【正文】 同時，我還要感 謝在本論文撰寫過程中，關(guān)心、幫助和鼓勵過我的老師和同事們。在此，我要深深地感謝他 !他高深的學(xué)術(shù)造詣、深入鉆研的精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度是我終身學(xué)習(xí)的楷模。在此，我對那些曾經(jīng)幫助我的老師、家人、同事、同學(xué)和朋友表示最衷心的感謝 ! 本文的研究工作是在我的老師的悉心指導(dǎo)下完成的。所有這些，都使我深深認(rèn)識到實踐的重要性。學(xué)到了很多的實踐的知識，特別是 PLC 的編程以及各個接口的接線。 ，加入了各種保護措施，盡量消除了各種可能的事故隱患。 2. PLC 程序采用模塊化設(shè)計思想，程序的注釋和文檔也比較充足，不僅在設(shè)計時使結(jié) 構(gòu)清晰，易于檢查和修改。 通過幾個月的研究與設(shè)計，經(jīng)歷了實驗室調(diào)試、模擬現(xiàn)場調(diào)試以及現(xiàn)場調(diào)試等幾個階段；最后在現(xiàn)場調(diào)試中各項功能都基本達到了預(yù)先設(shè)定目標(biāo)，保證全部邏輯正確完成，系統(tǒng)可正常工作。“ 11”方框為送紙一動作哦；其他的方框在程序中將體現(xiàn)出來。 總的程序包括初始化程序和主程 序；初始化程序是當(dāng)系統(tǒng)剛剛啟動時，對系統(tǒng)的各項設(shè)置進行初始化，在我們調(diào)試程序的時候，首先也要利用初始程序，手動啟動系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行各方面的設(shè)置；而主程序是整個系統(tǒng)正常運行的程序，在 SFC 的方框圖 中我們可以看出，主程序包括搖箱動作 、送紙動作、下料動作、壓紙切紙動作、及封口動作的程序。各狀態(tài)之間相互獨立，各狀態(tài)對應(yīng)的輸出明確，也便于程序調(diào)試，這種設(shè)計方法符合該系統(tǒng)的控制要求。各動作工作原理相同特別搖箱動作始終貫穿于整個工作周期中，即一個周期來回?fù)u兩次箱。送紙一動作到位后，碰到傳感器，傳感器給 PLC 一個輸入信號， PLC 再接著動作下一個動作。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 30 PLC 程序的優(yōu)化設(shè)計 為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省一個周期包裝時間，因此整個系統(tǒng)中各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系包括有單流程、選擇性分支與匯合、跳轉(zhuǎn)與循環(huán)等幾種基本的組合形式，很適合用 SFC 的 設(shè)計方法來進行編程。整個過程由 PLC 控制電磁閥開啟氣缸來驅(qū)動各個機構(gòu)按一定的順序動作。 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 29 根據(jù)包裝機械的包裝工藝寫出如下的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。用 SFC 進行程 序設(shè)計時，首先應(yīng)分析工藝流程，將一個復(fù)雜的工藝過程分解為若干個工序，理清各個工序的輸出任務(wù)和轉(zhuǎn)移條件，而無需在時刻變化的工序動作中進行設(shè)計 [3] 。程序控制的目的 是實現(xiàn)整個機械能夠穩(wěn)定的運行，將顆粒料物品包裝完整。如不正確返回步驟 5，如果正確則作第七步。 5. 編輯調(diào)試修改你的程序 (邏輯及語法檢查）； END，分段調(diào)試程序； 。（列表） 3. 設(shè)計控制原理圖 a. 設(shè)計出較完整的控制草圖； b. 編寫你的控制程序； c. 在達到你的控制目的的前提下盡量簡化程序。這個系統(tǒng)可能是單個機器，機群或一個生產(chǎn)過程； b. 判斷一下你所要控制的設(shè)備或系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)是否 符合可編程控制器的點數(shù)要求； c. 判斷一下你所要控制的設(shè)備或系統(tǒng)的復(fù)雜程度，分析內(nèi)存容量是否夠。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的原則 設(shè)計一個 PLC 控制系統(tǒng)需要以下七個步驟： 1. 系統(tǒng)設(shè)計與設(shè)備選型 a. 分析你所控制的設(shè)備或系統(tǒng)。另外，可以從可編程控制器中上載一個工作站，或從一個 CPU 中上載塊到PC。也可以下載整個用 戶程序到 EPROM 存儲卡中。可以通過在線連接下載各個塊或整個用戶程序到 RAM。 在參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個用戶程序到一個可編程控制器。為建立在線連接，編程設(shè)備和可編程控制器必須通過合適的接口相連。打開一個空的塊，然后用語句表，梯形圖 或順序功能圖輸入程序。為可編程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。連接表可用來定義網(wǎng)絡(luò)中可編程模板之間的通訊連接。 在生成一項目后，先插入站，然后借助于模板樣本對可編程控制器中的 CPU及各模板進行定義，通過雙擊站來啟動硬件的應(yīng)用程序。生成一個項目的主要任務(wù)就是為編程準(zhǔn)備這些數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括：硬件結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)、模板參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)，以及為可編程模板編制的程序。利用 GX Developer 可以方便地創(chuàng)建一個自動化解決方案。 PLC 程序的總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)采用的 PLC 軟件是三菱公司的 GX Developer， GX Developer 編程軟件可對硬件和網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)組態(tài)，具有簡單、直觀、便于修改等特點。 塊圖 (SFC)是 GX Developer 編程語言的圖形表達方式，順序功能流程圖編程是一種圖形化的編程方法，又稱功能 圖。與機器碼相似，如果一個程序是用語句表編寫的， CPU 執(zhí)行程序時則按每一條指令一步一步地執(zhí)行。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個觸點、復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你 追蹤 電信號在電源示意線之間的流動。通過編程器在對系統(tǒng)進行配置、程序編制、調(diào) 試和監(jiān)視，用戶界面方便友好。通過 GX Developer，用戶 可以進行系統(tǒng)配置和程序的編寫、調(diào)試，在線診斷 PLC 硬件配置狀態(tài)、控制 PLC 的運行狀態(tài)和 I/0 通道的狀態(tài)等。其工作過程框圖如圖 所示。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài)，按用戶程序進行運算處理，然后順序向輸出點發(fā)出相應(yīng)的控制信號。 PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式，在 PLC 中，用戶程序按先后順序存放， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行程序，直到遇到結(jié)束符后又返回第一條。微 機一般采用等待命令的工作方式。PLC 一般采用繼電器輸出，也有的采用晶閘管或晶體管輸出。 CPU 通過數(shù)據(jù)總線將要輸出的信號放到輸出數(shù)據(jù)寄存器中。 輸出接口電路 一般由微電腦輸出接口電路和功率放大電路組成。用戶程序是指使用者根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程和工藝要求編寫的控制程序，可以通過編程器或計 算機修改或增刪。系統(tǒng)程序是用來控制和完成 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)編寫的，并固化到 ROM 中。 CPU 通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線與存儲單元、輸入輸出 (I/O)接口電路相連接。 開關(guān)或傳感器繼電器觸電行程開關(guān)模擬量輸入地址總線 控制總線照明電磁裝置、電動機其他執(zhí)行裝置或接觸器編程單元輸入接口中央處理單元存儲器輸入輸出數(shù)據(jù)存儲輸出接口 圖 PLC 的一般結(jié)構(gòu) 中央處理機 中央處理機是 PLC 的大腦，它由中央處理器 (CPU)組成。這就要求 I/O 系統(tǒng)電路專門設(shè)計。輸入輸出變換和物理實現(xiàn)可以說是 PLC 實施控制的兩個基本點，而輸入輸出變換實際上就是信息處理。型號為： G1VTE015N1，數(shù)量為 11 個。 我們此次的選擇的主要是物理傳感器中的開關(guān)傳感器 —— 當(dāng)一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應(yīng)地輸出一個設(shè)定的低電平或高電平信號，用于判斷位置信號的有無。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學(xué)傳感器二大類。 傳感器是氣缸位置檢測元件，將位移轉(zhuǎn)換為電脈沖，用于在線測量活塞位移，以便 送到控制器中進行處理。再依據(jù)是氣動系統(tǒng)所需要的工作壓力和流量兩個參數(shù)，確定空壓機的輸出壓力 cp 和吸入流量 cq ，最終選取空壓機的型號 ()cp p p MPa??? ，一般境況下，令 ( 0 .1 5 ~ 0 .2 ) ( )p M P a?? p —— 氣動執(zhí)行元件的最高使用壓力， MPa cp —— 輸出空氣的絕對壓力， MPa p? —— 氣動系統(tǒng)的總壓力損失， MPa ( ) 5 0 . 2 5 . 2cp p p M P a M P a? ? ? ? ?? 設(shè)氣罐 b saqq? 3( / m in)cbq kq m? （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)） bq —— 向氣動系統(tǒng)提供的流量， 3/minm saq —— 氣動系統(tǒng)的平均耗 氣量， 3/minm cq —— 空壓機的吸入流量， 3/minm k —— 修正系數(shù)，主要考慮氣動元件、管接頭等各處的漏損、多臺氣動設(shè)備不一定同時使用的利用率以及增添新的氣動設(shè)備的可能性等因素。 min 功率 /KW 振動 噪音 維護量 排氣壓力脈動 價格 排氣方式 活塞式 ～ 30 ～220 大 大 大 大 較低 斷續(xù)排氣，需設(shè)氣罐 螺桿式 ～ 67 ～ 370 小 小 小 無 高 連續(xù)排氣。 由于我們選用的氣缸的工作的最大壓力為 1MPa，所以我們選空壓機為中壓的往復(fù)式容積型壓縮機。 空氣壓縮機的按工作原理分為容積型和速度型。送紙一的行程為 30mm，送紙二的行程為 157mm，因此選用氣缸為 SDA32 32 158 。像壓紙桿那個氣缸，動作要求只需要往下將紙壓住即可，因此設(shè)計它的行程為 3mm 即可滿足要求，根據(jù)這個行程我們選擇 SDA205 。 通過查下表選用 XGB8型號的真空泵，最大壓力 12Kpa，電機功率 。具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，噪音低，振動小等優(yōu)點。它可以單獨使用，也可作為增壓泵、擴散泵、分子泵的前級泵使用。 我們所選用的真空泵只需要滿足送紙過程中的吸真空，初步選用擴散泵中的XGB 型漩渦氣泵。應(yīng)用場合 —— 需供應(yīng)壓縮空氣，宜從事流量不大的間歇工作，適合分散使用。應(yīng)用場合 —— 適合連續(xù)、大流量工作，適合集中使用。真空的產(chǎn)生裝置有真空泵和真空發(fā)生器兩種。封口動作結(jié)束，整個山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 17 包裝完成。此行程的控制由電接點壓力表來控制，通過測量當(dāng)壓力達到 時剛好完成此行程。同時由于所用的包裝材料為薄頁紙，因此，在封口時所用的封口力不能太大，太大將會損壞包裝紙。沖紙動作完成以后導(dǎo)料板 1 上的抽板完成動作，顆粒料落到導(dǎo)料管中而充填到窩形的包裝紙中完成了充填動作。根據(jù)以上要求設(shè)計的沖紙導(dǎo)料機構(gòu)如下圖： 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 15 1導(dǎo)料板 2內(nèi)管 3外管 4固定板 5下料板 6導(dǎo)料管 7放刀板 8壓紙板 圖 下料裝置結(jié)構(gòu)圖 工藝過程 通過傳感器知道壓紙板 放刀板 7 完成壓紙切紙以后，此時氣缸驅(qū)動下料板 5 向下運動而將紙沖成窩形狀，在此裝一個傳感器，當(dāng)一碰到此傳感器就完成了沖紙動作。沖紙機構(gòu)是在包裝紙裁剪完畢后對其初步成型以方便充填物品能充填到包裝紙內(nèi)。為了避免產(chǎn)生噪音，在壓紙板 1下面安裝一塊海綿，以達到減震的目的。 為了使切出來的紙為菱形，將放刀板 5 的設(shè)計如下：山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 14 圖 放刀板結(jié)構(gòu)圖 整個壓紙切紙過程中，由于壓紙板 1 所選用的材料為鋼，而與壓紙板接觸的板也是鋼。同時彈簧還有一個作用即拖住壓紙板 1。由于此次設(shè)計將壓紙和切紙設(shè)計為同一桿，因此為了達到壓紙板 1動作到位后放刀板 5繼續(xù)往下動作的目的，在兩板之間安裝了彈簧 2。但是在裁剪之前應(yīng)固定紙條，以按照正確的尺寸進行裁剪，所以將壓紙動作設(shè)計在裁紙動作之前。為 了提高生產(chǎn)效率，在箱體內(nèi)開 50 個孔，好一次能完成 50 個包裝物。因此在水平位置安裝一個傳感器，箱體到達此位置即完成了搖箱動作。上孔直徑為Φ 24mm，下孔直徑為 Φ 15mm，箱體 3的下面放置一塊抽板 5，需要下料時將抽板抽出使得抽板上的孔正好與箱體上的孔對齊，這樣顆粒料就落到了導(dǎo)料管內(nèi)。根據(jù)下料管設(shè)計下料箱的結(jié)構(gòu)如下： 山東大學(xué)自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（本科） 12 1氣缸一 2氣缸二 3箱體 4斜坡 5抽板