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文檔簡介

攀枝花學院學生課程設計(論文)題目:生產(chǎn)線自動裝箱裝置PLC系統(tǒng)設計學生姓名:學號:所在院(系):機械工程學院專業(yè):機械設計制造及其自動化班級:指導教師:攀枝花學院教務處制課程設計(論文)指導教師成績評定表題目名稱生產(chǎn)線自動裝箱裝置PLC系統(tǒng)設計評分項目分值得分評價內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學習態(tài)度6遵守各項紀律,工作刻苦努力,具有良好的科學工作態(tài)度。02科學實踐、調研7通過實驗、試驗、查閱文獻、深入生產(chǎn)實踐等渠道獲取與課程設計有關的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務,工作量飽滿。能力水平35%04綜合運用知識的能力10能運用所學知識和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實際問題,能正確處理實驗數(shù)據(jù),能對課題進行理論分析,得出有價值的結論。05應用文獻的能力5能獨立查閱相關文獻和從事其他調研;能提出并較好地論述課題的實施方案;有收集、加工各種信息及獲取新知識的能力。06設計(實驗)能力,方案的設計能力5能正確設計實驗方案,獨立進行裝置安裝、調試、操作等實驗工作,數(shù)據(jù)正確、可靠;研究思路清晰、完整。07計算及計算機應用能力5具有較強的數(shù)據(jù)運算與處理能力;能運用計算機進行資料搜集、加工、處理和輔助設計等。08對計算或實驗結果的分析能力(綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力)10具有較強的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質量45%09插圖(或圖紙)質量、篇幅、設計(論文)規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關規(guī)范或規(guī)定要求;規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設計說明書(論文)質量30綜述簡練完整,有見解;立論正確,論述充分,結論嚴謹合理;實驗正確,分析處理科學。11創(chuàng)新10對前人工作有改進或突破,或有獨特見解。成績指導教師評語指導教師簽名:年月日在現(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)進行了詳細的研究。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),并由另一傳感器轉換成計數(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。

TheintroductionInthemodernizedindustrialproductionoftenneedtocountandpackagingofproducts,ifthesemultifariousworkcompletedbyartificialnotonlylowefficiency,andtheintensityoflaborisbig,notsuitableformodernproductionneeds.Inthispaper,basedonPLCcontrolsystemofautomaticpackingproductionlinehascarriedonthedetailedresearch.Thesystemhastwoconveyorbelts,namelythepackingbeltandconveyorbeltproducts.Packingconveyortotransporttheproductpacking,itsfunctionistohavebeentaken,thecontaineroffullandanemptycontainerinstead.Foremptycontainersontheproductattheendoftheconveyorbelt,maketheproductsjustfellintothepackage,tobeincludedinthemiddleoftheconveyorbelttoaphotoelectricsensor,usedtodetectwhetherthepackingisinplace.Productconveyorbeltwillbetransferredtopackingproductsfromtheproductionworkshop,whenaproductisdeliveredtotheendoftheconveyorbelt,willautomaticallyfallintopackingbox,andbyanothersensorconvertscountpulse.Thiscontrolsystemhashighprecision,lowcost,stronganti-interferenceability,lowfailurerate,simpleoperationandmaintenanceetc.,hasagoodapplicationvalue.Keywords:automaticproductionsystemdesign目錄一.課程設計目的……………………31.1課題背景………………………31.2生產(chǎn)線自動化的發(fā)展概括……………………41.2.1國內(nèi)生產(chǎn)線自動化發(fā)展概括……………………41.2.2國外生產(chǎn)線自動化發(fā)展概括…………41.3本文主要研究內(nèi)容……………41.3.1設計任務書……………41.3.2主要解決的問題………………………4二.課程設計報告內(nèi)容………………72.1方案論證………………………72.1.1采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)…………………82.2PLC的硬件結構及工作原理…………………92.2.1PLC控制系統(tǒng)組成……………………102.2.2PLC的工作過程………………………112.3控制系統(tǒng)構成圖和工作流程………………112.3.1控制系統(tǒng)構成圖………………………132.3.2控制系統(tǒng)工作流程圖…………………142.4控制系統(tǒng)硬件設計…………152.5.1繼電器控制主電路……………………162.6控制系統(tǒng)軟件設計…………182.6.1控制系統(tǒng)邏輯分析…………………182.6.2控制系統(tǒng)程序設計…………………192.7系統(tǒng)程序調試及結果…………20三.結論…………23四.參考文獻……………………26第1章課程設計目的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。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),包裝,自動化技術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PACKEXPO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。這些經(jīng)濟實用的自動化技術將會成為未來的發(fā)展力量??梢娮詣友b箱技術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。控制方式也由原來的分散控制發(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(ProgrammableLogicController,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。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國外生產(chǎn)線自動化發(fā)展概況從上世紀30年代開始,機械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率,采用機械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式,大型自動生產(chǎn)線承擔的加工對象也隨之改變。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。為了解決這一問題,1969年美國數(shù)字設備公司率先研制出第一臺可編程控制器(簡稱PLC),并在通用汽車公司的自動裝配線上試用成功。70年代出現(xiàn)了計算機群控系統(tǒng),即直接數(shù)控(DNC)系統(tǒng),由一臺較大型計算機控制與管理多臺數(shù)控機床和數(shù)控加工中心能完成多品種,多工序的產(chǎn)品加工。近年來又出現(xiàn)了計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS),綜合運用計算機輔助設計(CAD),計算機輔助制造(CAM),智能機器人等多項高技術。近十幾年來,國外PLC技術取得了飛躍,其容量成倍擴大、體積不斷縮小、功能不斷增強,不但具有邏輯運算、計時、計數(shù)、順序控制等功能,還具有PID等特殊控制功能,可直接進行A/D、D/A轉換,還開發(fā)管控一體化。1.3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吸收了微電子技術和計算機技術的成果。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。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章控制系統(tǒng)的設計2.1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就是工業(yè)控制計算機,用以取代傳統(tǒng)的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等,并具有一切計算機控制系統(tǒng)的功能。目前PLC已成為工業(yè)控制的標準設備,其應用面幾乎覆蓋了整個工業(yè)企業(yè),廣泛應用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過程控制中。其優(yōu)點如下:(1)具有高可靠性。PLC除采用優(yōu)質器件等外,在硬件方面采用了較先進的電源,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;軟件方面設置了警戒時鐘WDT、自診斷等措施。因而使得PLC的平均無故障時間達到30萬小時,被稱為“永遠不壞的控制器”,因而可靠性優(yōu)于傳統(tǒng)繼電—接觸器電氣控制系統(tǒng)。(2)靈活性高、擴展性好、通用性強。它采用程序使得硬件軟件化,對于不同的控制系統(tǒng),只需改變程序即可,因而通用性強。而且現(xiàn)場接口容易,設計周期短。(3)功能強。PLC具有自診斷、監(jiān)控和各種報警功能既可完成過程控制,又可進行閉環(huán)回路的調節(jié)控制,而且在將來的工控領域,可以說是無所不能。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受到干擾。而PLC是從取代工廠內(nèi)繼電器線路、進行順序控制發(fā)展開來的工業(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,以及編程簡單,維護方便,通訊靈活等優(yōu)點。在電器控制系統(tǒng)中得到廣泛應用。PLC不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯控制,還能完成定時、計算、計數(shù)和各種閉環(huán)控制功能。整個控制系統(tǒng)利用PLC控制傳送帶實現(xiàn)了空箱傳送、產(chǎn)品運輸、產(chǎn)品計數(shù)等功能。并且有手動控制和自動控制兩種控制方式。在生產(chǎn)線自動裝箱控制的傳送帶控制系統(tǒng)應用,可使生產(chǎn)線的控制更加靈活、可靠。進而提高生產(chǎn)效率,突現(xiàn)節(jié)約用工,改善工人工作環(huán)境,減輕工人勞動強度,節(jié)約材料消耗和用工。因此,本文選擇PLC控制系統(tǒng)。2.2PLC的硬件結構及工作原理PLC采用的是典型的計算機結構,主要包括CPU,RAM,ROM和輸入、輸出接口電路等。其內(nèi)部采用總線結構,進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如果把PLC看作一個系統(tǒng),該系統(tǒng)由輸入變量→PLC→輸出變量組成,外部的各種開關信號、模擬信號、傳感器檢測信號等均作為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)部邏輯運算或其他各種運算、處理后送到輸出端子,作為PLC的輸出變量,對外圍設備進行控制。PLC的一般內(nèi)部邏輯結構框圖如圖2-1所示。電磁閥行程開關指示燈編程器或其他設備輸入接口電磁閥行程開關指示燈編程器或其他設備輸入接口電磁線圈按鈕輸出接口CPU電磁線圈按鈕輸出接口CPU繼電器觸點繼電器觸點程序存儲器程序存儲器電源電源圖2-1PLC的邏輯硬件結構框圖2.2.1PLC控制系統(tǒng)組成①輸入部分:如按鈕開關、限位開關等,直接與PLC輸入端子相連接,用以產(chǎn)生輸入控制信號,這些信號一般來自操作臺上的人工指令。②控制部分:反復執(zhí)行根據(jù)被控對象的實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。③輸出部分:如接觸器、電磁閥等,它們與PLC輸出端子相連接,用以控制被控對象的動作。2.2.2PLC的工作過程①輸入處理:PLC以重復掃描方式執(zhí)行用戶處理程序,在執(zhí)行程序前首先按地址編碼順序將所有輸入端子的通斷狀態(tài)(輸入信號)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)行過程中,即使輸入信號發(fā)生變化,輸入映象寄存器的內(nèi)容也不變,直到下一個掃描周期的輸入處理階段才重新讀取輸入狀態(tài)。②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與計算,然后將執(zhí)行結果寫入有關輸出映象寄存器中。③輸出處理:當全部指令執(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,構成PLC的實際輸出并由輸出端子送出。隨著微電子技術的發(fā)展,可編程序控制器(PLC)以微處理器為核心,適用于開關量、模擬量和數(shù)字量的控制,已進入過程控制和位置控制等領域,成為一種多功能、高可靠性、應用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。2.3控制系統(tǒng)構成圖和工作流程2.3.1控制系統(tǒng)構成圖生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖2-2所示。啟動按鈕啟動按鈕獨立點動輸入停止按鈕光電傳感器傳送帶控制電機指示燈報警器PLC圖2-2生產(chǎn)線自動裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖2.3.2控制系統(tǒng)工作流程圖1當按下控制裝置的自動控制按鈕后,傳送帶B先啟動運行,拖動空箱前移至指定位置,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)量達12個時,傳送帶A制動停止,傳送帶B啟動運行。3上述過程循環(huán)地進行,直到按下停止按鈕,傳送帶A和傳送帶B同時停止,其工作流程圖如圖2-3所示。4當按下手動選擇按鈕后,系統(tǒng)停止上述的自動控制運行,而可以手動進行控制傳送帶A和傳送帶B的運行,以便于調試和維修。圖2-3生產(chǎn)線自動裝箱工作流程圖2.4控制系統(tǒng)硬件設計根據(jù)自動裝箱系統(tǒng)的控制要求,系統(tǒng)應有手動控制和自動控制功能。為了避免意外事故或故障的發(fā)生,系統(tǒng)設有報警器。系統(tǒng)的具體設計過程如下:(1)I/O點數(shù)的估算系統(tǒng)輸入信號:自動控制按鈕,需要1個輸入端;手動控制按鈕,需要1個輸入端;停止按鈕,需要1個輸入端;手動控制時,傳送帶A和傳送帶B獨立點動控制按鈕需要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;故障報警消音按鈕,需要1個輸入端。以上共需8個輸入信號點。系統(tǒng)輸出信號:傳送帶A和傳送帶B,需用2個控制輸出端;系統(tǒng)上電指示和手動指示、裝箱指示需要3個輸出端;一個報警器,需要1個輸出端。以上共需6個輸出信號點。(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、程序結構等因素有關,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:8*10=80字節(jié);開關量輸出:6*8=48字節(jié);定時器/計數(shù)器:(2*3+1*3)=9字節(jié)。共計137字節(jié),在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)PC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20點I/O,12點輸入,8點輸出,所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點需要。西門子S7-300型系列PLC的特點:·高速計數(shù)器能方便的測量高速運動的加工件?!U展能力增強,最大到12ch的模擬量?!Ц咚賿呙韬透咚僦袛嗟母咚偬幚??!た煞奖愕呐c西門子的可編程序終端(PT)相連接,為機器操作提供一個可視化界面?!/D、D/A精度大幅度提高,分辨率為1/6000。·可進行分散控制和模擬量控制。·通訊功能增強,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。具有強大的模擬量擴展功能,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,把外設口轉成RS485口。為小型的緊湊型設備提供人機界面(HMI)和高精度的測量方法。采用S7-300將在很小的空間內(nèi)獲得許多先進的功能。小機殼內(nèi)會聚了先進的功能和優(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)異的性能價格比,所組成的控制系統(tǒng)具有如下技術特點:·穩(wěn)定的性能西門子系列PLC外型小巧結構緊湊,西門子公司長期積累的生產(chǎn)控制經(jīng)驗和嚴格的技術標準保證了其可靠穩(wěn)定的性能,即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍然能正常運行。更經(jīng)過高低溫的考驗,使得該PLC可以適用在特殊的場合?!ねㄓ嵐δ茉鰪娞峁﹥?nèi)置的RS232C端口和RS422端口。西門子完全開放的通訊協(xié)議可以方便的實現(xiàn)上位機遠程監(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,使得控制過程精確無誤?!ず軓姷臄U充能力模擬量可以增加到12路;系統(tǒng)支持DeviceNet協(xié)議,具有強大的擴充能力,通過遠程端子,可以擴充到256點,方便組成集散控制系統(tǒng)。(4)系統(tǒng)I/O點的分配系統(tǒng)I/O點的分配如表2-1所示。表2-1S7-300I/O分配表輸入輸出內(nèi)部繼電器定時器/計數(shù)器00000自動控制按鈕01000系統(tǒng)指示燈01006TIM00000001B手動控制輸入01001傳送帶B輸出01007TIMOO100002A手動控制輸入01002傳送帶A輸出CNT00200003SQ2輸入01003裝箱指示00004SQ1輸入01004手動指示燈00005停止安鈕01005報警器00006手動控制按鈕00007消音按鈕系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖2-4所示。0000001000000010100100000010000000101001000020100200003010030000401004000050100500006010060000701007COMCOM自動控制按鈕系統(tǒng)指示燈B手動控制輸入傳送帶B輸出A手動控制輸入傳送帶A輸出SQ2輸入裝箱指示燈SQ1輸入手動指示燈停止安鈕報警器手動控制按鈕輔助繼電器消音按鈕輔助繼電器220VAC圖2-4系統(tǒng)輸入/輸出接線圖(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。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)和空箱到位檢測。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換成斷續(xù)變化的開關信號。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。光電開關可分為兩類:透射型和反射型兩種。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。可用于產(chǎn)品計數(shù)。反射型光電開關的接收部分和發(fā)射部分合做在一起,利用物體對發(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。當有物體通過,接收器接收不到紅外光,于是就發(fā)出一個信號??捎糜诳障涫欠竦轿粰z測。當采用接近開關、光電開關等兩線式傳感器時,由于傳感器的漏電流較大,可能出現(xiàn)錯誤的輸入信號而導致PLC的誤動作,此時可在PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻R,如圖2-5所示。當漏電流不足lmA時可以不考慮其影響。光電開關光電開關INPLCCOM輸入電源R圖2-5PLC與光電開關的連接旁路電阻R的計算公式如下: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PLC的輸入阻抗(KΩ),RC的值根據(jù)輸入點不同有差異。2.5繼電器控制主電路繼電器的主電路2.5.2繼電器控制電路繼電器的控制電路2.5.3自動裝箱生產(chǎn)線的工作原理:合上電源開關QS,按下啟動按鈕SB1,KM2線圈得電并自鎖,電動機2運行,傳輸線2運行,當?shù)街付ㄎ恢脮r,傳輸線2停。時間繼電器KT線圈得電,并計時1S,時間一到KT常開觸頭閉合,KM1線圈得電并自鎖,電動機1運行,傳輸線1運行,當蘋果下落SQ1傳感器發(fā)出脈沖信號并計數(shù)10個,10個蘋果一到,按下計數(shù)器復位按鈕SB3,計數(shù)器常閉觸頭斷開,傳輸線1停,常開觸頭吸合,KM2線圈得電并自鎖,傳輸線2運行,在按下停止按鈕SB3,傳輸線1,2均停止。2.5.4I/O分配端編程元件I/O端子電路器件元件作用輸入繼電器X0SB1啟動按鈕SB1X1SB2停止按鈕SB2X2SB3計數(shù)器復位按鈕SB3X3SQ1傳感器SQ1X4SQ2傳感器SQ2輸出繼電器Y0KM1電動機M1Y1KM2電動機M22.5.5接線圖2.6控制系統(tǒng)軟件設計2.6.1控制系統(tǒng)邏輯分析自動裝箱系統(tǒng)的控制設計考慮到其動作的連續(xù)性以及各個被控制設備動作之間的相互關聯(lián)性,最佳的實現(xiàn)方案就是采用順序控制。這樣就考慮針對不同的工作狀態(tài),進行相應的動作控制輸出,從而實現(xiàn)自動裝箱系統(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數(shù)這樣一個周期控制工作的程序實現(xiàn)。設計使用一系列的中間狀態(tài)信號來傳遞狀態(tài)轉換信息,完成順序的交互。因為要求傳送帶A和傳送帶B具有點動控制功能,故分別設置自動控制和手動控制兩個啟動按鈕。當按下自動啟動按鈕時,系統(tǒng)進行自動控制。在自動裝箱過程中,當傳送帶B拖動空箱到達指定位置時,由SQ2發(fā)出信號,使傳送帶B停止;而傳送帶A啟動運行,產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi),由傳感器SQ1檢測產(chǎn)品數(shù)量,當累計產(chǎn)品數(shù)量達12個時,傳送帶A制動停止,同時傳送帶B啟動運行;完成整個循環(huán)工作。當按下手動控制按鈕時,若按下傳送帶B獨立點動輸入按鈕,傳送帶B就工作;若按下傳送帶A獨立點動輸入按鈕,傳送帶A就開始工作。兩者完全獨立。2.6.2控制系統(tǒng)程序設計(1)程序流程圖如下:初始初始初始初始按下手動控制按鈕按下自動控制按鈕按下手動控制按鈕按下自動控制按鈕NNNNYYYY傳送帶B啟動傳送帶B啟動A手動輸入B手動輸入A手動輸入B手動輸入NNNNNSQ2檢測到位信號NSQ2檢測到位信號YYYY傳送帶A啟動傳送帶B啟動Y傳送帶A啟動傳送帶B啟動Y傳送帶B停止傳送帶B停止傳送帶A啟動傳送帶A啟動NSQ1計數(shù)12次到NSQ1計數(shù)12次到YY傳送帶A停止傳送帶A停止圖2-6系統(tǒng)自動控制流程框圖圖2-7系統(tǒng)手動控制流程圖(2)程序梯形圖如下:A工作輸出輔助繼電器B工作輸出跳轉結束A工作輸出B工作輸出跳轉A工作輸出輔助繼電器B工作輸出跳轉結束A工作輸出B工作輸出跳轉報警器裝箱指示報警器裝箱指示圖2-8控制系統(tǒng)程序梯形圖(3)程序助記符如下:A"故障復位"http://PID復位;=L0.0BLD103AM11.6;=L0.1BLD103AM11.0;=L0.2BLD103AM11.1=L0.3BLD103AM11.2=L0.4BLD103AM11.3=L0.7BLD103A"自動啟動";JNB_001CALL"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)設置值;TI:=MD32/TD:=MD36TM_LAG:=DEADB_W:=0.000000e+000LMN_HLM:=2.764800e+004LMN_LLM:=0.000000e+000PV_FAC:=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:NOP02.7系統(tǒng)程序調試及結果在計算機上,運行CX-Programmer編程軟件,打開自動裝箱控制程序。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。1、按下自動控制按鈕00000后,系統(tǒng)指示燈01000亮;同時傳送帶B啟動運行(01001指示燈亮)。2、當SQ2空箱到位檢測信號到(00003按鈕輸入),傳送帶B停止運行(01001指示燈滅)。同時傳送帶A啟動運行(01002指示燈亮)。3、當SQ1送入12個計數(shù)脈沖時(00004按鈕12次輸入)及累計產(chǎn)品數(shù)量達12個時,傳送帶A停止(01002指示燈滅),同時傳送帶B啟動運行(01001指示燈亮)。4、當SQ2到位信號到(00003按鈕輸入),系統(tǒng)循環(huán)工作。5、當按下手動控制按鈕00006時,系統(tǒng)立刻進入手動控制狀態(tài)。手動指示燈01004亮,系統(tǒng)指示燈仍亮。當按下傳送帶B或傳送帶A的手動控制按鈕00001和00002時,傳送帶B或傳送帶A啟動運行。兩者完全

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