【正文】 aging production line, control system is simple, easy maintenance, strong adaptability, high automation, saving manpower, can greatly increase productivity.Key word:PLC。Palletizing automatic production line 目 錄第1章 緒論 1 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展、優(yōu)點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 1 包裝碼垛自動生產(chǎn)線的發(fā)展 4 課題主要研究內(nèi)容 5第2章 包裝碼垛自動生產(chǎn)線機械系統(tǒng)的工作原理 6 概述 6 包裝碼珠自動生產(chǎn)線系統(tǒng)組成 6第3章 包裝碼垛自動生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 10 PLC的基本結(jié)構(gòu) 10 PLC的主要組成部分 11 PLC的工作原理 12 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 13第4章 程序調(diào)試 36 程序輸入和編輯 36 梯形圖邏輯測試 37 監(jiān)控程序 38 監(jiān)控元件 39 退出PLC仿真運行 41結(jié) 論 42參考文獻 43致 謝 4444第1章 緒論可編程控制器是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，最初叫做可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展、優(yōu)點、應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。20世紀70年代初出現(xiàn)了微處理器。此時的PLC為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發(fā)展階段，計算機技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。這個時期發(fā)展了大型機和超小型機、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。（1）高可靠性PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對采用的器件進行嚴格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強的抗振動沖擊性能；無觸點的半導體電路來完成大量的開關(guān)動作，就不會出現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入/輸出（I/O）接口都采用了光電隔離措施，使外部電路和PLC內(nèi)部電路能有效的進行隔離；PLC模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進行更換，這樣就能盡量縮短系統(tǒng)的維修時間。（2）應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的PLC設(shè)計，使用戶能根據(jù)自己控制系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需的PLC的模塊并進行資源配置和PLC編程。而在PLC控制系統(tǒng)中，當控制要求改變時，不改動PLC外部接線，只需修改程序即可。雖然PLC是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶具有很強的程序設(shè)計能力，只要用戶具備一定的計算機軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。（4）易于安裝、調(diào)試、維修在安裝時，由于PLC的輸入/輸出接口已經(jīng)做好，因此可以直接和外部設(shè)備相連，而不再需要專用的接口電路。PLC的調(diào)試可先在實驗室模擬完成，模擬調(diào)試完成后再現(xiàn)場安裝、調(diào)試。在維修方面，PLC完善的診斷和顯示功能，可以通過模塊上的顯示或編程器等很容易地找出故障的模塊，而且由于模塊化設(shè)計，因此只需要對出錯的模塊進行更換即可。PLC不僅能做到遠程控制、進行PLC內(nèi)部通信與上位機進行通信，還具備專線上網(wǎng)、無線上網(wǎng)等功能。（6）體積小、重量輕由于PLC內(nèi)部電路主要采用微電子技術(shù)設(shè)計，因此它具有體積小、重量輕等特點?？删幊炭刂破鞯某霈F(xiàn)，除了取代傳統(tǒng)的繼電器控制外，正在逐步占領(lǐng)DCS和PID市場份額。全球最大的5家PLC制造商，德國SIEMENS公司、美國AB公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司約占全球市場銷售額的67%。我國應(yīng)用PLC還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領(lǐng)域，其它行業(yè)的應(yīng)用尚未普及，中國尚有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域等待開拓。我國的飲料包裝設(shè)備在許多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。目前，全世界PLC生產(chǎn)廠家約為200家，生產(chǎn)300多個品種。隨著微處理器技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，PLC也得到了迅速發(fā)展，其技術(shù)和產(chǎn)品日趨完善。（1）高速度、高I/O容量、功能強大隨著CPU處理速度的提高，PLC程序執(zhí)行的速度也越來越快；大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，相應(yīng)地使I/O的容量也得到增加；智能模塊的增加，使PLC能夠?qū)崿F(xiàn)的功能越來越多。以后人們不僅能通過通信模塊進行PLC與PLC、PLC與上位機之間的連接，還能通過撥號或者無線的方式使PLC聯(lián)網(wǎng)。這樣不僅可以通過梯形圖語言、助記符語言和功能模塊語言來編寫程序，也可以通過高級語言來編程。工業(yè)機器人是在第二次世界大戰(zhàn)期間發(fā)展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械操作手。它可以是固定式或移動式的，用于工業(yè)自動化作業(yè)中。包裝碼垛生產(chǎn)線是機電儀一體化高技術(shù)產(chǎn)品，適用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)。通過可編程控制器，對整個生產(chǎn)線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現(xiàn)的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。根據(jù)用戶要求，配上通訊接口和打印機，有打印日、月累計報表的功能。包裝碼垛自動生產(chǎn)線以PLC為控制核心，以鍵盤、按鈕或觸摸屏為輸入設(shè)備，PLC通過總線進行通信，完成對各電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向及各個接觸器、中繼器等的控制。其流程圖如圖11所示。石油化工、煤化工、化肥、糧食、港口等行業(yè)對包裝質(zhì)量和勞動效率的要求也日益提高,從而促進了這些企業(yè)的現(xiàn)代化改造。因此對包裝碼垛自動生產(chǎn)線的應(yīng)用研究具有重大的經(jīng)濟意義和現(xiàn)實意義。該課題主要完成以下四個方面的工作:(1)掌握PLC控制原理及編程；(2)熟識包裝碼垛生產(chǎn)線的工藝過程及動作流程；(3)PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計；(4)包裝碼垛生產(chǎn)線的程序調(diào)試。機電一體化技術(shù)又稱機械電子技術(shù)，是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。全自動包裝碼垛生產(chǎn)線是集機、電、儀于一體的高技術(shù)產(chǎn)品，它主要應(yīng)用于化工、糧食、食品及醫(yī)藥等行業(yè)中的粉、粒、塊狀物料(如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等)的全自動包裝，即對包裝過程中的稱重、供袋、裝袋、折邊、封口、倒袋整形、批號打印、檢測、轉(zhuǎn)位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業(yè)全部實現(xiàn)自動化。本生產(chǎn)線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結(jié)果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式。當?shù)竭_給定細給料重量時,完全關(guān)閉給料門，經(jīng)過一定的空中落料,稱量斗穩(wěn)定,并且卡袋機構(gòu)卡緊時,卸料門打開,物料進入放料斗,再落入袋內(nèi),給料結(jié)束。自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等部件組成。該部機采用雙盤自動切換工作方式，每盤可存儲200個以上空袋(編織袋或紙袋)，取袋時配有真空檢測系統(tǒng)。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關(guān)的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。［8］ 自動裝袋機的組成和工作原理自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構(gòu)成。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將己裝好物料的料袋送到夾口整形機內(nèi)。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口(此動作與開袋動作同時進行)使翻門插入袋口，并在檢測系統(tǒng)檢測到料袋位置正確后向全自動電子定量秤和過渡料斗發(fā)出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。 轉(zhuǎn)位輸送機的組成和工作原理轉(zhuǎn)位輸送機是由輸送機和料袋轉(zhuǎn)位機構(gòu)組合而成。料袋的轉(zhuǎn)位是通過光電信號控制轉(zhuǎn)位裝置，在料袋輸送過程中使料袋實現(xiàn)90176。料袋所需回轉(zhuǎn)的角度是以保證料袋口向內(nèi)為準，從而能夠保證垛形整齊、美觀。當料袋按工作程序要求實現(xiàn)轉(zhuǎn)位時，夾緊氣缸伸出，帶動夾板將料袋夾住，轉(zhuǎn)位電機帶動轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)體使料袋旋轉(zhuǎn)90176。 編組機的組成和工作原理編組機是碼垛機組中的重要部機之一，對提高碼垛質(zhì)量和速度起到關(guān)鍵的作用。編組機的工作原理是將轉(zhuǎn)位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現(xiàn)23編組和32編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。在下一個料袋到來時，光電開關(guān)又重新啟動電機重復(fù)上述動作。如果計數(shù)達到一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區(qū)。 推袋壓袋機的組成和工作原理推袋壓袋機主要由傳動機構(gòu)、推袋小車、導軌、壓袋機支架、壓袋框等機構(gòu)組成。當料袋進入壓平輸送機和壓平裝置時,上下皮帶將料袋向前輸送的同時,壓整裝置本身重量的一部分作用在料袋上,使袋內(nèi)物料分布均勻。整個推袋過程都是在位置信號控制下進行的，即其各段行程的運行速度是不同的，從而保證了碼垛質(zhì)量和工作效率。料袋在編組機上排列好后,通過推袋機將料袋推到分層機上,分層機先通過整形板對已編組的料袋組進行整形，然后，分層機再將整形后的一層料袋投放到升降機上的托盤上，完成一層料袋的碼垛。升降機是在碼垛過程中完成對空托盤的提升和對垛盤逐層下降以進行碼垛的設(shè)備。 托盤倉的組成和工作原理托盤倉主要由機架、叉板、主氣缸、光電開關(guān)組成。托盤輸送機將托盤倉中存儲的托盤輸送到碼垛工位。托盤倉的主氣缸用以頂起托盤。光電開關(guān)采用對射式光電開關(guān)，檢測托盤倉內(nèi)托盤的存儲量，以保證托盤的及時供給。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，而目前流行的PLC具有結(jié)構(gòu)小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、振動、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關(guān)控制。本包裝碼垛自動生產(chǎn)線動作關(guān)系復(fù)雜，I/0點數(shù)較多，以開關(guān)量控制為主，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC為控制核心部件。如果把PLC看作一個系統(tǒng)，外部的開關(guān)信號均為輸入變量，它們經(jīng)輸入接口存到PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器中，而后經(jīng)過邏輯運算或數(shù)據(jù)處理以輸出變量的形式送到輸出接口，從而控制輸出設(shè)備。［11］圖31 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC的主要組成部分（1）中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序內(nèi)存中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。（2）內(nèi)存根據(jù)內(nèi)存存儲內(nèi)容的不同，我們把內(nèi)存分為：系統(tǒng)程序內(nèi)存：用來存放系統(tǒng)程序的內(nèi)存。用戶程序內(nèi)存：用來存放用戶根據(jù)控制要求編制的程序。數(shù)據(jù)存儲器：用以存放PLC運行中的各種數(shù)據(jù)的內(nèi)存。（3）輸入/輸出單元輸入/輸出(I/0)單元是PLC與外部設(shè)備相互聯(lián)系的窗口。這些