【正文】 關(guān)電 源，并且 對 采用的器件 進(jìn)行嚴(yán)格的篩選 ，加上合理的系 統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，最后加固 、簡 化安 裝 ，因此 PLC 具有很 強(qiáng) 的抗振 動沖擊 性能； 無 觸 點(diǎn) 的半 導(dǎo) 體 電 路 來 完成大量的 開關(guān)動 作，就不 會 出 現(xiàn)繼電 器控制系 統(tǒng) 中的器件老化、 脫 焊、觸 點(diǎn)電 弧等 問題 ；所有的 輸 入 /輸 出（ I/O）接口都采用了光 電 隔離措施，使外部 電 路和 PLC 內(nèi) 部 電 路能有效的 進(jìn) 行隔離； PLC 模 塊 式的 結(jié) 構(gòu)，可以在其中一 個 模 塊 出 現(xiàn) 故障 時 迅速地判 斷 出故障的模 塊 并 進(jìn) 行更 換 ，這樣 就能 盡 量 縮 短系 統(tǒng) 的 維 修 時間 。 在 軟 件方面， PLC 的 監(jiān) 控定 時 器可用于 監(jiān)視執(zhí) 行用 戶 程序的 專用運(yùn) 算 處 理器的延 遲 ，保 證 在程序出 錯 和程 序調(diào)試時 ，避免因程 序錯誤而 出 現(xiàn) 死循 環(huán) ； 當(dāng) CPU、電 池、 I/O 口、通信等出 現(xiàn) 異常 時 ， PLC 的 自診斷功 能可以 檢測 到 這 些 錯誤， 并采取相 應(yīng) 的措施，以防止故 障擴(kuò) 大；停 電時 ，后 備電 池和正常工作 時 一 樣 ， 進(jìn) 行 對用 戶 程序及 動態(tài)數(shù) 據(jù)的保 護(hù) ，確保信息不 丟 失。 （ 2）應(yīng)用靈 活、使用方便 模 塊 化的 PLC 設(shè)計 ，使用 戶 能根據(jù)自己控制系 統(tǒng) 的大小、 工藝 流程和控制要求等 來選擇 自己所需的 PLC 的模 塊 并 進(jìn) 行 資 源配置和 PLC 編 程。 這樣 ，控制系 統(tǒng)就 不再需要大量硬件 裝 置，用 戶 只需根據(jù)控制需要 設(shè)計 PLC 的硬 件配置和 I/O 的外部接 線 即可。而在 PLC 控制系 統(tǒng) 中， 當(dāng) 控制要求改 變時 ，不改 動 PLC 外部接 線 ，只需修改程序即可。 （ 3）面向控 制過 程的 編 程 語 言，容易掌握 PLC 的 編 程 語 言采用 繼電 器控制 電 路的梯形 圖語 言，清晰直 觀 。 雖然 PLC 是以微 處 理器 為 核心的控制 裝 置，但是它不需要用 戶 具有很 強(qiáng) 的程序 設(shè)計 能力，只要用 戶 具 備 一定的 計 算機(jī) 軟 、硬件知 識 和 電 器控制方面的知 識 即可。 這 種面向控制過 程的 編 程方式，與目前微機(jī)控制常用 的匯編語 言相比， 雖然 在 PLC 內(nèi) 部增加了 解釋程 序，增加了程 序執(zhí) 行 時間 ，但 對 大多 數(shù) 的機(jī) 電 控制 設(shè)備來說 ， 這 種 時 耗是微不足 道的。 （ 4）易于安 裝 、 調(diào)試 、 維 修 在安 裝時 ，由于 PLC 的 輸 入 /輸 出接口已 經(jīng) 做好，因此可以直接和外部 設(shè)備 相連 ，而不再需要 專用 的接口 電 路。而且 PLC 的 軟 件功能取代了原 來繼電 器控制中 3 的中 間繼電 器、定 時 器、 計數(shù)器 等一些器件，所以硬件安 裝 上的工作量相 應(yīng)減 少。 PLC 的 調(diào)試 可先在 實(shí)驗(yàn) 室模 擬完 成，模 擬調(diào)試 完成后再 現(xiàn)場 安 裝 、 調(diào)試 。 這樣 就可以避免可能在 現(xiàn)場會 出 現(xiàn) 的一些 問題，從 而 縮 短 調(diào)試 周期。 在 維 修方面， PLC 完善的 診斷 和 顯 示功能，可以通 過 模 塊 上的 顯 示或 編 程器等很容易地找出故障的模 塊，而且 由于模 塊 化 設(shè)計 ，因此只需要 對 出 錯 的 模 塊進(jìn)行更 換即 可。 （ 5）網(wǎng) 絡(luò)功 能 強(qiáng)大 PLC 具有 強(qiáng)大 的網(wǎng) 絡(luò)功 能。 PLC 不僅能 做 到遠(yuǎn) 程控制、 進(jìn) 行 PLC 內(nèi) 部通信與上位機(jī) 進(jìn) 行通信 ，還 具 備專線上網(wǎng)、無線上網(wǎng) 等功能。 這樣 ， PLC 就可以 組 成范 圍 很大的控制網(wǎng) 絡(luò) ，整 個 工廠，甚至整 個系統(tǒng) 都可以 實(shí)現(xiàn) 自 動 化， 從 而提高生 產(chǎn) 的效率。 （ 6）體 積 小、重量 輕 由于 PLC 內(nèi) 部 電 路主要采用微 電 子技 術(shù)設(shè)計 ，因此它具有體 積 小、重量 輕 等特 點(diǎn) 。 ［ 3］ PLC 的應(yīng)用 可 編 程控制器是“ 專為工業(yè)環(huán) 境下 應(yīng) 用而 設(shè)計 的 ” 工業(yè) 控制 計 算機(jī)，由于其具有很 強(qiáng) 的抗干擾能力，很高的可靠性，能在 惡 劣 環(huán) 境下 工作的大量的 I/0 接口，因此，伴 隨著 新 產(chǎn) 品、新技 術(shù) 的不 斷涌現(xiàn) ，始 終 保持 著 旺盛的市 場 生命力?？?編程控制器的出 現(xiàn) ，除了取 代傳統(tǒng)的繼電 器控制外，正在逐步占 領(lǐng) DCS 和 PID 市 場份額 。 國際 市 場 :當(dāng) 今世界的 PLC 生 產(chǎn) 廠家 約 200 多家，生 產(chǎn) 400 多種 PLC。全球最大的 5 家 PLC 制造商，德 國 SIEMENS 公司、美 國 AB 公司、 SCHNEIDER 公司、日本的 MITSUBISHI 公司、 OMRON 公司、三菱公司 約 占全球市 場銷 售 額 的 67%。我國對 可 編 程控制器的研制始于 1974 年，目前全 國 有幾十 個 生 產(chǎn) 廠家，但 產(chǎn) 品 多為128 個開關(guān) 量 I/O 點(diǎn) 以下的小型機(jī)。我 國應(yīng) 用 PLC 還處 于初 級階 段，而且局限 于鋼鐵 、化工、汽 車 、機(jī)床、煤炭、 電 站等 領(lǐng) 域，其它行 業(yè) 的 應(yīng) 用尚未普及，中 國尚有 廣闊 的 應(yīng)用領(lǐng) 域等待 開拓 。我 國 90%的 PLC 市 場 由 國 外占 領(lǐng) ，中、大型 PLC中，幾乎 100%是 國 外 產(chǎn) 品，以美 國 MODICON 公司、 GE 公司、西德 SIEMENS，日本富士公司 為 主。我 國 的 飲 料 包裝設(shè)備 在 許 多方面采用了 PLC，并取得了非常好的效果。 ［ 4］ ［ 5］ PLC 控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢 PLC 具有可靠性高、使用方便、 編 程 簡單 、體 積 小、重量 輕 等特 點(diǎn) 。目前，全世界 PLC 生 產(chǎn) 廠家 約 為 200 家，生 產(chǎn) 300 多 個 品種。作 為 控制 裝 置，它在 許 多工業(yè)領(lǐng) 域都得到 廣泛 的 應(yīng) 用。 隨著 微 處 理器技 術(shù) 和 現(xiàn) 代通信技 術(shù)的發(fā) 展， PLC 也 4 得到了迅速 發(fā) 展，其技 術(shù) 和 產(chǎn) 品日 趨 完善。 PLC 的主要 發(fā) 展 趨勢 主要表 現(xiàn) 在以下幾 個 方面。 （ 1）高速度、高 I/O 容量、功能 強(qiáng)大 隨著 CPU 處 理速度的提高， PLC 程 序執(zhí) 行的速度也越 來 越快； 大規(guī) 模和超大規(guī) 模集成 電 路 的發(fā) 展，相 應(yīng) 地使 I/O 的容量也得到增加；智能模 塊的 增加，使 PLC能 夠?qū)崿F(xiàn) 的功能越 來 越多。 （ 2） 強(qiáng)大 的 PLC 聯(lián) 網(wǎng)能力 隨著 人 們對工業(yè) 自 動 化的要求越 來 越高，人 們 已 經(jīng) 不再 滿 足 對 幾 個設(shè)備、 幾條 生 產(chǎn)線 的 PLC 控制，而是要求 實(shí)現(xiàn)對 全工廠的自 動 化，所以提高 PLC 控制系 統(tǒng)的網(wǎng) 絡(luò)功 能成 為 PLC 的發(fā) 展 趨勢。 以后人 們不僅能 通 過 通信模 塊進(jìn) 行 PLC 與 PLC、PLC 與上位機(jī) 之間 的 連 接 ，還 能通 過撥號 或者 無線 的方式使 PLC 聯(lián) 網(wǎng)。 （ 3） 編 程 軟 件多 樣 化 PLC 的梯形 圖語 言、助 記符語 言和功能模 塊語 言 雖然 使用方便，而且也能很好地 實(shí)現(xiàn) 控制要求，但是在 處 理一些高 級 功能（復(fù) 雜運(yùn) 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。 這樣不僅 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。 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的發(fā)展 包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線屬于工業(yè) 機(jī)器人。 工業(yè) 機(jī)器人是在第二次世界大 戰(zhàn) 期 間發(fā) 展起 來 的，始于 40 年代的美 國橡樹 嶺 國家實(shí)驗(yàn) 室的搬 運(yùn) 核原料的 遙 控機(jī)械操作手。 工業(yè) 機(jī)器人是一種能自 動 控制、可重復(fù) 編 程、多功能、多 關(guān)節(jié) 的操作機(jī)。它可以是固定式或移 動 式的，用于 工業(yè) 自 動 化作 業(yè)中 。 工業(yè) 機(jī)器人與其它 專用 自 動機(jī)的主要 區(qū)別 在于， 專用 自 動 機(jī)是 適應(yīng) 于大量生 產(chǎn) 的 專用 自 動 化 設(shè)備 ，而 工業(yè) 機(jī)器人是一種能 適應(yīng)產(chǎn) 品 種類變 更，具有多自由度 動 作功能的柔性自 動 化 設(shè)備 。 包裝碼 垛生 產(chǎn)線 是機(jī) 電儀一 體化高技 術(shù)產(chǎn) 品，適用于化工、 糧食 、食品及 醫(yī)藥 等行業(yè) 。它可 實(shí)現(xiàn)對 粉、粒、 塊狀 物料（如塑料、化肥、合成橡 膠 、 糧食 等）的 稱 重、供袋、 裝 袋、折 邊 、封袋、倒袋整形、金 屬檢測 、重量復(fù) 檢 、批 號打 印 、轉(zhuǎn) 位 編組 、 碼 垛、托 盤和 垛 盤的輸 送等作 業(yè) 全部 實(shí)現(xiàn) 自 動 化。通 過 可 編 程控制 器， 對 整個 生 產(chǎn)線 的工作 過 程 進(jìn) 行自 動 控制， 對運(yùn) 行 過 程中出 現(xiàn) 的故障或供料不足，供袋不 及時 、出垛不 及時 等， 進(jìn) 行 聲光報 警。 該設(shè)備 具有操作 簡單 ， 運(yùn) 行可靠， 維 修方便等優(yōu) 點(diǎn) 。根據(jù)用 戶 要求，配 上通訊 接口和打印機(jī)，有打印日、月累 計報 表的功能。 還 可與上位 機(jī)或觸摸屏 連 接， 對包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān) 控、 遠(yuǎn) 程診斷 和網(wǎng) 絡(luò) 化管理。 包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線 以 PLC 為 控制核心， 以鍵盤 、按 鈕 或觸摸屏 為輸入設(shè)備 ， PLC 通 過總線進(jìn) 行通信，完成 對 各 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 、轉(zhuǎn)向 及各 個 接觸 5 器、中 繼 器等的控制。 包裝碼 垛生 產(chǎn)線簡單 地 講 ，它是由 包裝 機(jī)械 和碼 垛機(jī)械 組成的，其中的主要部分 還 是 包裝 機(jī)械 ，碼 垛機(jī)械是 從包裝 生 產(chǎn)在線 分離出 來而發(fā)展起 來 的。其流程 圖 如 圖 11 所示。 ［ 6］ 圖 11 包裝碼垛生產(chǎn)線流程圖 課題主要研究內(nèi)容 隨著 科 學(xué) 技 術(shù) 的迅 猛 發(fā) 展 ,生 產(chǎn) 力水平的不 斷 提高 ,人 們對降低勞動強(qiáng) 度、改善工作 環(huán) 境日益重 視 起 來 。石油化工、煤化工、化肥、 糧食 、港口等行 業(yè)對包裝質(zhì) 量和 勞動 效率的要求也日益提高 ,從 而促 進(jìn) 了 這 些企 業(yè) 的 現(xiàn) 代化改造。而 傳統(tǒng) 的人 工包裝 由于其生 產(chǎn) 效率低下而成 為這 些行 業(yè)產(chǎn) 量和 包裝質(zhì) 量提高的巨大障 礙 ,已不能 滿 足 現(xiàn) 代化大生 產(chǎn) 的需要。因此 對包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線 的 應(yīng) 用研究具有重大的 經(jīng)濟(jì)意義 和 現(xiàn)實(shí) 意 義 。本 課題 主要研究 PLC 在 包裝碼 垛生 產(chǎn)線自動 控制系 統(tǒng)中的 應(yīng) 用。 該課題 主要完成以 下四個 方面的工作 : (1)掌握 PLC 控制原理及 編 程； (2)熟識 包裝碼 垛生 產(chǎn)線 的 工藝過 程及 動 作流程； (3)PLC 控制系 統(tǒng) 的 軟 、硬件 設(shè)計 ； (4)包裝碼 垛生 產(chǎn)線 的程序 調(diào)試 。 來自 主廠 房的 物料 傳感 器稱 重料 斗 倉 庫 封 口 機(jī) 電子 稱重 機(jī)組 碼垛 系統(tǒng) 6 第 2 章 包裝碼垛自動生產(chǎn)線機(jī)械系統(tǒng)的工作原理 概述 本 課題 所 設(shè)計 的 包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線 是一 個 典型的機(jī) 電 一體化系 統(tǒng) 。機(jī) 電 一體化技 術(shù) 又 稱 機(jī)械 電 子技 術(shù) ，是機(jī)械技 術(shù) 、 電 子技 術(shù) 和信息技 術(shù) 有機(jī) 結(jié)合 的 產(chǎn) 物。機(jī) 電 一體化系 統(tǒng) 通常由五大要素構(gòu)成，即 動 力源、 傳 感器、機(jī) 械結(jié) 構(gòu)、 執(zhí) 行 組 件和 電 子 計 算機(jī)。全自 動包裝碼 垛生 產(chǎn)線 是集機(jī)、 電 、 儀 于一體的高技 術(shù)產(chǎn) 品，它主 要應(yīng) 用于化工、 糧食 、食品及 醫(yī)藥 等行 業(yè)中 的粉、粒、 塊狀 物料 (如塑料、化肥、合 成橡 膠 、 糧食 等 )的全自 動包裝 ，即 對包裝過 程中的 稱 重、供袋、 裝 袋、折 邊 、封口、倒袋整形、批 號打 印、 檢測、轉(zhuǎn) 位 編組 、 碼 垛、托 盤和 垛 盤的輸 送等作 業(yè)全部 實(shí)現(xiàn) 自 動 化。 ［ 7］ 包裝碼 垛 自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線 主要由以下各部機(jī) 組 成如 圖 2l 所示 : 動電 子定量秤 動 供袋機(jī) 動裝 袋機(jī) 口整形機(jī) 動 折 邊 機(jī) 動縫口 機(jī) 輸 送機(jī) 屬檢測 機(jī) 檢 機(jī) 動撿選 機(jī) 墨打印機(jī) 渡 輸 送機(jī) 輸 送機(jī) 整形機(jī) 盤倉 位 輸 送機(jī) 盤輸 送機(jī) 機(jī) 袋壓袋 機(jī) 層碼 垛機(jī) 盤輸 送機(jī) 垛機(jī)控制柜 機(jī)控制柜 子秤控制柜 控制系 統(tǒng) 統(tǒng) 塵 系 統(tǒng) 圖 21 包裝碼垛自動生產(chǎn)線 7 全自動電子定量秤的組成和工作原理 全自 動電 子定量秤是 包裝 機(jī)起始部機(jī)，其作用是完成物料的定值 稱 重、投料等作 業(yè) 。本生 產(chǎn)線 采 用凈 重式 電 子 稱 重方式， 這樣稱 量 結(jié) 果不受容器皮重 變 化的影 響 ， 稱 量精度高，同 時 采用 雙 秤交替的 運(yùn) 行模式。 給 料系 統(tǒng)采 用氣 動 控制的二級 投料方 式，即全自 動電 子定量秤 進(jìn) 入自 動運(yùn) 行 狀態(tài) 后 ,稱 重控制系 統(tǒng)打開給 料 門開始 加料， 該給 料 裝 置分 為 粗 給 料 狀態(tài) 、 細(xì)給 料 狀態(tài)兩級給 料方式；首先粗 給 料門 完全 打開 ， 當(dāng) 到 達(dá)給 定粗 給 料重量 時 ， 關(guān)閉給 料 門 ，留一 條狹縫 ,進(jìn) 入 細(xì)給 料 狀態(tài) 。 當(dāng) 到 達(dá)給 定 細(xì)給 料重量 時 ,完全 關(guān)閉給 料 門 ， 經(jīng)過 一