【正文】 這時 期， PLC 在 處 理模 擬 量能力、數(shù) 字 運 算能力、人機接口能力和網(wǎng) 絡(luò) 能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進 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 80 年代初，可 編 程控制器在先 進工業(yè)國 家中 已獲 得 廣泛應(yīng) 用。此 時 的 PLC為 微機技 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、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 實現(xiàn) 自 動 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 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 化四大支柱 (可 編 程控器、 數(shù) 控機床、機器人、 計 算機 輔 助 設(shè)計 與制造 )的首位。 摘 要 傳統(tǒng) 的機械 設(shè)備 與 產(chǎn) 品，多是以機械 為 主，是 電氣 、液 壓 或氣 動 控制的機械設(shè)備 。其 應(yīng) 用的深度和 廣 度已成 為 衡量一 個國家 工 業(yè) 先 進 與自 動 化程度高低的 標 志。以 PLC 為基礎(chǔ) 的全自 動包裝碼垛生 產(chǎn)線 ，控制系 統(tǒng)簡單 、便于 維護、適應(yīng)性強 ，自 動 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 的第一臺 PLC。個 人 計 算機 發(fā) 展起 來 后， 為 了方便和反映可 編 程控制器的功能特 點 ，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 末期，可 編 程控制器 的發(fā) 展特 點 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 器可用于 監(jiān)視執(zhí) 行用 戶 程序的 專用運 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 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 大；停 電時 ，后 備電 池和正常工作 時 一 樣 ， 進 行 對用 戶 程序及 動態(tài)數(shù) 據(jù)的保 護 ，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 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。 （ 5）網(wǎng) 絡(luò)功 能 強大 PLC 具有 強大 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 的 ” 工業(yè) 控制 計 算機，由于其具有很 強 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 生 產(chǎn) 廠家，但 產(chǎn) 品 多為128 個開關(guān) 量 I/O 點 以下的小型機。 ［ 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 。 PLC 的主要 發(fā) 展 趨勢 主要表 現(xiàn) 在以下幾 個 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 實現(xiàn) 控制要求，但是在 處 理一些高 級 功能（復(fù) 雜運 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。 工業(yè) 機器人是一種能自 動 控制、可重復(fù) 編 程、多功能、多 關(guān)節(jié) 的操作機。它可 實現(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 實現(xiàn) 自 動 化。 還 可與上位 機或觸摸屏 連 接， 對包裝碼 垛自 動 生 產(chǎn)線實現(xiàn)實時監(jiān) 控、 遠 程診斷 和網(wǎng) 絡(luò) 化管理。 ［ 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 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 控制系 統(tǒng)中的 應(yīng) 用。機 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 械結(jié) 構(gòu)、 執(zhí) 行 組 件和 電 子 計 算機。 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 入自 動運 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) 、 細給 料 狀態(tài)兩級給 料方式；首先粗 給 料門 完全 打開 ， 當 到 達給 定粗 給 料重量 時 ， 關(guān)閉給 料 門 ，留一 條狹縫 ,進 入 細給 料 狀態(tài) 。供袋機 為裝 袋機提供空 包裝 袋，操作人 員將 空 包裝 袋放置在 給 袋器上后，其余的 動 作均由設(shè)備 自 動 完成。 傳 送器 將 袋 子輸 送到供袋機的斜板上。過 渡料斗是 裝 袋 機聯(lián) 接全自 動電 子定量秤的 過 渡 裝 置，它可以存 儲 一袋物料，提高全自 動電 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 保 證物料順 利地 導(dǎo)入裝 袋機并防止 裝 袋機 產(chǎn) 生的振 動傳遞 到全自 動電 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 送機上，再由取袋 夾 送 裝 置在取袋 的同 時夾 送到 夾 口整形 機內(nèi) 。的 轉(zhuǎn) 位。 當料袋不需 轉(zhuǎn) 位 時 ，氣缸 將夾 板收回， 夾 板不 擋 料袋。 當 位于 輸 送 帶 入口 處 的光 電開關(guān)檢測 到一 個 料袋到 來時 ，立即 啟動減 速 電機將 料袋向前拖 動到預(yù) 定距離，而后停止 運轉(zhuǎn) 。由于 緩 停板的 設(shè) 置 減 少一次 來回 推袋的 時間 ， 從 而提高了 碼 垛效率。推袋機完成一 個 推袋的全 過 程是分 兩次進 行的，第一次 是將編組 機 輸 送 帶 上的半 層 料袋 (二袋 豎或 三 袋橫 )推至 緩 停板上后，推料小 車 退回原位，第二次 將 另一半 層 料 袋連 同 緩 停板上的半 層 料袋全部推到 碼 垛 區(qū) 。 升降機 的組成和工作原理 升降機主要由升降平臺、傳動機構(gòu)和配重體組成。 托 盤倉 用 來儲 存一定 數(shù)量的托 盤 ,根據(jù)需要 及時 準確地 將托盤 分配 給 托 盤輸 送機確保生 產(chǎn)線 能 連續(xù) 工作。 側(cè) 面 還裝有兩個 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 行，直到停止 運 行。不同 類 型的 PLC，其存 儲 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 、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 程序 掃 描到 該線 圈 時 ， 該線 圈觸 點 才會動 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 點競爭 和 時 序失配等 問題 。在 這兩個階 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 改 變。即，在用 戶 程 序執(zhí) 行 過 程中，只有 輸 入 點 在 I/O映象 區(qū)內(nèi) 的 狀態(tài) 和 數(shù) 據(jù)不 會發(fā) 生 變 化，而其它 輸 出 點和 軟設(shè)備 在 I/O 映象 區(qū) 或系 統(tǒng) RAM 存 儲區(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 相 應(yīng) 的外 設(shè) 。其主要 工藝 流程如下 :物料自儲 料斗 進入包裝 秤的 給 料 裝 置，通 過 粗、 細給 料， 實現(xiàn) 粗、 細兩級 加料。 這樣包裝 袋便以 2 袋直或 3 袋橫 的形式 進入 編組 機，最后由 碼 垛 機將包裝 袋堆 碼 到托 盤 上，一般以 碼 8 層為 一垛。 ［ 13］ 14 圖 32 全自動包裝碼垛生產(chǎn)線工藝流程圖 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 PLC 控制系 統(tǒng) 是全自 動包裝 生 產(chǎn)線 的核心部位，而在 包裝過 程中， 動 作多，運動 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 的故障診斷 能力，確保生 產(chǎn) 的 穩(wěn) 定 運 行。 這樣系統(tǒng) 的 總點數(shù)為 320 點 ，其中 輸 入 點 152 個 ， 輸 出 點 168 個 ，