【正文】 生產(chǎn)線的自動(dòng)化，因此，顆粒料包裝機(jī)具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。因此 PLC 顯然較微機(jī)系統(tǒng)更適合于工業(yè)控制。一般說(shuō)來(lái)單片機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用只是為某個(gè)特定的產(chǎn)品服務(wù)的。事實(shí)上，現(xiàn)代 PLC 的核心就是單片微處理器。 PLC 一般還具有步進(jìn)控制指令，可以進(jìn)行步進(jìn)控制，而繼電器邏輯就比較困難。由于時(shí)間繼電器是利用空氣阻力，半導(dǎo)體延時(shí)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)延時(shí)的，所以其定時(shí)精度低，調(diào)整不方便。對(duì)于 PLC來(lái)講，只要用 PLC 配備的編程器在現(xiàn)場(chǎng)就可以完成更改。 PLC 與其它工業(yè)控制系統(tǒng)的比較 在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備及自動(dòng)化項(xiàng)目中，我們會(huì)遇到大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量及模擬量等控制裝置。 (7)控制系統(tǒng)分散化 根據(jù)分散控制、集中管理的原則， PLC 控制系統(tǒng)的 I/O 模塊將直接安裝在控制現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)通信電纜或光纖與主 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。這樣，適合于某個(gè)行業(yè)或某些特殊問(wèn)題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統(tǒng)中去。 （ 3）可編程控制技術(shù)的智能化 提高一個(gè)系統(tǒng)的智能程度不僅提高系統(tǒng)的品質(zhì)，在某種意義上也提高了系統(tǒng)的可靠性。標(biāo)準(zhǔn)化一方面保證了產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，另一方面也保證了各個(gè)廠家產(chǎn)品的互相兼容。據(jù)國(guó)外資料介紹 :1982 年美國(guó) PLC 用戶中，有 48%來(lái)自自動(dòng)程序操作部門 (如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等 )、 13%來(lái)自石油化工業(yè)、 9%來(lái)自食品飲料 業(yè)、 7%來(lái)自冶金工業(yè)、其余部分來(lái)自造紙、采礦、污水處理等部門 [1] ?，F(xiàn)代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。 30 包裝機(jī)的 PLC 程序設(shè)計(jì) 28 GX Developer 開(kāi)發(fā)工具的特點(diǎn) 25 PLC 的一般結(jié)構(gòu) 20 真空發(fā)生裝置的選型 15 下料裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 給料裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 各機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 并且經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試，在實(shí)驗(yàn)室的模擬運(yùn)行中，取得了良好的控制效果。 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 顆粒料包裝機(jī)的 PLC 控制設(shè)計(jì) 專業(yè)教研室： 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 0501 學(xué)號(hào) 0512110111 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 副教授 職稱 最終評(píng)定成績(jī) 200 年 月 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 顆粒料包裝機(jī)的 PLC的控制設(shè)計(jì) 全套圖紙，加 153893706 專業(yè)教研室： 學(xué) 號(hào)： 0512110111 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓 名： 指導(dǎo)教 師： 200 年 月 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 由于傳統(tǒng)繼電器控制的顆粒料包裝機(jī)工作時(shí)存在電路復(fù)雜、可靠性差、故障診斷與排除困難等缺點(diǎn)，提出了用 PLC 對(duì)包裝機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)程序優(yōu)化，及并行化處理，較好地實(shí)現(xiàn)了廠方提出的控制要求。 1 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀 13 紙供送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 20 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 氣缸的選型 35 結(jié)論 43 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 1 章 緒論 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀 可編程控制器 (Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。最初， PLC 主要是用在生產(chǎn)線控制和大型機(jī)械的控制上。近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)外開(kāi)放，日、美、西德等國(guó)生產(chǎn)的 PLC 已通過(guò)多種途徑進(jìn)入了我國(guó)，引起了各方面的重視并得到應(yīng)用。出廠檢驗(yàn)時(shí)各可編程控制產(chǎn)品 的廠家都有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)作依據(jù)。 （ 4）系統(tǒng)的開(kāi)放性和兼容性 開(kāi)放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。常用的專 用模塊包括：定位模塊、溫度測(cè)量模塊、高速采樣模塊、網(wǎng)絡(luò)接口模塊等 [2] 。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠 [6] 。如電機(jī)的啟動(dòng)與停止，電磁 閥的開(kāi)閉，工件的位置、速度、加速度的測(cè)定，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)以及溫度、壓力、流量等物理量的設(shè)定和控制等等。至于 PLC 對(duì)外部的聯(lián)系，只有 I/O 點(diǎn)，只要輸入輸出對(duì)象不變，就無(wú)須對(duì)硬接線作任何改動(dòng)。且環(huán)境溫度變化等因素都會(huì)對(duì)定時(shí)精度有直接的影響。繼電器邏輯只能對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制。用單片機(jī)作控制部件在成本方面具有優(yōu)勢(shì)。其通用性、兼容性和擴(kuò)展性都相當(dāng)差。 由于以上的原因，可以預(yù)見(jiàn)隨著 PLC 成本的下降和機(jī)器要求的提高，將很快在大部分場(chǎng) 合取代繼電器控制屏。我國(guó)包裝機(jī)械工業(yè)是改革開(kāi)放以后發(fā)展起來(lái)的，由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過(guò)引進(jìn)設(shè)備消化吸收研制出來(lái)的。且 PLC 與其他工業(yè)控制系統(tǒng)比較具有許多優(yōu)點(diǎn) : 1)更改控制邏輯只需修改軟件，無(wú)需對(duì)硬件作改動(dòng)； 2)程序可以復(fù)制，批量生產(chǎn)很容易； 3)電氣硬件設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化； 4)由于 PLC 除有繼電器功能外，尚有多種其它功能，可以實(shí)現(xiàn)繼電器無(wú)法實(shí)現(xiàn)的控制功能，實(shí)現(xiàn)某種程度上的智能化，并有可能使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化； 5)可靠性高； 6)成本相對(duì)于繼電控制而言稍高，但繼電器控制隨著所用中間繼電器數(shù)量的增加，成本急驟上升，而 PLC 控制幾乎保持不變，這一點(diǎn)對(duì)于復(fù)雜的控制來(lái)講具湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 有無(wú)可比擬的優(yōu)越性； 7)具有擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，當(dāng)需要較多 I/O時(shí)可以方便地?cái)U(kuò)展?？偨Y(jié)各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，將其用流程圖的形式表示出來(lái)，為實(shí)現(xiàn)高速全自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制做準(zhǔn)備。分料電磁閥控制顆粒箱轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行分料動(dòng)作。 當(dāng)切紙板上位傳感器采集到信號(hào)時(shí)，插紙電磁閥得電氣缸動(dòng)作使插紙桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行插紙下料動(dòng)作，插紙下料運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)氣缸為其提供動(dòng)力，插紙長(zhǎng)氣缸下降（插紙一）以后有個(gè)短暫的停留時(shí)間，在這個(gè)短暫的停留時(shí)間里分料板要完成錯(cuò)位動(dòng)作實(shí)現(xiàn)下料，此時(shí)料斗閥門電磁閥得電料斗閥門打開(kāi)，顆粒沿著中空的插紙桿下滑到?jīng)_壓成 U 型的紙盆內(nèi)。 我們知道包裝機(jī)速度越高，要求穩(wěn)定性和可靠性愈強(qiáng)。 傳統(tǒng)的包裝機(jī)在包裝材料切斷后迅速離開(kāi)的辦法是用不等速機(jī)構(gòu)。當(dāng)速度超過(guò) 300r/ min 時(shí)，整個(gè)機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能 變壞，動(dòng)載振動(dòng)和動(dòng)平衡較難解 決。單主機(jī)控制方式，對(duì)主機(jī)要求較高，危險(xiǎn)相對(duì)集中。再按啟動(dòng)，則進(jìn)入下一工步的運(yùn)行； ：從初始位置開(kāi)始，按啟動(dòng)按鈕，程序自動(dòng)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后返回到第一步開(kāi)始位置停止； ：按啟動(dòng)按鈕，程序完成一個(gè)周期的動(dòng)作后又接著從第一步開(kāi)始運(yùn)行，自動(dòng)循環(huán)。 PLC 負(fù)責(zé)按鈕、光電開(kāi)關(guān)和電接點(diǎn)壓力表信號(hào)的輸入，以及發(fā)出信號(hào)去控制各個(gè)氣缸、繼電器、真空泵等電氣元件，進(jìn)而控制各部分的運(yùn)行，同時(shí)控制相應(yīng)指示燈的顯示。 FX1N 系列是最多可控制 128 點(diǎn)的普及型微型 PLC。 存儲(chǔ)器規(guī)格大 內(nèi)置 8000 步 EEPROM 存貯器 無(wú) 需電池，維護(hù)輕松 軟元件范圍豐富 輔助繼電器： 1536 點(diǎn)，定時(shí)器： 256 點(diǎn)，計(jì)數(shù)器： 235 點(diǎn)，數(shù)據(jù)寄存器： 8000點(diǎn)。送紙架 5在氣缸的驅(qū)動(dòng)下以 3m/s 的速度，首先前進(jìn) 30mm 完成一段空行程為接下來(lái)的送紙做準(zhǔn)備。 卷筒狀材料供送時(shí)，會(huì)受到各種原因的影響，當(dāng)瞬時(shí)速度發(fā)生變化而導(dǎo)致出現(xiàn)時(shí)松時(shí)緊現(xiàn)象；當(dāng)瞬時(shí)牽引速度增大時(shí)，包裝材料卷將加速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于包裝材料卷及支承裝置中 轉(zhuǎn)動(dòng)件的慣性使得包裝材料帶的張力增大 [12] 。氣缸驅(qū)動(dòng)箱體作用完以后，箱體在自重的作用下落回到水平位置。在氣缸的驅(qū)動(dòng)下放刀板 5 緩慢向下運(yùn)動(dòng)，使得放刀板上的刀將紙切成菱形。導(dǎo)料機(jī)構(gòu)是在沖紙機(jī) 構(gòu)沖紙完成以后將顆粒導(dǎo)到包裝紙中。達(dá)到此壓力后上板 下板 2馬上復(fù)位，被包裝的物品在自重的作用掉在包裝袋里。根據(jù)兩者的優(yōu)點(diǎn)以及我們的需求選用真空泵作為真空發(fā)生裝置。 （ 4）正確地組合真空泵。選擇真空泵時(shí)，需要知道氣體成分，針對(duì)被抽氣體選擇相應(yīng)的泵。它主要用于：切紙機(jī)，燃燒降氧機(jī)、卷煙濾嘴成型機(jī)、電鍍槽液攪拌、霧化干燥機(jī)、水處理爆氣、絲網(wǎng)印刷機(jī)、照相制版機(jī)、注塑機(jī)自動(dòng)上料烘干機(jī)、液體灌裝機(jī)、粉末灌裝機(jī)、電焊設(shè)備、電影機(jī)械、紙張運(yùn)送、干洗衣服、清潔用途、空氣除塵、干瓶、氣體傳送、送料、收集等方面。 表 旋渦氣泵性能一覽表 型號(hào) XGB1 XGB2 XGB6G XGB7 XGB8 XGB9 XGB10 XGB11 XGB12 XGB13 XGB15 最大流量 (m3/h) 300 330 370 210 65 175 1000 135 100 110 480 最大壓力 (KPa) 30 33 40 28 12 26 50 18 14 16 42 正常工作壓力(KPa) 20 22 28 18 8 13 40 12 9 10 31 真 空 度(KPa) 21 21 29 20 10 18 31 15 11 12 30 電 動(dòng) 電 壓 3φ 380V 1φ220V 3φ380V 3φ 380V 1φ 220V 3φ 380V 3φ380V 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 機(jī) 功率 3 KW 4 KW KW KW KW KW 18.5KW KW KW 5KW KW 重量 kg 55 73 115 40 12 36 230 22 16 20 118 （資料來(lái)源： 氣缸選 型 氣缸的選型，主要是根據(jù)每個(gè)動(dòng)作的行程來(lái)確定的。往復(fù)式又分為活塞式和螺桿式，特性比較如下表： 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 表 活塞式和螺桿式特性表 類型 輸出壓力/MPa 吸入流量/ 3m 1物理傳感器應(yīng)用的是物理效應(yīng)，諸如壓電效應(yīng)，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。且考慮到所選的氣缸為單作用氣缸，所以選用三位四通的電磁閥 [13] 。 CPU 通過(guò)地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出 (I/O)接口電路相連接。正是由于 PLC 在現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的輸入環(huán)節(jié)采用了光電耦合，因而增強(qiáng)了抗干擾能力。 除了上面介紹的幾個(gè)主要部件外， PLC 還配有和各種外圍設(shè)備的接口，均用插座引出到外殼上，可配接編程器、計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、錄音機(jī)以及 A/D ， D/A串行通信模塊等 ，可以方便地用電纜進(jìn)行連接。其工作過(guò)程框圖如圖 所示。 當(dāng)所有的指令執(zhí)行完畢時(shí)，集中把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過(guò)輸出部件轉(zhuǎn)換成被控 設(shè)備能接收的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備，這就是輸出刷新階段。 T=(讀入一點(diǎn)時(shí)間 X 輸入點(diǎn)數(shù) )+(運(yùn)算速度 程序步數(shù) ) +(輸出一點(diǎn)時(shí)間 X 輸出點(diǎn)數(shù) )+故障診斷時(shí)間 () 顯然掃描時(shí)間主要取決于程序的長(zhǎng)短，一般每秒鐘可掃描數(shù)十次以上，這對(duì)于工業(yè)設(shè)備通常沒(méi)什么影響。自診斷內(nèi)容為 I/O部分、存儲(chǔ)器、 CPU 等，發(fā)現(xiàn)異常停機(jī)顯示出錯(cuò)。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)通過(guò)光電耦合送到數(shù)據(jù)寄存 器，然后通過(guò)數(shù)據(jù)總線送給 CPU。系統(tǒng)程序是用來(lái)控制和完成 PLC 各種功能的程序，這些程序是由 PLC 制造廠家用相應(yīng) CPU的指令系統(tǒng)編寫(xiě)的，并固化到 ROM 中。輸入輸出變換和物理實(shí)現(xiàn)可以說(shuō)是 PLC 實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，而輸入輸出變換實(shí)際上就是信息處理。 化學(xué)