【正文】 穩(wěn)定性好抗干擾能力強以及編程簡單維護方便通訊靈活等優(yōu)點在電器控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 PLC 不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制還能完成定時計算計數(shù)和各種閉環(huán)控制功能整個控制系統(tǒng)利用 PLC 的控制實現(xiàn)了空箱傳送產(chǎn)品運輸產(chǎn)品計數(shù)等功能并且有手動控制和自動控制兩種控制方式在生產(chǎn) 線自動裝箱控制的控制系統(tǒng)應(yīng)用可使生產(chǎn)線的控制更加靈活可靠進而提高生產(chǎn)效率突現(xiàn)節(jié)約用工改善工人工作環(huán)境減輕工人勞動強度節(jié)約材料消耗和用工 [3] 因此本文選擇 PLC 控制系統(tǒng)來實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制并完成定時計算計數(shù)和各種閉環(huán)控制功能進而實現(xiàn)飲料瓶的自動化裝配 22 本文主要研究內(nèi)容 設(shè)計任務(wù)書 一設(shè)備概述 該自動裝箱系統(tǒng)可把 12 瓶飲料裝成一箱本系統(tǒng)由皮帶傳輸機傳送瓶子當(dāng)?shù)竭_(dá)裝箱位置時機械手下降夾起瓶子后上升上升到位后再向右移動把瓶子裝進紙箱內(nèi)然后機械手返回原位開始下一個動作 該系統(tǒng)中皮帶傳輸機機械手均由 PLC控制機械手由三臺電動機控制一臺電機帶動夾緊機構(gòu)一臺電機帶動升降機構(gòu)一臺電機帶動移動機構(gòu)如圖 21 所示 圖 21 機械手控制示意圖 二設(shè)計任務(wù)和要求 對生產(chǎn)線上某種產(chǎn)品自動按指定數(shù)量 如 12 個 裝箱產(chǎn)品裝箱前及裝箱后都由傳送帶傳送生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置示意圖如圖 22所示生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶 A傳送裝入由 B傳送的空箱中每 12個產(chǎn)品裝入一箱當(dāng)傳送帶 A傳送了 12個產(chǎn)品裝入一箱后傳送帶 B 將該箱產(chǎn)品移走并傳送下一個空箱到指定位置等待傳送帶 A傳送來的產(chǎn)品 圖 22 生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置示意圖 用 PLC 控制整個控 制裝置要達(dá)到以下要求 按下控制裝置啟動按鈕后傳送帶 B 先啟動運行拖動空箱前移至指定位置 達(dá)到指定位置后由 SQ2 發(fā)出信號使傳送帶 B 制動停止 傳送帶 B停車后傳送帶 A啟動運行產(chǎn)品逐一落人箱內(nèi)由傳感器檢測產(chǎn)品數(shù)量當(dāng)累計產(chǎn)品數(shù)量達(dá) 12 個時傳送帶 A 制動停車傳送帶 B 啟動運行 上述過程周而復(fù)始地運行直到按下停止按鈕傳送帶 A和傳送帶 B同時停止其工作流程如圖 23 所示 應(yīng)有必要的信號指示如電源有電傳送帶 A 工作和傳送帶 B 工作等 傳送帶 A 工作和傳送帶 B 應(yīng)有獨立點動控制以便于調(diào)試和維修 圖 23 生產(chǎn)線自動裝箱工作流程圖 主要 解決的問題 在傳統(tǒng)的工業(yè)控制中一般都是由繼電器來進行控制的當(dāng)今的 PLC 吸收了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的成果在很多領(lǐng)域 PLC 已經(jīng)取代了繼電器進行控制在傳統(tǒng)的控制中傳送帶的控制通常是通過繼電器來完成維護復(fù)雜本設(shè)計介紹了通過PLC 來對傳送帶進行自動控制該系統(tǒng)有一個機械手和兩個傳送帶即運物機械手包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶 依據(jù)提出的要求我們需要解決的關(guān)鍵是 對機械手的上升下降左轉(zhuǎn)右和夾緊松開的執(zhí)行對傳送帶 A 拖動飲料瓶到指定位置的控制 對傳送帶 B拖動空箱到指定位置的控制以及傳送帶 A制動后機械手的運行對這一循環(huán)的計數(shù)和傳送 帶 B 的運動怎么使其形成一個循環(huán)的過程 對機械手和傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報警功能同時機械手傳送帶 A 和傳送帶 B 應(yīng)有獨立點動控制以便于調(diào)試和維修 最后還要對機械手運送的產(chǎn)品進行指定數(shù)量的檢測 對于傳送帶的控制可采用步控指令實現(xiàn)步進控制而對于傳送帶的獨立點動控制可設(shè)置一個手動控制按鈕當(dāng)其按下時系統(tǒng)可進行獨立點動控制對于 PLC 這些都可通過軟件完成要求其中需要用傳感器來進行位置檢測和產(chǎn)品計數(shù) 第 3 章 PLC 的概述 31 PLC 的硬件結(jié)構(gòu) PLC采用的是典型的計算機結(jié)構(gòu)主要包括 CPURAMROM和輸入輸出接口電路等其內(nèi)部 采用總線結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸如果把 PLC 看作一個系統(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)信號模擬信號傳感器檢測信號等均作為 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)部邏輯運算或其他各種運算處理后送到輸出端子作為 PLC 的輸出變量對外圍設(shè)備進行控制 PLC 的一般內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖 31 所示 圖 31 PLC 的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖 32 PLC 控制系統(tǒng)組成 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)生輸入控制信號這些信號一般來自操作臺上的人工指令 控制 部分反復(fù)執(zhí)行根據(jù)被控對象的實際控制要求所編制的處理程序并產(chǎn)生各種輸出號 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象的動作 33 PLC 的工作過程 輸入處理 PLC 以重復(fù)掃描方式執(zhí)行用戶處理程序在執(zhí)行程序前首先按地址編碼順序?qū)⑺休斎攵俗拥耐〝酄顟B(tài) 輸入信號 讀入輸入映象寄存器中然后開始執(zhí)行用戶處理程序在執(zhí)行過程中即使輸入信號發(fā)生變化輸入映象寄存器的內(nèi)容也不變直到下一個掃描周期的輸入處理階段才重新讀取輸入狀態(tài) 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算然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)輸出映象寄存器中 輸出處理當(dāng)全部指令執(zhí)行完畢后將輸出映象寄存器中的狀態(tài)全部傳送到輸出鎖存寄存器中構(gòu)成 PLC 的實際輸出并由輸出端子送出隨著微電子技術(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)用場合最多的工業(yè)控制微型計算機 [4] 第 4 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 41 硬件的選型 PLC 型號的選擇 因為本系統(tǒng)是對開關(guān)量進行控制的應(yīng)用系統(tǒng)而且對控制速度要求不高所 以可選用西門子 S7200系列的 CPU226型可編程控制器 PLC作為控制核心該單元為40 點 IO24 點輸入 16 點輸出所以滿足系統(tǒng)輸入輸出點需要西門子 S7200 系列CPU224 型 PLC 的特點 高速計數(shù)器能方便的測量高速運動的加工件 擴展能力增強最大到 12ch 的模擬量 帶高速掃描和高速中斷的高速處理 可方便的與西門子的可編程序終端 PT 相連接為機器操作提供一個可視化界 面 ADDA 精度大幅度提高分辨率為 16000 可進行分散控制和模擬量控制 通訊功能增強提供內(nèi)置 RS232C 端口及 RS485 的適配器 S7200 雖然體積小但是提供了許多功能具有強大的模擬量擴展功能能夠帶3塊模擬量輸入輸出模塊能夠連接觸摸屏提供新的適配器把外設(shè)口轉(zhuǎn)成 RS485口為小型的緊湊型設(shè)備提供人機界面 HMI 和高精度的測量方法采用 S7200 將在很小的空間內(nèi)獲得許多先進的功能小機殼內(nèi)會聚了先進的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)為輕工行業(yè)醫(yī)療制冷行業(yè)傳送設(shè)備和緊湊型的制造商提供更優(yōu)越的性能和更高的附加值 西門子小型系列 PLC 具有優(yōu)異的性能價格比所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點 穩(wěn)定的性能西門 子系列 PLC 外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊西門子公司長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗和嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)保證了其可靠穩(wěn)定的性能即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍然能正常運行更經(jīng)過高低溫的考驗使得該 PLC 可以適用在特殊的場合 通訊功能增強提供內(nèi)置的 RS232C 端口和 RS422 端口西門子完全開放的通訊協(xié)議可以方便的實現(xiàn)上位機遠(yuǎn)程監(jiān)控功能用戶可以隨心所欲自己定制開發(fā)通訊監(jiān)控系統(tǒng) 高速的程序執(zhí)行速度更快的程序指令執(zhí)行速度使得控制過程精確無誤 很強的擴充能力模擬量可以增加到 12路系統(tǒng)支持 Device Net協(xié)議具有強大的擴充能力通過遠(yuǎn)程端子可以擴充 到 256 點方便組成集散控制系統(tǒng) 傳感器的選擇 近年來隨著生產(chǎn)自動化程度的提高光電傳感器的功能不斷完善現(xiàn)已成