【正文】 效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。2002年11月3至7日在芝加哥舉行的國(guó)際PACK EXPO上，我們可以看到多家自動(dòng)化公司展示的最新的包裝設(shè)備和新技術(shù)。可見(jiàn)自動(dòng)裝箱技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷加快，對(duì)控制系統(tǒng)提出了愈來(lái)愈嚴(yán)格的要求?？刂品绞揭灿稍瓉?lái)的分散控制發(fā)展為集中控制。由于可編程控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。控制系統(tǒng)從20世紀(jì)四十年代就開(kāi)始使用了，早期的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身。這一代系統(tǒng)以PLC和DCS為代表，從七十年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。同時(shí)，DCS也開(kāi)始向小型化的方向拓展。在中國(guó)，自動(dòng)化技術(shù)還未成熟，還需要長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，所以將會(huì)有很大的空間來(lái)發(fā)展此技術(shù)。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速度發(fā)展也需要這項(xiàng)技術(shù)來(lái)促進(jìn)和加速，相信在自動(dòng)化技術(shù)成熟以后，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)也將有飛躍性的進(jìn)步。這樣中才會(huì)有穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。這部分文章介紹的是國(guó)內(nèi)發(fā)展概況么？ 國(guó)外生產(chǎn)線自動(dòng)化發(fā)展概況從上世紀(jì)30年代開(kāi)始，機(jī)械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，大型自動(dòng)生產(chǎn)線承擔(dān)的加工對(duì)象也隨之改變。為了解決這一問(wèn)題，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司率先研制出第一臺(tái)可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC），并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功。近年來(lái)又出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS），綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），智能機(jī)器人等多項(xiàng)高技術(shù)。 本文主要研究?jī)?nèi)容 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、概述對(duì)生產(chǎn)線上某種產(chǎn)品自動(dòng)按指定數(shù)量（如12個(gè)）裝箱，產(chǎn)品裝箱前及裝箱后由傳送帶傳送。生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶A傳送，裝入由B傳送的空箱中。圖11 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制裝置示意圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用PLC控制整個(gè)控制裝置要達(dá)到以下要求:（1） 按下控制裝置啟動(dòng)按扭后，傳送帶B先啟動(dòng)運(yùn)行，拖動(dòng)空箱前移到指定位置，到達(dá)指定位置后，由SQ2發(fā)出信號(hào)，使傳送帶B制動(dòng)停止。（3） 上述過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行，直到按下停止按扭，傳送帶A和傳送帶B同時(shí)停止。（4） 應(yīng)有必要的信號(hào)指示，如電源有電、傳送帶A工作和傳送帶B工作等。圖12 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖 主要解決的問(wèn)題在傳統(tǒng)的工業(yè)控制中，一般都是由繼電器來(lái)進(jìn)行控制的，當(dāng)今的PLC吸收了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成果。在傳統(tǒng)的控制中，傳送帶的控制通常是通過(guò)繼電器來(lái)完成，維護(hù)復(fù)雜。該系統(tǒng)有兩個(gè)傳送帶，即包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。為使空箱恰好對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)品傳送帶的末端，以便使產(chǎn)品剛好落入包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳感器，用以檢測(cè)包裝箱是否到位。依據(jù)提出的要求，我們需要解決的關(guān)鍵是對(duì)傳送帶B拖動(dòng)空箱到指定位置的控制；以及傳送帶B制動(dòng)后傳送帶A的啟動(dòng)和傳送帶A制動(dòng)后傳送帶B的啟動(dòng)，怎么使其形成一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，對(duì)傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報(bào)警功能；同時(shí)傳送帶A和傳送帶B應(yīng)有獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制，以便于調(diào)試和維修；最后還要對(duì)傳送帶A運(yùn)送的產(chǎn)品進(jìn)行指定數(shù)量的檢測(cè)。對(duì)于PLC這些都可通過(guò)軟件完成要求；其中需要用傳感器來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)和產(chǎn)品計(jì)數(shù)。但是在一些較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，特別是涉及到時(shí)序控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)，必須使用大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、接觸器等，而且控制線路復(fù)雜、器件多、接點(diǎn)多，因而在這類控制系統(tǒng)中可靠性低、可維護(hù)性差。目前PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其應(yīng)用面幾乎覆蓋了整個(gè)工業(yè)企業(yè)，廣泛應(yīng)用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過(guò)程控制中。用于自動(dòng)控制系統(tǒng)中，其反應(yīng)時(shí)間、跟蹤能力差，有可能使得系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。PLC除采用優(yōu)質(zhì)器件等外，在硬件方面采用了較先進(jìn)的電源，用以防止由電源回路串入干擾。而外部輸入/輸出電路則一律采用光電隔離，加上常規(guī)濾波和數(shù)字濾波；軟件方面設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT、自診斷等措施。 （2）靈活性高、擴(kuò)展性好、通用性強(qiáng)。而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。PLC具有自診斷、監(jiān)控和各種報(bào)警功能既可完成過(guò)程控制，又可進(jìn)行閉環(huán)回路的調(diào)節(jié)控制，而且在將來(lái)的工控領(lǐng)域，可以說(shuō)是無(wú)所不能。而PLC是從取代工廠內(nèi)繼電器線路、進(jìn)行順序控制發(fā)展開(kāi)來(lái)的工業(yè)控制產(chǎn)品。在電器控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。整個(gè)控制系統(tǒng)利用PLC控制傳送帶實(shí)現(xiàn)了空箱傳送、產(chǎn)品運(yùn)輸、產(chǎn)品計(jì)數(shù)等功能。在生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制的傳送帶控制系統(tǒng)應(yīng)用，可使生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。 因此，本文選擇PLC控制系統(tǒng)。其內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。PLC的一般內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖21所示。②控制部分:反復(fù)執(zhí)行根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際控制要求所編制的處理程序，并產(chǎn)生各種輸出控制信號(hào)。 PLC的工作過(guò)程①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(hào))讀入輸入映象寄存器中，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入處理階段才重新讀取輸入狀態(tài)。③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(shí)際輸出并由輸出端子送出。 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖22所示。2 傳送帶B停車后，傳送帶A啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)，由傳感器檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)量達(dá)12個(gè)時(shí)，傳送帶A制動(dòng)停止，傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行。4 當(dāng)按下手動(dòng)選擇按鈕后，系統(tǒng)停止上述的自動(dòng)控制運(yùn)行，而可以手動(dòng)進(jìn)行控制傳送帶A和傳送帶B的運(yùn)行，以便于調(diào)試和維修。為了避免意外事故或故障的發(fā)生，系統(tǒng)設(shè)有報(bào)警器。以上共需8個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。以上共需6個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此應(yīng)用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算：開(kāi)關(guān)量輸入：8*10=80字節(jié)；開(kāi)關(guān)量輸出：6*8=48字節(jié)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：（2*3+1*3）=9字節(jié)。（3） PC型號(hào)的選擇？？？因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且對(duì)控制速度要求不高，所以可選用西門(mén)子系列的S7300型可編程控制器PLC作為控制核心，該單元為20點(diǎn)I/O，12點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)需要。高速計(jì)數(shù)器能方便的測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。擴(kuò)展能力增強(qiáng)，最大到12ch的模擬量。帶高速掃描和高速中斷的高速處理?？煞奖愕呐c西門(mén)子的可編程序終端(PT)相連接，為機(jī)器操作提供一個(gè)可視化界面。A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000?？蛇M(jìn)行分散控制和模擬量控制。通訊功能增強(qiáng)，提供內(nèi)置RS232C端口及RS485的適配器。具有強(qiáng)大的模擬量擴(kuò)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。采用S7300將在很小的空間內(nèi)獲得許多先進(jìn)的功能。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。穩(wěn)定的性能西門(mén)子系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門(mén)子公司長(zhǎng)期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)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(yùn)行。 西門(mén)子完全開(kāi)放的通訊協(xié)議可以方便的實(shí)現(xiàn)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，用戶可以隨心所欲自己定制開(kāi)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(guò)程精確無(wú)誤。很強(qiáng)的擴(kuò)充能力模擬量可以增加到12路；系統(tǒng)支持DeviceNet協(xié)議，具有強(qiáng)大的擴(kuò)充能力，通過(guò)遠(yuǎn)程端子，可以擴(kuò)充到256點(diǎn)，方便組成集散控制系統(tǒng)。 表21 S7300 I/O分配表輸入輸出內(nèi)部繼電器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器00000自動(dòng)控制按鈕01000系統(tǒng)指示燈01006TIM 00000001B手動(dòng)控制輸入01001傳送帶B輸