基于PLC的定量自動(dòng)包裝設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)教師指導(dǎo)意見表學(xué)生姓名： 學(xué)號：專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻(xiàn)資料的掌握；所用資料、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)算數(shù)據(jù)的可靠性；寫作規(guī)范和邏輯性；文獻(xiàn)引用的規(guī)范性等。還須明確指出論文中存在的問題和不足之處。）設(shè)計(jì)選題切入較好，系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很好的示范性。設(shè)計(jì)中利用PLC構(gòu)成定量包裝系統(tǒng)，便方法實(shí)用，邏輯嚴(yán)密，寫作基本規(guī)范，達(dá)到了本科畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，可以提交評閱。指導(dǎo)教師結(jié)論：合格（合格、不合格）指導(dǎo)教師所在單位蘭州工業(yè)學(xué)院指導(dǎo)時(shí)間 2014-09-17姓名中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱教師評閱意見表學(xué)生姓名： 學(xué)號：專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC（請對論文的學(xué)術(shù)水平做出簡要評述。包括選題意義；文獻(xiàn)資料的掌握；所用資料、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和計(jì)）該論文選題符合專業(yè)要求，切合生產(chǎn)實(shí)際，具有實(shí)用價(jià)值。文章介紹了基于PLC的定量自動(dòng)包裝設(shè)備控制系統(tǒng)的控制方案選擇、電路設(shè)計(jì)和PLC參考了一定量的文獻(xiàn)資料，文章觀點(diǎn)明確，結(jié)構(gòu)比較完整，邏輯性較強(qiáng)，寫作格式比較規(guī)范，語論文基本達(dá)到本科畢業(yè)論文的要求。（針對上面提出的問題和不足之處提出具體修改意見。評閱成績合格，并可不用修改直接參加答辯的不必填此意見。）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評閱成績（百分制：71評閱結(jié)論：同意答辯（同意答辯、不同意答辯、修改后答辯）評閱人姓名所在單位中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）評閱時(shí)間2014-10-01論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本人所呈交的本科畢業(yè)論文《基于PLC資料均已明確注出，論文中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨(dú)立完成，不包含他人成果及使用過的材料。對論文的完成提供過幫助的有關(guān)人員已在文中說明并致以謝意。本人所呈交的本科畢業(yè)論文沒有違反學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，沒有侵權(quán)行為，并愿意承擔(dān)由此而產(chǎn)生的法律責(zé)任和法律后果。論文作者（簽字：日期：2014年 7 月 12 日摘 要定量包裝商品與人們的日常生活息息相關(guān)，定量包裝商品是指以銷售為目的、與消費(fèi)者利益密切相關(guān)，在一定量限范圍內(nèi)具有統(tǒng)一的質(zhì)量、體積、長度標(biāo)注的預(yù)包裝商品。隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，自動(dòng)控制技術(shù)在定量包裝生產(chǎn)中應(yīng)用越來越多，在PLC（ProgrammableLogicController，可編程控制器PLC構(gòu)成的定量包裝系市場的需求量越來越大。關(guān)鍵詞： 1、定量稱重 2、PLC 3、自動(dòng)包裝目 錄一、緒論 1（一）選題目的及意義 1（二）包裝機(jī)械發(fā)展新趨勢及發(fā)展?fàn)顩r 1（三）工控技術(shù)在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用 3二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 6（一）系統(tǒng)方案選擇 6（二）可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況 9三、外圍電路及控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 17（一）外圍電路設(shè)計(jì) 17（二）PLC程序地址分配 20（三）系統(tǒng)程序流程圖 22四、結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32一、緒論（一）選題目的及意義包裝是產(chǎn)品進(jìn)入流通領(lǐng)域的必要條件，而實(shí)現(xiàn)包裝的主要手段是使用包裝機(jī)械。近年來，隨著科技發(fā)展越來越快，人民生活水平不斷提高，對生產(chǎn)力的要求也就越來越高，傳統(tǒng)的控制已經(jīng)無法滿足要求，因此包裝機(jī)械的自動(dòng)化顯得尤為重要，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競爭力等方面起著重大作用。包裝工業(yè)的自動(dòng)化時(shí)代大約始于20年前，當(dāng)時(shí)，全機(jī)械式設(shè)備配備一臺可編程邏輯控制器ProgrammableLogicControlle，用于控制邏輯功能和驅(qū)動(dòng)器的機(jī)械動(dòng)力軸，但靈活性并不盡如人意。控制與驅(qū)動(dòng)技術(shù)被證明是包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。如今，完全電子化的第三代機(jī)器具備了伺服技術(shù)的一切優(yōu)勢，同時(shí)樹立起新的行業(yè)ERP系統(tǒng)進(jìn)行集成、對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的評估等許多新特性。（二）包裝機(jī)械發(fā)展新趨勢及發(fā)展?fàn)顩r1、包裝機(jī)械發(fā)展新趨勢隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各種食品加工品的出現(xiàn)，對包裝技術(shù)和包裝設(shè)備都提出了新的要求，包裝機(jī)械在流通領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越大的作用。目前包裝機(jī)械競爭日趨激烈，而高度自動(dòng)化、智能化、多功能、高效率、低消耗的包裝設(shè)備越來越受到行業(yè)的青睞。進(jìn)入21世紀(jì)以來，較之傳統(tǒng)包裝機(jī)械，新型包裝機(jī)械要求具有簡潔化、高生產(chǎn)型智能設(shè)備已經(jīng)普遍應(yīng)用到包裝機(jī)械設(shè)備中，使設(shè)備使用者在操作過程中更具有獨(dú)立性、靈活度、操作正確性、高效率和兼容性。據(jù)了解，目前國外包裝和食品機(jī)械水平高的國家主要有美國、德國、日本、意大利和英國等。而德國的包裝機(jī)械在設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)性能等方面則居于領(lǐng)先地位。最近幾年，這些國家包裝和食品機(jī)械設(shè)備發(fā)展呈現(xiàn)出新的趨勢。工藝流程自動(dòng)化程度越來越高。目前自動(dòng)化技術(shù)在包裝生產(chǎn)線中已占50%以上，大量使用了電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制，提高生產(chǎn)率、設(shè)備的柔性和靈活性，增加機(jī)械手以完成復(fù)雜的包裝動(dòng)作。每個(gè)機(jī)械手均由單獨(dú)的電腦控制，攝像機(jī)監(jiān)控包裝動(dòng)作并將信息反饋到電腦以調(diào)整動(dòng)作幅度，保證包裝的質(zhì)量。2、包裝機(jī)械的發(fā)展情況國外包裝機(jī)械的發(fā)展情況40果包裝機(jī)、茶葉包裝機(jī)、灌裝機(jī)等。意大利包裝機(jī)械行業(yè)的最大優(yōu)勢就在于可以按照用戶的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，并產(chǎn)品的特點(diǎn)是外觀考究、性能優(yōu)良、價(jià)格便宜。日本的食品包裝機(jī)械，雖然以中小單機(jī)為主，但設(shè)備體積小、精度高、易于安裝、操作方便、自動(dòng)化程度也較高。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能方面均屬世界一流。該國生產(chǎn)的啤酒、飲料灌裝成套設(shè)備生產(chǎn)速度快、自動(dòng)化程度高、可靠性好。主要體現(xiàn)在生產(chǎn)的靈活性、構(gòu)造的靈活性和供貨的靈活性，以適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要；利用計(jì)算機(jī)和仿真技術(shù)提供成套設(shè)備，故障率低，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷服務(wù)；對環(huán)境污染少，主要包括噪音、粉塵和廢棄物的污染。美國的包裝機(jī)械大多數(shù)用計(jì)算機(jī)控制，使包裝機(jī)械向高速度、高效率、高質(zhì)量的方向發(fā)展。對商品包裝材料所需的溫度、強(qiáng)度、電壓和包裝的數(shù)量等都編成程序輸入電腦，進(jìn)行自動(dòng)控制。這不僅可以提高包裝機(jī)械的使用效率，提高包裝機(jī)械的精密度和準(zhǔn)又改進(jìn)了包裝質(zhì)量。例如，有一種充填機(jī)，在同樣的條件下不受包裝材料和包裝物體形態(tài)差異的限制，只要稍加調(diào)試，即可適應(yīng)各種形狀包裝容器的充填。我國包裝機(jī)械行業(yè)現(xiàn)狀經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國包裝機(jī)械已成為機(jī)械工業(yè)中十大行業(yè)之一，為我國包進(jìn)口額卻與總產(chǎn)值大抵相當(dāng)，與發(fā)達(dá)國家相去甚遠(yuǎn)。包裝機(jī)械行業(yè)缺少龍頭企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模大、產(chǎn)品檔次高的企業(yè)不多。根據(jù)食品和包裝機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，中國目前有包裝機(jī)械廠商3600多家，但產(chǎn)值及銷售額超過億元的現(xiàn)在只有20家。我國還基本停留在測試仿制階段，自行開發(fā)能力弱，缺少科研生產(chǎn)中試基地。統(tǒng)1300多種，配套數(shù)量少，缺少高精度和大型化產(chǎn)品，不能滿足市場需求，產(chǎn)品質(zhì)量差距表現(xiàn)在產(chǎn)品性能低，穩(wěn)定性和可靠性差、外觀造型不定量包裝行業(yè)的現(xiàn)狀我國定量秤生產(chǎn)企業(yè)以小規(guī)模為主，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研究和開發(fā)環(huán)節(jié)非常薄弱。我國的定量包裝工業(yè)過去長期處于一種生產(chǎn)力水平低下、主體技術(shù)不高的狀況，大部分企業(yè)目前仍然處于互相照搬照抄國內(nèi)外技術(shù)，降低生產(chǎn)成本的原始經(jīng)營階段。更有一些作坊式的小企業(yè)用一套圖紙存活，一味的追求低成本，嚴(yán)重?cái)_亂國內(nèi)市場。企業(yè)沒有自主知識產(chǎn)權(quán)，尤其是核心的控制技術(shù)，控制器是定量包裝機(jī)械的大腦，大多數(shù)企業(yè)卻需要從國外或合資、獨(dú)資企業(yè)購買。目前，我國的定量包裝設(shè)備已進(jìn)入調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提高開發(fā)能力的新時(shí)期。技術(shù)升級，產(chǎn)品換代是行業(yè)發(fā)展的重要課題。定量包裝機(jī)械的低水平發(fā)展必將影響到整個(gè)定量包裝工業(yè)的快速發(fā)展，所以必須努力改變其落后狀況。爭取更大的國內(nèi)和國際市場。（三）工控技術(shù)在包裝領(lǐng)域的應(yīng)用1、實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)包裝機(jī)械集機(jī)、電、光、聲、磁、化、生、美為一體的高技術(shù)、高智能、高競爭的產(chǎn)品。發(fā)展速度快、更新速度快是它的一大特點(diǎn)。世界上一切高科技產(chǎn)品都可以應(yīng)用人機(jī)界面和傳感器等幾類，具體包括：控制系統(tǒng)（PLCIPC、現(xiàn)場總線傳動(dòng)控制（變頻器，直流調(diào)速、運(yùn)動(dòng)控制（伺服、步進(jìn)電機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器、人機(jī)界面（文本顯示器、觸摸屏、平板電腦（溫度傳感器、壓力傳感器，等）以及機(jī)器視覺（遠(yuǎn)程監(jiān)控、工業(yè)相機(jī)要涉及到以下幾種自動(dòng)化技術(shù)：現(xiàn)場總線技術(shù)。運(yùn)用現(xiàn)場總線技術(shù)首先解放了大部分的硬件，使得繁瑣的安ERPERP品加工企業(yè)應(yīng)用較為普遍，這為整個(gè)生產(chǎn)線的無人化操作以及傳動(dòng)、檢測等工序的無縫銜接提供了便利。傳感器技術(shù)。在食品加工與包裝機(jī)械行業(yè)中，傳感器的應(yīng)用場合繁多，在食到傳感器。該技術(shù)應(yīng)用市場的缺口成為了眾多自動(dòng)化廠商的必爭之地。傳動(dòng)控制技術(shù)。傳動(dòng)產(chǎn)品在包裝機(jī)械上的使用主要是為了調(diào)整主工藝速度和發(fā)展空間。5展空間。人機(jī)界面技術(shù)。包裝機(jī)械的HMIPLC或者單片機(jī)配合使用，用以設(shè)定物流自動(dòng)化技術(shù)。物流自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展就使得整個(gè)食品加工與包裝生產(chǎn)人力得到節(jié)省，盡管中國的勞動(dòng)力較為充足，但物流的發(fā)展是大勢所趨。自動(dòng)識別技術(shù)。自動(dòng)識別包裝材料的厚度、硬度、反彈力等，通過電腦反饋向放入托盤中。安全檢測技術(shù)。食品加工與包裝過程中的檢測技術(shù)不僅僅局限于生產(chǎn)線上雜視覺產(chǎn)品中，彩色機(jī)器視覺產(chǎn)品在食品檢測方面應(yīng)用較為突出。綜上所述，包裝行業(yè)屬于配套行業(yè)，涉及國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域，特別是食品行業(yè)與飲料行業(yè)，更是依賴于包裝行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和配套服務(wù)，因此，我們不能忽視包裝機(jī)械落后的現(xiàn)狀，努力積極推動(dòng)包裝業(yè)走上快速健康發(fā)展的自動(dòng)化道路。2、自動(dòng)化產(chǎn)品在包裝機(jī)械行業(yè)的使用的總體情況包裝機(jī)械上使用的自動(dòng)化產(chǎn)品主要有控制系統(tǒng)，傳動(dòng)控制，運(yùn)動(dòng)控制，人機(jī)界面和傳感器這幾類，具體包括：控制系統(tǒng)：嵌入式產(chǎn)品，PLC，IPC，現(xiàn)場總線；傳動(dòng)控制：變頻器，直流調(diào)速；運(yùn)動(dòng)控制：伺服，步進(jìn)，運(yùn)動(dòng)控制器；人機(jī)界面：文本顯示器，觸摸屏，平板電腦；電器元件及傳感器：光電開關(guān)，溫度傳感器，壓力傳感器，行程開關(guān)等。3、PLC在定量包裝上使用的優(yōu)越性包裝機(jī)一般都需要有速度控制、定位控制、溫度控制、以及稱重控制等一些較為成本較高。一般國內(nèi)用戶及生產(chǎn)廠家都難以接受。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，西門子公司于S7-200PLCPLC二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案（一）系統(tǒng)方案選擇結(jié)合我國現(xiàn)代自動(dòng)包裝工業(yè)的發(fā)展趨勢以及市場的供求情況，可以看出，自動(dòng)定都會(huì)得到了廣泛的運(yùn)用。稱重式自動(dòng)定量包裝的使用不僅可以提高產(chǎn)品的精確度，避免物料的浪費(fèi)，更重要的是它節(jié)省了勞動(dòng)力，提高了勞動(dòng)的生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造了更多的價(jià)值。對此，本次設(shè)計(jì)了一種以PLC為控制核心的（顆粒型等固體物料）稱重式自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)。稱重式自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而完整的系統(tǒng)，包括很多的包裝工序，其中對物料的自動(dòng)定量是包裝過程的關(guān)鍵，因此本次設(shè)計(jì)主要側(cè)重物料的自動(dòng)定量過程，至于包裝袋上袋及投料后包裝袋封口等包裝工序這里不作為設(shè)計(jì)重點(diǎn)。1、包裝系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要由投料單元，稱重單元，排料單元，封口單元，傳輸單元等組成。主PLC序的自動(dòng)控制功能。投料單元：即投料斗，它用于將所需要包裝的物料經(jīng)過料斗到達(dá)稱重部分，并分為大小兩個(gè)料斗，即快速進(jìn)料閥和微調(diào)進(jìn)料閥。稱重單元：即稱重盤，它與稱重傳感器相連，完成對物料重量的測量。9過程。運(yùn)輸單元：將封好口的袋子傳輸?shù)较乱还の?，進(jìn)行裝車等操作。系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示：圖2-1系統(tǒng)示意圖2、系統(tǒng)工作原理稱料斗的上方是成品倉，該倉中裝有待包裝的物料，成品倉下面是大小兩個(gè)進(jìn)料90%~95%。細(xì)給料流量小，為額定重量的5%~10%打開快速進(jìn)料閥（電動(dòng)閥）進(jìn)入大給料狀態(tài)，物料落到稱料斗后進(jìn)行稱量，稱料斗上裝有懸臂梁式稱重傳感器，稱斗的質(zhì)量信號直接由該傳感器組轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過稱重變送器把該電壓信號放大后送入PLC模擬量模塊中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過PID（電動(dòng)閥）關(guān)閉，打開微10投料系統(tǒng)工作原理流程如圖2-2所示：圖2-2投料系統(tǒng)流程3、系統(tǒng)功能在每個(gè)稱量循環(huán)中，對已裝好物料的包裝袋進(jìn)行稱量，以消除由于物料的粘附引起的稱量誤差；若該包裝袋的重量不在允許的動(dòng)態(tài)誤差范圍內(nèi)，則將其剔除，停機(jī)時(shí)設(shè)置處理功能，保證停機(jī)排空稱斗內(nèi)物料。一方面可保證下次開機(jī)時(shí)排料斗內(nèi)無料，且避免了物料較長時(shí)間停留在排料斗內(nèi)吸濕而凝結(jié)在料斗壁上，微調(diào)進(jìn)料信號設(shè)置后，待其穩(wěn)定，然后進(jìn)行實(shí)測，得到誤差，以使下個(gè)循環(huán)進(jìn)行補(bǔ)償校正。對裝袋質(zhì)量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，其設(shè)定值可由編程器設(shè)置；對每次稱量并投料的重量進(jìn)行自動(dòng)檢測修正；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)包裝；25kg，動(dòng)態(tài)誤差±0.5kg，系統(tǒng)誤差0.2kg5~8袋/min。2-3圖2-3包裝系統(tǒng)原理（二）可編程序控制器的應(yīng)用和發(fā)展概況在可編程序控制器問世以前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。傳統(tǒng)的繼電器控制具有結(jié)構(gòu)簡單、易于掌握、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣。但是控制裝置體積大、動(dòng)作速度較慢、耗電較多、功能少，特別是由于它靠硬件連線構(gòu)成系統(tǒng)，接線繁雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或控制對象改變時(shí)，原有的接線刻控制盤就必須隨之改變或更換，通用性和靈活性較差。PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算和順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入和輸出接口，控制各種類型的機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過程。1、PLC的產(chǎn)生和發(fā)展1968(GM)如下:編程方便，現(xiàn)場可修改程序維修方便，采用模塊化結(jié)構(gòu)可靠性高于繼電器控制體積小于繼電器控制數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)成本可與繼電器控制裝置競爭115V115V，2A擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)只需很小變更4K美國的數(shù)字設(shè)備公司(DEC)中標(biāo)，并在1969年研制出了第一臺可編程序控制器(PDP-14MODCNO084，1971DSC819731974開始研制成可編程序控制器。美國的數(shù)字設(shè)備公司(DEC)中標(biāo)，并在1969年研制出了第一臺可編程序控制器(PDP-14MODCNO084，1971DSC819731974開始研制成可編程序控制器。目前，PLC正朝著兩個(gè)方向發(fā)展。其一是向大型化、快速、高功能方面發(fā)展，以取代工業(yè)計(jì)算機(jī)的部分功能。其二是向小型化、專用化、成本低方向發(fā)展，以真正成為繼電器的替代品。2、PLC的應(yīng)用概況PLCPLCPLC，PLC金、機(jī)械、石油、化工、輕工、電力等各行業(yè)。按PLC的控制類型，其應(yīng)用大致可分為以下幾個(gè)方面。用于邏輯控制PLCPLC制。例如機(jī)床的電氣控制、包裝機(jī)械的控制、自動(dòng)電梯控制等。用于模擬量控制PLC通過模擬量I/O模塊，可實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間轉(zhuǎn)換，并對模擬量控制。用于機(jī)械加工中的數(shù)字控制PLC機(jī)控制（CNC）緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制。用于工業(yè)機(jī)器人控制用于多層分布式控制系統(tǒng)PLCPLCPLCPLCI/O之間、PLC與上位機(jī)之間的通信。3、PLC的選擇PLC的生產(chǎn)廠家很多，并且各個(gè)廠家的產(chǎn)品種類繁多，特點(diǎn)各異，主要有：美國PLC是整個(gè)控制單元的核心部件，它以通信形式接受上位機(jī)的監(jiān)控，并向下級器件發(fā)送命令，同時(shí)協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)的其它控制功能，PIDPLC時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能，主要從I/O點(diǎn)數(shù)、運(yùn)算能力和通信能力等方面綜合考慮。在模擬量I/OPLC11路輸出用于控制電磁閥開啟和關(guān)閉。由此可見，本系I/O點(diǎn)數(shù)并不是很多，因此選擇小型機(jī)即可。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，還需留有I/O裕量以備擴(kuò)展之需。另外，根據(jù)系統(tǒng)要求，PLCPID計(jì)算能力，S7-200系PLCS7-200CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，體積更小，成本低廉，具有極高的性價(jià)比。良好S7-200PLC成為各種小型控制任務(wù)理想的解決方案。4、S7-200系列PLC的主要特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高PLC是專為工業(yè)環(huán)境下設(shè)計(jì)的。它在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取PLCPLC特有的循環(huán)掃描的工作方式，有效地屏蔽了絕大多數(shù)的干擾信號。編程方便采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業(yè)控制的簡單指令編程，易學(xué)。使用方便PLC的結(jié)構(gòu)不僅具有先進(jìn)的通訊和輸入、輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。維護(hù)方便PLC模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使操作人員在維修時(shí)只需要更換插入式模板或其它易損部件即可完成，PLC的控制程序可通過編程器輸入到PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中，此外PLC還具有很強(qiáng)的自診斷能力，能隨時(shí)檢查出自身的故障，并顯示給操作人員。這些特點(diǎn)既方便又減少了影響生產(chǎn)的時(shí)間。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短PLCPLC控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)機(jī)統(tǒng)調(diào)，使得調(diào)試方便、快速、安全，因此大大縮短了設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，抗振防潮和耐熱能力強(qiáng)，使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品。輸入特性S7-20024VDC“1”0-5V，PLC中。輸出特性在S7-200中，輸出信號有繼電器輸出型和晶體管輸出型兩種。良好的輸入/輸出擴(kuò)展能力I/O張單元模版的方法，對輸入/輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。具有快速響應(yīng)功能PLC可以極快的速度對信號的上升沿作出響應(yīng)。具有三種工作方式RUN（運(yùn)行）RUNCPU執(zhí)行用戶程序。STOP（停止）STOPCPUCPU（terminal）方式：在TERM方式下，允許使用工業(yè)編程軟件STEP7-Micro/WIN32CPUTERMSTOPSTOPRUNCPURUN方式。5、S7-200系列PLC的結(jié)構(gòu)組成S7-200PLCCPU/展接口、編程裝置、電源等組成。其結(jié)構(gòu)如圖2-4所示：圖2-4西門子S7-200系列可編程控制器結(jié)構(gòu)CPU：和一般微機(jī)一樣，CPU是可編程控制器的運(yùn)算和控制核心，控制其它所有部件的CPU據(jù)總線和控制總線與存儲(chǔ)器、I/O接口電路連接。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是具有記憶功能的半導(dǎo)體電路，一般由存儲(chǔ)體、地址譯碼電路、讀寫控制電路和數(shù)據(jù)寄存器組成，用來存放系統(tǒng)程序和用戶程序。輸入輸出接口PLCPLC發(fā)出的各種控制信號經(jīng)輸出接口去控制和驅(qū)動(dòng)負(fù)載。擴(kuò)展接口I/OI/OI/OI/OCPUCPUCPUCPUCPU的相互控制和信息交換。電源PLC24V電源，作為輸入傳感器或輸出負(fù)載的電源。外部設(shè)備外部設(shè)備包括編程器、打印機(jī)、外存儲(chǔ)器（磁帶或磁盤、寫入器等等。6、S7-200系列PLC的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中使用的都是二進(jìn)制數(shù)，共最基本的存儲(chǔ)單位是位（bit，8位二進(jìn)制1個(gè)宇節(jié)Byte，其中的第0位為最低位LSB7位為最高位MSB個(gè)字節(jié)16）1個(gè)字Word，兩個(gè)字32位）1DoubleWord。把位、字節(jié)、字和雙字占用的連續(xù)位數(shù)稱為長度。7、S7-200系列PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)S7-200PLCCPU隨機(jī)存儲(chǔ)器器）CPU（中央處理器）RAMEEPROM。8、S7-200系列PLC的CPU型號選擇S7-00PLC8CPUCPU21XCPU22XCPU22XPLC4CPU226（開關(guān)量、模擬量輸入輸出分配，以及指令功能、CPU的擴(kuò)展能力和通信口配置等指標(biāo)的CPU226CPU226（1）24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。（27248I/O35I/O。（3）13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)空間。（4）6個(gè)獨(dú)立的30KHz的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHz的高速脈沖輸出。（5）具有PID控制器。（6）2RS-485/編程口。MPI（MultiPointInterface）通信協(xié)議。PPI（PointToPointInterface）通信協(xié)議。具有自由通信口。I/O端子排可以很容易的整體拆卸。9、PLC的工作原理PLCPLCPLC期性循環(huán)掃描，在無跳轉(zhuǎn)指令的情況下，CPU序，直到用戶程序結(jié)束，然后又返回第一條指令，開始新的一輪掃描。PLC2-5輸入端輸入端輸入采樣第一條指第二條指···輸出端輸出刷新圖2-5PLC循環(huán)掃描過程PLCPLCPLC2-6輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸入采樣階段程序執(zhí)行階段輸出采樣階段讀輸入端子輸入映像寄存器X401Y4302讀3讀M1001件映像寄器輸出鎖存器輸出端子圖2-6PLC掃描工作過程輸入采樣階段PLC在輸入處理階段，首先按順序采樣所有的輸入端子，并將所有的輸入點(diǎn)的狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中各對應(yīng)的輸入映像寄存器，即輸入刷新。隨即關(guān)閉輸入端口，接著進(jìn)行程序執(zhí)行階段。程序執(zhí)行階段在程序執(zhí)行階段PLC對用戶程序順序掃描，在掃描每一條指令時(shí)，所需要的輸入狀態(tài)可以從輸入映像寄存器中讀入，從元件映像寄存器中讀入當(dāng)前的輸出狀態(tài)然后按程序進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器，所以對每個(gè)元件來說，元件映像寄存器中的內(nèi)容會(huì)隨著程序執(zhí)行過程而改變。輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，元件映像寄存器中所有的輸出繼電器的狀態(tài)在輸出處理階PLCPLC對一般的工業(yè)系統(tǒng)來說是無關(guān)緊要的。10、PLC程序的表達(dá)方式梯形圖編程梯形圖是一種編程語言，在形式上類似于繼電器控制電路。在梯形圖中仍沿用了繼電器、線圈、常閉觸點(diǎn)、常開觸點(diǎn)、串聯(lián)、并聯(lián)等繼電器線路中的術(shù)語。梯形圖直觀易懂，因此是目前應(yīng)用最多的一種編程語言。語句表（StatementList）語句表又叫指令表InstructionList用指令的助記符來編程，若干條指令組成的程序就叫語句表或指令表程序。PLC，語句表使用的助記符也是不一樣的，F(xiàn)1結(jié)合所做的設(shè)計(jì)再詳細(xì)介紹。此外，還有功能表圖（FunctionChart、布爾邏輯編程（BooleamProgrammin。在此不做詳細(xì)介紹。三、外圍電路及控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（一）外圍電路設(shè)計(jì)1、電阻應(yīng)變式稱重傳感器目前稱重行業(yè)中普遍使用的是電阻應(yīng)變式稱重傳感器，該傳感器采用懸臂梁式傳感元件，當(dāng)彈性體受壓產(chǎn)生形變后，其電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化，由相應(yīng)的測量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為與壓力（重力）成正比的電信號，再經(jīng)過前置放大、濾波等環(huán)節(jié)后送至A/D轉(zhuǎn)換模塊，從而得到與重量相對應(yīng)的精確數(shù)字量輸出。金屬導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。只要測得電阻絲或半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻相對變化量ΔR/R側(cè)向力干擾，可以比較方便地解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，因而應(yīng)用最為廣泛。一般由電橋測出的電信號量值較小且波動(dòng)較大，因此還需匹配后級調(diào)零電路、濾波電路、放大電路、校正電路等，以獲得穩(wěn)定的傳感器輸出信號。調(diào)零電路用于抵消傳感器的零點(diǎn)輸出和消除傳感器、秤體等自身重量所產(chǎn)生的輸出信號，一般在使用前都需要進(jìn)行調(diào)零以及四角誤差修正。此外，由于傳感器長期工作會(huì)造成不可避免的溫漂和時(shí)漂，因此有必要增設(shè)軟件的自動(dòng)零點(diǎn)跟蹤來消除零點(diǎn)漂移所造成的稱重誤差。2、稱重傳感器型號選擇傳感器時(shí)，要綜合考慮最大量程、精度、穩(wěn)定性和工作環(huán)境等因素，其中精30%~70%量程內(nèi)，1mV/V的稱重傳感器其安全過載能力一般是最大稱量的200%，極限過載能力一般大于最大稱量的5002mV/V2715%，極限過300%。GB/T7551-2008BK-5B器等各種測力/稱重的工業(yè)自動(dòng)化測量控制系統(tǒng)。3、數(shù)字量擴(kuò)展單元模塊的選擇根據(jù)系統(tǒng)的要求，S7-200PLCCPU226的數(shù)字量輸出接口不足，擬選擇與S7-200相適應(yīng)的擴(kuò)展模塊EM222。EM222為數(shù)字量輸出（DO）擴(kuò)展模塊，有兩種輸出類型：（1）8點(diǎn)DC24V輸出型。（2）8點(diǎn)繼電器輸出型。4、模擬量擴(kuò)展單元模塊的選擇PLCS7-2004112/149μs因而處理速度極快，完全能夠滿足系統(tǒng)要求。5、電動(dòng)閥的選擇本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)定量包裝系統(tǒng)要求物料進(jìn)行稱重后要較為準(zhǔn)確地達(dá)到預(yù)先的設(shè)定SKC6240mm的閥門，外殼和支架由模鑄鋁做成可靠性好。6、電機(jī)選型在生產(chǎn)實(shí)踐中，電機(jī)是不可缺少的設(shè)備，其種類繁多。將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的電機(jī)稱為電動(dòng)機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的電機(jī)稱為發(fā)電機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)工作方式，擬用雙速電機(jī)來進(jìn)行拖動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)低速和高速兩種方式進(jìn)YYYYYYY容許輸出是近似恒功率的（13.4%。雙速電動(dòng)機(jī)屬于異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速，是通過改變定子繞組的連接方法達(dá)到改變定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)公式：n60f/p1n1下降至原轉(zhuǎn)速n最常見的單繞組雙速電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速比等于磁極倍數(shù)比，如2極／44級／8極，從YYp＝2p=1。∴轉(zhuǎn)速比＝2／1＝2控制電路如圖3-1所示3-1控制電路分析：QFSB0，KM1KM1U1L2V1L3W1;U2V2W2p=2、n1＝1500轉(zhuǎn)／分。SB1KM1U1V1W1與三相電源L1L2L3KM2KM2線圈回路通電并自鎖，其常開觸U1、V1、W1L1、L2、L3引入U(xiǎn)2V2YYKM2KM1誤動(dòng)。FU1、FU2YY運(yùn)行的過載保護(hù)元件。SB2KM1線圈串聯(lián)，SB2KM2SB3KM1線圈串聯(lián)，SB3KM2控制就是按鈕的互鎖控制，保證△與YY兩種接法不可能同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)KM2KM1線圈回路，KM1KM215％。（二）PLC程序地址分配1、程序輸入/輸出地址分配，如表3-1所示：模塊號CPU226模塊號CPU226EM235AIW0AIW2AIQ012輸出信號電動(dòng)閥控制開度地址號注釋地址號注釋I0.0低速啟動(dòng)按鈕Q0.7機(jī)械手上袋I0.1高速啟動(dòng)按鈕Q1.0投料閥ⅠI0.2停止按鈕Q1.1投料閥ⅡI0.3熱繼電器Q1.2排料閥I0.4斗門狀態(tài)檢測輸入Q1.3封口I0.5上袋輸入Q1.4機(jī)械手推袋Q0.0低速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器Q1.5計(jì)數(shù)脈沖Q0.1高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器Q1.6工作指示燈Q0.2高速運(yùn)轉(zhuǎn)接觸器Q1.7排料指示燈Q0.3快進(jìn)料閥門ⅠQ2.1適量指示燈Q0.4慢進(jìn)料閥門ⅠQ2.2過量指示燈Q0.5快進(jìn)料閥門ⅡQ2.3欠量指示燈Q0.6慢進(jìn)料閥門Ⅱ程序其它內(nèi)存變量分配，如表3-2所示：表3-2程序其它內(nèi)存變量分配名稱名稱地址T40注釋時(shí)基=100msTON卸料門打開后持續(xù)定時(shí)器T41時(shí)基=100msTON定時(shí)器2、PLC外部接線PLC外部接線如圖3-2所示：3-2PLC外部接線3、自動(dòng)包裝系統(tǒng)程序流程圖PLCSTEP7-Micro/WIN3-3系統(tǒng)程序流程圖（三）系統(tǒng)程序流程圖1、主程序：2、子程序：3、中斷程序：四、結(jié)論稱重傳感器通過和稱重盤相連測量物料的重量信號，并將測得的電壓（或電流）信號傳（或電流EM235模擬量0~10V（0-20mA電流PLCEM235模PLCPIDPI