生产线自动装箱装置控制系统设计

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1、-学院本科毕业设计论文生产线自动装箱装置控制系统设计 学生： 学生学号： 院系： 年级专业： 指导教师： 助理指导教师：二一三年五月. z.-摘要在现代化工业生产中时常需要对生产产品进展包装和计数，如果这么多繁杂的工作都完全由人工去完成的话不仅效率低下，而且劳动强度非常大，不能够满足现代化的生产需要。本文主要对生产线自动装箱的PLC控制系统进展了细密的科学研究。此系统拥有有两个传送带，即生产产品传送带和包装箱传送带。产品传送带将生产产品从生产车间流水线传送到包装箱，当某一刻生产产品被送到传送带的末端时，就会自动地进入包装箱中，并由另一个传感器将其转换成计数脉冲。包装箱传送带那么用来传第产品包装

2、箱，其作用就是把已经装满了的包装箱运走，并用另外一只空箱来代替。为了使传送过来的空箱刚好对准产品传送带的末端，使产品准确落入空箱中，因此在包装箱的传送带中间装有一个光电传感器，用来检测空箱是否按照正确的方式传送到位。此控制系统具有本钱低、精度高、故障率低、抗干扰能力强、操作维护简单等特点，具有优良的实际应用价值。 关键词： 系统,生产,自动,设计. z.-ABSTRACTOften need to carry out counting and package on the product in the mercial run being modernized, not only the ine

3、fficient, moreover intensity of labour working from the words that the manpower acplishes if these are plicated and overloaded is big , the childbirth being unfit to be modernized needs. Detailed research the main body of a book has been carried out on the PLC navar enchasing owing to production lin

4、e automation mainly. Be systems turn to have two conveyer belts , be package box conveyer belt and product conveyer belt. The package box conveyer belt is used to deliver the product package box , whose function is that the package box luck already filling to full is leaked , is uses one to replace

5、to e empty space box and. End being to make the empty space box aim at the product conveyer belt fitly, just the drop-in package box is hit by the messenger product, before package box conveyer belt centre install one photoelectricity sensor, in order to check if package box arrive at a place. And t

6、he product conveyer belt transmits a product from producing a workshop to package box , pawn some one products deliver to the conveyer belt end , the meeting automation drop-in package box inner, change from another sensor being counting pulse.Navar has accuracy height , the low , anti-interference

7、ability of cost is strong , the malfunction leads a characteristic low , operation upkeep waits for simplely, have fine application value. Key words:System,Produce,Voluntarily,Design. z.-目 录摘要ABSTRACT 1 绪论11.1 本课题研究的意义21.2 生产线自动化的开展概况31.2.1 国生产线自动化开展概况31.2.2 国外生产线自动化开展概况41.3 生产线自动化的开展趋势51.4 本文主要研究容7

8、1.4.1 设计任务书71.4.2 主要解决的问题81.4.3 自动化生产线的应用92 控制系统的设计112.1 方案论证112.1.1 采用传统继电接触器电气控制系统112.1.2 采用PLC可编程序控制器控制系统112.1.3 方案比拟与选择112.2 PLC的硬件构造及工作原理122.2.1 PLC控制系统组成122.2.2 PLC的工作过程132.2.3 控制系统构成图152.2.4 控制系统工作流程图163 可编程控制器PLC173.1 PLC简介173.1.1 PLC的定义173.1.2 PLC的特点173.1.3 PLC的应用领域183.2 PLC的系统组成193.3 PLC的工

9、作原理204 硬件系统设计224.1 系统控制要求224.2 输入输出端确定224.3 CPU模块型号选择234.3.1 主机模块简介234.3.2 CPU模块选择244.4 主电路设计274.5 PLC接线图285 电气元件的选型295.1 熔断器选择295.1.1 熔断器的分类295.1.2 熔断器的型号选用295.2 接触器选择315.2.1 接触器的构造及工作原理315.2.2 接触器的型号选用315.3 热继电器选择325.4 时间电器选择335.5 控制按钮选择345.6 行程开关选择345.6.1 行程开关分类345.6.2 行程开关的选用及安装365.7 光电开关选择365.7

10、.1 光电开关的分类365.7.2 光电开关使用原那么375.8 电源开关选择385.9 驱动设备选择395.9.1 电机设备简介395.9.2 电动机选择396 软件系统设计416.1 设计原理416.2 梯形图416.3 指令表437 程序调试与仿真457.1 仿真软件简介457.2 程序调试与仿真过程46总结与体会49参考文献50致51. z.-1 绪论 在现代化工业生产中时常需要对生产产品进展包装和计数，如果这么多繁杂的工作都完全由人工去完成的话不仅效率低下，而且劳动强度非常大，不能够满足现代化的生产需要。为了能够适应大规模生产某种产品的现代化需要，并且还要对产品进展包装、计数，就必须

11、完整的设计出一套自动化生产线，以便将这些繁杂的工作由自动化生产线来代替人工完成。进一步促进工业现代化的开展，增加国民经济，改提高人民的生活水平。 本文主要对生产线自动装箱装置控制系统进展研究，详细的介绍了所用到的各个元器件的功能。 本文先具体的概括了设计的总体思路，主体局部使用两条传送带，一条是产品传送带，另外一条是包装箱传送带，产品计数那么采用了光电传感器，而电机局部采用性能良好的固态交流SSR，而且可以根据所装箱的产品的重量对部器件数值的大小进展设置。 主电路局部那么是由8031 74LS373 2764 组成一个单片机最小系统。为了方便地读出键盘给定植，以及完成各种检测和控制，本设计专门

12、扩展了一个8255A可编程接口及程序存储器EPROM 2764。 对各控制系统进展程序编制，这样运用软硬件结合的方式完成整个生产线自动装箱装置控制系统的设计。1.1 本课题研究的意义当今时代，由于科学技术的快速开展，自动化生产技术在工业生产中得到越来越广泛的应用。在机械制造、电子等行业已经设计和制造出大量的类型各异的自动化生产线。这些自动化生产线的使用，在提高劳动效率和产品的质量、改善工人劳动条件、降低能源消耗、节约材料等方面均取得了显著的成效1。而对于以前，当生产力还远远不如现在代，生产线都十分复杂并且严重浪费财力物力，从而生产出来的商品的合格率也令人堪忧，生产的开展受到了很大的制约。这种情

13、况下先驱改革者们开场思考用一种方法来改变这一现实，生产者们希望能通过制造各种机器来完全代替手工制作，而其他工人就只需要在旁边对机器进展控制与操作即可，每一道工序如：清点产品的数目，自动包装等工序都能让机器准确很而快速的进展。1969年，美国数字设备公司DEC研制出第一台可编程控制器,用于通用汽车的生产线，取代生产线上的继电器控制系统，开创了工业控制的新纪元。1971年，日本、德国、英国、法国等相继开发了适于本国的可编程控制器，并推广应用2。从此之后，这项新得技术迅速在全球得到广泛推广与应用，这项技术最大限度的按照人们预先的期望来实现生产及控制，使生产效率大大的提高，使繁重的生产至此变得简单、有

14、序、准确。再自动化生产逐步普及的当今，包装机械自动化程度的优劣直接会对产品的质量和生产效率产生重大的影响。在工业的现代化生产中时常需要对产品进展计数，包装。但是这些繁咋的工作如果都让人工去完成的话不但麻烦，而且生产效率低下，劳动强度让人难以忍受，这不能够到达现代化生产的需要。为了适应现代化大批量生产一种产品，促进工业现代化的飞速开展，增加国民经济，提高广阔劳动人民的生活水平,就应当准确的设计出一套完整的自动化生产线，再用这种自动化生产线来取代人工完成各种各样的繁杂工作。而且还需要有对产品进展计数，包装等各道程序。生产自动化技术的使用大幅度的提高了工厂的经济效益，这在包装业中表达的尤为明显。特别

15、是近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统的大力开展，使包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障，以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成績。2002年11月3至7日在芝加哥举行的国际PACK EXPO上，我们可以看到多家自动化公司展示的最新的包裝设备和新技术。这些经济实用的自动化技术将会成为未来的开展力量。可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。 由于生产线生产的产品会有所不同不同，所以各种类型的自动化生产线均拥有自己的特点，这样就导致了生产线的大小有所差异，根据实际生产而设计的不同构造，在功能上也有诸多的不同。在这种情况下自动化生产线就被人们广泛的分为了：生产线的机械本体

16、，工作过程的生产检测，各类信息的归纳及处理，运行机构的各种执行装置和与各类设备相连接的接口五个局部。生产线的不同导致功能的差异，但是所有的自动化生产线都应具备四大功能，它们分别是：运转，控制，检测和驱动这四大最根底的功能。动力源能为自动化生产线中的运转功能提供可靠地能。控制功能在自动生产线当中得以实现，是由微型机、单片机、可编程控制器或其他一些电子装置来承当完成的。在工作过程中，设在各部位的传感器把信号检测出来，控制装置对信号进展储存、运输、运算、变换等等，然后用相应的接口电路向执行机构发出命令，完成必要的动作。检测功能主要有位置传感器、直线位移传感器、角位移传感器等各种传感器来实现。传感器收

17、集生产线上的各种信息，如：位置、温度、压力、流量等传递给信息处理局部完成控制作用。驱动功能主要有电动机、液压缸、气压缸、电磁阀、机械手或机器人等执行机构来完成1。1.2 生产线自动化的开展概况1.2.1 国生产线自动化开展概况中国的包装业相对于如美国和欧盟等这些兴旺国家而言就相当落后，但是却具有非常大的开展潜力。控制系统早在20世纪四十年代就已经开场运用了，最初的现场基地式仪表和后来的继电器成为了控制系统的前身。现在通常所说的控制系统，大多指的是采用电脑或微处理器进展智能控制的电子系统，在控制系统多年开展的历史上，它被称为第三代控制系统。这一代系统以PLC为代表，从70年代开场应用以来，在轻工

18、、电力和石油等工业过程控制中得到飞速的开展。PLC，即可编程控制器，开场主要是从顺序控制开展而来，但自从90年代以来，随着通信技术、电子技术和计算机技术的开展，PLC的性能得到了大规模的拓展，PLC的应用围也逐渐向连续流程工业生产方面进军，这一应用极大的使得自动化生产线得到了前所未有的开展。 在中国，自动化技术还没有成熟，需要较长一段时间的积累和开展，因此在以后各行业将会有足够的空间来开展这项技术，这理所当然的成为未来很长一段时间的开展方向和趋势。目前而言中国的经济开展局势也说明了十分需要各种高技术来支持，这样才能满足有一个比拟稳定的开展根底。国家西部大开发的政策方针就必然伴随着许多高技术的转

19、移，各类工业生产也将需要自动化技术大力支持，因此加大开展自动化生产的力度也就成为了目前以及未来必然的趋势。相信中国经济跨越式进步的背景下必将有生产自动化技术成熟后的深远影响。现阶段我国自动化市场有着活泼的开展状况，这种前提下剧烈地促进了对各种自动化人才的大量需求。此外，国外自动化企业正在实施的包括人员外乡化在的全方位战略，这一举措也使得我国对自动化人才需求的与日骤增。 ABB是一家国家著名的跨国公司，被广阔业人士称为多国部队。因为ABB更加重视在它的业务开展到的任何一个地方，都毫不犹豫并全力地推行人才外乡化战略。2004年10月25日，ABB集团董事长兼首席执行官杜曼先生在的新闻发布会上曾表示

20、：5年后，中国将取代美国和德国成为ABB的第一大市场。为了顺利实现这一目标，ABB已经制定了清晰的5点战略，其中包括培养本地人才。根据方案，到2008年ABB将在中国招聘新员工5000名。那时，ABB在中国的雇员总数将到达约12,000名。这些目标在此后一一得到了具体表达。现在，与一系列的中国外乡化战略相对应，更多的跨国企业都把大规模的招募方案排上了日程安排甚至早已经在实施。1.2.2 国外生产线自动化开展概况可编程控制器PLC是一种实时的工业控制装置, 可编程控制器PLC是专为在工业的复杂环境下运用而开发设计的。可编程控制器PLC毫无疑问已经成为了现代工厂的生产自动化的最正确配置之一。随着越

21、来越兴旺的微电子技术，现代化的工业控制技术等先进技术的飞速开展，可编程控制器PLC在各种配置、程序的编辑、网络技术等先进功能方面已经有了非常优良的进步。根据实际工艺要求，借助于顺序功能图SFC和梯形图来编制用户程序，实现单台设备或生产过程的顺序控制，那么是PLC主要功能的具体表达3。在许多工业比拟兴旺的国家的工业系统网络中，电力系统的自动化得到了各个企业甚至国家的高度重视，他们电力系统的自动化程度已经到达了一个非常高的高度。到目前为止它们的已经形成了集各种调节控制、自动化、实现远距离的抄表和各种先进测控等系统于一体的电力网络管理系统DMS，这些功能已经多达140余种。另外，国外许多著名电力系统

22、设备的制造厂家几乎都已经涉足电力系统自动化领域，如美国COOPER公司、德国西门子公司、日本东芝公司、法国施耐德公司等，他们均已经推出了具有自主产权的配电网自动化产品。在这些产品中PLC的运用占有举足轻重的作用，它对自动化生产产生了深远的影响。在国外，自从上个世纪30年代开场，许多机械加工企业为了大幅度提高生产效率，就开场采用机械化流水生产线的作业方式，并且大型自动生产线所需要加工的对象也发生了很大的变化。但是由于生产线的控制系统大量地使用继电器，而继电器在频繁工作情况下使用寿命都不长，这种状况使的生产线的可靠性大为降低。因此许多公司为了解决这一问题而投入了大量的财力物力，直到20世纪60年代

23、美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC取代一直以来使用的继电器控制装置后，PLC的开展开场进入黄金时期，迅速在全球各地得到了大规模使用。20世纪末期，现代化的工业控制已经更加的离不开PLC的调控。从开展的规模上来讲，各种大型号得控制机器和微型号的控制机在这个时段有了举世瞩目的开展。从功能上来讲，许多具有特殊能力的单元相继被开发出来，这些特殊的能力单元大多被运用在不同环境的管理制控场合中。从机械配套组合上来讲，各类信号传递科目和人、机交流界面大量产生，使运用PLC的工业自动化的自动管理控制系统的搭配更加不具备难度。21世纪的最初几年，伴随着现

24、场总线技术的不断进步，可编程控制器重点开展了网络通讯能力。可编程控制器在工业控制网络的各个层面上开场发挥重要作用。这标志着可编程控制器已从单台设备的控制及小型生产线的控制开展为石油化工、冶金钢铁、机械制造、汽车、轻工业等领域的大型或集散控制系统中的根底及骨干的设备4。PLC之所以在全球围得到广泛推崇，它的工作原理是不可无视的。PLC的CPU中有着一种叫程序计数器的元件，它起着指示程序步存储地址的作用。在指令下达之后，程序从起始步步序号为零起依次执行到最终步通常为END指令，每当执行一步之后计数器都要自动加1，之后再返回起始步开场循环运算。PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期， 在

25、扫描的过程之中要进展4个方面的工作：以故障诊断和处理为主的公共操作；处理工业现场的数据I/O操作；执行用户程序和外设效劳操作5。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面，表现出快速的优点。1.3 生产线自动化的开展趋势流水线在历史的开展长河中逐渐产生了一种新的生产线即自动化生产线。相对传统的流水线来说自动化生产线不仅要求能够完成生产线上已经被预定好了的种种工序以及各种路线的生产工艺过程，大量的生产出合格的产品。而且要求对各类工件的装卸，不同类型的工件夹紧定位，工件的传送包装等各方面都能自动地进展并且完成工作任务。为了到达以上所提出的各种条件并且能够正常的执行，人们把通过精心设计把各种机械加工装置组合

26、在一起，而将各个局部动作联系起来是通过液压控制系统、气压控制系统和电气自动化控制系统来完成的，这样这些装置就能按照预先设定的工序步骤自动地进展作业。所以就把这种具备自开工作的装置系一律统称为自动化生产线。目前阶段，自动化生产线需要满足以下几项指标才能满足众多的要求：1提高产品生产质量；2增加生产线产品的生产量；3更换各种模具的时间比拟简短以便适应各种变化；4能够监察控制整个生产流程；5对生产人员的平安能够起到保护作用。 为了满足上述要求，自动化系统的应用增加了以下任务：1收集与管理产品及机器参数。这个任务的增加可以提高工作效率，同时也可给设备的维护提供方便。2存储最正确生产数据，为连续生产过程

27、制作实验数据以及自动纠正加工数据1。 自动化生产线所涉及的技术领域是很广泛的，所以它的开展、完善是与各种相关技术的进步及互相渗透是严密相连的。因而自动化生产线的开展概况就必须以整个支持自动化生产线有关技术的开展联系起来。技术应用开展如下：1应用可编程控制器PLC技术：PLC主要以顺序控制作为主要的控制方式， 而以回路的各种调节作为辅住功能的一种工业控制计算机。它不仅能够完成逻辑运算、时间控制、数量计量和对工作过程的记忆等功能，而且能对开关控制量和模拟数据量实现大围地控制。可编程控制器PLC技术的运用完美地解决了工业上控制用的计算机诸多难题，比方复杂的程序编程，由于外部接口的不标准引起的组合复杂

28、问题，各种生产机械的不合理运用导致的资源浪费以及适应能力差等各种缺陷。但是运用PLC技术就能非常好的解决这些问题，于是大量的传统顺序控制器被其广泛所取代。2 应用机械手、机械人技术：在现代化自动生产线中工件的装卸及自身的夹紧定位，工件在各个阶段的传送，排除生产过程中的各种加工余量和生产线包装等方面，机械手技术都得到了广泛的运用。而新一代的机器人正在炽热的研发当中，它具有传统机器人所不具备的许多操作技能，而且更加的智能化，具备许多人类具备的感知能力。并且这种机器人判断，应急能力均到达了一个新的高度能。这些技术正逐渐应用到自动生产线中。3 应用传感技术：随着现代科学技术的飞速开展，新材料不断地被开

29、发出来，不断出现的各式物理效应，一个新兴的科学体系诞生-传感器应用技术。随着 智能传感器加载的微型处理器的广泛运用，传感技术在自动生产线的生产中起到了不可无视的作用，他被大量的运用于各种复杂的自动控制程序监视。4应用液压和气压传动技术：特别是气动技术，由于使用的是取之不尽的的空气作为介质，具有传动反响快、动作迅速、气动元件制作容易、本钱小和便于集中供给和长距离输送等优点。而引起人们的普遍重视。气动技术已经开展成为一个独立的技术领域。在各行各业，特别是在自动线中得到迅速开展和广泛地应用。5应用网络技术的飞跃开展：就是网络技术的飞跃，无论是现场总线还是工业太网络，使得自动线中的各个控制单元构成一个

30、协调运转的整体15。 自动化生产线综合应用机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、网络技术、人机接口技术等，通过一些辅助装置按工艺顺序将各种机械加工装置连成一体，并控制液压、气压和电气系统将各个局部的动作联系起来，完成预定的生产加工任务6。总之，所有这些支持自动线的机电一体化技术的进一步开展，使得自动线功能更加齐全、完善、先进，从而能完成技术性更加复杂的操作和生产线装配工艺要求更高的产品。1.4 本文主要研究容1.4.1 设计任务书一、设计的主要任务及目标：控制要求如下：1按SB1 系统起动，传输线2 起动运行，当箱子进入指定位置时SQ2 动作，传输线2 停顿；2SQ2 动作后延时1 秒起动传

31、输线1，物品逐一落入箱，由SQl 检测物品在物品通过时发出脉冲信号，当落入箱的物品到达12 个，传输线1停顿，同时起动传输线2；3按下停顿按钮，传输线l 和2 均停顿。图1.1 自动装箱简图目标：通过各种方式查阅大量的参考资料，能够根底地掌握工程初步设计方法和进展亲身实践的一般技能，给以后工作为生产技术方面的容打下一定的根底；学会善于运用曾经学习的各种知识，并且能够不停地汲取新的知识能力，拥有良好的创造设计理念。二、 设计的根本要求：1、对设计地任务进展初步分析。 2、能够恰当地选择PLC输出输入端的个数。3、PLC的选择及输出输入模块的选择。 4、选择PLC的型号。5、画出PLC地接线图以及

32、I/O接点的合理分配。 6、作出梯形图。7、能够写出指令表程序。 8、软件的一般流程图。9、继电接触器控制：主电路、控制电路、以及各种运用到的元件选用原那么和方法并且能够描绘出接线图。1.4.2 主要解决的问题在传统的工业控制中，一般都是由继电器来进展控制的，当今的PLC吸收了微电子技术和计算机技术的成果。在很多领域，PLC已经取代了继电器进展控制。在传统的控制中，传送带的控制通常是通过继电器来完成，维护复杂。本设计介绍了通过PLC来对传送带进展自动控制。该系统有两个传送带，即包装箱传送带和产品传送带。包装箱传送带用来传送产品包装箱，其功能是把已经装满的包装箱运走，并用一只空箱来代替。为使空箱

33、恰好对准产品传送带的末端，以便使产品刚好落入包装箱中，在包装箱传送带的中间装一光电传感器，用以检测包装箱是否到位。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱，当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入包装箱，并由另一传感器转换成计数脉冲。依据提出的要求，我们需要解决的关键是对传送带B拖动空箱到指定位置的控制；以及传送带B制动后传送带A的启动和传送带A制动后传送带B的启动，怎么使其形成一个循环的过程，对传送带的控制还应该设置报警功能；同时传送带A和传送带B应有独立点动控制，以便于调试和维修；最后还要对传送带A运送的产品进展指定数量的检测。对于传送带的控制可采用步控指令实现步进控制；而对于传送带的独立点

34、动控制可设置一个手动控制按钮，当其按下时，系统可进展独立点动控制。对于PLC这些都可通过软件完成要求；其中需要用传感器来进展位置检测和产品计数。1.4.3 自动化生产线的应用 图1.1所示是塑壳式断路器自动生产线(正泰电器股份)，这其中包括自动装上物料、自动铆接和打上标签、进展完整的通电检查等工序，采用PLC。各个单元虽然都相互联系，但是它们都有自己的独立的控制、报警等各种功能。一个完善的网络系统在这个网络技术生产线中构成，对产品的质量和劳动率都有大大提高。图1.2 塑壳式断路器自动生产线图1.2所示是某汽车配件厂的生产线，它采用制动器自动化装配线。它充分的考虑了设备的各种性能，以及生产过程中

35、各种变化因素。实现了生产线的自动管理。图1.3 某汽车制动器自动化装配线图图1.4所示是某饮料厂的自动化生产线，它为一种自动化灌装线。主要完成上料，灌装，检测，包装等几个生产过程，充分实现了实现集约化大规模生产的要求。图1.4 某饮料厂的自动灌装线. z.-2控制系统的设计2.1 方案论证2.1.1 采用传统继电接触器电气控制系统因为传统的继电接触器电气控制线路相对而言显得有些简单，以及比拟低廉的价格，所以在这么多年来在许多生产机械运用到的电气控制领域中，得到了十分广泛的运用，再加上非常成熟的技术，为此在机械行业中受到人们的欢送以及大力的推广。不过如果在一些控制系统比拟复杂的情况下，比方说这种

36、有时序控制的自动控制系统还是用这种方式的话，毫无疑问的将会大量的使用到时间继电器、中间继电器、接触器等各类器件，并且将会有复杂控制线路，多如牛毛的器件，结点将会更多。在这种情况下必然导致控制系统不高的可靠性以及令人烦恼的可维护性。2.1.2 采用PLC可编程序控制器控制系统PLC可编程序控制器就实际意义上而言就是一种工业上的控制计算机，是在各种生产中用来大量取代传统运用的时间继电器、中间继电器、计数器等各类器件，但是却拥有所用计算机的各种控制系统功能。到现在为止PLC已经成为各种工业生产控制的标准设备，它的应用围在所有的工业企业几乎都有覆盖，并且广泛应用到现代过程控制过程之中，比方化工、石油等

37、企业。2.1.3 方案比拟与选择如果采用的传统继电接触器控制系统，虽然具有低廉的价格，但是将会有大量的时间继电器和中间继电器，并且电路会复杂化，接点和各类器件会更多，可靠性也将大为低，如果发生故障，检修也十分地困难。如果运用到生产自动控制系统当中，它的跟踪能力差、反响时间慢，更有甚者会导致系统不能正常运转。 而采用PLC可编程序控制器，其优点如下： 1具有非常高的可靠性。 PLC采用了大量的先进优质元器件，并且在硬件上使用了更为优秀的供电电源，这样做的好处是可以预防由电源回路中串入的一些意外干扰。而且在它的部更是运用了电磁屏蔽加以保护，用来防止各种辐射的不良干扰。而外面局部的输入/输出电路都是

38、使用光电隔离作为保护措施，拥有着功能强大的数字滤波和常规滤波构造；在软件上那么运用到了自我诊断、具有戒备时钟的WDT等保护措施。这些举措使得PLC的无故障运行时间平均已经到达了30万小时的使用长度，被许多人称之为永远不坏的控制器，由此可见它的可靠性能优于传统继电接触器电气控制系统是没有任何悬念的。 2扩展性好、灵活性高、通用性强。 在程序的运用上，它能很好的实现将硬件软件化的这一优良性能，对于控制系统的不同，仅仅只用改变程序就可以很好的解决，因此它的通用性能十分强大。外加比拟反方便实用的现场接口以及比拟短就能完成的设计周期，大大增加了它的适用围。 3功能强。 PLC具备多种强大的功能，如各式各

39、样的报警功能、监控功能、自我诊断功能等既可以出色地完成所需的过程控制，又可以调节控制闭环回路，以至于在未来的各种工业控领域中发挥重要的作用，可以毫不夸地说它几乎无所不能。 由于在生产线上从事的生产活动环境都比拟复杂，普通的电子仪器都会受到各种电磁式的干扰。但是 PLC是进经过大量的生产实践在工厂用来取代继电器线路以及进展顺序控制开展起来的一种优秀的工业控制产品。从PLC应用以来已经深深地说明它具有良好稳定性、非常高的可靠性和强大的抗干扰能力，并且由于PLC有维护起来十分方便，编程过程简单，灵活的通讯等诸多优点，因而在电器等控制系统中被人们大量使用。PLC不仅能够实现计算、定时、计数以及控制各种

40、闭环的功能，还能够出色地完成繁复的逻辑控制。PLC在整个控制系统当中很好的实现了产品的运输、空箱的传送和产品的计数等功能。并且本身就具有自动控制和手动控制两种不同的方式。因此它在生产线自动装箱控制的控制系统中运用，可以让我们的生产线的控制变得更加具有灵活性及可靠性。从而大大的提高了生产效率，提高了工人的工作生产环境，大幅度减轻了生产线工人的劳动强度，并且对材料的消耗及用工也起到了充分的节约作用。 因此，本文选择PLC控制系统。2.2 PLC的硬件构造及工作原理2.2.1 PLC控制系统组成 PLC是现代微型计算机技术和继电器运用技术的工作原理上开发出来的。PLC通过输入端的输入接口收入所需的信

41、息，然后进展工作运算。在分析处理完数据过后，执行机构的动作的控制会通过输出端的输出接口完成。作为一种特殊的计算机，PLC的硬件与传统的计算机几乎没有差异，主要是由CPU模块、输入/输出模块、电源等局部组成。图2.1 PLC根本构造框图 1.CPU是PLC的核心部件，是PLC的运算和控制中心，PLC的工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进展的。CPU由微处理器和控制器组成，可以实现逻辑运算和数学运算，协调控制系统各局部的工作。它的运行是按照系统程序所赋予的任务进展的。2.I/O模块：是PLC与外围设备之间的联系部件。PLC通过输入接口检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时PLC

42、又通过输出接口对输出设备进展控制。PLC的I/O接口能承受的输入和输出信号个数称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。PLC外围设备提供或需要的信号电平时多种多样的，而PLC部CPU只能处理标准电平信号，所以I/O接口要能进展电平转换，另外，为了提高PLC的抗干扰能力，I/O接口一般采用光电隔离和滤波功能，此外，为了便于了解I/O接口的工作状态，I/O接口还带有状态指示灯13。3.电源模块： PLC的电源是指把外部供给的交流电源经过整流、滤波、稳压处理后转换成满足PLC部的CPU、存储器和I/O接口等电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。不同型号的PLC有不同的供电方式

43、，所以PLC的电源输入电压既有12V和24V直流，又有110V和220V交流12。2.2.2 PLC的工作过程PLC通电后，首先进展系统初始化，将部电路恢复到起始状态，然后进展自我诊断，检查运行电路是否准确，来保证系统能正常运行。然后扫描通信接口，如果连接有外部设备的话就可以进展通信。如果没有外部设备的情况下或者在通信已经完毕后，就可以根据要求完成输入采样。之后判断输入设备开关、按钮等的状态，然后依据输入采样的结果一一对用户程序进展运行，程序运行完毕后刷新输出，即输出运行时产生的控制信号。以上过程完成后，系统又返回，重新开场自我诊断，以后不断重复上述过程。PLC的工作过程如以下图所示：图2.2

44、 PLC的工作过程图PLC有两个工作状态：RUN运行状态和STOP(停顿)状态。当PLC工作在RUN状态时系统会完整的执行图示过程，当PLC工作在STOP状态时，系统不执行用户程序。PLC正常工作时处于RUN状态，而在编制和修改程序时，应让PLC处于STOP状态。PLC两种工作方式可以通过开关进展切换。PLC工作在RUN状态时，完整执行图示过程所需要的时间成为扫描周期，一般为1-100ms。扫描周期与用户程序的长短、指令的种类和CPU执行指令的速度有很大关系13。输入处理:PLC以重复扫描方式执行用户处理程序，在执行程序前首先按地址编码顺序将所有输入端子的通断状态(输入信号)读入输入映象存放器

45、中，然后开场执行用户处理程序.在执行过程中，即使输入信号发生变化，输入映象存放器的容也不变，直到下一个扫描周期的输入处理阶段才重新读取输入状态。程序控制:在程序执行阶段，PLC顺序扫描用户程序，每执行一条程序所需要的信息都从输入映象存放器和其他部存放器中读出并参与计算，然后将执行结果写入有关输出映象存放器中。输出处理:当全部指令执行完毕后，将输出映象存放器中的状态全部传送到输出锁存存放器中，构成PLC的实际输出并由输出端子送出。随着微电子技术的开展，可编程序控制器PLC以微处理器为核心，适用于开关量、模拟量和数字量的控制，已进入过程控制和位置控制等领域，成为一种多功能、高可靠性、应用场合最多的

46、工业控制微型计算机。2.2.3 控制系统构成图启动按钮独立点动输入停顿按钮光电传感器传送带控制电机指示灯报警器PLC图2.3 生产线自动装箱的PLC控制系统图2.2.4 控制系统工作流程图开场按下启动按钮SB1传输线2运行SQ2动作后停定时器延时1S传输线1运行SQ1检测物品并发出脉冲信号计数器计数12个按下停顿按钮停顿图2.4 控制系统工作流程图. z.-. z.-3 可编程控制器PLC3.1 PLC简介3.1.1 PLC的定义PLC是英文Programmable Logic Controller的缩写，意为可编程序逻辑控制器，是一种专为工业应用而设计的控制器。世界上第一台PLC于1969年

47、由美国数字设备公司DEC研制成功，随着技术的开展，PLC的功能越来越强大，它不仅限于逻辑控制。因此，美国电气制造协会NEMA于1980年对它进展重命名，称为可编程控制器Programmable Controller，简称PC，但由于PC容易与个人计算机PCPersonal puter混淆，故人们仍习惯将PLC当做可编程控制器的缩。由于可编程序控制器一直在开展中，至今尚未对其下最后定义。国际电工协会IEC对PLC最新定义为：可编程控制器PLC是一种专为在工业生产的环境下运用而设计电子系统。它采用了可以编制程序的存储器，用来在其部存储执行运算、控制、时间的标定和数据的计量等操作的指令。并且通过数模

48、的输入和输出原理，对各类工业生产过程进展全围不连续的控制。并且PLC及与PLC之间具有关联的外部连接装置，都应按照一定原那么进展设计，即能够方便功能进展扩展，更重要的是能够和工业系统的快捷准确的控制形成一体13。3.1.2 PLC的特点可编程控制器PLC是一种为工业生产而设计的控制器，它主要有以下特点：1可靠性高，抗干扰能力强为了适应工业应用要求，PLC从硬件和软件方面采用了大量的技术措施，以便能在恶劣环境下长时间可靠运行。现在大多数PLC的平均无故障运行时间已到达几十万小时，如三菱公司的F1、F2系列PLC平均无故障运行时间可达30万小时。2通用性强，控制程序可变，使用方便PLC可以利用齐全

49、的各种硬件装置来组成各种控制系统，用户不必自己再设计和制作硬件装置。用户在硬件确定以后，在生产工艺流程改变或生产设备更新的情况下，无需大量的改变PLC的硬件设备，只需更改程序就可以满足需求。3功能强，适应围广 现代PLC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能，即可控制一台生产机械、一条生产线，又可控制一个生产过程。（4） 编程简单，易用易学目前，大多数PLC采用梯形图编程方式，梯形图的语言的编程有自己的元器件的各类表达符号和方式，不过它们与继电器中的电路、原理图的控制相似，这样使大多数工厂企业电气技术人员非常容易

50、承受和掌握。 (5)系统设计、调试和维修简捷传统继电器系统中数量庞大的各种器件被PLC用软件来取代，使的控制装置的调试的工作量大为减少。另外，PLC的用户程序可以通过电脑在实验室仿真调试，减少了现场的调试工作量。此外，由于PLC构造模块化及很强的自我诊断能力，维修也极为方便13。3.1.3 PLC的应用领域 目前，PLC已经摆脱了最初的局限，由于增加了许多性能，使得它在国外得到了广泛运用，被人们广泛熟知的于钢铁行业、石油化工领域、电力建材行业以及机械制造等轻重工业、交通运输和环保、文化、娱乐等等各行各业都有着它的身影，PLC的大致使用情况可以归纳为以下几种类型。1开关量的逻辑控制 开关量的逻辑

51、控制是PLC最广泛以及最根底的应用，它完美地取代了长期使用的传统继电器电路，它不仅可以最大限度的实现顺序和逻辑控制，并且还既能够用于控制单台的设备，也可以用于流水线自动化以及多机群复杂式的操控。如印刷机、组合机床、包装生产线等。2运动控制对于直线运动和圆周运动PLC均能起到很好的控制作用。从配置中的控制机构来说，最初用到的开关量I/O模块连接位置执行机构和传感器，现在都几乎已经采用了专门的控制模块。比方伺服电机等电机的单轴或多轴位置控制模块。到目前为止全球各主要PLC厂家，它们的产品根本上都具备有了运动控制的功能，并且已经被广泛的运用到各种机床、机械、生产线等场合。3模拟量控制在当今的各类工业

52、生产过程之中，不可防止的会碰到大量连续变化的状态量，比方压力、温度、速度等这些都是模拟量。为了处理这些模拟量就要求可编程控制器必须有实现数字量Digital和模拟量Analog两者之间的D/A及A/D的转换。为此现在的厂家都会生产出配套的A/D及D/A这两种相互转换的模块，至此模拟量的控制在可编程控制器中得到了解决。4数据处理现代PLC都具有优良的数据处理能力，比方数据的转换、数学运算函数运算、逻辑运算等、位操作、排序等一些比拟复杂的功能，因此PLC可以出色的完成所需数据的收集、辨析和处理。而这些经过整理过后的数据就可以和早就储存在存储器中的大量合理的参考值进展比照，从而完成所需要的操作及控制

53、。数据处理即可以在过程控制系统中得到大规模的使用，比方冶金和食品行业等工业生产中的控制系统；也可以用于大型的控制系统，比方柔性制造系统中的无人控制等方面。5过程控制 PLC的这种控制主要是指对温度和流量等各种模拟量的闭环控制，作为一种具有广泛用途的工业控制计算机，PLC能完成闭环控制的主要原因是因为它能够编写出所需的各种控制算法程序。在闭环控制系统当中PID调节是使用得比拟多的一种调节方法，PID模块主要存在于大中型的PLC当中，但是此功能模块也存在于许多小型的PLC，不过PID的处理过程根本上是运行专用的子程序。PLC的过程控制广泛应用在化工、冶金和锅炉控制等场合。 6通信及联网通信包括了P

54、LC相互之间的一种通信和其它一些智能设备与PLC之间的一种相互通信。伴随着飞速开展的计算机控制能力，世界的工厂网络自动化也得到了迅猛的开展。PLC那种强大的通信功能被全世界PLC生产厂商前所未有的重视，新型的网络系统如雨后春笋一般纷纷被他们推出，而最具特色的就是新生产的PLC根本上都留有了通信接口的位置，使得通信更加方便起来。在几乎所有的国家PLC的应用围仍然在不停地开拓之中，在一些兴旺国家，从最初的生产产业设备以及机械自动控制为PLC的主要应用围，已经开展到下面这些领域当中：远程系统维护效劳、监视节能系统控制，以及与人们平常生活环境息息相关的各种机器等，并且他们的开展趋势仍在不停的上升之中。

55、3.2 PLC的系统组成可编程控制器是微型计算机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，是一种以微处理器为核心的用于控制的特殊计算机。从广义上讲，可编程控制器是一种计算机系统，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的I/O接口，具有更适用于控制要求的编程语言和更适应于工业环境的抗干扰性能。因此，可编程控制器是一种用于工业控制的专用计算机，它的实际组成与一般微型计算机系统类似，也由硬件系统和软件系统两大局部组成12。PLC种类繁多，但其组成构造和工作原理根本一样。用PLC实施控制，其实质是按控制功能要求，通过程序按一定算法进展输入输出变换，并将这个变换给以物理实现，并应用于工业现场。PL

56、C专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机构造，它主要是由CPU、电源、存储器和专门设计的输入输出接口电路等组成。PLC的构造框图如以下图所示：图 3.1PLC的构造框图3.3 PLC的工作原理在系统程序的管理下，通过运行应用程序，对控制要求进展处理判断，并通过用户程序的执行来实现控制任务。但是，在时间上，PLC按照直行的方式进展任务的执行。但是完整的运行方式不仅与计算机系统控制方式不同，还与各类继电器和接触器相组合的系统控制不同。可编程控制器PLC的工作分为三个阶段进展，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。当可编程控制器PLC开场运行时，首先I/O映像区的容被去除，然后进展自我诊断

57、，在没有任何异常的情况下开场扫描。CPU从最初的一个指令开场执行对每一个用户程序，并且按照指令开场做周期性不连续的程序扫描循环。如果在没有指令跳转的情况下，就开场从最初的那一条指令开场，对用户程序依次进展执行。在遇到了完毕指令的情况下又返回第最初的指令。如此周而复始不断循环，因此，PLC的工作方式是一种串行循环工作方式12。PLC与其他计算机系统一样，也是采用分时操作原理一个时刻执行一个操作，随着时间推移，一个操作一个操作顺序地进展，这种分时操作进程称作CPU对程序扫描。PLC的扫描工作过程可分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段，并进展周期性循环。图3.2 PLC运行框图. z.-4 硬件

58、系统设计4.1 系统控制要求1按SB1 起动系统，传输线2 起动运行，当箱子进入指定位置时SQ2 动作，传输线2 停顿。2SQ2 动作后延时1 秒起动传输线1，物品逐一落入箱，由SQl 检测物品在物品通过时发出脉冲信号，当落入箱的物品到达12 个，传输线1停顿，同时起动传输线2。3按下停顿按钮，传输线l 和2 均停顿。4.2 输入输出端确定PLC通过输入接口检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时PLC又通过输出接口对输出设备进展控制。PLC的I/O接口能承受的输入和输出信号的个数被称为PLC的I/O点数。I/O点数是选择PLC的重要依据之一。（1） 输入接口。PLC的输入接口分

59、为开关量输入接口和模拟量输入接口，开关量输入接口用于承受开关量通短信号，模拟量输入接口用于承受模拟量信号。模拟量输入接口通常采用A/D转换电路，将模拟量信号转换为数字信号。开关量输入信号采用的电路形式较多，根据使用电源型号不同，可分为部直流输入接口、外部交流输入接口和外部交/直流输入接口。本文采用外部交流输入接口。（2） 输出接口。PLC的输出接口也分为开关量输出接口和模拟量输出接口。模拟量输出接口通常采用D/A转换电路，将数字量信号转换为模拟量信号，开关量输出信号采用的电路形式较多，依据使用的输出开关器件不同可分为：继电器输出接口、晶体管输出接口和双向晶甲管输出接口。本文采用继电器输出接口1

60、3。I/O 分配端:表1.1 输入、输出端口的分配输 入 信 号输 出 信 号名称代号对应输入点名称代号对应输入点启动按钮SB1I0.0传输线1驱动电机KM1Q0.0停顿按钮SB2I0.1传输线2驱动电机KM2Q0.1光电开关SQ1I0.2传输线1运行指示灯PG1 Q0.2位置开关SQ2I0.3传输线2运行指示灯PG2Q0.34.3 CPU模块型号选择4.3.1 主机模块简介PLC的主机由中央处理器CPU、存储器memory、输入/输出单元input/output unit、通信接口、扩展接口、外围设备接口和电源等局部组成。（1) CPU时PLC的核心部件，是PLC的运算和控制中心，PLC的工

61、作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进展的。（2) 存储器是PLC存放系统程序、用户程序和运行数据的单元。PLC的存储器有系统程序存储器和用户程序存储器两局部组成。（3) PLC配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有信息处理器。PLC通过这些通信接口可与监视器、打印机、其他PLC、计算机等设备进展通信。（4) 外围设备接口是可编程控制器主机实现人-机对话、机-机对话的通道。通过它，可编程控制器可以和编程器、图彩色形显示器、打印机等外围设备相连，也可以与其他可编程控制器或上位计算机相连接12。（5) 输入/输出单元即I/O接口或I/O模块，时PLC与外围设备之间的连接部件。PLC通过输入接口检测输入设备的状态，以此作为对输出设备控制的依据，同时PLC又通过输出接口对输出设备进展控制。（6) 为了提升PLC的性能，增强PLC的控制功能，可以通过扩展接口给PLC增加一些专用功能模块，如高速计数模块、闭环控制模块、运动控制模块、中断控制模块等。（7) PL