隨著當今社會科學技術的發展，各類物料輸送的生產線對自動化程度的要求越來越高，原有的生產送裝料裝置已經遠遠的不能滿足當前高度自動化的需要。
基於PLC的自動送料控制系統篇一：
摘要：可程式序控制器(Programmable controller)簡稱PLC，由於PLC的可靠性高、環境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，所以PLC的應用領域在迅速擴大。本文對送料小車系統中的控制系統進行研究和設計。並針對送料小車應達到的控制要求利用PLC進行了小車控制的具體程式設計。
關鍵詞：PLC，送料小車，控制，程式設計
1 文獻綜述
1.1PLC研究現狀、應用及前景
隨著社會迅速的發展，各機械產品層出不窮。控制系統的發展已經很成熟，應用範圍涉及各個領域，例如：機械、化工、汽車製造、交通、軍事、民用等。長期以來，計算機控制和PLC控制一直是工業控制領域的兩種主要控制方法[1]。PLC自1969年問世以來，以其功能強、可靠性高、使用方便、體積小等優點在工化領域得到迅速推廣，成為工業自動化領域中極具競爭力的控制工具。
而對當今的PLC幾乎可以說凡是需要控制系統存在的地方就需要PLC。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不段增強，所以目前PLC在國內外已被廣泛應用於各個行業。20世紀末期,可程式控制器的發展特點是更加適應於現代工業的需要。隨著系統能力的提高,PLC提供系統通訊的能力,構成了可程式控制系統,人機介面逐步完善,具有離散量和模擬量資料採集系統的監控能力[2、3]。從控制規模上來說,這個時期發展了大型機和超小型機;從控制能力上來說,誕生了各種各樣的特殊功能單元,用於壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合;從產品的配套能力來說,生產了各種人機介面單元、通訊單元,使應用可程式控制器的工業控制裝置的配套更加容易[4、5、6]。目前,可程式控制器在機械製造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業等領域的應用都得到了長足的發展。
我國可程式控制器的引進、應用、研製、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進裝置中大量使用了可程式控制器。接下來在各種企業的生產裝置及產品中不斷擴大PLC的應用。目前,我國自己已可以生產中小型可程式控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規模並在工業產品中獲得了應用。此外,無錫華光公司、上海鄉島公司等中外合資企業也是我國比較著名的PLC生產廠家[7、8、9]。可以預期,隨著我國現代化程序的深入,PLC在我國將有更廣闊的應用天地。
目前,PLC在國內外已廣泛應用於鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械製造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業,使用情況大致可歸納為如下幾類：
1)開關量的邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應用領域,它取代傳統的繼電器電路, 實現邏輯控制、順序控制,既可用於單臺裝置的控制,也可用於多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。
2)模擬量控制。在工業生產過程當中,有許多連續變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可程式控制器處理模擬量,必須實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模組, 使可程式控制器用於模擬量控制。
3)運動控制。PLC可以用於圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說,早期直接用於開關量I/O模組連線位置感測器和執行機構,現在一般使用專用的運動控制模組。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模組。世界上各主要PLC廠家的產品幾乎都有運動控制功能,廣泛用於各種機械、機床、機器人、電梯等場合。
4)過程控制。過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。儘管傳統PLC被應用於離散過程控制領域,但現在,PLC已被廣泛應用於連續過程控制領域,而且基於連續過程控制技術的發展趨勢正在進一步得到增長。作為工業控制計算機, PLC能編制各種各樣的控制演算法程式,完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模組,目前許多小型PLC也具有此功能模組。PID處理一般是執行專用的PID子程式。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。儘管離散和連續過程控制應用都使用了同樣的硬體產品和網路系統,可能還需要額外增加一些特殊模件,但它們之間始終存在著一些不同的差異。只要將不同型別的應用軟體裝入到同樣的系統之中,就能夠完成不同的過程控制應用。
5)資料處理。現代PLC具有數學運算(含矩陣運算、函式運算、邏輯運算)、資料傳送、資料轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成資料的採集、分析及處理。這些資料可以與儲存在儲存器中的參考值比較,完成一定的控制操作,也可以利用通訊功能傳送到別的智慧裝置,或將它們打印製表。資料處理一般用於大型控制系統,如無人控制的柔性製造系統;也可用於過程控制系統,如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。
6)通訊及聯網。PLC通訊含PLC間的通訊及PLC與其它智慧裝置間的通訊。現在,越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet介面部件。隨著計算機控制的發展, 工廠自動化網路發展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通訊功能,紛紛推出各自的網路系統。新近生產的PLC都具有通訊介面,通訊非常方便。
1.2觸控式螢幕應用及前景
觸控式螢幕技術是隨著計算機技術的發展,為了滿足非專業計算機使用者操作計算機的需要而逐漸成熟與完善起來的。觸控式螢幕技術是計算機的一種輸人技術。由使用者通過顯示屏輸人資訊以實現對計算機的控制。從計算機與人組成的人機系統來講,觸控式螢幕是一種互動輸人裝置[10、11]。計算機的互動輸入裝置非常多,例如鍵盤、滑鼠器、跟蹤球、操縱桿、數字化輸人板等,但它們都是為專業人員或具有一定計算機基礎的使用者而提供的。觸控式螢幕技術則是面向非計算機專業人員或沒有接觸過計算機的使用者[12、13、14]。由於觸控式螢幕技術的應用, 而且系統提供了良好且友善的互動介面, 消除了使用者操作計算機時面對諸如鍵盤等互動裝置時的畏懼、困惑心理。他們只需利用手指或光筆等點觸螢幕上需要的內容即可控制計算機的執行,操作非常簡單,提高了使用者的興趣,並且因為感受到了計算機對資訊處理的強大功能,從而激發起使用者學習、掌握計算機技術的積極性。觸控式螢幕技術對於計算機技術的普及利用可以發揮非常重要的作用[15、16]。下面主要以國外的有關使用情況進行說明：
1) 商店付款系統。現在許多商店的結算櫃檯使用了計算機互動式終端裝置。顧客通過
操作觸控式螢幕即可打印出標有貨物名稱、價格的付款單，而且可以根據購物的種類及購物次數給以折扣。在終端機上可以利用滿屏的視訊影象為產品促銷，顧客根據自己的需要可以對商品進行查詢。商店管理者通過分析櫃檯機構銷商品的資料以確定顧客的需要。
2)入場券查詢預訂系統。過去看棒球比賽要到售票處排長隊買票，既費時間又費精力。最新推出的使用觸控式螢幕的人場券查詢預訂系統完全解決了這一問題。在系統螢幕上顯示出可預訂的座位,你可以通過觸控選擇其中一個座位,這時螢幕上就會顯示出你從這一位置觀看比賽場地的效果。如果感到效果不理想再選擇另外一個。當你確定預訂的座位之後, 將你的信用卡放進系統中即可完成預訂過程[17、18]。
3)視訊音樂點播機。視訊音樂點播機中儲存有2500首帶有畫面的歌曲、250首視訊音樂及卡拉OK歌曲,通過觸控式螢幕可以對這些內容進行選擇。有些視訊音樂點播機還有供你選用的遊戲軟體,你只需觸控式螢幕幕即可以玩這些生動有趣的遊戲。與視訊音樂庫聯網的視訊音樂點播機則可供選擇使用的內容更加豐富。
4)CD預覽系統。到超級商場準備購買音樂CD時,你就會遇到帶有觸控式螢幕的互動式查詢演示系統—CD預覽系統。通過觸控顯示螢幕,選擇音樂的種類、演唱者或者主題內容,CD 預覽系統就會對你的購買提供幫助。
5)遊戲。使用觸控式螢幕的遊戲機與視訊撲克機的數量正在逐漸增加。這些具有友好互動性
的系統在不使用令人感到迷惑的按鈕組的情況下,操作更加簡單,一臺機器可存放多種遊戲,使用者僅需用手指點觸螢幕即可進入生動有趣的遊戲王國。這種遊戲控制方式更加適合初學者,節奏感增強,因而深受遊戲愛好者的歡迎。
6)金融交易。在金融交易中,速度與準確性是極為重要的兩個因素。觸控式螢幕的使用為使用者提供輕鬆與迅速處理瞬息變化的資訊的手段,使用者不需要經過培訓,根據螢幕的顯示內容作出決斷,並隨即點觸螢幕即完成決策。因此觸控式螢幕可以讓使用者將精力完全集中在交易上,而不需要思考如何操作交易系統。
7)工業自動化。在工廠車間中,觸控式螢幕是首選的介面裝置,因為它具有很強的適應性而比鍵盤、滑鼠、軌跡球更有優越性。觸控式螢幕易於使用、易於掌握、低操作故障率是任何其它輸人裝置所無法比擬的。當觸控式螢幕工作在惡劣的環境下,如灰塵、油汙、潮溼、磨損劃傷等,都不會造成觸控式螢幕的損壞。因此在工業自動化中觸控式螢幕可以發揮很好的作用。
8)自助快餐。在主要的快餐連鎖店中,顧客可以通過自己的操作預訂快餐。帶有觸控式螢幕的顯示器顯示了逼真的快餐圖片與價格,你只需簡單地觸控你喜歡的品種即完成預訂。這種系統的應用提高了服務人員的工作效率, 並且避免了高峰時間例如午餐因就餐人數增多、快餐銷售緊張的情況。
9)電子付款銷售系統。大多數酒店經營者們已經發現帶有觸控式螢幕的終端比採用傳統的現金登記具有更多優越性觸控輸人裝置成本低、辦理事務的速度快、減少了培訓時間、便於使用者集中精力思考問題、提高了僱員的工作效率。並且系統在軟體的支援下,系統顯示選單專案的內容與價格很容易修改。由於通過顯示器辦理業務,不用現金交易, 因而降低了錯誤率。
從我國觸控式螢幕應用領域看,主要是進行演示、查詢等,工業、商業、金融、娛樂等方面的應用尚處於起步階段[19、20]。
從前通過介紹觸控式螢幕的應用現狀可以看出觸控式螢幕技術的發展趨勢：
1)專業化。專業化的含義是指效能的專業化與應用的專業化。由於早期觸控式螢幕的技術不十分成熟, 因而影響了觸控式螢幕的靈敏度與解析度,僅能在精度與速度要求不高的Kiosk領域、演示系統中應用,功能非常單一。隨著觸控式螢幕技術的成熟及新技術的不斷推出,觸控式螢幕已可用來進行繪畫、書寫等,而這種應用是計算機的其它輸人裝置無法完成的。利用觸控式螢幕技術的應用領域已呈專業化趨勢發展, 如商業、金融、娛樂、教育、自動化等,各種專業性觸控式螢幕的應用必將極大地促進觸控式螢幕技術的發展。