自動(dòng)化畢業(yè)論文---飲料瓶自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p>　　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)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(dòng)強(qiáng)度大，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。</p><p>　　本文主要對(duì)基于生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。該系統(tǒng)有一個(gè)機(jī)械手和兩個(gè)傳送帶，即運(yùn)物機(jī)械手，包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。運(yùn)物機(jī)械手用來(lái)轉(zhuǎn)移飲料瓶，即把產(chǎn)品傳送帶上的飲料送到包裝箱傳送帶的飲料箱中。包裝箱傳送帶用來(lái)傳送產(chǎn)品包裝

2、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)機(jī)械手松開(kāi)端，使飲料瓶裝進(jìn)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。為使產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到合適位置，在產(chǎn)品傳送帶的中間也裝有一光電傳感器。當(dāng)產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)停止并由機(jī)械手將其送到包裝箱中。</p><p>　　本控制系統(tǒng)具有精度高、成本低、抗干擾能力強(qiáng)、故障率低、操作維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，具有

3、良好的應(yīng)用價(jià)值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器；自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)；傳送帶控制；機(jī)械手</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Often need to carry out counting and package on the product in the commercial run being

4、 modernized, not only the inefficient, moreover intensity of labor working from the words that the manpower accomplishes if these are complicated and overloaded is big, the childbirth being unfit to be modernized needs.

5、</p><p>　　In this paper, based on PLC control system of automatic packing production line has carried on the detailed research. The system has a robotic arm and two conveyor belts, namely carrying manipulato

6、r, package box conveyor belt and product conveyor belt. Delivery manipulator used to transfer water bottles, beverage for all products on the conveyor belt conveyor belt of the beverage box sent to packing. The package b

7、ox conveyor belt is used to deliver the product package box, whose function is that</p><p>　　This control system has high precision, low cost, strong anti-interference ability, low failure rate, simple opera

8、tion and maintenance and so on, has the good application value. </p><p>　　Keywords: Programmable controller; packing and automatic control system; the conveyor control; manipulator</p><p><b&

9、gt;　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.2 自動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)自動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.2 國(guó)外自

10、動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況2</p><p>　　第2章 方案論證與設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　2.1 方案論證4</p><p>　　2.1.1 采用傳統(tǒng)繼電—接觸器電氣控制系統(tǒng)4</p><p>　　2.1.2 采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)4</p><p>　　2.1.3 方案比較與選擇4<

11、/p><p>　　2.2 本文主要研究?jī)?nèi)容5</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)5</p><p>　　2.2.2 主要解決的問(wèn)題7</p><p>　　第3章 PLC的概述8</p><p>　　3.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)8</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)組成8<

12、;/p><p>　　3.3 PLC的工作過(guò)程8</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.1 硬件的選型10</p><p>　　4.1.1 PLC型號(hào)的選擇10</p><p>　　4.1.2 傳感器的選擇11</p><p>　　4.1.3 電動(dòng)機(jī)的選擇

13、12</p><p>　　4.1.4 接觸器的選擇13</p><p>　　4.1.5 熱繼電器的選擇13</p><p>　　4.1.6 開(kāi)關(guān)電器、熔斷器的選擇13</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)13</p><p>　　4.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算13</p><

14、p>　　4.2.2 系統(tǒng)I/0點(diǎn)的分配14</p><p>　　第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程圖17</p><p>　　5.1.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖17</p><p>　　5.1.2 控制系統(tǒng)工作流程圖17</p><p>　　5.2 PLC控制系統(tǒng)

15、軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.2.1 控制系統(tǒng)邏輯分析19</p><p>　　5.2.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)19</p><p>　　5.3 系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果25</p><p>　　第6章 結(jié)論與展望26</p><p><b>　　6.1 結(jié)論26</b></p&g

16、t;<p>　　6.2 不足之處及未來(lái)展望26</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>　　附 錄28</b></p><p><b>　　第1章 緒論<

17、/b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　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，到與人民生活息息相關(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)和社會(huì)生活的一個(gè)組成部分，而且經(jīng)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　在自動(dòng)化

18、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

19、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)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PACK EXPO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?？梢?jiàn)自動(dòng)裝箱技術(shù)應(yīng)用前景十分廣闊[1]。</p&g

20、t;<p>　　近年來(lái)，生產(chǎn)線上的自動(dòng)化控制應(yīng)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)模集成電路廣泛應(yīng)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，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機(jī)控制?？刂品绞揭灿稍瓉?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

21、業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　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)，做出相應(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（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC

22、得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)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。</p><p>　　1.2 自動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況 </p><p>　　1.2.1 國(guó)內(nèi)自動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況</p><p>　　中國(guó)的包裝業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家如日本和美國(guó)相當(dāng)落后，具有非常大的發(fā)展?jié)摿Α？刂葡?/p>

23、統(tǒng)從20世紀(jì)四十年代就開(kāi)始使用了，早期的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身?，F(xiàn)在所說(shuō)的控制系統(tǒng)，多指采用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱為第三代控制系統(tǒng)。這一代系統(tǒng)以PLC和DCS為代表，從七十年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。其中PLC，即可編程控制器，主要是從順序控制發(fā)展而來(lái)的，但從九十年代開(kāi)始，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，PLC的性

24、能擴(kuò)展的越來(lái)越廣，PLC的應(yīng)用也逐漸向連續(xù)流程工業(yè)拓展。同時(shí)，DCS也開(kāi)始向小型化的方向拓展。之后，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、基于PLC的控制系統(tǒng)等。</p><p>　　在中國(guó)，自動(dòng)化技術(shù)還未成熟，還需要長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，所以將會(huì)有很大的空間來(lái)發(fā)展此技術(shù)。這也是未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)。中國(guó)的經(jīng)濟(jì)高速度發(fā)展也需要這項(xiàng)技術(shù)來(lái)促進(jìn)和加速，相信在自動(dòng)化技術(shù)成熟以后，中國(guó)的經(jīng)濟(jì)也將有飛躍性的進(jìn)步。當(dāng)前中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局也是非

25、常的需要高技術(shù)來(lái)支持。這樣中才會(huì)有穩(wěn)定的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。向西部發(fā)展的經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略思想必然需要有高技術(shù)隨之轉(zhuǎn)移，生產(chǎn)也將需要自動(dòng)化技術(shù)的支持，這樣發(fā)展高技術(shù)自動(dòng)化也就是必然的趨勢(shì)。</p><p>　　1.2.2 國(guó)外自動(dòng)裝箱生產(chǎn)線的發(fā)展概況</p><p>　　從上世紀(jì)30年代開(kāi)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

26、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，自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能

27、。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。</p><p>　　作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長(zhǎng)率保持為20%～30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場(chǎng)容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來(lái)PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的增長(zhǎng)速度放緩。但是，在中國(guó)等發(fā)展中國(guó)家PLC的增長(zhǎng)十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷

28、售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 </p><p>　　PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐

29、條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。</p><p>　　PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過(guò)程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級(jí)，

30、解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開(kāi)關(guān)量來(lái)處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒(méi)有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS方式要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖

31、、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 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)</p><p>　　第2章 方案論證與設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　2.1 方案論證 </b></p><p>　　2.1.1 采用傳統(tǒng)

32、繼電—接觸器電氣控制系統(tǒng)</p><p>　　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，應(yīng)用十分廣泛，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。</p><p>

33、　　2.1.2 采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng) </p><p>　　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，其應(yīng)用面幾乎覆蓋了整個(gè)工業(yè)企業(yè)，廣泛應(yīng)用于化工、石油等企業(yè)的現(xiàn)代過(guò)程控制中。 </p><p>　　2.1.3 方案比較與選擇</p><

34、p>　　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。 </p><p>　　而采用PLC可編程序控制器，其優(yōu)點(diǎn)如下： </p><p>　　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，

35、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)。 </p><p>　　靈活性高、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

36、性強(qiáng)。而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。 </p><p>　　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。</p><p>　　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(kāi)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)

37、，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)中得到廣泛應(yīng)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)控制功能。整個(gè)控制系統(tǒng)利用PLC的控制實(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)裝箱控制的控制系統(tǒng)應(yīng)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[3]。 </p>

38、<p>　　因此，本文選擇PLC控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，并完成定時(shí)、計(jì)算、計(jì)數(shù)和各種閉環(huán)控制功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)飲料瓶的自動(dòng)化裝配。</p><p>　　2.2 本文主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　2.2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　一、設(shè)備概述:</b></p><p>　　該自動(dòng)裝箱

39、系統(tǒng)可把12瓶飲料裝成一箱。本系統(tǒng)由皮帶傳輸機(jī)傳送瓶子，當(dāng)?shù)竭_(dá)裝箱位置時(shí)，機(jī)械手下降夾起瓶子后上升，上升到位后再向右移動(dòng)，把瓶子裝進(jìn)紙箱內(nèi)，然后機(jī)械手返回原位，開(kāi)始下一個(gè)動(dòng)作。 該系統(tǒng)中皮帶傳輸機(jī)、機(jī)械手均由PLC控制，機(jī)械手由三臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制，一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)升降機(jī)構(gòu)，一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖2-1 所示。</p><p>　　圖2-1 機(jī)械手控制示意圖</p><p&g

40、t;　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求:</p><p>　　對(duì)生產(chǎn)線上某種產(chǎn)品自動(dòng)按指定數(shù)量(如12個(gè))裝箱，產(chǎn)品裝箱前及裝箱后都由傳送帶傳送。生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制裝置示意圖如圖2-2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(gè)產(chǎn)品裝入一箱，當(dāng)傳送帶A傳送了12個(gè)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(gè)空箱到指定位置等待傳送帶A傳送來(lái)的產(chǎn)品。</p><p>　　圖2-2

41、 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制裝置示意圖</p><p>　　用PLC控制整個(gè)控制裝置要達(dá)到以下要求：</p><p>　　按下控制裝置啟動(dòng)按鈕后，傳送帶B先啟動(dòng)運(yùn)行，拖動(dòng)空箱前移至指定位置，</p><p>　　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。</p><p>　　傳送帶B停車后，傳送帶A啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落人箱內(nèi)，由傳感器檢測(cè)

42、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)停車，傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行。</p><p>　　上述過(guò)程周而復(fù)始地運(yùn)行，直到按下停止按鈕，傳送帶A和傳送帶B同時(shí)停止，其工作流程如圖2-3所示。</p><p>　　應(yīng)有必要的信號(hào)指示，如電源有電、傳送帶A工作和傳送帶B工作等。</p><p>　　傳送帶A工作和傳送帶B應(yīng)有獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)控制，以便于調(diào)試和維修。</p&

43、gt;<p>　　圖2-3 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖</p><p>　　2.2.2 主要解決的問(wèn)題</p><p>　　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。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)

44、有一個(gè)機(jī)械手和兩個(gè)傳送帶，即運(yùn)物機(jī)械手，包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。</p><p>　　依據(jù)提出的要求，我們需要解決的關(guān)鍵是：</p><p>　　對(duì)機(jī)械手的上升，下降，左轉(zhuǎn)，右和夾緊，松開(kāi)的執(zhí)行；對(duì)傳送帶A拖動(dòng)飲料瓶到指定位置的控制；</p><p>　　對(duì)傳送帶B拖動(dòng)空箱到指定位置的控制；以及傳送帶A制動(dòng)后機(jī)械手的運(yùn)行，對(duì)這一循環(huán)的計(jì)數(shù)和傳送帶B的運(yùn)動(dòng)，怎么使其

45、形成一個(gè)循環(huán)的過(guò)程；</p><p>　　對(duì)機(jī)械手和傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報(bào)警功能；同時(shí)機(jī)械手，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；</p><p>　　最后還要對(duì)機(jī)械手運(yùn)送的產(chǎn)品進(jìn)行指定數(shù)量的檢測(cè)。</p><p>　　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

46、。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)。</p><p>　　第3章 PLC的概述</p><p>　　3.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　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

47、→輸出變量組成，外部的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)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3-1所示。</p><p>　　圖3-1 PLC的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　3.2 PLC控制系統(tǒng)組成</p&g

48、t;<p>　　輸入部分：如按鈕開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等，直接與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。 </p><p>　　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)生各種輸出號(hào)。</p><p>　　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(duì)象的動(dòng)作。</p><p

49、>　　3.3 PLC的工作過(guò)程</p><p>　　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(kāi)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)。 </p><p>　　程序控制:在程序執(zhí)行階段，PLC

50、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(jì)算，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)輸出映象寄存器中。 </p><p>　　輸出處理:當(dāng)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(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(kāi)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

51、為一種多功能、高可靠性、應(yīng)用場(chǎng)合最多的工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)[4]。</p><p>　　第4章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1 硬件的選型</b></p><p>　　4.1.1 PLC型號(hào)的選擇</p><p>　　因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的應(yīng)用系統(tǒng)，而且對(duì)控制速度要求不高，所以可選用西門子S7

52、-200系列的CPU226型可編程控制器PLC作為控制核心，該單元為40點(diǎn)I/O，24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)需要。西門子S7-200系列CPU224型 PLC的特點(diǎn)： </p><p>　　高速計(jì)數(shù)器能方便的測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。 </p><p>　　擴(kuò)展能力增強(qiáng)，最大到12ch的模擬量。 </p><p>　　帶高速掃描和高速中斷的高速處理

53、。 </p><p>　　可方便的與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。 </p><p>　　A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000。 </p><p>　　可進(jìn)行分散控制和模擬量控制。 </p><p>　　通訊功能增強(qiáng)，提供內(nèi)置RS232C端口及RS485的適配器。</p>&

54、lt;p>　　S7-200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S7-200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。</p><

55、;p>　　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)：</p><p>　　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P(yáng)LC可以適用在特殊的場(chǎng)合。 </p><p>　　通訊功能增強(qiáng)提供內(nèi)置的RS232C端口和RS4

56、22端口。西門子完全開(kāi)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(kāi)發(fā)通訊監(jiān)控系統(tǒng)。 </p><p>　　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。 </p><p>　　很強(qiáng)的擴(kuò)充能力模擬量可以增加到12路；系統(tǒng)支持Device Net協(xié)議，具有強(qiáng)大的擴(kuò)充能力，通過(guò)遠(yuǎn)程端子，可以擴(kuò)充到256點(diǎn)，方便組成集散控制系統(tǒng)。</p>

57、<p>　　4.1.2 傳感器的選擇</p><p>　　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)已成為與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。 </p><p>　　針對(duì)本文設(shè)計(jì)要求，我們可采用光電開(kāi)關(guān)來(lái)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

58、化的開(kāi)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。這類傳感器主要應(yīng)用于零件或產(chǎn)品的自動(dòng)記數(shù)、光控開(kāi)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[5]。 </p><p>　　光電開(kāi)關(guān)可分為兩類：透射型和反射型兩種。 </p><p>　　透射型光電開(kāi)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

59、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)。 </p><p>　　反射型光電開(kāi)關(guān)的接收部分和發(fā)射部分合做在一起，利用物體對(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)?？捎糜诳障涫欠竦轿粰z測(cè)。 當(dāng)采用接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)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

60、，此時(shí)可在PLC輸入端并聯(lián)旁路電阻R，如圖4-1所示。當(dāng)漏電流不足lmA時(shí)可以不考慮其影響[6]。 </p><p>　　圖4-1 PLC與光電開(kāi)關(guān)的連接</p><p>　　旁路電阻R的計(jì)算公式如下：</p><p><b>　　式（4-1）</b></p><p>　　式（4-1）中：I為傳感器的漏電流（mA），U0

61、ff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(diǎn)不同有差異。反射式光電傳感器的工作原理如圖4-2所示[7]。</p><p>　　圖4-2 反射式光電傳感器原理圖</p><p>　　該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號(hào)為PM2-LF10,其性能參數(shù)如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 PM2-LF10反射式光電傳感

62、器的性能參數(shù)</p><p>　　4.1.3 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　目前市面上的電動(dòng)機(jī)類型多種多樣用于自動(dòng)化生產(chǎn)線的電動(dòng)機(jī)的類型也數(shù)不勝數(shù)?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場(chǎng)合，并考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，本系統(tǒng)選擇的電動(dòng)機(jī)是Kinco三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)3S57Q-04056，與之配套的驅(qū)動(dòng)器為Kinco 3M458三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它的部分技術(shù)參數(shù)如表4-2所

63、示。</p><p>　　表4-2 3S57Q-04056型電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)</p><p>　　4.1.4 接觸器的選擇</p><p>　　接觸器是一種用來(lái)接通或斷開(kāi)帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器,主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。通用接觸器可大致分以下兩類。 </p><p>　　交流接觸器。主要有電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝

64、置等組成。常用的是CJ1、0CJ12、CJ12B等系列。 </p><p>　　直流接觸器.一般用于控制直流電器設(shè)備,線圈中通以直流電,直流接觸器的動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。 </p><p>　　接觸器的選型有諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的3-5倍。所以接觸器的額定電流為: 4IN=36A</p><p>　　綜

65、上所述，本系統(tǒng)選用CJ10-40接觸器的額定電流為40A，額定電壓為380V。</p><p>　　4.1.5 熱繼電器的選擇</p><p>　　熱繼電器由兩部分組成，每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點(diǎn)，接在電動(dòng)機(jī)與接觸器KM之間。另一部分是接在控制電路中。與接觸器KM的線圈電路相串聯(lián)。熱繼電器在控制線路中起過(guò)載保護(hù)的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件,動(dòng)作機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開(kāi)觸頭，復(fù)

66、位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的額定電流15A，F(xiàn)R1可以選用JR16，熱元件電流為20A，電流整定范圍為14-22A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。</p><p>　　4.1.6 開(kāi)關(guān)電器、熔斷器的選擇</p><p>　　行程開(kāi)關(guān)是一種由物體的

67、位移來(lái)決定電路通斷的開(kāi)關(guān)，選用型號(hào)為L(zhǎng)XK2-131型。熔斷器選用RL1-15型熔點(diǎn)器，熔體的額定電流為30A。</p><p>　　4.2 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　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： </p><p>　　4.2.1 I/O點(diǎn)數(shù)的估算

68、</p><p><b>　　系統(tǒng)輸入信號(hào)： </b></p><p>　　自動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； </p><p>　　手動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； </p><p>　　停止按鈕，需要1個(gè)輸入端； </p><p>　　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；

69、</p><p>　　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； </p><p>　　機(jī)械手的上升下降，左移右移，夾緊放松，需要6個(gè)輸入端；</p><p>　　故障報(bào)警消音按鈕，需要1個(gè)輸入端。 </p><p>　　以上共需14個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。</p><p><b>　　系統(tǒng)輸出信

70、號(hào)：</b></p><p>　　機(jī)械手的上升下降，左移右移，夾緊放松，需要5個(gè)輸出端；</p><p>　　傳送帶A和傳送帶B，需用2個(gè)控制輸出端；</p><p>　　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；</p><p>　　一個(gè)報(bào)警器，需要1個(gè)輸出端。 </p><p>　　以上共需11個(gè)

71、輸出信號(hào)點(diǎn)。</p><p>　　4.2.2 系統(tǒng)I/0點(diǎn)的分配</p><p>　　系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配如表4-3所示。</p><p>　　表4-3 S7-200 I/O分配表</p><p>　　系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3 系統(tǒng)輸入/輸出接線圖</p><p

72、>　　第5章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程圖 </p><p>　　5.1.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖</p><p>　　圖5-1 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖</p><p>　　5.1.2 控制系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕后，傳送帶A運(yùn)行直到光電開(kāi)關(guān)

73、PS1檢測(cè)到飲料瓶，才停止。</p><p>　　傳送帶A停止后，機(jī)械手下降。下降到位后機(jī)械手夾緊飲料瓶，2s后開(kāi)始上升，而機(jī)械手保持加緊。上升到位右轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)到位下降，下降到位機(jī)械手松開(kāi)，將飲料瓶放進(jìn)B傳送帶上的空箱內(nèi)，2s后機(jī)械手上升。上升到位左轉(zhuǎn)，左轉(zhuǎn)到位下降，開(kāi)始下一循環(huán)，用PLC作計(jì)數(shù)控制，對(duì)機(jī)械手這一循環(huán)計(jì)數(shù)。</p><p>　　計(jì)到24次循環(huán)后，傳送帶B開(kāi)始運(yùn)行，當(dāng)PS2檢測(cè)

74、到下一空箱后，傳送帶B停止。</p><p>　　上述過(guò)程周而復(fù)始的進(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5-2所示。</p><p>　　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[8]。 </p><p>　　圖5-2 系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖</p>&

75、lt;p>　　5.2 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) </p><p>　　5.2.1 控制系統(tǒng)邏輯分析</p><p>　　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A開(kāi)始工作到產(chǎn)品進(jìn)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)?/p>

76、現(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髾C(jī)械手，傳送帶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。</p><p>　　在自動(dòng)裝箱過(guò)程中，當(dāng)傳送帶A到達(dá)指定位置時(shí)，由PS1發(fā)出信號(hào)，使傳送帶A停止；而后機(jī)械手啟動(dòng)運(yùn)行，將產(chǎn)品逐一放入箱內(nèi)，由PLC的計(jì)數(shù)器檢測(cè)機(jī)械手的循環(huán)次數(shù)，當(dāng)機(jī)械手累計(jì)循環(huán)12次時(shí)，傳送帶B

77、啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)PS2檢測(cè)到空箱時(shí)發(fā)出信號(hào)，傳送帶B停止運(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)，若按下手動(dòng)上升，機(jī)械手就手動(dòng)上升，若按下手動(dòng)下降，機(jī)械手就手動(dòng)下降；若按下手動(dòng)左移，機(jī)械手就手動(dòng)左移，若按下手動(dòng)右移，機(jī)械手就手動(dòng)右移；若按下手動(dòng)加緊與松開(kāi)，機(jī)械手就手動(dòng)加緊或松開(kāi)；若按下傳送帶A獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕，傳送帶A就工作；若按下傳送帶B獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕，傳送帶B就開(kāi)始工作。其中各步是完全獨(dú)立的[9]。 </p><

78、;p>　　5.2.2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)前面所述畫(huà)出該系統(tǒng)的功能流程圖，如圖5-3所示。</p><p>　　圖5-3系統(tǒng)功能流程圖</p><p>　　自動(dòng)控制程序梯形圖如下：</p><p><b>　　主程序梯形圖：</b></p><p>　　主程序工作過(guò)程：

79、當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，使得傳送帶運(yùn)行并形成自鎖，輔助繼電器M0.0控制滿瓶及空瓶傳感器工作，帶動(dòng)生產(chǎn)及計(jì)數(shù)兩個(gè)子程序的工作。當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，系統(tǒng)停止工作。</p><p><b>　　生產(chǎn)程序梯形圖：</b></p><p>　　生產(chǎn)程序工作過(guò)程：當(dāng)定位器I0.2檢測(cè)到瓶子時(shí)，自動(dòng)閉合并啟動(dòng)定時(shí)器T37，所以在這里加入了中間繼電器SM0.0。當(dāng)T37定時(shí)器定

80、時(shí)動(dòng)作結(jié)束時(shí)，灌裝設(shè)備開(kāi)始工作，同時(shí)定時(shí)器T38開(kāi)始工作，并且報(bào)警顯示啟動(dòng)（表示灌裝設(shè)備正在正常運(yùn)行），而對(duì)于SM0.0進(jìn)行復(fù)位，也就是對(duì)T37進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)工作5秒后，灌裝完成，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行[10]。</p><p><b>　　計(jì)數(shù)程序梯形圖：</b></p><p>　　計(jì)數(shù)程序工作過(guò)程：復(fù)位按鈕I0.5連接繼電器M0.1，滿瓶傳感器I0.3連接計(jì)數(shù)器C0形

81、成滿瓶計(jì)數(shù)器，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)滿瓶經(jīng)過(guò)時(shí)，啟動(dòng)C0自加1但是出于局限性，只能顯示一位輸出。同理，空瓶傳感器連接C2形成空瓶計(jì)數(shù)器。C1與C3經(jīng)由繼電器M0.1連接到復(fù)位按鈕I0.5上，同時(shí)與C0和C2相連，這是為了對(duì)C0與C2的復(fù)位[11]。</p><p>　　5.3 系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果 </p><p>　　在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行STEP 7 Misro/WIN 編程軟件，打開(kāi)自動(dòng)裝箱控制程序。

82、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、輸出接口與實(shí)驗(yàn)板接口一一對(duì)應(yīng)連接，并將PLC主機(jī)模塊的電源端與實(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。</p><p>　　按下自動(dòng)控制按鈕I0.0后，系統(tǒng)指示燈Q1.0亮；同時(shí)傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行（Q0.7指示燈亮）。 </p><p>　　當(dāng)SQ2空箱到位檢測(cè)信號(hào)

83、到（I0.6按鈕輸入），傳送帶B停止運(yùn)行（Q0.7指示燈滅）。同時(shí)傳送帶A啟動(dòng)運(yùn)行（Q0.6指示燈亮）。 </p><p>　　當(dāng)SQ1送入24個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)（M20.0按鈕24次輸入）及累計(jì)產(chǎn)品數(shù)量達(dá)24個(gè)時(shí)，傳送帶B啟動(dòng)運(yùn)行（Q0.7指示燈亮）。 </p><p>　　當(dāng)SQ2到位信號(hào)到（I0.7按鈕輸入），系統(tǒng)循環(huán)工作[12]。 </p><p>　　當(dāng)按下手動(dòng)

84、控制按鈕I2.2時(shí)，系統(tǒng)立刻進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)指示燈Q1.1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I1.0和I1.7時(shí)，傳送帶B或傳送帶A啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)按下機(jī)械手上升手動(dòng)控制按鈕I1.1時(shí)，機(jī)械手上升；當(dāng)按下機(jī)械手下降手動(dòng)控制按鈕I1.2時(shí)，機(jī)械手下降；當(dāng)按下機(jī)械手左移手動(dòng)控制按鈕I1.3時(shí)，機(jī)械手左移；當(dāng)按下機(jī)械手右移手動(dòng)控制按鈕I1.4時(shí)，機(jī)械手右移；當(dāng)按下機(jī)械手夾緊手動(dòng)控制按鈕I1.5時(shí)，機(jī)械手夾緊；當(dāng)按下機(jī)

85、械手放松手動(dòng)控制按鈕I1.6時(shí)，機(jī)械手放松。機(jī)械手和傳送帶A傳送帶B完全可獨(dú)立控制。 </p><p>　　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Q1.1可顯示系統(tǒng)狀態(tài)[13]。 </p><p>　　當(dāng)按下停止按鈕I0.5時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，系統(tǒng)指示燈Q1.0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[14]。<

86、/p><p><b>　　第6章 結(jié)論與展望</b></p><p><b>　　6.1 結(jié)論 </b></p><p>　　對(duì)于本次設(shè)計(jì)，成功采用PLC控制機(jī)械手和傳送帶的工作，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

87、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)應(yīng)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[15]。 </p><p>　　6.2

88、不足之處及未來(lái)展望 </p><p>　　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)PLC的功能也有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，了解了不同型號(hào)的PLC以及相關(guān)的編程軟件。在完成這個(gè)題目的過(guò)程中，我遇到了一些困難，也走了很多彎路。但通過(guò)不斷的努力和同學(xué)們的大力支持，以及指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，我克服了困難完成了本次設(shè)計(jì)，同時(shí)我也獲得了

89、很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)到了很多新的知識(shí)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　徐鐵. PLC應(yīng)用技術(shù). 北京: 中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社, 2007 </p><p>　　鄭鳳翼. 圖解西門子S7-200系列PLC入門. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2009</p><p>　　張小娟. 工廠電

90、氣控制設(shè)備. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2006 </p><p>　　易培林. 電子技術(shù)與應(yīng)用. 北京: 人民郵電出版社, 1995 </p><p>　　郁有文. 傳感器原理及工程應(yīng)用. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版, 2003 </p><p>　　王化祥, 張淑英. 傳感器原理及應(yīng)用. 天津: 天津大學(xué)出版社, 2005 </p><p&

91、gt;　　趙繼文. 傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì). 北京: 科學(xué)出版社, 2006 </p><p>　　廖常初. PLC編程及應(yīng)用. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005 </p><p>　　林春方. 可編程控制器原理及其應(yīng)用. 上海: 上海交通大學(xué)出版社, 2004 </p><p>　　陳忠華. 可編程控制器與工業(yè)自動(dòng)化. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005 <

92、;/p><p>　　史宜巧, 孫業(yè)明, 景邵學(xué). PLC技術(shù)及應(yīng)用項(xiàng)目教程. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.1.</p><p>　　趙曙光. 可編程模擬器件開(kāi)發(fā)及應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社, 2001 </p><p>　　張萬(wàn)忠. 電器與PLC控制技術(shù)第二版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007 </p><p>　　易泓可. 電氣

93、控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005</p><p>　　李道霖. 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2004</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我的動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，

94、只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。雖然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到很多難解的問(wèn)題，但同時(shí)也鞏固了我對(duì)word、Auto CAD等軟件的掌握和運(yùn)用，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。我也知道了有了問(wèn)題就立即解決不能拖拖拉拉，做事情不能眼高手低，要多動(dòng)手實(shí)踐操作不斷

95、地調(diào)試改進(jìn)才能是程序不斷地完善。老師也幫助我們解決問(wèn)題同時(shí)，在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，拓寬了我們的眼界，在此我們表示感謝！同時(shí)，我也學(xué)到了很多課內(nèi)學(xué)不到的東西，比如獨(dú)立思考解決問(wèn)題，出現(xiàn)差錯(cuò)的隨機(jī)應(yīng)變，都受益非淺，今后的制作應(yīng)該更輕松，自己也都能扛的起并高質(zhì)量的完成項(xiàng)目。</p><p>　　最后，感謝xx老師的指導(dǎo)，無(wú)論在哪方面，我都學(xué)到了許多東西。</p><p><