【正文】 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的各位室友，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，姜巖蕾老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。而論文的完成是在我的導(dǎo)師姜巖蕾老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。但通過不斷的努力和同學(xué)們的大力支持，以及指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，我克服了困難完成了本次設(shè)計(jì)，同時(shí)我也獲得了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)到了很多新的知識(shí)。對(duì)PLC的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，了解了不同型號(hào)的PLC以及相關(guān)的編程軟件。但是該設(shè)計(jì)尚有不足，還有很多的擴(kuò)展功能沒有實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的檢測(cè)功能等等。本系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)以繼電器控制硬件電路的方法，采用人機(jī)界面取代繼電器，通過軟件的方式控制硬件電路。結(jié)論對(duì)于本次設(shè)計(jì)，成功采用PLC控制機(jī)械手和傳送帶的工作，完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，經(jīng)過多次的調(diào)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠、冗余性強(qiáng)，可以很好地適用于連續(xù)工作。 ，系統(tǒng)停止運(yùn)行。 無論系統(tǒng)何種運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)控制狀態(tài)和手動(dòng)控制狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)換。機(jī)械手上升；，機(jī)械手下降；，機(jī)械手左移；，機(jī)械手右移；，機(jī)械手夾緊；，機(jī)械手放松。手動(dòng)指示，系統(tǒng)指示燈仍亮。 當(dāng)SQ2到位信號(hào)到（），系統(tǒng)循環(huán)工作。同時(shí)傳送帶A啟動(dòng)運(yùn)行（）。，；同時(shí)傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行（）。斷電情況下連接好PC/PPI電纜，按照I/O分配表，用實(shí)驗(yàn)連線導(dǎo)線將PLC主機(jī)模塊輸入、輸出接口與實(shí)驗(yàn)板接口一一對(duì)應(yīng)連接，并將PLC主機(jī)模塊的電源端與實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源端相連接。下降停止，機(jī)械手開始上升，；，左移停止，機(jī)械手開始右移，；，機(jī)械手夾緊，機(jī)械手松開；，傳送帶A啟動(dòng)，傳送帶A才停止；，傳送帶B啟動(dòng)，傳送帶B才停止。此循環(huán)結(jié)束，開始裝下一箱。機(jī)械手繼續(xù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)夠24次時(shí)，傳送帶B啟動(dòng)。同時(shí)，機(jī)械手夾緊物體，機(jī)械手開始上升，同時(shí)機(jī)械手保持夾緊。其中各步是完全獨(dú)立的。在自動(dòng)裝箱過程中，當(dāng)傳送帶A到達(dá)指定位置時(shí)，由PS1發(fā)出信號(hào)，使傳送帶A停止；而后機(jī)械手啟動(dòng)運(yùn)行，將產(chǎn)品逐一放入箱內(nèi)，由PLC的計(jì)數(shù)器檢測(cè)機(jī)械手的循環(huán)次數(shù)，當(dāng)機(jī)械手累計(jì)循環(huán)24次時(shí)，傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)PS2檢測(cè)到空箱時(shí)發(fā)出信號(hào)，傳送帶B停止運(yùn)行；完成整個(gè)循環(huán)工作。因?yàn)橐髾C(jī)械手，傳送帶A和傳送帶B具有點(diǎn)動(dòng)控制功能，故分別設(shè)置自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩個(gè)啟動(dòng)按鈕。這樣就考慮針對(duì)不同的工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作控制輸出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱系統(tǒng)從傳送帶A開始工作到產(chǎn)品進(jìn)入空箱之中并完成精確的計(jì)數(shù)這樣一個(gè)周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。熔斷器選用RL115型熔點(diǎn)器,熔體的額定電流為30A。 電動(dòng)機(jī)的額定電流15A,FR1可以選用JR16,熱元件電流為20A,電流整定范圍為1422A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。熱繼電器是采用雙金屬熱元件,動(dòng)作機(jī)構(gòu),常閉觸頭和常開觸頭,復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。另一部分是接在控制電路中,與接觸器KM的線圈電路相串聯(lián)。 （8） 熱繼電器的選型 。 接觸器的選型有諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的35倍。常用的是CJ0CJ1CJ12B等系列。 1)交流接觸器。（7）接觸器的選型 接觸器是一種用來接通或斷開帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器,主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場(chǎng)合，并考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本系統(tǒng)選擇的電動(dòng)機(jī)是Kinco三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3S57Q04056，與之配套的驅(qū)動(dòng)器為Kinco 3M458三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它的部分技術(shù)參數(shù)如表23所示。外加電壓30V DC以下(輸出和0V之間) 10% 脈動(dòng)PP5%以下消耗電流平均25mA以下峰值80mA以下輸出NPN開路集電極晶體管 圖26反射式光電傳感器原理圖該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號(hào)為PM2LF10,其性能參數(shù)如表33所示。 圖25 PLC與光電開關(guān)的連接旁路電阻R的計(jì)算公式如下：式中：I為傳感器的漏電流（mA），UOFF為PLC輸入電壓低電平的上限值（V），RC為PLC的輸入阻抗（KΩ），RC的值根據(jù)輸入點(diǎn)不同有差異。 當(dāng)采用接近開關(guān)、光電開關(guān)等兩線式傳感器時(shí)，由于傳感器的漏電流較大，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)而導(dǎo)致PLC的誤動(dòng)作，此時(shí)可在PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻Ｒ，如圖25所示。當(dāng)有物體通過，接收器接收不到紅外光，于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)?？捎糜诋a(chǎn)品計(jì)數(shù)。 透射型光電開關(guān)是由分離的發(fā)射器和接收器組成并相對(duì)放置。這類傳感器主要應(yīng)用于零件或產(chǎn)品的自動(dòng)記數(shù)、光控開關(guān)、電子計(jì)算機(jī)的光電輸入設(shè)備、光電編碼器以及光電報(bào)警裝置等方面。這類光電傳感器利用光電元件受光照或無光照時(shí)“有”“無”電信號(hào)輸出的特性將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的開關(guān)信號(hào)。圖24 系統(tǒng)輸入/輸出接線圖（5） 傳感器的選擇 近年來，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，光電傳感器的功能不斷完善，現(xiàn)已成為與PLC相配套的系列產(chǎn)品，廣泛用于自動(dòng)包裝、打膠、罐裝、以及自動(dòng)裝配流水線。 （4） 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配如表21所示。 通訊功能增強(qiáng)提供內(nèi)置的RS232C端口和RS422端口。更經(jīng)過高低溫的考驗(yàn)，使得該P(yáng)LC可以適用在特殊的場(chǎng)合。 西門子小型系列PLC具有優(yōu)異的性能價(jià)格比，所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)： 小機(jī)殼內(nèi)會(huì)聚了先進(jìn)的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)。為小型的緊湊型設(shè)備提供人機(jī)界面(HMI)和高精度的測(cè)量方法。 S7200雖然體積小，但是提供了許多功能。 西門子S7200系列CPU224型 PLC的特點(diǎn)： 共計(jì)137字節(jié)，在加上程序存儲(chǔ)空間和備用存儲(chǔ)空間，初步估計(jì)共需1K字節(jié)。 （2） 用戶應(yīng)用程序占用內(nèi)存大小的估算 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。 系統(tǒng)輸出信號(hào)：機(jī)械手的上升下降，左移右移，夾緊放松，需要5個(gè)輸出端；傳送帶A和傳送帶B，需用2個(gè)控制輸出端；系統(tǒng)上電指示和手動(dòng)指示、裝箱指示需要3個(gè)輸出端；一個(gè)報(bào)警器，需要1個(gè)輸出端。系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程如下： （1） I/O點(diǎn)數(shù)的估算 系統(tǒng)輸入信號(hào)： 自動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； 手動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； 停止按鈕，需要1個(gè)輸入端； 手動(dòng)控制時(shí)，傳送帶A和傳送帶B獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制按鈕需要2個(gè)輸入端； 產(chǎn)品數(shù)量檢測(cè)信號(hào)SQ1和空箱位置檢測(cè)信號(hào)SQ2，需要2個(gè)輸入端； 機(jī)械手的上升下降，左移右移，夾緊放松，需要6個(gè)輸入端；故障報(bào)警消音按鈕，需要1個(gè)輸入端。 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)自動(dòng)裝箱系統(tǒng)的控制要求,系統(tǒng)應(yīng)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能。4 上述過程周而復(fù)始的進(jìn)行，直到按下停止按鈕，傳送帶A和傳送帶B同時(shí)停止。上升到位左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位下降，開始下一循環(huán)，用PLC作計(jì)數(shù)控制，對(duì)機(jī)械手這一循環(huán)計(jì)數(shù)。下降到位后機(jī)械手夾緊飲料瓶，2s后開始上升，而機(jī)械手保持加緊。圖22 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖 控制系統(tǒng)工作流程圖1 按下啟動(dòng)按鈕后，傳送帶A運(yùn)行直到光電開關(guān)PS1檢測(cè)到飲料瓶，才停止。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器（PLC）以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制，已進(jìn)入過程控制和位置控制等領(lǐng)域，成為一種多功能、高可靠性、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。 ②程序控制:在程序執(zhí)行階段，PLC順序掃描用戶程序，每執(zhí)行一條程序所需要的信息都從輸入映象寄存器和其他內(nèi)部寄存器中讀出并參與計(jì)算，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)輸出映象寄存器中。③輸出部分:如接觸器、電磁閥等，它們與PLC輸出端子相連接，用以控制被控對(duì)象的動(dòng)作。 圖21 PLC的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖 PLC控制系統(tǒng)組成①輸入部分：如按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等，直接與PLC輸入端子相連接，用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)，這些信號(hào)一般來自操作臺(tái)上的人工指令。如果把PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量→PLC→輸出變量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)信號(hào)等均作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng)PLC內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算、處理后送到輸出端子，作為PLC的輸出變量，對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行控制。 PLC的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理 PLC采用的是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括CPU,RAM,ROM和輸入、輸出接口電路等。進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，突現(xiàn)節(jié)約用工，改善工人工作環(huán)境，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約材料消耗和用工。并且有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種控制方式。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜