发布时间 : 星期五 文章基于PLC的自动药片装瓶机控制系统的设计毕业论文更新完毕开始阅读
滨州学院本科毕业设计（论文）
组成示意图可由图3-1所示：
可编程序控制器 控制 对 象 输入 模块 CPU 中央处理器 输出 模块 被 控对象
编程器 图3-1 PLC控制系统示意图
PLC主要模块组成下面将分别予以介绍： （1）CPU模块
CPU模块主要由微处理器存储器组成。在控制系统中，此模块起着重要的作用，它不断地进行着输入信号的采集，用户程序的执行，刷新系统的输出；存储器用来用户程序和数据的存储。
（2）I/O模块
输入模块和输出模块是系统外部现场设备和CPU模块相互连接的桥梁，也可以称作为系统的眼、耳、手、脚。
输入模块是用来接受和采集系统外部输入信号，又可分为开关量输入模块、模拟量输入模块。开关量输入模块主要是对按钮、光电开关、限位开关、压力继电器等信号进行接收。它是用来控制接触器、指示灯、电磁阀、数字显示和报警等装置；模拟量输入模块主要针对电位器、测速器和变送器等提供的连续变化的模拟量电流电压信号进行接收，它是用来控制调节阀、变频器等执行装置。在I/O模块中，用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的I/O电路。I/O模块除了传递信号外，还有电平转换与隔离作用。
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（3）编程器
编程器是用来生成用户程序，并且可以用来进行程序的编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。针对程序的写入我们目前可以通过手持式编程器或者是使用编程软件两种方式。手持式编程器对于输入和编辑梯形图是不能直接进行的，只能输入和编辑指令表程序，而编程软件可以通过计算机直接编辑梯形图或者指令表程序，并且可以进行不同编辑语言之间的相互转换。程序编译完成后可直接下载到PLC，也就是程序的写入过程，也可以将PLC中的程序读入到计算机，即所谓的读过程。
（4）电源
PLC一般使用的电源为AC 220V 或DC 24V，内部的开关电源为各模块提供DC 5V、DC正负12V和DC 24V等电源。小型PLC可以为输入电路和外部的电子传感器提供DC 24V电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。
CPU模块的工作电压一般是5V，而PLC的输入/输出信号电压较高，例如DC 24V和AC 220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能会损坏CPU模块中的元器件或使PLC不能正常工作。
PLC控制系统设计的一般步骤：
（1）根据工艺要求，分析研究控制系统。 （2）I/O设备的确定。 （3）PLC选型。 （4）程序设计。
（5）编写梯形图程序，这一步是设计的核心。
（6）程序的检测调试。将程序通过计算机与软件相结合写入到PLC，然后对程序进行测试，找到程序的缺陷和故障，进而进行改进和对错误进行更改。 3.1.2 系统PLC机型选择
机型选择标准的基本要求为满足系统的功能要求，并且应最大程度上满足系统可靠性、维护使用方便性及性能价格比良好性等优点。考虑因素包括以下几个方面：
（1）结构合理
根据工艺过程、环境条件以及维修量的大小，选用不同结构的PLC。
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（2）功能强大
根据控制系统开关量控制及控制速度要求的不同，选用不同档次的PLC。 （3）机型统一
整体式和模块式是PLC的两种结构形式。虽然整体式结构的PLC有其特有的优点，但通常整体式结构PLC功能有缺陷，因此一般大型的控制系统都使用模块式结构，以使得系统功能得到扩展。
（4）环境适应性
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
输入输出点数的估算。I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据估计的输入输出点数，再增加10% -20%的可扩展。余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。根据估算的方法故本设计的I/O点数为输入6点，输出8点。
存储器容量是可编程序控制器本身提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制。因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来代替。
存储器内存储量的估算没固定的公式，许多文献资料中给出了不同的公式，大体上都是按数字量I/O点数的10-15倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数，另外再按此数的25%考虑余量。
另外PLC这种工业控制器可直接用于工业控制各个领域。因此，大多数生产厂家会把PLC设计为可在较差工作环境条件下仍可靠稳定工作的优良特性。每种PLC自然会有其特殊的环境技术要求，因此在控制系统的设计时，应充分考虑环境条件。
面对众多厂家提出的多种系列、功能各异的PLC产品，其结构、性能、价格各不相同。三菱FX2N-16MR型号，其输入输出点分别为8，FX2N是FX系列中功能
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最强、速度最高的微型PLC。他的基本指令执行时间高达0.08us，内置的用户存储器为8K步，可扩展到16K步，最大可以扩展到256个I/O点，有多种特殊功能模块或功能扩展板，可为装箱机提供最大的方便和控制能力。
根据课题研究系统自动药片装瓶机控制所用的外围设备，我们可以来设计PLC输入输出设备的执行元器件的点数。输入输出部分的点数分别如3-1、3-2表所示：
表3-1 输入部分点数
输入部分 系统开按钮 系统关按钮 数量选择按钮1 数量选择按钮2 数量选择按钮3 光电传感器 表3-2 输出部分点数 输出部分 皮带机驱动器 指示灯1 指示灯2 指示灯3 电磁阀 步进电机驱动器 步进电机驱动器 频率发生器 点数 1 1 1 1 1 1 1 1 点数 1 1 1 1 1 1 针对本课题的研究特点和系统性能要求的输入输出总点数，本系统采用三菱公司FX2N系列中的16MR，即FX2N-16MR类型。其为三菱FX2N系列、输入输出总点数为16、继电器输出。此PLC满足系统设计的要求，并且在小型PLC控制系统中得到了广泛的应用。
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