生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上酒 泉 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 2012 級 機械制造與自動化 專業(yè)題 目： 生產(chǎn)線自動裝箱的 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)時間： 二O一五年六月 學生姓名： 宋志遠 指導教師： 趙雅蕓 班 級： 12機制班 2014 年12月11日專心-專注-專業(yè)目 錄生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計摘要:在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對產(chǎn)品進行計數(shù)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(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。本文主要對基于生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)進行了詳細的分析與設(shè)計。本控制系統(tǒng)具有精度高、成本低、抗干擾能力強、故障率低、

2、操作維護簡單等特點，具有良好的應(yīng)用價值。關(guān)鍵詞: PLC；現(xiàn)代化；自動；控制；系統(tǒng)一、設(shè)計任務(wù)對生產(chǎn)線上某種產(chǎn)品自動按指定數(shù)量裝箱，產(chǎn)品箱裝箱前及裝箱后都由傳送帶傳送。生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置示意圖如圖所示，生產(chǎn)產(chǎn)品由傳送帶A傳送，裝入由B傳送的空箱中。每12個產(chǎn)品裝入一箱，當傳送帶A傳送12個產(chǎn)品裝入一箱后，傳送帶B將該箱產(chǎn)品移走，并傳送下一個空箱到指定位置等待傳送帶A傳送來的產(chǎn)品。圖1 生產(chǎn)線自動裝箱控制裝置示意圖用PLC控制要達到以下要求:1.按下控制裝置啟動按鈕后，傳送帶B先啟動運行，拖動空箱體前移至指定位置，達到指定位置后，由SQ2發(fā)出信號，使傳送帶B制動停止。2.傳送帶B停車后，傳送

3、帶A啟動運行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)，由傳感器檢測產(chǎn)品數(shù)量，當累計產(chǎn)品數(shù)量達到12個時，傳送帶A制動停車，傳送帶B啟動運行。3.上述過程周而復(fù)始進行，直到按下停止按鈕，傳送帶A和傳送帶B同時停止。4.應(yīng)有必要的信號指示，如電源有電、傳送帶A工作和傳送帶B工作等。5.傳送帶A和傳送帶B應(yīng)有獨立點動控制，以便于調(diào)試和維修。生產(chǎn)線自動裝箱工作流程圖如下圖所以。圖2 生產(chǎn)線自動裝箱工作流程圖二、傳感器的設(shè)計（一）光電傳感器概述光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學通路和光電元件三部分組成。光

4、電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此光電式傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得廣泛應(yīng)用。新的光電器件不斷涌現(xiàn)

5、，特別是CCD圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學測控系統(tǒng)是多種多樣的，按光電元件(光學測控系統(tǒng))輸出量性質(zhì)可分二類，即模擬式光電傳感器和脈沖(開關(guān))式光電傳感器。模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換 光電傳感器成連續(xù)變化的光電流，它與被測量間呈單值關(guān)系。模擬式光電傳感器按被測量(檢測目標物體)方法可分為透射(吸收)式，漫反射式，遮光式(光束阻檔)三大類。所謂透射式是指被測物體放在光路中，恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物，部份被吸收后，透射光投射到光電元件上：所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被測物上，再從被測物體表面反射后投射到光電元

6、件上：所謂遮光式是指當光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份，使投射到光電元件上的光通量改變,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān)。（二）光電傳感器的工作原理1.光電傳感器是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。2.光電傳感器在一般情況下，有三部分構(gòu)成，它們分為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。3.發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，(LED)、及紅外發(fā)射二極管。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電二極管、光電三極管、光電池組成。在接收器的前面，裝有光學元件如透鏡和光圈等。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。（三）分類和工作方式1.槽型光電把一

7、個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)組成槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作，輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般有幾厘米。2.對射型光電傳感器把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大，一個發(fā)光器和一個收光器組成對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。對射式光電開關(guān)的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用對射式光電開關(guān)時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。3.型光電開關(guān)把發(fā)光

8、器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用，稱為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光源被反光板反射回來再被收光器收到;一旦被檢測物擋住光路，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。4.擴散反射型光電擴散反射型光電開關(guān)的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但擴散反射型光電開關(guān)前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。在檢測時，當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。三、計數(shù)器介紹（一）計數(shù)器的原理計數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中用的較多的基本邏輯器件，它的基本功能是統(tǒng)計時

9、鐘脈沖的個數(shù)，即實現(xiàn)計數(shù)操作，它也可用與分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列等。例如，計算機中的時序發(fā)生器、分頻器、指令計數(shù)器等都要使用計數(shù)器。1.計數(shù)器的類型計數(shù)器的種類很多，按構(gòu)成計數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個時鐘脈沖源來分，可分為同步計數(shù)器和異步計數(shù)器；按進位體制的不同，可分為二進制計數(shù)器、十進制計數(shù)器和任意進制計數(shù)器；按計數(shù)過程中數(shù)字增減趨勢的不同，可分為加法計數(shù)器、減法計數(shù)器和可逆計數(shù)器；還有可預(yù)制數(shù)和可編計數(shù)器等等。計數(shù)器分類按計數(shù)脈沖引入方式，分為同步和異步計數(shù)器；按進位制，分為二進制、十進制和N進制計數(shù)器；按邏輯功能，分為加法、減法和可逆計數(shù)器；按集成度，分為小規(guī)模與中規(guī)模集成計

10、數(shù)器。四、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計根據(jù)自動裝箱系統(tǒng)的控制要求,系統(tǒng)應(yīng)有手動控制和自動控制功能。系統(tǒng)的具體設(shè)計過程如下：（一）I/O點數(shù)的估算1.系統(tǒng)輸入信號啟動（SB1）按鈕，需要1個輸入端；停止(SB2)按鈕，需要1個輸入端；手動控制時，傳送帶A（KM1）和傳送帶B(KM2)獨立點動控制按鈕(SB5，SB6)需要2個輸入端產(chǎn)品數(shù)量檢測信號SQ1和空箱位置檢測信號SQ2，需要2個輸入端；以上共需6個輸入信號點。2.系統(tǒng)輸出信號傳送帶A(KM1)和傳送帶B(KM2)，需用2個控制輸出端KM1和KM2；B帶指示燈(L1)和裝箱指示燈(L2)、電源(L3)以上共需5個輸出信號點。所以系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)為11

11、點。（二）PLC型號的選擇1.PLC選型原則為了以后系統(tǒng)能夠升級或拓展，一般在系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上應(yīng)該多10%-15%。所以該系統(tǒng)的輸入輸出點數(shù)為16點。根據(jù)三菱PLC選型表，選擇的PLC為三菱FX2N-16MR-001。2.PLC選型表1 PLC的選型型號總點數(shù)輸入點數(shù)輸出點數(shù)輸出方式尺寸FX2N -16MR-0011688繼電器157*87*903.I/O分配表表2 I/O分配表輸入輸出功能符號編號功能符號編號自動控制按鈕SB1X0傳送帶AKM1Y0停止按鈕SB2X2傳送帶BKM2Y1SQ2輸入SB3X3B帶指示燈L1Y2SQ1輸入SB4X4裝箱L2Y3B帶點動按鈕SB5X5電源L3Y4(三)

12、主電路圖 圖3 主電路圖(四)外部接線圖 圖4 外部接線圖五、控制系統(tǒng)程序設(shè)計（一）程序梯形圖圖5 梯形圖（二）程序指令表表3 程序指令表0LDX10018OUTC0K121LDY00021LD2ANIM022LD3ORB23ANI4ORC024ORB5ORC025OR6ANIX00226ANI7ANIX00527ANI8ANIX00128ANI9OUTY00029OUT10OUTY00230OUT11LDX00431LD12OUTM032OUT13LDX00233LD14ORC034OUTY00415RSTC035END17LDX00336NOP六、結(jié)論對于本次設(shè)計，成功采用PLC控制多個傳

13、送帶的工作，完成了本次設(shè)計任務(wù)的基本要求，經(jīng)過多次的調(diào)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠、冗余性強，可以很好地適用于連續(xù)工作。本次設(shè)計的生產(chǎn)線自動裝箱PLC控制系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能、價格比很高，和單片機系統(tǒng)相比具有極高的可靠性，具有良好的市場應(yīng)用價值。本系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)以繼電器控制硬件電路的方法，采用人機界面取代繼電器，通過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，以及編程簡單，維護方便，通訊靈活等優(yōu)點。但是該設(shè)計尚有不足，還有很多的擴展功能沒有實現(xiàn)，例如對產(chǎn)品計數(shù)錯誤的檢測功能等等。通過這次設(shè)計，使我對自動控制設(shè)計有了更深刻的認識，也使自己的動手能力和方案設(shè)計的思路有了更進一步的提高，同時也更加熟悉了本專業(yè)的設(shè)計軟件。對PLC的功能也有了進一步的認識，了解了不同型號的PLC以及相關(guān)的編程軟件。在完成這個題目的過程中，我遇到了一些困難，也走了很多彎路。但通過不斷的努力和同學們的大力支持，以及指導老師的悉心教導，我克服了困難完成了本次設(shè)計，同時我也獲得了很多寶貴的經(jīng)驗，學到了很多新的知識。參考文獻：1程周.可編程序控制器原理與應(yīng)用M北京：高等教育出版社，2003.2王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)M北京：北京航空航天大學