【正文】 力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。s depth and the breadth have bee weigh a national industry to be advanced and automaticity height symbol.This thesis consists of four chapters, from the programmable logic controller (PLC) based planning and design of the entire system, and PLC control system hardware, software development, give full and detailed design ideas. The core of the system is Palletizing automatic production line control system, the control system is mainly based on programmable logic controller (PLC) as the basis for integrated control.Automatic Palletizing production line is mainly used in chemical, food, food and pharmaceutical industries in the flour, grain, bulk materials (such as plastics, fertilizers, synthetic rubber, food, etc.) of the automatic packaging, ie packaging process weight for bags, bagging, folding, envelope, plastic bags down, batch printing, testing, transfer grouping, stacking, pallets, and stack operations such as disk full automated transmission. With PLC based fully automatic palletizing packaging production line, control system is simple, easy maintenance, strong adaptability, high automation, saving manpower, can greatly increase productivity.Key word:PLC。全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線主要應(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(dòng)包裝，即對包裝過程中的稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、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(dòng)化。經(jīng)過30多年的發(fā)展，目前，可編程控制器已成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制裝置，己躍居工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化四大支柱(可編程控器、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造)的首位。摘 要傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備與產(chǎn)品，多是以機(jī)械為主，是電氣、液壓或氣動(dòng)控制的機(jī)械設(shè)備。其應(yīng)用的深度和廣度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)先進(jìn)與自動(dòng)化程度高低的標(biāo)志。以PLC為基礎(chǔ)的全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線，控制系統(tǒng)簡單、便于維護(hù)、適應(yīng)性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，節(jié)約人力，可極大提高生產(chǎn)效率。Control System。1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器PDP14，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)在線試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程控器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程控器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時(shí)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(cuò)和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)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(shí)，PLC的自診斷功能可以檢測到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后備電池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。（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。而且PLC的軟件功能取代了原來繼電器控制中的中間繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等一些器件，所以硬件安裝上的工作量相應(yīng)減少。（5）網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大PLC具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能。［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(jì)的”工業(yè)控制計(jì)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。我國對可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個(gè)生產(chǎn)廠家，但產(chǎn)品多為128個(gè)開關(guān)量I/O點(diǎn)以下的小型機(jī)。［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)。PLC的主要發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（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(bào)表生成和打印等功能）時(shí)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。工業(yè)機(jī)器人是一種能自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多關(guān)節(jié)的操作機(jī)。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(dòng)化。還可與上位機(jī)或觸摸屏連接，對包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷和網(wǎng)絡(luò)化管理。［6］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)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(dòng)強(qiáng)度、改善工作環(huán)境日益重視起來。本課題主要研究PLC在包裝碼垛生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。機(jī)電一體化系統(tǒng)通常由五大要素構(gòu)成，即動(dòng)力源、傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行組件和電子計(jì)算機(jī)。給料系統(tǒng)采用氣動(dòng)控制的二級投料方式，即全自動(dòng)電子定量秤進(jìn)入自動(dòng)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)?shù)竭_(dá)給定粗給料重量時(shí)，關(guān)閉給料門，留一條狹縫,進(jìn)入細(xì)給料狀態(tài)。供袋機(jī)為裝袋機(jī)提供空包裝袋，操作人員將空包裝袋放置在給袋器上后，其余的動(dòng)作均由設(shè)備自動(dòng)完成。傳送器將袋子輸送到供袋機(jī)的斜板上。過渡料斗是裝袋機(jī)聯(lián)接全自動(dòng)電子定量秤的過渡裝置，它可以存儲(chǔ)一袋物料，提高全自動(dòng)電子定量秤的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產(chǎn)生量，利于除塵，同時(shí)保證物料順利地導(dǎo)入裝袋機(jī)并防止裝袋機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到全自動(dòng)電子定量秤上。每次裝填完物料后翻門關(guān)閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機(jī)上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時(shí)夾送到夾口整形機(jī)內(nèi)。的轉(zhuǎn)位。當(dāng)料袋不需轉(zhuǎn)位時(shí)，氣缸將夾板收回，夾板不擋料袋。當(dāng)位于輸送帶入口處的光電開關(guān)檢測到一個(gè)料袋到來時(shí)，立即啟動(dòng)減速電機(jī)將料袋向前拖動(dòng)到預(yù)定距離，而后停止運(yùn)轉(zhuǎn)。由于緩?fù)０宓脑O(shè)置減少一次來回推袋的時(shí)間，從而提高了碼垛效率。推袋機(jī)完成一個(gè)推袋的全過程是分兩次進(jìn)行的，第一次是將編組機(jī)輸送帶上的半層料袋(二袋豎或三袋橫)推至緩?fù)０迳虾螅屏闲≤囃嘶卦?，第二次將另一半層料袋連同緩?fù)０迳系陌雽恿洗客频酱a垛區(qū)。 升降機(jī)的組成和工作原理升降機(jī)主要由升降平臺(tái)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和配重體組成。托盤倉用來儲(chǔ)存一定數(shù)量的托盤,根據(jù)需要及時(shí)準(zhǔn)確地將托盤分配給托盤輸送機(jī)確保生產(chǎn)線能連續(xù)工作。側(cè)面還裝有兩個(gè)小氣缸，小氣缸控制叉板開合，保證托盤的提取。所以選用PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖31所示。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量也不一樣。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向PLC提供的信號，例如由按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、撥碼器等提供的開關(guān)量信號。PLC中一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次它只能執(zhí)行一條指令，這也就是說PLC以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失配等問題。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其它輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對排在下面的凡是用到這些線圈或資料的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。其主要工藝流程如下:物料自儲(chǔ)料斗進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級加料。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進(jìn)入編組機(jī)，最后由碼垛機(jī)將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。［13］開始供袋取袋送袋斜板抓袋橫進(jìn)取袋橫進(jìn)送袋縫紉機(jī)夾口折邊充填托起放料門開袋報(bào)夾夾袋口縮袋口立袋輸送推倒壓平金屬檢測復(fù)檢稱剔除爬坡過渡爬坡緩?fù)佑?jì)數(shù)分層整形推袋編組轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位輸送緩?fù)浩浇Y(jié)束嗎?停止開始YN升降機(jī)叉裝架托盤氣缸排垛托盤輸送垛盤輸送開合托叉圖32 全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程圖 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)是全自動(dòng)包裝生產(chǎn)線的核心部位，而在包裝過程中，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。這樣系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)為320點(diǎn)，其中輸入點(diǎn)152個(gè)，輸出點(diǎn)168個(gè)，可以滿足系統(tǒng)的要求。輸入輸出繼電器可自