基于PLC控制的滚柱直径分拣系统设计_毕业论文.doc

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1、本本 1111 机制毕业生毕业论文机制毕业生毕业论文 题题 目目: : 基于基于 PLCPLC 控制的滚柱直径分拣系统设计控制的滚柱直径分拣系统设计 院系名称：院系名称： 电子电气工程系电子电气工程系 专业班级：专业班级： 本本 1111 机制电机制电 西南科技大学 西南科技大学 毕业设计（论文） I 摘要摘要 工业的发达程度是衡量一个国家综合国力的重要标准。而工业的发展对轴承的性 能、寿命及可靠性提出了更高的要求，轴承的质量取决于设计、制造和检测环节。而 影响滾柱质量的关键因素是滾柱直径的误差。在实际生产中因测量量较大，人工测量 存在读数误差。在本文中介绍一种由 PLC 控制的滾柱直径分拣系

2、统，通过机械传递、 传感测量的方式完成滾柱的自动检测与分拣，在提高测量精度的同时提高了分拣的效 率。 本设计通过推杆将滾柱推至限位挡块处，钨钢测头测量直径误差后，将所得信号 转换为电信号经放大电路放大后送入 PLC 的模拟量处理模块，据此打开相应的电磁翻 板，再由推杆将滾柱送入不同的分料箱，料箱中装有油类物质，在滾柱下落过程中起 缓冲运用，保证滾柱的精度。 经过软件仿真得知，本设计方案切实可行，可用于滾柱的直径测量与分拣，通过 此系统既可节约成本亦能提高分拣效率，有良好的市场发展前景。 关键词关键词：PLC 精密测量 滾柱分拣 西南科技大学 毕业设计（论文） II Title The roll

3、er diameter sorting system based on PLC control design Abstract Industrial development level is an important standard to measure a countrys comprehensive national strength. and put forward higher requirements for performance, life and reliability of the bearing industry, bearing the quality depends

4、on the design, manufacturing and testing process. The key factors affecting the quality of roller is error roller diameter. In the strength in production for measuring amount is larger, there is error in reading the manual measurement. A PLC control roller diameter sorting system in this paper, thro

5、ugh mechanical transmission, sensing and measuring method of roller automatic detection and sorting, sorting efficiency is increased in improving measurement accuracy at the same time. This design through the push rod roller is pushed to the limit block, tungsten probe diameter measurement error, th

6、e resulting signals are converted to electrical signals by the analog processing module amplification circuit into PLC,then open the corresponding electromagnetic turning plate, the push rod roller into the separating box different In the material box with oil substances,The buffer used in roller fa

7、lling process, to ensure the precision roller. Through simulation software to learn, the design scheme is feasible, Can be used to measure the diameter and the sorting roller, through this system can not only save the cost but also can improve the sorting efficiency, there is a good market prospect.

8、 Key Words: PLC precision measurement Roller sorting 西南科技大学 毕业设计（论文） III 目 次 1 绪论1 2 工艺方案设计及要求3 21 系统控制要求3 22 任务分析5 23 相敏检波5 24 控制系统的选型6 25 西门子可编程控制器模块连接8 26 S7-300/400 系列可编程控制器（PLC）的工作过程.8 3 硬件、软件选择9 31 PLC 模块选型9 32 计数模块和比较模块11 33 传感器选型12 34 电磁阀的选型15 35 STEP 717 4 硬件设计18 41 系统配置及资源分配18 42 系统端子接线19

9、5 模拟量的输入标定20 51 模拟量的处理20 52 模拟量模块量程设定21 53 模拟量输入值的规范化 FC10523 6 软件设计24 61 PLC 程序设计基本步骤24 62 程序结构类型24 63 程序结构25 7 程序安装、调试、运行27 71 程序下载27 72 设置调试变量28 73 程序调试步骤28 西南科技大学 毕业设计（论文） IV 结论30 致谢31 参考文献32 附录33 西南科技大学 毕业设计（论文） V 西南科技大学 毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 1 11 1 设计说明设计说明 滚柱分拣一直是机械制造流程中不可或缺的一项，而传统的人工分拣存在劳力浪 费、测量

10、误差大等诸多的弊端，所以滚柱自动分拣装置应运而生，此装置可以大量代 替单调往复或高精度需求的工作，在先进制造领域中扮演着极其重要的角色。它可以 分拣物品、代替人的繁重劳动。可以实现生产的自动化，可以广泛应用于机械制造等 行业。 自动分拣系统一般由输送装置、测量装置、控制装置及分拣装置组成。 控制装置 的作用是接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求进行自动分类。这些分拣需求可 以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量、检测、语音识 别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去根据对这些分拣信号判断， 来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。而本课题正是基于检测装置对滚柱

11、直径的 测量，进而进行实现滚柱的分类。 可编程控制器(PLC)是以中央处理器为核心，综合了计算机和自动控制等先进技术， 具有可靠性高、功能完善、组合灵活、编程简单、能耗低等优点，已成为目前在自动 控制系统中使用最多的控制方式。使用 PLC 的自动控制系统具有体积小，可靠高，故 障率低，动作精度高等优点。本课题试图设计 PLC 对物料分拣的控制，并借助必要的 精密传感器，使其能够对物料按预先设定的程序进行分拣。采用 PLC 控制，是一种预 先设定的程序进行物料分拣的自动化装置，可代替人工进行单调持久的作业。本设计 主要完成分拣系统的硬件选型与软件设计。 1 12 2 设计意义设计意义 自动分拣系

12、统目前主要应用于制造业中，特别是电器制造、汽车制造、塑料加工、 通用机械制造及金属加工等工业。其优越性如下： 1能连续、大批量地分拣货物 由于采用大生产中使用的流水线自动作业方式， 自动分拣系统不受气候、时间、人的体力等的限制，可以连续运行，同时由于自动分 西南科技大学 毕业设计（论文） 2 拣系统单位时间分拣件数多，它可以连续运行 100 个小时以上，如用人工分拣则每小 时只能分拣 150 件左右，同时分拣人员也不能在这种劳动强度下连续工作 8 小时。 2.分拣误差率极低 自动分拣系统的分拣误差率大小主要取决于所输入分拣信息 的准确性大小，这又取决于分拣信息的输入机制，而高精度传感器测量误差

13、极小因此 能够保障测量的精度要求。 3分拣作业基本实无人化减少人员的使用，减轻工员的劳动强度，提高人员的使 用效率，因此自动分拣系统能最大限度地减少人员的使用，基本做到无人化。分拣作 业本身并不需要使用人员，人员的使用仅局限于控制分拣系统的运行，分拣线末端由 人工将分拣出来的物料进行储存，自动分拣系统的经营、管理与维护。 1 13 3 主要研究的内容主要研究的内容 随着自动分拣技术的飞速发展和应用领域的不断深化，不仅要求其控制可靠性强、 使用灵活性高和操作灵活性好，还要其成本低、可开发经济性强。本课题主要研究物 料分拣机以下几个方面的内容： 1滚柱自动分拣装置执行系统的分析与选择 执行系统是由

14、传动部件与机械构件组成，是实现各种运动的实体。主要包括落料 斗、气缸、测微器、挡板等。 2滚柱分拣装置驱动系统的分析与选择 驱动系统是向执行系统各部分提供动力的装置。通过对液压、气压、电气三种驱 动方式的比较，本设计选择电气驱动的方式。 3滚柱分拣装置控制系统的设计 控制系统是分拣装置的指挥系统，它控制驱动系统，让执行系统按规定的要求和 时序进行工作。本系统采用可编程控制器（PLC）对各执行机构进行控制，主要包括对 PLC 的型号选择、传感器类型进行选择、I/O 口的选择、对控制系统原理图、自动程序 梯形图的绘制等内容。 1 14 4 解决的关键问题解决的关键问题 1滚柱分拣装置的设计问题，要

15、求分拣装置结构简单、经济、具有一定的代表性。 西南科技大学 毕业设计（论文） 3 2滚柱分拣装置的控制系统，包括控制系统的电路和控制程序，并解决物料和控 制系统的协调问题。 3执行部件的运动精度的问题。 4传感器的类型选择。 5软件类型选择及运用。 6元件的匹配规则和知识的获取及其表达形式。 1 15 5 课题来源及本文的主要研究内容课题来源及本文的主要研究内容 1课题来源 本课题来源于实际生产应用。 2本课题研究的主要内容 本课题的主要设计内容是利用 S7-300 可编程控制器（PLC） 、光电传感器、电感测 微器、相敏检波电路、电压放大电路、电控阀以及各种指示灯和主令器件组成的电气 控制系

16、统，实现精密滚柱直径筛选系统的控制。而本文主要是利用软件系统仿真来实 现其控制要求。 2 工艺方案设计及要求工艺方案设计及要求 2 21 1 系统控制要求系统控制要求 2.1.1 滚珠直径分拣系统控制系统示意图 滚珠直径分拣系统示意图如图 2.1 所示。系统由 1 个推料气缸、1 个落料管、1 个 电感测微器、1 个限位挡板 7 个料斗及料斗电磁翻板组成。在落料管的底端装有缺料传 感器 B0，有料时为 0，无料时为 1；推料气缸为双向作用气缸，由电控阀 Ta 和 Tb 控制， 当 Ta 得电时，气缸缩回，Tb 得电时气缸伸出，在气缸的两端各装 1 个位置传感器（常 开） ，气缸缩回到位时 B8

17、-1 为动作，气缸伸出到位时 B8-2 动作；测量机构的钨钢测头， 在弹簧的作用下能自然接触被测滚柱，不需要驱动装置，测量机构可根据滚柱直径误 差大小输出-10+10V 的电压信号；限位挡板装有位置传感器 B9（常开） ，挡板伸出到 位时 B9 动作，缩回到位时 B9 复位；在 7 个料斗入口处均装有 1 个光电传感器 西南科技大学 毕业设计（论文） 4 (B1B7，常开)及 1 个电磁翻板(Y1Y7)，每落下一个滚柱，光电传感器就产生一个 脉冲信号以便对落下的滚柱进行计数。 电控阀 落料管 推料气缸 待测滚柱 限位挡板 钨钢侧头 电感测微器 电磁翻板 光电传感器 TaTb 0.4MPa U

18、控制信号 PLC 电压放大 电路 料 斗 去电磁阀 驱动器 - 料斗 0m Y5 Y6 Y7 B1 B5 B7 B4 B6 电 磁 阀 驱 动 器 B0 Y8 Y9 B9 （来自于 PLC） 料斗 -3m - 料斗 2m 料斗 2m 料斗 3m 电磁铁 驱动器 相敏检波 电路 U L B8-2B8 1 Y1 Y2 B2Y3 B3 Y4 图 2.1 滚珠直径分拣系统 2.1.2 系统控制说明 初始状态：各料斗的电磁翻板均处于关闭位置、气缸推杆（Y8）及限位挡板(Y9) 处于伸出位置。 在初始状态，按下启动按钮，系统首先检查落料管中有无滚柱，如果没有滚柱则 发出报警（按消警按钮可消除警报） ，补充

19、滚柱后需再次按下启动按钮；如果有滚柱， 则推料气缸缩回，被测滚柱由落料管落下，然后推料气缸伸出将滚柱推到钨钢测头的 下方，也就是限位挡板的位置，然后钨钢测头开始测试滚柱直径的误差，并将测量值 送相敏检波电路处理，再送电压放大器放大，最后将与直径误差值成正比的电压值 （10V）送可编程控制器（PLC）的模拟量输入模块。 经可编程控制器（PLC）处理后，根据误差大小来决定具体打开哪一个翻板 （Y1Y7） ，再由电磁机构将限位挡板抽离，滚柱在推料气缸的作用下落入对应料斗并 计数，如果料斗计数满则发出报警信号（按消警按钮可消除警报） ，更换料斗后可再按 启动按钮继续进行滚柱测量；如果料斗计数器未满，则

20、直接进入下一个滚柱的测量， 西南科技大学 毕业设计（论文） 5 并如此循环。 按停止按钮系统停机并复位：限位挡板伸出、推料气缸伸出、各电磁翻板关闭。 2 22 2 任务分析任务分析 由于测量机构所产生的是10V 的模拟电压信号，所以需要通过 AI 模块将误差信 号送入可编程控制器（PLC）进行处理,将转换后的数字-32768+32768 用规格化功能 子程序（FC105）进一步转换为 0100 的实型数字。 如果误差值55 且70，则将滚柱送入料斗 5； 如果误差值70 且85，则将滚柱送入料斗 6； 如果误差值85，则将滚柱送入料斗 7。 2 23 3 相敏检波相敏检波 2.3.1 相敏检波

21、的概述和特点 1.相敏检波电路 的概述 相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。 2.相敏检波的特点 包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流， 无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。第二，包络检波电路本身不具有区分不同 载波频率的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢 复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号相位 和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。相敏检波电路与包络检波电 路在功能上的主要区别是相敏检波电路能够鉴别调制信号相位，从而判别被测量变化 的方向，同时相敏检波电路还具有

22、选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能力。从 电路结构上看，相敏检波电路的主要特点是，除了所需解调的调幅信号外，还要输入 西南科技大学 毕业设计（论文） 6 一个参考信号。有了参考信号就可以用它来鉴别输入信号的相位和频率。 2.3.2 相敏检波电路的选频与鉴相特性概述 1.相敏检波电路的选频特性 相敏检波电路的选频特性是指它对不同频率的输入信号有不同的传递特性。以 参考信号为基波，所有偶次谐波在载波信号的一个周期内平均输出为零，即它有抑 制偶次谐波的功能。对于 n=1,3,5 等各奇次谐波，输出信号的幅值相应衰减为基波 的 1/ n，即信号的传递系数随谐波次数增高而衰减，对高次谐波有一定抑制作

23、用。 2.相敏检波电路的鉴相特性 如果输入信号 us 为与参考信号 uc(或 Uc)同频信号，但有一定相位差，这时输 出电压 uo=Usm/2cos，即输出信号随相位差 的余弦而变化 。 由于在输入信号与参考信号同频但有一定相位差时，输出信号的大小与相位差 有确定的函数关系，可以根据输出信号的大小确定相位差的值，相敏检波电路的这 一特性称为鉴相特性 。 2 24 4 控制系统的选型控制系统的选型 2.4.1 PLC 的基本概念 PLC= Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作 的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储

24、器，用于其内 部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令， 并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部 分。 2.4.2 PLC 的基本结构 可编程控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入输出单元(I/O)、 电源和编程器等几组成。PLC 硬件结构如图 2.2 所示。 2.4.3 S7-300 PLC 的特点 1.概述 西南科技大学 毕业设计（论文） 7 S7-300 是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结 构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能

25、好，使其 在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案。 2. S7-300 系列出色表现在以下几个方面： 图 2.2 PLC 的硬件结构 （1） 功能完善，组合灵活，扩展方便，实用性强。现代 PLC 所具有的功能及其 各种扩展单元、智能单元和特殊功能模块，可以方便、灵活地组成不同规模和要求的 控制系统，以适应各种工业控制的需要。以开关量控制为其特长；也能进行连续过程 的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过 程的综合自动化。 （2） 使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言， 而无需计算机知识，因此系统开

26、发周期短，现场调试容易。 PLC 的运用能够做到在线 修改程序，改变控制的方案而无需拆开机器设备。它能在不同环境下运行，可靠性十 分强悍。 （3）安装简单，容易维修。PLC 可以在各种工业环境下直接运行，只需将现场的 各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，写入程序即可运行。各种模块上均有运行和故 障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。PLC 还有强大的自检功能，这为它的 维修提供了方便。 （4）抗干扰能力和可靠性能力都强，远高于其他各种机型。隔离和滤波，是抗干 西南科技大学 毕业设计（论文） 8 扰的两大主要措施。对 PLC 的内部电源还采取了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外 界

27、干扰，保证供电质量。另外使输入/输出接口电路的电源彼此独立，以免电源之间的 干扰。正确的选择接地地点和完善的接地系统是 PLC 控制系统抗电磁干扰的重要措施 之一。为适应工作现场的恶劣环境，还采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构。通过 以上措施，保证了 PLC 能在恶劣环境中可靠工作，使平均故障间隔时间长，故障修复 时间短。 （5）环境要求低。PLC 的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉尘等恶劣环境 下工作，能在强电磁干扰环境下可靠工作。这是 PLC 产品的市场生存价值。 （6）易学易用。PLC 是面向工矿企业的工控设备，接口容易，编程语言易于为工 程技术人员接受。PLC 编程大多采用类似继电

28、器控制电路的梯形图形式，对使用者来说， 不需要具备计算机的专门知识，因此，很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。2 2 25 5 西门子可编程控制器模块连接西门子可编程控制器模块连接 S7-300 采用紧凑的，无槽位限制的模块结构，其模块主要有电源模块（PS） 、CPU 模块、信号模块（SM） 、功能模块（FM） 、接口模块（IM） 、通信处理器（CP） 。 标准模块式结构化可编程控制器（PLC） ：各种模块相互独立，并安装在固定的 机架（导轨）上，构成一个完整的可编程控制器（PLC）应用系统。如：西门子 S7- 300、S7-400 系列。 S7-300 用背板总线将除电源之外的各个模块连接

29、起来。背板总线继承在模块上， 模块 U 形总线连接器连接，每个模块都有一个总线连接器，后者插在各模块的背后， 如图 2.3 所示。 图 2.3 S7-300 模块连接图 西南科技大学 毕业设计（论文） 9 2 26 6 S7-300/400S7-300/400 系列可编程控制器（系列可编程控制器（PLCPLC）的工作过程）的工作过程 可编程控制器（PLC）工作流程图，如图 2.4 所示。 图 2.4 可编程控制器（PLC）工作流程图 3 硬件、软件选择硬件、软件选择 根据控制要求，系统有 7 个电磁翻板驱动器 Y1Y7；1 个电磁挡板驱动器 Y9；2 个双作用气缸的电磁阀驱动(Ta 和 Tb)

30、；7 个料斗满指示灯 H1H7；1 个落料管缺料指 示灯 H0；1 个报警器 HA；1 个启动按钮；1 个停止按钮；1 个消警按钮；1 个落料管缺 料传感器 B0；7 个料斗落料传感器 B1B7；2 个推料气缸位置传感器；1 个电磁挡板位 置传感器；1 个测量机构。所以至少需要 19 个数字量输出端子、14 个输入端子和 1 个 模拟量输入通道。 3 31 1 PLCPLC 模块选型模块选型 3.1.1 模块选型 根据控制要求，系统至少需要 19 个数字量输出端子、14 个数字量输入端子和 1 个 西南科技大学 毕业设计（论文） 10 模拟量输入通道。所以各模块的选择型号如下： 电源：PS 3

31、07 10A （定货号 6ES7 307-1KA00-0AA0） CPU：CPU 315 （定货号 6ES7 315-1AF03-0AB0） 数字量输入模块：DI32XDC24V （定货号 6ES7 321-1BL80-0AA0） 数字量输出模块：DI32XDC24V/0.5A （定货号 6ES7 322-1BL00-0AA0） 模拟量输入模块：AI8X16Bit（定货号 6ES7 331-7NF10-0AB0） PLC 模块选型如图 3.1 所示。 图 3.1 PLC 模块选择 3.1.2 PLC 模块参数 1.数字量输入模块 SM321 数字量输入模块(DI)的功能是给 PLC 输入 I、

32、O 信号（开、关信号） 。 SM321 数字量输入模块有两种输入方式：直流输入和交流输入。根据输入方式和点 数不同，SM321 又可分为多种类型。SM321 数字量输入模块常用类型的的输入点数有 8 点、16 点和 32 点等。 2.数字量输出模块 SM322 数字量输出模块(DO)的功能是从 PLC 输出 I、O 信号（开、关信号） 。 SM322 数字量输出模块有三种输出类型，晶体管输出型、晶闸管（可控硅）输出型、 西南科技大学 毕业设计（论文） 11 继电器输出型。晶体管输出型模块只能驱动直流负载（既要求负载连接直流电源） ，其 过载能力差，但响应速度快；晶闸管输出型模块智能驱动交流负载

33、，其过载能力差但 单响应速度快；继电器输出型模块既可以驱动直流负载，也能驱动交流负载，其导通 电阻小、过载能力强，但响应速度慢（继电器的机械触电通断速度慢） ，不适合动作频 繁的场合。 SM322 数字量输出模块的输出点数有 8 点、16 点和 32 点等。 模块选型参数如表 3-1 所示： 表 3-1 模块选型参数 3 32 2 计数模块和比较模块计数模块和比较模块 3.2.1 计数器 计数器(COUNTERS)：它们不是实际存在的。它们是模拟的计数器，编程后可以用 来对脉冲计数。 在 S7-300PLC 的 CPU 中保留一块存储区作为计数器计数值存储区。每个计数器占 用一个 16 位的字

34、和一个二进制位。计数器字用来存放它的当前计数值，计数器触点的 状态由它的位的状态来决定。用计时器地址(C 和计数器号组成，如 C1)来存取当前计 数值和计数器位，不同的 CPU 支持 32256 个计数器。计数器字中的第 011 位表示 计数值 BCD 码，计数范围是 0999。当计数值达到上限 999 时，停止计数。计数值达 到下限 0 时，停止计数。计数器进行置数（设置初始值）操作时，累加器 1 低字中的 内容改装入计数器字。计数器的计数值，将以此为初值增加或减小。计数器字的计数 值为二进制格式时，计数值只占用计数器字的 09。 西南科技大学 毕业设计（论文） 12 典型的计数器可以做加计

35、数、减计数和双向计数。因为它们是模拟的，所以限制了它们的计数 速度。有些厂家也在 PLC 中加入基于硬件的高速计数器。我们可以认为它们是实际存在的。大多数 情况下，这些计数器可以做加计数、减计数和双向计数。 3.2.2 比较器 比较指令用于比较累加器 2 与累加器 1 中的数据大小。比较时，应确保两个数 的数据类型相同，数据类型可以是整数、双整数或实数。若比较的结果为真，则 RLO 为 1，否则为 0。比较指令影响状态字位 CC1 和 CC0。 3 33 3 传感器选型传感器选型 3.3.1 传感器 传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信 息，

36、并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输 出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测 和自动控制的首要环节，有时也可以成为换能器、检测器、和探头等。常用传感器的 输出信号多为易于处理的电量，如电压、电流、频率和数字信号等。 3.3.2 直线位移传感器 直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果， 通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同 的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间 的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度

37、降低对滑轨总阻 值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。 直线位移传感器参数如表 3-2 所示，实物图如图 3.2 所示。 表 3-2 直线位移传感器参数 特点特点 参数参数 BW 通用拉杆系类 75mm 可用电性行程 （A、E） 75mm 电阻10 5K 西南科技大学 毕业设计（论文） 13 独立线性率 0.05% 机械行程（M、T） 82mm 最大工作速度 10m/s 建议使用电流 10A 使用温度范围60150 尺寸 A 155mm 图 3.2 BWL75 3.3.3 滑动式直线位移传感器： 通用滑块导电塑胶膜系列，有效行程 75mm3000mm，两端均有 4mm

38、 缓冲行程，精 度 0.05%0.02%FS。外壳表面阳极处理，防腐蚀；内置导电塑料测量单元，无温漂， 寿命长；具有自动电气接地功能。密封等级为 IP54（向下安装时为 IP57） ，DIN430650 标准插头插座，可以适用在大多数通用场合，特别是长度方向受到限制，对中较困难 的场合；拉杆配合球头具有 10mm 自动校正功能，允许极限运动速度为 10m/s。 3.3.3 对射式传感器 对射式传感器（光电晶体管输出)基于 sep8506 红外发光管，sdp8406 光电三极管 和 sdp8106 光电达林顿管。 接收器输出由一施密特触发电路缓冲以保证与现行的数字 电路匹配。可引起接收器状态改变

39、的发光管电流最大值为 20ma，输出级为发射极接地 的 npn 三极管，带 10k 的集电极电。 对射式传感器参数如表 3-3 所示，实物图如 3.3 所示。 表 3-3 对射式传感器参数 特点特点参数参数 产品名称光电传感器 尺寸 5 描述接收器 西南科技大学 毕业设计（论文） 14 附加信息 200Hz 长度 35 材质 VA 操作电压 10-30V DC 输出电流 100mA 输出 pnp,no 检测距离 250 连接5m 缆线 图 3.3 OE050100 3.3.4 电感式传感器 电感式传感器 （inductance type transducer） 电感式传感器是利用电磁感应 把被

40、测的物理量如位移，压力，流量，振动等转换成线圈的自感系数和互感系数的变 化，再由电路转换为电压或电流的变化量输出，实现非电量到电量的转换。 电感式传感器参数如表 3-4 所示，实物图如图 3.4 所示。 表 3-4 电感式传感器参数 特点特点参数参数 有效行程规格（mm）801500mm 输出型式05V DC、010V DC、420mA DC、RS485 线性精度 0.05%FS 迟滞 0.001%FS 西南科技大学 毕业设计（论文） 15 工作电流电压、数字输出型16mA，电流输出型35mA 使用温度范围-20125 极限运动速度 10m/s 图 3.4 MTC 3 34 4 电磁阀的选型电

41、磁阀的选型 3.4.1 电磁阀 电磁阀（Electromagnetic valve）是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的 自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质 的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制， 而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不 同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。 3.4.2 电磁阀的工作原理 电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔连接不同的油管，腔中间是 活塞，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀

42、 体的移动来开启或关闭不同的排油孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排 油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装 置。这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。 3.4.3 电磁阀的分类 1直动式电磁阀 原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时， 电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。 西南科技大学 毕业设计（论文） 16 特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过 25mm。 2分步直动式电磁阀 原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后， 电磁力直接把先导小阀和主阀关闭

43、件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启 动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用 压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动， 使阀门关闭。 特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。 3先导式电磁阀 原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成 上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导 孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力 推动关闭件向下移动，关闭阀门。 特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需

44、定制）但必须满足流体压差条件。 电磁阀参数如表 3-5 所示，实物图如图 3.5 所示。 表 3-5 电磁阀参数 产品特点产品特点: :参数参数 动作方式先导式 控制方式常闭（标准） ，常开（可选） 接口螺纹G1/2G2 公称通径DN15DN50mm 工作压力最高 1.6MPa 适用介质中性，气态或液态流体 介质粘度 21mm/s 介质温度-10+80 环境温度-10+50 阀体材质黄铜 西南科技大学 毕业设计（论文） 17 密封材质NBR（标准） ，FPM、EPDM（可选） 标准电压：AC：220V（50/60HZ） DC:24V 防护等级： IP65 3 35 5 STEPSTEP 7 7

45、 STEP7 编程软件是一个用于 SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件 包。STEP7 标准软件包中提供一系列的应用工具，如：SIMATIC 管理器、符号编器、 硬件诊断、编程语言、硬件组态、网络组态等。STEP7 编程软件可以对硬件和网络实 现组态，具有简单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程的功能， 可以对 PLC 在线上载或下载。利用 STEP7 可以方便地创建一个自动化解决方案。 图 3.5 8112 系列黄铜电磁阀 STEP 7 操作步骤如图 3.6 所示。 西南科技大学 毕业设计（论文） 18 图 3.6 STEP 7 的操作步骤 4 硬件设计硬件设

46、计 4 41 1 系统配置及资源分配系统配置及资源分配 4.1.1 数字量输入 DI 的资源分配 数字量输入资源分配如图 4.1 所示。 图 4.1 数字量输入 DI 的资源分配 西南科技大学 毕业设计（论文） 19 4.1.2 内部存储器 M 的资源分配 内部存储器资源分配如图 4.2 所示。 图 4.2 内部存储器 M 的资源分配 4.1.3 数字量输出 DO 的资源分配 数字量输出资源分配如图 4.3 所示。 图 4.3 数字量输出 DO 的资源分配 西南科技大学 毕业设计（论文） 20 4.1.4 模拟量输入的资源分配 模拟量输入资源分配如图 4.4 所示。 图 4.4 模拟量输入的资

47、源分配 4 42 2 系统端子接线系统端子接线 系统端子配线如图 4.5 所示。 1M Q4.0 Q4.1 Q4.2 Q4.3 1L 2M Q5.1 Q5.2 Q5.3 Q5.4 Q5.5 Q5.6 Q5.7 2L H0 H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 24V SM322 TA TB Y9 HA 24V 3M Q6.0 Q6.1 Q6.2 Q6.3 Q6.4 Q6.5 Q6.6 Q6.7 3L Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 24V 图 4.5（a） 滚柱直径分拣系统端子接线图 西南科技大学 毕业设计（论文） 21 I0.02MI1. 1 I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.71M 24V SB1 SB2 SB3B0BA8_1 B8_2B9 24VB1B2B3B4B5B6B7 M+ M- - + 直径误差信号 SM321SM331 V10 I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5 I0.6 图 4.5(b) 滚柱直径分拣系统端子接线图 5 模拟量的输入标定模拟量的输入标定 5 51 1 模拟量的处理模拟量的处理 在生产过程中，有许多过程变量的值是随时间连续变化的如压力、温度、流量、 物位等要采用各种类型传感器进行测量。传感器将输出标准电压、电流、温度、或电