PLC控制機械手自動裝箱系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）PLC控制機械手自動裝箱設計姓名班級專業(yè)指導教師企業(yè)指導教師學號日期 2012.6.19摘要在現代化的工業(yè)生產中常常需要對產品進行計數和包裝，如果這些繁雜的工 作由人工完成的話不但效率低，而且勞動強度大，不適合現代化的生產需要。本文主要對基于生產線自動裝箱的 PLC控制系統(tǒng)進行了詳細的研究。該系統(tǒng)有一個 機械手和兩個傳送帶，即運物機械手，包裝箱傳送帶和產品傳送帶。運物機械手 用來轉移飲料瓶，即把產品傳送帶上的飲料送到包裝箱傳送帶的飲料箱中。包裝箱傳送帶用來傳送產品包裝箱，具功能是把已經裝滿的包裝箱運走， 并用一只空 箱來代替。為使空箱恰好對準機械手松開端，使

2、飲料瓶裝進包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳感器，用以檢測包裝箱是否到位。為使產品傳送帶將產 品從生產車間傳送到合適位置，在產品傳送帶的中間也裝有一光電傳感器。 當產 品被送到傳送帶的末端，會自動停止并由機械手將其送到包裝箱中。 本控制系統(tǒng) 具有精度高、成本低、抗干擾能力強、故障率低、操作維護簡單等特點，具有良 好的應用價值。關鍵詞：可編程控制器，自動裝箱控制系統(tǒng)，傳送帶控制，機械手AbstractOften need to carry out counting and package on the product in the commercial run being moderniz

3、ed, not only the inefficient, moreover intensity of labour working from the words that the manpoweraccomplishes if these are complicated and overloaded is big , the childbirth being unfit to be modernized needs. Detailed research the main body of a book has been carried out on the PLCnavar enchasing

4、 owing to production line automation mainly. Be systems turn to have two conveyer belts , be package box conveyer belt and product conveyer belt. The package box conveyer belt is used to deliver the product package box , whose function is that the package box luck already filling to full is leaked ,

5、 is uses one to replace to come empty space box and. End being to make the empty space box aim at the product conveyer belt fitly, just the drop-in package box is hit by the messenger product, before package box conveyer belt centre install one photoelectricity sensor, in order to check if package b

6、ox arrive at a place. And the product conveyer belt transmits a product from producing a workshop to package box , pawnsomeone products deliver to the conveyer belt end , the meeting automation drop-in package box inner, change from another sensor becoming counting pulse. Navar has accuracy height ,

7、 the low , anti-interference ability of cost is strong , the malfunction leads a characteristic low , operation upkeep waits for simplely, have fine application value.Key words : programming controller Automation encasement navar The conveyer belt is controlled目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2

8、o Current Document 摘要L. HYPERLINK l bookmark4 o Current Document Abstract2.目錄3.第一章緒論4. HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 課題背景4. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 生產線自動化的發(fā)展概況 4.國內生產線自動化發(fā)展概況 4國外生產線自動化發(fā)展概況 5 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 本文主要研究內容 66.1.3.2主要解決的問題 7.第2章控制系統(tǒng)的設計8.

9、8.采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)8方案比較與選擇.8. HYPERLINK l bookmark14 o Current Document PLC的硬件結構及工作原理9PLC控制系統(tǒng)組成10PLC的工作過程 10 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 控制系統(tǒng)構成圖和工作流程 11控制系統(tǒng)構成圖11控制系統(tǒng)工作流程 11 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 控制系統(tǒng)硬件設計12 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 控制系統(tǒng)軟件設計 17控制系統(tǒng)邏輯分

10、析1.7 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 系統(tǒng)程序調試及結果24 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 結論26 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 致謝27參考文獻28第一章緒論課題背景近年來，生產線上的自動化控制應用已越來越多，越來越廣泛。隨著工業(yè)生 產自動化水平的不斷加快，對控制系統(tǒng)提出了愈來愈嚴格的要求。隨著大規(guī)模集成電路廣泛應用，控制系統(tǒng)本身也得到長足發(fā)展，已由原來的分立元件、繼電器控制，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機控制。 控制方式也由原來

11、的分散控制發(fā)展 為集中控制。正是在這種發(fā)展的需求下，可編程控制器應運而生。由于可編程控制器（PL。具有體積小、抗干擾能力強、組態(tài)靈活等優(yōu)點，因而在工業(yè)控制系 統(tǒng)中得到非常廣泛的應用。在自動生產線檢測控制系統(tǒng)中，可編程控制器主要用作下位機，檢測各狀態(tài) 點的狀態(tài)，直接控制系統(tǒng)的啟、停和其他控制單元的投切，并將各點的狀態(tài)送給 上位機一一計算機，計算機綜合可編程控制器和其他設備的數據，作出相應的處理和顯示。自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller , PL。取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展， 在世界各地得到了廣泛應用。同時

12、，PLC的功能也不斷完善。今天的PLC不再局 限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的作用。生產線自動化的發(fā)展概況國內生產線自動化發(fā)展概況中國的包裝業(yè)相對發(fā)達國家如日本和美國相當落后，具有非常大的發(fā)展?jié)?力?？刂葡到y(tǒng)從20世紀四十年代就開始使用了，早期的現場基地式儀表和后期 的繼電器構成了控制系統(tǒng)的前身。 現在所說的控制系統(tǒng)，多指采用電腦或微處理 器進行智能控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱為第三代控制系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)以PLC?口 DCS代表，從七十年代開始應用以來，在冶金、電力、石油、化 工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。其中PLG即可編程控制器，主要是從順序控制發(fā)

13、展而來的，但從九十年代開始，隨著電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，PLC的性能擴展的越來越廣，PLC的應用也逐漸向連續(xù)流程工業(yè) 拓展。同時，DCS&開始向小型化的方向拓展。之后，陸續(xù)出現了現場總線控制 系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)等。在中國，自動化技術還未成熟，還需要長時間的發(fā)展，所以將會有很大的空間來發(fā)展此技術。這也是未來的發(fā)展方向和趨勢。中國的經濟高速度發(fā)展也需要 這項技術來促進和加速，相信在自動化技術成熟以后，中國的經濟也將有飛躍性 的進步。當前中國的經濟發(fā)展格局也是非常的需要高技術來支持。這樣中才會有穩(wěn)定的發(fā)展狀態(tài)。向西部發(fā)展的經濟戰(zhàn)略思想必然需要有高技術隨之轉移，生產也將需要自動化技

14、術的支持，這樣發(fā)展高技術自動化也就是必然的趨勢。國外生產線自動化發(fā)展概況從上世紀30年代開始，機械加工企業(yè)為了提高生產效率，采用機械化流水 作業(yè)的生產方式，大型自動生產線承擔的加工對象也隨之改變。 生產線的控制系 統(tǒng)使用的繼電器數量很多，在頻繁動作情況下壽命較短，使生產線的可靠性降低。 為了解決這一問題，自二十世紀六十年代美國推出可編程邏輯控制器 （Programmable Logic Controller , PLQ 取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應用。同時，PLC的功能也不斷完善。隨著計算機技術、信號處理技術、控制技術網絡技術的不斷發(fā)展和用戶需求的不

15、 斷提高，PLC在開關量處理的基礎上增加了模擬量處理和運動控制等功能。今天 的PLC不再局限于邏輯控制，在運動控制、過程控制等領域也發(fā)揮著十分重要的 作用。作為離散控的制的首選產品，PLC在二十世紀八十年代至九十年代得到了迅 速發(fā)展，世界范圍內的PLC年增長率保持為20%-30%隨著工廠自動化程度的 不斷提高和PLC市場容量基數的不斷擴大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達國家的增長速 度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家 PLC的增長十分迅速。綜合相關資料，2004 年全球PLC的銷售U入為100億美元左右，在自動化領域占據著十分重要的位置。PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC

16、只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。 它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控 制、定時、計數和運算等操作的指令；并通過數字輸入和輸出操作，來控制各類 機械或生產過程。用戶編制的控制程序表達了生產過程的工藝要求，并事先存入 PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程 要求的操作。PLC的CPU內有指示程序步存儲地址的程序計數器，在程序運行過程中，每 執(zhí)行一步該計數器自動加1,程序從起始步（步序號為零）起依次執(zhí)行到最終步 （通常為EN旨令），然后再返回起始步循環(huán)運算。PLC每完成一次循環(huán)操作所 需的時間稱為一個掃描周期。不同型號的 PLG循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微

17、秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現出快速的優(yōu)點，在微秒量級， 解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當成開關量來處理，16位（也 有32位的）為一個模擬量。大型 PLC使用另外一個CPU完成模擬量的運算。把計算結果送給PLC的控制器。相同I/O點數的系統(tǒng)，用PLC比用DCS其成本要低一些（大約能省 40批 右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護成本比 DCS 方式要低很多。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點（最多可達8000多 個I/O）。如果被控對象主要是設備連鎖、回路很少，采用 PLC較為合適。PLC由 于采用通用監(jiān)控軟件，在設計企業(yè)的

18、管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。近十幾年來，國外PLC技術取得了飛躍，具容量成倍擴大、體積不斷縮小、功能不斷增 強，不但具有邏輯運算、計時、計數、順序控制等功能，還具有 PID等特殊控制 功能，可直接進行A/D、D/A轉換，還開發(fā)管控一體化。本文主要研究內容一、 設備概述該自動裝箱系統(tǒng)可把24瓶飲料裝成一箱。本系統(tǒng)由皮帶傳輸機傳送瓶子，當到達裝箱位置時，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，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，一臺 電機帶動升降機構，一臺電機帶動移動機構。二、

19、設計任務和要求用PLC控制整個控制裝置要達到以下要求：、按下啟動按鈕后，傳送帶 A運行直到光電開關PS1檢測到飲料瓶，才停 止。傳送帶A停止后，機械手下降。下降到位后機械手夾緊飲料瓶，2s后開始上升，而機械手保持加緊。上升到位右轉，右轉到位下降，下降到位機械手松開， 將飲料瓶放進B傳送帶上的空箱內，2s后機械手上升。上升到位左轉，左轉到 位下降，開始下一循環(huán)，用 PLC作計數控制，對機械手這一循環(huán)計數。計到 24 次循環(huán)后，傳送帶B開始運行，當PS2檢測到下一空箱后，傳送帶 B停止。、上述過程周而復始的進行，直到按下停止按鈕，傳送帶 A和傳送帶B同 時停止。其工作流程圖如圖1.2所示。、應有必

20、要的信號指示，如電源有電，傳送帶 A工作，機械手工作，傳送 帶B工作。、傳送帶A,機械手和傳送帶B應有獨立點動控制，以便于調試和維修。傳送帶PS2檢測機械手移動圖1.2生產線自動裝箱工作流程圖1.3.2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，當今的PLC吸收了 微電子技術和計算機技術的成果。 在很多領域，PLC已經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，維護復雜。本設計介紹了通過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，包裝箱傳送帶和產品傳送帶。 運物機械手用來轉移飲料瓶，即把產 品傳送帶上的飲料送

21、到包裝箱傳送帶的飲料箱中。 包裝箱傳送帶用來傳送產品包 裝箱，具功能是把已經裝滿的包裝箱運走， 并用一只空箱來代替。為使空箱恰好 對準機械手松開端，使飲料瓶裝進包裝箱中，在包裝箱傳送帶的中間裝一光電傳 感器，用以檢測包裝箱是否到位。為使產品傳送帶將產品從生產車間傳送到合適 位置，在產品傳送帶的中間也裝有一光電傳感器。當產品被送到傳送帶的末端， 會自動停止并由機械手將其送到包裝箱中。依據提出的要求，我們需要解決的關鍵是對機械手的上升，下降，左轉，右 和火緊，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

22、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 還應該設置報警功能；同時機械手， 傳送帶A和傳送帶B應有獨立點動控制，以 便于調試和維修；最后還要對機械手運送的產品進行指定數量的檢測。對于傳送帶的控制可采用步控指令實現步進控制；而對于傳送帶的獨立點動 控制可設置一個手動控制按鈕，當其按下時，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品計數。第2章控制系統(tǒng)的設計方案論證由于繼電一接觸器電氣控制線路簡單， 價格低廉，多年來在各種生產機械的 電氣控制領域中，應用十分廣泛，而且技術上也十分成熟，因此受到大力推廣。 但是在一些較

23、為復雜的控制系統(tǒng)中， 特別是涉及到時序控制的自動控制系統(tǒng)， 必 須使用大量的中間繼電器、時間繼電器、接觸器等，而且控制線路復雜、器件多、 接點多，因而在這類控制系統(tǒng)中可靠性低、可維護性差。采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)PLC可編程序控制器其實就是工業(yè)控制計算機，用以取代傳統(tǒng)的中間繼電 器、時間繼電器、計數器等，并具有一切計算機控制系統(tǒng)的功能。目前 PLC已成 為工業(yè)控制的標準設備，其應用面幾乎覆蓋了整個工業(yè)企業(yè)，廣泛應用于化工、 石油等企業(yè)的現代過程控制中。方案比較與選擇采用傳統(tǒng)據電一接觸器電氣控制系統(tǒng)，雖然價格低廉，但大量的中間繼電器、 時間繼電器，使得線路復雜、器件多、接點多、可靠性低，

24、而且一旦出現故障， 檢修困難。用于自動控制系統(tǒng)中，其反應時間、跟蹤能力差，有可能使得系統(tǒng)不 能正常運行。而采用PLC可編程序控制器，具優(yōu)點如下：(1)具有高可靠性。PLC除采用優(yōu)質器件等外，在硬件方面采用了較先進的 電源，用以防止由電源回路申入干擾。其內部采用了電磁屏蔽，以防輻射干擾。 而外部輸入/輸出電路則一律采用光電隔離，加上常規(guī)濾波和數字濾波；軟件方 面設置了警戒時鐘WDT自診斷等措施。因而使得PLC的平均無故Pt時間達到30 萬小時，被稱為“永遠不壞的控制器”，因而可靠性優(yōu)于傳統(tǒng)繼電一接觸器電氣 控制系統(tǒng)。(2)靈活性高、擴展性好、通用性強。它采用程序使得硬件軟件化，對于不 同的控制系

25、統(tǒng)，只需改變程序即可，因而通用性強。而且現場接口容易，設計周 期短。(3)功能強。PLC具有自診斷、監(jiān)控和各種報警功能既可完成過程控制，又 可進行閉環(huán)回路的調節(jié)控制，而且在將來的工控領域，可以說是無所不能。由于生產線上的惡劣環(huán)境和電磁干擾，一般的電子儀器都會受到干擾。而PLC是從取代工廠內繼電器線路、進行順序控制發(fā)展開來的工業(yè)控制產品。PLC由于具有可靠性高、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)中得到廣泛應用。PLC不僅能實現復雜的邏輯控制，還能完成定時、計算、計數和各種閉環(huán)控制功能。整個控制系統(tǒng)利用PLC的控制實現了空箱傳送、產品運輸、產品計數等功

26、能。并且有手動控制和自動控制兩種控 制方式。在生產線自動裝箱控制的控制系統(tǒng)應用，可使生產線的控制更加靈活、 可靠。進而提高生產效率，突現節(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。因此，本文選擇PLC控制系統(tǒng)。PLC的硬件結構及工作原理PLC采用的是典型的計算機結構，主要包括 CPU,RAM,ROM輸入、輸出接口 電路等。其內部采用總線結構，進行數據和指令的傳輸。如果把PLC看作一個系 統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量一 PL8輸出變量組成，外部的各種開關信號、 模擬信號、 傳感器檢測信號等均作為PLC的輸入變量，它們經PLC外部輸入端子輸入到內部 寄存器中，經PLC內部邏輯運算或

27、其他各種運算、處理后送到輸出端子，作為 PLC的輸出變量，對外圍設備進行控制。 PLC的一般內部邏輯結構框圖如圖 2-1 所示。技極 7r 繼電眼觸點-| I I I i| 行廣開關一y-4CPU輸入接口鈾出接口Q一電磁線電0指小X電磁編程陽或其他設備圖2-1 PLC的邏輯硬件結構框圖PLC控制系統(tǒng)組成、輸入部分：如按鈕開關、限位開關等，直接與PLC輸入端子相連接，用以產生輸入控制信號，這些信號一般來自操作臺上的人工指令。、控制部分：反復執(zhí)行根據被控對象的實際控制要求所編制的處理程序，并產生各種輸出號。、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。PLC

28、的工作過程1、輸入處理：PLC以重復掃描方式執(zhí)行用戶處理程序，在執(zhí)行程序前首先按 地址編碼順序將所有輸入端子的通斷狀態(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部寄存器中讀出并參與計算，然后將執(zhí)行結果寫入有關輸出映象寄存器中。、輸出處理：當全部指令執(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，構成PLC的實際輸出并由輸出端子送出。隨著

29、微電子技術的發(fā)展，可編程序控制器（PLQ以微處理器為核心，適用 于開關量、模擬量和數字量的控制，已進入過程控制和位置控制等領域，成為一 種多功能、高可靠性、應用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。2.3控制系統(tǒng)構成圖和工作流程控制系統(tǒng)構成圖PLC傳送帶控制電機輸出機械手控制電機輸出指示燈生產線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖2-2所示報警燈圖2-2生產線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖控制系統(tǒng)工作流程、按下啟動按鈕后，傳送帶A運行直到光電開關PS1檢測到飲料瓶，才停 止。、傳送帶A停止后，機械手下降。下降到位后機械手夾緊飲料瓶，2s后開始上升，而機械手保持加緊。上升到位右轉，右轉到位下降，下降到位機械手 松

30、開，將飲料瓶放進 B傳送帶上的空箱內，2s后機械手上升。上升到位左轉， 左轉到位下降，開始下一循環(huán)，用 PLC作計數控制，對機械手這一循環(huán)計數。、計到24次循環(huán)后，傳送帶B開始運行，當PS2檢測到下一空箱后，傳送帶B停止。、上述過程周而復始的進行，直到按下停止按鈕，傳送帶 A和傳送帶B同 時停止。其工作流程圖如圖2.3所示。、當按下手動選擇按鈕后，系統(tǒng)停止上述的自動控制運行，而可以手動進 行控制傳送帶A和傳送帶B的運行，以便于調試和維修。L1L2L3NI 才 . 一工件手折a工件卜痂忖rrl 5X1 Trn皿 JDT工件升睡亂肌拙于相斑機犍不符伸*可I的班林附h機械手白叱也制工件建短缸4JLM

31、彳。心出出，國圖2-3-1控制電路原理圖2.4控制系統(tǒng)硬件設計根據自動裝箱系統(tǒng)的控制要求，系統(tǒng)應有手動控制和自動控制功能。為了避 免意外事故或故障的發(fā)生，系統(tǒng)設有報警器。系統(tǒng)的具體設計過程如下：(1) I/O點數的估算系統(tǒng)輸入信號：自動控制按鈕，需要1個輸入端；手動控制按鈕，需要1個輸入端；停止按鈕，需要1個輸入端；手動控制時，傳送帶A和傳送帶B獨立點動控制按鈕需要2個輸入端；產品數量檢測信號SQ1和空箱位置檢測信號SQ2需要2個輸入端；機械手的上升下降，左移右移，夾緊放松，需要6個輸入端；故障報警消音按鈕，需要1個輸入端。以上共需14個輸入信號點。系統(tǒng)輸出信號：機械手的上升下降，左移右移，夾

32、緊放松，需要5個輸出端；傳送帶A和傳送帶B,需用2個控制輸出端；系統(tǒng)上電指示和手動指示、裝箱指示需要 3個輸出端；一個報警器，需要1個輸出端。以上共需11個輸出信號點。(2)用戶應用程序占用內存大小的估算用戶應用程序占用多少內存與I/O點數、控制要求、運算處理量、程序結構 等因素有關，因此在程序設計之前只能粗略地估算。根據經驗， 此應用程序占用 內存的大小可作如下估算：開關量輸入：8*10=80字節(jié)；開關量輸出：6*8=48字節(jié)；定時器/計數器：(2*3+1*3) =9字節(jié)。共計137字節(jié)，在加上程序存儲空間和備用存儲空間，初步估計共需1K字節(jié)。PC型號的選擇因為本系統(tǒng)是對開關量進行控制的應用

33、系統(tǒng)， 而且對控制速度要求不高，所 以可選用西門子S7-200系列的CPU2261可編程控制器PLC作為控制核心，該單 元為40點I/O , 24點輸入，16點輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點需要。西門子S7-200系列CPU22徑PLC的特點：高速計數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?？煞奖愕呐c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。可進行分散控制和模擬量控制通訊功能增強，提供內置 RS232郵口及RS485I勺適配器。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 術特點：穩(wěn)

34、定的性能西門子系列PLC外型小巧結構緊湊，西門子公司長期積累的生 產控制經驗和嚴格的技術標準保證了其可靠穩(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置的 RS232郵口和RS42淵口。西門子完全開放的通 訊協(xié)議可以方便的實現上位機遠程監(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。(4)系統(tǒng)I/O點的分配系統(tǒng)I/O點的分配如表2-3所示。圖2-3系統(tǒng)I/O點的分配如表輸入輸出啟動系統(tǒng)指示燈停止傳送帶A輸出光電開關PS1輸入傳送帶B輸出光電開關PS

35、2輸入原點指示燈自動手動下降傳送帶A手動輸入左移傳送帶B手動輸入右移手動上升加緊與松開手動下降手動指示燈手動左移手動右移手動加緊手動松開上限下限左限右限系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖2-4所示啟動 停止 自動 手動上限 下限 左限 右限傳送帶A輸入 傳送帶B輸入 手動上升 手動下降 手動左移 手動右移 手動夾緊 手動放松(5)傳感器的選擇近年來，隨著生產自動化程度的提高，光電傳感器的功能不斷完善，現已成 為與PLC相配套的系列產品，廣泛用于自動包裝、打膠、罐裝、以及自動裝配流 水線。針對本文設計要求，我們可采用光電開關來對產品計數和空箱到位檢測。這 類光電傳感器利用光電元件受光照或無光照時“有”“無

36、”電信號輸出的特性將 被測量轉換成斷續(xù)變化的開關信號。為此， 要求光電元件靈敏度高，而對光照特 性的線性要求不高。這類傳感器主要應用于零件或產品的自動記數、光控開關、 電子計算機的光電輸入設備、光電編碼器以及光電報警裝置等方面。光電開關可分為兩類：透射型和反射型兩種。透射型光電開關是由分離的發(fā)射器和接收器組成并相對放置。 發(fā)射器發(fā)射的 紅外線直接照射到接收器上，當有物品通過時， 將紅外線光源切斷遮擋住了，接 收器收不到紅外光，于是就發(fā)出一個信號?？捎糜诋a品計數。反射型光電開關的接收部分和發(fā)射部分合做在一起， 利用物體對發(fā)射部分發(fā) 射出的紅外線反射回去，由接收部分接收， 從而判斷是否有物體存在。

37、當有物體 通過，接收器接收不到紅外光，于是就發(fā)出一個信號。可用于空箱是否到位檢測。 當采用接近開關、光電開關等兩線式傳感器時，由于傳感器的漏電流較大，可能出現錯誤的輸入信號而導致PLC的誤動作，此時可在PLC俞入端并聯旁路電阻R, 如圖2-5所示。當漏電流不足lmA時可以不考慮其影響。圖2-5 PLC與光電開關的連接反射式光電傳感器的工作原理如圖2-6所示反射物發(fā)光反射式光電傳感器接受，圖2-6反射式光電傳感器原理圖該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號為PM2-LF10,其性能參數如表2-7示表2-7 PM2-LF10反射式光電傳感器的性能參數性能參數檢測跑離2.58mm件心:5mm)白色澤紙(1

38、5 x 15mm)最小檢測物體小0.05mm銅線（設定距離：5mm）使用白色無光澤紙（15 x 15mm）：作跑離的20項下重復精度（垂直于檢測軸）電源電壓524V DC 10% 脈動 P-P5%Z下消耗電流平均 25mAW下峰值 80mAW下輸出NPNFF路集電極晶體管最大流入電流100mA外加電壓30V DC以下（輸出和0V之間）剩余電壓1V以下（流入電流為100mA寸）0.4V以下（流入電流為16mA寸）短路保護裝備反應時間（6）接觸器的選型接觸器是一種用來接通或斷開帶負載的交直流主電路或大容量控制電路的 自動化切換器，主要控制對象是電動機。通用接觸器可大致分以下兩類。1）交流接觸器。主

39、要有電磁機構、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ1、 0CJ12、CJ12B等系列。2）直流接觸器.一般用于控制直流電器設備，線圈中通以直流電，直流接觸器的 動作原理和結構基本上與交流接觸器是相同的。接觸器的選型有諸多因素外與負載密切相關一般三相異步電機的起動電流 為額定電流的3-5倍。所以接觸器的額定電流為：4IN=36A綜上所述 本系統(tǒng)選用CJ10-40接觸器 額定電流為40A,額定電壓為380V。 （7）熱繼電器的選型熱繼電器由兩部分組成.每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點，接在電 動機與接觸器KM之間。另一部分是接在控制電路中，與接觸器KM的線圈電路相 串聯。熱繼電器在控制線路

40、中起過載保護的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動作機構，常閉觸頭和常開觸頭，復位按鈕及整定電流調節(jié)旋鈕等構成。根據雙金 屬熱元件的數目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護和不帶斷相 保護兩種。電動機的額定電流15A,FR1可以選用JR16,熱元件電流為20A,電流整定范圍 為14-22A工作時將額定電流調整為15A。（8）開關電器、熔斷器的選型行程開關是一種由物體的位移來決定電路通斷的開關，選用型號為LXK2-131 型。熔斷器選用RL1-15型熔點器，熔體的額定電流為30A。2.5控制系統(tǒng)軟件設計控制系統(tǒng)邏輯分析自動裝箱系統(tǒng)的控制設計考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控制設備動作之間

41、的相互關聯性，最佳的實現方案就是采用順序控制。這樣就考慮針對不同的 工作狀態(tài)，進行相應的動作控制輸出，從而實現自動裝箱系統(tǒng)從傳送帶 A開始工 作到產品進入空箱之中并完成精確的計數這樣一個周期控制工作的程序實現。設計使用一系列的中間狀態(tài)信號來傳遞狀態(tài)轉換信息，完成順序的交互。因為要求機械手，傳送帶A和傳送帶B具有點動控制功能，故分別設置自動控制和 手動控制兩個啟動按鈕。當按下自動啟動按鈕時，系統(tǒng)進行自動控制。在自動裝箱過程中，當傳送帶A到達指定位置時，由PS1發(fā)出信號，使傳送帶A停止；而 后機械手啟動運行，將產品逐一放入箱內，由PLC的計數器檢測機械手的循環(huán)次 數，當機械手累計循環(huán)24次時，傳送

42、帶B啟動運行，當PS2檢測到空箱時發(fā)出 信號，傳送帶B停止運行；完成整個循環(huán)工作。當按下手動控制按鈕時，若按下 手動上升，機械手就手動上升，若按下手動下降，機械手就手動下降；若按下手 動左移，機械手就手動左移，若按下手動右移，機械手就手動右移；若按下手動 加緊與松開，機械手就手動加緊或松開； 若按下傳送帶A獨立點動輸入按鈕，傳 送帶A就工作；若按下傳送帶B獨立點動輸入按鈕，傳送帶B就開始工作。其中機械手夾緊重 新 開 始 循 環(huán)機械手移動機械手放松A動傳送帶B停圖2-9系統(tǒng)自動控制流程框圖(2)自動控制程序梯形圖2-10如下：圖2-10自動控制系統(tǒng)程序梯形圖自動控制過程分析:按下啟動按鈕I0.

43、0后，M0.0接通，傳送帶A運行Q0.6接通，當光電開關 PS1檢測到飲料瓶時，I0.6發(fā)出信號到M1.6, M1.6斷開，傳A停止；同時M1.6 傳遞信號使M10.0接通，M0.0通過移位寄存器使M10.1接通，然后Q0.2接通， 機械手下降。下降到下降限位I0.2后機械手停止下降，同時，M10.2接通，使 M20.0置位，M20.0置位使Q0.5接通，機械手夾緊物體，T37計時2s后通過移 位寄存器使M10.3接通，然后Q0.1接通，機械手開始上升，同時機械手保持火 緊。上升到上升到上升限位I0.1 ,通過移位寄存器使 M10.4接通，而后Q0.3接 通，機械手停止上升開始左轉，左轉到左轉

44、限位I0.3 ,通過移位寄存器使M10.5 接通，而后Q0.2接通；機械手停止左轉開始下降；下降到位后 I0.2接通，通過 移位寄存器使M10.6接通，而后M20.0復位和T38接通，使加緊電磁閥斷電，機 械手松開，將飲料瓶放入包裝箱，T38計時2s后通過移位寄存器使M10.7接通， 機械手開始上升。同時 M20.0向計數器C0發(fā)出一個計數信號，機械手繼續(xù)循環(huán) 運動，當計數器計數夠24次時，計數器C0向Q0.7F發(fā)出信號，使Q0.7置位， 傳送帶B啟動。當PS2檢測到下一個空箱時，I0.7發(fā)出信號到Q0.7復位，傳送 帶B停止運行，同時I0.7向計數器CO發(fā)出信號，使計數器清零，重新計數。此

45、循環(huán)結束，開始裝下一箱。(3)手動控制程序梯形圖2-11如下- III II d/b SI10. 2R1 TOC o 1-5 h z 11 IL 工 I,I- I ri11J二匚 I，-口：-,_i. S11 !：.（：口二-.R1II I卜1I ,C ：.I I R1圖2-11手動控制系統(tǒng)程序梯形圖 手動控制程序分析：按下手動按鈕，進入手動控制。按下手動下降 I1.2 ,11.2發(fā)出信號使Q0.2 接通，機械手開始下降直到撞上下限開關I0.2 ,下降停止，按下手動上升I1.1 , I1.1發(fā)出信號使Q0.1接通，機械手開始上升，直到撞上上限開關 I0.1上升停 止；按下手動左移I1.3 ,

46、I1.3發(fā)出信號使Q0.3接通，機械手開始左移直到撞上 左限開關I0.3 ,左移停止，按下手右移I1.4 ,11.4發(fā)出信號使Q0.4接通，機 械手開始右移，直到撞上右限開關I0.4右移停止；按下手動夾緊I1.5 , Q0.5置 位，機械手夾緊，按下手動放松I1.6 , Q0.5復位，機械手松開；按下傳送帶 A 啟動開關I1.0 , Q0.6置位，傳送帶A啟動，直到PS1檢測到飲料瓶時I0.6接通， Q0.6復位，傳送帶A才停止；按下傳送帶B啟動開關I1.7 , Q0.7置位，傳送帶 B啟動,直到PS2檢測到飲料瓶時I0.7接通，Q0.7復位，傳送帶B才停止。2.6系統(tǒng)程序調試及結果在計算機上

47、，運行CX-Programme編程軟件，打開自動裝箱控制程序。斷電 情況下連接好PC/PPI電纜，按照I/O分配表，用實驗連線導線將 PLC主機模塊 輸入、輸出接口與實驗板接口一一對應連接， 并將PLC主機模塊的電源端與實驗 模塊的電源端相連接。下載程序文件到 PLC,監(jiān)控后運行，使PLC進入運行方式。1、按下自動控制按鈕I0.0后，系統(tǒng)指示燈Q1.0亮；同時傳送帶B啟動運 行（Q0.7指示燈亮）。2、當SQ2空箱到位檢測信號到（I0.6按鈕輸入），傳送帶B停止運行（Q0.7 指示燈滅）。同時傳送帶A啟動運行（Q0.6指示燈亮）。3、當SQ1送入24個計數脈沖時（M20.0按鈕24次輸入）及累

48、計產品數量 達24個時，傳送帶B啟動運行（Q0.7指示燈亮）。4、當SQ2SJ位信號到（I0.7按鈕輸入），系統(tǒng)循環(huán)工作。5、當按下手動控制按鈕I2.2時，系統(tǒng)立刻進入手動控制狀態(tài)。手動指示燈 Q1.1亮，系統(tǒng)指示燈仍亮。當按下傳送帶 B或傳送帶A的手動控制按鈕I1.0和 I1.7時，傳送帶B或傳送帶A啟動運行。當按下機械手上升手動控制按鈕I1.1時，機械手上升；當按下機械手下降手動控制按鈕I1.2時，機械手下降；當按下機械手左移手動控制按鈕I1.3時，機械手左移；當按下機械手右移手動控制 按鈕I1.4時，機械手右移；當按下機械手夾緊手動控制按鈕I1.5時，機械手夾緊；當按下機械手放松手動控制按鈕I1.6時，機械手放松。機械手和傳送帶 A傳送帶B完全可獨立控制。6、無論系統(tǒng)何種運行狀態(tài)，自動控制狀態(tài)和手動控制狀態(tài)可互相轉換。手 動指示燈Q1.1可顯示系統(tǒng)