傳送帶自動裝箱控制設計【終極版】

1、 電氣控制與PLC課程設計題目：傳送帶自動裝箱控制設計 院 系： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 二一五年六月PLC課程設計任務書一、基本情況 學時：1周 學分：1學分 適應班級：自動化1201-1202，電氣工程1201-1204二、進度安排本設計共安排1周，合計30學時，具體分配如下：實習動員及準備工作： 1學時總體方案設計： 4學時硬件設計： 10學時軟件設計： 10學時撰寫設計報告： 4 學時總結(jié)： 1學時教師輔導： 隨時三、基本要求1、課程設計的基本要求電氣控制與PLC課程設計的主要內(nèi)容包括：理論設計與撰寫設計報告等。其中理論設計又包括總體方案選擇，硬件系統(tǒng)設計、

2、軟件系統(tǒng)設計；硬件設計包括單元電路，選擇元器件及計算參數(shù)等；軟件設計包括模塊化層次結(jié)構(gòu)圖，程序流程圖，應用程序。程序設計是課程設計的關鍵環(huán)節(jié)，通過進一步完善程序設計，使之達到課題所要求的指標。課程設計的最后要求是寫出設計總結(jié)報告，把設計內(nèi)容進行全面的總結(jié)，若有實踐條件，把實踐內(nèi)容上升到理論高度。2、課程設計的教學要求電氣控制與PLC課程設計的教學采用相對集中的方式進行，以班為單位全班學生集中到設計室進行。做到實訓教學課堂化，嚴格考勤制度，在實訓期間累計曠課達到6節(jié)以上，或者遲到、早退累計達到6次以上的學生，該課程考核按不及格處理。在實訓期間需要外出查找資料，必須在指定的時間內(nèi)方可外出。 課程設

3、計的任務相對分散，每3-4名學生組成一個小組，完成一個課題的設計。小組成員既有分工、又要協(xié)作，同一小組的成員之間可以相互探討、協(xié)商，可以互相借鑒或參考別人的設計方法和經(jīng)驗。但每個學生必須單獨完成設計任務，要有完整的設計資料，獨立撰寫設計報告，設計報告雷同率超過50%的課程設計考核按不及格處理。四、設計題目及控制要求題目：傳送帶自動裝箱控制設計要求：在產(chǎn)品上料端，將產(chǎn)品放到傳送帶1上，按下啟動按鈕，電動機M1啟動，傳送帶1運行，電動機M2延時5s啟動，傳送帶2運行。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。電磁閥YV1得電，推桿1將產(chǎn)品推到傳送帶2，磁性接近開關SQ1動作，電

4、磁閥失電，推桿1返回原位。當產(chǎn)品到達傳送帶2下端碰到限位開關SQ4時，傳送帶2停止運行。電磁閥YV2得電，推桿2將產(chǎn)品推到小車中，磁性接近開關SQ3動作，電磁閥YV2失電，推桿1返回原位。當小車中的產(chǎn)品達到9個時，小車自動開走，小車的行走由電動機M3驅(qū)動牽引鏈條上的掛鉤帶動，下一輛空車到達限位開關SQ5時，牽引電動機M3失電，空車停在裝料點，等待裝料。在牽引鏈條運行時，傳送帶不能啟動。在工作中，按下停止按鈕時，全部動作應立即停止。五、設計報告設計完成后，必須撰寫課程設計報告。設計報告必須獨立完成，格式符合要求，文字（不含圖形、程序）不少于2000字，圖形繪制規(guī)范。設計報告的格式如下： 1、封面

5、 2、摘要 3、目錄4、正文(1) 所作題目的意義、本人所做的工作及系統(tǒng)的主要功能；(2) 方案選擇及論證；(3) 硬件電路設計及描述（包括硬件的選型及電路圖、輸入輸出接線圖等的設計）；(4) 軟件設計流程及描述（流程圖及文字說明）；(5) 源程序代碼及調(diào)試；5、心得體會 6、參考文獻 六、考核方法電氣控制與PLC技術(shù)課程設計的考核方式為考查，考核結(jié)果為優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五等，分數(shù)在90-100之間為優(yōu)秀，80-89分之間為良好，70-79分之間為中等，60-69分之間為及格，60分以下為不及格。 考核分三個方面進行：平時表現(xiàn)20%；設計過程25%；設計報告 40%；設計答辯15%

6、。有下列情形之一者，課程設計考核按不及格處理： 1、設計期間累計遲到、早退達8次；2、設計期間累計曠課達6節(jié)；3、設計報告雷同率超過50%或無設計報告；4、不能完成設計任務，達不到設計要求。摘 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。該系統(tǒng)有兩個產(chǎn)品傳送帶和包裝箱牽引鏈條。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運走，并用一只空箱來代替。為使空箱恰好對準產(chǎn)品傳送帶的末端，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，當某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會自動落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳

7、感器轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖。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。 關鍵字：自動 生產(chǎn) 系統(tǒng) 設計目錄第1章 緒論11.1 課題背景11.2 主要解決的問題2第2章 課程設計及要求3第3章 硬件設計43.1 I/O點數(shù)的估算43.3 PLC型號的選擇43.4 系統(tǒng)I/O點的分配53.5 傳感器的選擇63.6 PLC輸入/輸出接線設計6第4章 軟件設計74.1 控制功能的實現(xiàn)74.2 程序流程圖84.3 梯形圖10第5章 系統(tǒng)調(diào)試14心得體會16參考文獻17第1章 緒論1.1 課題背景現(xiàn)代社會中，無論在任何行業(yè)，從工廠的生產(chǎn)，到能源的輸送，到與人民

8、生活息息相關的市政工程，甚至人們的工作和休息的樓宇，到處都可以看到自動化系統(tǒng)的身影。自動化系統(tǒng)不僅早就成為了工業(yè)和社會生活的一個組成部分，而且是經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志1。 在自動化生產(chǎn)日漸普及的今天，包裝機械的自動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)中常常需要對產(chǎn)品進行計數(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，勞動強度大，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。為了適應現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)某種產(chǎn)品，進一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高國民經(jīng)濟，改善人民的生活水平,就必須設計一套完整的自動化生產(chǎn)線，以便用這自動化的生產(chǎn)線來代替人工完成這些繁雜的工作。而且需要對其進行計數(shù)，

9、包裝，自動化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來，包裝生產(chǎn)線的自動化、電子監(jiān)測和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使的包裝企業(yè)以高速度、較少的停機時間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點而獲得出色的成績。2002年11月3至7日在芝加哥舉行的國際PACK EXPO上，我們可以看到多家自動化公司展示的最新的包裝設備和新技術(shù)。這些經(jīng)濟實用的自動化技術(shù)將會成為未來的發(fā)展力量?？梢娮詣友b箱技術(shù)的應用前景十分廣闊。 近年來，生產(chǎn)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(chǎn)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

10、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?？刂品绞揭灿稍瓉淼姆稚⒖刂瓢l(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（PLC）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(chǎn)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)送給上位機計算機，計算機綜合可編程控制器和其他設備的數(shù)據(jù)，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

11、，PLC）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2。同時，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。1.2 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(shù)和計算機技術(shù)的成果。在很多領域，PLC已經(jīng)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3。該系統(tǒng)有兩個傳送帶，即包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來傳送產(chǎn)品包裝箱，其功能是把已經(jīng)裝滿的包裝箱運走，并用一只空箱來

12、代替。為使空箱恰好對準產(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，當某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會自動落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳感器轉(zhuǎn)換成計數(shù)脈沖。依據(jù)提出的要求，我們需要解決的關鍵是對傳送帶B拖動空箱到指定位置的控制；以及傳送帶B制動后傳送帶A的啟動和傳送帶A制動后傳送帶B的啟動，怎么使其形成一個循環(huán)的過程，對傳送帶的控制還應該設置報警功能；同時傳送帶A和傳送帶B應有獨立點動控制，以便于調(diào)試和維修；最后還要對傳送帶A運送的產(chǎn)品進行指定數(shù)量的檢測。對于傳送帶的控制可采用步控指令實現(xiàn)步進控制；而對

13、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(chǎn)品計數(shù)。第2章 課程設計及要求傳送帶自動裝箱控制過程：在產(chǎn)品上料端，將產(chǎn)品放到傳送帶1上，按下啟動按鈕，電動機M1啟動，傳送帶1運行，電動機M2延時5s啟動，傳送帶2運行。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。電磁閥YV1得電，推桿1將產(chǎn)品推到傳送帶2，磁性接近開關SQ1動作，電磁閥失電，推桿1返回原位。當產(chǎn)品到達傳送帶2下端碰到限位開關SQ4時，傳送帶2停止運行。電磁閥YV2得電，推桿2將產(chǎn)品推到小車中，磁性接近開關S

14、Q3動作，電磁閥YV2失電，推桿1返回原位。當小車中的產(chǎn)品達到9個時，小車自動開走，小車的行走由電動機M3驅(qū)動牽引鏈條上的掛鉤帶動，下一輛空車到達限位開關SQ5時，牽引電動機M3失電，空車停在裝料點，等待裝料。在牽引鏈條運行時，傳送帶不能啟動。在工作中，按下停止按鈕時，全部動作應立即停止。除了上述自動工作方式外，還應有手動工作方式。在手動工作方式下，傳送帶1、傳送帶2、推桿1、推桿2和牽引鏈條都能單獨控制。圖2-1 傳送帶自動裝箱控制過程第3章 硬件設計3.1 I/O點數(shù)的估算（1）系統(tǒng)輸入信號：自動控制按鈕，需要1個輸入端；停止按鈕，需要1個輸入端；產(chǎn)品數(shù)量檢測信號光電傳感器PH，需要1個輸

15、入端；手動控制時，傳送帶1、傳送帶2、傳送帶3、電磁閥YV1和電磁閥YV2獨立點動控制按鈕需要5個輸入端；限位開關SQ2，磁性接近開關SQ1，限位開關SQ4，磁性接近開關SQ3，空箱位置檢測信號SQ5需要5個輸入端；以上共需13個輸入信號點。（2）系統(tǒng)輸出信號：傳送帶1、傳送帶2、傳送帶3、電磁閥YV1和電磁閥YV2需用5個控制輸出端；以上共需5個輸出信號點。3.2 用戶應用程序占用內(nèi)存大小的估算用戶應用程序占用多少內(nèi)存與I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等因素有關，因此在程序設計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，此應用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算：開關量輸入：13*10=130字節(jié)；開

16、關量輸出：5*8=40字節(jié)；定時器/計數(shù)器：2*3=9字節(jié)。共計179字節(jié)，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)。3.3 PLC型號的選擇因為本系統(tǒng)是對開關量進行控制的應用系統(tǒng)，而且對控制速度要求不高，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24點I/O，16點輸入，8點輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點需要4。西門子S7-300型系列 PLC的特點： （1）高速計數(shù)器能方便的測量高速運動的加工件。 （2）擴展能力增強，最大到12ch的模擬量。（3）帶高速掃描和高速中斷的高速處理。（4）可方便的與西門子的可編程序終端(PT)相連接，為機器操作提供

17、一個可視化界面。（5）A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000。（6）可進行分散控制和模擬量控制。（7）通訊功能增強，提供內(nèi)置RS232C端口及RS485的適配器5。 3.4 系統(tǒng)I/O點的分配I/O分配表如表3-1所示：表3-1 I/O分配表輸入I/O地址輸出I/O地址I0.0檢測信號PHQ0.1傳送帶1輸出I0.1SQ1輸入Q0.2傳送帶2輸出I0.2SQ2輸入Q0.3傳送帶3輸出I0.3SQ3輸入Q0.4電磁閥YV1I0.4SQ4輸入Q0.5電磁閥YV2I0.5SQ5輸入I0.6啟動按鈕I0.7停止安鈕I1.0M1點動I1.1M2點動I1.2M3點動I1.3YV1點動I1.4Y

18、V2點動3.5 傳感器的選擇近年來，隨著生產(chǎn)自動化程度的提高，光電傳感器的功能不斷完善，現(xiàn)已成為與PLC相配套的系列產(chǎn)品，廣泛用于自動包裝、打膠、罐裝、以及自動裝配流水線6。針對本文設計要求，我們可采用光電開關來對產(chǎn)品計數(shù)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”電信號輸出的特性將被測量轉(zhuǎn)換成斷續(xù)變化的開關信號6。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(chǎn)品的自動記數(shù)、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7。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

19、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(chǎn)品計數(shù)8。3.6 PLC輸入/輸出接線設計 圖3-1 PLC控制電路接線圖 第4章 軟件設計4.1 控制功能的實現(xiàn)本設計中，因為控制功能比較簡單，所以采用基本指令組合實現(xiàn)其控制功能。各部分功能實現(xiàn)如下：當按下啟動按鈕SB1時，電動機M1啟動，傳送帶1運行，電動機M2延時5s啟動，傳送帶2運行。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。將SB1的常開觸與電動機M1輸出線圈串起來，因為是按鈕啟動，所以再將M1自鎖，使其保持導通；將定時器的常開觸點與電動機M2輸出線圈串起來。當按下停止按鈕SB2

20、時,M1、M2、M3、YV1、YV2都斷開，將SB2的常閉觸點串入其中，從而實現(xiàn)所有動作的停止。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。電磁閥YV1得電，推桿1將產(chǎn)品推到傳送帶2，磁性接近開關SQ1動作，電磁閥失電，推桿1返回原位。因此，將限位開關SQ2的常閉觸點串入線圈M1的前面，將限位開關SQ2的常開觸點驅(qū)動電磁閥YV1動作，并將其自鎖；當?shù)竭_磁性接近開關SQ1時，電磁閥YV1要復位，所以在電磁閥YV1線圈前串入磁性接近開關SQ1的常閉觸點，從而實現(xiàn)電磁閥YV1的動作與復位。當產(chǎn)品到達傳送帶2下端碰到限位開關SQ4時，傳送帶2停止運行。電磁閥YV2得電，推桿2將產(chǎn)品推

21、到小車中，磁性接近開關SQ3動作，電磁閥YV2失電，推桿2返回原位。將限位開關SQ4的常閉觸點串入線圈M2的前面，將限位開關SQ4的常開觸點驅(qū)動電磁閥YV2動作，并將其自鎖；當?shù)竭_磁性接近開關SQ3時電磁閥YV2要復位，所以在電磁閥YV2線圈前串入達磁性接近開關SQ3的常閉觸點，從而電磁閥YV2的動作與復位9。當小車中的產(chǎn)品達到9個時，小車自動開走，小車的行走由電動機M3驅(qū)動牽引鏈條上的掛鉤帶動，下一輛空車到達限位開關SQ5時，牽引電動機M3失電，空車停在裝料點，等待裝料。故產(chǎn)品通過光電傳感器PH時，計數(shù)一次，當計數(shù)不小于9時M0.6線圈得電使電動機M1再次啟動，所以將M0.6的常開觸點與啟動

22、按鈕并聯(lián)。當計數(shù)到9時M0.0得電，電動機M3得電牽引鏈條上的掛鉤帶動小車的行走，同時傳送帶不允許啟動，故將M0.0的常閉觸點與傳送帶的線圈串聯(lián)，其常開觸點與M3串聯(lián)。當空車到達限位開關SQ5時，電動機M3停止，同時電動機M1啟動且計數(shù)器復位，重新開始工作。4.2 程序流程圖在產(chǎn)品上料端，將產(chǎn)品放到傳送帶1上，按下啟動按鈕，電動機M1啟動，傳送帶1運行，電動機M2延時5s啟動，傳送帶2運行。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。電磁閥YV1得電，推桿1將產(chǎn)品推到傳送帶2，磁性接近開關SQ1動作，電磁閥失電，推桿1返回原位。當產(chǎn)品到達傳送帶2下端碰到限位開關SQ4時，傳送

23、帶2停止運行。電磁閥YV2得電，推桿2將產(chǎn)品推到小車中，磁性接近開關SQ3動作，電磁閥YV2失電，推桿2返回原位。當小車中的產(chǎn)品達到9個時，小車自動開走，小車的行走由電動機M3驅(qū)動牽引鏈條上的掛鉤帶動，下一輛空車到達限位開關SQ5時，牽引電動機M3失電，空車停在裝料點，等待裝料。在牽引鏈條運行時，傳送帶不能啟動。在工作中，按下停止按鈕時，全部動作應立即停止。 圖4-1 程序流程圖4.3 梯形圖第5章 系統(tǒng)調(diào)試在計算機上進行編程，打開自動裝箱控制程序。斷電情況下連接好PLC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

24、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。按下自動控制按鈕I0.6后，傳送帶1啟動運行（Q0.1）；5s后傳送帶2啟動運行（Q0.2）。當產(chǎn)品到達傳送帶1右端碰到限位開關SQ2時，傳送帶1停止運行。電磁閥YV1得電，推桿1將產(chǎn)品推到傳送帶2，磁性接近開關SQ1動作，電磁閥失電，推桿1返回原位。當產(chǎn)品到達傳送帶2下端碰到限位開關SQ4時，傳送帶2停止運行。電磁閥YV2得電，推桿2將產(chǎn)品推到小車中磁性接近開關SQ3動作，電磁閥YV2失電，推桿2返回原位。當計數(shù)不小于9時M0.6線圈得電使電動機M1再次啟動 當計數(shù)到9時M0.0得電，電動機M3得電牽引鏈條上的掛鉤帶動小車的行走，同時傳送帶不允許啟動按下停止按鈕全部停止心得體會對于本次設計，成功采用PLC控制多個傳送帶的工作，完