【正文】 士學(xué)位論文 8 動(dòng)，所以可靠性和可維護(hù)性都較差。由于 PLC 的定時(shí)是對(duì)時(shí)基脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)來實(shí)現(xiàn)的，所以如果是對(duì)外脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就成為計(jì)數(shù)器。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。 對(duì)于限時(shí)控制，繼電器是利用時(shí)間繼電器的延時(shí)動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的。而 PLC 是以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的控制裝置，其運(yùn)行速度為每個(gè)指令步數(shù)十微秒 （ 對(duì)于高速 PLC 則是 5微秒以下 ） 。一次動(dòng)作一般為數(shù)十毫秒。 繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于 PLC 來講，只要用 PLC 配備的編程器在現(xiàn)場(chǎng)就可以完成更改。如果要在現(xiàn)場(chǎng)做一些更改和擴(kuò)展更是難以實(shí)行。目前，工業(yè)界比較有代表性的控制方式主要有以下幾個(gè)類別 :繼電器控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，集散型控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)控制主要是由繼電器或分離的電子線路來實(shí)現(xiàn)的。 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)遇到大量的開關(guān)量、脈沖量及模擬量等控制裝置。 從而更好的滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的控制和管理需要。這樣使控制更有效，系統(tǒng)更可靠?？v觀各著名廠商，其 PLC 產(chǎn)品都有不同程度的冗余功能，而且發(fā)展越來越完善。要保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，首先要求系統(tǒng)各單元的質(zhì)量要得到保證。硬件冗余的容錯(cuò)技術(shù)將進(jìn)一步得到應(yīng)用，不僅會(huì)有 CPU 單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 1/0 單元冗余、而且整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)冗余。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。怎樣才能使一個(gè)系統(tǒng)既具有通用性又具備專業(yè)化呢 ?硬件系統(tǒng)的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。 （ 5） 通用性和專業(yè)化的結(jié)合 ： 可編程控制產(chǎn)品是通用的。當(dāng)今可編程控制產(chǎn)品種類繁多，加上自動(dòng)化項(xiàng)目越來越大，致使常常在一個(gè)工程項(xiàng)目中出現(xiàn)不同廠家的產(chǎn)品做主從站的現(xiàn)象，這就要求每一廠家的產(chǎn)品族中，都要考慮到和其他廠家產(chǎn)品的兼容性問題 ： 另一方面，可編程控制器與工業(yè)控制機(jī)等其他裝置的通信難易也體現(xiàn)了開放性的特點(diǎn)。 （ 4） 系統(tǒng)的開放性和兼容性 ： 開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相成的概念。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 這樣 PLC 執(zhí)行指令的速度將達(dá)到納秒級(jí)。 （ 2） CPU 處理速度進(jìn)一步加快 ： 目前 PLC 的 CPU 與微型計(jì)算機(jī)的 CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級(jí)。目前，各個(gè)公司的總線、擴(kuò)展接口及通信功能都是各自獨(dú)立制 定的，現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。綜合來看， PLC 的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面 ： （ 1） 體系結(jié)構(gòu)開放化及通信功能 的標(biāo)準(zhǔn)化 ： 大多數(shù) PLC 系統(tǒng)都采用了開放性體系結(jié)構(gòu)。僅僅將 PLC 理解為開關(guān)量控制的時(shí)代已經(jīng)過去， PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業(yè)生產(chǎn)的廣泛需要，而且將通信技術(shù)和信息處理技術(shù)融為一體。如寶鋼工程應(yīng)用了數(shù)百臺(tái) PLC，首鋼、武鋼、開灤煤礦也分別應(yīng)用了美國和德 國 的 PLC。 據(jù)國外資料介紹 :2020 年美國 PLC 用戶中，有 42%來自自動(dòng)程序操作部門 （ 如汽車、拖拉機(jī)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)等 ） 、 33%來自石油化工業(yè)、 11%來自食品飲料業(yè)、 8%來自冶金工業(yè)、其余部分來自造紙、采礦、污水處理等部門 。 由于 PLC 是為工業(yè)控制所生產(chǎn)的通用性很強(qiáng)，適合于大批量生產(chǎn)的裝置，所以成本迅速下降；加上其是專為工業(yè)控制所設(shè)計(jì)，所以具有極好的抗干擾性能；并且他的 連接和使用 都極為方便，實(shí)現(xiàn)了低水平的操作、高性能的控制，所以在機(jī)械制造業(yè)深受歡迎。三菱、日立、富土、東芝、橫河、日電等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。但不久，西德的西門子（ SIEMENS） 公司、 BBC 公司就開始研制 PLC，當(dāng)時(shí)主要是用于大型設(shè)備上。現(xiàn)代 PLC 已經(jīng)成為真正的工業(yè)控制設(shè)備。 可編程控制技術(shù)的現(xiàn)狀 可編程控制器 （ Programmable Controller） 是 以自動(dòng)控制技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，目前已被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。 可以說，只要有人類的存在，就必然有包裝機(jī)械行業(yè)的存在。 以埃及為例，由于埃及新的內(nèi)閣政府頒發(fā)了 關(guān)于 “到 2020 年，所有的食品都必須有包裝 ”的法規(guī)，再加上埃及私有化進(jìn)程的進(jìn)行，使得埃及的包裝設(shè)備市場(chǎng)需求量一直以每年 25%的速度增長(zhǎng)，它的包裝設(shè)備市場(chǎng)充滿著非常多的商業(yè)機(jī)會(huì)，具有很大的潛力，但是埃及的包裝設(shè)備僅 30%由本地提供，而 70%則由國外進(jìn)口 ， 進(jìn)口國家主要有意大利、中國、德國和西班牙。 在國際出口方面，中國自動(dòng)包裝設(shè)備有著龐大的出口商機(jī)。 2020 年 14 月，全國包裝機(jī)械累計(jì)產(chǎn)量為 26596 臺(tái)， 12 月中國全部包裝專用設(shè)備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值 萬 元 ，實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入 萬元，實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額為 萬 元。 據(jù)統(tǒng)計(jì)： 2020 年，中國全部包裝專用 設(shè)備制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)累計(jì)工業(yè)總產(chǎn)值 萬 元，全國包裝機(jī)械累計(jì)產(chǎn)量為 108397 臺(tái)，實(shí)現(xiàn)累計(jì)產(chǎn)品銷售收入 萬 元，實(shí)現(xiàn)累計(jì)利潤總額為 413382 千元。 自動(dòng)包裝設(shè)備的市場(chǎng)分析 眾所周知，生產(chǎn)效率是企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲取勝利的關(guān)鍵。未來幾年，我國包裝設(shè)備應(yīng)盡快提高產(chǎn)品技術(shù)含量，加快研制步伐， 另外也要加快產(chǎn)品的技術(shù)革新。 （ 3） 市場(chǎng)壟斷化： 包裝機(jī)械市場(chǎng)日趨壟斷化 ， 目前我國除了一些小型包裝機(jī)有一定規(guī)模和優(yōu)勢(shì)以外，其他包裝機(jī)械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場(chǎng)上需求量大的一些成套包裝 生 產(chǎn)線，在世界包裝市場(chǎng)中均被幾家大包裝機(jī)械企業(yè)所壟斷。 （ 2） 產(chǎn)品兩極化： 使用 包裝機(jī)械的最終目的在于提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品多樣化 。 我國包裝行業(yè) 未 來 的 發(fā)展趨勢(shì) 生產(chǎn)高效率化、資源高利用化、 產(chǎn)品節(jié)能化、高新技術(shù)實(shí)用化、科研成果商業(yè)化已成為世界各國包裝行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，這也是我國包裝行業(yè) 發(fā)展的方向。 （ 7） 名牌正在形成，生產(chǎn)集中不夠： 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 包裝行業(yè)本身是個(gè)新興行業(yè)，二十年的時(shí)間尚不足以形成深入人心的品牌，但是一貫堅(jiān)持質(zhì)量第一的企業(yè)首先具備了創(chuàng)名牌的基礎(chǔ) ， 加上在競(jìng)爭(zhēng)中不斷創(chuàng)新，高新技術(shù)的應(yīng)用和前沿工藝的探索，知名企業(yè)、知名產(chǎn)品將被逐漸篩選出來。 科研成果的產(chǎn)銷脫節(jié)不僅造成 了 巨大的浪費(fèi)， 而且不 利于技術(shù) 的 進(jìn)步 ， 有些前沿工作僅靠某一院所無力完成，急需企業(yè)投入資金。 即使市場(chǎng)需求較大，但由于同一地區(qū)大量重復(fù)生產(chǎn)，造成低價(jià)激烈競(jìng)爭(zhēng)，利潤空間極 小。一些包裝機(jī)械的生產(chǎn)企業(yè)很多，低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)造成偷工減料，降低鋼號(hào)，以致耐磨損、耐腐蝕性能大大降低。低水平重復(fù) 生產(chǎn)造成的嚴(yán)重后果是擾亂市場(chǎng)、技術(shù)倒退、企業(yè)自殺、行業(yè)受損等?？傮w趨勢(shì)是高起點(diǎn)的較少，大多數(shù)企業(yè)在低水平設(shè)備上徘徊。 雖然存在這些問題，但根據(jù)全國包裝工業(yè)統(tǒng)計(jì)年報(bào)顯示，我國包裝工業(yè)總體發(fā)展情況正常，發(fā)展速度較快，結(jié)構(gòu)調(diào)整出現(xiàn)一定變化，包裝工業(yè)整體實(shí)力 得到 進(jìn)一步增強(qiáng)。 （ 2） 產(chǎn)品技術(shù)差距： 目前國外 的 發(fā)展趨勢(shì)是智能化，遠(yuǎn)程 操作與控制，盡管我國 已經(jīng) 開始研制 ，但與國外先進(jìn)技術(shù)水平相比還 存在 很大差距。 但是，我們離國 際水平還存在很大一段距離，尤其是在包裝設(shè)備科技含量上的差距更大， 這使得我國在建材工業(yè)、糧食加工工業(yè)、冶金、 化工 等需要包裝活動(dòng)的行業(yè)不能擺脫繁重的體力勞動(dòng)，因而這些 行業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率低下、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、 物料浪費(fèi)嚴(yán)重 ， 能源耗費(fèi)高， 嚴(yán)重困擾這些行業(yè)的發(fā)展。 行業(yè)從無到有，從小到大，逐步發(fā)展壯大， 經(jīng)過 20 多年的 努力 ，我們?cè)谝揽孔约毫α康耐?時(shí)，積極吸收國外的先進(jìn)技術(shù)， 包裝機(jī)械工業(yè) 在包裝機(jī)械化、自動(dòng)化方面已取得了世人矚目的進(jìn)步 ，初步形成了包裝機(jī)械研究、設(shè)計(jì)及制造的獨(dú)立體系，設(shè)備在數(shù)量、品種、水平 等 方面均有較大發(fā) 展，成為了我國機(jī)械工業(yè)十大支柱產(chǎn)業(yè)之一 ，堪稱 “朝陽工業(yè) ”。 包裝 機(jī)械 行業(yè) 的 現(xiàn)狀及發(fā)展 趨勢(shì) 我國包裝 機(jī)械 行業(yè)現(xiàn)狀 我國包裝機(jī)械工業(yè) 是改革開放以后才發(fā)展起來的，由于起步較晚，大部分設(shè)備都是通過引進(jìn)國外設(shè)備 ， 進(jìn)而消化吸收研制出來的，很長(zhǎng)時(shí)間都沒有形成一個(gè)獨(dú)立的行業(yè) ， 20 世紀(jì) 80 年代初，我國政府發(fā)布的機(jī)械產(chǎn)品目錄中還沒有包裝機(jī)械這一門類。傳統(tǒng)的包裝機(jī)械多采用機(jī)械式 控制， 造成了 浪費(fèi)能源，材料損耗大，工作效率 低 等缺點(diǎn)。s opening is smaller. Thus the material weighing is more precise, on the other hand, it will raise the utility rate of material up greatly, and the most important point is that it will raise the production efficiency, also has created more values for the enterprise. Moreover, this system39。s living standard enhanced unceasingly, industrial developments such as food,building materials industry are getting quicker and quicker, each profession is getting bigger and bigger to the automatic packaging equipment39。 fast development, various countries39。 另外，本系統(tǒng)的自動(dòng)化程度較高，節(jié)省了勞動(dòng)力的投入，并且精度較高，可靠性良好，相信會(huì)有良好的發(fā)展前景。在包裝過程中，通過稱重傳感器 測(cè)量物料重量信號(hào) 并利用 PLC的 PID功能 對(duì)進(jìn)料門（ 電動(dòng) 閥 ） 開度進(jìn)行控制，控制原則是設(shè)定重量與過程變量的偏差越大則電動(dòng)閥開度越大，反之偏差越小電動(dòng)閥開度越小。但是，我國包裝行業(yè)起步較晚，與國外的包裝行業(yè)存在著很大距離，包裝設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)落后，因而造成生產(chǎn)效率低下，物料嚴(yán)重浪費(fèi)，能源耗費(fèi)大。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。近年來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各國人民的生活水平不斷提高，食品、建材等工業(yè)發(fā)展越來越快，各個(gè)行業(yè)對(duì)自動(dòng)包裝設(shè)備的需求越來越大。 本 此設(shè)計(jì) 主要介紹了一種以 PLC（ 可編程控制器 ） 為控制核心的自動(dòng)包裝控制系統(tǒng)。這樣一來就使得物料稱重更加精確，大大地提高了物料的利用率，更重要的是提高了生產(chǎn)效率，也就為企業(yè)創(chuàng)造了更多的價(jià)值。 關(guān)鍵詞 ： PLC（可編程控制器） ； PID；自動(dòng)包裝 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 II ABSTRACT The packing is the essential condition that the product enters the current distribution realm, but realizes the packing principal means uses the packaging machinery. In recent years, along with global economics39。 people39。s demand. But, our country start to be late in the profession of packing, and has the very great distance with the overseas packing profession, the equipment of packing to be simple, the technology is backward, thus causes the production efficiency to be low, the material wastes seriously, the energy consumes in a big way. This design mainly introduces an automatic packaging control system that take the PLC （ programmable logic controller） as the core of control. During the packing process, to measure the material weight signal through the Weighing Sensor and use the PID of PLC to control the opening of gate （ Electrically operated valve）， The control principle is the set point and the process variable deviation is bigger, then the opening of Electrically operated valve is bigger, Otherwise the deviation smaller Electrically operated valve39。s automaticity is high, it sav