【正文】 靠性更進(jìn)一步提高。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 PLC 的各個(gè)部件，包括 CPU，電源， I/O 等均采用模塊化 PLC，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 ⑤ 安裝簡 單，維修方便 ； 工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。 PLC 的分類 目前 ,PLC 應(yīng)用廣泛 ,國內(nèi)外生產(chǎn)廠家眾多 ,所生產(chǎn)的 PLC 產(chǎn)品更是品種繁多 ,其型號、規(guī)格和性能也各不相同 。 整體式具有結(jié)構(gòu)緊湊 、 體積小 、 重量輕 、 價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn) ,易于裝在工業(yè)設(shè)備的內(nèi)部 ,通常適于單機(jī)工作 。模塊式結(jié)構(gòu)又稱積木式 ,這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把 PLC 的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊 ,如 CPU 模塊 、 輸入模塊 、 輸出模塊 、 電源模塊 、 通訊模塊等 。 一般大 、中型 PLC 都采用這種結(jié)構(gòu) ,如日本三菱公司的 AN 系列 。 小型 PLC 又稱為低檔的 PLC。 中型 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)通常在 120 點(diǎn)至 512 點(diǎn)之間 ,用戶程序存儲(chǔ)器的容量為 2KB 一 8KB。 PLC 程序的表達(dá)方式 與計(jì)算機(jī)的工作原理一樣 ,PLC 的操作是按其程序要求進(jìn)行的 ,而程序是用程序語言 表達(dá)的 。 但基本上可歸納為字符表達(dá)方式 (即用文字符號表達(dá)程序 ,如語句表程序表達(dá)方式 )和圖形符號表達(dá)方式 (即用圖形符號表達(dá)程序 ,如梯形圖程序表達(dá)方式 )這兩大類 。 這種編程語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu) 、 邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式 ,使得程序直觀易 讀 。 (2)語句表 ,用語句表所描述的編程方式是一種與計(jì)算機(jī)匯編語言類似的助記符編程方式 。 (3)邏輯符號圖 ,采用邏輯符號圖表示控制邏輯時(shí) ,首先定義某些邏輯符號的功能和變量函數(shù) ,它類似于 “ 與 ”、“ 或 ”、“ 非 ” 邏輯電路結(jié)構(gòu)的編程方式 。 這是國際電工委員會(huì) (IEC)頒布的PLC 編程語言之一 。 許多 PLC 采用類似 PASCAL 語言的專用語言 ,系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動(dòng)編譯程序 。 除了完成邏輯控制功能外 ,還可以進(jìn)行 P工 D調(diào)節(jié) 、數(shù)據(jù)采集和處理以及計(jì)算機(jī)通信等 。 用戶程序通過編程器或其它輸入設(shè)備輸入存放在 PLC 的用戶存儲(chǔ)器中 。 PLC的掃描可按固定順序進(jìn)行 ,也可按用戶程序規(guī)定的可變順序進(jìn)行 。 通過不同的組織模塊的安排 ,采用分時(shí)分批掃描執(zhí)行的方法 ,可縮短掃描周期和提高控制的實(shí)時(shí)相應(yīng)性 。 PLC 的工作過程分三個(gè)階段進(jìn)行 ,即輸入采樣階段 、 程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段 。 此時(shí) ,輸入映像寄存器被刷新 。 (2)程序執(zhí)行階段 根據(jù) PLC 梯形圖程序的掃描原則 ,PLC 按先左后右 ,先上后下的步序語句逐句掃描 。 當(dāng)指令中 涉及到輸入 、 輸出狀態(tài)時(shí) ,PLC 從輸入映像寄存器中 “ 讀入 ” 上一階段采入的對應(yīng)輸入端子狀態(tài) ,從輸出映像寄存器 “ 讀入 ” 對應(yīng)輸出映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài) 。 對于元件映像寄存器來說 ,每一個(gè)元件 (輸出軟繼電器的狀態(tài) )會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而變化 。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 25 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的核心部 分，而在包裝過程中，動(dòng)作多，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強(qiáng)的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。該系列 PLC 為模塊式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組合成最佳的配置。 ② FX2N 系列 PLC 輸入輸出擴(kuò)展方法 ， FX2N 系列 PLC 是由電源、 CPU、輸入輸出和程序存儲(chǔ)器組成的單元型可編程控制器。 在組織 FX2N 系列時(shí)，須考慮下述各點(diǎn) : 輸入輸出總點(diǎn)數(shù)控制在 256 點(diǎn)以內(nèi)，其中輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)數(shù)均不能超過 184點(diǎn)； DC24V 電源和 DC5V 電源的容量，基本單元和擴(kuò)展單元內(nèi)部裝有電源，可以對擴(kuò)展模塊供給 DC24V 電源，對特殊模塊供給 DC5V 電源 ，因此擴(kuò)展模塊和特殊模塊的耗電量應(yīng)該控制在基本單元及擴(kuò)展單元的電源范圍以內(nèi)； 對于 FX2N 基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過 8 臺(tái)。 （ 2）特殊擴(kuò)展設(shè)備和 PLC 使用 PLC 的 FROM 和 T0 指令進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號 。 ③ 具體的輸入輸出擴(kuò)展 根據(jù)對 于本生產(chǎn)線的分析，系統(tǒng)需要約 130 個(gè)輸入點(diǎn)、 160 個(gè)輸出點(diǎn)，總的點(diǎn)數(shù)約在 290 個(gè)左右，加上一定的點(diǎn)數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)該配置在320 點(diǎn)左右，而 FX2N 系統(tǒng)最大的點(diǎn)數(shù)是 256 點(diǎn)，所以決定采取分段控制，將整個(gè)系統(tǒng)分成 2 段，前一段從電子稱重機(jī)到噴墨打印機(jī)，使用一個(gè) PLC 系統(tǒng)控制，具體的擴(kuò)展方法是 FX2N128MR+FX2N48ER 各一臺(tái)，共有點(diǎn)數(shù) 176 個(gè)，輸入點(diǎn)88 個(gè)，編號范圍是 X000～ X127，輸出點(diǎn) 88 個(gè)，編號范圍是 Y000～ Y127。這樣系統(tǒng)的總點(diǎn)數(shù)為 320 點(diǎn)，其中輸入點(diǎn) 152 個(gè)，輸出點(diǎn) 168 個(gè)，可以滿足系統(tǒng)的要求。 前段 后段 圖 I/0 擴(kuò)展連接示意圖 ④ 分配輸入 /輸出點(diǎn)信號、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對應(yīng)的。 FX2N型 PLC 的輸入 /輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表 、 所示。供電電源等級為 AC380177。上電源經(jīng)總的低壓斷路器 QF0 為整機(jī)供電。普通電機(jī)的主回路包括交流接觸器和熱繼電器 ， 制動(dòng)電機(jī)還包括制動(dòng)單元的輔助回 路。 系統(tǒng)電氣控制主電路圖見附錄圖 C。全自動(dòng)包裝碼垛生產(chǎn)線的機(jī)械系統(tǒng)主要包括全自動(dòng)稱重單元、包裝單元、輸送檢測單元、碼垛 單元。當(dāng)秤斗中的物料重量達(dá)到最終設(shè)定值時(shí)，稱重終端發(fā)出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環(huán)結(jié)束，此時(shí)電子包裝秤等待裝袋機(jī)的投料信號。包裝袋經(jīng)過倒袋整形機(jī)進(jìn)入金屬檢測機(jī)及重量復(fù)檢機(jī)，如果檢測不合格，在包裝袋通過自動(dòng)撿選機(jī)時(shí)將被剔除，而合格的包裝袋則順利通過自動(dòng)撿選機(jī)，再經(jīng)噴墨打印機(jī)、過渡輸送機(jī)、緩?fù)C(jī)等設(shè)備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉(zhuǎn)位機(jī)根據(jù)碼垛工藝要求將料袋依次按“ 2 袋豎 3 袋橫”和“ 3 袋橫 2 袋豎”循環(huán)做轉(zhuǎn)位處理。碼垛完成后，垛盤輸送機(jī)將其輸送出碼垛區(qū)，停放在叉車區(qū)域垛盤輸送機(jī)上。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程如圖 所示。同時(shí)，傾斜氣缸開始返回，完成吸袋操作，這個(gè)過程不斷重復(fù)進(jìn)行。 開始 供袋 取袋 送袋 斜板 抓袋 橫進(jìn)取袋 橫進(jìn)送袋 縫紉機(jī) 夾口折邊 充填托起 縮袋口 放料門 開袋 夾袋口 抱夾 立袋輸送 推到壓平 金屬檢測 復(fù)檢稱 剔除 爬坡過度 爬坡 緩?fù)? 升降機(jī) 垛盤輸送 托盤輸送 層計(jì)數(shù) 分層 整形 推袋 緩?fù)浩? 轉(zhuǎn)位輸送 轉(zhuǎn)位 編組 叉裝架 排垛 托盤氣缸 開盤托盤叉 結(jié)束嗎 結(jié)束 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 32 開始 垂直氣缸 下降 吸袋真空 裝置接通 吸盤吸住袋子 N Y 真空閥到 N 設(shè)定值？ Y 圖 自動(dòng)供袋流程圖 ② 自動(dòng)取袋控制邏輯 袋子通過供袋輥?zhàn)铀偷叫蓖邪迳希?dāng)斜托板上的光電開關(guān)檢測到袋底時(shí)，支持袋底的斜托盤開始下降，當(dāng)光電開關(guān)檢測到袋口時(shí)，斜托板上的防滑吸盤吸住袋子。到位后，磕頭裝置傾斜，由限位開 關(guān)限位，同時(shí)起動(dòng)真空電磁閥，實(shí)現(xiàn)真空吸袋，經(jīng)過延時(shí)，吸住袋，磕頭裝置立起，斜托板上升回到原來位置，完成取袋操作，這個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行。 吸袋氣缸上升 到上限位 了嗎？ 傾斜氣缸運(yùn)動(dòng) 袋子送入 供袋輥?zhàn)? 各氣缸復(fù)位 吸盤斷真空 到斜限位 了嗎？ 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33 圖 自動(dòng)取袋流程圖 ③ 自動(dòng)裝袋控制邏輯 這時(shí)開袋、抱板與大夾子應(yīng)處于張開位置，橫進(jìn)裝置向包裝線取袋方向移動(dòng)，同時(shí)移動(dòng)過程中有減速過程，到位后，限位開關(guān)閉合，抱板與大夾子閉合。同時(shí)空袋子袋口被大夾子夾緊，這時(shí)縮口夾袋壓力接通，縮口夾子向里收，同時(shí)，開袋、抱袋、張開，開袋真空檢測和夾袋壓力檢測工作，如果沒有夾住袋子或沒有把袋口打開，縮口夾子則松開，開袋真空和夾袋壓力斷開，然后進(jìn)行吹袋操作。從放料門插入，打開袋口，然后秤卸料總定時(shí)器開始起動(dòng)， 總定時(shí)器的時(shí)間設(shè)定裝袋、拍打、墩實(shí)的時(shí)間，當(dāng)定時(shí)到裝料總時(shí)間的三分之二時(shí)，拍打板上升，進(jìn)行墩實(shí)總的定時(shí)時(shí)間到后，放料門關(guān)閉，裝料操作完畢。 N Y N Y N Y 圖 自動(dòng)裝袋流程圖 ④ 折邊、縫口控制邏輯 橫進(jìn)裝置向包裝線裝料方向移動(dòng)，經(jīng)過減速過程，橫進(jìn)裝置到位，抱板與大夾子夾緊，縮口夾子張開，為送袋操作做好準(zhǔn)備 。這樣完成送袋操作，此后重復(fù)上述各種操作。 N Y 圖 折邊縫口流程圖 ⑤ 倒袋、輸送控制邏輯 料袋由縫口機(jī)進(jìn)入倒袋輸送機(jī)，光電開關(guān)檢測到料袋后，倒袋氣缸伸出，將料推倒， 進(jìn)入整形部分，此后重復(fù)上述各種操作。 開始 橫進(jìn)裝置移動(dòng) 移動(dòng)到位置 了嗎？ 限位開關(guān)閉合 抱板與大夾子閉合 縮口夾子張開 折邊、縫袋口 氣缸復(fù)位 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 36 圖 倒袋、輸送流程圖 ⑥ 金屬檢測、重量檢測控制邏輯 料袋通過金屬檢測輸送機(jī)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)袋中有金屬物體，檢測器將發(fā)出警報(bào)，含金屬料袋將由自動(dòng)撿選機(jī)剔除。合格料袋繼續(xù)向前輸送。 Y N N Y 圖 金屬檢測、重量檢測流程圖 開始 光電開關(guān)檢測料袋 倒袋氣缸伸出 料袋推到 整形 料袋向前移動(dòng) 氣缸復(fù)位 開始 檢測機(jī)檢測 有金屬嗎 重量檢測機(jī)檢測 重量合格嗎 ？ 料袋向前移動(dòng) 氣缸復(fù)位 剔除處理 剔除處理 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 37 碼垛部分 機(jī)器人碼垛機(jī)主要由機(jī)械主體、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、手臂機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器 (抓手 ) 、末端執(zhí)行器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以及檢測機(jī)構(gòu)組成 ,按不同的物料包裝、堆垛順序、層數(shù)等要求進(jìn)行參數(shù)設(shè)置 ,實(shí)現(xiàn)不同類型包裝物料的碼垛作業(yè)。 (1)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)：按設(shè)定程序?qū)Πb袋作轉(zhuǎn)向編排。 (3)積袋機(jī)構(gòu)：采用皮帶輸送機(jī)集中編排好的包裝袋。 (5)托盤庫：成疊的托盤由叉車送入 ,按程序逐個(gè)排放至托盤輥道輸送機(jī) ,有規(guī)律地向碼垛工序供應(yīng)空托盤 ,達(dá)到 8 層后的成垛托盤 ,由輥道輸送機(jī)輸送至成垛托盤庫 ,最后由叉車取出送至倉庫貯存。第 1 只包裝袋不旋轉(zhuǎn)直接進(jìn)入排包工序 ,第 2 只包裝袋做 180176。,然后由排包機(jī)推至碼包工序 。由卸包機(jī)將編碼好的一層包裝袋卸入事先備好的托盤上進(jìn)行分