第一篇：自動(dòng)騎馬訂書機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

摘要

騎馬訂書機(jī)一種快速高性能的訂書設(shè)備，大部分印刷廠都配有該設(shè)備。傳統(tǒng)的騎馬訂書機(jī)設(shè)備，在高速工作狀態(tài)下，很容易發(fā)生堵紙現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中對傳統(tǒng)的騎馬訂書機(jī)的電氣系統(tǒng)進(jìn)行了改造，對訂書機(jī)頭增加了電磁控制裝置，在容易發(fā)生堵紙?jiān)黾恿宋?dòng)開關(guān)，增加了光電傳感器檢測裝置，從而很好地解決了，高速工作下的堵紙現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中還對傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，使其控制系統(tǒng)更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。關(guān)鍵詞：電磁控制；光電傳感器；微動(dòng)開關(guān)；PLC

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Abstract Combined saddle stitching, a fast high-performance stapler device, most of the printers are equipped with the device.Stapler riding equipment, state of the high-speed operation, it is prone to the phenomenon of blocking the paper.The design of the electrical system of the traditional riding stapler transformation of electromagnetic control device, a micro switch prone to blocking the paper, an increase of the photoelectric sensor detection device on the stapler head, so good the solution to the phenomenon of blocking paper in the high-speed work.This design the control system of the traditional riding stapler PLC transformation to make it more intelligent control system to improve the work efficiency, reduce the workload of the workers.Key words: electromagnetic control； photoelectric sensor；micro switch；PLC

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目錄

摘要......................................................................I ABSTRACT.................................................................II 第1章 緒論..............................................................1 1.1 騎馬訂書機(jī)的產(chǎn)生背景及印刷行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r..........................1 1.2 騎馬訂書機(jī)的發(fā)展趨勢..............................................2 1.3 騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程...........................................4 第2章 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)....................................5 2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇......................................................5 2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇..............................................5 2.1.2電機(jī)容量的選擇................................................5 2.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)......................................................6 2.2.1齒輪傳動(dòng)的簡介................................................6 2.2.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪........................................8 2.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)...........................................11 2.2.5齒輪幾何尺寸的計(jì)算...........................................13 2.3 軸的設(shè)計(jì)及校核...................................................13 2.3.1 齒輪作用在傳動(dòng)軸上的力.......................................13 2.3.2初步估算軸的最小直徑.........................................15 2.3.4軸上的載荷...................................................17 2.3.5校核軸的強(qiáng)度.................................................17 2.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì).....................................................20 2.4.1概述.........................................................20 2.4.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.............................................21 2.5 凸輪的設(shè)計(jì).......................................................24 2.5.1凸輪的簡介...................................................24 2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸.......................................24 第3章 騎馬訂書機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì).........................................30 3.1 騎馬訂書機(jī)的特點(diǎn)及控制要求.......................................30 3.2 電氣線路設(shè)計(jì).....................................................30 3.2.1 執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)..............................................30 3.2.2控制電路的設(shè)計(jì)...............................................31 I

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3.3電器元件的選擇....................................................31 3.4編制電氣元件明細(xì)表................................................35 第4章 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì).....................................36 4.1 PLC的簡介.......................................................36 4.1.1PLC的定義及基本結(jié)構(gòu)..........................................36 4.1.2PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍..........................................37 4.1.3PLC的工作原理................................................38 4.1.3PLC的選擇原則................................................38 4.2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC選型及控制電路改造...........................39 4.2.1自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC類型選擇.................................39 4.2.2PLC控制電路設(shè)計(jì)..............................................40 結(jié)論.....................................................................43 參考文獻(xiàn).................................................................44 致謝.....................................................................45 II

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第1章

緒論

1.1 騎馬訂書機(jī)的產(chǎn)生背景及印刷行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)50年代，二次世界大戰(zhàn)結(jié)束世界經(jīng)濟(jì)逐步發(fā)展，印刷行業(yè)的業(yè)務(wù)量日益增加，老式的訂書機(jī)設(shè)備已不能滿足大批量的印刷的要求，高效率的騎馬訂書機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。20世紀(jì)60年代騎馬訂書機(jī)逐步在各個(gè)國家得到應(yīng)用，極大地提高了，印刷行的工作效率。

近年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，其中廣告類印刷品，連續(xù)5年保持7.5%以上的高速增長，2011年的總產(chǎn)值突破15萬億大關(guān)。其它的文化印刷品也有很大的提高。根據(jù)十二五規(guī)劃，“十二五”期間，文化產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，并在2016年成為國民經(jīng)濟(jì)支柱性產(chǎn)業(yè)。作為文化產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要組成部分，印刷產(chǎn)業(yè)尚有很大發(fā)展空間。黨的十七屆六中全會(huì)通過的《關(guān)于深化文化體制改革推動(dòng)社會(huì)主義文化大發(fā)展大繁榮若干重大問題的決定》，給文化產(chǎn)業(yè)重要組成部分的印刷業(yè)也帶來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。隨著人民群眾的生活水平的提高，隨著文化大發(fā)展大繁榮，群眾在文化消費(fèi)上將迎來一個(gè)高消費(fèi)期。

新聞出版總署“十二五”期間實(shí)施重大項(xiàng)目帶動(dòng)印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要舉措和引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級扶持政策的相繼出臺，為印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好的文化氛圍和市場政策環(huán)境，印刷行業(yè)形成的綠色、創(chuàng)意、和諧發(fā)展的印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展理念，為印刷產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開了智慧的閘門，對綠色印刷業(yè)的推進(jìn)，將促進(jìn)印刷企業(yè)有一個(gè)飛躍性的發(fā)展，也將牽動(dòng)著含有綠色印刷技術(shù)、符合環(huán)保要求的設(shè)備、器材、出版、包裝、個(gè)性化印刷品產(chǎn)業(yè)鏈條的膨脹性的迅猛發(fā)展。

剛剛過去的北京國際圖書節(jié)以“綠色印刷”為主題。綠色印刷也是未來印刷業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。從實(shí)施綠色印刷戰(zhàn)略合作協(xié)議到未來五年實(shí)施綠色印刷的階段性目標(biāo)的確立，一直到關(guān)于中小學(xué)教科書實(shí)施綠色印刷的通知的頒布，我國綠色印刷工作已經(jīng)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性實(shí)施階段。不久前，全國評選出來的獲得環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的印刷企業(yè)已經(jīng)達(dá)到103家，我們可以看出來全國范圍的綠色印刷工作也在有條不紊的展開著。從這一份103家印企獲綠色“身份證”的印刷企業(yè)名單中，我們可以清楚的看到北京地區(qū)獲得環(huán)境標(biāo)產(chǎn)品認(rèn)證的印刷企業(yè)已經(jīng)達(dá)到15家，僅次于江蘇省，屈居第二位。同時(shí)，有10家及以上印企獲得認(rèn)證的地區(qū)包括北京、上海、江蘇、廣東?？梢娫谶@些區(qū)域印刷行業(yè)的發(fā)展還是很發(fā)達(dá)的，對于綠色印刷工作的開展也是十分積極。為了促進(jìn)綠色印刷工程的實(shí)施，從不久前的針對中小學(xué)教科書提出來的要求從今年秋季學(xué)期起，全國各地使用的綠色印刷中小學(xué)教科書數(shù)量要占到本地中小學(xué)教科書使用總量的30％；再經(jīng)過1到2年，1

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基本實(shí)現(xiàn)全國中小學(xué)教科書綠色印刷全覆蓋。到現(xiàn)在首批綠色印刷嬰幼兒圖書首發(fā)以及獲得環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品認(rèn)證的企業(yè)不斷增多。

可見，為了推動(dòng)我國綠色印刷行業(yè)的發(fā)展，從政府到企業(yè)，再到個(gè)人，大家都用不同的方式積極地促進(jìn)著，從政策的制定，通知的頒布，到具體的實(shí)施，每個(gè)人為綠色印刷的有利實(shí)施做著貢獻(xiàn)。一系列的事實(shí)說明我的印刷行業(yè)正在向著綠色節(jié)能高效的可持續(xù)發(fā)展的道路上來。

1.2 騎馬訂書機(jī)的發(fā)展趨勢

騎馬訂書機(jī)機(jī)最早出現(xiàn)在歐洲，經(jīng)過幾十年的發(fā)展．技術(shù)有了很大的提高。近幾年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)網(wǎng)路技術(shù)，PLC技術(shù)的發(fā)展，相應(yīng)的的技術(shù)不斷應(yīng)用到騎馬訂書機(jī)機(jī)上使其功能越來越完善。同時(shí)，隨著客戶要求的不斷提高．騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)又增設(shè)了許多新功能．如卡紙粘貼、自動(dòng)上書帖、噴碼等。隨著自動(dòng)控制技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)騎馬訂書機(jī)主要有以下的發(fā)展趨勢。

1、自動(dòng)化程度越來越高

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，印刷行業(yè)的生產(chǎn)批量日益增多，印刷行業(yè)的熟練工有嚴(yán)重匱乏，自動(dòng)化程度的提高顯得日益重要。自動(dòng)化程度的提高主要體現(xiàn)在PLC技術(shù)的應(yīng)用、自動(dòng)調(diào)整書帖規(guī)格以及完善的總體自動(dòng)檢測檢測系統(tǒng)3個(gè)方面。自動(dòng)調(diào)整整書帖規(guī)格開本大小已經(jīng)成為騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)的總體發(fā)展趨勢，只要在屏幕中輸入書本的控制器便能自動(dòng)對開本大小進(jìn)行調(diào)整。精密達(dá)FENGMI半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)上淮南光華光神DQ404-02半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)上海紫光DQB450自動(dòng)騎馬訂書機(jī)都具備該功能，并且上海紫光DQB450自動(dòng)騎馬訂書機(jī)還具有接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的功能，即能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)上的相關(guān)數(shù)據(jù)對機(jī)器進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)印前、印刷及印后裝訂的全程數(shù)字化。

2、功能越來越完善[1] 隨著客戶要求的不斷提高，以及相應(yīng)技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)騎馬裝訂機(jī)又增設(shè)了卡紙粘貼、自動(dòng)上書帖、噴碼等新功能。如瑞安市繆氏印刷機(jī)械有限公司產(chǎn)品新設(shè)備DQ404A-02/DQ404B-02型半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)淮南光華光神機(jī)械電子有限公司光華光神的DDQ404-02GD半自動(dòng)騎馬訂書機(jī)都備有自動(dòng)上書貼功能以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。此外，書本裝訂時(shí)，通過噴碼機(jī)器對書冊內(nèi)外側(cè)進(jìn)行噴碼，如郵政編碼、地址等。Osako公司的Prima 能夠完成這項(xiàng)個(gè)性化的裝訂功能，而且上海紫光公司計(jì)劃將其應(yīng)用到下一代騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)中。

3、速度越來越高，功能越來越穩(wěn)定[2]

早在20世紀(jì)70年代初，上海訂書機(jī)械廠就已生產(chǎn)了PDQ一02型騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)，最大生產(chǎn)能力為6000本/小時(shí)。到了20世紀(jì)90年代，又研制出FENGMING型騎馬裝 2

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訂聯(lián)動(dòng)機(jī)（如圖1-1），最高速度達(dá)1萬本/小時(shí)，不僅改進(jìn)和提高了穩(wěn)定性、可靠性和操作性，而且在外觀上都有了不同程度的改善。2003年．上海紫光機(jī)械有限公司相繼研制出LQDl0和LQD8F騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)，LQDl0的性能與LQD8E相比有了很大的提高．最高速度達(dá)到1．2萬本/小時(shí)最大開本尺寸為480mm×320mm。搭頁機(jī)叼紙輪軸采用雙叼牙結(jié)構(gòu)．提高了搭頁過程的穩(wěn)定性，對于正反長短邊書帖．既能用鋼皮叼牙打開，也能用真空吸嘴搭無長短邊書帖。三面切書機(jī)改進(jìn)為先切前1：3，再切邊口的形式。海德堡和馬天尼公司是生產(chǎn)騎馬裝訂聯(lián)動(dòng)機(jī)的兩家大公司，其中海森堡公司最新研制的自動(dòng)騎馬訂書機(jī)速度在2萬本/小時(shí)以上。

圖1-1 “FENGMING”騎馬訂書機(jī)

4、集成化、綠色化程度越來越高

進(jìn)入21世紀(jì)來社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，化石能源的日益枯竭低耗能、高效率的的發(fā)展模式越來受到各國政府及企業(yè)的重視。綠色低耗能低污染化，綠色技術(shù)是一門綜合技術(shù)，節(jié)約能源、節(jié)約資源、提高生產(chǎn)率是綠色制造技術(shù)的核心要求。事實(shí)上，綠色制造技術(shù)的應(yīng)用既是可持續(xù)發(fā)展的客觀要求，也是市場競爭的需要。近幾年由于電力電子和數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步，以及直線電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸、光柵檢測等部件的成熟，直驅(qū)技術(shù)訂書機(jī)的應(yīng)用速度加快，國外多家訂書機(jī)企業(yè)的新產(chǎn)品已使用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用將極大推動(dòng)訂書機(jī)的結(jié)構(gòu)改變和性能提高，也大大降低了訂書機(jī)的能耗。

近幾年來印刷行業(yè)迅速發(fā)展，人工成本越來越高，選擇高效率的機(jī)器逐漸成為大型印刷行業(yè)的共識。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，PLC技術(shù)的發(fā)展，訂書機(jī)越來越集成化，訂書，裁 3

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剪，印刷逐漸集為一體。集成化的訂書機(jī)，能夠同時(shí)完成多項(xiàng)功能，提高了機(jī)器的效率，減少了工人的工作強(qiáng)度，同時(shí)又節(jié)約了工人成本，增加了企業(yè)的競爭力。

1.3 騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程

騎馬訂書機(jī)的書釘成型過程包括：送料，切斷，和做訂三個(gè)過程。送料時(shí)中刀滑板下行，短銷推動(dòng)連桿單向機(jī)構(gòu)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，鐵絲從穿絲嘴穿入，鐵絲便夾在二滾輪中靠摩擦力傳動(dòng)，經(jīng)鐵絲導(dǎo)軌從切料軸的孔中穿出，進(jìn)入成型模長槽中。切料當(dāng)鐵絲到達(dá)一定位置時(shí)，邊刀滑板上行，其中部的凸塊推動(dòng)切絲搖臂的斜面而使其逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，由此刀架下移，刀片把鐵絲切斷。中刀滑板上行到一定高度，成型模由壓簧推入，是切斷了的鐵絲邊刀上鐵絲槽的正下方，隨后，邊刀滑板下行，邊刀的上的鐵絲槽壓向成型模兩端伸出的鐵絲，彎成門字形的訂書釘。成訂過程如圖1-2所示：

1-切料刃軸；2-切料刀片；3-成形鉤；4-鐵絲；5-咬絲鉤；6-邊刀滑板；

圖1-2 騎馬訂書機(jī)的成釘過程

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第2章

自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇

2.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇

電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)又稱滑差電機(jī)[7]，它是一種利用直流電磁滑差恒轉(zhuǎn)矩控制的交流無級變速電動(dòng)機(jī)。由于它具有調(diào)速范圍廣、速度調(diào)節(jié)開滑、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、控制功率小、有速度負(fù)反饋、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)機(jī)械特性硬度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在印刷機(jī)及騎馬訂書機(jī)、無線裝訂、高頻烘干聯(lián)動(dòng)機(jī)、鏈條鍋爐爐排控制中都得到廣泛應(yīng)用。如801型對開立式?；剞D(zhuǎn)凸版印刷機(jī)、JS2101型對開雙面膠印機(jī)，J2105型對開單色膠印機(jī)、J2108型對開單色膠印機(jī)、PZ4880－01A型對開四色膠印機(jī)等印刷機(jī)械采用這種電動(dòng)機(jī)就更能符合印刷工藝要求。

因此，本次設(shè)計(jì)選擇電磁調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)（又稱滑差電機(jī)）。該電動(dòng)機(jī)具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）交流無級調(diào)速，機(jī)械特性硬度較高；

（2）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉；

（3）調(diào)速范圍大，用在像印刷機(jī)這樣的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，一般可達(dá)10：1，有特殊要求（如輪轉(zhuǎn)機(jī)）時(shí)亦可達(dá)50：1；

（4）可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)矩。在現(xiàn)代化的聯(lián)合輪轉(zhuǎn)機(jī)中，都應(yīng)用了自動(dòng)化的紙張拉緊機(jī)械，它可以達(dá)到隨著卷筒紙直徑的變化，調(diào)節(jié)離合器的轉(zhuǎn)矩經(jīng)保持拉力不變。

2.1.2電機(jī)容量的選擇

電機(jī)工作的有效功率

該設(shè)備，切鋼絲所用力為F=9.2KN，傳從速度為V=0.6m/s電機(jī)工作的有效功率為`

PW??Fv1000?W9200?0.6W

1000?0.84?6.57KW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為

3????1??2??3??4

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式中?

1、?

2、?

3、?4分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)和凸輪的傳動(dòng)效率[5]，有表可查?1?0.99、?2?0.98、?3?0.97、?4?0.94 則

?W?0.99?0.983?0.97?0.94?0.84

電機(jī)的轉(zhuǎn)速

二級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i0?8~10，V帶傳動(dòng)比范圍i1?2~4作軸轉(zhuǎn)速為n0?20r/min所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為

n?i0i1n0?320~800r/min

查表可知：可選JZT251—4型電機(jī)，120—1200r/min，7.5KW 2.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)

2.2.1齒輪傳動(dòng)的簡介

齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。

齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：傳動(dòng)效率較高，傳動(dòng)過程平穩(wěn)，使用壽命長，齒輪之間的傳動(dòng)比精確，工作狀況可靠，能夠傳動(dòng)功率范圍大。例如齒輪的傳遞功率范圍可以從很幾瓦到幾萬千瓦；傳動(dòng)速度高達(dá)300m/s；齒輪直徑范圍大，可以從手表用的幾毫米齒輪到大型水利工程用的二十多米齒輪，但是制造大型齒輪需要有專門的齒輪制造設(shè)備，大型齒輪嚙合傳動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，而且大型齒輪的精度不易保證。

齒輪的齒面應(yīng)具有較高的耐磨性能、抗塑性變形、抗點(diǎn)蝕、抗膠合的能力，而齒根要有較高的抗折斷的能力。因此，對輪齒材料性能的基本要求為：齒面要用硬度較高的材料、齒芯要韌性較好的材料。常用的齒輪材料是鑄鐵 鋼、和無機(jī)非金屬材料。鋼材的韌性交好，抗沖擊能力強(qiáng)，還可以通過物理及化學(xué)處理改善其鋼材力學(xué)性能，所以鋼材最適合用來制造齒輪。

齒輪在工作過程中 HB＜350時(shí)，稱為軟齒面H8＞350時(shí)，稱為硬齒面齒面硬度 HB＜350 時(shí)

常用材料；

45、35SiMn、40Cr、40CrNi、40MnB。特點(diǎn)： 具有較好的綜合性能，齒面具有較高強(qiáng)度和硬度，齒芯具有較好韌性。熱處理后切齒精度可達(dá)8級。制造簡單、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高，對精度要求不高。齒面硬度 HB＞350大于 采用中碳鋼時(shí)： 常用材料：

45、40Cr、40CrNi。特點(diǎn)：齒面硬度高 HRC＝48-55，接觸強(qiáng)度高，耐磨性好。齒芯保持調(diào)質(zhì)后的韌性，耐沖擊能力好，承載能力較高。精度可達(dá)7級精度。

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適用于大量生產(chǎn)，如：汽車、機(jī)床等中速中載變速箱齒輪。采用低碳鋼時(shí)：常用材料；20Cr、20CrMnTi、20MnB、20CrMnTo。

齒輪在工作時(shí)由于某種原因而損壞，使其失去正常工作能力的現(xiàn)象稱為失效。齒輪的失效形式有很多種，常見的失效形式有：

1、齒面磨損

齒輪在傳動(dòng)過程中，輪齒嚙合處存在滑動(dòng)摩擦。齒輪在受力情況下，齒面間的相對滑動(dòng)使齒面發(fā)生磨損。磨損會(huì)破壞齒面形狀，造成傳動(dòng)不平穩(wěn)；另外，磨損使輪齒變薄，造成齒側(cè)間隙增大，輪齒強(qiáng)度降低。齒面磨損是潤滑條件差的開式齒輪傳動(dòng)(外露的齒輪傳動(dòng))的主要失效形式，也是開式蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式。

2、輪齒折斷

齒輪在工作中，其輪齒的受力狀況相當(dāng)于懸臂梁，齒根處受到的彎矩最大，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中。在嚙合過程中，齒輪根部所受的彎矩是交替變化的，因此，在該處最容易產(chǎn)生疲勞裂紋而使輪齒折斷，輪齒的這種失效形式稱為輪齒的疲勞折斷。齒輪的另一種折斷是長期過載或受到過大沖擊載荷時(shí)的突然折斷，稱為過載折斷。

3、輪齒塑性變形

在低速重載的工作條件下，齒輪的齒面承受很大的壓力和摩擦力，由于這些力的作用，材料較軟的齒輪的局部齒面可能產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使齒面出現(xiàn)凹槽或凸起的棱臺，從而破壞齒輪的齒廓形狀，使齒輪喪失工作能力。齒輪的這種失效形式稱為輪齒的塑性變形。

4、齒面點(diǎn)蝕

齒輪工作時(shí)，當(dāng)嚙合表面反復(fù)受到接觸擠壓作用，且由此所產(chǎn)生的壓力過大或使用時(shí)間過長時(shí)，齒面會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋。隨著齒輪的連續(xù)工作，裂紋會(huì)沿表層不斷擴(kuò)大，使齒面出現(xiàn)小塊金屬剝落，形成麻點(diǎn)和斑坑。輪齒齒面發(fā)生的這種失效形式稱為齒面點(diǎn)蝕。嚴(yán)重的齒面點(diǎn)蝕會(huì)破壞齒輪輪齒的工作表面，造成傳動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪聲，甚至使齒輪失去工作能力。齒面點(diǎn)蝕這種失效形式多發(fā)生在潤滑條件良好的閉式齒輪傳動(dòng)中。

5、齒面膠合

在高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)中，齒面潤滑較為困難，嚙合面在重載作用下產(chǎn)生局部高溫使其粘結(jié)在一起，當(dāng)齒輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)在較軟的齒面上撕下部分金屬材料而出現(xiàn)撕裂溝痕，這種由于齒面粘結(jié)和撕裂而造成的失效稱為齒面膠合。齒面出現(xiàn)膠合現(xiàn)象后，將嚴(yán)重?fù)p壞齒面而導(dǎo)致齒輪失效。閉式蝸桿傳動(dòng)中極易發(fā)生這種失效。

2.2.2選定各齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)

齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

本設(shè)計(jì)中，已知輸入功率為7.5KW，小齒輪轉(zhuǎn)速為860r/min，齒數(shù)比為3.2。工作壽命為15年（每年工作300天），每天工作8小時(shí)。

（1）本設(shè)計(jì)中騎馬訂書機(jī)主軸齒輪精度選擇

根據(jù)本設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪。騎馬訂書機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故運(yùn)用7精度(GB 10095—88)。

（2）材料選擇

綜合設(shè)計(jì)思路方案，根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版191頁選擇小齒輪材料為40C(質(zhì))，硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為240HBS。

（3）齒數(shù)選擇

選擇小齒輪齒數(shù)z1?24，大齒輪z2?24?3.2?76.8，取z2?77

2.2.3按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪[3]

由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版203頁齒面接觸強(qiáng)設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即

32?ZE?KT1u?1d1t?2.32????????·u?H?d式中

d1t——所求齒輪直徑（mm）

T1——齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩（N·mm）

ZE——彈性影響系數(shù)（MPa）

12(2?1)

?d——齒寬系數(shù)

K——載荷系數(shù)

（1）確定公式內(nèi)的各個(gè)計(jì)算數(shù)值

1）試選載荷系數(shù)Kt?1.3 2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

T1?95.5?10

5P1n1(2?2)

95.5?105?7.5?N?mm 860?8.328?104N?m3）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-7選取出齒寬系數(shù)

?d?1

4）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)

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ZE?189.8MPa

5）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-21查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限

12?Hlim?600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限?Hlim?550MPa

6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)

N1?60n1jLh

(2?3)

?60?860??8?300?2?15??3.715?1093.715?109N2? 3.2?1.161?1097）根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1?0.90，KHN2?0.95

8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通常取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1

??H?1?KHN1??lim1S?0.9?600?540MPa

（2-4）S?0.95?550?522.5MPa ??H?2?KHN2??lim2（2）計(jì)算

1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑

3d1t?2.323?ZE?KT1u?1????????·u ?H?d4?189.8?1.3?8.328?104.2· ??522.513.2??2 = 2.32= 61.634mm 2）小計(jì)算圓周速度v

v?

?d1tn160?10003.14?61.634?860?m/s60?1000?2.77m/s(2?5)

3）計(jì)算齒寬b 9

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b??d?d1t

(2?6)

?1?61.634mm? 61.634mm4）計(jì)算齒寬與齒高比

b h模數(shù)

mt?d1tz1?61.63424?2.568mm

（2-6）

齒高

H?2.25mt?5.778mm寬與齒高比

(2-7)

b61.634??10.67 h5.7785)計(jì)算載荷系數(shù)

根據(jù)v?2.77ms，7級精度根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)

KV?1.12

對于直齒輪

KH??KF??1；

根據(jù)濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-2查得使用系數(shù)KA?1； 查得7級精度小齒輪相對支承非對稱布置時(shí)KHB?1.423由表得KFB?1.35

載荷系數(shù)為：

b?10.67，KH??1.423查hK?KAKVKH?

(2?8)

?1?1.12?1?1.423?1.5946）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的小分度圓直徑

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d1?d1t3KKt3(2?9)

1.5941.3?65.968mm?61.634?7)計(jì)算模數(shù)m

m?d165.968??2.748mm

z1242.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)[3]

齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 m?2KT1?YFaYsa?2??dz1???F?????(2?10)

式中

?FE1——齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限(1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值

由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：

?FE1?500MPa

大齒輪的彎曲疲勞極限：

?FN1?380MPa

查得彎曲疲勞壽命系數(shù)：

KFN1?0.85，KFN2?0.88

計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力：取彎曲疲勞完全系數(shù)S?1.4，得

??F?1?KFN1?FE

1S0.85?500?MPa1.4?303.57MPa(2?11)

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??F?2?KFN2?FE2S0.88?380?MPa

1.4?238.86MPa計(jì)算載荷系數(shù)：

K?KA?KV?KFa?KFb?1?1.12?1?1.35?1.512

由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表10-5查得齒形系數(shù)

YFa1?2.65，YFa2?2.226

查取應(yīng)力校正系數(shù)

YSa1?1.58，YSa2?1.764

計(jì)算大小齒輪的YFaYSa??F?并加以比較

YFaYSa??F?1?2.65?1.58?0.01379303.57

2.226?1.764?0.01644238.86

??F?2由上式可知大齒輪的數(shù)值較大 設(shè)計(jì)計(jì)算

3YFaYSa?m?2?1.512?8.328?104?0.01644?2.05mm1?242

由計(jì)算結(jié)果可知，齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒輪模數(shù)m主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.05并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算的的分度圓直徑d1=65.968mm。

算出小齒輪的齒數(shù)：

z1?d165.968??26 m2.5大齒輪的齒數(shù)：

z2?3.2?26?83.2取z2?84

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2.2.5齒輪幾何尺寸的計(jì)算

（1）計(jì)算分度圓的直徑

小齒輪分度圓直徑

d1?z1?m?26?2.5?65mm

大齒輪分度圓直徑

d2?z2?m?84?2.5?210mm

（2）確定齒輪中心距的

d1?d2265?210

?2?137.5mma?（3）計(jì)算齒輪寬度

(2?12)

b??ddd1?1?65?65mm

2.3軸的設(shè)計(jì)及校核

2.3.1 齒輪作用在傳動(dòng)軸上的力

分析騎馬訂書機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖可知主軸箱內(nèi)各軸均為轉(zhuǎn)軸。已知電機(jī)功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為120~1200r/min，小齒輪工作轉(zhuǎn)速為860r/min，齒數(shù)比為3.2。現(xiàn)對主軸進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)：

1、軸上的輸出功率P2 p2?p?1?2?7.5?9.8?9.7

2?6.9KW2、軸上的轉(zhuǎn)矩T2

由于n?120~1200r/min，當(dāng)n?120r/min時(shí)，軸的轉(zhuǎn)矩

PT2?95500002

n2 13

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6.9N?mm 120?54625N?mm ?9550000?

3、作用在齒輪上的力[3]

Ft?2T22?54625??520N d210Fr?Fttan??520?tan20?189N

Fn?Ft520??554Ncos?cos20

式中圓周力Ft，徑向力Fr及軸上的法向力Fn如圖2-1所示

M?MH2?MV2

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圖2-1 軸的載荷分析圖

2.3.2初步估算軸的最小直徑

選取材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)表15-3，取A0?100，可得

dmin?A03p2n2

6.9120?38.5mm ?100?3軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑，為了確定軸的最小直徑，必須先確定聯(lián)軸器的孔徑?？紤]到轉(zhuǎn)矩變化很小，取KA=1.3

Tca?KAT2?1.3?54625?71012.5N?mmd=40mm故，軸的最小直徑dmin=40mm

(2?13)

按照轉(zhuǎn)矩Tca的條件，查表GB/T 5014—2003，選用LX3彈性柱銷聯(lián)軸器，孔徑為2.3.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）擬定軸上零件的分配方案，如圖2-2所示。

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2-2軸的結(jié)構(gòu)與裝配

（2）確定各軸段直徑和長度

1）初步選擇滾動(dòng)軸承。因同時(shí)受徑向載荷和很小的軸向載荷作用，故選深溝球軸承。初定dI?II?dIII?IV?65mm，因此，選深溝球軸承6413，其尺寸為d?D?B?65mm?120mm?23mm，于是有l(wèi)I—II?23mm。選定，dII?III?90mm，lII?III?54mm。

2)安裝z?84齒輪的軸段III-IV的直徑dIV?V?60mm，齒輪左端用套筒定位，右端用軸肩定位，dIV?V?60mm 為了使套筒可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取lIV?V?61mm。dV?VI?45mm，lV?VI?8mm。

3）查表GB/T 5014—2003取聯(lián)軸器LX3的Y型，孔長60mm，石棉墊片寬度為6mm故，lVI?VII?60mm?6mm?66mm，dVI?VII?40mm

4）軸的長度為：

l?23mm?54mm?64mm?61mm?8mm?66mm?276mm

（3）軸上零件的周向定位

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齒輪與軸，聯(lián)軸器與軸，均采用平鍵連接，由表查得，齒輪與軸的平鍵截面為b?h?14mm?9mm，鍵槽長定為54mm，聯(lián)軸器與軸的平鍵為b?h?12mm?8mm，長為40mm 2.3.4軸上的載荷

可化為簡支梁的軸跨距為L2?L3?L4?61mm?8mm?66mm?135mm，根據(jù)計(jì)算，截面C為危險(xiǎn)截面，做出軸的扭矩圖和彎矩圖，各個(gè)數(shù)值參考如表2-2：

表2-1 軸的各個(gè)計(jì)算數(shù)值

載荷

水平面H

垂直面V 支反力F

FNH1?274N FNH2?274N

FNV1?100N FNV2?89N

彎矩

MH?20207.5N?mm

MV?7375N?mm 總彎矩M

M?22N?mm 20207.5?7375?21511扭矩T

T2?54625N?mm

2.3.5校核軸的強(qiáng)度

（1）軸的計(jì)算應(yīng)力

軸的計(jì)算應(yīng)力校核時(shí)，只需校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中最大最大彎矩和扭矩的截面為C面，根據(jù)表中數(shù)據(jù)以及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取??0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力[3]

?ca??M???T4?22W(2?14)

2?21511??0.6?5462520.1?453MPa?43MPa

前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1可知，???1??60MPa，因此1）判斷危險(xiǎn)截面 ?ca????1?，故安全。

（2）校核軸的疲勞強(qiáng)度

齒輪軸段彎矩最大，截面III為危險(xiǎn)截面，其它截面均按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較寬設(shè)定的，故，只需軸的右側(cè)即可。

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2）截面右側(cè)各個(gè)系數(shù)的計(jì)算[3]

抗彎截面系數(shù)：

W?0.1d3?0.1?403?6400mm3抗扭截面系數(shù)：

WT?0.2d3?0.2?403?12800mm3截面左側(cè)彎矩M為：

73.75?30.5M?21511??12615N?mm73.75截面上的轉(zhuǎn)矩：

(2?15)

(2?16)

T2?54625N?mm

截面上的彎曲應(yīng)力：

M12615??1.97MPa W6400?b?截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ：

T54625??4.27MPa WT12800軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理[6]。由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表15-1查得

?T??B?640MPa，??1?275MPa，??1?155MPa。

截面上由于軸肩而形成理論應(yīng)力集中系數(shù)??及??，由濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版

D44r2.0?1.1，經(jīng)插值后得???1.82，???1.20。?0.05，?附表3-2查取因?d40d40濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版附圖3-2查得軸材料的敏性系數(shù)為

q??0.82，q??0.85

k??1?q?(???1)

(2?17)

?1?0.82?(1.82?1)?1.68k??1?q?(???1)(2?18)

由圖表選出

?1?0.85?(1.2?1)?1.17

???0.67，???0.82

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軸按磨削加工，查圖可得表面質(zhì)量系數(shù)

??????0.92

軸的表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即?q?1，按濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版公式（3-12）及（3-12a）的軸的綜合系數(shù)為

碳鋼的特性系數(shù)

計(jì)算安全系數(shù) [3]

K??k?1???1????1.680.67?10.92?1?2.60K??k???1?1????1.170.82?10.92?1 ?1.51???0.1~0.取???0.1???0.05~0.1取???0.05S????1K??a????m?2752.6?4.86?0.1?0?21.76S????1K??a????m

?1551.51?17.802?0.05?17.802?11.1619

(2?19)

(2?20)

(2?21)

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Sca??S?S?S??S?21.76?11.162222(2?21)

21.76?11.16?9.9?S?1.5故可知軸是安全的。

2.4 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)

2.4.1概述[4] 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的基本組成零件為帶輪和傳動(dòng)帶。當(dāng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，利用摩擦，將動(dòng)力通過傳動(dòng)帶傳遞給從動(dòng)輪。工作示意圖如圖2-3所示：

（a）不工作

（b）工作

2-3傳動(dòng)帶工作示意圖

帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、能夠輕易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離，價(jià)格便宜、維護(hù)容易等特點(diǎn)。在近代機(jī)器設(shè)備中應(yīng)用廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載打滑、而且機(jī)器工作時(shí)噪聲低，但摩擦型帶傳動(dòng)比不夠精確；同步帶傳動(dòng)能夠保證一定的傳動(dòng)比，但是對帶的載荷變動(dòng)量的吸收能力差，高速速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪聲很大。根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用傳動(dòng)帶、汽車用傳動(dòng)帶、農(nóng)業(yè)機(jī)械用傳動(dòng)帶和家用電器用傳動(dòng)帶。摩擦型傳動(dòng)帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶等。

帶傳動(dòng)的功率損失有：

（1）滑動(dòng)損失 摩擦型V帶傳動(dòng)工作時(shí)，由于帶輪上下邊的拉力差及其帶輪不同變形差形成彈性滑動(dòng)，從而導(dǎo)致帶與從動(dòng)輪的速度損失。彈性滑動(dòng)功率損失率通常在1%～2%之間。嚴(yán)重滑動(dòng)，特別是過載打滑，會(huì)使帶的運(yùn)動(dòng)長時(shí)間處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇下降，摩擦磨損加劇，從而嚴(yán)重影響帶的壽命?；瑒?dòng)損失隨緊邊與松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。

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（2）內(nèi)摩擦損失 帶在運(yùn)行中的反復(fù)伸縮，會(huì)使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。內(nèi)摩擦損失隨預(yù)緊力、帶厚與帶輪直徑比的增大而增大。減小帶的帶輪之間的拉力變化，可減小帶傳動(dòng)的內(nèi)摩擦損失。

（3）空氣阻力損失 帶輪高速運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行風(fēng)阻引起的功率損失。帶傳動(dòng)的功率損失與速度的平方成正比。因此設(shè)計(jì)高速帶傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)減小帶的表面積，盡量用厚窄的帶；帶輪的輪輻表面應(yīng)平滑或用輻板以減小風(fēng)阻。

（4）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用產(chǎn)生摩擦，也會(huì)導(dǎo)致帶傳動(dòng)的功率損失，軸承摩擦損失是引起功率損失的重要因素之一。

綜合上述損失，帶傳動(dòng)的效率約在80%～96%范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)時(shí)，要根據(jù)帶綜合因素來選取帶輪與傳動(dòng)帶的形狀。

2.4.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

騎馬訂書機(jī)帶式傳動(dòng)系統(tǒng)中采用V帶傳動(dòng)。已知電動(dòng)機(jī)功率為P?7.5kW，轉(zhuǎn)速為n1?1200r/min，傳動(dòng)比i?3.4，每天工作8小時(shí)

1、確定計(jì)算功率Pca[4] 由帶傳動(dòng)工作情況系數(shù)表查得濮良貴《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表8-7知KA?1.1，故

Pca?KAP?1.1?7.5kW?8.25kW

2、選擇V帶的帶型根據(jù)Pca、n1由普通V帶選型圖，選用A型。

3、確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v 1）選擇取小帶輪基準(zhǔn)直徑

dd1?120mm

2）驗(yàn)算帶速 由經(jīng)驗(yàn)知

v??dd1n160?10003.14?120?1200?

60?1000?7.54m/s

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因?yàn)? m/s < v < 30 m/s，故帶速合適。3）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑

dd2?idd1?3.4?120mm ?408mm元整取dd2?400mm

4、確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度Ld 1）初定中心距

0.7(dd1?dd2)?a0?2(dd1?dd2)

初定中心距a0 = 600 mm 2)計(jì)算帶所需基準(zhǔn)長度 L?2a0??(dd2?dd1)d02(dd1?dd2)?4a0?2?600??22(120?400)?(400?120)4?600

?2050mm

查表得基準(zhǔn)長度：

Ld =2000 mm 3）帶的實(shí)際中心距a

a?a0?Ld?Ld0

2???2000?2050??600?2??mm?575mm

4）中心距變化范圍[3] amin?a?0.015Ld?600?0.015?2000?570mmamax?a?0.03Ld?600?0.03?2000?660mm

2?22）(2?23)

（

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中心變化距范圍570~660 mm

4、計(jì)算驗(yàn)證小帶輪上的包角?1[3] ?1?180??(dd2?dd1)

57.3a57.3??180??(400?120)575?152??90?(2?24)

5、計(jì)算帶的根數(shù)z 1）計(jì)算單根V帶的額定功率Pr 由dd1?120mm和n1?1200r/min,查表得P0?2.28kW

根據(jù)n1?1200r/min,i?3.4查表得

?P0?0.15kW

查表得K??0.925，KL?0.93于是

Pr?(P0??P0)K?KL

2）計(jì)算V帶的根數(shù)

(2?25)

?(2.28?0.15)?0.925?0.93kW?2.2kWz?

取4根

6、單根V帶的初始拉力最小值[3]

Pca8.25??3.75 Pr2.2F0min?500?500??232N應(yīng)使初拉力F0>F0min

7、軸的最小壓力[3]

(2.5?K?)Pca?qv2K?zv（2?24）

(2.5?0.925)?8.25?0.1?7.5420.925?4?7.54 23

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Fpmin?2zF0minsin?12152? 2?2?4?161?sin?1251N2.5 凸輪的設(shè)計(jì)

2.5.1凸輪的簡介[5]

凸輪是一種機(jī)械機(jī)械回轉(zhuǎn)或滑動(dòng)部件，它把運(yùn)動(dòng)傳遞給緊靠它邊緣運(yùn)動(dòng)的滾輪或在槽面上運(yùn)動(dòng)的針桿。凸輪在各種機(jī)械中廣泛的應(yīng)用，尤其在紡織機(jī)械，印刷機(jī)械，沖壓機(jī)床等自動(dòng)控制裝置中應(yīng)用最為廣泛。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，凸輪的制造越來越精確，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。凸輪傳動(dòng)的特點(diǎn)如下： 只要合理的設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓，就能很容易地獲得預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2 凸輪的響應(yīng)速度快 3 凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊 凸輪輪廓線與推桿之間為點(diǎn)線接觸，易磨損。5 凸輪制造困難。

凸輪的種類很多，按凸輪的形狀分類可分為盤形凸輪和圓柱形凸輪；按推桿分類可分為，尖頂推桿凸輪，滾子推桿凸輪和平底推桿凸輪；按接觸的方式不同可分為，力封閉凸輪和幾何封閉凸輪。

2.5.2確定凸輪的基本外形尺寸

自動(dòng)騎馬訂書機(jī)采用直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，工作條件是高速輕載。對推桿的要求為：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，推桿上升150mm，凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過90°時(shí)時(shí)，推桿停止不動(dòng)；凸輪再繼續(xù)轉(zhuǎn)過60°時(shí)，推桿下降150mm，凸輪轉(zhuǎn)過其余角時(shí)，推桿又停止不動(dòng)。、確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸 基圓半徑

初步確定基圓的半徑r0=300mm，推桿棍子半徑為rr=60mm。本此設(shè)計(jì)的工作條件是高速輕載，選用沖擊較小的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2、確定凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程

初步選定，推程階段為正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律，回程階段選用五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律[5]。運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖2-4所示：

（1）正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方程式為：

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v?h??1?cos(2??/?0)?/?0a?2?h?2sin(2??/?0)/?02s?h?(?/?0)?sin(2??/?0)/(2?)?

（2）五次多項(xiàng)式的運(yùn)動(dòng)規(guī)律方程為：

s?C0?C1??C2?2?C3?3?C4?4?C5?5v?ds/dt?C1??2C2???3C3??2?4C4??3?5C5??4 a?dv/dt?2C2?2?6C3?2??12C4?2?2?20C5?2?3

(a)正弦運(yùn)動(dòng)規(guī)律圖

（b）五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律

圖2-4 凸輪推程與回程階段的運(yùn)動(dòng)規(guī)律

由圖知正弦加速運(yùn)動(dòng)規(guī)律和五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律都沒有柔性沖擊和剛性沖擊，適合高速輕載的凸輪設(shè)計(jì)。

3、計(jì)算凸輪的理論廓線

對于對心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪的理論輪廓線坐標(biāo)為

x?(s0?s)sin??ecos???y?(s0?s)cos??esin??s?r0，求得：

(2?25)

本次騎馬訂書機(jī)的設(shè)計(jì)中e?0x?(r0?s)sin???

y?(r0?s)cos??對上式中的位移s進(jìn)行分段計(jì)算

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（1）騎馬訂書機(jī)凸輪的推程階段

?02?90???/2

?01?90???/2

s1?h?(?1/?01)?sin(2??1/?01)/(2?)?

?h?(2?1/?)?sin(4?1)/(2?)?

?1??0,?/2?

（2）騎馬訂書機(jī)凸輪的遠(yuǎn)休止階段

??02?90??/2

s2?1

5（3）騎馬訂書機(jī)凸輪的回程階段?03?60???/3

s3346h?553?10h?3/?03?15h?43/?03?3/?0

3?27h0?33/?3?121h5?43/?4?145h8?53/?5

（4）騎馬訂書機(jī)凸輪近休止階段

?04?12?0?2?/3

s4?0

推程和回程階段的壓力角

??arctands/d?rs

0?去計(jì)算間隔為5°計(jì)算以上各式的值，將結(jié)果寫入表格中。計(jì)算結(jié)果時(shí)：???推程階段：???1??遠(yuǎn)休止階段：???1??2??3

回程階段：???1??2??3??近休止階段：???1??2??3??4??5

4、計(jì)算凸輪的實(shí)際工作廓線

?2??0,?/2?

?3??0,?/3?

?4??0,?/3?

（2-26）

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其中

x??x?rrcos???y??y?rrsin??(2?27)

sin??(dx/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2 cos???(dy/d?)/(dx/d?)2?(dy/d?)2

（1）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作推程階段 ?1??0,?/2?

dx/d??(ds/d?)sin?1?(r0?s)cos?1?2h? ???1?cos4?(1)??sin?1?(r0?s)co?s1

???

dy/d??(ds/d?)cos?1?(r0?s)sin?1?2h?

???1?cos4?(1)??co?s1?(r0?s)sin?1

???

（2）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作遠(yuǎn)休止階段

?2??0,?/2?

dx/d??(r0?s)cos(?/2??2)dy/d???(r0?s)sin(?/2??2)

（3）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作回程階段

?3??0,?/3?

dx/d??(ds/d?)sin(?3??)?(r0?s)cos(?3??)

?(81h0?32/?3?486h0?33/?4?729h0?34/?5)sin?(3??)?

(r0?s)cos(?3??)

35dy/d??(810h?3/?3?4860h?34/?4?7290h?3/?5)cos(?3??)?(r0?s)sin(?3??)

4）騎馬訂書機(jī)凸輪的實(shí)際工作遠(yuǎn)休止階段

?3??0,2?/3?

dx/d??(r0?s)cos(4?/3??4)

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dy/d???(r0?s)sin(4?/3??4)

凸輪的工作曲線與實(shí)際曲線的計(jì)算結(jié)果如表2-2

表2-2 凸輪的各個(gè)計(jì)算數(shù)值

?

0? 5? 10?

350? x

0.000 26.175 52.365

y

300.000 299.185 296.226

x?

0.000 21.602 44.468

??

240.000 238.885 237.228-52.092-26.148 0.000

295.446 298.984 300.000

-41.468-20.916 0.000

236.352 238.645 240.000 355? 360?

由表中各個(gè)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，可作出凸輪的輪廓曲線如圖2-5所示：

圖2-5 凸輪的輪廓曲線

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凸輪機(jī)構(gòu)推程階段最大的壓力角為19.856°，相應(yīng)凸輪的轉(zhuǎn)角為45°；回程階段的最大壓力角為27.658°，相應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角為210°，凸輪的最大壓力角小于許用壓力角，故凸輪的尺寸設(shè)計(jì)合理。

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第3章

騎馬訂書機(jī)的電氣控制設(shè)計(jì)

3.1 騎馬訂書機(jī)的特點(diǎn)及控制要求

1、騎馬訂書機(jī)的運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)M傳動(dòng)

2、主軸制動(dòng)靠剎車輪的摩擦制動(dòng)

3、到發(fā)生堵紙現(xiàn)象時(shí)，微動(dòng)開關(guān)啟動(dòng)，電機(jī)M斷電，機(jī)器停止工作。

4、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)與停止等操作都集中在電氣操作箱上。

電動(dòng)機(jī)M的型號：JZT251—4 7.5kW 220V 1200r/min 3.2 電氣線路設(shè)計(jì)

3.2.1 執(zhí)行電路的設(shè)計(jì)

根據(jù)騎馬訂書機(jī)的工作要求，為了調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW?？傠娐返倪^載保護(hù)選用，選用熔斷器FU[10]。執(zhí)行電路圖如3-1所示：

圖3-1 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的執(zhí)行電路圖

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3.2.2控制電路的設(shè)計(jì)

光電傳感器的初狀態(tài)閉合，當(dāng)檢測到書帖信號時(shí)，光電傳感器SL1的長閉觸電開啟，繼電器KM3斷開，從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1失電斷開，電磁鐵YV不工作，離合機(jī)構(gòu)嚙合，訂書機(jī)機(jī)頭工作。當(dāng)無書帖時(shí)，光電傳感器SL1閉合，繼電器KM3得電觸點(diǎn)閉合，從而使從而使電磁鐵主回路中的電流繼電器KA1得電閉合，電磁鐵電磁鐵YV工作，離合機(jī)構(gòu)斷開，訂書機(jī)機(jī)頭不工作。接近開關(guān)SL2同步復(fù)位KM3，以保證裝訂機(jī)頭，停于上限位置。當(dāng)發(fā)生紙張擁堵時(shí)，微動(dòng)開關(guān)SS1斷開，繼電器KM1失電，變頻器的控制回路中的開關(guān)SA開啟，變頻器失電，停止工作，電動(dòng)機(jī)M停止。當(dāng)光電傳感器SL1檢測到書帖時(shí)，SL1-2觸電閉合，計(jì)數(shù)器得到一次信號，累加一次。當(dāng)無書帖時(shí)，計(jì)數(shù)器無信號，不累加?？刂齐娐穲D如3-2所示

圖3-2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的控制電路圖

3.3電器元件的選擇[6]

1、電源引入開關(guān)Q

電源引入開Q關(guān)主要起外部輸入電路的作用，可根據(jù)電機(jī)M的額定電流選用。

P7500I??A?19.7A U380選用HZ-25/3型開關(guān)，額定電流25A

2、變頻器[12] 變頻器（Variable-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流 31

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變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動(dòng)單元、驅(qū)動(dòng)單元、檢測單元微處理單元等組成。通過改變電源的頻率來達(dá)到改變電源電壓的目的，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了電動(dòng)機(jī)M調(diào)速，并降低啟動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)M選用松下變頻器BFV00072G 220V 0.75KW。

3、電位器

電位器是具有三個(gè)引出端、阻值可按某種變化規(guī)律調(diào)節(jié)的電阻元件。電位器通常由電阻體和可移動(dòng)的電刷組成。當(dāng)電刷沿電阻體移動(dòng)時(shí)，在輸出端即獲得與位移量成一定關(guān)系的電阻值或電壓。電位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用。后者可視作一可變電阻器。工作示意圖圖如3-3所示：

圖3-3 電位器工作原理圖

本設(shè)計(jì)中為了獲得部分穩(wěn)定的電壓輸出，選用日本思博（sakae）22HP-10電位器，主要參數(shù)如下：

功率：2W

最大工作電壓：250V 預(yù)期旋轉(zhuǎn)壽命：1000000次

4、光電傳感器[16] 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電池作為光電探測使用時(shí)，其基本原理與光敏二極管相同。光電電傳感器具有檢測距離長；對檢測物體的限制少； 響應(yīng)時(shí)間短 ；分辨率高 ；可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測 ；可實(shí)現(xiàn)顏色判別 ；便于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

本設(shè)計(jì)中當(dāng)每個(gè)書帖裝訂好時(shí)，為使其信號轉(zhuǎn)化為計(jì)數(shù)器能識別的電信號，選用PIH-TC20NOC3D（對射型NPN常開+常閉 / 距離3CM / DC10-30V）光電傳感器。

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5、熔斷器FU1，F(xiàn)U2 FU1是對總電路的保護(hù)熔斷器。熔體電流為：

P7500IR??A?19.7A

U380可選用RL-15熔斷器，配用20A的熔斷器。FU2，選用RL-15熔斷器，配用2A的熔斷器。

6、繼電器KA，KA1，KA2及KA3 繼電器專用的固態(tài)繼電器可以具有短路保護(hù)，過載保護(hù)和過熱保護(hù)功能，與組合邏輯固化封裝就可以實(shí)現(xiàn)用戶需要的智能模塊，直接用于控制系統(tǒng)中。

固態(tài)KA選用固態(tài)繼電器SAP-4040D 40A，各項(xiàng)參數(shù)如下 負(fù)載最大電流：40A；

負(fù)載電壓：40V-480V；

控制電壓：3-32VDC；

頻率范圍：47/63HZ 工作環(huán)境溫度：-40-80℃

動(dòng)作狀態(tài)指示：LED，KA1，KA2及KA3選用SSR-10DA(10A)單相固態(tài)繼電器 各項(xiàng)參數(shù)如下： 負(fù)載最大電流：10A；

負(fù)載電壓：40V-480V；

控制電壓：3-32VDC；

頻率范圍：47/63HZ 工作環(huán)境溫度：-30-75℃

動(dòng)作狀態(tài)指示：LED，7、停止開關(guān)SB1，啟動(dòng)開關(guān)SB2 停止開關(guān)SB1選用LA10綠色，啟動(dòng)開關(guān)SB2選用LA10紅色

8、電磁鐵YT 電磁鐵控制電磁離合機(jī)構(gòu)的嚙合與斷開，選用直流推拉式電磁鐵HCNE-1038主要參數(shù)如下：

吸力：5N

行程：10mm

控制電壓：DC24V

9、開關(guān)電源

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)中所選開關(guān)電源為歐姆龍開關(guān)電源S8JC-100-24 100W DC24V。如圖3-4所示：

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圖3-4 S8JC-100-24型歐姆龍開關(guān)電源

10、計(jì)數(shù)器

本設(shè)計(jì)中選用JDM9-6數(shù)顯智能計(jì)數(shù)器（圖3-5）220V交流 110V 24V交直流電壓均可直接工作 計(jì)數(shù)范圍：6位LED數(shù)碼管0-999999

圖3-5 JDM9-6型數(shù)顯智能計(jì)數(shù)器

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3.4編制電氣元件明細(xì)表

根據(jù)3.3所選電氣元件，列出3-1所示，電氣元件表

3-1 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)電氣元件明細(xì)表

符號 M Q RP U SL 名 稱 異步電動(dòng)機(jī) 組合開關(guān) 電位器 變頻器 光電傳感器

型 號 JZT251-4 HZ-25/3 22HP-10 BFV00072G PIH-TC20NOC3D

規(guī)

格

380V 1200r/min 7.5KW 3極

500V

25A

2W 250V 220V 0.75KW 距離3CM

DC10-30V KA 固態(tài)繼電器

SAP-4040D

40A 控制電壓：

3-32vDC KA1 繼電器

SSR-10DA

10A 控制電壓：

3-32vDC KA2 繼電器

SSR-10DA

10A 控制電壓：

3-32vDC KA3 SB1 SB2 YT FU1 FU2 G C 繼電器 控制按鈕 控制按鈕 電磁鐵 熔斷器 熔斷器 開關(guān)電源 計(jì)數(shù)器

SSR-10DA LA10 LA10 HCNE-1038 RL-15 RL-15 S8JC-100-24 JDM9-6

10A 控制電壓：

3-32vDC 綠色 紅色

吸力5N 行程10mm

DC24V 500V 熔體 10A 500V 熔體

2A 100W 24V

24V 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 數(shù)量 1 1 1 1 2

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第4章

自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)

4.1 PLC的簡介

4.1.1PLC的定義及基本結(jié)構(gòu)[18] PLC又稱可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），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?？删幊踢壿嬁刂破鲗?shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)。

PLC硬件的基本結(jié)構(gòu)包括：電源、中央處理器（CPU）、儲(chǔ)存器、輸入輸出借口、外部設(shè)備。

1、電源

電源是PLC的能量源，可靠穩(wěn)定的電源很大程度上決定了PLC工作性能。如果沒有一個(gè)持續(xù)穩(wěn)定的電源系統(tǒng)PLC是無法正常工作的。因此，PLC控制器的制造商對電源的設(shè)計(jì)和制造十分重視。PLC的電源有直流和交流兩種，直流多為24V的電源，交流多為220V電源，PLC電源的抗干擾能力都很強(qiáng)，有的交流電源PLC供電范圍在140V~250V之間。

2、中央處理器(CPU)

中央處理單元(CPU)是可編程邏輯控制器的核心部件，是PLC的控制運(yùn)算中心。它負(fù)責(zé)處理PLC接受的用戶程序和數(shù)據(jù)，檢查電源、存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器等部件的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠判斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC投入運(yùn)行時(shí)，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并存入“內(nèi)存映像”，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，按指令執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算，當(dāng)所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，將輸入輸出映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。

3、存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器主要用來存放用戶的程序及數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器的主要種類有，ROM、EPROM、EEROM。

4、輸入輸出接口

PLC輸入輸出接口是CPU與外部設(shè)備之間交換信息的連接電路，它們通過總線與CPU相連，簡稱I/O接口。PLC的輸入輸出接口包括：數(shù)字量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊，模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊四大部分。PLC之所以能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中正常工作，輸入輸出接口起了重要作用。

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5、外部設(shè)備

PLC的外部設(shè)備主要有：顯示器、打印機(jī)、編程器等。目前，PLC多采用個(gè)人計(jì)算機(jī)編程，PLC通過通信電纜與PC連接，從而使PLC的編程、監(jiān)控達(dá)到了真正意義上的快捷、方便。

4.1.2PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍[12] PLC是面向用戶的專用控制器，相對于應(yīng)用廣泛的繼電—接觸系統(tǒng)以及單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)具有很多特點(diǎn)。

（1）PLC控制器的考干擾能力強(qiáng)，一般的PLC控制系統(tǒng)不用考慮干擾問題，繼電氣控制雖然能夠抵抗一般的電磁干擾，但在高電磁環(huán)境中，可靠性會(huì)急劇下降。單片機(jī)控制系統(tǒng)則要專門設(shè)計(jì)抗干擾系統(tǒng)，非常容易受到電磁干擾，不能夠在較高電磁環(huán)境下工作，應(yīng)用范圍較小。

（2）PLC系統(tǒng)的維護(hù)方便，利用PLC自我診斷功能可以很快的找出故障點(diǎn)及時(shí)排除故障。繼電器控制系統(tǒng)常用的電子元件容易損壞，更換時(shí)檢查非常不方便費(fèi)時(shí)費(fèi)力。單片機(jī)控制系統(tǒng)需要定期維護(hù)且維護(hù)復(fù)雜，技術(shù)難度較高，需要專門的技術(shù)人員。（3）PLC程序開發(fā)采用梯形圖，明了簡便易學(xué)不需要專門的計(jì)算機(jī)知識。機(jī)電控制系統(tǒng)開發(fā)時(shí)圖樣多，線路復(fù)雜接線工作量大，出現(xiàn)錯(cuò)誤排查困難系統(tǒng)的調(diào)試工作量大周期長。單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)測試技術(shù)難度大，需要有專門計(jì)算機(jī)技術(shù)知識的人進(jìn)行測試。

（4）PLC控制系統(tǒng)通用性較好，適用范圍廣非常適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中工作，而且系統(tǒng)易于擴(kuò)展，接口即插即用。繼電器控制系統(tǒng)鋪設(shè)好后改裝麻煩，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，一般為專用系統(tǒng)。單片機(jī)系統(tǒng)改造時(shí)要經(jīng)過專門的軟硬件技術(shù)改造再能使用，改造時(shí)間長。（5）PLC的硬件成本相對于繼電器控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)較高，這是制約PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)重要因素。

隨著工業(yè)自動(dòng)化的提高，如今只要涉及控制的地方，都離不開PLC這個(gè)大腦，可大概分為兩個(gè)領(lǐng)域：

（1）單機(jī)控制為主的自動(dòng)化設(shè)備，比如：包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、紡織機(jī)械、注塑機(jī)械、自動(dòng)焊接設(shè)備、機(jī)床設(shè)備、冶金行業(yè)的輥壓、連鑄機(jī)械等。這些設(shè)備的所有動(dòng)作，加工都需要靠依據(jù)工藝設(shè)定在PLC內(nèi)的程序來指導(dǎo)執(zhí)行和完成，就如人的大腦。（2）以過程控制為主的流程自動(dòng)化設(shè)備，比如污水處理、自來水處理、樓宇控制、火電主控、輔控、水電主控、輔控、太陽能、水泥、石油、石化、鐵路交通等。這些行業(yè)所有設(shè)備的連續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行，總存在許多的監(jiān)控點(diǎn)和大量的實(shí)時(shí)參數(shù)，而要監(jiān)視、控制、和采集這些流程參數(shù)和相關(guān)的工藝設(shè)備，也必須依靠PLC這個(gè)大腦來完成，當(dāng)然傳統(tǒng)叫法也有DCS，盡管設(shè)計(jì)之初的理念不一樣，但現(xiàn)技術(shù)路線已逐漸融合。

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4.1.3PLC的工作原理[19] PLC采用循環(huán)掃描的方式工作，實(shí)際工作時(shí)，用戶設(shè)定好程序后，CPU從第一條程序開始執(zhí)行，執(zhí)行方式是從上向下，從左向右，程序結(jié)束時(shí)，再返回第一執(zhí)行直到循環(huán)結(jié)束。工作過程如圖4-1所示。

4-1 PLC的工作過程框圖

1、自診斷

PLC在掃描用戶程序之前，都首先進(jìn)行自我診斷。自我診斷包括輸入輸出接口，儲(chǔ)存器，CPU等，發(fā)現(xiàn)異常情況，停機(jī)顯示出錯(cuò)。若PLC自我診斷正常，用戶程序開始執(zhí)行。

2、通信

在通信階段PLC編程器或計(jì)算機(jī)有通信請求，PLC會(huì)在這段時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)收發(fā)工作。

3、讀入現(xiàn)場信號

在這個(gè)階段PLC對各個(gè)輸入端信號進(jìn)行掃描，將外部輸入存入映像寄存器。對于接通電路輸入信號，映像寄存器中狀態(tài)為“1”；對于斷開電路輸入信號，映像寄存器的狀態(tài)為“0”，也就是說某一個(gè)輸入信號相對應(yīng)的電器元件在映像寄存器中為“1”時(shí)，該電器元件的狀態(tài)為“ON”，在映像寄存器中為“0”時(shí)，該電氣元件的狀態(tài)為“OFF”。

4、程序執(zhí)行

這一階段CPU將用戶當(dāng)前程序調(diào)出，逐條執(zhí)行，程序的運(yùn)算結(jié)果會(huì)存在映像寄存器中。如果在這一階段用戶改變程序內(nèi)容，PLC不會(huì)立刻執(zhí)行，要在下一個(gè)掃描周期執(zhí)行。

5、輸出結(jié)果

當(dāng)PLC將程序執(zhí)行完畢后，PLC會(huì)把輸出狀態(tài)寄存器的指令狀態(tài)，轉(zhuǎn)化成執(zhí)行元件所能夠識別的電信號，從而控制被控設(shè)備及電器元件。

4.1.3PLC的選擇原則[19] PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，明確控制方案后就是PLC的選型問題了。PLC的選擇依據(jù)主要有 如下：

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（1）輸入輸出點(diǎn)數(shù)的估算，PLC選擇是輸入輸出點(diǎn)數(shù)要留一定的余量，通常是比實(shí)際所需點(diǎn)數(shù)高10%到40%，也可根據(jù)實(shí)際情況自行考慮。

（2）儲(chǔ)存量的估算，PLC選擇時(shí)要首先根據(jù)機(jī)器所執(zhí)行的功能，初步估算應(yīng)用程序的大小，從而初步確定儲(chǔ)存器的大小。

（3）控制功能的選擇，用戶選擇PLC設(shè)備時(shí)，要熟悉所控制設(shè)備的主要功能及控制方式，來確定PLC的類型。

（4）PLC機(jī)型的選擇，以上三個(gè)步驟完成之后，PLC的各項(xiàng)參數(shù)基本確定，就要考慮機(jī)型問題。PLC的產(chǎn)品種類很多，用戶要根據(jù)自身經(jīng)濟(jì)情況和所控機(jī)器的情況綜合考慮，選擇性價(jià)比合適的產(chǎn)品。

4.2 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC選型及控制電路改造

4.2.1自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC類型選擇

根據(jù)自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的規(guī)格和各項(xiàng)技術(shù)要求，可選用日本三菱公司生產(chǎn)FX2N-32MR-001型PLC[15]（如圖4-2）。FN系列PLC是日本三菱公司制造的高性能小型PLC，性能穩(wěn)定，速度快是現(xiàn)有PLC產(chǎn)品中性價(jià)比較高的產(chǎn)品，其中FN2系列是FN系列中速度最快的型號。FX2N-32MR-001型PLC的規(guī)格如下：

電源規(guī)格：AC 100V~240V，DC24V

輸入輸出點(diǎn)數(shù)：輸入16，輸出16（繼電器）外形尺寸：150×87×90（mm）

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圖4-2 FX2N-32MR-001型PLC 4.2.2PLC控制電路設(shè)計(jì)

（1）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)如表4-1所示：

表4-1地址分布表

輸入地址 X0 X1

注釋 電機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1 光電傳感器SL1未檢測到數(shù)

到書帖信號

光電傳感器SL1檢測到數(shù)貼

信號

光電傳感器SL2檢測到數(shù)貼

信號

紙張擁堵微動(dòng)開關(guān)SS1 錯(cuò)帖微動(dòng)開關(guān)SS2 電機(jī)停止SB2

輸出地址 Y0 Y1

注釋 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 繼電器ＫA1得

電閉合 電磁鐵ＹT得電閉合 電動(dòng)機(jī)停止 X2 Y2 X3 X4 X5 X6

Y3

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（2）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC接線圖如圖4-3所示

圖4-3自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC接線圖

（3）自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC程序圖如圖4-4所示: 41

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圖4-4 自動(dòng)騎馬訂書機(jī)的PLC程序圖

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結(jié)論

緊張忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)，終于接近尾聲。在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識，同時(shí)也對大學(xué)所學(xué)知識做了一次系統(tǒng)的總結(jié)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)初期，我遇到了很大的困難，面對題目不知如何下手。在老師指導(dǎo)下我查逐步理清了設(shè)計(jì)思路，通過查閱相關(guān)資料，向老師請教和同學(xué)們討論我逐步解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)中的相關(guān)難題。最終，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。

此次設(shè)計(jì)，我對傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的電氣部分精進(jìn)行了設(shè)計(jì)改裝，傳在對訂書機(jī)頭增加了電磁控制裝置，在容易發(fā)生堵紙?jiān)黾恿宋?dòng)開關(guān)，增加了光電傳感器檢測裝置，從而很好地解決了，傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)在高速工作下狀態(tài)了的容易堵紙的現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中還對傳統(tǒng)騎馬訂書機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，使其控制系統(tǒng)更加智能化，提高了工作效率，減少了工人的工作量。

總結(jié)此次設(shè)計(jì)，我遇到了很多棘手的難題，但在老師和同學(xué)們的幫助下通過查閱相關(guān)資料我都一一解決了。通過這次設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了我的分析思考能力和團(tuán)隊(duì)合作能力，為我日后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。

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致謝

時(shí)光如白駒過隙，轉(zhuǎn)眼間美好的四年大學(xué)時(shí)光即將結(jié)束。大學(xué)的最后一項(xiàng)重要工作——畢業(yè)設(shè)計(jì)，也接近尾聲?；厥姿哪甑拇髮W(xué)生活，我受益頗多。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，同學(xué)們和老師都給了我無私的幫助。在此，對幫助我的人致以誠摯的感謝。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我遇到了很多困難，在同學(xué)和老師的幫助下我都逐一解決。我要特意感謝李東升老師，李西兵老師，尤其是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師郭建華教授，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)風(fēng)格，幽默的說話方式，獨(dú)特的人格魅力深深的感染了我，使我受益匪淺。我還要感謝我的同組同學(xué)，張陽、高先龍他們給我了很多幫助。我還要特別感謝18#317兄弟們，你們不僅在學(xué)習(xí)上給我了很多幫助，還在生活中給我了很大的幫助，你們都是我的好兄弟。最后謝謝所有幫助過我的人，謝謝你們。

第二篇：訂書機(jī)改良設(shè)計(jì)

訂書機(jī)人機(jī)（改良）設(shè)計(jì)

—便攜式訂書機(jī)

前言

文具行業(yè)是中國輕工產(chǎn)業(yè)發(fā)展最迅速、最完善的一個(gè)行業(yè)。中國文具市場容量已突破人民幣1000億元，近年來的文具市場發(fā)展步伐均在10%以上，隨著國內(nèi)經(jīng) 濟(jì)的發(fā)展，集團(tuán)購買力的提高，將更加加速文具行業(yè)的發(fā)展。許多大的外企文具生產(chǎn)商、經(jīng)銷商都紛紛駐足國內(nèi)市場，正是看中了中國文具廣闊的消費(fèi)市爭場前景。如果把文具行業(yè)的發(fā)展分為初級階段、競階段、成熟階段的話，目前文具行業(yè)已進(jìn)入了后競爭階段，也就是逐步步入品牌化時(shí)代，文具行業(yè)的競爭方式由 單一的價(jià)格競爭轉(zhuǎn)向服務(wù)、管理、購物環(huán)境等多方位的品牌化競爭。面對品種繁多的文具用品，消費(fèi)者可選擇的余地也越來越多，國外競爭對手的涌入，將使得整個(gè) 市場的競爭壓力不斷加強(qiáng)，未來的競爭也將更加殘酷。為此要在殘酷的市場競爭又贏得一席之地，就必須提升產(chǎn)品的功能性和使用性來贏得消費(fèi)者，為此我們針對訂書機(jī)做此改良設(shè)計(jì)。

一產(chǎn)品介紹 訂書機(jī)簡介 訂書機(jī)的發(fā)明

裝訂圖書的傳統(tǒng)方法是按照“貼碼”將書頁縫合起來。這是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的工序，對熟練的裝訂工人來說是簡單的，但由一部機(jī)器來做卻可能很困難。因此想提高工作速度的裝訂工人，尤其當(dāng)生產(chǎn)那些通常要求快的小冊子和雜志時(shí)，都試圖尋找到用小段彎鐵絲來進(jìn)行裝訂的辦法。

1869年，美國馬薩諸塞州波士頓的托馬斯·布里格斯發(fā)明了一個(gè)能擔(dān)當(dāng)此任的機(jī)器。他創(chuàng)辦了一家制造和銷售這種機(jī)器的“波士頓鐵絲裝訂機(jī)公司”。他的機(jī)器將鐵絲軋斷并使它彎成U形，然后用它來釘穿書頁，最后再彎一下將書恰當(dāng)?shù)毓潭ê谩?/p>

布里格斯最初的訂書機(jī)是相當(dāng)復(fù)雜的，因?yàn)樗心敲炊嗟啦僮鞑襟E。因此，他在1894年采用了一種制造工序，該工序首先將鐵線軋斷并弄彎，做成一串“U”形訂書釘。這些釘子可以裝進(jìn)一個(gè)簡單得多的機(jī)器里，該機(jī)器可以把這些釘子嵌入紙張中去。這個(gè)機(jī)器就是如今辦公室和家里訂書機(jī)的原型。

早期的“U”形釘包在紙里，或者單個(gè)地裝進(jìn)訂書機(jī)里。訂書機(jī)的使用在20世紀(jì)20年代日益普及，而在當(dāng)時(shí)，U形釘已可以被黏合成一長條投放市場。

訂書針規(guī)格

訂書釘規(guī)格有： 26/

6、24/6（369）、10#、23/6-24，封箱釘35╳16、18、19等?，F(xiàn)有市場上訂書機(jī)現(xiàn)狀分析

訂書機(jī)知名企業(yè)

騎馬訂書機(jī) 得力訂書機(jī) 益而高訂書機(jī) 黑皮文具訂書機(jī) 惠勝訂書機(jī) 品牌惠勝訂書機(jī)展示 1）手握式訂書機(jī)

品牌:惠勝，型號:HS-851，最大裝訂厚度:3（mm），規(guī)格:NO.10，裝訂方式:手動(dòng)，裝訂長度:65（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1722（kg）。產(chǎn)品專利號:200530129583.X訂紙張數(shù):2-18張80克紙適用針型:No.10(100PCS)入紙深度:

分析：這款訂書機(jī)和按壓訂書機(jī)的不同，原理類似平時(shí)用的夾子，體積較大。裝訂的頁數(shù)較多，2）360度轉(zhuǎn)頭塑膠訂書機(jī)

品牌:惠勝，型號:HS2005，最大裝訂厚度:3（mm），規(guī)格:24/6 26/6，裝訂方式:手動(dòng)，裝訂長度:95（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:100000，重量:0.1778（kg）。訂紙張數(shù):2-20張80克紙適合針型:24/626/6(100/105PCS)入紙深度:95mm產(chǎn)品尺寸:160&

分析：這款訂書機(jī)采用了360度轉(zhuǎn)頭，解決了人們轉(zhuǎn)紙的麻煩，設(shè)計(jì)更加人性化，更加方便使用。3）手握立式標(biāo)準(zhǔn)訂書機(jī)

品牌:惠勝，型號:H-800，最大裝訂厚度:3（mm），規(guī)格:24/6 26/6，裝訂方式:手動(dòng)，裝訂長度:60（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1375（kg）。產(chǎn)品專利號:200430087588.6訂紙張數(shù):2-20張80克紙適用針型:24/626/6(105/100PCS)...分析：立式的訂書機(jī)更加節(jié)省空間，適合在辦公室使用或要求節(jié)約空間的地方使用。

4）手握式標(biāo)準(zhǔn)訂書機(jī)

品牌:惠勝，型號:HS-850，最大裝訂厚度:3（mm），規(guī)格:24/6 26/6，裝訂方式:手動(dòng)，裝訂長度:65（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.233（kg）。產(chǎn)品專利號:200430129588.9訂紙張數(shù):2-20張80克紙適用針型:24/626/6(105/100PCS)

5）標(biāo)準(zhǔn)塑膠訂書機(jī)

品牌:惠勝，型號:HS-721，最大裝訂厚度:3（mm），規(guī)格:24/6 26/6，裝訂方式:手動(dòng)，裝訂長度:60（mm），打孔厚度:3（mm），刀片使用壽命:1000000，重量:0.1611（kg）。產(chǎn)品專利號:200430087519.8訂紙張數(shù):2-20張80克紙適用針型:24/626/6(100/105PCS)

分析：塑料的發(fā)明使人類的生活變得更加豐富多彩，塑料的外殼不僅堅(jiān)固，而且色彩亮麗。

6）迷你訂書機(jī)

使用書針型號:10，裝訂厚度:8，類型:迷你訂書機(jī)，規(guī)格:10X2.2X4.5CM，包裝方式:OPP。此款訂書機(jī)造型時(shí)尚，顏色鮮艷，手感舒適。上層有磨砂感電鍍光亮且十分實(shí)用，是辦公家居的好幫手！

分析：體積小巧，色彩鮮艷，方便攜帶，適合學(xué)生等經(jīng)常使用裝訂的人群使用。

7）重型加厚訂書機(jī)

可一次性裝訂210張80g紙張！高品質(zhì)產(chǎn)品，建議選用高品質(zhì)訂書釘如伊莎瑞特，可得優(yōu)等品牌書釘配套使用，效果更佳！釘紙深度：66MM釘紙厚度：210張（21.MM厚,80g/m2）書針規(guī)格：23/10-23/24

分析：此類訂書機(jī)常用于專門轉(zhuǎn)訂書籍的場所，如印刷廠、復(fù)印店等。8）電動(dòng)訂書機(jī)

【包裝】1/－－/24【外箱尺寸】36.5x26x27.5cm【顏色】【書釘種類】26/6 ~ 24/6【訂紙厚度】15pages/80g【裝訂數(shù)】≤50pcs電池適用 4節(jié)5V堿性電池

分析：這款訂書機(jī)以電能為動(dòng)力，更加方便了人們的裝訂，是未來訂書機(jī)發(fā)展的趨勢。

9）無訂訂書機(jī)

無針訂書機(jī)不用訂書針，就能輕松把幾張紙訂在一起

它對于裝訂一般的紙張，發(fā)票等都沒有問題，使用方便，省時(shí)省力，非常適合裝訂少量文件時(shí)使用。無針訂書機(jī)環(huán)保設(shè)計(jì)，時(shí)尚先鋒，永不傷手。尤其適合裝訂票據(jù)，簡單文件等。再也不用因?yàn)檠b訂錯(cuò)了而要使用工具用勁去撬。避免了對碎紙機(jī)的損壞.它適合商務(wù)會(huì)議，促銷活動(dòng)，有多處絲印位置。

分析：無訂訂書機(jī)是環(huán)保設(shè)計(jì)，并且沒有了被訂到手的危險(xiǎn)，也是未來訂書機(jī)發(fā)展的趨勢，但是使用壽命較短。

2、操作分析

這種操作方式裝訂的頁數(shù)較少，當(dāng)頁數(shù)較多時(shí)，按壓比較費(fèi)力

使用這種按壓方式，裝訂的頁數(shù)較多，也比較省力。

這種操作方式主要用大拇指施力，力量較小，適合裝訂頁數(shù)較少的情況，當(dāng)頁數(shù)較多時(shí)，按壓比較費(fèi)力

3、使用群體分析（大學(xué)生便攜設(shè)計(jì)）

1）影響消費(fèi)者購買行為的主要因素有哪些？

影響消費(fèi)者購買行為的主要因素有：

1．社會(huì)文化因素。文化因素包括文化、亞文化及社會(huì)階層對消費(fèi)者行為所起到的影響，是各因素中對消費(fèi)者的作用最為廣泛深遠(yuǎn)的。

2．經(jīng)濟(jì)因素。影響消費(fèi)行為的經(jīng)濟(jì)因素主要有商品價(jià)格、消費(fèi)者收入和商品效用以及經(jīng)濟(jì)環(huán)境因素。

3．心理因素。影響消費(fèi)者購買行為的心理因素，主要包括動(dòng)機(jī)、知覺、學(xué)習(xí)、信念和態(tài)度等。

4．個(gè)人因素。購買者的決策也會(huì)受到個(gè)人外在特征的影響，特別是受其年齡所處的

生命周期階段、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、生活方式、個(gè)性以及自我概念的影響。

2）消費(fèi)者心理分析 青年人消費(fèi)心理 ：在我國青年消費(fèi)人口眾多，一般來說青年消費(fèi)者的消費(fèi)心理特征具有以下幾點(diǎn)，1）追求時(shí)尚和新穎 青年人的特點(diǎn)是熱情奔放，思想活躍，富于幻想，喜歡冒險(xiǎn)，這些特點(diǎn)反映在消費(fèi)心理上，就是追求時(shí)尚和新穎，喜歡購買一些新的產(chǎn)品，嘗試新的生活。在他們的帶領(lǐng)下，消費(fèi)時(shí)尚也就逐漸形成了。

2）表現(xiàn)自我和體現(xiàn)時(shí)尚 這一時(shí)期，青年人的自我意識逐漸加強(qiáng)，強(qiáng)烈地追求獨(dú)立自主，在做任何事情時(shí)，都力圖表現(xiàn)出自我個(gè)性。這一心理特征映在消費(fèi)行為上，就是喜歡購買一些具有特色的商品，而且這些商品最好能體現(xiàn)自己的個(gè)性特征，對那些一般化,不能表現(xiàn)自我個(gè)性的商品，他們一般都不屑一顧。

3）容易沖動(dòng)，注重情感 由于人生閱歷并不豐富，青年人對事物的分析判斷能力還沒有完全成熟，他們的思想感情，興趣愛好，個(gè)性特征還不完全穩(wěn)定，因此在處理事情時(shí)往往容易感情用事，甚至產(chǎn)生沖動(dòng)行為。他們這種心理特征表現(xiàn)在消費(fèi)行為上，那就是容易產(chǎn)生沖動(dòng)性購買，在選擇商品時(shí)，感情因素占了主導(dǎo)地位，往往以能否滿足自己的情感愿望來決定對商品的好惡，只要自己喜歡的東西，一定會(huì)想方設(shè)法，迅速做出購買決策。

4男性消費(fèi)心理：

1)動(dòng)機(jī)形成迅速、果斷，具有較強(qiáng)的自信性。男性的個(gè)性特點(diǎn)與女性的主要區(qū)別之一就是具有較強(qiáng)的理智性、自信性。他們善于控制自己的情緒，處理問題是能夠冷靜的權(quán)衡各種利弊因素，能夠從大局著想。有的男性則把自己看成能力、力量的化身，具有較強(qiáng)的獨(dú)立性和自尊心，這些個(gè)性特點(diǎn)也直接影響他們在購買過程中的心理活動(dòng)。因此，動(dòng)機(jī)形成要不女性果斷迅速，并能立即導(dǎo)致購買行為，即使處在比較復(fù)雜的情況下，如當(dāng)幾種購買動(dòng)機(jī)發(fā)生矛盾沖突時(shí)，也能夠果斷處理，迅速作出決策，特別是許多男性不愿“斤斤計(jì)較”，購買商品也只是詢問大概情況，對某些細(xì)節(jié)不予追究，也不喜歡花太多時(shí)間去比較、挑選，即使買到稍微有些毛病的商品，只要無關(guān)大局，也不去計(jì)較。

2）購買動(dòng)機(jī)具有被動(dòng)性 就普遍意義講男性消費(fèi)者不如女性消費(fèi)者經(jīng)常料理家務(wù)，照顧老人、小孩，因此，購買活動(dòng)遠(yuǎn)不如女性頻繁，購買動(dòng)機(jī)也不如女性強(qiáng)烈，比較被動(dòng)。在許多情況下，購買動(dòng)機(jī)的形式往往是由于外界因素作用，如家里人的囑咐、朋友的委托、工作的需要等等，動(dòng)機(jī)的主動(dòng)性、靈活性比較差，我們常?？吹竭@樣的情況，許多男性顧客在購買商品時(shí)，事先記好所要購買的商品品名、樣式、規(guī)格等，如果商品符合他們的要求，則采取購買行為，否則就放棄購買動(dòng)機(jī)。

3）購買動(dòng)機(jī)感情色彩比較單薄 男性消費(fèi)者在購買活動(dòng)中心境的變化不如女性強(qiáng)烈，不喜歡聯(lián)想、幻想，他們往往把幻想看作是未來的現(xiàn)實(shí)。相應(yīng)的，感情色彩比較薄淡薄，所以，當(dāng)動(dòng)機(jī)形成后，穩(wěn)定性較好，其購買行為比較有規(guī)律，即使出現(xiàn)購買沖動(dòng)，也往往自信決策正確，很少后悔退貨。需要指出的是，男性消費(fèi)者的審美觀同女性有明顯差異，這對他們的動(dòng)機(jī)形成也有很大的影響。比如，有的男同志認(rèn)為，男性的特征是粗獷有力，因此他們在購買商品時(shí)，往往對具有男性特征的商品感興趣，如煙、酒、服裝等。

5女性消費(fèi)心理：在現(xiàn)代社會(huì)，誰抓住了女性，誰就抓住了賺錢的機(jī)會(huì)。要想快速的賺錢，就應(yīng)該將目光瞄準(zhǔn)女性的口袋，店鋪在市場銷售中，應(yīng)當(dāng)充分重視女性消費(fèi)者的重要性，挖掘女性消費(fèi)市場，女性消費(fèi)者一般具有以下消費(fèi)心理。1）追求時(shí)髦 俗話說“愛美之心。人皆有之”，對于女性消費(fèi)者來說，就更是如此。不論是青年女子，還是中老年女性，她們都愿意把自己打扮的美麗一些，充分展現(xiàn)自己的女性魅力。盡管不同年齡層次的女性具有不同的消費(fèi)心理，但是她們在購買某種產(chǎn)品時(shí)，首先想到的是這種商品能否展現(xiàn)自己的美，能否展現(xiàn)自己的形象美，使自己顯得更加年輕更加有魅力。例如，她們往往喜歡造型別致新穎、包裝華麗、氣味芬芳的商品。

2）追求美觀 女性消費(fèi)者還十分注重商品的外觀，將外觀和商品的質(zhì)量、價(jià)格當(dāng)成同樣重要的因素來對待，因此在挑選商品時(shí)，她們會(huì)非常注意商品的外觀、色彩。

3）感情強(qiáng)烈，喜歡從眾 女性一般具有比較強(qiáng)烈感情特征，這種心理特征表現(xiàn)在商品消費(fèi)中，主要是情感支配購買動(dòng)機(jī)和購買行為，同時(shí)她們經(jīng)常受到同伴的影響，喜歡購買和她人一樣的東西。4）喜歡炫耀，自尊心強(qiáng) 對于許多消費(fèi)者來說，之所以購買商品，除了滿足基本需要之外，還有可能是為了顯示自己的社會(huì)地位，向別人炫耀自己的與眾不同，在這種心理驅(qū)使下，她們會(huì)追求高檔產(chǎn)品，而不注重商品的實(shí)用性，只要能顯示自己的身份和地位，她們就會(huì)樂意購買。

綜合以上的信息可以知道，大學(xué)生作為年輕人，即追求時(shí)尚，有要求個(gè)性.喜歡購買一些具有特色的商品，在選擇商品時(shí)，感情因素占了主導(dǎo)地位，往往以能否滿足自己的情感愿望來決定對商品的好惡，只要自己喜歡的東西，一定會(huì)想方設(shè)法，迅速做出購買決策。不會(huì)顧及太多。

4、現(xiàn)有訂書機(jī)存在的一些不足

1）一次只能裝訂30頁左右的印刷紙，頁數(shù)再多時(shí)，就需要非常大的力氣才能使用，不但不方便使用，而且容易造成訂書機(jī)的損壞。

2）無法觀察訂書機(jī)內(nèi)部訂書釘?shù)木唧w情況，當(dāng)訂書訂用完或者卡訂時(shí)，使用者無法知道，降低了使用效率。

3）采用騎馬釘時(shí)需要另購專用的加長型訂書機(jī)，增加了成本。4）訂訂的位置、方向只能靠使用者目測，易使訂訂歪斜，影響裝訂美觀。

5）有些訂書機(jī)體積較大不容易攜帶，而體積小的訂書機(jī)裝訂的頁數(shù)又較少，并且存在攜帶時(shí)誤傷到手的危險(xiǎn)。

改良設(shè)計(jì)草圖

第三篇：自動(dòng)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)及其監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（推薦）

圖書分類號： 密 級：

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

自動(dòng)攪拌機(jī)控制系統(tǒng)及其監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) AUTOMATIC MIXER CONTROL SYSTEM AND MONITORING SYSTEM DESIGN

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明

本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。

本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。

論文作者簽名：

日期：

年 月 日

學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書

本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。

論文作者簽名：

導(dǎo)師簽名：

日期：

年 月 日 日期：

年 月 日

I

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

摘要

由PLC和計(jì)算機(jī)共同組成的控制系統(tǒng)是目前控制領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的控制模式,由PLC實(shí)現(xiàn)的控制系控制現(xiàn)混凝土攪拌的工作流程,相比于傳統(tǒng)的混凝土攪拌，擁有生產(chǎn)率高，不易發(fā)生故障，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

本論文對攪拌機(jī)的產(chǎn)生，發(fā)展歷史，未來的發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，自動(dòng)攪拌機(jī)在未來的社會(huì)建設(shè)中還會(huì)發(fā)揮著重要作用。本論文要設(shè)計(jì)自動(dòng)攪拌機(jī)的控制系統(tǒng)，主要做了兩方面的工作，即攪拌機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一個(gè)是攪拌機(jī)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件方面，要了解有哪些控制對象，根據(jù)具體要求，進(jìn)行元器件的選型設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)出控制電路，畫出硬件電路圖，各種接線圖等。軟件方面，首先要明確控制要求，根據(jù)要求來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。利用西門子系列S7-200PLC作為控制器。利用梯形圖進(jìn)行程序的編寫，要有控制程序，同時(shí)還要有監(jiān)控程序。利用整個(gè)控制系統(tǒng)，對攪拌機(jī)攪拌混凝土的整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

本文針對PLC和配料控制器結(jié)合控制的攪拌站來設(shè)計(jì)其控制及監(jiān)控程序設(shè)計(jì)中主要要完成的任務(wù)有系統(tǒng)構(gòu)造、PLC的I/O分配、工作流程圖及PLC程序的編寫。

關(guān)鍵詞：混凝土攪拌機(jī) ； I/O分配 ；可編程控制器（PLC）；自動(dòng)控制

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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

Abstract The control system consists of PLC and computer composed of field control mode is the most widely used, the control system implemented by the PLC control now concrete mixing workflows, compared to traditional concrete mixing, with high productivity, less prone to failure, high degree of automation, product quality advantages.In this paper, the generation of the mixer, history, future trends and other aspects of a detailed analysis, automatic mixer in society in the future will play an important role.In this paper, to design automated mixer control system, mainly to do the work of two aspects, namely mixer hardware system design, software system design a mixer.Hardware, to understand what the control object, depending on requirements, the selection and design of components and so on.Design a control circuit, draw a hardware circuit, various wiring diagrams.The software side, we must first clear control requirements, according to the requirements for software design.Siemens Series S7-200PLC use as a controller.Use a ladder diagram program preparation, to have control procedures, but also have monitoring programs.Use of the entire control system, the whole process of concrete mixer mixing to achieve automatic control.In this paper, and ingredients controllers combine PLC controlled mixing station designed for controlling and monitoring program design of the main tasks to be accomplished in a systematic structure, PLC's I / O assignments, preparation of flow chart and PLC program.Keywords

I / O assignment programmable logic controller(PLC)automatic control mixer

II

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

目 錄

摘要..................................................................................................................................................I Abstract..........................................................................................................................................II 1 緒論.............................................................................................................................................1 1.1 選題背景及意義..................................................................................................................1 1.2 攪拌機(jī)的現(xiàn)狀分析..............................................................................................................1 1.3本論文的主要的主要研究內(nèi)容...........................................................................................2 2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案......................................................................................................................3 2.1自動(dòng)攪拌機(jī)的組成...............................................................................................................3 2.2 電控系統(tǒng)的組成................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3系統(tǒng)器件的選型設(shè)計(jì).........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.1 PLC的選型設(shè)計(jì)..........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.2 行程開關(guān)的選型.........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.3交流接觸器的選型......................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.4熱繼電器的選型..........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.5熔斷器的選型..............................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.6斷路器選型..................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.7導(dǎo)線及開關(guān)按鈕的選用..............................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.8電壓表頭，電流表頭的選型......................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.9傳感器的選型..............................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。2.3.10變頻器的選型............................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3 系統(tǒng)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)...................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則及步驟....................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2 硬件電路設(shè)計(jì)....................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.1 混凝土攪拌機(jī)主電路設(shè)計(jì).........................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.2 PLC外部接線圖..........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。3.2.3 I/O分配表..................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)............................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.1 軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.2 系統(tǒng)功能模塊化分析........................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。4.3 程序設(shè)計(jì)............................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。5程序的下載與調(diào)試....................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。5.1 調(diào)試準(zhǔn)備............................................................................................錯(cuò)誤！未定義書簽。5.2 仿真調(diào)試..............................................................................................................................3

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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)論.................................................................................................................................................5 致謝.................................................................................................................................................6 參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................6 附錄.................................................................................................................................................7 附錄1 主程序.............................................................................................................................7 附錄2 報(bào)警程序.......................................................................................................................12

II

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)緒論

1.1 選題背景及意義

隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越快，人們對于所建住宅或其他建筑的要求也越發(fā)的嚴(yán)格，只有上好的建筑材料才能保證建造出高質(zhì)量，滿足要求的建筑。原來那種在工地自己生產(chǎn)混凝土的情況下，由于攪拌時(shí)的認(rèn)為因素多，攪拌質(zhì)量很難得到保障。同時(shí)傳統(tǒng)攪拌機(jī)還攪拌時(shí)還具有噪音大，粉塵多的缺點(diǎn)，且生產(chǎn)效率也不高。而混凝土攪拌站則沒有上述缺點(diǎn)，必將取代傳統(tǒng)攪拌機(jī)成為主流生產(chǎn)方式?；炷翑嚢枵静捎每刂葡到y(tǒng)，由電腦控制整個(gè)的生產(chǎn)流程，并且對生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)控、與傳統(tǒng)方式相比，具有生產(chǎn)效率高，噪音小，粉塵少等特點(diǎn)，受到越來越多的生產(chǎn)企業(yè)的親睞。

攪拌機(jī)作為核心部件，從上個(gè)世紀(jì)50年代興起后，因其穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，自動(dòng)控制，極高的生產(chǎn)效率得到了迅猛的發(fā)展。圓盤立軸式強(qiáng)制混凝土攪拌機(jī)作為最早出現(xiàn)的品類。圓盤立軸式擁有窩漿式和行星式兩種運(yùn)行方式。從1870年往后，輕骨料進(jìn)入人們視野并迅速得到應(yīng)用，從而又發(fā)展出了臥式強(qiáng)制式攪拌機(jī)，根據(jù)攪拌軸的多少又分為兩種，分別為單臥軸式和雙臥軸式，此種攪拌機(jī)具有自落的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有強(qiáng)制的優(yōu)點(diǎn)。臥式攪拌機(jī)攪拌葉片的線速度小，擁有較好的耐磨性能和耗能少的特點(diǎn)，得到快速發(fā)展。強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)的攪拌葉片裝在拌筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸臂架上，待攪拌材料加入到攪拌罐內(nèi)之后，攪拌葉片由攪拌電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，對物料進(jìn)行攪拌，臥式攪拌機(jī)的攪拌方式的攪拌效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于自落方式攪拌的混凝土，對攪拌干硬性混凝土，圓盤立軸式的攪拌效果不如臥式攪拌機(jī)。

1.2 攪拌機(jī)的現(xiàn)狀分析

從上個(gè)世紀(jì)世界上第一個(gè)混凝土攪拌站出現(xiàn)以來，混凝土的攪拌歷史已經(jīng)發(fā)展了一百多年。隨著生產(chǎn)要求的不斷提高，企業(yè)與科研單位也在不斷的改進(jìn)，通過吸收和借鑒國外先進(jìn)的混凝土攪拌技術(shù)，我國雖然在商品混凝土機(jī)械上面起步較晚，通過吸收學(xué)習(xí)外國的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，得到的長足的發(fā)展。生產(chǎn)的許多品種，甚至達(dá)到了世界領(lǐng)先。在“十五”乃至

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)2010年期間，隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，房地產(chǎn)業(yè)發(fā)展越來越快，還要建設(shè)一批高鐵，高速公路等重點(diǎn)工程。在城市化進(jìn)程的道路上，住宅，道路等都需要大量地優(yōu)質(zhì)混凝土，所以得發(fā)展前景依然良好。

雖然混凝土機(jī)械發(fā)展了很久，但仍舊面臨著許多的問題:過去的設(shè)備大多是自動(dòng)化不足，現(xiàn)在的設(shè)備要求自動(dòng)控制，向這方面轉(zhuǎn)化又困難重重。經(jīng)過企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)多年的努力，在混凝土攪拌設(shè)備方面型號與規(guī)格上已經(jīng)比較全面，所以企業(yè)的決策者們就理所當(dāng)然的認(rèn)為不再需要?jiǎng)?chuàng)新，已經(jīng)滿足需要了，不明白接下來的發(fā)展方向。

現(xiàn)在市場競爭激烈，科技發(fā)展日新月異，攪拌機(jī)械要想在如此激烈的市場下生存，應(yīng)該具有如下的幾個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)人員要具有獨(dú)特的理解和設(shè)計(jì)能力。進(jìn)行混凝土攪拌機(jī)械的生產(chǎn)企業(yè)必須要有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的人才儲(chǔ)備，要有一定的高水平高素養(yǎng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)人才。顯而易見，混凝土攪拌機(jī)械的入門標(biāo)準(zhǔn)較低，要有一定的閑散資金，再擁有專業(yè)技術(shù)人才，此行業(yè)經(jīng)過這么多年的發(fā)展有效的驗(yàn)證了上述理論的真實(shí)性。同時(shí)，這也是這類企業(yè)不可回避的重要條件，是混凝土攪拌機(jī)械企業(yè)的生存要素。

（2）不光具有設(shè)計(jì)能力，還要有生產(chǎn)能力。自動(dòng)攪拌機(jī)是整個(gè)混凝土攪拌站的核心部件，攪拌機(jī)的好壞決定了整個(gè)攪拌站的好壞，進(jìn)而直接影響生產(chǎn)出混凝土的質(zhì)量好壞，也就是說，商品混凝土的質(zhì)量好壞，取決于攪拌機(jī)的質(zhì)量，一旦攪拌機(jī)的質(zhì)量差，肯定也生產(chǎn)不出高品質(zhì)的混凝土。攪拌機(jī)的價(jià)值就體現(xiàn)在這里。企業(yè)就是通過生產(chǎn)，服務(wù)等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)賺錢的組織。所以，混凝土攪拌機(jī)械也是要賺錢來貢獻(xiàn)社會(huì)，維持企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)，攪拌機(jī)作為核心部件，無疑是利潤最為豐厚的一部分。由此看來，加入一個(gè)混凝土攪拌企業(yè)放棄了攪拌機(jī)這一塊，就相當(dāng)于放棄了生存下去的機(jī)會(huì)。

（3）不光要能生產(chǎn)攪拌機(jī)，還要能夠設(shè)計(jì)并制作配套的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)作為混凝土攪拌站的另一個(gè)核心，地位與攪拌機(jī)是一樣的，作為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，控制系統(tǒng)根據(jù)不同要求控制著不同的機(jī)構(gòu)，什么時(shí)間做什么事，有條不紊的進(jìn)行生產(chǎn)。源源不斷的生產(chǎn)出高品質(zhì)的混凝土?？刂葡到y(tǒng)的利潤同樣也不必?cái)嚢铏C(jī)差?，F(xiàn)在市場競爭如此激烈，很大程度上已經(jīng)不是產(chǎn)品的競爭，而是售后服務(wù)的競爭，一個(gè)好的控制系統(tǒng)，是占領(lǐng)市場的制勝法寶。此類企業(yè)也只有在擁有了設(shè)計(jì)與制作控制系統(tǒng)的能力之后，才能說具有了完善的售后服務(wù)體系，有了對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，升級改造的能力，這樣在市場競爭中，才有了競爭力。

1.3本論文的主要的主要研究內(nèi)容

（1）自動(dòng)攪拌機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

此控制系統(tǒng)要求對整個(gè)混凝土的攪拌過程就是控制并監(jiān)控?cái)嚢韪鳈C(jī)構(gòu)狀態(tài)。首先要對整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)施有一個(gè)清晰的了解和認(rèn)識，然后對不同的各個(gè)方面，如PLC，攪拌機(jī)的各個(gè)組成部件，按鈕開關(guān)等進(jìn)行分析。根據(jù)要求設(shè)計(jì)出控制電路，對電路中需要的各個(gè)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)元器件進(jìn)行選型。

（2）自動(dòng)攪拌機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照混凝土攪拌機(jī)生產(chǎn)混凝土的工藝流程畫出程序設(shè)計(jì)流程圖，合理的分配I/O端口以及寫出梯形圖程序，用PLC，通過交流接觸器控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，控制混凝土的生產(chǎn)過程，并對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控。

2系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案

2.1自動(dòng)攪拌機(jī)的組成

5.2 仿真調(diào)試

第一步：從做基本的開始測試，測試程序啟動(dòng)和停止是否符合要求。程序下載完成后，找到工具欄上的有一個(gè)綠色的小三角形按鈕，點(diǎn)擊，就可以轉(zhuǎn)換到RUN模式了。在RUN模式下，點(diǎn)擊I0.0(啟動(dòng)按鈕)，則Q0.0（循環(huán)開始指示燈）的LED亮；點(diǎn)擊I0.1（手動(dòng)開始），各電機(jī)啟動(dòng)信號燈亮，這是因?yàn)榫邆溟_始條件：點(diǎn)擊I0.3（緊急停止按鈕），所有執(zhí)行機(jī)構(gòu)都要停止工作，代表各輸出的信號燈要全部滅掉。就可以看出是否符合要求。符合，進(jìn)行下一步測試，不符合，改進(jìn)。

第二步：開始測各個(gè)單元，測試各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否符合要求。再點(diǎn)擊手動(dòng)開始按鈕后，然后點(diǎn)擊各個(gè)行程開關(guān)，測試各個(gè)執(zhí)行電機(jī)是否能夠正常起動(dòng)和停止。

第三步：產(chǎn)生“加水完成”信號的程序調(diào)試。加水完成信號對整個(gè)控制系統(tǒng)來說至關(guān)重要，用內(nèi)存監(jiān)視來調(diào)試此信號。

報(bào)警程序的調(diào)試：

第一步：點(diǎn)擊I1.1（試燈、試鈴按鈕），而后Q1.0、Q1.1??Q1.4都是輸出狀態(tài)，即報(bào)警鈴聲，所有表示故障的指示燈都由熄滅狀態(tài)變?yōu)榱翣顟B(tài)，否則程序就有錯(cuò)誤，需要進(jìn)行修改。

第二步：承接著第一步，點(diǎn)擊各個(gè)故障按鈕，而后Q1.0為亮，且與該故障對應(yīng)的故障指示燈閃爍，說明程序正確，不然程序?yàn)殄e(cuò)誤，需要進(jìn)一步修改。

第三步：承接第二步，點(diǎn)擊I1.1，Q1.0為輸出狀態(tài)，燈由亮轉(zhuǎn)為熄滅狀態(tài)，所有的故障指示燈轉(zhuǎn)為常亮，程序就是正確的，不然程序有錯(cuò)，需要進(jìn)行修改。

第四步：承接第三步，第三步完成以后，各個(gè)故障觸點(diǎn)都處于閉合狀態(tài)，挨個(gè)的斷開這些故障觸點(diǎn)，步該故障對應(yīng)的指示燈就由常亮轉(zhuǎn)為熄滅狀態(tài)。程序就是正確的，否則為

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)錯(cuò)誤。需要進(jìn)行修改。

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結(jié)論

由PLC和計(jì)算機(jī)共同組成的控制系統(tǒng)是目前控制領(lǐng)域最廣泛應(yīng)用的控制模式,由PLC實(shí)現(xiàn)的控制系控制現(xiàn)混凝土攪拌的工作流程,相比于傳統(tǒng)的混凝土攪拌，擁有生產(chǎn)率高，不易發(fā)生故障，自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

本論文對攪拌機(jī)的產(chǎn)生，發(fā)展歷史，未來的發(fā)展趨勢等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，自動(dòng)攪拌機(jī)在未來的社會(huì)建設(shè)中還會(huì)發(fā)揮著重要作用。本論文要設(shè)計(jì)自動(dòng)攪拌機(jī)的控制系統(tǒng)，主要做了兩方面的工作，即攪拌機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一個(gè)是攪拌機(jī)的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。硬件方面，要了解有哪些控制對象，根據(jù)具體要求，進(jìn)行元器件的選型設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)出控制電路，畫出硬件電路圖，各種接線圖等。軟件方面，首先要明確控制要求，根據(jù)要求來進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。利用西門子系列S7-200PLC作為控制器。利用梯形圖進(jìn)行程序的編寫，要有控制程序，同時(shí)還要有監(jiān)控程序。利用整個(gè)控制系統(tǒng)，對攪拌機(jī)攪拌混凝土的整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

通過這次設(shè)計(jì),大大增強(qiáng)了自己獨(dú)立發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)際問題的能力,提高了自己的動(dòng)手能力,學(xué)會(huì)了把所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去,加深了對理論知識的理解和運(yùn)用。對PLC各系列有了更深的了解,能夠獨(dú)立的編寫一些PLC程序。還有就是最后的測試,雖然這個(gè)測試與真正的項(xiàng)目相比還有很大差別,但是它讓我了解到做一個(gè)項(xiàng)目,付出的汗水固然重要，但細(xì)心在以后的工作生活中尤為重要。

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)

致謝

參考文獻(xiàn)

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附錄

附錄1 主程序

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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)附錄2 報(bào)警程序

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第四篇：自動(dòng)售貨機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

常工院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

自動(dòng)售貨機(jī)的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為了幾個(gè)程序塊，然后分別對程序塊進(jìn)行編程。具體說明了可編程序控制在自動(dòng)售貨機(jī)忠的作用。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過程。利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵字

自動(dòng)售貨機(jī)；可編程控制器；梯形圖

Abstact: This articke introduced vending machine?s basic principle as well as the work flow, then take a transaction process as examples, divides into several blocks the transaction process, the carries on the programming separately to the block.Explained the programmable controller?s in vending machine function specifically.The procedure involved the vending machine work major part process.Enhanced system?s stability using the PLC control?s vending machine, the guarantee vending machine has been able the long-term stability movement.Key word vending machine;programmable controller;trapezoidal chart

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目錄

·摘要…………………………………………………………………………………1 ·前言…………………………………………………………………………………3 ·第一章 自動(dòng)售貨機(jī)的介紹………………………………………………………...4 ·1.1自動(dòng)售貨機(jī)功能分析…………………………………………………………..4 ·1.1.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能……………………………………………………...4 ·1.2 PLC的選型原理………………………………………………………………..5 ·1.3 PLC的概論……………………………………………………………………..6 ·1.3.1 PLC的產(chǎn)生…………………………………………………………………...6 ·1.3.2 PLC的定義…………………………………………………………………...6 ·1.3.3 PLC的發(fā)展趨勢……………………………………………………………...7 ·1.3.4 PLC的特點(diǎn)…………………………………………………………………...8 ·1.3.5 PLC的基本功能……………………………………………………………...9 ·1.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)和原理………………………………………………………10 ·1.4.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)…………………………………………………………….10 ·1.4.2 PLC各部分的作用………………………………………………………….10 ·1.5 松下電工可編程序控制器產(chǎn)品—FP1-C24介紹……………………………12 ·1.5.1 FP1-C24的組成各部分……………………………………………………..13 ·1.5.2 技術(shù)性能……………………………………………………………………14 ·第二章

PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………….14 ·2.1 可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則………………………………………...14 ·2.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………14 ·2.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容…………………………………………………14 ·2.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟…………………………………………………15 ·2.1.4 編寫梯形圖的注意事項(xiàng)……………………………………………………15 ·2.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟……………………………………………………………15 ·第三章

自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)……………………………………………16 ·3.1 仿真實(shí)驗(yàn)中的售貨機(jī)的分析………………………………………………...16 ·3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定……………………………………………………………...18 ·3.3 程序設(shè)計(jì)部分………………………………………………………………...18 ·3.3.1 程序設(shè)計(jì)說明………………………………………………………………19 ·3.3.2 PLC 程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………19 ·3.4 仿真界面與PLC……………………………………………………………...28 ·3.5 數(shù)據(jù)連接……………………………………………………………………...32 ·3.5.1 定義I/O設(shè)備……………………………………………………………….32 ·3.5.2 設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………34 ·3.5.3 運(yùn)行…………………………………………………………………………37 ·4 結(jié)束語…………………………………………………………………………38 ·致謝………………………………………………………………………………..39 ·參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………..39

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前言

從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。

從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營時(shí)需要的資本小、面積小，有吸引人們購物的好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。

據(jù)說世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì)，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長河里，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺自動(dòng)售貨機(jī)是1904年問世的“郵票明信片自動(dòng)售貨機(jī)“，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，”噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)“大手歡迎，果汁杯注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進(jìn)入日本市場，1962年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送到各營業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀態(tài)下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)省10—15%的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對擴(kuò)大就業(yè)與工作場所所提供的茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動(dòng)售貨機(jī)不僅保障了愜意的工作時(shí)間，也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在24小時(shí)無休工作狀態(tài)中的辦公場所，使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)解決了不間斷提供咖啡飲料服務(wù)的問題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999年的全美自動(dòng)售貨機(jī)協(xié)會(huì)和全美咖啡服務(wù)協(xié)會(huì)的合并使人們更直觀地看到了這種融合的現(xiàn)象。

日本是自動(dòng)售貨機(jī)的天堂。出了雞蛋、米飯之外，報(bào)紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行銷售。連熟知自動(dòng)售貨機(jī)的美國游客在日本看到10臺自動(dòng)售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。

韓國大約有78萬臺自動(dòng)售貨機(jī)，是除了日本、美國、英國之外自動(dòng)售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國家。從不同的種類來看，咖咖啡茶的自動(dòng)售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的40%以上；另外，還有冰飲料自動(dòng)售貨機(jī)、聽裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)、成人用品自動(dòng)售貨機(jī)、生活用品自動(dòng)售貨機(jī)、煙、方便面自動(dòng)售貨機(jī)等多種。主要的設(shè)置場所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵、公共汽車站、公園、體育場、展示場、工廠等。運(yùn)營自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司全國大約有800余個(gè)，而銷售自動(dòng)售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷售的公司大約達(dá)到了1150個(gè)。

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第一章 自動(dòng)售貨機(jī)的介紹

1.1自動(dòng)售貨機(jī)功能分析

這部分闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)章，并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)所包括的人工操作步驟。

1.1.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能

在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后具有的狀態(tài)。

在實(shí)際生活照，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡單的例子來說明，列如：售貨機(jī)中有8種商品，其中01號商品（代表第一種商品）價(jià)格為2.60元，02號商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個(gè)1元銀幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇01商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取01號商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令。如繼續(xù)交易，則同上。如果此時(shí)不在購買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的 出發(fā)運(yùn)算，這是它內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)完整的收獲、退幣功能。自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖1所示。

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1.2 PLC的選型原則

當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的PLC，另一方面是選擇哪個(gè)的PLC及外設(shè)。

對第一個(gè)問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或者是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之間既有交流220V的接觸器、電磁閥、又有24V的指示燈，則最后選用的PLC的輸出端數(shù)有可能呢大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組公用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220V的負(fù)載負(fù)載使用，則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，成本增加。所以要盡可能所則相同等級和種類的負(fù)載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。

對于第二問題，則有以下幾個(gè)方面的考慮:(1)功能方面

所有PLC一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求‘或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。

(2)價(jià)格方面

不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因素。

(3)PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。

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1.3 PLC的 概述

1.3.1 PLC的產(chǎn)生

20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器、定時(shí)器、接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系聯(lián)系起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制機(jī)系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在空也控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。

20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更換，它必要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置，為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求。1968年美國通用汽車公司向社會(huì)招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是：

（1）編程方便，可現(xiàn)場修改程序（2）維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3）可靠性高于繼電接觸器控制系統(tǒng)（4）體積小于繼電器控制盤

（5）數(shù)據(jù)可直接送人管理計(jì)算機(jī)（6）成本可與繼電器控制盤競爭（7）輸入可以是交流150V以上

（8）輸出為交流115V容量要求在2A以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器、電磁閥等（9）擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小

（10）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝備過程的需要）

十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。

1.3.2 PLC的定義

美國國際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對可編程序控制器做出以下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或者生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原理而設(shè)計(jì)。

定義強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是去唄與一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。定義還強(qiáng)調(diào)了PLC是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，它也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算

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等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力，并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。

1.3.3 PLC的發(fā)展趨勢

PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下方面：

（1）向小型化、專業(yè)化、低成本方向發(fā)展

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新型器件大幅度的提高功能和降低價(jià)格，使PLC結(jié)構(gòu)更為緊湊，相當(dāng)于一本精裝書本的大小，操作使用十分方便。PLC的功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能部分地移植到小型PLC上。（2）向大容量、高速度方向發(fā)展

大型PLC多采用微處理器系統(tǒng)，有的采用32位微處理器，可同時(shí)進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理的功能。另外，存儲(chǔ)容量大大增加。

（3）智能型I/O模塊的發(fā)展

智能型I/O模塊是以微處理器和存儲(chǔ)器為基礎(chǔ)的功能部件，它們的CPU與PLC的主CPU并行工作，占用主CPU的時(shí)間很少，有利于提高PLC的掃描速度。（4）基于PC的編程軟件取代編程器 隨著計(jì)算機(jī)的日益普及，越來越多的用戶使用基于計(jì)算機(jī)上的編程軟件。編程軟件可以對PLC控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)，即設(shè)置硬件的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，例如設(shè)置各框架各個(gè)插槽上的模塊的型號、模塊的參數(shù)、各串行通用接口的參數(shù)等。（5）PLC編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化

與個(gè)人計(jì)算機(jī)相比，PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構(gòu)都是封閉的而不是開放的。在硬件方面，各廠家的CPU模塊和I/O模塊互不通用。PLC的編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達(dá)式也不一致，因此各廠家的可編程序控制器互不兼容。為了解決這一問題，IEC制定了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中共有5種編程語言，允許編程者在同一程序中使用多種編程語言，這使編程能夠選擇不同的語言來適應(yīng)特殊的工作。

（6）PLC通信的易用化

PLC的通信聯(lián)網(wǎng)功能使它能與個(gè)人計(jì)算機(jī)和其他智能控制設(shè)備交換數(shù)字信號，使系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散控制和集中控制。（7）組態(tài)軟件與PLC的軟件化

個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的價(jià)格便宜，有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、通信和人機(jī)交互的功能。

（8）PLC與現(xiàn)場總線相結(jié)合

現(xiàn)場總線I/O與PLC可以組成功能強(qiáng)大的、廉價(jià)的DCS系統(tǒng)。（9）開發(fā)新型特殊功能模塊

I/O組件可以提高PLC的智能化、高密集度和增大處理能力。（10）CPU的處理速度進(jìn)一步加快

目前，PLC的處理速度與計(jì)算機(jī)相比還比較慢，其中高的CPU也不過80486，將來會(huì)全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU進(jìn)行處理、分時(shí)處理或者分任務(wù)處理方式，將各種模塊智能化，部分系統(tǒng)程序用門陣列電路固化，這樣可使PLC的處理速度達(dá)到納秒級。

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1.3.4 PLC的特點(diǎn)

（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 PLC在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件上都吸取了生產(chǎn)廠家長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路。I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。具體措施主要有以下幾個(gè)方面：

1）隔熱：這是抗干擾的主要措施之一。PLC的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。這種光電隔離措施，是外部電路與內(nèi)部電路之間避免了電的聯(lián)系，可有效的抑制外部干擾對于PLC的影響，同時(shí)防止外部高電壓串入，從而減少故障和誤操作。

2）濾波：這是抗干擾的另一個(gè)主要措施。在PLC的電源電路和輸入/輸出電路中設(shè)置了多種濾波電路，用以對高頻干擾信號進(jìn)行有效的抑制。

3）對內(nèi)部電源采用了屏蔽、穩(wěn)壓等保護(hù)措施，以減少外界干擾，保護(hù)供電質(zhì)量。另外使輸入輸出接口電路電源彼此獨(dú)立，以避免電源之間的干擾。4）內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、WATCHDOG（看門狗）等電路，一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)時(shí)間超過了警戒時(shí)鐘（WDT）規(guī)定時(shí)間（預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)），立即報(bào)警，以保證CPU可靠運(yùn)行。

5）利用系統(tǒng)軟件定期進(jìn)行系統(tǒng)狀態(tài)、用戶程序、工作環(huán)境和故障檢測，并采用信息保護(hù)和恢復(fù)措施。

6）對用戶程序及動(dòng)態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份，以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或者信息部丟失。

7）采用密封、防塵、防震的外殼封裝結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)工作現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。8）以集成電路為基礎(chǔ)元件，內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn)，以保障高可靠性。而采用循環(huán)掃描的工作循環(huán)方式，也提高了抗干擾能力。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。

（3）編程方便，易于使用

PLC是面向用戶的設(shè)備，PLC的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣，PLC程序的編程，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖類似，這種編程語言現(xiàn)象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識和語言，只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。（4）功能完善

PLC的I/O功能完善，性能可靠，能適應(yīng)于任何形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的I/O。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及位移寄存器、中間寄存器等。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O等諸多功能，不僅具有邏輯功能、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能，而且還具備模擬預(yù)算、顯示、監(jiān)控、掃描以及報(bào)表生成等功能。

（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短

用繼電接觸器控制完成一項(xiàng)控制工程，必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行安裝調(diào)試，以后修改起來十分方便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且以商品化，故

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僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)操作方便

PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。PLC的I/O系統(tǒng)能夠直接的反映現(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化

PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化 PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體，可以方便、靈活的組合成各種不同規(guī)模和要求的控制系統(tǒng)，以適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要。

1.3.5 PLC的主要功能

（1）條件控制功能

條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。（2）定時(shí)/記數(shù)控制功能

定時(shí)/記數(shù)控制功能是指用PLC提供的定時(shí)器、記數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對某種操作的定時(shí)或記數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和記數(shù)繼電器。（3）數(shù)據(jù)處理功能

數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、比較、位移、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。（4）步進(jìn)控制功能

步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序的操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。

（5）A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能

A/D與D/A轉(zhuǎn)化功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。

（6）運(yùn)動(dòng)控制功能

運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或者多軸運(yùn)動(dòng)控制。

（7）過程控制功能

過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。（8）拓展功能

拓展功能是指通過連接輸入輸出拓展單元（即I/O拓展單元）模塊來增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制功能。（9）遠(yuǎn)程I/O功能

遠(yuǎn)程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸出、輸入設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號、傳出輸出信號。（10）通信聯(lián)網(wǎng)功能

通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程

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I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。（11）監(jiān)控功能

監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分地進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)。

1.4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理

1.4.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所有其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O拓展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。

如同2所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸出量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)由控制部分輸入和輸出組成。

1.4.2 PLC各部分的作用

（1）中央處理器

CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下：

① 診斷PLC電源、內(nèi)部電路的工作狀態(tài)及編程中的語法錯(cuò)誤。

② 采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并送入PLC的寄存器中。③ 按用戶程序存儲(chǔ)器中存放的先后順序逐條讀取指令，進(jìn)行編譯解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)完成各種運(yùn)算和操作。④ 將存于寄存器中的處理結(jié)果送至輸出端。⑤ 應(yīng)各種外部設(shè)備的工作請求。

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（2）存儲(chǔ)器

PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。二大部分是用戶存儲(chǔ)器，包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。（3）輸入輸出接口電路 PLC通過輸入輸出（I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。（4）電源

PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。

（5）輸入輸出I/O拓展接口、若主機(jī)單元的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將I/O拓展單元與主機(jī)單元相連接。（6）PLC的基本工作原理

PLC采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序直至遇到結(jié)束信號后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描全過程如圖3所示。

① 輸入刷新階段

在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。② 程序執(zhí)行階段

在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。③ 輸出刷新階段

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當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)現(xiàn)輸出。

顯然掃描周期的長短取決于程序的長短。掃描周期越長，響應(yīng)速度越慢。由于每一個(gè)掃描周期只進(jìn)行一次I/O刷新，即每一個(gè)掃描周期PLC只對輸入、輸出狀態(tài)寄存器更新一次，故使系統(tǒng)存在輸入、輸出滯后現(xiàn)象，這在一定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出會(huì)相應(yīng)地繁盛變化。反之，若在本次刷新之后輸入變量才發(fā)生變化，則本次掃描輸出不變，而要到下一次掃描的I/O刷新期間輸出才會(huì)發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的，不但不會(huì)造成不利影響，反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。這是因?yàn)檩斎氩蓸觾H在輸入刷新階段進(jìn)行，PLC在一個(gè)工作周期的大部分時(shí)間里實(shí)際上是設(shè)隔離的。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時(shí)的，由于系統(tǒng)相應(yīng)較慢往往要幾個(gè)掃描周期菜響應(yīng)一次，而多次掃描后，因瞬間干擾而引起的誤操作將會(huì)大大減少，從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。但是對于控制時(shí)間要求較為嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，就需要精心編制程序，必要時(shí)采用一些特殊功能，以減少因掃描周期造成的響應(yīng)滯后等不良影響。

1.5 松下電工可編程序控制器產(chǎn)品—FR1-C24介紹

經(jīng)過從功能和價(jià)格兩個(gè)方面的考慮，發(fā)現(xiàn)松下電工可編程序控制器產(chǎn)品—FR1-C24比較適合自動(dòng)售貨機(jī)。因?yàn)樗且环N功能很強(qiáng)的小型機(jī)，在設(shè)計(jì)的過程中采用先進(jìn)的方法及組件使其通常只有在大型PLC中才具有的功

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能，且具有其他控制器所不具備的功能。雖然是小型機(jī)，但是其功能較完善，性能價(jià)格比高，較適合自動(dòng)售貨機(jī)。

現(xiàn)在就對FR1-C24的組成各部分和技能做一個(gè)簡單介紹。在松下電工公司生產(chǎn)的FR系列產(chǎn)品中，F(xiàn)R1屬于小型的PLC產(chǎn)品，其中C24是具有高級處理功能的型號。從型號可以看出FR1-C24可編程序控制器的輸入輸出點(diǎn)數(shù)（即I/O）之和為24.1.5.1 FR1-C24的組成各部分

（1）RS232 該端口能于PC機(jī)通信編程，也可連接其他外圍設(shè)備。（2）運(yùn)行監(jiān)視指示燈

① 當(dāng)運(yùn)行程序時(shí)，“RUN”指示燈亮； ② 當(dāng)控制單元終止執(zhí)行程序時(shí)，“PROG”指示燈亮； ③ 當(dāng)發(fā)生自診斷錯(cuò)誤時(shí)，“ERR”指示燈亮；

④ 當(dāng)檢測到異常的情況時(shí)或出現(xiàn)“Watchdog”時(shí)，“ALARM”指示燈亮。（3）工作方式選擇開關(guān)

①“RUN”工作方式

當(dāng)開關(guān)扳到這個(gè)檔位時(shí)，控制單元運(yùn)行程序。②“REMOTE”工作方式

在這個(gè)工作方式下，可以使用編程工具改變可編程序控制器的工作方式為“RUN”或“PROG”工作方式。③“PROG”工作方式

在此方式下可以編輯程序。若在“RUN”工作方式下編輯程序，則按出錯(cuò)對待?？删幊炭刂破鼬Q響報(bào)警，提示編程者將方式選擇開關(guān)切換至“PROG”工作方式。④輸出端子

C24型的輸出端子有8點(diǎn)。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。⑤直流電源輸出端子

在FP1系統(tǒng)主機(jī)內(nèi)部均配有一個(gè)供輸入端使用的24V直流電源。⑥輸入端子

C24型的輸入端子有16點(diǎn)。輸入電壓范圍為直流12~24V。該端子板為兩頭帶螺釘可拆卸的板。⑦編程工具連接插座（RS422口）

可用此插座經(jīng)專用外設(shè)電纜連接編程工具。⑧波特率選擇開關(guān)

有19 200bp和9 600sbps兩檔，當(dāng)可編程控制器與外部設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的外設(shè)選定波特率。⑨電位器（V0、V1）

電位器（V0、V1）這兩個(gè)電位器可用螺絲刀進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)定。當(dāng)調(diào)節(jié)該點(diǎn)位器時(shí)，PLC內(nèi)部對應(yīng)的特殊數(shù)據(jù)寄存器DT9040和DT9041的內(nèi)容在0~255之間變化，相當(dāng)于輸入外部可調(diào)的模擬量。C24有兩個(gè)（V0、V1）。

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⑩ I/O點(diǎn)狀態(tài)指示燈和拓展單元接口插座

用來指示輸入/輸出的通斷狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)輸入觸點(diǎn)閉合時(shí)，對應(yīng)于這份觸點(diǎn)編號的輸入指示發(fā)光二極管點(diǎn)亮（下一排）；當(dāng)某個(gè)輸出繼電器接通時(shí)，對應(yīng)這個(gè)輸出繼電器編號的輸出只是發(fā)光二極管點(diǎn)亮（上一排）。拓展單元接口插座用以連接FP1拓展元件及A/D、D/A轉(zhuǎn)換單元、鏈接單元。

1.5.2 技術(shù)性能

FP1—C24的主機(jī)I/O點(diǎn)數(shù)為16/8；最大I/O點(diǎn)數(shù)為104；運(yùn)行速度為1.6μs/步；容量為2720步；基本指令數(shù)為80；高級指令數(shù)為111；內(nèi)部繼電器為1008點(diǎn)；特殊內(nèi)部繼電器為64點(diǎn)；定時(shí)器/記數(shù)器為144點(diǎn)；數(shù)據(jù)寄存器為1660字；特殊數(shù)據(jù)寄存器為70字；索引寄存器為2字；主控指令為32點(diǎn)；跳轉(zhuǎn)標(biāo)記數(shù)為64點(diǎn)；步進(jìn)數(shù)為128級；子程序個(gè)數(shù)為16個(gè)；中斷個(gè)數(shù)為9個(gè)程序；輸入濾波時(shí)間為1—128ms。

第二章 PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 序控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則

2.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：

（1）最大限度地滿足被控對象的控制對象。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問題。

（2）在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。

（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。

（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余量。

2.1.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的，因此，PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容應(yīng)包括：

（1）用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件）以及有輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對象（電動(dòng)機(jī)、電

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磁閥等）。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，其選擇的方法在其他有關(guān)數(shù)據(jù)中已有介紹。

（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O梯形圖。

（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語句表（即程序清單）和控制系統(tǒng)流程圖。控制系統(tǒng)程序是控制整個(gè)系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作安全、可靠的關(guān)鍵。因此，控制程序的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，知道滿足要求為止。（5）必要時(shí)還需要設(shè)計(jì)控制臺。（6）編制程序系統(tǒng)的技術(shù)文件。

2.1.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一半步驟

（1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求。

（2）根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，以此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)。（3）選擇PLC系統(tǒng)。

（4）分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O接線圖。

（5）進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制大的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場施工。

2.1.4 編寫梯形圖的注意事項(xiàng)

（1）輸入/輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器。記數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。

（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈的右邊。除步進(jìn)程序外，任何線圈、定時(shí)器、記數(shù)器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段，可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器或者一個(gè)沒有使用過的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接。（3）在程序中，不允許同以編號的線圈兩次輸出。（4）不允許出現(xiàn)橋式電路。

程序的編寫順序應(yīng)該按照自上而下、從左至右的方式編寫。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)，程序應(yīng)為“左大右小，上大下小”。

2.1.5 程序設(shè)計(jì)的步驟

（1）對于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的順序和條件。

（2）設(shè)計(jì)梯形圖。是程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據(jù)梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進(jìn)行調(diào)試和修改，知道滿足要求為止。

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（6）帶控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，知道滿意為止。（7）編寫技術(shù)文件。（8）交付使用。

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟流程圖如圖4所示。

第三章

自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)

3.1 仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中售貨機(jī)的分析

由于售貨機(jī)的全部功能時(shí)在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來模擬

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圖4 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)置

替代的。如錢幣識別系統(tǒng)可以用按壓某個(gè)“仿真對象”輸出一個(gè)脈沖直接給PLC發(fā)布命令而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)來直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)中自動(dòng)飲料售貨機(jī)的運(yùn)行。（1）試驗(yàn)狀態(tài)假設(shè)

由于是在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行，試驗(yàn)中有一些區(qū)別于實(shí)際情況的假設(shè)，本試驗(yàn)中假設(shè)：

① 自動(dòng)飲料售貨機(jī)只可售8種商品。

② 自動(dòng)飲料售貨機(jī)可識別10元、5元、1元、5角、1角硬幣。

③ 自動(dòng)飲料售貨機(jī)可退幣10元、5元、1元、5角、1角硬幣。

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④ 自動(dòng)飲料售貨機(jī)有液晶顯示功能

⑤ 實(shí)驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素。（2）一次交易過程分析

為了方便分析，我們以一次交易過程為例。

① 初始狀態(tài)。由電子標(biāo)簽顯示各種商品價(jià)格，顯示屏顯示友好界面，此時(shí)不能購買任何商品。

② 投幣狀態(tài)。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。

③ 購買狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。

④ 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時(shí)顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。

到此為止，飲料自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過程結(jié)束。

3.2 設(shè)計(jì)任務(wù)的確定

在清楚飲料自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行工作過程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計(jì)方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計(jì)出合理的仿真系統(tǒng)。

首先，應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)的任務(wù)分工：上位機(jī)主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機(jī)則主要用來完成PLC程序的編寫。其次，要分別對上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計(jì)時(shí)可以去觀看一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時(shí)可以借助一些宣傳圖片來設(shè)計(jì)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的外型：在進(jìn)行PLC程序的編寫時(shí)需要先分配PLC的I/O點(diǎn)，確定上、下位機(jī)的接口。然后，對上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。最后，進(jìn)行上位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

另外，上位機(jī)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作是緊密配合的。它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對象都應(yīng)該是一致的。總體上講，仿真界面是被控對象，利用PLC來控制這個(gè)仿真的飲料自動(dòng)售貨機(jī)，仿真的飲料自動(dòng)售貨機(jī)接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一方面，仿真界面中的仿真飲料自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。

我主要是對飲料自動(dòng)售貨機(jī)中的下位機(jī)，也就是主要是對PLC在其中的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。清楚了仿真試驗(yàn)的整體設(shè)計(jì)思路，下面就可以開始著手設(shè)計(jì)了。

3.3 程序設(shè)計(jì)部分

這個(gè)部分內(nèi)容是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主體部分。所要完成的任務(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機(jī)與下位機(jī)的程序設(shè)計(jì)，即在上述功能分析的基礎(chǔ)上，有針對地進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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3.3.1 程序設(shè)計(jì)說明

下位機(jī)程序的編制則是利用松下PLC專用編程軟件FPWIN-GR完成的。

在設(shè)計(jì)的過程中，就像上面所敘述的那樣，并非孤立的分別進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作，而是互相配合的。因此在以下的詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，并沒有將上位機(jī)的設(shè)計(jì)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)整體分開來寫，而是相互交替，同時(shí)盡量清晰的敘述，在相應(yīng)的設(shè)計(jì)部分中注明是上位機(jī)的設(shè)計(jì)還是下位機(jī)的設(shè)計(jì)。

3.3.2 PLC程序設(shè)計(jì)

可以把一次交易過程分為幾個(gè)程序塊：運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞；投幣過程；價(jià)格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。（1）運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序的設(shè)計(jì)

仿真系統(tǒng)運(yùn)行初期，要由PLC向仿真畫面相應(yīng)對象傳遞已存儲(chǔ)好的價(jià)格，還要給投入顯示、消費(fèi)顯示以及余額顯示存儲(chǔ)器清零，同時(shí)也要給存儲(chǔ)退幣幣值的存儲(chǔ)器清零。程序編制過程中，要用到運(yùn)行初期閉合繼電器R9013、16位數(shù)據(jù)傳送指令F0，同時(shí)在上位機(jī)上ForceControl中，必須定義相應(yīng)的變量，來實(shí)現(xiàn)與PLC程序的對接。所定義的變量如表1所示。

表1初始狀態(tài)變量表

根據(jù)表1編制PLC程序如圖5所示。

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圖5 運(yùn)行初期電子標(biāo)簽價(jià)格的內(nèi)部傳遞程序

在梯形圖程序圖5中，系統(tǒng)初始化時(shí)，通過運(yùn)行初期閉合繼電器R9031在第一次掃描時(shí)將數(shù)值傳遞給上位機(jī)。給WR1-WR11及SV0-SV4賦初值，賦值功能通過高級指令F0實(shí)現(xiàn)，至于為什么要加入WR13、WR15、WR17、WR19及WR20，在以后的程序中將介紹他們的作用。（2）投幣過程

在投幣過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應(yīng)的幣值，余額也增加同樣幣制。先建立變量表，在編寫程序。變量表如表2所示。對應(yīng)的梯形圖程序如圖7所示。

表2 投幣過程變量表

在圖中，當(dāng)按下投入1角時(shí)，相當(dāng)于讓R200接通，之所以用一個(gè)微分指令，就是要只在接通時(shí)檢測一次，不能永遠(yuǎn)加下 去。投入1角要投入顯示、余額顯示

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都相應(yīng)增加相同數(shù)值，加法是由16位加法指令E20來實(shí)現(xiàn)的。投入5角、1元、10元，原理同上。（3）價(jià)格比較過程

價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)的始終，只要余額大于某種商品價(jià)格時(shí)，就需要輸出一個(gè)信號，圖7 投幣過程梯形圖

提示可以購買。這里只要選擇燈代表此信號。所建立的變量表如表3所示。

表3 價(jià)格比較過程變量表

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根據(jù)變量表和控制要求編寫程序如圖8所示。

在梯形圖8中，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)比較，用了一個(gè)特殊內(nèi)部繼電器R9010，在程序執(zhí)行過程中，R9010始終保持閉合，F(xiàn)60是16位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品價(jià)格，R900A是大于價(jià)格，R900B是等于標(biāo)志。當(dāng)余額大于等于某種商品價(jià)格時(shí)，程序使相應(yīng)的指示燈閃爍表示可以購買該種商品。

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圖8 價(jià)格比較過程梯形圖

（4）選擇商品過程

當(dāng)投入的幣值可以購買某種商品時(shí)，按下相應(yīng)的“選擇”按鈕即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時(shí)消費(fèi)顯示欄中顯示出已經(jīng)消費(fèi)掉的金額，余額也將扣除已消費(fèi)的幣值，接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較，判斷是否能繼續(xù) 購買。出現(xiàn)在出貨口的商品在沒有取走之前，一直保持顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該商品代表已經(jīng)取走，出貨口的商品隱藏。建立的變量表如表4所示。對應(yīng)的梯形圖程序如圖9所示。

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表4 選擇商品過程變量表

在梯形圖9中，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，而是要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的貨幣運(yùn)算。以第一步為例，按下選擇01 商品鍵，相當(dāng)于給R205加一個(gè)信號（只接受一次脈沖，所以用DF微分指令），當(dāng)Y0接通（01商品燈亮)時(shí)，則系統(tǒng)顯示可以購買01商品，購買成功。當(dāng)按下取01商品按鈕時(shí)，R230斷開，不能輸出Y8，代表01商品被取走。內(nèi)部幣值的計(jì)算和是否取走商品無關(guān)，只要按下選擇按鈕，并且可以購買此商品就要從余額中扣除相應(yīng)的金額，顯示消費(fèi)的幣值。加法由F20指令實(shí)現(xiàn)，減法由F25實(shí)現(xiàn)。

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（5）退幣過程

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在退幣過程中，最主要的是完成退幣的運(yùn)算過程，根據(jù)結(jié)果輸出相應(yīng)的錢幣，退幣結(jié)束時(shí)還要使用到的某些寄存器重新賦零，所建立的變量如表5所示，對應(yīng)的梯形圖程序如圖10所示。

表5 退幣過程變量表

整個(gè)退幣過程在按下按鈕（即R20F接通時(shí)）時(shí)執(zhí)行，同樣也用到一個(gè)微分指令，在接收到信號時(shí)產(chǎn)生一次開關(guān)脈沖，進(jìn)而執(zhí)行一次其下面的指令。F32是除法指令，第一次將余額的幣值除以1000，商存儲(chǔ)于SV0中，作為退幣10的輸出值。余數(shù)則存儲(chǔ)于特殊數(shù)據(jù)寄存器DT9015中，下次將不能被1000（10元）整除的余數(shù)除以100（5元），商且存儲(chǔ)于SV1中，余數(shù)繼續(xù)下傳，直至被1角除過，由于所投幣值最小是1角，并且商品價(jià)格也確定在整角，所以最終能被1角整除。在程序的初始化時(shí)曾給WR13、WR15、WR17、WR19和WR20賦零，WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中間量，為的只是程序在使用過程中能穩(wěn)定執(zhí)行，避免出現(xiàn)退幣錯(cuò)誤。

為什么要除以1000呢？這主要是考慮到PLC的主要特點(diǎn)是執(zhí)行過程穩(wěn)定可靠，但執(zhí)行速度較慢，在計(jì)算時(shí)盡量將數(shù)值作為整數(shù)計(jì)算，因?yàn)槭窃谟?jì)算機(jī)上模擬，可以把一部分功能交由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，這里把1角當(dāng)作

10、把5角當(dāng)作50、1元當(dāng)作100、5元當(dāng)作500、10元當(dāng)作1000，可以避免把這些數(shù)據(jù)當(dāng)作有小數(shù)點(diǎn)的實(shí)數(shù)計(jì)算，這同前面的加1角等于10（K10）是相同的道理。至于交由計(jì)算機(jī)的任務(wù)將在以后敘述。

退幣過程結(jié)束后，PLC要將寄存器中的數(shù)值置回原定得初值0，完成一次交易，防止下一次交易時(shí)出錯(cuò)，還將中間量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。完成了以上5個(gè)過程，自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)各種要求的功能。

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圖10 退幣過程梯形圖

3.4 仿真界面與PLC的配合定

在這一段中，將仔細(xì)分析仿真界面各部分是如何與PLC連接的。分析過程是按照一次交易的實(shí)際情況來進(jìn)行的，即有初始狀態(tài)、投幣狀態(tài)、購買狀態(tài)、退幣狀態(tài)到交易結(jié)束。（1）初始狀態(tài)

通過分析得知，當(dāng)電子標(biāo)簽顯示各商品的價(jià)格、顯示屏顯示友好界面時(shí)，不能購買任何商品。因此先讓變量poiwindows=0（系統(tǒng)默認(rèn)）。

電子標(biāo)簽中的字符?J.01?（以01商品為例）對應(yīng)的變量JG01.PV與PLC程序中的地址WR4相匹配，WR4中的存儲(chǔ)器據(jù)為250，即讓字符顯示2.5元。對應(yīng)的梯形圖如

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圖11所示。（2）投幣狀態(tài)

當(dāng)投幣時(shí)，按下“投幣”提示字，出現(xiàn)投幣框。如何定義“投幣”呢？雙擊漢字“投幣”來到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”框中作如下定義：按下鼠標(biāo)時(shí)，poiwinJB=1,poiwinJB這個(gè)變量是控制投幣框的，當(dāng)poiwinJB=1時(shí)，出現(xiàn)錢幣和提示框：poiwinJB=0時(shí)，錢幣和提示框隱藏。

圖11 數(shù)據(jù)初始化梯形圖

下面分別定義提示框和錢幣以及“確認(rèn)”按鈕，雙擊提示框，來到“動(dòng)畫連接”畫

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面，定義poiwinJB=1時(shí)顯示，各硬幣也用同樣的方法定義，這樣就使在按下漢字“投幣”時(shí)，變量poiwinJB=1，從而出現(xiàn)投幣框，以及硬幣等。我們只是定義了投幣框的顯示狀態(tài)，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊代替 了實(shí)際過程中的錢幣投入動(dòng)作，最重要的任務(wù)是錢幣運(yùn)算，下面介紹錢幣的定義方法。

以10為例：雙擊10硬幣，開到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”中的“左鍵動(dòng)作”，在動(dòng)作描述中如下定義：按下鼠標(biāo)時(shí)，poiwinJB=1；TR$100.PV=1時(shí)給PLC發(fā)出一個(gè)接通信號，由于TR$100.PV對應(yīng)的PLC地址是R204，使得204繼電器導(dǎo)通，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的加10元程序。同樣定義其他錢幣，注意其對應(yīng)的PLC軟繼電器。最后還要定義“確認(rèn)按鈕”。要實(shí)現(xiàn)的功能是按下“確認(rèn)”按鈕時(shí)，所有的錢幣以及提示框均消失。當(dāng)投幣以后，顯示屏要及時(shí)反映出投幣情況，同時(shí)“選擇”指示也要相應(yīng)變化。下面來定義顯示屏和“選擇”按鈕。

顯示屏要顯示3種數(shù)據(jù)，分別為：投入顯示、消費(fèi)顯示、余額顯示。三種顯示均用力控軟件自帶的附件—數(shù)碼管來顯示?，F(xiàn)在工具箱中點(diǎn)擊“選擇子圖框”，在子圖框中找到儀表中的數(shù)碼管，放在顯示屏中，作為投入顯示，再復(fù)制兩個(gè)，分別作為消費(fèi)顯示、余額顯示。雙擊數(shù)碼管來到數(shù)碼管屬性設(shè)置畫面，在表達(dá)式中作如下定義:poiTR001.PV/100，poiTR001.PV連接的是PLC程序中的WR1軟繼電器，是用來存儲(chǔ)投入顯示數(shù)據(jù)的，除以100同樣是為了PLC數(shù)據(jù)計(jì)算的方便。這樣就可以用數(shù)碼管來顯示投入中的幣值。同樣定義消費(fèi)顯示、余額顯示?！斑x擇”按鈕要根據(jù)余額的數(shù)值發(fā)生閃爍和變色。定義過程如下：雙擊“選擇”按鈕，來到“動(dòng)畫連接”畫面，在“顏色相關(guān)動(dòng)作”中選擇“閃爍”項(xiàng)，分別定義屬性和頻率，在變量選擇中選擇相應(yīng)的指示燈變量。以01商品的選擇指示燈為例，在變量選擇中選擇D01.PV=1,滿足條件時(shí)指示燈變色。這樣就定義好了投幣狀態(tài)的上位機(jī)仿真變量，配合PLC程序可以實(shí)現(xiàn)投幣功能。（3）購買狀態(tài)

定義了投幣狀態(tài)，就可以購買商品了。當(dāng)選擇指示燈以后，按下它，在出貨口處出現(xiàn)我們要買的商品。這樣定義“選擇”按鈕：雙擊“選擇”按鈕，來到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”中的“左鍵動(dòng)作”，在動(dòng)作描述中如下定義：按下鼠標(biāo)時(shí)，XZ01.PV=1；釋放鼠標(biāo)時(shí)，XZ01.PV=0.XZ01.PV與PLC程序中的R205相對應(yīng)，按下可以購買商品的選擇鍵，轉(zhuǎn)而執(zhí)行相應(yīng)的PLC程序，同時(shí)消費(fèi)顯示增加相應(yīng)的幣值，余額顯示減少相應(yīng)的幣值，此時(shí)還要在出貨口出現(xiàn)相應(yīng)的商品，這是用“顯示/隱藏”功能來定義在出貨口中出現(xiàn)相應(yīng)的商品。以01為例，雙擊出貨口處的小商品，來到“動(dòng)畫連接”，選擇“顯示/隱藏”項(xiàng)，定義CX01.PV=1時(shí)顯示。出貨口框架的隱藏/顯現(xiàn)是用程序來控制的。當(dāng)有一種商品出現(xiàn)在出貨口，就會(huì)顯示

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框架；當(dāng)全部商品均消失后框架隱藏。程序如圖12所示。圖中R210是控制出貨口框架是否出現(xiàn)的繼電器。（4）退幣狀態(tài)

當(dāng)按下“退幣”按鈕時(shí)，PLC進(jìn)行退幣運(yùn)算，所以按下“退幣”按鈕就要與PLC通信，執(zhí)行退幣計(jì)算。下面來定義退幣按鈕，出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”中的“左鍵動(dòng)作”，動(dòng)作描述為：按下鼠標(biāo)，poiwinJB=0；poiwinTB=1；Tenter.PV=1.釋放鼠標(biāo)，Tenter.PV=0；內(nèi)部變量poiwinJB=1是讓投幣框消失，poiwinTB=1是讓退幣框出現(xiàn)，Tenter.PV與PLC程序中的R20F對應(yīng)。退幣框中要有5種硬幣，還要有表示硬幣個(gè)數(shù)的數(shù)字。由于計(jì)算中采用的算法使得退幣時(shí)按照幣值大小順序退幣，例如退5元，只退一個(gè)5元，而不是5個(gè)1元。定義表示硬幣個(gè)數(shù)的變量只用一位數(shù)即可。在退幣時(shí)，要退出的硬幣及個(gè)數(shù)顯式，而不退的硬幣隱藏。

圖12 出貨口框架的隱藏/顯現(xiàn)梯形圖

定義錢幣時(shí)（以10為例），雙擊10元硬幣，出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“顯示/隱藏”項(xiàng)，在“可見性定義”對話框中作出的表達(dá)式為TB$100.PV=0。其他硬幣定義方法同上。定義錢幣個(gè)數(shù)：雙擊10硬幣個(gè)數(shù)字符“a”，出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“數(shù)值輸出”中的“模擬”項(xiàng)，做出表達(dá)式為TB$100.PV。同時(shí)錢幣個(gè)數(shù)也要定義是否隱藏，定義方法和定義錢幣相同。定義“確認(rèn)”鍵時(shí)，按下“確認(rèn)”鍵，代表取走了所有硬幣，完成此次交易，因此退幣“確認(rèn)”的定義很重要。雙擊“確認(rèn)”鍵，出現(xiàn)“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“觸敏動(dòng)作”中的“左鍵動(dòng)作”，在動(dòng)作描述欄中定義如下：按下鼠標(biāo)

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poiwinTB=0； 功能：退幣框消失

TuiBiok.PV=1； 功能：給PLC信號，閉合R0，完成數(shù)據(jù)的初始化

Poiwindows=0 功能：顯示屏顯示友好界面時(shí)

為了防止在未取走商品時(shí)退幣，按下“確認(rèn)”鍵又不能返回原始狀態(tài)，在描述過程中加入以下一段程序，強(qiáng)行拋掉以購買的商品。CX01.PV=0 CX02.PV=0 CX03.PV=0 CX04.PV=0 CX05.PV=0 CX06.PV=0 CX07.PV=0 CX08.PV=0 釋放鼠標(biāo)時(shí)，TuiBiok.PV=0.只是一個(gè)微分信號，不能將R0永遠(yuǎn)置為1。還有一點(diǎn)要注意，“確認(rèn)”鍵也要有隱藏的時(shí)候定義方法如錢幣。

定義退幣框架：按下“退幣”按鈕后就會(huì)出現(xiàn)退幣框架?？梢赃@樣定義：雙擊退幣框架，來到“動(dòng)畫連接”畫面，選擇“顯示/隱藏”項(xiàng)，在“可見性定義”中定義poiwinTB=1時(shí)顯現(xiàn)即可。

3.5 數(shù)據(jù)連接

3.5.1 定義I/O設(shè)備

數(shù)據(jù)庫是從I/O驅(qū)動(dòng)程序中獲取過程數(shù)據(jù)的，而數(shù)據(jù)庫同時(shí)可以與多個(gè)I/O驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行通信，一個(gè)I/O驅(qū)動(dòng)程序也可以連接一個(gè)或多個(gè)設(shè)備。下面創(chuàng)建I/O設(shè)備。（1）在Draw導(dǎo)航器中雙擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”項(xiàng)使其展開，在展開項(xiàng)目中選擇“PLC”項(xiàng)雙擊使其展開后，選擇項(xiàng)目雙擊并定義。（2）單擊“完成”按鈕返回，在“松下電工”項(xiàng)目下增加一項(xiàng)“PLC001”，如果要對I/O設(shè)備“PLC001”的配置進(jìn)行修改，雙擊項(xiàng)目“PLC001”，會(huì)再次出現(xiàn)PLC001的“I/O設(shè)備定義”對話框。若要?jiǎng)h除I/O設(shè)備“PLC001”，用鼠標(biāo)右鍵單擊項(xiàng)目“PLC001”，在彈出的右鍵菜單中選擇“刪除”。

① 數(shù)據(jù)連接

剛剛創(chuàng)建了一個(gè)名為“PLC001”的I/O設(shè)備，而且它連接的正是假想的PLC設(shè)備?，F(xiàn)在的問題是如何將已經(jīng)創(chuàng)建的多個(gè)數(shù)據(jù)庫點(diǎn)與PLC聯(lián)系起來，以使這些點(diǎn)的PV參數(shù)值能與I/O設(shè)備PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，這個(gè)過程就是建立數(shù)據(jù)連接的過程。由于數(shù)據(jù)庫可以與多個(gè)I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以必須指定哪些點(diǎn)與哪些個(gè)I/O設(shè)備建立數(shù)據(jù)鏈接。為方便起見，我們將數(shù)據(jù)列整理成如表

6、表7所示。

表6 數(shù)字I/O

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續(xù)表 6

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表7 模擬I/O表

3.5.2 設(shè)計(jì)

飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制要求

（1）該自動(dòng)售貨機(jī)可以同時(shí)投入5角、1元或5元硬幣，自動(dòng)銷售汽水、果汁和咖啡。

（2）當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過1.5元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過3元時(shí)，汽水按鈕和果汁按鈕同時(shí)亮；當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過5元，汽水按鈕、果汁按鈕和咖啡按鈕同時(shí)亮。

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（3）當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出10s后自動(dòng)停止，同時(shí)汽水按鈕指示燈閃爍10s。

（4）當(dāng)果汁按鈕燈亮?xí)r，按果汁按鈕，則果汁排出10s后自動(dòng)停止，同時(shí)果汁按鈕指示燈閃爍10s。

（5）當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出10s后自動(dòng)停止，同時(shí)咖啡按鈕指示燈閃爍10s。

（6）若投入的硬幣總值超過所購商品的價(jià)格（汽水1.5元，果汁3元，咖啡5元），則找錢指示燈亮，同時(shí)進(jìn)行找錢動(dòng)作。

圖13 飲料自動(dòng)售貨機(jī)示意圖 I/O地址定義表

此控制系統(tǒng)可采用自動(dòng)工作方式，輸入信號為汽水、果汁和咖啡按鈕，5角、1元或5元硬幣投入識別口記數(shù)手動(dòng)復(fù)位按鈕；出入信號為汽水、果汁和咖啡排出電磁閥、找錢電磁閥及相應(yīng)指示燈，共7個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)，均為開關(guān)量。I/O地址定義如表8所示。

表8 飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)I/O地址定義表

常工院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 程序設(shè)計(jì)

常工院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

3.5.3 運(yùn)行

保存所有組態(tài)內(nèi)容，然后關(guān)閉所有力控程序。將飲料自動(dòng)售貨機(jī)的PLC程序下傳到PLC裝置中，在切換到離線狀態(tài)，然后再次啟動(dòng)力控工程管理器，選擇本工程，并單擊“進(jìn)入運(yùn)行”按鈕啟動(dòng)整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)。

常工院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 結(jié)束語

經(jīng)過幾個(gè)月的學(xué)習(xí)、研究以及吳老師的指導(dǎo)，終于按時(shí)完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)主要研究的是自動(dòng)售貨機(jī)有關(guān)PLC的部分。自動(dòng)售貨機(jī)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購物好奇新的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用的上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。所以說，自動(dòng)售貨機(jī)是今后飲料銷售方式的一個(gè)很好的發(fā)展趨勢。它的出現(xiàn)將極大的方便人們購買所需的飲品。

常工院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

致謝

經(jīng)過幾個(gè)月的努力工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)在指導(dǎo)老師吳金的悉心指導(dǎo)下終于順利完成了，吳老師他待人和藹可親，在這幾個(gè)月里我們相處的非常融洽，吳老師他社會(huì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，工作認(rèn)真踏實(shí)，治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，而且他深厚的理論功底及設(shè)計(jì)能力更令我感到欽佩。設(shè)計(jì)期間，吳老師對我悉心的指導(dǎo)，認(rèn)真查閱我的草圖和設(shè)計(jì)說明書，令我十分感動(dòng)?？傊?，吳老師的人品及治學(xué)態(tài)度是我學(xué)習(xí)的楷模和榜樣，在此，我要向指導(dǎo)老師吳金表示感謝。

在此次設(shè)計(jì)中，也需要感謝的是我的同學(xué)。大家在一起共同奮斗，互相討論，對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大幫助，并且，我們在一起共同營造了一個(gè)融洽的學(xué)習(xí)生活環(huán)境，建立了良好的友誼。

參考文獻(xiàn) 程周·可編程序控制器原理與應(yīng)用·北京：高等教育出版社，2003年 2王永華·現(xiàn)代電機(jī)控制及PLC應(yīng)用技術(shù)·北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000年 周美蘭、周封、王岳宇·PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì)·北京：科學(xué)出版社，2003年 吳建強(qiáng)、蔣三勇·可編程控制器原理及應(yīng)用·哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000年 吳中俊、黃永紅·可編程序控制器原理及應(yīng)用·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003年 張萬忠、劉明芹·電器與PLC控制技術(shù)·北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003年 7 王兆義·可編程序控制器教程·北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001年

第五篇：區(qū)域氣象自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)

區(qū)域氣象自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建設(shè)

近年來，氣象綜合觀測系統(tǒng)建設(shè)快速發(fā)展，全國地面氣象觀測站已全部完成自動(dòng)氣象站的建設(shè)，區(qū)域自動(dòng)氣象站作為綜合觀測體系的重要組成部分具有量大面廣特點(diǎn)，并且由省級保障部門進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，市、縣兩級保障。隨著對氣象 觀測數(shù)據(jù)的精度要求越來越高，根據(jù)新一代氣象觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的規(guī)劃，已建成1657個(gè)新型區(qū)域自動(dòng)氣象觀測站，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域自動(dòng)氣象站全省鄉(xiāng)鎮(zhèn)全覆蓋和618 個(gè)山洪地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)氣象監(jiān)測，加上土壤水分觀測自動(dòng)氣象站、交通氣象自動(dòng)氣象站的建設(shè)，共同為氣象預(yù)報(bào)預(yù)測、決策氣象服務(wù)、公共氣象服務(wù)、氣象防災(zāi)減災(zāi)發(fā)揮 了極其重要的作用。

區(qū)域氣象自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)是針對區(qū)域范圍內(nèi)，可能會(huì)對人的生產(chǎn)生活造成影響的氣象要素，進(jìn)行長時(shí)間區(qū)域范圍內(nèi)不間斷的準(zhǔn)確監(jiān)測而設(shè)計(jì)開發(fā)的一款標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域氣象監(jiān)測站。主要應(yīng)用于城市降水網(wǎng)絡(luò)、山洪預(yù)警、森林生態(tài)、核電廠環(huán)境監(jiān)測等應(yīng)用。主要監(jiān)測要素是雨量、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽輻射、氣壓、溫度、濕度等氣象參數(shù)。

一、系統(tǒng)內(nèi)容

該區(qū)域氣象監(jiān)測系統(tǒng)是方大天云設(shè)計(jì)的支持站點(diǎn)參數(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、加密間隔、運(yùn)行狀態(tài)等信息的遠(yuǎn)程維護(hù)，極大地方便了用戶使用和日常維護(hù)工作。此外自動(dòng)站可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)電源管理，數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、存儲(chǔ)、通訊、分析等功能，能夠滿足災(zāi)害性天氣監(jiān)測、降水過程加密觀測及多種形式氣象保障和氣象服務(wù)的需求。

二、系統(tǒng)指標(biāo)

風(fēng)速 0～60m/s；精度：3%（0-35m/s）；5%（>35m/s）風(fēng)向 0～359.9°；精度：±3° 降水強(qiáng)度 0～200mm/h；精度：5% 降水類型 雨/雪

大氣壓力 300～1200 hPa；精度：±1.5hPa 空氣溫度-50～60°C；精度：±0.2°C(-20～+50°C)‘±0.5°C(>-30°C 空氣濕度 0～100%RH；精度：±2%RH 通訊接口 RS232/RS485，板載GPRS 供電方式 交流220V/太陽能+蓄電池 工作環(huán)境溫度-50～+50℃ 工作相對濕度 0～100%RH 防護(hù)等級 IP65 可 靠 性 免維護(hù),防鹽霧，防塵 功 耗 3-30W

三、功能特點(diǎn)

具有極強(qiáng)針對性的區(qū)域范圍氣象監(jiān)測設(shè)備 區(qū)域大面積組網(wǎng)布點(diǎn)使用，無線數(shù)據(jù)傳輸 工作方式可由用戶設(shè)置 遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控與參數(shù)設(shè)置 低能耗、低維護(hù)

四、典型應(yīng)用

氣候環(huán)境監(jiān)測 旅游景區(qū)氣象監(jiān)測 生態(tài)環(huán)境氣候監(jiān)測 生態(tài)產(chǎn)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)

五、系統(tǒng)組成

傳感器：空氣溫濕度傳感器，風(fēng)速風(fēng)向傳感器，雨量傳感器，氣壓傳感器，太陽輻射。

FANDA-CJ80綜合數(shù)據(jù)采集器 GPRS/CDMA無線數(shù)據(jù)通訊服務(wù)器

電源控制系統(tǒng)：交流/直流太陽能系統(tǒng)+12V太陽能電池板 10M/6M/3M/定制高度鋁鈦合金風(fēng)桿及相關(guān)安裝固定件 FAMEMS-SD綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件

區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)是保障觀測網(wǎng)穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)基于多線程分布式數(shù)據(jù)處理技術(shù)，采用兩級部署、多級應(yīng)用、多方共享的模式，有效利用互聯(lián)網(wǎng)和中國氣象局局域網(wǎng)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)對我國區(qū)域自動(dòng)氣 象站、加密自動(dòng)氣象站及暴雨監(jiān)測站運(yùn)行狀態(tài)、探測數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況、設(shè)備維護(hù)維修狀況以及觀測站網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與保障。從系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、系統(tǒng)建設(shè)的 主要技術(shù)路線、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能以及系統(tǒng)建設(shè)中所采用的關(guān)鍵技術(shù)等方面介紹了中國區(qū)域自動(dòng)氣象站運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)情況。