垃圾分拣机系统设计

图4-1系统硬件设计示意图

5.2机型的选择及输入输出的确定

5.2.1 机型的选择

垃圾分拣是一个比较固定的过程，要实现的功能也相对简单，无需A/D和D/A转换、加减运算。另外，控制程序也比较固定，不需要在线编程，选用整体式PLC就可以满足工艺的要求了。综合前面的工艺要求与I/O点数可知，在机型上可选用西门子公司生产的CPU型号为226型的微型可编程控制器。

5.2.2 I／O分配

在设计过程中选用西门子S7-200系列PLC，基本单元选用CPU226模块DC24输入/继电器10输出，扩展单元选用EM223DC8输入/继电器8输出能满足控制要求。在确定了控制对象的控制要求和选择好PLC的机型后，即可以进行安全监控系统的流程设计，考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素，根据实际过程，编制了输入、输出点的地址编号。

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编程控制器系统I/O点数估算。系统I/O分配见下表

表1 输入、输出点分配

输入量 启动按钮 复位按钮 停止 接近开关1（S1） 接近开关2（S2） 接近开关3（S3） 接近开关4（S4） 接近开关5（S5） 接近开关6（S6） 编码器

由表可知共需I/O点数为13个输入，7个输出

输出量 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 红灯（L1） 绿灯（L2） 传送带M5 电动机1（M1） 电动机2（M2） 电动机3（M3） 电动机4（M4） Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 I2.0～I2.3 17

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图4-2为分拣机与PLC的硬件连接图

在系统软件设计过程中，首先根据系统控制要求和工艺流程设计出系统顺序功能图，然后根据顺序功能图设计出梯形图。

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第6章系统软件设计

6.1可编程控制器（PLC）简介

在可编程序控制器问世之前，继电器接触器控制在工业控制领域中占有主导地位。但随着工业的发展，继电器接触器控制已不能满足人们的要求。

为了解决这一问题，早在1968年，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM公司)，为了适应汽车型号不断翻新，以求在激烈竞争的汽车工业中占有优势，就提出要用一种新型的控制装置取代继电器接触器控制装置，并且对未来的新型控制装置做出了具体设想。要把计算机的完备功能以及灵活性、通用性好等优点和继电器接触器控制的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点溶入于新的控制装置中，且要求新的控制装置编程简单，使得不熟悉计算机的人员也能很快掌握它的使用技术。 美国数字设备公司(DEC)根据GM公司招标的技术要求，于1969年研制出世界上第一台可编程序控制器，并在GM公司汽车自动装配线上试用，获得成功。其后，日本、德国等相继引入这项新技术，可编程序控制器由此而迅速发展起来。

在20世纪70年代初期、中期，可编程序控制器虽然引入了计算机的优点，但实际上只称为PLC(Programmable Logical Controller)。随着微处理器技术的发展，20世纪70年代末至80年代初，可编程序控制器的处理速度大大提高，增加了许多特殊功能，使得可编程序控制器不仅可以进行逻辑控制，而且可以对模拟量进行控制。因此，美国电器制造协会(NEMA)将可编程序控制器命名为PC(Programmable Controller)，但人们习惯上将之仍称为PLC，以便与个人计算机PC(Personal Computer)相区别。80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路技术韵迅猛发展，以16位和32位微处理器为核心的可编程序控制器得到迅速发展。这时的PLC具有了高速计数、中断技术、PID调节和数据通信等功能，从而使PLC的应用范围和应用领域不断扩大。

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

PLC的发展初期，不同的开发制造商对PLC有不同的定义。为使这一新型的工业控制装置的生产和发展规范化，国际电工委员会(IEC)于1985年1月制定了PLC的标准，并给它作了如下定义：

可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的

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机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则而设计。

PLC硬件系统的基本结构框如图3-1所示：

编程器输入电路中央处理单元（CPU）输出电路电源系统程序处理器用户程序处理器

图3-1 PLC结构框图

（1）中央处理单元（CPU）

中央处理器是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分的工作任务等。

（2）存储器

存储器是可编程控制器存放系统程序、用户程序以及运算数据的单元。可编程序控制器配有两种存储器，即系统存储器(EPROM)和用户存储器(RAM)。

（3）输入/输出（I/O）电路

输入输出电路是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。 输入口用来接收生产过程的各种参数，输出口用来送出可编程控制器的运算后得出的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。按照信号的种类归类有直流信号输入、输出，交流信号的输入、输出；按照信号的输人、输出形式分有数字量输入、输出，开关量输入、输出，模拟量输入、输出。

（4）电源

可编程控制器的电源包括可编程控制器各工作单元供电的开关电源以及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。

（5）编程器

编程器是PLC的重要外部设备，利用编程器可将用户程序送入PLC的用户程序存储器，调试程序、监控程序的执行过程。编程器从结构上可分为三种类型，简易编程器、图形编程器和通用计算机编程。

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