PLC傳送帶自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄一課程設(shè)計(jì)目的31.131.241.2.141.2.241.341.3.141.3.24二課程設(shè)計(jì)題目描述和要求三課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容 5 72.172.1.182.1.2PLC82.1.382.2 PLC102.2.1 PLC102.2.2 PLC112.3112.3.1132.3.2142.4152.5162.5.1162.5.2172.617四 .結(jié)論20五. 參考文獻(xiàn)21第 1 章課程設(shè)計(jì)目的1.1課題背景現(xiàn)代社會(huì)中，無(wú)論在任何行業(yè)，從工廠的生產(chǎn)，到能源的輸送，到和人民生活息息相關(guān)的市政工程， 甚至人們的工作和休息的樓宇， 到處都可以看到自動(dòng)化系統(tǒng)的身影。自動(dòng)化系統(tǒng)不僅早就成為了工業(yè)和

2、社會(huì)生活的一個(gè)組成部分， 而且是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。在自動(dòng)化生產(chǎn)日漸普及的今天， 包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)， 包裝，如果這些繁雜的工作讓人工去完成的話不但麻煩， 而且效率低， 勞動(dòng)強(qiáng)度大， 不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。 為了適應(yīng)現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)某種產(chǎn)品， 進(jìn)一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)，改善人民的生活水平 , 就必須設(shè)計(jì)一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，以便用這自動(dòng)化的生產(chǎn)線來(lái)代替人工完成這些繁雜的工作。 而且需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)， 包裝，自動(dòng)化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟(jì)效益， 這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來(lái)，包裝生產(chǎn)

3、線的自動(dòng)化、 電子監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使的包裝企業(yè)以高速度、 較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障， 以及產(chǎn)品損耗減少、 工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成績(jī)。 2002 年 11 月 3 至 7 日在芝加哥舉行的國(guó)際 PACKEXPO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)。這些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展力量。 可見(jiàn)自動(dòng)裝箱技術(shù)的使用前景十分廣闊。近年來(lái)，生產(chǎn)線上的自動(dòng)化控制使用已越來(lái)越多， 越來(lái)越廣泛。 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。 隨著大規(guī)模集成電路廣泛使用， 控制系統(tǒng)本身也得到長(zhǎng)足發(fā)展， 已由原來(lái)的分立元件、 繼電器控制

4、，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機(jī)控制。 控制方式也由原來(lái)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(yīng)運(yùn)而生。 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)中得到非常廣泛的使用。在自動(dòng)生產(chǎn)線檢測(cè)控制系統(tǒng)中， 可編程控制器主要用作下位機(jī)， 檢測(cè)各狀態(tài)點(diǎn)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(diǎn)的狀態(tài)送給上位機(jī)計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)綜合可編程控制器和其他設(shè)備的數(shù)據(jù)， 作出相應(yīng)的處理和顯示。自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（ProgrammableLogic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以

5、來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛使用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。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。1.2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。生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多， 在頻繁動(dòng)作情況下壽命較短， 使生產(chǎn)線的可靠性降低。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。70 年代出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)，即直接數(shù)控（DNC）系

6、統(tǒng)，由一臺(tái)較大型計(jì)算機(jī)控制和管理多臺(tái)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心能完成多品種，多工序的產(chǎn)品加工。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)。近十幾年來(lái)，國(guó)外PLC技術(shù)取得了飛躍，其容量成倍擴(kuò)大、體積不斷縮小、功能不斷增強(qiáng)，不但具有邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有PID等特殊控制功能，可直接進(jìn)行A/D、D/A 轉(zhuǎn)換，還開發(fā)管控一體化。1.3 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。在很多領(lǐng)域，PLC已經(jīng)取代了繼電器進(jìn)行控制。

7、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。本設(shè)計(jì)介紹了通過(guò) PLC來(lái)對(duì)傳送帶進(jìn)行自動(dòng)控制。 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。 包裝箱傳送帶用來(lái)傳送產(chǎn)品包裝箱， 其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運(yùn)走，并用一只空箱來(lái)代替。 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。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到包裝箱， 當(dāng)某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳感器轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖。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

8、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)于傳送帶的控制可采用步控指令實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制；而對(duì)于傳送帶的獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制可設(shè)置一個(gè)手動(dòng)控制按鈕，當(dāng)其按下時(shí)，系統(tǒng)可進(jìn)行獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制。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)。第 2 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1.1采用傳統(tǒng)繼電接觸器電氣控制系統(tǒng)由于繼電接觸器電氣控制線路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，多年來(lái)在各種生產(chǎn)機(jī)械的電氣控制領(lǐng)域中，使用十

9、分廣泛，而且技術(shù)上也十分成熟，因此受到大力推廣。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。2.1.2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(shí)就是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，用以取代傳統(tǒng)的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等，并具有一切計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能。目前PLC已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其使用面幾乎覆蓋了整個(gè)工業(yè)企業(yè)，廣泛使用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過(guò)程控制中。2.1.3方案比較和選擇采用傳統(tǒng)據(jù)電接觸器電氣控制系統(tǒng)， 雖然價(jià)格低廉，但大

10、量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，使得線路復(fù)雜、器件多、接點(diǎn)多、可靠性低，而且一旦出現(xiàn)故障，檢修困難。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。而采用 PLC可編程序控制器，其優(yōu)點(diǎn)如下：（ 1）具有高可靠性。 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。其內(nèi)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(shù)字濾波；軟件方面設(shè)置了警戒時(shí)鐘WDT、自診斷等措施。 因而使得 PLC的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到30萬(wàn)小時(shí)，被稱為“永遠(yuǎn)不壞的控制器” ，因而可靠性優(yōu)于傳統(tǒng)繼電接觸器電氣控制系統(tǒng)。（ 2）靈活

11、性高、擴(kuò)展性好、通用性強(qiáng)。它采用程序使得硬件軟件化，對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，只需改變程序即可，因而通用性強(qiáng)。而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。（ 3）功能強(qiáng)。 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。由于生產(chǎn)線上的惡劣環(huán)境和電磁干擾，一般的電子儀器都會(huì)受到干擾。而PLC 是從取代工廠內(nèi)繼電器線路、進(jìn)行順序控制發(fā)展開來(lái)的工業(yè)控制產(chǎn)品。PLC由于具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通訊靈活等優(yōu)點(diǎn)。在電器控制系統(tǒng)中得到廣泛使用。 PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時(shí)、 計(jì)算、計(jì)數(shù)和各種閉環(huán)控制

12、功能。 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。 并且有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種控制方式。 在生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制的傳送帶控制系統(tǒng)使用， 可使生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，突現(xiàn)節(jié)約用工，改善工人工作環(huán)境，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約材料消耗和用工。因此，本文選擇PLC控制系統(tǒng)。2.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理PLC采用的是典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要包括 CPU,RAM,ROM和輸入、輸出接口電路等。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。 如果把 PLC看作一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由輸入變量 PLC輸出變量組成， 外部的各種開關(guān)信號(hào)、 模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)

13、信號(hào)等均作為 PLC的輸入變量，它們經(jīng) PLC外部輸入端子輸入到內(nèi)部寄存器中，經(jīng) PLC 內(nèi)部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算、處理后送到輸出端子，作為PLC的輸出變量，對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行控制。 PLC的一般內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-1 所示。按鈕電磁線圈CPU輸指示燈繼電器觸點(diǎn)入輸出接接口口行程開關(guān)電磁閥程序存儲(chǔ)器電源圖 2-1 PLC 的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖2.2.1 PLC 控制系統(tǒng)組成輸入部分：如按鈕開關(guān)、限位開關(guān)等，直接和PLC輸入端子相連接，用以產(chǎn)生輸入控制信號(hào)，這些信號(hào)一般來(lái)自操作臺(tái)上的人工指令。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)。輸出部分 :

14、 如接觸器、電磁閥等，它們和PLC輸出端子相連接，用以控制被控對(duì)象的動(dòng)作。2.2.2 PLC 的工作過(guò)程輸入處理 :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， 然后開始執(zhí)行用戶處理程序 . 在執(zhí)行過(guò)程中，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)。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(nèi)部寄存器中讀出并參和計(jì)算， 然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)輸出映象寄存器中。輸出處理 : 當(dāng)全部指

15、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。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程序控制器（ PLC）以微處理器為核心，適用于開關(guān)量、模擬量和數(shù)字量的控制， 已進(jìn)入過(guò)程控制和位置控制等領(lǐng)域， 成為一種多功能、高可靠性、使用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)。2.3控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程2.3.1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2-2 所示。啟動(dòng)按鈕P傳送帶控制電機(jī)獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入LC指示燈停止按鈕報(bào)警器光電傳感器圖 2-2生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的 PLC控制系統(tǒng)圖2.3.2控制系統(tǒng)工作流程圖1 當(dāng)按下控制裝置的自動(dòng)控制按鈕后， 傳送帶 B

16、 先啟動(dòng)運(yùn)行，拖動(dòng)空箱前移至指定位置，達(dá)到指定位置后，由 SQ2發(fā)出信號(hào)，使傳送帶 B 制動(dòng)停止。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。3 上述過(guò)程循環(huán)地進(jìn)行，直到按下停止按鈕，傳送帶 A 和傳送帶 B 同時(shí)停止，其工作流程圖如圖 2-3 所示。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。N按下傳送傳送傳送累計(jì)12 Y傳送帶 ASQ2發(fā)出停止傳送啟動(dòng)帶 B帶 B帶 A個(gè)產(chǎn)品到位信號(hào)帶 B按鈕啟動(dòng)停止啟動(dòng)時(shí)

17、啟動(dòng)按下停止按鈕，傳送帶A 、B都制動(dòng)停車圖 2-3 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖2.4控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)裝箱系統(tǒng)的控制要求, 系統(tǒng)應(yīng)有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能。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。系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程如下：（ 1） I/O點(diǎn)數(shù)的估算系統(tǒng)輸入信號(hào)：自動(dòng)控制按鈕，需要1 個(gè)輸入端；手動(dòng)控制按鈕，需要1 個(gè)輸入端；停止按鈕，需要 1 個(gè)輸入端；手動(dòng)控制時(shí)，傳送帶 A 和傳送帶 B 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制按鈕需要 2 個(gè)輸入端；產(chǎn)品數(shù)量檢測(cè)信號(hào) SQ1和空箱位置檢測(cè)信號(hào) SQ2，需要 2 個(gè)輸入端；故障報(bào)警消音按鈕，需要 1 個(gè)輸入端。以上共需 8 個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。系統(tǒng)輸出信號(hào)：傳送帶

18、A 和傳送帶 B，需用 2 個(gè)控制輸出端；系統(tǒng)上電指示和手動(dòng)指示、裝箱指示需要 3 個(gè)輸出端；一個(gè)報(bào)警器，需要 1 個(gè)輸出端。以上共需 6 個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。（ 2） 用戶使用程序占用內(nèi)存大小的估算用戶使用程序占用多少內(nèi)存和 I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求、 運(yùn)算處理量、 程序結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)， 因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 此使用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算：開關(guān)量輸入： 8*10=80 字節(jié)；開關(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)。共計(jì) 137 字節(jié)，在加上程序存儲(chǔ)空間和備用存儲(chǔ)空間，初步估計(jì)共需1K 字節(jié)。（ 3） PC 型號(hào)的選擇 ,

19、因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開關(guān)量進(jìn)行控制的使用系統(tǒng)， 而且對(duì)控制速度要求不高， 所以可選用西門子系列的 S7-300 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。西門子 S7-300 型系列 PLC 的特點(diǎn)：·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。·可方便的和西門子的可編程序終端(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 。·可進(jìn)

20、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。S7-300 雖然體積小，但是提供了許多功能。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。為小型的緊湊型設(shè)備提供人機(jī)界面 (HMI) 和高精度的測(cè)量方法。采用 S7-300 將在很小的空間內(nèi)獲得許多先進(jìn)的功能。小機(jī)殼內(nèi)會(huì)聚了先進(jìn)的功能和優(yōu)異的表現(xiàn)。 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。西門子小型系列 PLC具有優(yōu)異的性能價(jià)格比， 所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：&#

21、183;穩(wěn)定的性能西門子系列 PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門子公司長(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。更經(jīng)過(guò)高低溫的考驗(yàn)，使得該 PLC可以適用在特殊的場(chǎng)合。·通訊功能增強(qiáng)提供內(nèi)置的 RS232C端口和 RS422端口。西門子完全開放的通訊協(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

22、擴(kuò)充到256 點(diǎn)，方便組成集散控制系統(tǒng)。（ 4） 系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的分配系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的分配如表2-1所示。表2-1 S7-300 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01000系統(tǒng)指示燈01006TIM 000鈕00001B 手動(dòng)控制輸01001傳送帶 B輸01007TIM OO1入出00002A 手動(dòng)控制輸01002傳送帶 A輸CNT 002入出00003SQ2輸入01003裝箱指示00004SQ1輸入01004手動(dòng)指示燈00005停止安鈕01005報(bào)警器00006手動(dòng)控制按鈕00007消音按鈕系統(tǒng)輸入 / 輸出接線圖如圖2-4 所示。PLC自動(dòng)控制按鈕統(tǒng)

23、指示燈B 手動(dòng)控制輸入送帶 B輸出0000001000000010100100002010020000301003系傳A 手動(dòng)控制輸入送帶 A輸出SQ2 輸入箱指示燈SQ1 輸入動(dòng)指示燈停止安鈕警器0000401004000050100500006010060000701007COMCOM傳裝手報(bào)手動(dòng)控制按鈕輔助繼電器消音按鈕輔助繼電器220V AC圖 2-4 系統(tǒng)輸入 / 輸出接線圖（ 5） 傳感器的選擇近年來(lái)，隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高， 光電傳感器的功能不斷完善， 現(xiàn)已成為和 PLC相配套的系列產(chǎn)品，廣泛用于自動(dòng)包裝、打膠、罐裝、以及自動(dòng)裝配流水線。針對(duì)本文設(shè)計(jì)要求， 我們可采用光電開關(guān)來(lái)

24、對(duì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)和空箱到位檢測(cè)。 這類光電傳感器利用光電元件受光照或無(wú)光照時(shí)“有” “無(wú)”電信號(hào)輸出的特性將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的開關(guān)信號(hào)。 為此，要求光電元件靈敏度高， 而對(duì)光照特性的線性要求不高。這類傳感器主要使用于零件或產(chǎn)品的自動(dòng)記數(shù)、光控開關(guān)、電子計(jì)算機(jī)的光電輸入設(shè)備、光電編碼器以及光電報(bào)警裝置等方面。光電開關(guān)可分為兩 類：透射型和反射型兩種。透射型光電開關(guān)是由分離的發(fā)射器和接收器組成并相對(duì)放置。 發(fā)射器發(fā)射的紅外線直接照射到接收器上， 當(dāng)有物品通過(guò)時(shí)， 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(gè)信號(hào)?？捎糜诋a(chǎn)品計(jì)數(shù)。反射型光電開關(guān)的接收部分和發(fā)射部分合做在一起， 利用物

25、體對(duì)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。 當(dāng)有物體通過(guò)，接收器接收不到紅外光， 于是就發(fā)出一個(gè)信號(hào)。 可用于空箱是否到位檢測(cè)。當(dāng)采用接近開關(guān)、光電開關(guān)等兩線式傳感器時(shí)，由于傳感器的漏電流較大，可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的輸入信號(hào)而導(dǎo)致PLC的誤動(dòng)作，此時(shí)可在 PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻，如圖 2-5 所示。當(dāng)漏電流不足lmA 時(shí)可以不考慮其影響。輸入電源IN光電開關(guān)PLCRCOM圖 2-5 PLC 和光電開關(guān)的連接旁路電阻 R 的計(jì)算公式如下：RRCUOFF()IRCUOFF式中：I 為傳感器的漏電流（ mA），UOFF為 PLC輸入電壓低電平的上限值 （ V），RC為

26、 PLC的輸入阻抗（ K ）， RC的值根據(jù)輸入點(diǎn)不同有差異。2.5控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.5.1控制系統(tǒng)邏輯分析自動(dòng)裝箱系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)考慮到其動(dòng)作的連續(xù)性以及各個(gè)被控制設(shè)備動(dòng)作之間的相互關(guān)聯(lián)性 , 最佳的實(shí)現(xiàn)方案就是采用順序控制。這樣就考慮針對(duì)不同的工作狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作控制輸出， 從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱系統(tǒng)從傳送帶 B 開始工作到產(chǎn)品落入空箱之中并完成精確的計(jì)數(shù)這樣一個(gè)周期控制工作的程序?qū)崿F(xiàn)。設(shè)計(jì)使用一系列的中間狀態(tài)信號(hào)來(lái)傳遞狀態(tài)轉(zhuǎn)換信息，完成順序的交互。 因?yàn)橐髠魉蛶?A 和傳送帶 B 具有點(diǎn)動(dòng)控制功能，故分別設(shè)置自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩個(gè)啟動(dòng)按鈕。當(dāng)按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)， 系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。 在自

27、動(dòng)裝箱過(guò)程中，當(dāng)傳送帶 B 拖動(dòng)空箱到達(dá)指定位置時(shí)， 由 SQ2發(fā)出信號(hào)， 使傳送帶 B 停止；而傳送帶 A 啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)， 由傳感器 SQ1檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)量， 當(dāng)累計(jì)產(chǎn)品數(shù)量達(dá) 12 個(gè)時(shí)，傳送帶 A 制動(dòng)停止，同時(shí)傳送帶B 啟動(dòng)運(yùn)行；完成整個(gè)循環(huán)工作。當(dāng)按下手動(dòng)控制按鈕時(shí)， 若按下傳送帶 B 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕， 傳送帶 B 就工作；若按下傳送帶A 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕，傳送帶A 就開始工作。兩者完全獨(dú)立。2.5.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（ 1） 程序流程圖如下：初始初始按下自動(dòng)N按下手動(dòng)N控制按鈕控制按鈕YY傳送帶 B啟動(dòng)NB手動(dòng)A手 動(dòng)N輸入輸入SQ2 檢測(cè)N到位信號(hào)YYY傳送帶B停止傳

28、送帶A啟動(dòng)SQ1 計(jì)數(shù)N12 次到Y(jié)傳送帶 A圖 2-6停止系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖（ 2）程序梯形圖如下：傳送帶 B傳送帶 A啟動(dòng)啟動(dòng)圖 2-7 系統(tǒng)手動(dòng)控制流程圖跳轉(zhuǎn)B 工作輸出A 工作輸出跳轉(zhuǎn)結(jié)束B 工作輸出輔助繼電器A 工作輸出裝箱指示報(bào)警器圖 2-8控制系統(tǒng)程序梯形圖（ 3）程序助記符如下：A "故障復(fù)位 "/PID復(fù)位；=L0.0BLD103AM11.6；=L0.1BLD103AM11.0；=L0.2BLD103AM11.1=L0.3BLD103AM11.2=L0.4BLD103AM11.3=L0.7BLD103A"自動(dòng)啟動(dòng) "；JNB_001C

29、ALL "CONT_C" , DB41/；COM_RST :=L0.0MAN_ON :=L0.1PVPER_ON:=L0.2P_SEL:=L0.3I_SEL:=L0.4INT_HOLD:=I_ITL_ON:=D_SEL:=L0.7CYCLE:=T#20MS/SP_INT :=MD20；PV_IN:=MD24PV_PER :=MAN:=GAIN:=MD28/比例參數(shù)設(shè)置值；TI:=MD32/TD:=MD36TM_LAG :=DEADB_W :=0.000000e+000LMN_HLM :=2.764800e+004LMN_LLM :=0.000000e+000PV_FAC :

30、=PV_OFF :=LMN_FAC :=1.000000e+000/控制器輸出量的系數(shù)；LMN_OFF :=0.000000e+000I_ITLVAL:=DISV:=0.000000e+000LMN:=MD44LMN_PER :=QLMN_HLM:=M11.5QLMN_LLM:=M11.4LMN_P:=LMN_I:=LMN_D:=PV:=ER:=_001: NOP02.6系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果在計(jì)算機(jī)上， 運(yùn)行 CX-Programmer編程軟件， 打開自動(dòng)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(shí)驗(yàn)連線導(dǎo)線將 PLC主機(jī)模塊輸入、輸出接口和實(shí)驗(yàn)板接口一一對(duì)應(yīng)

31、連接，并將 PLC主機(jī)模塊的電源端和實(shí)驗(yàn)?zāi)K的電源端相連接。 下載程序文件到 PLC,監(jiān)控后運(yùn)行，使 PLC進(jìn)入運(yùn)行方式。1 、按下自動(dòng)控制按鈕 00000 后，系統(tǒng)指示燈 01000 亮；同時(shí)傳送帶 B 啟動(dòng)運(yùn)行（ 01001 指示燈亮）。2、當(dāng) SQ2空箱到位檢測(cè)信號(hào)到 （00003 按鈕輸入），傳送帶 B 停止運(yùn)行（01001指示燈滅）。同時(shí)傳送帶 A 啟動(dòng)運(yùn)行（ 01002 指示燈亮）。3、當(dāng) SQ1送入 12 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)（ 00004 按鈕 12 次輸入）及累計(jì)產(chǎn)品數(shù)量達(dá) 12 個(gè)時(shí)，傳送帶 A 停止（ 01002 指示燈滅），同時(shí)傳送帶 B 啟動(dòng)運(yùn)行（ 01001 指示燈亮）。4

32、、當(dāng) SQ2到位信號(hào)到（ 00003 按鈕輸入），系統(tǒng)循環(huán)工作。5、當(dāng)按下手動(dòng)控制按鈕00006 時(shí)，系統(tǒng)立刻進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)指示燈 01004 亮，系統(tǒng)指示燈仍亮。當(dāng)按下傳送帶 B 或傳送帶 A 的手動(dòng)控制按鈕00001和 00002 時(shí)，傳送帶 B 或傳送帶 A 啟動(dòng)運(yùn)行。兩者完全可獨(dú)立控制。6、無(wú)論系統(tǒng)何種運(yùn)行狀態(tài)，自動(dòng)控制狀態(tài)和手動(dòng)控制狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)換。手動(dòng)指示燈 01004 可顯示系統(tǒng)狀態(tài)。7、當(dāng)按下停止按鈕00005 時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，系統(tǒng)指示燈01000 滅。該結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)的要求， 借助實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備完全模擬了生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制過(guò)程。四.小結(jié)對(duì)于本次設(shè)計(jì)， 成功采用 PLC

33、控制多個(gè)傳送帶的工作， 完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠、冗余性強(qiáng)，可以很好地適用于連續(xù)工作。本次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱PLC控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能、價(jià)格比很高，和單片機(jī)系統(tǒng)相比具有極高的可靠性，具有良好的市場(chǎng)使用價(jià)值。 本系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)以繼電器控制硬件電路的方法，采用人機(jī)界面取代繼電器， 通過(guò)軟件的方式控制硬件電路。由于 PLC具有可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通訊靈活等優(yōu)點(diǎn)。但是該設(shè)計(jì)尚有不足， 還有很多的擴(kuò)展功能沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，例如對(duì)產(chǎn)品計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的檢測(cè)功能等等。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，使我對(duì)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)有了更深刻的認(rèn)識(shí)， 也使自己的動(dòng)手能力和方案設(shè)計(jì)的思路有了更進(jìn)一步的提高，同時(shí)也更加熟悉了本專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件。對(duì) P