1 引言
物流控制系统集现代物流技术、仓储技术、自动化技术于一体，是CIMS中的重要环节，在国外已经得到较广泛的应用，该技术也正在逐渐地应用于我国许多行业中。在美国、德国和日本，逐渐成为机械制造业中大的分枝之一。整个系统的主要设备有:全自动堆垛机、四自由度机械手、立体仓库、辊道输送机。
2 硬件组成
本系统共采用3台辊道输送机，其传动采用交流变频调速系统(分别由西门子420系列交流变频器控制)。每条辊道的前后皆装有光电传感器，其作用是确认控制对象(以小实心物块代替)的所在位置。当有物体通过时，传感器所连接的继电器瞬间收到脉冲信号，从而确认其位置。皮带设计为既可正转也可逆转，速度也分为高速及低速两档，在辊道中间我们还接入了各种传感器作为自动识别信息元件，如条码读入器、铁/非铁识别传感器、颜色识别传感器等。在物体传送过程中，物体的质地直接在铁/非铁识别传感器上显示，颜色识别也是直接显示，而读入的条码将输入至计算机或PLC中，作为物体区别于其他物体的代码存入物流信息系统。在此设计中，采用VB编写一段程序以实现条码信息与PC相连接。其中变频器是整个辊道控制中重要的环节。
2.1 变频器的控制方式及参数设定
变频器MICROMASTER420 是用于控制三相交流电动机速度的变频器，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因而降低了电动机运行的噪声，全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护护特性。
性能特性:
l 磁通电流控制FCC改善了动态响应和电动机的控制特性
l 快速电流限制FCL功能实现正常状态下的无跳闸运行
l 内置的直流注入制动
l 复合制动功能改善了制动特性 l 多点V/f 特性
l 加速/减速斜坡特性具有可编程的平滑功能
l 具有比例积分PI控制功能的闭环控制
其安装图如图1所示。
图1 系统连线图
(1) 用基本操作板BOP进行调试
利用基本操作面板BOP(如图2所示)可以改变变频器的各个参数，BOP具有7段显示的五位数字，可以显示参数的序号和数值报警和故障信息以及设定值和实际值参数的信息，不能用BOP存储。
图2 操作面板BOP外形
表1表示由BOP操作时的工厂缺省设置值。
表1 BOP操作时的工厂缺省设置值|
参数 说明 缺省值
P0100 运行方式欧洲/北美 50 Hz kW 60Hz hp
P0307 功率(电动机额定值) kW Hp
P0310 电动机的额定频率 50 Hz (60Hz)
P0311 电动机的额定速度 1395(1680)rpm [决定于变量]
P1082 大电动机频率 50 Hz(60Hz)
控制方式(P1300)
MICROMASTER420变频器的所有控制方式都是基于V/f控制特性下面各种不同的控制关系适用于各种不同的应用对象:
l 线性V/f 控制 P1300=0，可用于可变转矩和恒定转矩的负载例如带式运输机和正排量泵类。
l 带磁通电流控制FCC的线性V/f控制P1300=1，这一控制方式可用于提高电动机的效率和改善其动态响应特性。
l 抛物线平方V/f控制P1300=2，这一方式可用于可变转矩负载例如风机和水泵。
l 多点V/f控制P1300=3
(2) PLC控制系统
除了用面板控制外，也可以采用用PLC直接编程进行对辊道启停、正反转、及皮带转速的控制。用PLC控制辊道的接线图如图3所示。
图3 PLC与辊道的接线图
作者采用OMRON公司生产的C200HE型PLC，在这项设计中采用一个ID212直流输入单元模块，一个OD212晶体管输出单元模块和两个D/A模拟量输出模块。模拟输入信号源采用输入电压:0至10V，分别通过D/A模块的输出端接到变频器的3、4端子上控制辊道输送带的转速。具体软件编程见以下部分。
(3) 光电传感器
光电传感器是外部触发开关或者说是经过夹袭经过辐射来感应的开关，具体的说，光电传感器受激后由一透光元件变成不透光元件。它不但性能优越,而且非常容易安装,设定/调整, 操作和维护。它包括微小的电子元件，在简单的高质量监控应用场合, 能够通过它的模拟输出很快地刷新数据提交给PLC处理。当有物体通过时，利用光的反射性质产生信号通过控制柜送到PLC的输入模块，通过上位机编程来控制货物的运行。
3 软件部分
3.1 货物进出的控制流程
首先介绍一下要完成的进出货物控制的流程:当辊道1上的进货侧光电开关有信号的时候，自动开启辊道电源，选择自动手动开关，启动辊道1运行(选择正/反转，选择高/低速)。货物经过条码扫描传感器(选择辊道2时经过金属/非金属识别传感器和颜色识别器)时，将条码值(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)读入PLC，通过DP网络分别送到机械手控制﹑堆垛机控制PLC中，机械手和堆垛机根据条码信号(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)运行，完成货物的入库识别(或金属/非金属识别信号，颜色识别信号)定位操作。
下面以一个辊道为例介绍一下软件编程，表2是辊道1输送机部分高速运转情况下的I/O(输入/输出)表，其它辊道以及低速运转的控制与之相同。
用cx-programmer软件对此流程进程编程，程序如图4所示。
图4 辊道1输送机梯形图
4 结束语
本文以武汉大学物流控制系统实验装置为例，简要介绍了基于PLC控制网络的一种自动化立体仓库物流管理辊道部分的控制系统设计，整个物流系统现已投入使用，它对于网络信息时代企事业计算机集成制造过程以及网络销售领域等物流自动化系统的开发设计具有重要的参考价值。
【前言】1969年台可编程控制器产生后，经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
可编程控制器（Programmable Controller）简写成 PLC，其中 L为逻辑（Logic）的意思，台可编程控制器是1969年在美国面世的。经过30多年的发展，现在可编程控制器已经成为重要、可靠、应用场合广泛的工业控制微型计算机。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计；它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、记数和算术操作等面向用户的指令；并通过数字式或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。
可编程控制器具有诸多优点：
（1）PLC的生产厂家都着力于提高可靠性的指标。
（2）PLC还具有编程方便、易于使用的优点。
（3）PLC控制功能极强，除基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可以与上位机通信，通过远程模块可以控制远方设备。
（4）PLC的扩展以及与外部联接极为方便。所以可编程控制器应用于广播发射机可实现广播发射机的自动开关机，及采集并监控发射机的各个参数，出现异态时报警，有备用还能实现自动倒备份。这样便能实时发现发射机的异常，及时处理，降低停播率，能很好的保证节目的安全、优质播出，并能大大减轻发射机的值班任务。
要用PLC实现广播发射机的自动控制，要全面考虑许多因素，以我开发过的“DX-600中波发射机自动控制系统”为例，我将整个系统设计分为以下四个步骤。
首先要确定PLC的控制及监视范围。分析发射机需要监视的指标，以及需要自动控制的操作，比如入射功率取样、反射功率取样、水位取样、电源取样、开机操作、关机操作、升功率操作、降功率操作等。采样点多少和控制范围的确定依发射机的不同而不同。接着要选择适当的PLC，一方面选择多大容量的PLC；另一方面选择什么公司的PLC以及外围设备。对个问题，首先要对发射机进行详细分析，把所有的I／O点找出来，包括开关量I／O和模拟量I／O以及这些点的性质。I／O点的性质主要指它们是直流信号还是交流信号，电压多大，是采样点还是输出控制点，输出是用继电器型还是用晶体管或是可控硅型。知道这些以后，就可以定下选用多少点和I/O是什么性质的PLC了。对于第二个问题，则有以下几个方面考虑：a、功能方面。b、价格方面。可编程控制器的主机选定后，一般还要选择模拟量采集模块，模块的多少依据模拟量的多少而定。显示设定单元视需要选择与否。在本例“DX-600中波发射机自动控制系统”中，经分析该系统需要17路开关量输出、11路开关量输入、6路模拟量采集，故采用了SIMATIC S7－226型PLC，两快EM－23模拟量采集模块。SIMATIC S7－226支持24路开关量输入，16路开关两输出，每块EM-231支持4路模拟量输入点，两块就相当于8路模拟量输入点，完全能满足系统需要，并且为日后的系统扩展升级留有了空间。
2、PLC的I／O地址分配
输入／输出信号在PLC接线端子上的地址分配是进行PLC控制系统设计的基础。对于软件设计来说，I／O地址分配以后才可以进行编程；对于PLC的外围接线来说，只有I／O地址确定以后，才可以绘制电气接线图、装配图。I／O地址的分配好能将类似的信号点分配连续的I／O地址，同时把I／O点的名称、代码和地址以表格的形式列写出来。初学者往往不会注重这些，开发过实际项目就会知道这将为以后的维护升级工作带来很大的方便。下图例出了本文实例《DX-600中波发射机自动控制系统》中部分I/O点的表格，供大家参考。
3、发射机监控系统的硬件和软件设计
系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计主要包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计等。软件系统设计主要指编制PLC监控程序，有些系统还包括上位机程序的编写，比如在本例中就包括上位机程序。硬件系统设计主要是设计出电气控制系统原理图，电气控制元器件的选择等，在这里硬件设计不做详细阐述，主要给大家阐述软件设计的步骤和过程。在PLC程序设计时，除I/O地址列表外，还要把在程序中用到的中间继电器、定时器、计数器（PLC中的软元件）和存储单元以及它们的作用或功能列写出来，以便程序的编写和阅读。下面结合我开发过的“ DX-600中波发射机自动控制系统”具体介绍广播发射机自动控制系统PLC程序的编写及调试。
西门子S7－200CPU的编程软件为 V3.1 STEP 7 MicroWIN SP1。该软件是基于bbbbbbs 的应用软件，它支持32位bbbbbbs95，bbbbbbs98和bbbbbbsNT操作系统。他支持STL编辑器、阶梯图编辑器和 FBD三中编辑器。你可以选择自己熟悉的编辑器。为端子号分配地址是编程的部，实际编程时为了增加程序的可读性，常用带有实际含义的符号作为编程元件代号，而不是直接用元件在主机的直接地址。例如编程中的“高功率开机”作为编程元件代号，而不用Q0.1。符号表可用来建立自定义符号与直接地址之间的对应，并可附加注释，有利于程序结构清晰易读，以及日后软件的维护更新，在实际的开发中应该注重这点，它往往能起到事半功倍的效果。
按监控系统要完成的任务PLC程序可分为三个主要部分：
l、广播发射机及附属设备（比如空调等）的自动开与自动关；
2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控；
3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等。
1、广播发射机及附属设备的自动开与自动关：要实现发射机的自动开关机，首先必须向PLC提供发射机的开关机时间表，该时间表的存储，应保证当PLC断电的情况下不丢失。所以把它放入数据快可确保数据的稳定。PLC内部有自己的系统日期和时钟，PLC可通过相应的指令读实时时钟和设定实时时钟。PLC内部用8个字节表示日期和时钟，他们都用BCD码表示，从低到高分别表示年、月、日、小时、分钟、秒，第7个字节为0，第8字节表示星期。值得注意的是系统不会检查、核实时钟各量的正确与否，所以在设置时钟和日期时必须确保输入的数据是正确的，还有，不能同时在主程序和中断程序中使用读写时钟指令，否则，产生非致命错误，中断程序中的实时时钟指令将不被执行。在编写发射机自动开关机程序段时，程序应该不断的读取系统时钟，并与数据块中的开关机时间表进行比较，如果与时间表中的时间吻合则执行相应的操作如开机、关机等，在本例中我用READ_RTC指令读出PLC的内部时钟，接着用BCD_I将BCD码的PLC时钟转换为十进制PLC时钟，再拿它与数据区中的开关机时间表比较，如果吻合则执行相应操作。
2、模拟量的采集监控以及开关量的采集监控：发射机模拟量的采集可通过EM231、EM232或EM235模拟量输入输出模块来实现。在本例中采用的是EM231，可通过DIP开关设置模拟量的输入范围，单极性：满量程输入0到10V、分辨率2.5mV；满量程输入0到5V、分辨率1.25mV；满量程输入0到20mA、分辨率5μA；双极性：满量程输入负5V到正5V、分辨率2.5mV；满量程输入负2.5V到正2.5V、分辨率1.25mV，根据实际需要设定响应的档位，如还不能满足则采样点要经过电路或仪器转换成合适的信号。要实现模拟量的监控就必须提供上限和下限，模拟量的上下限应该和开关机时间表一起放入数据快，程序应不断的取的模拟量的值并与数据块中的上下限比较，如果越限则报警或执行相应的操作。开关量的监控相对简单，不需要扩展模块，从PLC取得高低电位后直接可进行判断，有一点值得注意，为了防止干扰，模拟量应取多次的平均值，开关量的检测用延时接通电路。这样能很好的避免误报警和误操作。在本例《DX-600中波发射机自动控制》系统中，模拟量由于开始没有取多次平均值经常出现误报警，开关量也偶尔出现误报警，通过对模拟量多次取平均值、开关量采用10毫秒延迟电路后得到解决。
3、与上位机通信，实现校时、数据的显示、参数的设置和故障记录等：PLC与上位机通信可采用自由通讯协议，自由通信口（Freeport Mode）方式是S7－200PLC的一个很有特色的功能。S7－200 PLC的自由通信，即用户自己定义通信协议，波特率高为38.4KB/s。它使S7－200 PLC可以与上位 PC机进行通信。PC机的RS－232可通过PC/PPI电缆与 S7－200 PLC连接起来进行自由通讯。与PC连接后，PLC程序可以通过使用接收中断、发送中断、发送指令（XMT）和接收指令（RCV）对通讯口操作。在自由通讯口模式下，通讯协议完全由用户程序控制，协议的制定依系统不同而不同，在“DX－600中波发射机自动控制”系统中为保证数据传输的正确无误，还采用了一种数据校验机制，把要传输的数据块中的各字节做“与”操作，得到的“和”作为校验字节。此种校验方法有简单实用等特点。通过SMB30（口 0）或SMB130（口1）允许自由口模式，而且只有在CPU处于RUN模式时才能允许。当CPU处于STOP模式时，自由通讯口停止，通讯口转换成正常的PPI协议操作。通过与PC的通讯，PLC把采集到的数据发送到PC上位机，这样上位机程序经过响应处理就能实现数据的图形显示。发射机的开关机时间表、模拟量的上下限也能很方便的通过上位来修改，而不必修改PLC程序。PLC的时钟也能通过上位机来设置（校时）。另外，通过上位机还可以定时抄表、记录故障的发生时间、类型，停播的时间等等，方便技术人员维护发射机。上位机程序的编写可通过任一款可视化编程软件如 VB，VC，C++Builder等，建议用C++Builder，它有功能强大，易学等特点。
4、发射机监控系统的调试
系统调试分模拟调试和联机调试。模拟调试可借助于模拟开关和 PLC输出端的输出指示灯进行；需要模拟信号I/O时，可用电位器和万用表配合进行。调试时，可利用上述外围设备模拟各种现场开关和传感器状态，然后观察PLC的输出逻辑是否正确。如果有错误则修改后反复调试。S7-200不但能在PC机上编程，还可在PC上直接进行模拟调试。联机调试时，可把编制好的程序下载到现场的PLC中。有时PLC也许只有这一台，这时要把PLC安装到控制柜相应的位置上。调试时一定要先将主电路断电。只对控制电路进行调试即可。通过现场联机调试信号的接入常常还会发现软硬件中的问题，经过反复测试系统后，才能后交付使用。
本例“DX-600自动控制系统”投入使用后，的确大大减轻了值班任务，而且能及时发现一些人工值班不易发现的故障，通过上位机对发射机的实时数据及故障记录都能很好的保存，供技术人员维护用。
摘要：
本文介绍了采用三菱公司PLC对1250离心机电控系统进行技术改造，实现变频器调速并详述了该系统的设计。实践运行结果表明，该系统运行稳定、操作简便，能满足生产的工艺要求。
关键词：
PLC 离心机 变频调速
1.前言
1250离心机是立式刮刀卸料自动过滤离心机，主要用于固相为颗粒状的悬浮物料的固液相分离，也可用于纤维状物料的固液相分离。在矿物、环保、医药、化工等行业中广泛应用。目前多数离心机仍由继电器控制，采用有级调速，离心机工作转速调节单一、设备故障率较高，生产效率低下。为克服这些问题，我们对制药厂1250离心机电控系统进行技术改造，采用PLC控制和变频器调速，该系统自动化程度高、稳定性好，运行可靠，现已成功应用于多家制药厂。
2.系统原理
离心机工作原理是将待分离的物料经进料管送入高速旋转的离心机转鼓内，在离心机力场的作用下，物料通过滤布(滤网)实现过滤，液相经出液管排出，固相则截留在转鼓内，待转鼓内滤饼达到机器规定的装料量，停止装料，对滤饼进行洗涤，同时将洗涤液滤出，达到分离要求后，离心机低速运转，刮刀装置动作，将滤饼刮下，完成一次工作循环。图1为1250离心机结构图。
离心机离心工艺过程：1）进料：当变频器速度达到20Hz时，首先打开进料阀、料层检测阀，当检测到料层满时，关闭进料阀并延时10S，料层满信号消失再次打开进料阀连续执行上述动作2次。2）离心：当第三次料满信号产生时，关闭进料阀变频器升速至50Hz进行高速分离，离心时间可由触摸屏设置，时间到后变频器降速至40Hz。3）清洗甩干：打开清洗阀进行清洗，清洗时间、暂停时间和清洗次数根据所分离药物品种由触摸屏设置。清洗工艺完成后进入甩干过程，变频器升至50Hz，甩干时间由触摸屏设置。时间到后进入卸料状态。4）卸料：由于甩干后料层过厚，刮刀采用分段定时旋转卸料，即刮刀旋转（时间可设置）→ 停2秒 → 刮刀下降（下降高度可设置），重复上述动作，直至后一次刮刀下降至下限感器动作，然后上升到顶部至上限位停止动作。
3 系统设计
3．1硬件设计
系统采用三菱公司FX2N-40MR型可编程序控制器（PLC）控制，当程序设定好后可进行无人看护的自动化操作或选择手动控制，并对加料、初过滤、洗涤、精过滤、卸料等进行全过程监护。离心机调速采用PLC+D/A模块、变频器进行调速，通过电压（0-10V）来控制变频器的频率，变频器采用德国伦茨公司EVF系列变频器，功率22KW。触摸屏采用EASYVIEW 5.7英寸4灰度触摸屏。
PLC共有20个输入点，15个输出点。图2为PLC外部硬件配置图。控制系统主回路及变频器外部接线如图3所示。
其中为消抖防信号干扰，输入点X11、X12、X13、X14、X15、X16、X17、X20分别经4个隔离栅接入PLC输入
3．2软件设计
编程采用编程软件MELSECMEDOC软件包，它基于个人计算机，适用于三菱公司PLC的用户程序编制和监控，通过SC-09RS232/RS422接口与PLC编程口相连，可用梯形图或指令编程。本系统PLC梯形图程序根据控制要求采用STL和SET步进指令编制。主要有初始化设定，进料、分离、清洗、甩干控制程序、自动控制程序等。程序设计中采取的安全保护有:转速检测，过振动保护，开盖保护，电机过载过热保护，刮刀旋转，升降机械电气双重控制，刮刀与转鼓的联动锁定。程序流程图4所示。
4.结束语
该系统经过多家药厂现场运行，结果令人满意各项指标满足现场技术要求。系统启动平稳，分离因数可调，操作简洁方便，自改造投入运行以来，运行稳定调速方便，免维护，为现场操作人员创造了一个高效率的工作环境，实现了1250离心机较为先进的控制技术。
