【正文】 控制器（PLC）控制，所以對于包裝生產(chǎn)線我們也是采用PLC控制！可編程控制技術(shù)并非單純是指PLC本身，而是包括其在內(nèi)的一系列自動化控制產(chǎn)品和技術(shù)的應(yīng)用。 本課題主要研究的內(nèi)容現(xiàn)代社會對物品的包裝要求越來越高，為使包裝出的物品整齊、美觀并且具有良好的包裝質(zhì)量，要求包裝機具有精確的動作、定位精度及較高的生產(chǎn)率，因此對包裝線的控制要求是越來越高。物品下落，傳感器計數(shù)計數(shù)到10，M1停止M2運動到SC2M2停止M1運動包裝箱運動開關(guān)啟動，傳送帶2運動 圖21 包 裝 生 產(chǎn) 線 的 工 作 流 程該系統(tǒng)有兩個傳送帶，即包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運走，并用一只空箱來代替。為使空箱恰好對準產(chǎn)品傳送帶的末端，使產(chǎn)品剛好落入包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳感器，用以檢測包裝箱是否到位。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到包裝箱，當某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會自動落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳感器轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖。本控制系統(tǒng)具有精度高、成本低、抗干擾能力強、故障率低、操作維護簡單等特點，具有良好的應(yīng)用價值。由自動包裝生產(chǎn)線的工作流程可以發(fā)現(xiàn)主要有傳送帶運動，計數(shù)器計數(shù)幾部分組成，所以該系統(tǒng)輸入信號有：啟動信號，傳感器計數(shù)，包裝箱到位檢測，過載保護等。輸出信號有：計數(shù)器計數(shù)輸出，電動機帶動傳送帶運動等。 PLC控制系統(tǒng)的運動通過分析包裝生產(chǎn)線的工作流程，控制系統(tǒng)分為電機控制運動，編碼器計數(shù)等。在高速運動中，傳統(tǒng)方式中各部分的動作精確度不夠，而采用PLC控制的電機完成此項工作是比較容易的。它既靈活方便，又精確可靠，抗干擾能力強，編程簡單，使用方便，通用性好，組合靈活；體積小，功耗低，功能完善，適應(yīng)面廣。所以我們選擇PLC控制的方案是：在控制系統(tǒng)確定后，利用傳感器收集的信號通過PLC去控制其他執(zhí)行機構(gòu)。根據(jù)輸出的信號來控制電機的運動。 系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)運行方式分為手動和自動手動：按下啟動按鈕，手動開關(guān)閉合，程序才能夠運行，完成相應(yīng)的動作。自動：按下啟動按鈕，程序完成一個周期的動作后又接著從第一步開始運動，自動循環(huán)。在自動方式下，中途若按下復(fù)位按鈕，則系統(tǒng)要繼續(xù)運行到第一步開始位置才停止。根據(jù)包裝生產(chǎn)線的實際運行情況，本系統(tǒng)采用自動運行和手動運行兩種方式，還必須考慮停止運行方式的設(shè)計，可編程控制器的停運方式有正常停運，暫時停運和緊急停運三種。根據(jù)控制系統(tǒng)要求，又要包裝生產(chǎn)線運行期間采用循環(huán)工作方式，只有在工作結(jié)束或接收到操作人員的停止運行指令或設(shè)備出現(xiàn)故障或異常情況時才停止，因此本系統(tǒng)采用硬件切斷電源，使系統(tǒng)立即停車。 系統(tǒng)控制總框圖系統(tǒng)硬件配置機構(gòu)框圖所示，包括中央處理單元及I/O擴展單元、檢測元件（光電開關(guān)和接近開關(guān)等）、控制元件（交流接觸器和電磁閥）以及執(zhí)行元件（電動機）等幾部分。操作人員給出操作指令并指示設(shè)備的運行狀態(tài)，機器啟停、功能切換、工況檢測、運行狀態(tài)、故障報警等，檢測元件檢測料位位置、投料結(jié)束信號，以及各部分的動作完成情況；PLC自動循環(huán)掃描各個輸入輸出點的當前狀態(tài)，并根據(jù)梯形圖程序所確定的邏輯關(guān)系跟新輸出點的狀態(tài)，通過通斷交流接觸器和電磁閥來控制電動機的啟停，從而完成從包裝箱到位到產(chǎn)品落入包裝箱內(nèi)完成計數(shù)，流動的過程，完成一個工作流程。執(zhí)行元件 輸入輸出單元中央處理單元CPU控制元件檢測元件 第三章 電氣元件的選擇 可編程控制器的介紹 .1可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器（Programmable Controller）的英文縮寫是PC，容易同個人計算機（Personal Computer）混淆，因此通常都稱其為PLC（Programmable Logic Controller）。PLC是在繼電器控制基礎(chǔ)上以微處理器為核心，將自動控制技術(shù)，計算機技術(shù)和通信技術(shù)融為一體而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動控制裝置。目前PLC已基本替代了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，居工業(yè)生產(chǎn)自動化三大支柱（可編程控制器、機器人、計算機輔助設(shè)計與制造）的首位。美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)以上要求，于1969年研制出了第一臺可編程控制器PDP－14，并在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上取得了成功。它用計算機的軟組件的邏輯編程成功取代了繼電器控制的硬接線編程，生產(chǎn)硬設(shè)備的生產(chǎn)線是“柔性”的愿望終于實現(xiàn)了。 圖3—1 美 國 通 用 PLC 圖3—2 西 門 子 PLC 可編程控制器的特點PLC技術(shù)之所以高速發(fā)展，除了工業(yè)自動化的客觀需要外，主要是因為它具有許多獨特的優(yōu)點。它較好地解決了工業(yè)領(lǐng)域中普遍關(guān)心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題。主要有以下特點：1. 可靠性高、抗干擾能力強可靠性高、抗干擾能力強是PLC最重要的特點之一。PLC的平均無故障時間可達幾十萬個小時 ，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施：（1）硬件方面 I/O通道采用光電隔離，有效地抑制了外部干擾源對PLC的影響；對供電電源及線路采用多種形式的濾波，從而消除或抑制了高頻干擾；對CPU等重要部件采用良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料進行屏蔽，以減少空間電磁干擾；對有些模塊設(shè)置了聯(lián)鎖保護、自診斷電路等。（2）軟件方面 PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起故障；在PLC系統(tǒng)程序中設(shè)有故障檢測和自診斷程序，能對系統(tǒng)硬件電路等故障實現(xiàn)檢測和判斷；當由外界干擾引起故障時，能立即將當前重要信息加以封存，禁止任何不穩(wěn)定的讀寫操作，一旦外界環(huán)境正常后，便可恢復(fù)到故障發(fā)生前的狀態(tài)，繼續(xù)原來的工作。2．編程簡單、使用方便目前，大多數(shù)PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生產(chǎn)、面向用戶的編程語言。梯形圖與電器控制線路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計算機知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握。當生產(chǎn)流程需要改變時，可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。同時，PLC編程器的操作和使用也很簡單。這也是PLC獲得普及和推廣的主要原因之一。3．功能完善、通用性強 現(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運算、定時、計數(shù)、順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)值運算、數(shù)據(jù)處理、PID控制、通信聯(lián)網(wǎng)等許多功能。同時，由于PLC產(chǎn)品的系列化、模塊化，有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，可以組成滿足各種要求的控制系統(tǒng)。4．設(shè)計安裝簡單、維護方便由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，控制柜的設(shè)計、安裝接線工作量大為減少。PLC的用戶程序大部分可在實驗室進行模擬調(diào)試，縮短了應(yīng)用設(shè)計和調(diào)試周期。在維修方面，由于PLC的故障率極低，維修工作量很??；而且PLC具有很強的自診斷功能，如果出現(xiàn)故障，可根據(jù)PLC上指示或編程器上提供的故障信息，迅速查明原因，維修極為方便。 5．體積小、重量輕、能耗低 由于PLC采用了集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。可以按照結(jié)構(gòu)形式、I/O點數(shù)和功能兩種形式分類。 （1）按結(jié)構(gòu)形式分類 ①整體式將CPU、存儲器、I／O和電源等部件集中于一體，安裝在一個金屬或塑料的機殼的基本單元內(nèi)，機殼的上下兩側(cè)是輸入輸出接線端子，并配有反映輸入輸出狀態(tài)的微型發(fā)光二極管。整體式結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、重量輕、價格低的優(yōu)勢，適用于嵌入控制設(shè)備的內(nèi)部，常用于單機控制。一般小型以下PLC多采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱公司的FX2N、FX0N、FX1S系列。②模塊式把各個組成部分CPU、I/O、電源等分開，做成各自獨立的模塊，各模塊做成插件式，插入機架底板的插座上?？砂凑湛刂埔螅x用不同檔次的 CPU模塊、各種I/O模塊和其它特殊模塊，構(gòu)成不同功能的控制系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC具有配置靈活、組裝方便，擴展容易。其缺點是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價也較高。一般大、中型PLC都采用這種結(jié)構(gòu)，如三菱A2NQ系列PLC 。 圖3—3三 菱 FX1 S系 列 PLC 圖3—4 三 菱 A2NQ 系 列 PLC （2）按I/O點數(shù)和功能分類按I/O點數(shù)、內(nèi)存容量和功能來分，PLC可分為微型、小型、中型、大型和超大型五類。小型PLC的存儲器容量一般在2KB～4KB之間，I/O點數(shù)一般在64～128之間。小型PLC具有邏輯運算、定時和計數(shù)等功能，適合于開關(guān)量控制、定時和計數(shù)控制等場合，常用于代替繼電器控制的單機線路中。 （3）PLC按功能分類PLC根據(jù)功能可分為低檔機，中檔機和高檔機。 PLC的結(jié)構(gòu) PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計,采用了典型的計算機結(jié)構(gòu),主要由CPU、存儲器、采用掃描方式工作的I/O接口電路和電源等組成。 圖35 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 PLC是微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，它按照用戶程序存儲中預(yù)先編制的控制程序，通過輸入接口采入現(xiàn)場信息，執(zhí)行邏輯或數(shù)值運算，進而通過輸出接口控制各種執(zhí)行機構(gòu)動作。作為一種以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的特殊計算機，它的硬件配置與一般微機裝置類似，主要是由CPU模塊、輸入/輸出模塊、電源等部分組成。（1）CPU 中央處理單元CPU是可編程序控制器的控制中樞。每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路，與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。（2）I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入輸出模塊可分為：數(shù)字I/O接口、模擬I/O接口、智能I/O接口、通信接口、擴展接口。 （3）電源模塊： 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以