【正文】 動控制，設備本身也發(fā)展成為機電一體化的綜合體。本論文共分四章，從可編程控器(PLC)基礎到整個系統(tǒng)的規(guī)劃設計，以及PLC控制系統(tǒng)的硬件、軟件的開發(fā)，給出全面、詳細的設計思路。關鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；包裝碼垛自動生產線AbstractThe traditional mechanical device and the product, many are by the machinery primarily, is electrical, the hydraulic pressure or the pneumatic control mechanical device. Along with the industry level39。Palletizing automatic production line 目 錄第1章 緒論 1 PLC的產生和發(fā)展、優(yōu)點、應用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 包裝碼垛自動生產線的發(fā)展 4 課題主要研究內容 5第2章 包裝碼垛自動生產線機械系統(tǒng)的工作原理 6 概述 6 包裝碼珠自動生產線系統(tǒng)組成 6第3章 包裝碼垛自動生產線PLC控制系統(tǒng)設計 10 PLC的基本結構 10 PLC的主要組成部分 11 PLC的工作原理 12 PLC控制系統(tǒng)設計 13第4章 程序調試 36 程序輸入和編輯 36 梯形圖邏輯測試 37 監(jiān)控程序 38 監(jiān)控元件 39 退出PLC仿真運行 41結 論 42參考文獻 43致 謝 4444第1章 緒論可編程控制器是在計算機技術、通信技術和繼電器控制技術的基礎上發(fā)展起來的，最初叫做可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，現(xiàn)已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業(yè)控制設備的配套更加容易。（2）應用靈活、使用方便模塊化的PLC設計，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的模塊并進行資源配置和PLC編程。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的程序設計能力，只要用戶具備一定的計算機軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。PLC的調試可先在實驗室模擬完成，模擬調試完成后再現(xiàn)場安裝、調試。PLC不僅能做到遠程控制、進行PLC內部通信與上位機進行通信，還具備專線上網、無線上網等功能?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領DCS和PID市場份額。我國應用PLC還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其它行業(yè)的應用尚未普及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。目前，全世界PLC生產廠家約為200家，生產300多個品種。（1）高速度、高I/O容量、功能強大隨著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，相應地使I/O的容量也得到增加；智能模塊的增加，使PLC能夠實現(xiàn)的功能越來越多。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。它可以是固定式或移動式的，用于工業(yè)自動化作業(yè)中。通過可編程控制器，對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。包裝碼垛自動生產線以PLC為控制核心，以鍵盤、按鈕或觸摸屏為輸入設備，PLC通過總線進行通信，完成對各電機轉速、轉向及各個接觸器、中繼器等的控制。石油化工、煤化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)對包裝質量和勞動效率的要求也日益提高,從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。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)熟識包裝碼垛生產線的工藝過程及動作流程；(3)PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設計；(4)包裝碼垛生產線的程序調試。全自動包裝碼垛生產線是集機、電、儀于一體的高技術產品，它主要應用于化工、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。當?shù)竭_給定細給料重量時,完全關閉給料門，經過一定的空中落料,稱量斗穩(wěn)定,并且卡袋機構卡緊時,卸料門打開,物料進入放料斗,再落入袋內,給料結束。該部機采用雙盤自動切換工作方式，每盤可存儲200個以上空袋(編織袋或紙袋)，取袋時配有真空檢測系統(tǒng)。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將己裝好物料的料袋送到夾口整形機內。 轉位輸送機的組成和工作原理轉位輸送機是由輸送機和料袋轉位機構組合而成。料袋所需回轉的角度是以保證料袋口向內為準，從而能夠保證垛形整齊、美觀。 編組機的組成和工作原理編組機是碼垛機組中的重要部機之一，對提高碼垛質量和速度起到關鍵的作用。在下一個料袋到來時，光電開關又重新啟動電機重復上述動作。 推袋壓袋機的組成和工作原理推袋壓袋機主要由傳動機構、推袋小車、導軌、壓袋機支架、壓袋框等機構組成。整個推袋過程都是在位置信號控制下進行的，即其各段行程的運行速度是不同的，從而保證了碼垛質量和工作效率。升降機是在碼垛過程中完成對空托盤的提升和對垛盤逐層下降以進行碼垛的設備。托盤輸送機將托盤倉中存儲的托盤輸送到碼垛工位。光電開關采用對射式光電開關，檢測托盤倉內托盤的存儲量，以保證托盤的及時供給。本包裝碼垛自動生產線動作關系復雜，I/0點數(shù)較多，以開關量控制為主，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC為控制核心部件。［11］圖31 PLC的基本結構 PLC的主要組成部分（1）中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。（2）內存根據(jù)內存存儲內容的不同，我們把內存分為：系統(tǒng)程序內存：用來存放系統(tǒng)程序的內存。數(shù)據(jù)存儲器：用以存放PLC運行中的各種數(shù)據(jù)的內存。這些信號經過輸入電路的濾波、光電隔離、電平轉換等處理，變成CPU能夠接收和處理的信號。開關電源的輸入電壓范圍寬、體積小、重量輕、效率高、抗干擾性能好。也可以說，繼電器控制裝置是根據(jù)輸入和邏輯控制結構就可以直接得到輸出，而PLC控制則需要輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段才能完成控制過程。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。這時，才是PLC的真正輸出。當秤斗中的物料重量達到最終設定值時，稱重終端發(fā)出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結束，此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。碼垛完成后，垛盤輸送機將其輸送出碼垛區(qū)，停放在叉車區(qū)域垛盤輸送機上。由于包裝生產線的各種控制為開關量，動作關系復雜，I/O點數(shù)較多，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC。圖33是I/O擴展連接示意圖。全自動包裝碼垛生產線控制系統(tǒng)包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表332所示。(1)自動供袋控制邏輯和梯形圖當吸袋垂直氣缸電磁閥接通時，氣缸開始下降，同時吸袋真空裝置接通，當吸袋真空閥達到設定值時，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥子，斜限位開關閉合后，傾斜氣缸停止運動，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進入供袋輥子。開始吸盤吸住袋子垂直氣缸下降真空閥設定值吸袋真空裝置接通吸袋氣缸上升傾斜氣缸運動袋子送入供袋輥子各氣缸復位吸盤斷真空到上限位了嗎到斜限位了嗎NYNYNY圖34 自動供袋流程圖圖35 自動供袋梯形圖(2)自動取袋控制邏輯和梯形圖袋子通過供袋輥子送到斜托板上，當斜托板上的光電開關檢測到袋底時，支持袋底的斜托板開始下降，當光電開關檢測到袋口時，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。自動取袋梯形圖如圖37所示。如果通過加緊壓力檢測袋子被夾住，真空開袋把袋口確實打開，則關閉真空和壓力裝置，卸料門打開，進行裝袋操作。自動裝袋梯形圖如圖39所示。折邊縫口流程圖如圖310所示。倒袋輸送梯形圖如圖313所示。金屬檢測、重量檢測流程圖如圖314所示。當計數(shù)值為8和10時，激發(fā)編組機滿有效。緩停機的運轉由轉位機和緩停機是否占位有關，其中兩者都占位時，緩停機暫停傳輸。若滿半層時，推袋到滑臺位置，推袋擋板打開，然后推袋機返回；當滿一層而且分層機空時，推袋機推倒前端位置，推袋擋板打開，然后推袋機返回。推袋、分層流程圖如圖318所示?？胀斜P到達待碼垛位置時，升降機開始上升，到達上限位或升降機上臨界光電開關為0N時，停止上升，等待分層碼垛。升降機控制梯形圖如圖321所示。若空托盤到位和排垛完畢后，托盤輸送機停止運轉。托盤輸送流程圖如圖323所示。當托盤倉下降時，降到托盤倉中位時，托盤叉合上，托盤倉繼續(xù)下降，直到底部。開始托盤倉升降機上升到設定值了嗎托盤叉打開托盤倉升降機上升到頂傳托盤到位托盤倉升降機下降托盤叉合上到設定值了嗎托盤倉升降機下降到底氣缸復位NNYY圖324 托盤倉控制流程圖圖325 托盤倉控制流程圖第4章 程序調試GXDeveloper是三菱PLC的編程軟件。 程序輸入和編輯軟件安裝完畢以后，使用方法如下。選擇工程保存路徑，點擊“確定”新工程建立完畢。圖41 輸入的梯形圖 梯形圖邏輯測試點擊菜單條中的“工具（T）”，彈出下拉菜單，在下拉菜單中點擊“梯形圖邏輯測試啟動（L）”，此時程序寫入，光標變成藍塊，程序已處于監(jiān)控狀態(tài)。同時在“執(zhí)行結果”欄中顯示剛強制的狀態(tài)。用同樣的方法，可以監(jiān)視到PLC內所有組件的狀態(tài)，對于位組件，用鼠標雙擊，可以強置ON,再雙擊，可以強置OFF,對于數(shù)據(jù)寄存器D，可以直接置數(shù)。圖45 時序圖監(jiān)控 退出PLC仿真運行在對程序仿真測試時，通常需要對程序進行修改，這時要退出PLC仿真運行，重新對程序進行編輯修改。(3)全部程序均采用模塊化設計思想，程序的注釋和文件也比較充足，不僅在設計時使結構清晰，易于檢查和修改。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，生產力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環(huán)境日益重視起來。從論文的選題、研究方法到論文撰寫的整個過程，導師都給予了我耐心的指導和細致的關懷；在求學生涯中，導師淵博的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及認真負責的工作作風一直影響、激勵著我，并將使我終身受益。