基于PLC的面粉自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)

1、測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)基于PLC的面粉自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：常惠中學(xué)號(hào)：311204001504班級(jí)：測(cè)控12-02指導(dǎo)老師：王耿完成日期：2016.3.25河南理工大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院二0一6年三月2012級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)摘要面粉包裝機(jī)械能夠大大節(jié)省勞動(dòng)力成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高包裝品質(zhì)，保證面粉加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)多種質(zhì)量包裝食品的要求。充分借鑒各種包裝機(jī)械先進(jìn)控制技術(shù)，面粉自動(dòng)包裝機(jī)采用PLC和觸摸屏相結(jié)合的自動(dòng)控制方案，采用PLC和觸摸屏對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了智能化的自動(dòng)包裝控制過程和可視化的參數(shù)控制。該

2、包裝設(shè)備使用簡(jiǎn)單，性能可靠，可維護(hù)性及安全可靠性顯著提高，在食品加工等行業(yè)中有廣闊應(yīng)用前景。本文介紹了一個(gè)基于PLC控制的面粉自動(dòng)包裝設(shè)備，采用PLC與觸摸屏電控系統(tǒng)進(jìn)行控制，并對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)和設(shè)備工作過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。關(guān)鍵詞：面粉自動(dòng)包裝機(jī)、PLC S7-200、觸摸屏、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)AbstractFlour packing machine can greatly save labor costs, reduce labor intensity, improve labor productivity, improve the quality of packaging, en

3、sure the automation of flour processing line, conform to the requirements of the modern society of various food packaging quality.Making the best use of all kinds of packaging machinery of advanced control technology, automatic packing machine for flour adopts PLC and touch screen combined automatic

4、 control scheme, adopting PLC and touch screen for domestic equipment for technological upgrading, realize the intelligent packaging automatic control process and the visualization parameters control. The packaging equipment has the advantages of simple use, reliable performance, maintainability and

5、 safety and reliability, and has wide application prospect in the food processing industry.In this paper, a PLC based control of flour automatic packaging equipment, using PLC and touch screen control system, and the system's hardware, software design and equipment working process were analyzed

6、in detail.Key words: flour automatic packaging machine, S7-200 PLC, touch screen, hardware design, software design目錄摘要IAbstractII1.設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1涉及專業(yè)課程11.2設(shè)計(jì)任務(wù)11.3設(shè)計(jì)目標(biāo)11.4本設(shè)計(jì)的主要功能21.5本章小結(jié)22.設(shè)計(jì)論證及計(jì)劃32.1課程設(shè)計(jì)背景32.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求32.3設(shè)計(jì)規(guī)劃52.4全文結(jié)構(gòu)52.5本章總結(jié)53.面粉包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)63.1設(shè)備組成及工作原理63.2 包裝機(jī)工藝說明83.3總體布局83.4系統(tǒng)工作過程93.5本章總結(jié)9

7、4.主控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)104.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)104.1.1PLC硬件組成及工作原理104.1.2 PLC選型及模塊配置114.1.3PLCI/O端口分配及硬件配置124.1.4各功能模塊設(shè)計(jì)144.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.2.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)系統(tǒng)164.2.2控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)174.3自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)194.3.1PLC生產(chǎn)環(huán)境194.3.2PLC安裝與布線204.3.3結(jié)語(yǔ)204.4本章小結(jié)205.總結(jié)與展望215.1課程設(shè)計(jì)總結(jié)215.2工作展望21參考文獻(xiàn)22III1.設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1涉及專業(yè)課程（1）可編程序控制其原理與應(yīng)用基礎(chǔ)（2）PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)（3）高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)

8、計(jì)（4）大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（5）變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用（6）氣壓與液壓傳動(dòng)（7）傳感器1.2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）研究粉末包裝機(jī)各控制動(dòng)作，了解包裝機(jī)的工作過程及工藝要求。（2）總結(jié)各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序，將其用流程圖的形式表示出。（3）掌握控制系統(tǒng)的硬件配置、輸入輸出點(diǎn)分配和軟件設(shè)計(jì)。（4）撰寫課程設(shè)計(jì)說明書。1.3設(shè)計(jì)目標(biāo)結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)，本設(shè)計(jì)要求的設(shè)計(jì)目標(biāo)如下：（1）完成目標(biāo)結(jié)合當(dāng)前人們對(duì)包裝的需求以及顯存粉末包裝機(jī)的現(xiàn)狀，利用專業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)基于西門子PLC S7-200的粉末自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)，解決現(xiàn)存粉末包裝機(jī)的弊端。（2）技術(shù)指標(biāo)通過軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)包裝流程。重點(diǎn)是PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)

9、計(jì)部分，主要技術(shù)指標(biāo)如下：包裝規(guī)格：1000g包裝精度：±20g包裝速度：60袋/分包裝方式：容杯式袋成型制袋方式： 三邊封1.4本設(shè)計(jì)的主要功能設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)，通過PLC和觸摸屏控制面粉包裝機(jī)的運(yùn)行（1）研究硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)（2）研究軟件設(shè)計(jì)，PLC編程1.5本章小結(jié)本章介紹了本次課程設(shè)計(jì)的專業(yè)課程，設(shè)計(jì)任務(wù)，設(shè)計(jì)目標(biāo)，設(shè)計(jì)的主要功能。從而確定了整體設(shè)計(jì)的基本走向，即系統(tǒng)構(gòu)成的確定，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)（PLC編程），調(diào)試運(yùn)行等步驟。2.設(shè)計(jì)論證及計(jì)劃2.1課程設(shè)計(jì)背景傳統(tǒng)的包裝機(jī)械多采用機(jī)械式控制，如凸輪分配軸式，后來(lái)又出現(xiàn)了光電控制、氣動(dòng)控制等控制形式。但是，隨著食品加工工藝

10、的日益提高，對(duì)包裝參數(shù)的要求不斷增多，原有的控制系統(tǒng)已難以滿足發(fā)展的需要，應(yīng)采用新的技術(shù)改變食品包裝機(jī)械的面貌。當(dāng)今的食品包裝機(jī)械是集機(jī)、電、氣、光、磁于一體的機(jī)械電子設(shè)備，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著力于提高包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度，將包裝機(jī)械的研發(fā)與計(jì)算機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化控制。機(jī)電一體化的實(shí)質(zhì)就是從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā)，運(yùn)用過程控制原理，將機(jī)械、電子與信息、檢測(cè)等有關(guān)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)整體最佳化。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯控制器（PLC）逐漸取代體積大、易出故障的繼電器接觸式控制線路，廣泛應(yīng)用與機(jī)械、化工、建材、鋼鐵、食品加工等各行各業(yè)。自動(dòng)化水平在制造工業(yè)中不斷提高，應(yīng)用范圍正在拓展。包裝機(jī)械行業(yè)中自

11、動(dòng)化操作正在改變著包裝過程的動(dòng)作方式和包裝容器及材料的加工方法。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的包裝系統(tǒng)能夠極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，顯著消除包裝工序及印刷貼標(biāo)等造成的誤差，有效減輕職工的勞動(dòng)強(qiáng)度并降低能源和資源的消耗。具有革命意義的自動(dòng)化改變著包裝機(jī)械行業(yè)的制造方法及其產(chǎn)品的傳輸方式。設(shè)計(jì)、安裝的自動(dòng)控制包裝系統(tǒng)，無(wú)論從提高包裝機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率方面，還是從消除加工誤差和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面，都表現(xiàn)出十分明顯的作用。尤其是對(duì)食品、飲料、藥品、電子等行業(yè)而言，都是至關(guān)重要的。自動(dòng)裝置和系統(tǒng)工程方面的技術(shù)正在進(jìn)一步深化，并得到更廣泛的應(yīng)用。面粉包裝機(jī)械能夠大大節(jié)省勞動(dòng)力成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

12、，提高包裝品質(zhì)，保證面粉加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)多種質(zhì)量包裝食品的要求。充分借鑒各種包裝機(jī)械先進(jìn)控制技術(shù)，采用PLC和觸摸屏對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)升級(jí)改造，實(shí)現(xiàn)了智能化的自動(dòng)包裝控制過程和可視化的參數(shù)控制。2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)是包裝機(jī)械的重要組成部分，它的作用在于對(duì)整個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)，包括使各種包裝運(yùn)動(dòng)按一定順序進(jìn)行;必要的壓力、溫度、時(shí)間、速度的調(diào)節(jié)及其控制;各種質(zhì)量檢測(cè)，自動(dòng)安全保護(hù)，自動(dòng)計(jì)量、計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn);物料的供停，故障的自動(dòng)報(bào)警等控制。模塊化控制通常是指對(duì)單個(gè)包裝機(jī)而言， 以模塊化設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)劃分其功能模塊， 通過對(duì)功能模塊的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)器的控制。但是，不同

13、的包裝機(jī)其具體要完成的包裝任務(wù)是不同的，因此功能模塊的配置也就不同，控制系統(tǒng)也不盡相同。于每種包裝機(jī)都要重新對(duì)它進(jìn)行模塊化分析，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的控制方案。隨著科學(xué)發(fā)展和自動(dòng)化程度的提高，要求一種適應(yīng)性強(qiáng)、功能完備、通用化的控制系統(tǒng)來(lái)適應(yīng)包裝機(jī)械的改變， 并且使成本降至最低、控制準(zhǔn)確。這正是本文闡述的模塊化控制系統(tǒng)與一般模塊化控制不同之處。控制系統(tǒng)由PLC控制確定計(jì)量精度，通過觸摸屏監(jiān)控自動(dòng)包裝機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，可隨時(shí)根據(jù)生產(chǎn)要求更改系統(tǒng)參數(shù)。本系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)，不但能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)絕對(duì)速度的控制，而且能夠節(jié)約能源，提高效率。PLC與觸摸屏結(jié)合的控制系統(tǒng)，軟件硬件簡(jiǎn)潔可靠，適合在工業(yè)復(fù)雜環(huán)境使用而且易

14、于維護(hù)，有廣闊的應(yīng)用前景?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括以下主要內(nèi)容：（1）整體閉環(huán)控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)；（2）主要電氣元件的選擇，其中包括PLC控制器、電機(jī)、變頻器、光電編碼器等；（3）根據(jù)被控對(duì)象的控制要求，確定整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，包括開關(guān)量的I/O點(diǎn)數(shù)，模擬量的通道數(shù)，以及特殊功能模塊等；（4）建立I/O分配表，對(duì)各個(gè)點(diǎn)位特性進(jìn)行說明。軟件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括：（1）在對(duì)袋成型自動(dòng)包裝機(jī)的控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，著重對(duì)系統(tǒng)的位置控制策略進(jìn)行設(shè)計(jì)，從理論上分析如何利用智能模糊PID控制結(jié)合快速逼近算法來(lái)實(shí)現(xiàn)封口過程的

15、精確定位的基本原理。著重研究使用的模糊PID控制策略的可行性和理論推導(dǎo)。接合PLC硬件選型，選擇合適算法，編寫控制予程序；（2）根據(jù)控制要求繪制程序流程圖，編寫PLC程序；（3）使用人機(jī)界面編程軟件開發(fā)監(jiān)控程序和界面；（4）將PLC程序載入PK程序存儲(chǔ)器，進(jìn)行程序調(diào)試。PLC在面粉生產(chǎn)中的應(yīng)用：首先 PLC可以按制粉工藝要求使設(shè)備按一定程序啟動(dòng)或停車，也可以控制單機(jī)的啟動(dòng)和停機(jī)，并起到監(jiān)視設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的作用。其次PLC對(duì)系統(tǒng)故障報(bào)警，如物料憋堵，高、低料位報(bào)警，可以使操作人員及時(shí)作出有效的處理，以確保面粉質(zhì)量的穩(wěn)定性。再次PLC使用連鎖，如果一處引起報(bào)警并有可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，PLC就會(huì)自動(dòng)發(fā)出

16、指令使所有可能影響產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備停機(jī)。保證包裝精度高，包裝速度達(dá)到預(yù)定要求。2.3設(shè)計(jì)規(guī)劃論文主要的研究?jī)?nèi)容和完成的主要工作包括以下幾個(gè)方面：（1）理解面粉自動(dòng)包裝機(jī)的工作原理，分析其包裝過程，總結(jié)工藝流程。（2）完成硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和I/O端口的分配，畫出硬件系統(tǒng)框圖。（3）完成軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件由一個(gè)主程序和若干個(gè)子程序組成。做出控制流程圖，根據(jù)該流程要求設(shè)計(jì)出主要梯形程序。（4）系統(tǒng)功能的調(diào)試。完成整個(gè)系統(tǒng)的功能調(diào)試，確定系統(tǒng)運(yùn)行正常。包括各系統(tǒng)模塊功能的穩(wěn)定性和可靠性調(diào)試，系統(tǒng)軟件調(diào)試。2.4全文結(jié)構(gòu)全文共分五章，主要結(jié)構(gòu)如下：第一章：闡述課題背景和研究意義。第二章：闡述

17、面粉自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng) ，確立系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，介紹了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含硬件和軟件設(shè)計(jì)兩大部分，還介紹了PLC在面粉生產(chǎn)中的應(yīng)用。第三章 闡述了硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和I/O端口分配，需按照要求完成硬件部分設(shè)計(jì)。第四章 介紹了軟件總體功能，軟件設(shè)計(jì)主要是PLC編程，詳細(xì)介紹了軟件設(shè)計(jì)的要求和步驟，即軟件部分的具體設(shè)計(jì)。第五章：對(duì)前文中所做內(nèi)容做出總結(jié)，并指出未來(lái)面粉包裝機(jī)的發(fā)展方向。2.5本章總結(jié)分析包裝機(jī)的背景，及近年來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r，面粉自動(dòng)包裝機(jī)采用PLC和觸摸屏相結(jié)合的自動(dòng)控制方案，該包裝設(shè)備使用簡(jiǎn)單，性能可靠，可維護(hù)性及安全可靠性顯著提高，在食品加工等行業(yè)中有廣闊應(yīng)用前景。3.面粉包裝機(jī)總體

18、設(shè)計(jì)3.1設(shè)備組成及工作原理面粉包裝機(jī)設(shè)備由自動(dòng)電子稱、輸送機(jī)和縫口機(jī)組成，簡(jiǎn)圖見圖3-1。自動(dòng)電子稱由給料機(jī)構(gòu)、稱重料斗、稱重傳感器、夾袋機(jī)構(gòu)、揉袋機(jī)構(gòu)等組成，其中給料機(jī)構(gòu)由存料斗、給料葉輪和給料門等組成。動(dòng)力設(shè)備給料電機(jī)、輸送機(jī)電機(jī)和縫口電機(jī)工作分別完成送料、輸送和縫口，給料門、卸料門的開關(guān)、夾袋和揉袋動(dòng)作均由氣缸推動(dòng)，是由相應(yīng)的電磁閥線圈通過斷電來(lái)控制。圖3-1 面粉包裝機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)圖面粉自動(dòng)包裝機(jī)的工作原理如圖3-2所示，當(dāng)整機(jī)運(yùn)行時(shí)，拉膜電機(jī)啟動(dòng)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)拉膜帶恒速連續(xù)運(yùn)行，拉膜帶的速度可以按照包裝速度設(shè)定值自動(dòng)調(diào)整。拉膜帶的內(nèi)側(cè)為齒形帶外測(cè)為高彈力的橡膠帶。高彈性橡膠帶可以增強(qiáng)

19、其與薄膜的摩擦力，在該摩擦力的作用下，包裝材料隨拉膜帶向下運(yùn)動(dòng)。薄膜經(jīng)包材經(jīng)過糾偏機(jī)構(gòu)到達(dá)成型器，經(jīng)過成型器后，帶狀的包材被卷成筒狀：筒狀包材的前封口被壓在縱封帶下加熱、加壓，使包材縱向被熱封。橫封機(jī)構(gòu)在準(zhǔn)備運(yùn)行階段回到原始位置，包材色標(biāo)到達(dá)色標(biāo)檢測(cè)傳感器時(shí)，傳感器發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)橫封電機(jī)，使橫封機(jī)構(gòu)動(dòng)作。如圖3-3所示，橫封機(jī)構(gòu)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，單個(gè)橫封器可以實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為圓周。由于每個(gè)橫封器都由前后兩部分組成，且兩部分之間都用彈簧相連接，所以每個(gè)橫封器的前后兩個(gè)部分都可以有一個(gè)相對(duì)位移，即兩個(gè)橫封器在相互擠壓時(shí)，彼此之聞可以有某個(gè)行程的壓縮量。利用這一原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，使兩個(gè)橫封頭的回轉(zhuǎn)中心的

20、中心距小于兩者的回轉(zhuǎn)半徑之和，則橫封頭在整周回轉(zhuǎn)過程中，在兩個(gè)回轉(zhuǎn)中心的孛垂線上互相擠壓在一起，并且經(jīng)過一段豎直的運(yùn)動(dòng)軌跡，此時(shí)，橫封運(yùn)動(dòng)的速度與拉膜速度相適應(yīng)。在這個(gè)豎直方向的運(yùn)動(dòng)過程中，橫封機(jī)構(gòu)完成包裝袋的橫向熱封和切斷。橫向切斷包裝袋的同時(shí)，啟動(dòng)計(jì)量螺桿動(dòng)作。橫封機(jī)構(gòu)完成一個(gè)周期動(dòng)作之后回到原始位置，等待下一個(gè)色標(biāo)。圖3-2 包裝機(jī)工作原理圖圖3-3 橫封機(jī)構(gòu)3.2 包裝機(jī)工藝說明包裝機(jī)工藝設(shè)計(jì)是一臺(tái)設(shè)備的核心。通過分析，整個(gè)包裝過程主要為供料、縱封、橫封、切斷等部分。首先實(shí)現(xiàn)地是制袋過程，包裝膜通過袋成型器將包裝膜對(duì)折再經(jīng)縱封裝置將其封合成圓筒狀，然后進(jìn)行物料的填充和橫封操作。包裝袋的

21、切斷動(dòng)作則是通過旋轉(zhuǎn)編碼器來(lái)測(cè)定，將旋轉(zhuǎn)編碼器所處的角度傳送到PLC控制中心進(jìn)行處理，然后發(fā)送控制信號(hào)，將電磁閥吸合帶動(dòng)氣缸動(dòng)作，氣缸推動(dòng)切刀實(shí)現(xiàn)包裝袋的切斷。變頻器主要用于控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器外接電位計(jì)，通過調(diào)節(jié)電位計(jì)來(lái)控制電機(jī)頻率，進(jìn)而達(dá)到包裝速度可調(diào)，可根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置包裝速度的目的。觸摸屏則取代了傳統(tǒng)按鈕的使用，減少了接線的繁瑣，同時(shí)將控制溫度實(shí)時(shí)顯示在觸摸屏上。本設(shè)計(jì)還可用于統(tǒng)計(jì)總的生產(chǎn)數(shù)量，并統(tǒng)計(jì)用時(shí)時(shí)間。3.3總體布局包裝工藝確定以后，要考慮如何實(shí)現(xiàn)這種包裝動(dòng)作。因此，要求選擇合適的傳動(dòng)、操作和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)組成若干個(gè)部件，這些部件相互位置怎樣安排它們又是怎樣聯(lián)系和形成

22、一個(gè)完整的總體這就是包裝機(jī)總體設(shè)計(jì)的任務(wù)。包裝機(jī)的傳動(dòng)與控制機(jī)構(gòu)，可以采用機(jī)械式，液壓式，或氣動(dòng)式。應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)、生產(chǎn)能力、使用者的情況等具體條件以及機(jī)器動(dòng)作的復(fù)雜程度而定。根據(jù)以上分析，本文設(shè)計(jì)的面粉自動(dòng)包裝機(jī)的操縱系統(tǒng)采用氣動(dòng)式控制系統(tǒng)，一臺(tái)包裝機(jī)出哪些幾部分組成，決定于包裝工藝的要求。面粉自動(dòng)包裝機(jī)由以下部分組成：(1)傳動(dòng)系統(tǒng)；(2)包材輸送系統(tǒng)：(3)成形器構(gòu)件；(4)內(nèi)裝物輸送系統(tǒng)；(5)縱封及牽引構(gòu)件系統(tǒng)；(6)橫封及切斷構(gòu)件系統(tǒng)；(7)電氣控制系統(tǒng)。布局形式的選定，最主要根據(jù)包裝工藝的特點(diǎn)即決定于包裝的工藝鏈。布局形式要便于包裝，使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，工人操作和維修方便。如包裹塊狀物

23、體，自動(dòng)包裝機(jī)布局形式宣采用臥式布局；如包裹液體、粉末狀物體包裝機(jī)布局宜采用立式布局，這樣便予進(jìn)料、送紙、包裝、封切等。因塊狀物件不易自動(dòng)落料，應(yīng)當(dāng)用輔助輸送帶供料。在設(shè)計(jì)中總體布局要求：(1)傳動(dòng)系統(tǒng)力求簡(jiǎn)潔，在能滿足多功能基礎(chǔ)上保證結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；(2)機(jī)械操作，調(diào)整簡(jiǎn)單，易主手，裝拆方便，聯(lián)鎖防護(hù)可靠；(3)操縱手柄位置方便操作，也考慮到潤(rùn)滑系統(tǒng)等；(4)排料位置考慮方便安全；（5)外形美觀大方，移動(dòng)安裝方便。3.4系統(tǒng)工作過程該包裝機(jī)主要由供料裝置、縱封裝置、橫封裝置、切斷裝置、膜輸送裝置以及其他輔助裝置組成。各裝置通過分工合作，共同完成包裝過程。該包裝機(jī)的工作過程是集送膜、制袋、填充、封口

24、、切斷、輸送為一體的流水線生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率。同時(shí)，該包裝機(jī)設(shè)計(jì)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，在自動(dòng)模式下，連續(xù)執(zhí)行包裝 過程，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)；在手動(dòng)模式下，主要用來(lái)調(diào)試單個(gè)工作位置是否處于正常工作狀態(tài)。從工藝上講，工藝是連續(xù)的，只有在內(nèi)裝物供送時(shí)，每送入一件必須保證端封切斷器封切一件。因此其工作循環(huán)過程比較簡(jiǎn)單。面粉包裝機(jī)包裝工作流程圖見圖3-4所示：圖3-4包裝工作流程圖3.5本章總結(jié)根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，按照設(shè)計(jì)規(guī)劃，本章主要作出了包裝機(jī)設(shè)計(jì)的總體把握，闡述了包裝機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理，以及工作過程，為下面的硬件軟件設(shè)計(jì)作了準(zhǔn)備。4.主控系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)4.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1.1PLC硬件組成及

25、工作原理PLC一般由四大部分組成：CPU、存儲(chǔ)器、I/O系統(tǒng)以及其它可選部件。前三大部分是PLC完成各種控制任務(wù)所必需的，一般稱為PLC的基本組成部分。其它可選部件包括編程器、外存儲(chǔ)器、仿真I/O、通訊接口、擴(kuò)展接口以及測(cè)試設(shè)備等，主要用于系統(tǒng)的編程組態(tài)、程序存儲(chǔ)、通訊聯(lián)網(wǎng)、系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)測(cè)試等。CPU是PLC的核心部件，用于字節(jié)指令的處理，并實(shí)現(xiàn)各種控制作用；數(shù)字I/O接口用作CPU模板與外部開關(guān)量訊號(hào)之間的接口。它完成諸如電平轉(zhuǎn)換電氣隔離、串/并型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及對(duì)外提供一定的驅(qū)動(dòng)能力等工作；模擬I/O接口輸入部分主要完成阻抗匹配、訊號(hào)放大、訊號(hào)濾波、I/V變換、V/F變換或者A/D交換等工作

26、，以便將來(lái)自受控對(duì)象的仿真量轉(zhuǎn)換成PLC能夠處理的數(shù)字量，其輸如部分主要實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、功率放大、波形校正等功能。目前PLC的發(fā)展非常迅速，型號(hào)眾多，各種特殊功能模板不斷涌現(xiàn)。通常根據(jù)其I/O點(diǎn)的數(shù)量將PLC分為三大類：小型機(jī)：256點(diǎn)以下(無(wú)模擬量)；中型枕：256-2048點(diǎn)(64128路模擬量)；大型機(jī)：2048點(diǎn)以上(128512路模擬量)。具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，通常采用模板式結(jié)構(gòu)，以便用戶根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求進(jìn)行配置但一些小型機(jī)常制作成一體機(jī)，其配置固定，主要供定型成套設(shè)備使用；而一些大型機(jī)一般在電源、或者CPU，甚至兩者都作了熱備份。小型可編程控制器的結(jié)構(gòu)框圖如圖4-1所示：圖4-1小型可編程控制

27、器的結(jié)構(gòu)框圖PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)"的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)(或地址號(hào))作周期性循環(huán)掃描，如無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，

28、進(jìn)入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸如刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式(繼電器、晶體管或晶閘管)輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作。4.1.2 PLC選型及模塊配置通常在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則，選型

29、所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10-20的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。存儲(chǔ)器容量是可編程序控

30、制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10-15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)，另外再按此數(shù)的25考慮余量。根據(jù)袋成型包裝工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求以及從經(jīng)濟(jì)性方面來(lái)考慮，我們選擇了西門子公司的S7-200系列PLC。S7-200 CPU包括

31、CPU221、CPU222、CpU224、CPU224XP和CPU226等型號(hào)。在此我們選擇CPU224XP，它帶有16K的程序存儲(chǔ)器，10K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，數(shù)字量I/O口為14入10出，模擬量I/O 口為2入l出，擴(kuò)展模塊數(shù)量可達(dá)到7個(gè)模塊，內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘，2個(gè)RS485自由口(PORTO負(fù)責(zé)PLC與電機(jī)控制器通信，PORT1負(fù)責(zé)PLC與人機(jī)界面通信)。4.1.3PLCI/O端口分配及硬件配置據(jù)統(tǒng)計(jì)，該控制系統(tǒng)需要配置如下的不同性質(zhì)的I/O點(diǎn)：14個(gè)開關(guān)量輸入；7個(gè)開關(guān)量輸出；4個(gè)模擬量輸入；2個(gè)模擬量輸出.根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)的確定要按照實(shí)際點(diǎn)數(shù)再增加一定的備用量及其特性，配置了如下模塊：1個(gè)EM2

32、32模擬量輸出模塊(2路)；1個(gè)EM231熱電偶模PID模塊(4路)如表1：表1 PLC I/O端口分配表輸入地址說明I0.0薄膜光標(biāo)信號(hào)(中斷事件O)I0.1橫封電機(jī)主軸編碼器脈沖(HSC3)I0.2橫封電機(jī)主軸編碼器ZI0.3拉膜電機(jī)主軸編碼器脈沖(HSC4)I0.4填充電機(jī)主軸編碼器/流量計(jì)脈沖(HSC5)I0.5啟動(dòng)/停止按鈕常牙I0.6急停按鈕常閉I0.7點(diǎn)動(dòng)按鈕常開I1.0有/無(wú)光標(biāo)模式選擇開關(guān)I1.1薄膜耗盡檢測(cè)開關(guān)常開I1.2橫封主軸上標(biāo)定扇面(角度與橫封扇面相同)常開I1.3變頻器l故障常開橫封電機(jī)I1.4變頻器2故障常開縱封電機(jī)I1.5變頻器3故障常開供料電機(jī)AIW4縱封熱

33、電偶lAIW6縱封熱電偶2AIW8橫封熱電偶lAIW10橫封熱電偶2輸出地址說明Q0.0產(chǎn)品灌裝閥/翻板Q0.1縱封電機(jī)：拉膜/驅(qū)動(dòng)縱向熱封Q0.2橫封電機(jī)：同時(shí)驅(qū)動(dòng)切刀Q0.3產(chǎn)品輸送電機(jī)Q0.4灌裝閥2/充氣閥可備用Q0.5系統(tǒng)工作燈Q0.6系統(tǒng)報(bào)警燈Q0.7備用Q1.0備用AQW0縱封加熱模擬量輸出AQW2橫封加熱模擬量輸出14個(gè)開關(guān)量輸入主要包括包材的光標(biāo)檢測(cè)、電機(jī)速度的反饋(編碼器）、手動(dòng)、連鎖自動(dòng)運(yùn)行，有無(wú)光標(biāo)模式選擇輸入等。7個(gè)開關(guān)量輸出主要包括各設(shè)備的產(chǎn)品輸送管路電磁閥，產(chǎn)品輸送電視，縱封橫封電機(jī)接觸器，運(yùn)行指示及信號(hào)報(bào)警等。4個(gè)模擬量輸入是熱電偶溫度輸入。2個(gè)模擬量輸出是控制

34、縱封和橫封的加熱器溫度。利用MODBUS總線RS485通信調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率控制包裝機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，控制縱封電機(jī)、橫封電機(jī)以及產(chǎn)品輸送電機(jī)。PLC控制系統(tǒng)的硬件配置框圖如圖4-2所示：圖4-2 PLC控制系統(tǒng)的硬件配置框圖4.1.4各功能模塊設(shè)計(jì)(1)手動(dòng)模式：操作入員能跳過PLC主機(jī)啟、停相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、設(shè)置電機(jī)參考值、產(chǎn)品灌裝量等。控制器、執(zhí)行器件執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，主機(jī)將保存操作人員設(shè)定的參數(shù)存入手動(dòng)模式，一旦切入自動(dòng)模式，主機(jī)將按這些參數(shù)執(zhí)行程序。該模式主要用于調(diào)試和緊急情況。(2)自動(dòng)模式：PLC主機(jī)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)，自動(dòng)執(zhí)行程序流程，實(shí)現(xiàn)底層控制。該模式下，操作人員可通過人機(jī)交互方式修改相

35、關(guān)控制參數(shù)、干預(yù)控制流程，但此時(shí)，PLC仍處于工作中，底層控制器和執(zhí)行器的運(yùn)行受程序控制。另外，系統(tǒng)具有多路手動(dòng)緊急停車，以快速響應(yīng)可能發(fā)生的危險(xiǎn)和故障。在此模式下，亦有光標(biāo)跟蹤模式，可按袋薄膜中的光標(biāo)跟蹤進(jìn)行橫向熱封動(dòng)作，保證包裝袋圖形完整；和無(wú)光標(biāo)模式，可只按給定長(zhǎng)度進(jìn)行封袋，不要求橫向熱封動(dòng)作的準(zhǔn)確性。(3)人機(jī)界面：增加具有觸摸屏的人機(jī)界面，通過該界面，可以顯示封袋的溫度、產(chǎn)量、袋實(shí)際長(zhǎng)度、誤差、灌裝量等參數(shù)和各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。通過該人機(jī)界面，操作人員可以方便觀察機(jī)器運(yùn)行狀況及運(yùn)行參數(shù)，并且可以通過觸摸操作設(shè)置相關(guān)參數(shù)，編輯和修正運(yùn)行流程。菜單式觸摸鍵盤的菜單級(jí)數(shù)和具體功能視用戶方要

36、求確定。從安全性考慮，該人機(jī)界面引入元器件級(jí)別的密碼機(jī)制，避免誤操作和人為破壞。(4)縱封電機(jī)控制：包材縱封的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用交流變頻電機(jī)，通過變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速。PLC根據(jù)產(chǎn)量計(jì)算出期望的電機(jī)轉(zhuǎn)速，并在縱封電機(jī)傳動(dòng)環(huán)節(jié)上安裝編碼器，以檢測(cè)實(shí)際走袋速度，并將該轉(zhuǎn)速引入反饋控制中，通過PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。PLC根據(jù)期望轉(zhuǎn)速值和編碼器檢測(cè)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，利用其內(nèi)部的PID軟件控制器輸出對(duì)電機(jī)的實(shí)時(shí)期望轉(zhuǎn)速值，并通過串行通信將控制量傳送給變頻器，其輸出為變頻器的參考輸入，變頻器根據(jù)此參考輸入，以其內(nèi)部的PI調(diào)節(jié)器輸出對(duì)電機(jī)的控制量。其控制原理框圖如圖4-3所示。在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上，變頻器與PLC通過RS485

37、總線連接，構(gòu)成主、從結(jié)構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)。其工作狀態(tài)由控制柜面板上的指示燈顯示。圖4-3 縱封電機(jī)速度控制原理框圖(5) 包裝物即產(chǎn)品輸送驅(qū)動(dòng)電機(jī)：選用交流變頻電機(jī)，由變頻器控制。在控制方法上，運(yùn)行中產(chǎn)品輸送電機(jī)速度的調(diào)節(jié)由變頻器內(nèi)部的控制器實(shí)現(xiàn)；控制形式均為半閉環(huán)控制在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上，與縱封電機(jī)一致，變頻器與PLC通過RS485總線連接，構(gòu)成主、從結(jié)構(gòu)控制網(wǎng)絡(luò)。對(duì)產(chǎn)品輸送電機(jī)的控制主要是轉(zhuǎn)速控制，其控制原理由圖4-4所示。由PLC主機(jī)設(shè)定電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將之傳送給變頻器，變頻器根據(jù)該設(shè)定值，通過內(nèi)部的PI調(diào)節(jié)器輸出對(duì)電機(jī)的控制量。圖4-4 輸送電機(jī)原理控制框圖(6) 橫封電機(jī)控制：橫封電機(jī)通過與電機(jī)匹配的

38、驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。具體的控制方式是驅(qū)動(dòng)器根據(jù)來(lái)自PLC的電機(jī)速度期望值，通過其內(nèi)部的PID調(diào)節(jié)器輸出對(duì)電機(jī)的控制量，該環(huán)節(jié)由于引入了編碼器測(cè)量的速度實(shí)時(shí)值，因此實(shí)際也是速度的閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。電機(jī)速度的期望值由PLC根據(jù)預(yù)先設(shè)定的生產(chǎn)速度、封袋誤差等，由軟件計(jì)算確定。圖4-5為橫封電機(jī)控制原理框圖。圖4-5 橫封電機(jī)速度控制原理圖(7)稱重傳感器：目前，在稱重技術(shù)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器，分為金屬絲電阻應(yīng)變式和半導(dǎo)體應(yīng)變式兩種。前者具有精度高、溫度影響小、線度和重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格較高，輸出靈敏度低;后者性能與前者相反，在精度和溫度特性方面較前者差一個(gè)數(shù)量級(jí)，而輸出靈敏度比前者高一個(gè)數(shù)

39、量級(jí)，價(jià)格為前者的一半。根據(jù)實(shí)際控制要求和工作環(huán)境，我們選用T-BX型半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器，該傳感器為S型結(jié)構(gòu)，拉壓兩壓，系統(tǒng)中選用兩個(gè)傳感器，采用串聯(lián)方法。(8)系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)的檢測(cè)：關(guān)于電機(jī)的啟、停狀態(tài)檢測(cè)，在橫封電機(jī)的傳動(dòng)鏈上安裝一個(gè)金屬扇面狀標(biāo)定物，對(duì)應(yīng)一個(gè)金屬接近開關(guān)，用于標(biāo)定橫封位置，以及檢測(cè)實(shí)際封袋長(zhǎng)度。關(guān)于包材消耗和光標(biāo)的檢測(cè)，采用光電檢測(cè)方法，當(dāng)包材耗盡，或無(wú)法讀取光標(biāo)，光電器件狀態(tài)轉(zhuǎn)變。以上幾路檢測(cè)信號(hào)連接DI模塊進(jìn)入PLC。橫封和縱封加熱部件的檢測(cè)點(diǎn)加入熱電偶溫度傳感器，并將檢測(cè)值接入PLC的AI模塊。(9)報(bào)警模塊：當(dāng)通信故障以及電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)故障時(shí)，控制系統(tǒng)具有聲光報(bào)警功能。

40、關(guān)于電機(jī)故障，由于采用的變頻器有完善的電機(jī)故障診斷環(huán)節(jié)，因此，PLC只需即時(shí)讀取變頻器的故障號(hào)，即可知道電機(jī)發(fā)生何故障，并以屏幕顯示、故障信號(hào)燈形式報(bào)警。相關(guān)報(bào)警模塊的控制輸出分別由PLC的DO模塊和人機(jī)界面模塊實(shí)現(xiàn)。4.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.2.1人機(jī)界面設(shè)計(jì)系統(tǒng)人機(jī)界面選用深圳人機(jī)電子的MT500系列觸摸屏，所有畫面均由EB500軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，有歡迎畫面、啟動(dòng)畫面、數(shù)據(jù)顯示畫面、參數(shù)設(shè)置畫面，報(bào)警畫面。主要用于包裝機(jī)的控制參數(shù)設(shè)定、啟停機(jī)器、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、工作狀態(tài)顯示和故障信息顯示以及實(shí)現(xiàn)與PLC通訊等作用。經(jīng)EB500軟件編譯元誤后，從PC機(jī)下載到觸摸屏即可調(diào)試使用。如圖4-6中給出了本控制

41、系統(tǒng)的幾個(gè)主要畫面。圖4-6 控制系統(tǒng)的人機(jī)界面4.2.2控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的PLC編程軟件是西門子公司的Step7-Micro/WIN32，該編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境為了能快捷高效地開發(fā)應(yīng)用程序，提供了三種程序編輯器，具有箍單、直觀、便于修改等特點(diǎn)。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對(duì)PLC在線上載或下載。S7-200系列PLC編程語(yǔ)言有三種：語(yǔ)句表編程語(yǔ)言(STL)、梯形邏輯編程語(yǔ)言(LAD)和功能塊圖編程語(yǔ)言(FBD)。通過編程器在Windows環(huán)境下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置、程序編制、調(diào)試和監(jiān)視，用戶界面方便友好。圖4-7為本系統(tǒng)的軟件主程序

42、圖。圖4-8為本系統(tǒng)核心工作部分軟件流程圖。圖4-7中，(1)網(wǎng)絡(luò)l一子程序init：負(fù)責(zé)系統(tǒng)中若干參數(shù)的初值設(shè)定，包括PLC系統(tǒng)參數(shù)，中斷子程序調(diào)用事件及時(shí)間參數(shù)設(shè)定；包裝袋長(zhǎng)，自動(dòng)生成速度，手動(dòng)生成速度初值設(shè)定；(2)網(wǎng)絡(luò)研程序logic：邏輯控制子程序，負(fù)責(zé)機(jī)器的啟停，生成模式選擇控制；(3)網(wǎng)絡(luò)3一子程序err mon：故障判斷程序，負(fù)責(zé)監(jiān)控電機(jī)溫度，交頻器故障，包裝材料是否用完，是否跑偏；(4)網(wǎng)絡(luò)4子程序temp；溫度控制子程序，負(fù)責(zé)包裝機(jī)橫封和縱封組件上的封袋溫度控制。(5)網(wǎng)絡(luò)5子程序flow etrl：產(chǎn)品輸送控制子程序，采用脈沖計(jì)數(shù)控制產(chǎn)品即包裝物填充。圖4-7 主程序圖圖

43、4-8 主程序控制流程圖4.3自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)PLC是專為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的裝置。若自動(dòng)包裝機(jī)所處的生產(chǎn)環(huán)境太惡劣，電磁干擾極強(qiáng)。在保證自動(dòng)包裝機(jī)的正常運(yùn)行前得先了解安裝不當(dāng)或使用不當(dāng)?shù)膯栴}如何避免，所以應(yīng)注意如下幾個(gè)問題。4.3.1PLC生產(chǎn)環(huán)境自動(dòng)包裝機(jī)能直接在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用，環(huán)境要求并不高。但若環(huán)境溫度降到0攝氏度以下或者高于50攝氏度以上的話，自動(dòng)包裝機(jī)的安裝留通風(fēng)處。在遇到特殊的環(huán)境之下需要采用機(jī)罩等來(lái)防護(hù)。4.3.2PLC安裝與布線為達(dá)到盡可能的對(duì)流冷卻，自動(dòng)包裝機(jī)所有元件都需要安裝垂直。也可按情況使用導(dǎo)軌，或直接裝在合要求的牢固支持物上。主機(jī)需安裝在使用與維護(hù)都便捷的面上，

44、I/O機(jī)架一般裝在主機(jī)下或毗鄰位置。為避免外圍的電干擾，PLC一定要遠(yuǎn)離高壓電源和裝置，不能同高壓裝置裝在一個(gè)控制柜里。三線都需要各自配線。對(duì)電源線的干擾，裝置有抑制能力。自動(dòng)包裝機(jī)系統(tǒng)中基本單元與擴(kuò)展單元的上，斷電須同步。除此以外，自動(dòng)包裝機(jī)的基本單元和擴(kuò)展單元之間傳送信號(hào)易受干擾，兩者間電纜不能與別的線鋪設(shè)在同一管道里。4.3.3結(jié)語(yǔ)總而言之，根據(jù)以上的內(nèi)容，我們可以清楚地了解到在自動(dòng)包裝機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)具體生產(chǎn)特征來(lái)進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)操作步驟，由此保障了PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中的穩(wěn)定性，不同廠家因?yàn)樯a(chǎn)流程各不相同，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，也要根據(jù)實(shí)際結(jié)合自身生產(chǎn)情況而定。4.4本章小結(jié)PLC是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要部分，本章詳細(xì)介紹了硬件和軟件設(shè)計(jì)。給出了控制系統(tǒng)的硬件配置框圖，在軟件設(shè)計(jì)中也畫出了出程序控制流程圖。還對(duì)自動(dòng)包裝機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析。5.總結(jié)與展望5.1課程設(shè)計(jì)總結(jié)基于PLC控制的面粉自動(dòng)包裝機(jī)使用簡(jiǎn)單，性能可靠