【正文】 11 PLC 的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì)使用者來說，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門 知識(shí) ，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。 ⑤ 安裝簡(jiǎn)單，維修方便 ； 工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與 PLC 相應(yīng)的 I/O 端相連接，即可投入運(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。 由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。 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。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，動(dòng)作關(guān)系復(fù)雜， I/0 點(diǎn)數(shù)較多，選擇日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC。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。 ① 硬件配置 硬件配置包括 FX2N 基本單元、 FX2N 擴(kuò)展單元、檢測(cè)元件 (光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)等 )、人機(jī)操作界面 (按鈕、指示燈等 )、控制元件 (交流接觸器、變頻器、電磁閥等 )以及執(zhí)行元件 (電機(jī)和氣缸等 )。 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。其主機(jī)稱為基本單元，為主機(jī)備有可擴(kuò)充輸入輸出點(diǎn)數(shù)的 “擴(kuò)展單元 (電源 I/0)和擴(kuò)展模塊 (I/0)”，此外，還可以連接特殊擴(kuò)展設(shè)備，用于特殊控制。 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(duì)擴(kuò)展模塊供給 DC24V 電源，對(duì)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(duì)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)。關(guān)于輸入輸出序號(hào)的編號(hào)問題， FX2N 系列 PLC 使用如下的編號(hào)方法 : （ 1）輸入繼電器 (X)、輸出繼電器 (Y)的序號(hào)是由基本單元開始，按連接順 序分配八進(jìn)制數(shù)碼 。 （ 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(hào) 。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 （ 3）功能擴(kuò)展板， FX2NCNVIF 型轉(zhuǎn)換電纜，和輸出輸入點(diǎn)數(shù)無關(guān)。 ③ 具體的輸入輸出擴(kuò)展 根據(jù)對(duì)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(hào)范圍是 X000～ X127，輸出點(diǎn) 88 個(gè)，編號(hào)范圍是 Y000～ Y127。剩下的后面作為一個(gè)控制系統(tǒng)，使用 FX2N128MR+FX2N16EYR，總點(diǎn)數(shù) 144 個(gè)，輸入點(diǎn)數(shù) 64 個(gè)，編號(hào)范圍是 X000～ X077，輸出點(diǎn) 80 個(gè)，編號(hào)范圍是 Y000～ Y117。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。 圖 是 I/0 擴(kuò)展連接示意圖。 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(hào)、輸出點(diǎn)與輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。 FX2N型 PLC 的輸入 /輸出通道號(hào)采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點(diǎn)對(duì) 應(yīng)的即為輸入繼電器，與輸出點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即為輸出繼電器。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。 表 I/O接口分配 輸入 輸出 名稱 接口 名稱 接口 吸袋垂直氣缸 X001 垂直汽缸下降 Y001 吸袋真空裝置 X002 垂直汽缸上升 Y002 吸袋真空閥 X003 吸盤 Y003 上限位開關(guān) X004 垂直汽缸傾斜 Y004 傾斜氣缸電磁閥 X005 斜托板下降 Y010 FX2N128MR FX2N128MR FX2N16EYR FX2N48ER 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 13 表 I/O接口分配 斜線位開關(guān) X006 防滑吸盤吸袋 Y011 斜托板光電開關(guān) X010 磕頭裝置傾斜 Y013 光電開關(guān) X011 真空吸袋 Y014 橫進(jìn)裝置減速開關(guān) X012 磕頭裝置立起 Y015 橫進(jìn)裝置裝袋點(diǎn)限位 X013 斜托板上升 Y020 傾斜限位 X014 抱板閉合 Y021 磕頭裝置到位信號(hào) X015 大夾子閉合 Y022 橫進(jìn)裝置取袋點(diǎn)限位 X020 料斗下縮口夾子張開 Y024 夾抱限位 X021 取袋真空裝置打開 Y025 橫進(jìn)裝置移動(dòng)限位開關(guān) X022 縮口夾子向里放 Y026 開袋真空檢測(cè) X023 夾輥氣缸動(dòng)作 Y027 夾袋壓力檢測(cè) X024 開袋 Y030 打開袋口 X040 抱袋 Y031 橫進(jìn)裝置限位 X041 張開 Y033 橫進(jìn)裝置到位 X050 縮口夾子張開 Y037 輸送帶 X051 放料門插入 Y040 倒袋 X053 拍打板上升 Y042 整形 X054 敦實(shí) Y043 金屬檢測(cè) X055 折邊 Y044 金屬信號(hào) X056 縫口 Y045 重量檢測(cè) X057 倒袋氣缸伸出 Y050 包裝子程序啟動(dòng) X127 整形汽缸動(dòng)作 Y051 檢測(cè)器聲光報(bào)警 Y060 檢選機(jī)剔除 Y061 橫進(jìn)裝 置 Y100 輸入 輸出 名稱 接口 名稱 接口 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 編組傳輸光電開關(guān) X001 轉(zhuǎn)位機(jī)轉(zhuǎn)位 Y071 料袋傳輸限位開關(guān) X002 編組傳輸電機(jī) Y004 推推袋擋板關(guān)閉 X003 轉(zhuǎn)位傳輸電機(jī) Y005 滿半層信號(hào) X004 緩?fù)C(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) Y006 滑臺(tái)限位開關(guān) X005 推袋 Y000 推袋前端限位 X006 滑臺(tái)推袋擋板打開 Y001 側(cè)面整形擋板 .X007 推袋機(jī)返回 Y002 碼垛位限位 X010 分層機(jī)分層 Y003 壓袋限位 X011 升降機(jī) 下降 Y007 壓袋返回 X012 前端推袋擋板打開 Y074 分層機(jī)滿信號(hào) X013 側(cè)面整形 Y075 滿一層信號(hào) X015 壓袋機(jī)壓袋 Y076 前端推袋擋板 X016 托盤輸送機(jī) Y020 托盤至碼垛位 X020 升降機(jī)上升 Y010 升降機(jī)上限位 X021 聲光報(bào)警 Y030 升降機(jī)上臨界 X022 排垛輸送 Y031 升降機(jī)下限位 X023 托盤倉動(dòng)作 Y035 分層機(jī)開 X024 垛盤輸送機(jī) Y036 分層機(jī)關(guān) X025 托盤倉聲光報(bào)警 Y040 緩?fù)C(jī)占位 X026 托 盤倉上升 Y050 編組機(jī)滿 X027 托盤倉下降 Y051 垛盤位空 X030 托盤叉打開 Y052 空托盤到位 X03 托盤叉合上 Y053 托盤叉位置空 X034 垛盤緩沖位置空 X035 緩沖位置限位 X037 托盤上升信號(hào) X050 待傳位信號(hào) X051 托盤倉上位 X052 托盤倉中位 X053 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 控制系統(tǒng)電氣 原理圖 系統(tǒng)供電電源采用三相四線制上機(jī)供電。供電電源等級(jí)為 AC380177。5％， 50Hz。上電源經(jīng)總的低壓斷路器 QF0 為整機(jī)供電。其中 QFl 給包裝部分電機(jī) ～ 提供電源， QF2 給碼垛部分電機(jī) ～ 提供電源， QF3 給 檢測(cè) 電機(jī) ～ 提供電源， QF4 為打印機(jī)、金檢、重量復(fù)檢 的執(zhí)行電機(jī)~ 提供電源。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。 整機(jī)的接地保護(hù)與系統(tǒng)的接地保護(hù)網(wǎng)相聯(lián)接。 系統(tǒng) 電氣控制主電路圖 見附錄圖 C。 實(shí)垛盤到位 X054 托盤倉底部位 X055 托盤倉下降 X057 轉(zhuǎn)位機(jī)停止 X060 碼垛程序啟動(dòng) X077 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 16 4 包裝碼垛生產(chǎn)線控制 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線可自動(dòng)完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測(cè)、重量檢測(cè)及碼垛等功能。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(cè)單元、碼垛單元。其主要工藝流程如下 :物料自儲(chǔ)料斗進(jìn)入包裝秤的給料裝置，通過粗、細(xì)給料，實(shí)現(xiàn)粗、細(xì)兩級(jí)加料。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(hào)，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(hào)。當(dāng)自動(dòng)裝袋機(jī) 完成上袋后，發(fā)出訊號(hào)，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內(nèi)投料，卸料后稱重箱關(guān)閉翻門，裝袋機(jī)張開夾袋器，包裝袋 通過夾口整形機(jī)和立袋輸送機(jī)進(jìn)入自動(dòng)折邊機(jī)，包裝袋經(jīng)折邊后，進(jìn)入縫口機(jī)，當(dāng)設(shè)在縫口機(jī)旁邊的光電開關(guān)檢測(cè)到包裝袋后，縫紉機(jī)開始工作，縫合包裝袋，當(dāng)包裝袋離開縫紉機(jī)后，縫紉機(jī)停止，并自動(dòng)切斷縫合線。包裝袋經(jīng)過倒袋整形機(jī)進(jìn)入金屬檢測(cè)機(jī)及重量復(fù)檢機(jī)，如果檢測(cè)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。這樣包裝袋便以 2 袋直或 3 袋橫的形式進(jìn)入編組機(jī)，最后由碼垛機(jī)將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼 8 層為一垛。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。碼垛機(jī)所使用的托盤由托盤倉和托盤輸送機(jī)根據(jù)程序自動(dòng)提供。 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程如圖 所示。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17 N Y 圖 包裝碼垛生 產(chǎn)線工藝流程圖 程序控制邏輯 包裝部分 ① 自動(dòng)供袋控制邏輯 當(dāng)吸袋垂直氣缸電磁閥接通時(shí)，氣缸開始下降，同時(shí)吸袋真空裝置接通，當(dāng)吸袋真空閥達(dá)到設(shè)定值時(shí)，吸袋垂直氣缸開始上升，吸盤吸住袋子上升，上限位開關(guān)打開后，傾斜氣缸電磁閥接通，使垂直氣缸傾斜，把袋送入供袋輥?zhàn)樱毕尬婚_關(guān)閉合后，傾斜氣缸停止運(yùn)動(dòng)，吸袋真空吸盤斷真空，袋子開始進(jìn)入供袋輥?zhàn)印Ｍ瑫r(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。自動(dòng)供袋流程圖如圖 所示。 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(cè) 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 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 包裝碼垛自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 開始 垂直氣缸 下降