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控制器設計論文范文1
由于雙燃料發動機是在原有柴油發動機的基礎上改裝而成，因此發動機必須符合一定的工作狀態，才可以通過轉換在雙燃料狀態下工作，或者在一定條件下，發動機在雙燃料狀態下才具有良好的效果。一般情況下，當發動機水溫高于50℃時，發動機才適合在雙燃料狀態工作。為了更好地使用和保護發動機，燃料轉換機構應該保證在發動機水溫滿足一定的條件進，才可以轉換到雙燃料工作狀態。為實現燃料轉換的順利進行，研制了燃料轉換控制機構。
1系統方案設計
轉換機構的邏輯控制單元主要用來接收司機的轉換信號X1、發動機的水溫信號X2、高壓天然氣的壓力信號X3及燃料轉換機構工作狀態的反饋信號X4等，先進行一定的邏輯判斷，發出適當的指令，完成指定的任務。然轉換機構示意圖如圖1所示。
然轉換機構的機械執行部分必須能夠將邏輯控制單元的指令信號化為機械運行，以實現燃料轉換的目的，這一功能由開關電磁鐵完成。在方案設計中，要求開關電磁鐵的兩種位置對應機械執行部分的兩種工作狀態，即雙燃料工作狀態和純柴油工作狀態。通過機械部分的連動，傳動機構切斷或連接加速踏板的運動，控制調速器控制桿的運動狀態。當加速踏板對調速器起作用時，調速器控制桿決定發動機的運動，此時邏輯控制部分關閉高壓天然氣閥與電控單元（ECU），這就是純柴油工作狀態。當加速踏板的運動向調速器控制桿的傳遞被機械部分切斷時，調速器控制桿被固定在怠速油量位置，邏輯控制單元開啟天然氣高壓閥并給電控單元（ECU）發送工作信號，這就是雙燃料工作狀態。這樣，司機只需板動轉換開關，由它發出指令，邏輯控制單元根據接收的信號作出判斷，同時驅動外沿器件，即可實現純柴油與雙燃料兩種工作狀態的轉換[1]。
2邏輯控制單元設計
邏輯控制單元主要實現信號的接收、判斷和發送。主要由三個部分組成，即邏輯判斷部分、外沿接口部分和電源轉換部分。
邏輯控制單元的工作過程如下：外沿接口部分將接收的模擬信號轉化為數字信號傳遞給邏輯判斷部分后，由邏輯判斷部分判斷轉換條件是否滿足，并發出控制指令；再由外沿接口部分將指令轉化為對應器件能識別的信號，如驅動電源閥的大電流等。電源部分主要是將汽車電瓶的12V電壓轉換為邏輯控制單元上電子元件所需要的電壓（5V）。
2.1邏輯判斷部分
邏輯判斷部分接收外沿接口部分傳來的數字信號，進行判斷后發出適應的指令。
在此規定：在司機將轉換開關轉換到雙燃料工作位置時，轉換信號x1=1，而純柴油位置時，X1=0；當水溫達到雙燃料狀態的要求時，水溫信號x2=1，否則x2=0；當高壓天然氣在允許使用的最小壓力以上時，天然氣氣壓信號x3=1，否則x3=0；當機械部分處于雙燃料工作狀態時，反饋信號x4=1，當機械部分恢復純柴油工作狀態時，反饋信號x4=0。邏輯判斷部分發出的指令有：啟動開關電磁鐵信號Y1（供電時開關電磁鐵工作，將機械部分轉換至雙燃料工作狀態時Y1=1，否則Y1=0），啟動高壓天然氣電磁閥信號Y2（供電時電磁閥開啟時Y2=1，否則電磁閥關閉Y2=0），故障信號Y2（有故障時故障信號燈供電Y3=1，否則，Y3=0），啟動電控單元（ECU）信號Y4（給ECU供電使其工作時Y4=1，否則Y4=0）。
由以上分析得出以下各輸出信號與輸入信號的邏輯關鍵式：
Y1=X1X2X3
Y2=X1X2X3X4
Y3=X1X4+X1X2X3X4
X4=X1X2X3X4
由于邏輯關系比較簡單，采用TTL電路，由74系列的芯片完成其邏輯判斷功能，邏輯部分的電路圖如圖2所示[2]。圖中，7411和7408是與門，7404是反相器，7402是或非門。輸入信號是X1、X2、X3、X4，輸出信號是Y1，Y3，Y4。由于Y2=Y4，所以高壓天然氣的電磁閥和電控單元（ECU）的驅動電路都可以由Y4來控制。
2.2外沿接口電路
因為有些器件的輸出信號是模擬量，如水溫傳感器輸出的是可連續變化的電壓信號，邏輯控制單元無法直接接收并辨識判斷，因此就需要有外沿接口電路將其轉化為數字信號。
外沿接口電路的另一個作用就是將邏輯判斷部分的指令轉化為一些器件所需的電信號，如電流信號等。
2.2.1電壓比較器
在邏輯控制單元中，有兩處需要用到電壓比較器，一個是水溫傳感器的接口，另一個是天然氣壓力傳感器的接口。
對比較器LM311給定一個參考電壓，當輸入電壓低于參考電壓時，比較器輸出的電壓為低電平，高于參考電壓時，輸出電壓為高電平。
2.2.2驅動電路部分
在燃料轉換機構的驅動器件中，開關電磁鐵和高壓天然氣截止閥需要較強的工作電流，驅動電路部分采用固態繼電器，將邏輯判斷部分的指令轉換為較強的電流信號。
圖3為高壓天然氣截止閥的驅動電路，器件01為固態繼電器。當發動機處于雙燃料狀態工作時，燃料轉換機構工作，邏輯判斷部分發出指令，使Y4=1，為高電平，經U2（7404，反相器）后，B點的電熱UB為低電平，面A點的電勢UA比點B高，這時固態繼電器的輸入端接通，輸出端也導通。輸出端CD一旦接通，電磁閥HPVALVE兩端就會加上12V的額定工作電壓，使減壓器前的高壓天然氣閥門打開，天然氣經減壓進入發動機。當邏輯判斷部分發出的指令使電磁閥關閉時，Y4=0，經反相器后，B為高電平，UA=UB，固態繼電器的輸入端沒有電流通過，輸出端不導通，電磁閥在彈簧力的作用下恢復常閉狀態。
圖4為開關電磁鐵的驅動電路，其中器件U8是74123芯片，器件02、03是固態繼電器，線圈PUSH是開關電磁鐵的吸入線圈，HOLD則是其維持線圈，電源VDD為24V。當然轉換機構轉換到雙燃料工作狀態時，從74123的B腳輸入的Y1從低電平向高電平跳轉，迷種變化會讓74123的輸出端Q輸出一個瞬時的高電平脈沖電流，維持時間為ΔT。經反相器7404后，A點的電勢UA將會出現同樣脈寬的低電平，固態繼電器02的輸入端也有ΔT時間的電流通過，這時固態繼電器02的輸出端出現ΔT時間的導通。在這段時間內，很強的吸入電流通過開關電磁鐵的吸入線圈，產生足夠的電磁力吸入電磁鐵的鐵芯。脈寬ΔT的選擇應該參考開關電磁鐵的性能參數設定，既要滿足吸入鐵芯的要求，又不能太長導致線圈燒毀。
ΔT是通過選擇電阻R10和電容C3的值來確定的。本處ΔT取為1秒，R10=1000Ω，C3=1000μF。
從產生機理上講，開關電磁鐵的維持電流與高電壓天然氣電磁閥的工作電流是同樣的機理：當Y1=1時，存在維持電流，鐵芯維持在吸入狀態；當Y1=0時，不存在維持電流，鐵芯在回位彈簧的作用下恢復原來的伸出位置。
2.3電源部分
電源部分是以VOLTREG（7805）為核心的調壓電路。汽車電瓶上提供的是12V電源，而邏輯控制單元的芯片的工作電壓都是5V，因此需進行電壓轉換。圖5為電源部分的電路圖，輸入12V，輸出點VCC的電壓為5V。
控制器設計論文范文2
傳感器芯體上面集成了測溫電阻與加熱電阻，測溫電阻能實時監測傳感器芯體的當前溫度，且反饋到控制電路的輸入端，作為溫度誤差信號的一個輸入端，形成閉環控制。電路框圖如圖1所示，測溫電路把當前芯體溫度值轉化為電壓值，該值是一個微弱信號值，必須經過高信噪比前置放大電路放大到合適的電壓輸出值，再經過系統放大，然后輸送給PID環節進行控制輸出，控制輸出產生寬度可調脈沖信號驅動加熱電路，給傳感器芯體加熱。傳感器當前溫度與設定溫度溫差值越大，誤差電壓信號越大，經過PID控制輸出脈寬開通時間越長，加熱功率越大，反之亦然，從而實現了恒溫控制。
二、系統控制設計
2.1溫度與加熱功率
傳感器芯體溫度與加載在芯體上的正熱能與負熱能大小有關。若傳感器芯體溫度維持在環境溫度以上，則傳感器芯體加載的正熱能來自電能，由焦耳定律可以知道若給定電阻R上加熱電流為I，加熱時間為T，那么有I2RT的電能轉換成熱能；而傳感器芯體加載的負熱能可以是傳感器芯體與周圍環境的溫度差而產生的熱對流及熱傳導帶來的熱能轉移。這種正熱能與負熱能對溫度的影響體現為傳感器芯體的加熱功率與制冷功率，它們共同決定了傳感器芯體的穩定溫度。假設傳感器芯體工作環境溫度為25℃，傳感器芯體氣體濃度響應最佳溫度為80℃，因熱傳導和熱對流損失的負熱能為某個可測量值且保持恒定，那么該點環境下芯體溫度只與加熱功率有關。如上所述，給芯體合適電流，那芯體就可以維持設定點溫度，若環境溫度上下波動，芯體加熱與制冷的功率隨溫度發生變化，要使芯體繼續維持在設定點溫度，只需要調節芯體上電流的大小。在25℃環境下，實際測得加熱功率與芯體溫度的關系，加熱功率為0．45W時芯體即可穩定工作在設定溫度80℃。
2.2溫度測量
為了更加準確地測量敏感芯體溫度場的溫度，在氫敏芯體上集成了一個測溫電阻與一個加熱電阻。測溫電阻、加熱電阻和氫敏電阻版圖設計經過溫度場仿真實現最佳耦合。因而測溫電阻能真實反映氫敏電阻當前工作溫度。測溫電阻材料采用高純鉑電阻鍍膜而成，實際測試的測溫電阻溫度特性，從圖中可以看出測溫電阻具有良好的溫度線性關系。該測溫電阻的溫度系數因為采用薄膜沉積工藝制備，溫度系數沒有標準PT100大，但并不影響使用。電阻經過測溫電橋檢測，輸出反映溫度的電壓信號。這個信號在控制區域非常微弱，為了提高溫度測量精度，采用四線制檢測電路，減少測溫鉑電阻引線長度與鉑電阻通電電流對溫度測量的影響。
2.3溫度控制環路
通常溫度系統是大慣性系統，具有較大的滯后性，往往需要具有超前調節的微分環節。氣體傳感器芯體體積很小，無論是加熱還是制冷，芯體對溫度都有快速響應，采用比例積分［3］控制就可以獲得不錯的效果。
2.3.1比例環節
比例環節具有快速調節能力，比例系數越大靜差越小，過大容易震蕩。電路如圖4所示，其增益為－RP1／RP2，試驗測試比例系數為－4時控制效果較好。
2.3.2積分環節
積分環節可以消除系統靜差，當系統有穩態誤差時，積分環節的輸出會持續增大使得控制作用加強，從而減小穩態誤差。積分系數越小，積分作用越明顯，控制精度越高。積分電路如圖5所示，其增益為－1／RI1CI1S，其中S為拉式算子。經調整時間常數RI1CI1為4．7s比較合適。采用PWM通斷控制模式，能最大化利用加熱功率。在導通瞬間，加熱電壓完全加載在加熱電阻上，電流峰值會比較大，因此需要控制加熱電阻合適的阻值。另外PWM控制存在完全導通的情況，雖然在本電路應用中不會帶來壞的影響，但是為了調整最大加熱功率以達到控制最大加熱溫度的目的，在PID輸出環節采用穩壓二極管，控制PID輸出電壓的幅度，保證PWM能夠輸出一定寬度的死區。
2.3.3微分電路
微分環境對輸入快速變化的情況具有較大的反應輸出，能提高控溫系統對環境溫度波動的快速響應能力。
2.3.4PWM產生電路
PWM電路［4］采用簡單分立器件搭建，具體電路如圖7所示，主要構成有比較器產生限閾值翻轉波形，然后經過積分電路充放電產生標準鋸齒波，鋸齒波在與PID環節輸出電壓比較，產生脈寬隨溫度誤差調整的波形，該波形輸出給驅動加熱電路。
三、實驗結果
樣機進行了穩定動態過程的短時間測試和穩定點長時間測試。短時間測試樣機溫度曲線，其中可以看出樣機到達溫度設定點90％的時間非常短，大概為120s，整體控溫精度在0．15℃以內。當環境溫度波動時控溫點會隨著擾動，很快就能回到設定的溫度值，動態響應非?？?。樣機控溫效果穩定點長時間監測曲線如圖9所示，從該圖可知整體控溫精度在0．15℃以內更加明顯，說明樣機電路控溫點不會隨時間飄移，也不隨環境緩慢變化的溫度波動漂移。
四、結束語
控制器設計論文范文3
關鍵詞：企業內部控制；問題；研究
內部會計控制是企業管理者為保證會計記錄與實物資產相一致，確保企業計劃順利完成與相關財務資料真實可靠而設立的一系列會計管理規章制度的總稱。它是保證企業正常運轉的前提與基礎。在企業會計系統高速發展的今天，內部控制系統如何適應市場經濟發展的要求，如何滿足現代企業組織結構、經營方式與管理目標的需要，是一個全新的理論課題，因此，必須不斷健全和完善企業會計內部控制，為企業經濟的健康發展打下堅實的基礎。
一、建立健全會計內部控制制度在現代企業中的作用
1. 建立健全會計內部控制制度是法律、法規的必然要求，也是經濟全球化的迫切需要
建立健全會計內部控制制度對于及時發現和糾正企事業單位的各種錯誤和營私舞弊現象及違法行為，確保法律法規履行具有特殊的作用。在新舊體制轉軌階段，現代企業經營中低效率以及人為的損失、浪費現象較為普遍，無章可循、有章不循、弄虛作假、違規操作等不正當行為時有發生?！稌嫹ā芬约柏斦克C布的《會計內部控制規范》中都明確要求單位必須建立健全會計內部控制制度，加強內部監督，以保證會計信息的真實性和合法性。
2. 建立健全會計內部控制制度保證會計信息的真實性和準確性
健全的會計內部控制，可以保證會計信息的采集、歸類、記錄和匯總過程，從而真實的反映現代企業生產經營活動的實際情況，并及時發現和糾正各種錯弊，從而保證會計信息的真實性和準確性。
3. 建立健全會計內部控制制度有效的防范現代企業經營風險
在現代企業的生產經營活動中，現代企業要達到生存發展的目標，就必須對各類風險進行有效的預防和控制，會計內部控制作為現代企業管理的中樞環節，是防范現代企業風險最為行之有效的一種手段。它通過對現代企業風險進行有效評估，不斷的加強對現代企業經營風險薄弱環節的控制，把現代企業的各種風險消滅在萌芽之中，是現代企業風險防范的一種最佳方法。
4. 建立健全會計內部控制制度能維護財產和資源的安全完整。
健全完善的會計內部控制能夠科學有效的監督和制約財產物資的采購、計量、驗收等各個環節，從而確保財產物資的安全完整，并能有效的糾正各種損失浪費現象的發生。
5. 能夠保證企業高效率的經營。科學的內部控制制度，能夠合理地對企業內部各個職能部門和人員進行分工控制、協調和考核，促使企業各部門及人員履行職責、明確目標，保證企業的生產經營活動有序、高效地進行。
二、當前企業會計內部控制存在的問題
目前，我國現代企業組織管理體制尚未形成規范化的模式，因而影響和制約了現代企業的投資決策能力和市場競爭能力，導致現代企業會計內部控制失效。
1. 控制環境失效
會計內部控制環境是指一個現代企業的風氣或氛圍。它直接影響著現代企業員工的控制意識，是會計內部控制所有其他要素的基礎。控制環境失效，將直接影響現代企業會計內部控制制度的實施以及實施的效果，并影響其他控制要素作用的發揮。目前，我國現代企業的股權高度集中，即使將上市現代企業的流通股全部買進，也不能取得現代企業的控制權，資本市場對經營者的約束非常有限?，F代企業董事會很大程度上由內部人組成，對經營人員的監督有限，缺乏對高層經理的評估和有效激勵，容易造成經營的決策失控。
2. 財會系統失效
財會系統是現代企業為了匯總、分類、分析、記錄、報告現代企業交易，并保持對相關資產與負債的受托經濟責任而建立的方法和記錄。現代企業應重視財務財會工作，合法建立和有效利用財會信息系統，并讓相關的部門和人員知悉其在相關會計內部控制中的作用和責任。財會賬務處理不真實，弄虛作假，使財會信息失真；收入不實，支出不當；現代企業資金使用效率低下，損失浪費嚴重；財會監督乏力，現代企業財產物資的安全與完整受到影響；資金的籌集、投放、分配等環節缺乏應有的宏觀約束機制和調控手段。
3. 控制程序失效
控制程序是為了確保管理指令得以執行，保證現代企業經營目標的實現而建立的政策和程序，是針對風險采取的必要行為。控制程序失效的表現主要為：各項經濟活動運行不暢，購、銷、存或者供、產、銷脫節；預算的制定、執行、分析等環節不能相互協調，相互制約；經濟活動的授權、主辦、核準，執行、記錄和復核等步驟不能按程序合理分工，職責不清，相互扯皮：管理混亂，各種監控系統形同虛設，信息反饋渠道不暢。
三、現代企業會計內部控制設計
1. 組織結構控制需要解決的問題
組織結構控制是指對現代企業組織結構設置、職務分工的合理性以及有效性所進行的控制。在組織機構方面主要體現在兩個層面：一是法人治理結構方面，涉及到董事會、經理設置和相互關系問題?，F代企業缺乏規范的法人治理結構設置，存在職責不清等問題，使現代企業目標發生偏移；二是現代企業管理部門的設置。這里探討的主要是現代企業治理結構方面的問題?，F代企業由于業務崗位設置的先天缺陷而未得到分離，這同現代企業對不相容職務是否應該加以分離的認識以及業務流程的復雜程度有關；沒有認識到應該加以分離這進一步驗證了現代企業財務負責人對不相容職務的認識水平還停留在一個較低的層次。
2. 會計內部控制
會計內部控制應該與其經營管理過程相結合，成為生產經營過程的一個組成部分，而不應游離于它的基本活動之外。現代企業生產經營活動的全過程，也就是資金運動的全過程。要維護現代企業的整體利益，強化對所屬現代企業生產經營活動的過程控制，達到控制和減少風險、改善會計狀況、擴大會計成果的目的，就必須將會計內部控制滲透到現代企業的會計管理和資金運動之中，強化對現代企業會計管理和資金運動的過程控制。
3. 預算控制
總部應運用科學方法制定預算標準，對下屬現代企業的年度預算，應根據經營目標進行審查、幫助挖潛，力求預算合理，并以此約束現代企業的支出。對于現代企業預算控制的內容，筆者認為，現代企業對預算控制應該以資本預算為中心。即現代企業確定發展戰略和經營目標，并按照管理層進行分解，確定關鍵的預算指標，如銷售額、資本的保值增值、資本性投資的金額和時間分布、投資效益，重大籌資計劃等，作為責任預算的基礎。對于一般性的預算內容，可以不作為現代企業預算控制的重點。
4. 風險防范控制
引入先進管理思想，運用現代風險管理手段和方法，借鑒先進企業的成功經驗，結合自身管理實踐，逐步樹立管理創新的思想；在現代企業管理層樹立謹慎而不悲觀、果斷而不冒進的經營風格?，F代企業須樹立風險意識，針對各個風險控制點，建立有效的風險管理系統，通過風險預警、風險識別、風險評估、風險報告等措施，對財務風險和經營風險進行全面防范和控制。
5. 內部審計控制
內部審計作為現代企業最高管理層控制現代企業的工具，對現代企業的各種財務資料的可靠性和完整性、現代企業資產運用的經濟有效性等進行審核，并評價現代企業及其成員現代企業的會計內部控制是否有效，減少舞弊行為。
四、現代企業會計內部控制的保障機制
1. 完善現代企業的會計內部控制環境
控制環境包括員工的誠實性和道德觀、員工的勝任能力、管理者的管理哲學和經營風格、組織結構、授予權利和責任的方式、人力資源政策和實施等?？刂骗h境構成了一個單位的氛圍。首先，現代企業全體員工尤其是管理層應當樹立會計內部控制理念。會計內部控制能否有效關鍵看現代企業員工有沒有會計內部控制觀念，特別是看管理層是否重視會計內部控制制度。其次，完善現代企業和成員的現代企業治理。第三，加強人力資源投資，提高員工素質。第四，建立積極向上的現代企業文化。
2. 健全組織機構及其責任，內部管理控制是整個會計內部控制系統的主體部分，其范圍涉及現代企業經營管理各部門、各環節，它通過建立和改進有關的管理政策和程序，有效控制現代企業運行。（1）健全組織機構。把握好集權和分權的關系，建立適合現代企業發展和市場要求的組織機構，以及適合現代企業組織結構，行之有效的激勵與約束管理機制。（2）明確權責分派。對組織中全部活動的職責和權限進行合理有效地分配，特別對敏感職位之間的財務分工要準確合理；為執行任務和承擔職責的組織成員配備所需資源，確保他們的經驗和知識與職責權限相匹配；使所有員工了解他們的工作行為、職責承擔形式和認可方式以及與達成組織目標之間的聯系。（3）落實人力資源政策及實務。包括各崗位制定工作說明書和管理任務清單，健全人事管理、招聘、選拔、培訓、人員發展、績效考核、薪酬等在內的人力資源管理制度和相關流程、工作表格。（4）建立內部記錄與報告體系。包括對各類投入產出等的記錄與計算、產品或服務的質量統計與分析、原始記錄管理、各種統計臺賬的登記和統計表格的編制。（5）加強決策與執行過程控制。建立經營計劃的種類、內容、權力機構和組織管理、與經營計劃相關的資金管理控制等經營決策程序；建立對產品或服務的生產周期、投入與完工時間和交貨日期等的時間控制制度；健全對人身、財產、單據、.印鑒和文件資料等的安全控制制度。
3. 建立風險評估機制和財務預警系統
在市場經濟條件下，現代企業面臨的經濟環境日趨復雜，不可避免地會遇到各種風險，為防范風險，現代企業應建立風險評估機制?，F代企業的風險評估主要應包括籌資風險評估、投資風險評估、信用風險評估和合同風險評估等內容?，F代企業在建立風險評估機制時應成立專業的風險管理部門來制訂風險管理政策，將風險管理的重點放在籌資和投資兩個方面，并對子現代企業進行風險管理的授權、控制和評估。
控制器設計論文范文4
一、設計題目 用PLC對機械手搬物控制的電氣控制設計
二、設計的目的
11）掌握機械手動作流程。
2）掌握電氣控制元件的選擇與計算方法。
3）掌握PLC選擇與應用。
三、設計要求
兩條傳送帶分別由電動機驅動，機械手有液壓缸驅動上下左右旋轉兩個方向運動，液壓系統是1000W電機。設計要求
1）機械手由原位下降抓物上升右轉下降放物上升左旋原位結束。
2）用常用的電氣元件控制。
3）有工作狀態指示及照明。
4）有必要的電氣保護和聯鎖。
四、完成的任務
要求說明詳細，字跡工整，原理正確，元件選擇有理。圖紙規范，圖形清晰，符號標準，線條均勻。
（1）設計與繪制電氣控制原理圖，元件安裝布置圖、接線圖。
（2）畢業設計說明書（8000以上）
1）設計題目
2）控制原理說明設計方案論證
3）主要器件選擇依據與計算
4）元件明細表
5）設計總結及改進意見
6）主要參考資料
五、 工廠電氣控制技術 機械工業出版社 主編 方承遠
工廠電氣控制設備 機械工業出版社 主編 許廖
機床電氣控制技術 機械工業出版社 主編 王炳實
可編程序控制器的應用技術 機械工業出版社 主編 王兆義
可編程序控制器的原理及程序設計 電子工業出版社 主編 崔亞軍
前言
由于可編程序控制器具有可靠性高、通用性強、程序設計簡單及便于安裝調試等優點，它在工業控制的各個領域發揮著越來越重要的作用。社會對可編程序控制器技術人員的需長也越來越迫切。
可編程控制器的機型較多，但其基本結構和工作原理相同，基本指令、控制功能和編程方法類似。本設計書以是用最廣泛的德國西門子可編程控制器為核心，主要介紹了可編程控制器的基礎知識、基本結構、指令系統、程序設計、控制系統以及可編程序控制器在邏輯控制系統的模擬量控制系統中的應用等知識。本設計書結合了大量的圖形，使設計一目了然。并給出了程序調試，最后給出了主要的流程圖、梯形圖、詳細注釋及助記符語言等。
本設計書參考了眾多可編程序控制器教學用書，結合自己所掌握的知識，并由指導教師田林紅老師的指導下完成。在此真誠的衷心的感謝田老師的指導幫助。
由于本人水平有限，錯誤和不妥之處再所難免，敬請各位老師及各位讀者批評指正。
目 錄
前言...................................................（）
摘要...................................................（1）
一、電器控制技術的發展狀況.............................（3）
二、PLC的基本結構和工作原理...........................（3）
1、PLC的基本結構...................................（ ）
2、PLC的工作原理...................................（ ）
三、可編程控制器的特點及基本功能.......................（）
1、PLC的特點.......................................
2、PLC的基本功能...................................
四、PLC的應用領域和發展趨勢...........................（3）
五、PLC應用中應注意的若干問題.........................（4）
六、機械手移動工件的控制系統
1、機械手移動工件控制系統的基本機構................（5）
2、機械手移動工件的控制要求與工作流程..............（6）
3、操作面板布置....................................（6）
4、控制系統構成....................................（6）
七、梯形圖設計.........................................（6）
1、梯形圖的整體設計................................（6）
2、各部分梯形圖的設計..............................（8）
3、機械手的PLC控制梯形圖..........................（8）
4、程序語言............................... ........（8）
八、總結... ...........................................（26）
）
附錄...............................................
摘 要
在工業生產和其他領域內，由于工作的需要，人們經常受到高溫、腐蝕及有毒氣，增加了工人的勞動強度，甚至于危機生命。機械手就在這樣誕生了,機械手是工業機器人系統中傳統的任務執行機構，是機器人的關鍵部件之一。機械手的機械結構采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸等機械器件組成；電氣方面有步進電機、驅動模塊、傳感器、開關電源、電磁閥、等電子器件組成。該裝置涵蓋了可編程控制技術，位置控制技術、氣動技術、檢測技術等，是機電一體化的典型代表儀器之一。本文介紹的機械手是由PLC輸出兩路脈沖，分別驅動橫軸、豎軸步進電機驅動器，控制機械手橫軸和豎軸的精確定位，微動開關將位置信傳給PLC主機；直流電機拖動手爪和底盤旋轉，位置信號由旋轉碼盤和接近開關反饋給PLC主機；電磁閥控制氣開閥的開關來控制機械手手爪的張合，從而實現機械手精確運動的功能。本課題擬開發的物料搬運機械手可在空間抓放物體，動作靈活多樣，可代替人工在高溫和危險的作業區進行作業，并可根據工件的變化及運動流程的要求隨時更改相關參數。
關鍵字：
可編程控制器PLC；
機械手；
脈沖；
步進電機驅動器；
步進電機；
直流電機；
傳感器；
限位開關；
電磁閥。
一、電氣控制技術的發展狀況
在現代工業中,為了實現各種生產工藝過程的要求,驅動生產機械的工作機構運動的電器機械裝置稱為電力動。在電力拖動中，電動機是生產機械的原動力。必須根據生產工藝的要求，通過各種控制電器，自動實現其啟動、制動、反轉及調速等控制，從而產生了電氣自動控制技術。
20世紀20—30年代，人們采用繼電器及接觸器等元件控制電動機的運行，這種制動系統稱為繼電器—接觸器控制系統。這類系統結構簡單、價格低廉、維護方便，因此被廣泛應用于各類機床和機械設備中。采用這種系統不但可以方便地實現生產過程自動化，而且還可以實現集中控制。目前，我國的大部分機床和其他機械設備仍舊采用繼電器—接觸器控制系統。由于該系統是固定接線形式，故在改變生產工藝時需要重新布線，控制的靈活性較差。另外，該系統采用有觸點元件控制，動作頻率低，觸點易損壞，系統的可靠性差。
20世紀40年代，世界上出現了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環反饋系統，它利用輸出量與給定量的偏差進行自動控制，其控制精度和快速性都有了提高。20世紀60年代出現了晶體管—晶閘管控制，到了70年展成為集成電路—晶閘管控制。由晶閘管供電的直流調速系統和交流調速系統不僅調速性能大為改善，而且減少了機電設備和占地面積，耗電少、效率高，已完全取代了交磁放大機—電動機系統。
在實際生產中，由于大量存在一些由開關量控制的簡單程序控制過程,而實際生產工藝和流程又是經常變化的,因此需要一種能靈活改變程序的次新型控制器.于是,在20世紀60年代出現了一種能夠根據生產需要方便的改變控制程序,而又比電子計算機結構簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制.它是通過組合邏輯元件插接或編程來實現繼電器—接觸器控制線路功能的裝置,能滿足程序經常改變的控制要求,使控制系統具有較大的靈活性和通用性,但它使用的依然是硬件手段,裝置體積大,功能也受到一定的限制.隨著大規模集成電路和微處理技術的發展和應用,上述控制技術也發生了根本變化,在20世紀70年代出現了以微處理器為核心的、用軟件手段來實現各種控制控制功能的新型工業控制器—可編程序控制器(PLC).它不僅充分利用了微處理器的優點來滿足各種工業領域的實時控制要求,而且還照顧到了現場電氣操作維護人員的技能和習慣,摒棄了微機常用的計算機程序語言的表達形式,獨具風格地形成了一套以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化的軟件結構,使用戶程序的編制清晰直觀,方便易學,更容易調試和查錯.它已經取代了繼電器—接觸器控制系統,被廣泛應用于大規模的生產過程控制中,具有通用性強、程序可變、編程容易、可靠性高、使用維護方便等優點,故目前世界各國已將它作為一種標準化通用設備普遍應用于工業控制中.
電氣控制技術是隨著科學的不斷發展、生產工藝的不斷提高兒訊發展的。在控制方法上，它手動控制到自動控制；在控制功能上，它是從簡單到復雜；在操縱上，它笨重到輕巧;在控制原理上,它從由單一的有觸點接線的繼電器—接觸器控制系統,到以微處理器為中心的軟件控制系統.隨著新的控制理論和新型電器及電子元件的出現,電氣控制技術還將不斷得到發展.
二、 PLC的基本結構和工作原理
1、 PLC的基本結構
PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。根據結構形式的不同，PLC的基本結構分為整體式和模塊式結構兩類。
1）.整體式結構的PLC
整體式結構的PLC由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等組裝在一起組成。
2）.模塊式結構的PLC
模塊式結構的PLC是將中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）單元、電源電路和通信端口等分別做成相應的模塊，應用時將這些模塊根據控制要求插在機架上，各模塊間通過機架上的總線相互聯系。
3）.PLC各組成部分介紹
（1）、中央處理器（CPU）
中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，相當于PLC的“大腦”。它通過系統總線與用戶存儲器、輸入/輸出、通信端口等單元相連。通過制造廠家預制在系統存儲器內部的系統程序完成各項任務。其主要功能是由編程器寫入控制程序和數據到存儲器、檢驗用戶程序、從存儲器上讀取和執行程序，還可以進行PLC內部故障的診斷等。
（2）、存儲器
根據存儲器存儲內容的不同，我們把存儲器分為系統程序存儲器、用戶程序存儲器和數據存儲器。
系統程序存儲器：用來存放系統軟件的存儲器。系統程序相當于計算機操作系統。是PLC廠家根據選用的CPU的指令來編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內容。
用戶程序存儲器：用來存放用戶根據控制要求編制的程序。不同類型的PLC，其存儲容量也不一樣。
數據存儲器：用以存放PLC運行中的各種數據的存儲器。因為運行中數據不斷變化，所以這種存儲器必須可讀寫。
（3）、輸入/輸出（I/O）單元
輸入/輸出（I/O）單元是PLC與此同時外部設備連接的紐帶。輸入單元接收現場設備向PLC提供的開頭量信號，經過處理后，變成CPU能夠識別的信號。輸出單元將CPU的信號經處理后來控制 外部設備的。
（4）、電源部分 （5）、通信端口
PLC的CPU模塊上至少有一個通信端口。通過這個通信端口PLC可以直接和編程器或上位機相連。
（6）編程器
幾乎每個PLC廠家都有自己的編程器。用戶通過編程器來編寫控制程序，并通過編程器接口將自己的控制程序輸入到PLC。它還可以在線檢測程序的運行情況。在出現故障時，通過編程器可以很方便的找出錯誤。
（7）特殊功能單元
主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠程I/O模塊、通信模塊、高速計數模塊、中斷輸入模塊和PID調解模塊等。隨著PLC的進一步發展，特殊功能單元的應用也越來越多。
2、PLC的工作原理
PLC的工作原理與繼電器構成的控制裝置一樣，但是工作方式不太一樣。繼電器控制是并行方式，即如果輸出或電，該線圈的觸點立即動作。而PLC則不同，它采用循環掃描技術，只是該線圈通電或斷電，并且必須當程序掃描到該線圈時，該線圈觸點才會動作。也可以說，繼電器控制裝置是根據輸入和邏輯控制結構就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入傳送、執行程序、輸出3個階段才能完成控制過程。
PLC采用循環掃描技術可以分為3個階段：輸入階段（將外部輸入信號的狀態傳送到PLC）、執行程序階段和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設備）。
1)、輸入階段
在這個階段中，PLC讀取輸入信號的狀態和數據，并把它們存入相應的輸入存儲單元。
2)、執行程序階段
在這個階段中，PLC按照由上到下的次序逐步執行指令。從相應的輸入存儲單元讀入輸入信號的狀態和數據，然后根據程序內部繼電器、定時器、計數器數據寄存器的狀態和數據進行邏輯運算，得到運算結果，并將這些結果存入相應的輸出存儲單元。這一階段執行完后，進入輸出階段。在這個程序執行中，輸入信號的狀態和數據保持不變。
、輸出階段
在這個階段中，PLC將相應的輸出存儲單元的運算結果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設備傳送輸出信號，開始控制外部設備。
三、 PLC的特點及基本功能
1、PLC的特點
1）、編程簡單，易于掌握，PLC的設計者充分考慮到現場技術人員的技能和習慣，經常采用的是梯形圖方式的編程語言，它與繼電器控制原理圖相似，具有直觀，清晰、修改方便，易掌握等優點，即便未掌握專門計算機的人也能很快熟悉，因而受到了廣大現場技術人員的歡迎。
2）、可靠性高，抗干擾能力 PLC是專為工業控制而設計的，由于采了一系列的措施，使之在惡劣的工業環境下仍能保證很高的可靠性，一般平均無故障時間可達到4-5萬小時，遠遠超過以往電器控制系統和計算機控制系統。
3）、通用性能好，PLC品種多，檔次高，同一以PLC可適用于不同的控制對象或同一對象的不同控制要求，同一檔次，不同機型的功能也能方便地相互轉換。
4）、功能強，PLC運用了計算機、電子技術和集成工藝的最新技術，在
硬件和軟件兩方面不斷發展，使菘具備很強的信息處理能力，可進行邏輯、定時，計數和步進等控制，能完成A/D與D/A
5）、開發周期短 PLC在許多方面是以軟件編程來取代硬件接線實現控制功能，大大減輕了繁重的安裝接線工作，且編程簡單，程序設計和高度修改也很方便安全，因此，大大縮短了PLC控制系統的開發周期。
6）、體積小，使用方便，由于PLC采用了半導體集成電路，其體積小，重量輕，結構緊湊，功耗低，是機電技術的理想控制器，PLC編程簡單，自診斷能力強，能判斷和顯示自身故障，使操作人員檢查判斷故障方便迅速，而且接線少，維修時只需更換插入式模塊，維護方便，修改程序和監視運行狀態也容易。
2、PLC的基本功能
1）、邏輯控制 PLC具有邏輯運算功能，它設置有“與”、“或”、“非”等邏輯指令，能工巧匠夠描述繼電器觸點的串聯、并聯、串并聯等各種連接。因此它可以代替繼電器進行組合邏輯與順序邏輯控制。
2）、定時控制 PLC具有定時控制功能。它為用戶提供了若干個定時器并設置了定時指令。定時值可由用戶在編程時設定，并能在運行中被讀出與修改，使用靈活，操作方便。
3）、計數控制 PLC還具有計數功能。它為用戶提供了若干個計數器并設置了計數指令，計數值可由用戶在編程時設定，并可在運行中被讀出與修改，使用與操作都很靈活方便。
4）、步進控制 PLC能完成步進控制功能。步進控制是指在完成一道工序以后，再進行下一步工序，也就是順序控制。PLC為用戶提供了若干個移位寄存器，或者直接有步進指令，可用于步進控制，編程與使用很方便。
5）、A/D、D/A轉換 有些PLC還具有“模數”轉換（A/D）和“數?！保―/A），功能，能完成對模擬量的控制與調節。
6）、數據處理 有的PLC還具有數據處理能力，并具有并行運算指令，如兩個數據并行傳送、比較和邏輯運算，進行數據檢索、比較、數制轉換等操作。
7）、通信與聯網 有些PLC采用了通信技術，可以進行遠程I/O控制，多臺PLC之間可以進行同位鏈接，計算機作為上機可對其命令并返回執行結果，這種采用一臺計算機，多臺PLC組成的頒式控制網絡可完成圈套規模的復雜控制。
8）、監控控制 PLC具有較強的監控功能。在控制系統中，操作人員通過監控命令可以監視有關部分的運行狀態，可以調整定時或計數設定值，因而高度、使用和維護都很方便。
四、PLC的應用領域和發展趨勢
目前，PLC在國內已得到了廣泛的應用。利用PLC最基本的邏輯運算、定時、記數等功能進行邏輯控制，可以取代傳統的繼電器控制系統，廣泛用于機床、印刷機、裝配生產線、電鍍流水線及電梯的控制等。
較高檔次的PLC具有位置控制模塊，特別適用于機床控制。大、中型PLC具有多路模擬量輸入輸出和PID控制，可構成模擬量輸入輸出的閉環控制系統，用于過程控制。
隨著計算機控制技術的發展，國外近幾年興起自動化網絡系統，PLC與PLC之間，PLC與上位機之間連成網絡，通過光纜傳遞信息，構成大型的多級分布式控制系統（集散控制系統）。PLC具有可靠性高、使用方便、編程簡單、體積小、重量輕等特點。目前，全世界PLC生產廠家約200多家，生產300多個品種。作為控制裝置，它在許多工業控制領域都得到了廣泛的應用。隨著微處理器技術的發展，PLC也得到了迅速的發展，其技術和產品日趨完善。
& nbsp;PLC的主要發展趨勢主要表現在以下幾個方面。
1、高速度、高I/O容量、功能強大
隨著CPU處理速度的提高，PLC程序執行的速度也越來越快；在規模和超大規模集成電路的發展，相應地使I/O的容量也得到增加；智能模塊的嗇，使PLC能夠實現的功能越來越多。
2、強大的PLC聯網能力
隨著人們對工業自動化的要求越來越高，人們已經不再滿足對幾個設備、幾條生產線的PLC控制，而是要求實現對全工廠的自動化 ，所以提高PLC控制系統的網絡功能成為PLC的發展趨勢。以后人們不公能通過通信模塊進行PLC與PLC、PLC與上位機之間的連接，還能通過撥號或者無線的方式使PLC聯網。
3、編程軟件多樣化
PLC的梯形力語言、助記符語言和功能模塊語言雖然使用方便，而且也能很好的實現控制要求，倡在處理一些高級功能（復雜運算、報表生成和打印等功能）時存在明顯的不足，所以就要求高級語言（BASIC、C、FORTRAN等）、圖形語言、匯編語言兼容。這樣不公可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能 模塊語言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。
五、 PLC應用中應注意的若干問題
本節主要介紹PLC在應用過程中經常遇到的一些對PLC的某些輸入信號的處理問題。
1、PLC輸入信號抖動的消除
在實際應用中，有些開關輸入信號在接通過程中，由于外界干擾會出現時通時斷的“抖動”現象。這種現象在繼電器系統中由于繼電器的電磁慣性一般不會造成誤動作，沒什么影響。但在PLC應用系統中，PLC是不斷掃描工作，掃描周期一般比繼電器動作時間短得多，抖動信號很可能被PLC檢測到，造成錯誤的結果。所以，必須對這些“抖動”進行處理，已保證系統正常工作。
2、兩線式傳感器輸入的處理
如果PLC輸入設備采用兩線式傳感器（如接近開關、光電開關等）時它們的漏電電流較大，可能會出現錯誤的輸入信號。為了避免這種現象，可在輸入端并聯輸入電阻R，
旁路電阻R的阻值由下式確定：
I（Um∕InUn）∕（R+Un∕In）∕≤UL
式子中，I為傳感器的漏電流；Un、In分別是PLC的額定輸入電壓和額定電流；Um是PLC輸入電壓低電平的上限值。
3、 由晶體管提供輸入信號的處理
如果PLC輸入信號由晶體管提供，則要求晶體管的截止電阻應大于10千歐姆，導通電阻應小于800歐姆。
六、機械手移動工件的控制系統
1、機械手移動工件的基本機構
機械手是工業自動控制領域中經常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等，應用非常廣泛。應用PLC控制機械手實現各種規定的工序動作，可以簡化控制線路，節省成本，提高勞動生產效率。
如圖 [1] 所示，是一臺工件傳送機械手的動作示意圖。
其作用是將工件從A位置傳送到B位置。其上升、下降和左移、右移動作由雙線圈的兩位式電磁閥驅動氣缸來控制完成，一旦電磁閥線圈通電，就一直保持現有的機械動直到相對的線圈通電為止。另外夾緊、放松的動作由只有一個線圈的兩位式電磁閥驅動的氣缸控制完成，線圈通電，夾住工件，線圈斷電，放松工件（若擔心停電時的工件跌落，可選用通電時松開、斷電時夾緊的夾具）。
圖 [1]
2、機械手移動工件的控制要求與工作流程
機械手的全部動作由氣官缸驅動，而氣缸又有相應的電磁閥控制。其中，上升/下降和左移/右移分別由雙線圈兩位電磁閥控制。例如，當下降電磁閥通電時，機械手下降；下降電磁閥斷電時，機械手下降停止。只有當上升電磁閥通電時，機械手才上升；當上升電磁閥斷電時，機械手上升停止。同樣，左移/右移分別由左移電磁閥和右移電磁閥控制。機械手的放松/夾緊由一個單線圈兩位置電磁閥（稱為夾緊電磁閥）控制。當該線圈通電時，機械手夾緊；當該線圈斷電時，機械手放松。
當機械手右移到位并準備下降時，為了確保安全，必須右工作臺無工件時才允許機械手下降。也就是說，若上一次搬運到右工作臺上的工件尚未搬走時，機械手應自動停止下降，用光電開關進行無工件檢測。
機械手的動作過程如圖 [2] 所示。
圖 [2]
從原點開始，按下起動按鈕，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥斷電，下降停止；同時接通加緊電磁閥，機械手夾緊。夾緊后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止；同時接通右移電磁閥，機械手右移。右移到位時，碰到右限位開關，右移電磁閥斷電，右移停止。若此時右工作臺上無工件，則光電開關接通，下降電磁閥通電，機械手下降。下降到底時，碰到下限位開關，下降電磁閥斷電，下降停止；同時夾緊電磁閥斷電，機械手放松。放松后，上升電磁閥通電，機械手上升。上升到頂時，碰到上限位開關，上升電磁閥斷電，上升停止，同時接通左移電磁閥，機械手左移。左移到原點時，碰到左限位開關，左移電磁閥斷電，左移停止。至此，機械手由原位下降抓物上升右轉下降放物上升左旋原位結束。經過八步動作完成了一個周期的動作。
3、操作面板布置
如圖 [3] 是可編程控制器控制盤面板布置圖
; 圖 [3]
機械手的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。
手動操作：就是用按鈕操作對機械手的每一步運動單獨進行控制。例如，當選擇上/下運動時，按下啟動按鈕，機械手下降；按下停止按鈕，機械手上升。當選擇左/右運動時，按下啟動按鈕，機械手右移。當選擇夾緊/放松運動時，按下啟動按鈕，機械手夾緊；按下停止按鈕，機械手放松。
自動操作方式又分為步進、單周期和連續操作方式。
步進操作：每按一次啟動按鈕，機械手完成一步動作后自動停止。
單周期操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手自動完成一個周期的動作后停止（如果在操作過程中按下停止按鈕，機械手停在該工序上，再按下啟動按鈕，則又從該工序繼續工作，最后停在原位）。
連續操作：機械手從原點開始，按一下啟動按鈕，機械手的動作將自動地、連續地不斷地周期性循環。在工作中若按一下停止按鈕，則機械手將繼續完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。
4、控制系統構成
（1）控制系統圖
機械手移動工件控制系統圖如圖 [4] 所示
圖 [4]
（2）輸入/輸出端子地址分配
該機械手控制系統所采用的可編程控制器是由德國西門子公司生產的S7－200CPU214。如圖 [5] 是可編程控制器輸入輸出端子地址分配圖。
圖 [5]
該機械手控制系統共使用了14個輸入量，6個輸出量。
七、梯形圖設計
機械手的控制屬于順序控制，采用步進指令，根據說明機器工作狀態轉換的圖形，進行程序設計。
1.梯形圖的整體設計
根據機械手的工作方式情況，在選擇“單步操作”時，應執行“單步操作”程序；在選擇“自動”方式時，應執行“自動程序”，故梯形圖的總體構成應如圖 [6] 所示。其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執行。
圖 [6]
2.各部分梯形圖的設計
1）通用部分梯形圖設計
（1）狀態器的初始化：
初始狀態器S600在手動方式下被置位、復位。當方式選擇開關處于“返回原位”（X501接通）時，按下返回原位按鈕（X505）時被置位；在“單步操作”（X500接通）時，S600復位。處于中間工步的狀態器用手動動作復位操作，即在方式選擇開關位于“單步操作”或“返回原位”時，中間狀態器同步復位，故初始化梯形圖如圖 [7] 所示（如果狀態器要在供電時從斷電前條件開始繼續工作，則不需要M71）。
圖 [7]
（2）狀態器轉換啟動：
若機械手工作在自動工作方式下，當初始狀態器S600被置位后，按下起動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態器的狀態可以一步步向下傳遞，即可以進行轉換。在執行“連續操作”程序時，轉換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機器是否處于原位。當M575和M100都接通時，從初始狀態器開始進行轉換，其梯形圖如圖 [8] 所示。
圖 [8]
（3）狀態器轉換禁止梯形圖：
激活特殊輔助繼電器M574，并用步進指令控制狀態器轉換時，狀態器的自動轉換就被禁止。
在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應被激勵并自保持，操作停止在現行工步。當按下啟動按鈕時，從現行工序重新開始工作，M574應復位，即重新允許轉換。
圖 [9]
在“步進”工作方式時，M574應始終工作，此時，禁止任何狀態轉換。但每按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態器轉換一步。
在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態轉換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態轉換禁止解除，M574復位。
PLC在啟動時，用初始化脈沖M71使M 574自保持，以此禁止狀態轉換。直到按下啟動按鈕。狀態器轉換禁止體形圖如圖 [9] 所示。
通過對圖 [8]、圖 [9] 分析可得出：在執行“單步操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態器轉換一次；在執行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態器的狀態可一步一步向下轉換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態器的狀態轉換被禁止，操作停止現行工序（再次按下啟動按鈕時從現行工序開始工作）；在執行“連續操作：程序時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。
2）單步操作梯形圖 ：
圖 [10]
3）返回原位梯形圖 ：
在“返回原位”狀態下，“夾緊”與“下降”動作應被停止，上限位未動作時應進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如圖 [11] 所示。
圖 [11]
4）“自動”狀態流程圖 ：
如圖 [12] 所示
圖 [12]
圖 [12] 表示了機械手自動工作時執行各工步的情況。表明了各工步的實現以及各工步的轉換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時，X401接通，轉化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y731置位，同時驅動T450。T450接通后，轉化為第一次上升。此后執行類似的操作，完成由初始條件到下一個初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復位松開。如上所述一步一步按順序驅動各個負載動作，稱為順序控制或過程步進型控制。這種控制過程用繼電器符號程序很難實現程序設計。
用狀態器替代自動工作流程圖中的各個工步，可得到圖 [13] 所示的功能表圖。初始狀態在圖中用雙線框表示。
圖 [13]
根據圖 [13] 的功能表圖，可設計出自動操作時的梯形圖，
如圖 [14]所示。
圖 [14]
3.繪制機械手PLC控制梯形圖 &n bsp; 圖 [15-1]
該機械手在自動工作時，應先將其工作方式選擇開關放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態器進行置位，然后再將工作方式選擇開關放至自動工作方式下。若自動工作狀態解除，則應將工作方式選擇開關放至“單步操作”位置 。
4、程序語言：
0 LD X501 30 AND X503
1 AND X505 31 OR X502
2 S S600 32 OR X500
3 LD X500 33 OR X501
4 R S600 34 OR M71
5 LD X500 35 OR M574
6 OR X501 36 ANI M101
7 OR &nbs 陳立定、吳玉香、蘇開才 編
7.《電器及PLC控制技術》 機械工業出版社 主編 黃凈
8.《機床電器與PLC 》 西安電子科技大學出版社 主編 李偉
9.《PLC應用開發技術與工程實踐》 人民郵電出版社 求是科技
10.《PLC實驗實訓指導書》 河南工業職業技術學院 主編 路劍
11.《可編程控制器的原理與應用》 北京希望電子出版社 主編 史增芳
附錄：
表1 數字量輸入地址定義
地 址 符 號 定 義 備 注
I0.0 啟動按鈕
I0.1 下限位 下限位開關
I0.2 上限位 上限位開關
I0.3 右限位 右限位開關
I0.4 左限位 左限位開關
I0.5 無工件檢測 無工件檢測開關
I0.6 停止按鈕
I0.7 單操作 單步方式開關
I1.0 步進操作 步進方式開關
I1.1 單周期操作 單周期方式開關 I1.3 左與右
I1.4 上與下
I1.5 夾與松
表2 數字量輸出地址定義
地址 符 號 定 義 備 注
Q0.0 下降電磁閥 下降電磁閥線圈
Q0.2 夾緊電磁閥 松開/夾緊線圈
Q0.1 上升電磁閥 上升電磁閥線圈
Q0.3 右行電磁閥 右行電磁閥線圈
控制器設計論文范文5
關鍵詞：PLC，溫度程序，可編程終端
1 引言
S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。論文格式，PLC。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。
脈動真空蒸汽滅菌器的工作原理是采用設備自身的真空系統強制抽出滅菌室內的空氣，再導入飽和純蒸汽并維持一定的時間、一定的溫度（壓力）。當飽和純蒸汽與被滅菌物接觸時利用散熱原理導致細菌微生物的蛋白質變性死亡，從而達到滅菌消毒的作用。當滅菌過程結束后，再排出滅菌室內的蒸汽，啟動真空系統對內室抽真空，抽出內室的蒸汽及滅菌物品內水份，從而達到對滅菌物品干燥的作用。
2 設計方法
2.1電控系統的設計
根據設備運行的流程及所要控制的電氣元件，安排PLC的接口，寫出I/O地址分配表。
表1 PLC I/O地址分配
Table 1 PLC I/O addressassignment
觸摸屏與PLC COM1口進行通訊，打印板通過PLC COM2口進行通訊。論文格式，PLC。
圖1 人機界面聯接
Figure 1 man-machine interface connection
2.2程序設計
該設備共設置六種滅菌方式，每種滅菌有三步驟，因此在設計程序時需要六個標志位（M儲存區）來控制參數的傳送和程序的運行。
設備采用溫度壓力雙重控制運行步驟。下面就對溫度與壓力采集進行一下詳解。
在滅菌室內用Pt100鉑電阻檢測室溫，然后送給PLC的模擬量輸入模塊，經A／D轉換后得到與溫度成比例的數字量，CPU將它與溫度給定值比較來控制進蒸汽閥門，實現對溫度的控制。
圖2 溫度采集程序
Figure2 temperature collection procedures
在溫度數據采集程序中我們可以看到，首先將EM231采集的模擬量數據傳送至VW4814,然后進過計算與濾波處理得到溫度值。論文格式，PLC。
在滅菌室內用壓力傳感器檢測內室壓力，然后送給PLC的模擬量輸入模塊，經A／D轉換后得到與壓力成比例的數字量，CPU將它與壓力給定值比較來控制進蒸汽閥門，實現對壓力的控制。
圖3 壓力采集程序
Figure3 pressure collection procedures
在壓力數據采集程序中我們可以看到，首先將EM231采集的模擬量數據傳送至VW4818,然后進過計算與濾波處理得到壓力值。論文格式，PLC。
2.3控制畫面的設計
該設備使用了MT6056i觸摸屏，其參數為：400MHz CPU，128MB內存，5.6寸，TFT LCD，分辨率320x234，1個USB2.0接口。能實時監視系統和設備的運行狀態、運行參數，及時報告設備的故障和解決方法，對現場設備進行操作。論文格式，PLC。
在畫面設計時，我們可以通過6056的編程軟件中的“PLC控制”元件來控制畫面的跳轉，如設置VW0為畫面切換設置地址，將需要切換的畫面號送入VW0即可切換畫面。論文格式，PLC。
圖3 運行畫面
Figure 3Operation
畫面中的文字顯示可以在字符串中設置，并且在對應的數據區里寫入各個字符的數值。其中溫度和時間的可以通過數值顯示元件進行顯示。
3 結束語
在脈動真空滅菌器上應用PLC,提高了設備的自動化程度，使設備可靠、穩定地運行。存在不足之處就是在溫度方面采用了開環控制，溫度得不到很好的控制，其波動性較大。
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控制器設計論文范文6
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