揀口時(shí)，通過推拉機(jī)構(gòu)、撥塊、傾倒、輸送等方式，使分揀物滑動(dòng)或傳輸?shù)椒謷?，可?shí)現(xiàn)多品種、小批量、多批次、短周期的物品分揀和配送作業(yè)。自動(dòng)分揀機(jī)的種類很多，但較為先進(jìn)的主要有三種：滑靴式分揀機(jī)、翻盤/翻板式分揀機(jī)、交叉帶式分揀機(jī)。
在該自動(dòng)分揀機(jī)的幫助下，臍橙的分級(jí)不再是單純依靠采摘人員的大致分類，而是可以在更嚴(yán)格的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下，快速準(zhǔn)確的分出等級(jí)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有更明確的保證，增加勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。利用該自動(dòng)分揀系統(tǒng)，可以省去專人進(jìn)行臍橙的等級(jí)劃分，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)成本，并且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，很大程度的提高生產(chǎn)效率，取得更大的利益。
一 臍橙自動(dòng)分揀系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.1臍橙自動(dòng)分揀系統(tǒng)功能
1）分揀誤差率極低。因此要求系統(tǒng)擁有很高的穩(wěn)定性，以及對(duì)產(chǎn)品信息采集要有較高的準(zhǔn)確性。
2）能夠持續(xù)工作。同樣要求控制系統(tǒng)有極高的穩(wěn)定性。
3）自動(dòng)化生產(chǎn)?；緦?shí)現(xiàn)無人化作業(yè)。
現(xiàn)將臍橙按照其尺寸及色澤分為五種規(guī)格。
產(chǎn)品經(jīng)送料系統(tǒng)送入排隊(duì)系統(tǒng)，在此等待，并依次經(jīng)過光耦。光耦在傳送系統(tǒng)配合下，采集每個(gè)臍橙的信息，并且將該信息送入PC機(jī)的采集卡。PC機(jī)將光耦采集的信息進(jìn)行分析，并根據(jù)預(yù)裝的程序判斷該產(chǎn)品屬于規(guī)格幾。判斷完成后，根據(jù)結(jié)果向每種規(guī)格所對(duì)應(yīng)的繼電器發(fā)出信號(hào)。并轉(zhuǎn)換成指令送入PLC。
PLC根據(jù)程序設(shè)計(jì)，在收到產(chǎn)品的規(guī)格指令后，經(jīng)過一定時(shí)間延遲，打開各個(gè)規(guī)格出料口的電磁閥，產(chǎn)品在空氣壓縮機(jī)的氣壓作用下出料，將不同規(guī)格的產(chǎn)品經(jīng)不同出料口送出分揀機(jī)，分揀任務(wù)完成。
考慮到產(chǎn)品的特殊性，產(chǎn)品在分揀機(jī)的各部分中不能有強(qiáng)烈的碰撞等，因此產(chǎn)品在進(jìn)出料時(shí)由空氣壓縮機(jī)提供氣壓使產(chǎn)品移動(dòng)。
1.2提升子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
提升就是將臍橙輸送到上料部分，通過電機(jī)帶動(dòng)裝置輸送。其中包含控制繼電器及提升電機(jī)。
根據(jù)系統(tǒng)性能要求及成本考慮，可以選擇固態(tài)繼電器。作為固態(tài)繼電器，其擁有以下特點(diǎn)：
1）靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好:固態(tài)繼電器的輸入電壓范圍較寬，驅(qū)動(dòng)功率低，可與大多數(shù)邏輯集成電路兼容不需加緩沖器或驅(qū)動(dòng)器。
2）快速轉(zhuǎn)換:固態(tài)繼電器因?yàn)椴捎霉腆w器件，所以切換速度可從幾毫秒至幾微妙。
3）電磁干擾小:固態(tài)繼電器沒有輸入"線圈"，沒有觸點(diǎn)燃弧和回跳，因而減少了電磁干擾。大多數(shù)交流輸出固態(tài)繼電器是一個(gè)零電壓開關(guān)，在零電壓處導(dǎo)通，零電流處關(guān)斷，減少了電流波形的突然中斷，從而減少了開關(guān)瞬態(tài)效應(yīng)。
4）高壽命，高可靠:SSR沒有機(jī)械零部件，有固體器件完成觸點(diǎn)功能，由于沒有運(yùn)動(dòng)的零部件，因此能在高沖擊，振動(dòng)的環(huán)境下工作，由于組成固態(tài)繼電器的元器件的固有特性，決定了固態(tài)繼電器的壽命長(zhǎng)，可靠性高。
考慮到該電機(jī)功率要求，選用美格爾電子電器有限公司的JGX-3型號(hào)繼電器。該型號(hào)繼電器具有以下參數(shù)：控制電流10A，輸入控制電壓3-32V，輸出控制電壓400V。
系統(tǒng)電磁閥控制
系統(tǒng)送料、出料部分由電磁閥控制。共需要4個(gè)。選用美格爾公司的JGX-1 DD220D10型號(hào)直流控直流繼電器。
美格爾公司生產(chǎn)的JGX型固態(tài)繼電器，是采用先進(jìn)的技術(shù)和器件制造的一種性能優(yōu)良的新型無觸點(diǎn)電子開關(guān)。其輸入端僅要求很小的控制電流，能與各集成電路較好地兼容；而輸出回路則采用可控硅或大功率晶體管接通和斷開負(fù)載電流。輸入和輸出之間采用光電耦合，通斷沒有可動(dòng)接觸部件，因此具有工作可靠、開關(guān)速度快、無噪音、壽命長(zhǎng)、體積小、耐蝕防爆抗震等特點(diǎn)。
電機(jī)的選擇：選擇上海銳進(jìn)減速機(jī)有限公司生產(chǎn)電機(jī)，該電機(jī)功率為0.18KW、輸入轉(zhuǎn)速為1400RPM，速比為1.4-7、調(diào)速范圍為850-170RPM、輸出扭矩為1.5-3KM。該類電機(jī)具有高效低噪等特點(diǎn)，轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)性能好，使用及維護(hù)方便，性價(jià)比高。
斷路器選擇：低壓斷路器又稱自動(dòng)開關(guān)，它是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。它可用來分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開關(guān)與過欠熱繼電器等的組合。而且在分?jǐn)喙收想娏骱笠话悴恍枰兏悴考?，已獲得了廣泛的應(yīng)用。
系統(tǒng)總線用斷路器，選用Merlin Gerin公司的Multi9 C65N 系列 小型斷路器，C25型號(hào)，額定電流25A，額定電壓400V，類型3P，寬度54MM。
“Merlin Gerin”是國內(nèi)低壓電器行業(yè)最為耀眼和客戶最為信賴的品牌。其技術(shù)水平一直處于低壓電器制造業(yè)的頂端。
其生產(chǎn)的C65系列斷路器擁有卓越的限流特性，意味著當(dāng)發(fā)生短路時(shí)C65斷路器可將電纜和故障點(diǎn)的熱效應(yīng)降至最低，這不僅提高了電氣系統(tǒng)的安全性，減小了故障對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的影響，而且也減小了短路對(duì)斷路器本身的影響，大大提高了其電氣壽命。
同時(shí)，該產(chǎn)品擁有優(yōu)良的分段特性。斷路器在極限分段情況下的可靠性，關(guān)系到低壓系統(tǒng)、設(shè)備甚至人身的安全。C65系列斷路器在快速分段、滅弧技術(shù)等方面的改進(jìn)不僅大大提高了C65系列的分段能力，而且也增強(qiáng)了極限分段情況下的安全可靠性。
C65系列斷路器采用的是快速閉合設(shè)計(jì)，觸頭的閉合與操作者操作方式無關(guān)，這種設(shè)計(jì)將顯著降低操作時(shí)電弧對(duì)觸頭的影響，提高斷路器電氣壽命。
該系列產(chǎn)品的主要功能有：短路保護(hù)、過載保護(hù)、控制、隔離等。
1.3輸送子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
輸送即為分揀過程其中也包括繼電器及電機(jī)的選擇問題。
根據(jù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)效率及臍橙的重量，并且要求電機(jī)效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、振動(dòng)小、質(zhì)量輕，所以輸送電機(jī)我選擇上海銳進(jìn)減速機(jī)有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為MBW07， 的電機(jī)，這個(gè)電動(dòng)機(jī)有以下特點(diǎn).
1） 在加沖擊負(fù)栽或機(jī)器逆轉(zhuǎn)時(shí)，本機(jī)性能可靠，能精確轉(zhuǎn)動(dòng)，屋后座歷。
2） 變速比均為1：5，即輸出轉(zhuǎn)速可在1：45至1：7.25之間任意變化。
3） 調(diào)速精度為1--0.5轉(zhuǎn)。
4） 本機(jī)的傳動(dòng)部件都經(jīng)過特殊的熱處理，精密度加工摩檫部位，潤(rùn)滑良好，運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、壽命長(zhǎng)。
5） 輸入軸、輸出軸同向旋轉(zhuǎn)，體積小、重量輕。
6） 本機(jī)可與各種類型減速機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速，大扭規(guī)的變速效果。
7） 在允許負(fù)載的情況下，調(diào)定的轉(zhuǎn)速恒定；
8） 全機(jī)密封，可適用于潮濕、多塵、有輕度腐蝕性的工作環(huán)境。其技術(shù)參數(shù)功率為0.18KW-7.5KW。
考慮到該電機(jī)功率要求，選用美格爾電子電器有限公司的JGX-3型號(hào)繼電器。該型號(hào)繼電器具有以下參數(shù)：控制電流10A，輸入控制電壓3-32V，輸出控制電壓400V。
該系統(tǒng)中斷路器與提升系統(tǒng)斷路器相同。選用Merlin Gerin公司的Multi9 C65N 系列 小型斷路器，C25型號(hào)，額定電流25A，額定電壓400V，類型3P，寬度54MM。
1.4上料子系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上料輸送即為排隊(duì)，是將提升上來的臍橙輸送到分揀部分的系統(tǒng)。
為避免臍橙傳送穩(wěn)定，避免滑落，所以系統(tǒng)采用V字型結(jié)構(gòu)，需要兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)。
根據(jù)傳動(dòng)所需，我選擇HUANGYAN MOTOR FACTORY生產(chǎn)的Y2-63M2-4電機(jī)，該電機(jī)具有以下特點(diǎn)：具有設(shè)計(jì)新穎、造型美觀、噪音低、效率、轉(zhuǎn)矩高、起動(dòng)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。整機(jī)采用F級(jí)絕緣，且按國際慣例的絕緣結(jié)構(gòu)評(píng)定方法設(shè)計(jì)，從而大大提高了整機(jī)安全可靠性。達(dá)到了國外同類產(chǎn)品九十年代初期先進(jìn)水平。
此類電機(jī)廣泛應(yīng)用于機(jī)床、風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)和交通運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)、食品加工等各類機(jī)械傳動(dòng)設(shè)備。
考慮到該電機(jī)功率要求，選用美格爾電子電器有限公司的JGX-3型號(hào)繼電器。該型號(hào)繼電器具有以下參數(shù)：控制電流10A，輸入控制電壓3-32V，輸出控制電壓400V。
1.5 控制子系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)及視覺攝像頭需要24V直流電源。視覺系統(tǒng)的采集燈以及采集卡需要12V直流電源。
作為產(chǎn)品等級(jí)劃分的指令輸出部分，采集卡及采集燈需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)，以滿足系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求，來保證產(chǎn)品規(guī)格劃分的可靠性?？紤]到控制系統(tǒng)的保護(hù)，所選交直流轉(zhuǎn)換器要求很高的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度。
交直流轉(zhuǎn)換有熱電變換、電動(dòng)系、靜電系、電子系等方法?？紤]到系統(tǒng)所需要的高穩(wěn)定性，以及要求小的誤差，較高的靈敏度，因此選用熱電變換。
因此需要一交直流轉(zhuǎn)換器來滿足需要。由所需電壓及考慮使用環(huán)境和成本，選用德力西公司生產(chǎn)的SA-350-24型號(hào)交直流轉(zhuǎn)換器。
SA-350-24轉(zhuǎn)換器采用了擁有專利的薄膜量程電阻器，能夠提供非比尋常的轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度，其總不確定度低達(dá)±2%，并且能夠提供較寬的電壓范圍和寬頻率范圍。該轉(zhuǎn)換器擁有良好的溫度穩(wěn)定性和快速的穩(wěn)定時(shí)間，可以在更快的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。
并且該產(chǎn)品在保證良好的性能之外，擁有比同規(guī)格產(chǎn)品要低的價(jià)格。具有較高的性價(jià)比，適合在我們的番茄分揀機(jī)上使用。
以下為其功能參數(shù)：
溫度穩(wěn)定度 在使用環(huán)境中可達(dá)12個(gè)小時(shí)穩(wěn)定時(shí)間
預(yù)熱時(shí)間 上電15分鐘，達(dá)到穩(wěn)定
溫度性能 工作： 11°C 至 35°C;
校準(zhǔn)： 18°C 至 28°C;
儲(chǔ)存： -40°C 至 50°C
輸入低端隔離電壓 20V 到機(jī)箱
地隔離 10V 到 LO 輸入端或機(jī)箱。
二 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1輸入部分
本篇設(shè)計(jì)就是將混合的臍橙分成大小成色不同的五個(gè)級(jí)別，所以信號(hào)輸入中需要四個(gè)繼電器進(jìn)行調(diào)節(jié)，因?yàn)橄到y(tǒng)輸送的信號(hào)為弱電輸入，所以必須采用繼電器輸送。
本系統(tǒng)中繼電器共需要4個(gè)。選用美格爾公司的JGX-1 DD220D10型號(hào)直流控直流繼電器。
此類直流固態(tài)繼電器廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的輸出接口，使用與控制或開關(guān)直流負(fù)載，PLC邏輯電器。
本系統(tǒng)工作原理為，信息采集卡采集到經(jīng)過臍橙的成色大小把信息反饋給計(jì)算機(jī)，然后計(jì)算機(jī)發(fā)出信號(hào)給繼電器，信號(hào)經(jīng)過繼電器傳送到PLC。
2. 2輸出部分
在本系統(tǒng)中，接收由PLC發(fā)出的指令，然后經(jīng)過繼電器對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，從而對(duì)臍橙分級(jí)。
電磁閥選擇如下，臍橙的重量一般為300g左右，因此流量 Cv : 0.18即可滿足需要。選用MAC公司的MAC 35A ACA DDAA-1BA型號(hào)電磁閥4個(gè)。
MAC閥門公司是北美最大的電磁閥生產(chǎn)廠，專業(yè)生產(chǎn)氣動(dòng)電磁閥。MAC電磁閥因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及卓越的性能品質(zhì)，在北美有26%的市場(chǎng)占有率。
MAC的電磁閥結(jié)合了閥門高速運(yùn)動(dòng)所需的所有設(shè)計(jì)理念及60年的閥門制造經(jīng)驗(yàn),公司將閥門的性能發(fā)揮到您無法相信的極限,可以滿足您任何速度及精確度上的嚴(yán)格要求,是您在高速、精確的應(yīng)用中唯一的選擇,最重要的是原廠18個(gè)月不限次數(shù)品質(zhì)保證，壽命特長(zhǎng)，價(jià)格合理。
其主要特點(diǎn)：1、平衡式閥門設(shè)計(jì)，反應(yīng)時(shí)間不受壓力變化影響；2、閥芯防卡死保護(hù)設(shè)計(jì)，避免電線圈燒毀；3、電線圈吸力大，確保動(dòng)作快速，精確，每分鐘精確作動(dòng)速度最高可達(dá)14000次以上。4、自動(dòng)補(bǔ)償磨損，增長(zhǎng)閥門的使用壽命；5、電線圈與空氣隔離，增長(zhǎng)線圈的壽命。
本系統(tǒng)工作原理為，由計(jì)算機(jī)輸出的信號(hào)經(jīng)過PLC進(jìn)行分析，分析經(jīng)過視覺采集器的臍橙的大小及成色，對(duì)其分級(jí)，然后PLC發(fā)出指令給輸出系統(tǒng)，信號(hào)經(jīng)過繼電器傳給電磁閥，電磁閥啟動(dòng)，空氣壓縮機(jī)吹氣，從而對(duì)臍橙進(jìn)行分級(jí)。
2.3輸送、上料、提升部分
該系統(tǒng)由電機(jī)及繼電器組成。工作原理即為PLC輸出指令，使電磁閥中磁感應(yīng)線圈通電，觸發(fā)繼電器，使電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。
2.4控制面板部分
2.4.1開關(guān)
設(shè)計(jì)系統(tǒng)供電電壓為220，電流10A左右，因此選擇德力西公司生產(chǎn)的CDY8和LAY8系列開關(guān)。該開關(guān)適用于交流50Hz（或60Hz），電壓380V及以下，直流電壓220V及以下的電磁起動(dòng)器、接觸器、繼電器及其它電氣線路中作遙遠(yuǎn)控制之用；其中帶燈式按鈕（LED發(fā)光）還適用于需要燈光信號(hào)指示的場(chǎng)合。
其技術(shù)參數(shù)為：
帶燈鈕（LED）發(fā)光壽命：30000h
信號(hào)燈額定工作電壓：
AC、DC：24V、220V
相比漏電起痕指數(shù)CTI≥100,阻燃
按鈕：機(jī)械壽命：100×104次 電壽命：50×104次
旋鈕：機(jī)械壽命：20×104次 電壽命：10×104次
電壽命：10×104次
絕緣電阻≥50MΩ
接觸電阻≤50mΩ
2.4.2信號(hào)燈
選用德力西公司生產(chǎn)的LD-11（le<=50mA;Ue=224V）,該信號(hào)燈適用于電訊、電器等設(shè)備的線路中作指示信號(hào)、預(yù)告信號(hào)、事故信號(hào)及其它指示用信號(hào)，它采用LED作光源，具有壽命長(zhǎng)、可靠性高、耐振動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，是原鎢絲和氖泡信號(hào)燈的最佳更新?lián)Q代產(chǎn)品。
三 電控系統(tǒng)中PLC設(shè)計(jì)
用PLC進(jìn)行控制，外圍設(shè)備少，占地空間小，是實(shí)現(xiàn)集控的良好設(shè)備。
3.1．PLC簡(jiǎn)介
3.1.1PLC的起源與發(fā)展
在可編程控制器誕生之前，繼電器控制系統(tǒng)已廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，繼電器控制系統(tǒng)通常可以看成由輸入電路，控制電路，輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這4個(gè)部分組成的。其中輸入電路也是由按鈕，行程開關(guān)，限位開關(guān)，傳感器等構(gòu)成。用已向系統(tǒng)送入控制信號(hào)。輸出電路部分是由接觸器，電磁閥等執(zhí)行元件構(gòu)成，用以控制各種被控制對(duì)象，如電動(dòng)機(jī)，電爐，閥門等。繼電器控制電路部分是控制系統(tǒng)的核心部分。它通過導(dǎo)線將各個(gè)分立的繼電器，電子元器件連接起來對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施控制；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)是指被控制的對(duì)象（如電動(dòng)機(jī)等）或生產(chǎn)過程。
美國通用汽車公司（GM）于1968年提出了公開招標(biāo)研制新型的工業(yè)控制器的設(shè)想，第二年，即1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）就研制出了世界上第一臺(tái)可編程序控制器。在這一時(shí)期，可編程序控制器雖然采用了計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思想，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算，定時(shí)，計(jì)數(shù)等順序控制功能。所以人們將可編程序控制器稱之為PLC（Programmable Logical Controller），即可編程序邏輯控制器：
20世紀(jì)70年代末80年代初，微處理器技術(shù)日趨成熟，使可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊，如浮點(diǎn)運(yùn)算，函數(shù)運(yùn)算，查表等。這樣可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，還可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化可編程序控制器得到了驚人的發(fā)展，使之在概念上，設(shè)計(jì)上，性能價(jià)格比等方面有了重大突破?？删幊绦蚓哂辛烁咚儆?jì)數(shù)，中斷技術(shù)，PID控制等功能，同時(shí)聯(lián)網(wǎng)通信功能也得到了加強(qiáng)，這些都使得可編程序控制器的應(yīng)用范圍和領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。為了使這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國際電工委員會(huì)（IEC）制定了PLC的標(biāo)準(zhǔn)，并給出了它的定義。
“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部?jī)?chǔ)存執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等才操作，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入與輸出，控制各類的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計(jì)?！?
綜上所述，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這種裝置具有體積小，功能強(qiáng)，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，靈活通用，維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力，得到了用戶的公認(rèn)和好評(píng)。他經(jīng)過短短的幾十年發(fā)展后，現(xiàn)在已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC，機(jī)器人和CAD/CAM）之一，被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械，冶金，化工交通，電力等領(lǐng)域中。
3.1.2 PLC控制系統(tǒng)與其他工業(yè)控制系統(tǒng)的比較
plc與繼電器控制系統(tǒng)比較表
比較項(xiàng)目
繼電器控制系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
控制功能的實(shí)現(xiàn)
由許多繼電器，采用接線的方式來完成控制功能
各種控制功能是通過編制的程序來實(shí)現(xiàn)的
對(duì)生產(chǎn)工藝過程變更的適應(yīng)性
適應(yīng)性差。需要重新設(shè)計(jì)，改變繼電器和接線
適應(yīng)性強(qiáng)，只需對(duì)程序進(jìn)行修改
控制速度
低。靠機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)
極快?？课⑻幚砥鬟M(jìn)行處理
計(jì)數(shù)及其他特殊功能
一般沒有
有
安裝，施工
連線多，施工繁
安裝容易，施工方便
可靠性
低，觸點(diǎn)多，故障多
高，因元器件采用了篩選和老化等可靠性措施
壽命
短
長(zhǎng)
可擴(kuò)展性
困難
容易
維護(hù)
工作量大，故障不易查找
有自診能力，維護(hù)工作量小
結(jié)論：由于PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比具有無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此，在今后的控制系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)被PLC控制系統(tǒng)所代替是大勢(shì)所趨。
3.1.3 PLC控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的比較
20世紀(jì)60年代，由于小型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，有人曾試圖用小型計(jì)算機(jī)來取代當(dāng)時(shí)占統(tǒng)治地位的繼電器控制系統(tǒng)，結(jié)果未獲成功，代之的卻是PLC的出現(xiàn)。通過計(jì)算機(jī)與PLC本身的工作目的，原理和方式上都存在著較大的差異，其結(jié)果比較見下表。
PLC與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)比較表
比較項(xiàng)目
通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
PLC控制系統(tǒng)
工作目的
科學(xué)計(jì)算，數(shù)據(jù)管理等
工業(yè)自動(dòng)控制
工作環(huán)境
對(duì)工作環(huán)境要求比較高
對(duì)環(huán)境要求低，可在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作
工作方式
中斷處理方式
循環(huán)掃描方式
系統(tǒng)軟件
需配備功能較強(qiáng)的系統(tǒng)的軟件
一般只需要簡(jiǎn)單的監(jiān)控程序
采用的特殊措施
掉電保護(hù)等一般性措施
采用多種抗干擾措施，自診斷，斷電保護(hù)，可在線維修
編程語言
匯編語言，高級(jí)語言
梯形圖，助記符語言，SFC標(biāo)準(zhǔn)化語言
對(duì)操縱人員的要求
需專門培訓(xùn)，并具有一定的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)
一般技術(shù)人員，稍加培訓(xùn)即可操作使用
對(duì)內(nèi)存的要求
容量大
容量小
價(jià)格
價(jià)格高
價(jià)格較低
其他
若用于控制，一般需自行設(shè)計(jì)
機(jī)種多，模塊種類多，易于集成系統(tǒng)
結(jié)論：一般情況下，在工業(yè)自動(dòng)化工程中采用PLC可靠，方便，易于維護(hù)。
進(jìn)入20世紀(jì)70年代，采用微處理器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了。它與PLC共同推動(dòng)著傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間是實(shí)踐，人們又發(fā)現(xiàn)，PLC與一般的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，PLC還是有著較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其原因是PLC專為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)，在PLC中采用了如下的硬件和軟件措施：
光電耦合隔離和R-C濾波器，有效地防止了干擾信號(hào)的進(jìn)入。
內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。
采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。
具有良好的自診斷功能可對(duì)CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。
對(duì)程序及有關(guān)數(shù)據(jù)有電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運(yùn)行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。
對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選和簡(jiǎn)化，排除了因器件問題而造成的故障。
采用了冗余技術(shù)進(jìn)行一步增強(qiáng)了可靠性。對(duì)某些大型PLC還采用了雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)。
隨著構(gòu)成PLC的元器件性能的提高，PLC的可靠性也在相應(yīng)的提高。一般PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)到幾萬小時(shí)以上。某些PLC的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)PLC不再標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?duì)PCL來講這一指標(biāo)已毫無意義了。經(jīng)過大量時(shí)間人們發(fā)現(xiàn)PLC系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大是是由于PLC的外部開關(guān)，傳感器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)引起的，而不是PLC本身發(fā)生的。
另外，PLC程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易學(xué)易懂易維護(hù)，更適合于工程技術(shù)人員。因此，PLC在工業(yè)控制方面獲得了極大成功，成為工業(yè)控制中的主流。但是必須指出的是：計(jì)算機(jī)在信息處理方面還是優(yōu)于PLC，所以在一些自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，常常將兩者結(jié)合起來，PLC做下位機(jī)進(jìn)行現(xiàn)在控制，計(jì)算機(jī)做上位機(jī)信息處理。計(jì)算機(jī)與PLC之間通過通信線路實(shí)現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換和交換。這樣相輔相成，構(gòu)成一個(gè)功能較強(qiáng)的完整的控制系統(tǒng)。
3.1.4 PLC控制系統(tǒng)的組成
PLC控制系統(tǒng)像一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一樣，也是由硬件和軟件兩個(gè)部分組成的，硬件是指PLC本身及其外圍設(shè)備，軟件是指管理PLC的系統(tǒng)軟件，PLC的應(yīng)用程序，編程語言和編程支持工具軟件。
3.1.5硬件的組成
PLC控制系統(tǒng)的硬件是由PLC，輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成的。系統(tǒng)規(guī)模可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。下面對(duì)構(gòu)成控制系統(tǒng)的主要部分簡(jiǎn)要介紹。
PLC系統(tǒng)
（1）主控模塊
CPU：CPU是PLC的控制中樞，它由控制器和運(yùn)算器組成。PLC在CPU的控制下使整個(gè)機(jī)器有條不紊的協(xié)調(diào)工作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的控制。CPU的具體作用如下：
執(zhí)行接受，存儲(chǔ)用戶程序的操作指令。
用以掃描方式來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。
執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。完成數(shù)據(jù)和信息的處理，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，完成用戶指令規(guī)定的各種操作。
響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器，打印機(jī)）的請(qǐng)求。
存儲(chǔ)器：PLC系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序，用戶程序和工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：采用PROM或EPROM芯片存儲(chǔ)器。它是由生產(chǎn)廠家直接存放的，永久存儲(chǔ)的程序和指令，稱為監(jiān)控程序。監(jiān)控程序和PLC的硬件組成與專用部件的特性有關(guān)，用戶不能隨意訪問和修改這部分存儲(chǔ)器的程序。
存儲(chǔ)器區(qū)：工作數(shù)據(jù)是PLC運(yùn)行過程中經(jīng)常變化的，需要隨機(jī)存取的一些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)一般不需要長(zhǎng)久保存，因此采用隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)包括輸入，輸出數(shù)據(jù)映象區(qū)，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器預(yù)置和當(dāng)前數(shù)值的數(shù)據(jù)。
用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用于存放用戶經(jīng)編程器或計(jì)算機(jī)輸入的應(yīng)用程序。一般采用EPROM或EEPROM存儲(chǔ)器，用戶可檫寫重新編程。用戶程序存儲(chǔ)器的容量一般就代表PLC的標(biāo)稱容量。通常，小型機(jī)小于8KB，中型機(jī)小于50KB，而大型機(jī)可以在50KB以上。
通信接口：主控模塊通常有一個(gè)或一個(gè)以上的通信接口（簡(jiǎn)稱通信口），用以與計(jì)算機(jī)，編程器相連，實(shí)現(xiàn)編程，調(diào)試，運(yùn)行，監(jiān)視等功能。
（2）輸入/輸出模塊
PLC的控制對(duì)象是工業(yè)生產(chǎn)過程，它與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O模塊實(shí)現(xiàn)的。生產(chǎn)過程有許多控制變量，如溫度，壓力，液位，速度，電壓，開關(guān)量，繼電器狀態(tài)等，因此，需要有相應(yīng)的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的橋梁。且這些模塊應(yīng)具有較好的抗干擾能力。目前，生產(chǎn)廠家已開發(fā)出各種型號(hào)的模塊供用戶選擇。對(duì)于輸入/輸出模塊有：數(shù)字量輸入/輸出模塊，開關(guān)量輸入/輸出模塊，模擬量輸入/輸出模塊，交流新號(hào)輸入/輸出模塊，220V交流輸入/輸出模塊。還有智能模塊，它本身帶CPU，存儲(chǔ)器和監(jiān)控系統(tǒng)，可獨(dú)立完成各種運(yùn)算。智能模塊的種類很多，如高速計(jì)數(shù)模塊，PID調(diào)節(jié)的模擬量控制模塊，閥門控制模塊，智能存儲(chǔ)模塊和智能I/O模塊。
（3）電源模塊
該模塊將交流電源轉(zhuǎn)換成供CPU存儲(chǔ)器所需的直流電源，是整個(gè)PLC系統(tǒng)的能源供給中心。它的好壞直接影響到PLC的功能和可靠性。目前，大多數(shù)PLC采用高質(zhì)量的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，與普通電源相比，PLC的電源工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力也強(qiáng)。有些機(jī)器的電源除了供內(nèi)部電路使用外，還向外提供24VDC的穩(wěn)壓電源，用于外部傳感器的需要，這樣就避免了因外部電源不合格而引起的外部故障。
I/O電路
PLC的基本功能就是控制，它采集被控對(duì)象的各種信號(hào)。經(jīng)過PLC處理后，通過執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)控制。輸入電路就是被控對(duì)象（需要進(jìn)行控制的機(jī)器，設(shè)備和生產(chǎn)過程）進(jìn)行檢測(cè)，采集，轉(zhuǎn)換和輸入。另外，安裝在控制臺(tái)上的按鈕，開關(guān)等也可以向PLC送控制指令。輸出電路的功能就是接受PLC輸出的控制信號(hào)，對(duì)被孔對(duì)象執(zhí)行控制任務(wù)。
3.1.6軟件的組成
PLC控制系統(tǒng)的軟件主要是系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件，編程語言及編程支持工具軟件幾個(gè)部分組成。
PLC系統(tǒng)軟件與工作過程
PLC系統(tǒng)軟件是PLC工作所必須的軟件。在系統(tǒng)軟件的支持西，PLC對(duì)用戶程序進(jìn)行逐條的解釋，并加以執(zhí)行，直到用戶程序結(jié)束，然后返回到程序的起始又開始新的一輪掃描。PLC的這種工作方式就稱之為循環(huán)掃描。
現(xiàn)以O(shè)MRONP型機(jī)為例來說明PLC掃描的工作過程，如上圖在沒有掃描之前，PLC首先應(yīng)保證自身的完好性。接通電源之后，為消除各元件狀態(tài)的隨機(jī)性，進(jìn)行清零或復(fù)位處理，檢查I/O單元連接是否正確，再執(zhí)行一段程序。使它涉及到各種指令和內(nèi)存單元，如果執(zhí)行的時(shí)間不超過規(guī)定的時(shí)間范圍，則證明自身完好，否則系統(tǒng)關(guān)閉。上述操作完成后，將時(shí)間監(jiān)視定時(shí)復(fù)位，才允許掃描用戶程序。
公共操作是在每次掃描程序前又一次自檢，若發(fā)現(xiàn)故障，除了報(bào)警顯示燈亮之外，還判斷故障性質(zhì)。一般性故障，只報(bào)警不停機(jī)，等待處理；對(duì)于嚴(yán)重故障，則停止運(yùn)行用戶程序，此時(shí)PLC切斷一切輸出。
數(shù)據(jù)輸入/輸出操作有的稱為I/O狀態(tài)刷新。它包括兩種操作：一是采樣輸入信號(hào)（即刷新輸入狀態(tài)的內(nèi)容）；二是送出處理結(jié)果（即按輸出狀態(tài)表的內(nèi)容刷新輸出電路）。PLC數(shù)據(jù)I/O示意圖如下：
1） 輸入映象存儲(chǔ)器及刷新。由上圖所示可知送入PLC端子上的輸入信號(hào)，經(jīng)過電隔離，電平轉(zhuǎn)換，濾波處理后，進(jìn)入緩沖器內(nèi)CPU的采樣。。在PLC的存儲(chǔ)器有一個(gè)專門存放I/O數(shù)據(jù)區(qū)，其中對(duì)應(yīng)輸入端子的數(shù)據(jù)區(qū)，稱之為輸入映象存儲(chǔ)器。當(dāng)CPU采樣時(shí)，輸入信號(hào)由緩沖區(qū)進(jìn)入映象區(qū)。接著就是數(shù)據(jù)輸入或輸出狀態(tài)刷新。
只有在采樣刷新的時(shí)刻，輸入映象存儲(chǔ)器中的內(nèi)容才與輸入信號(hào)（不考慮電路固有的慣性和濾波滯后影響）一致，其他時(shí)間范圍輸入信號(hào)變化是不會(huì)影響映象存儲(chǔ)器的內(nèi)容的。由于PLC掃描周期一般只有幾十毫秒，所以兩次采樣時(shí)間很短，對(duì)一般開關(guān)量來說，可以認(rèn)為沒有因間斷采樣引起的誤差。即認(rèn)為輸入信號(hào)一旦變化，就能立即進(jìn)入輸入映象的存儲(chǔ)器內(nèi)。
3.2 PLC選擇
根據(jù)分揀機(jī)功能要求，本控制系統(tǒng)6入5出就可以滿足，并考慮到成本等，整體集中式小型的PLC就可以滿足系統(tǒng)使用要求。因此選用西門子S7-200型號(hào)的PLC，CPU224.
該P(yáng)LC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。
S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
極高的可靠性；
極豐富的指令集；
易于掌握 ；
便捷的操作 ；
豐富的內(nèi)置集成功能；
實(shí)時(shí)特性 ；
強(qiáng)勁的通訊能力；
豐富的擴(kuò)展模塊；
CPU224尺寸120.5*80*62mm，集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，無數(shù)字I/O映象區(qū)，允許最大的智能模塊 256 (128 輸入/128輸出)，脈沖捕捉輸入64(32輸入/32輸出)，高速計(jì)數(shù)器為7個(gè)模塊，單相計(jì)數(shù)器為7個(gè)模塊，定時(shí)器總數(shù)為256個(gè)，1個(gè)RS-485接口，PPI,DP/T波特率自由口波特率為9.6,19.2和187.5kbaud，輸入電壓為20.4 至 28.8VDC，輸入電流為110mA (僅CPU，24VDC)/ 700mA (最大負(fù)載，24VDC)， 沖擊電流為12A28.8VDC時(shí)，保險(xiǎn)(不可替換) 10ms 24 VDC時(shí)3A250 V時(shí)慢速熔斷。
輸出映象存儲(chǔ)器及輸出狀態(tài)刷新。同樣道理，CPU不能直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載。按用戶程序要求及當(dāng)前輸入狀態(tài)，要保持到下次刷新為止。同樣，對(duì)于變化較慢的控制過程來說，因?yàn)閮纱嗡⑿碌臅r(shí)間間隔和輸出電路的慣性時(shí)間常數(shù)一般才幾十毫秒，可以認(rèn)為輸出信號(hào)是及時(shí)的。
應(yīng)用軟件
PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是指為完成PLC實(shí)際控制任務(wù)而編制的各種軟件。隨著PLC應(yīng)用領(lǐng)域范圍的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用水平的提高，PLC應(yīng)用軟件也大大豐富起來了。PLC應(yīng)用軟件與一般計(jì)算機(jī)信息處理軟件相比，有很大不同，PLC應(yīng)用軟件有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)必須與生產(chǎn)工藝緊密結(jié)合。
應(yīng)用軟件與硬件緊密相關(guān)。軟件設(shè)計(jì)人員不能拋開硬件配置和系統(tǒng)孤立地考慮軟件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)必須根據(jù)硬件系統(tǒng)，接口的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)。
PLC應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)需要計(jì)算機(jī)，自動(dòng)控制技術(shù)甚至網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多種知識(shí)。特別是PLC網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)不再是一個(gè)單獨(dú)的裝置。
編程語言及編程支持工具軟件
PLC有多種編程語言：梯形圖語言，助記符語言，邏輯功能圖語言，布爾代數(shù)語言和某些高級(jí)語言（Basic，C語言等）。但使用廣泛的還是梯形圖語言和助記符語言?，F(xiàn)在世界上各個(gè)PLC生產(chǎn)廠家都研制了自己的PLC編程支持工具軟件和監(jiān)控組態(tài)軟件。用戶可以根據(jù)自己的需要利用這些軟件來改善軟件的開發(fā)環(huán)境，提高編程效率。
3.3 PLC主程序圖（見附圖）
四 總結(jié)
本論文在劉仲壽老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體構(gòu)思和內(nèi)容，無不凝聚著老師的心血和汗水，在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。
這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也就不叫論文了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向江西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院的全體老師表示由衷的謝意。感謝你們四年來的辛勤栽培。
參 考 文 獻(xiàn)
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秦曾煌主編.《電工學(xué)（電子技術(shù)）》（上）第六版。高等教育出版社。2004.1
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施平主編。《機(jī)械工程專業(yè)英語》第八版。哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社。2007.8
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鄧星鐘主編，朱承高主審?！稒C(jī)電傳動(dòng)控制》第三版。華中科技大學(xué)出版社。2001.3
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張中夫主編。《機(jī)電傳動(dòng)與控制》。機(jī)械工業(yè)出版社。2004.1
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周祖德 陳幼平主編《機(jī)電一體化控制技術(shù)與系統(tǒng)》。華中科技大學(xué)出版社
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楊叔子 楊克沖 等編著《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》（第五版）。華中科技大學(xué)出版社
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吳麒，王詩宓主編，《自動(dòng)控制原理》(第二版) 清華大學(xué)出版社
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尚濤主編，《機(jī)電控制基礎(chǔ)》化學(xué)工業(yè)出版社.2005.7
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熊良山、嚴(yán)曉光、張福潤(rùn)主編《機(jī)械制造基礎(chǔ)》華中科技大學(xué)出版社2007.3
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