基于PLC的炮弹称重系统

1、沈阳理工大学应用技术学院毕业设计题 目： 基于PLC的炮弹称重喷码设计 院 系： （黑体、三号） 专 业： （黑体、三号 ）班级学号： （黑体、三号） 学生姓名： （黑体、三号） 指导教师： （黑体、三号） 成 绩： 年 月 日目录1 绪 论31.1研究背景及意义31.1.1本课题的研究意义31.1.2PLC的发展及应用31.1.3可编程逻辑控制器的特点41.1.4 PLC的编程语言61.2 喷码机介绍81.2.1喷码机分类81.2.2喷码机应用分类92 炮弹称重控制系统设计132.1控制系统设计要求132.2炮弹称重的结构构成132.3称重系统设计132.3.1升降平台及称重结构的设计132

2、.3.2电子秤的选型142.3.3接近开关的选型及安装152.3.4喷码装置的设计16第3章 软件系统设计183.1系统的组成及功能183.2 PLC控制系统的硬件设计183.2.1PLC控制系统的设计原则183.2.2 I/0点的分配203.2.3控制系统电气原理图设计213.3 PLC软件设计223.3.1总体方案设计223.3.2 PLC程序实际编程234 参考文献26致 谢271 绪 论1.1研究背景及意义1.1.1本课题的研究意义在现代战争中炮弹已经是制胜的重要武器，而炮弹的重量对命中率有着至关重要的影响，因此，炮弹在使用前，必须要经过精确称重，以免影响命中精度，但目前大多数企业对炮

3、弹称重时将炮弹搬到秤上，这样效率较低，生产劳动强度比较大。炮弹称重系统正是基于解决以上问题而开发的，其工作原理是：首先由设计的升降台将炮弹升降到称重运输带上，这样的设计克服了人工输送的繁琐劳动了放置的不稳定，然后由称重系统的传输带对炮弹进行缓慢运输，等待称重传感器的数据稳定，通过传输带对炮弹进行运输到系统的分离区，最后通过辨别合格与不合格将炮弹分离开并进行相应的重量打字操作。当称重传感器所称出的重量符合要求，也就是属于合格的炮弹，则会通过传送带，传送到合格区域，进行相应的打字处理。同时炮弹总数显示数据会自动增加，合格炮弹数据也会显示增加，不合格炮弹数据则不会增加；当称重传感器所称出的重量不符合

4、要求，也就是属于不合格的炮弹，则会通过传送带，传送到不合格区域，也进行相应的打字处理。同时炮弹总数显示数据会自动增加，合格炮弹数据不会显示增加，而不合格炮弹数据则会显示增加。而现代自动化工业中，PLC的应用已经是越来越广泛。1.1.2PLC的发展及应用早期的PLC （20 世纪60 年代末70 年代中期）一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC 多少有点继电器控制装置的替代物的含义， 其主要功能一般只用于单一工序的自动控制。它在硬件上以准计算机的形式出现， 在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些

5、措施， 以提高其抗干扰的能力。在软件编程上， 采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。2） 中期 的PLC（20 世纪70 年代中期80 年代中，后期）在微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC 功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算，计时，计数等功能以外，还增加了算

6、术运算，数据处理和传送，通讯，自诊断等功能。在硬件方面， 除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块，远程I/O 模块，各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量， 使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC 应用范围得以扩大。3） 近期的PLC（20 世纪80 年代中后期至今）进入20 世纪80 年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展， 微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC 所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC

7、60;的处理速度， 各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC 软硬件功能发生了巨大变化。跨入21 世纪后，不论是硬件还是系统软件(专用操作系统、编程语言)，以至于联网通信，PLC 正在向标准化方向发展，以谋求在ERP，MES 和PCS 的3 层体系结构中立于不败之地，更好地满足工业生产，管理及经营系统不断追求降低成本，快速响应，综合和整体高效，从而增强产品竞争力的要求。目前在很多行业中，尤其在低端OEM行业中，继电器或单片机的应用还非常普遍。单片机一般用于工控产品或民用产品大批量的开发，但是单片机必须从底层

8、硬件做开发，对普通用户难度大，周期长，无法在使用过程中修改功能，难以达到工业环境应用，所以在一些应用环境相对较好的场合有大量应用。PLC相对单片机自行开发的系统而言，首先在软件上多了一套可编程逻辑语言，方便将梯形图转换为控制指令，其次在硬件上集成了电源电路，加强了抗干扰措施，更适合工业环境使用。1.1.3可编程逻辑控制器的特点1、使用方便，编程简单采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。2、功能强，性能价格比高一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂

9、的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比，具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。3、硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。4、可靠性高，抗干扰能力强传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器，由于触点接触不良，容易出现故障。PLC

10、用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件，接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。5、系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系

11、统，设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。6、维修工作量小，维修方便PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故。1.1.4 PLC的编程语言PLC的用户程序是设计人员根据控制系统的工艺控制要求，通过P

12、LC编程语言的编制设计的。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准（IEC1131-3）。PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块图语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）及结构化文本语言（ST）。1、梯形图语言（LD）梯形图语言是PLC程序设计中最常用的编程语言。它是与继电器线路类似的一种编程语言。由于电气设计人员对继电器控制较为熟悉，因此，梯形图编程语言得到了广泛的欢迎和应用。梯形图编程语言的特点是：与电气操作原理图相对应，具有直观性和对应性；与原有继电器控制相一致，电气设计人员易于掌握。梯形图编程语言与原有的继电器控制的不同点是，梯形图中的能

13、流不是实际意义的电流，内部的继电器也不是实际存在的继电器，应用时，需要与原有继电器控制的概念区别对待。2、指令表语言（IL）指令表编程语言是与汇编语言类似的一种助记符编程语言，和汇编语言一样由操作码和操作数组成。在无计算机的情况下，适合采用PLC手持编程器对用户程序进行编制。同时，指令表编程语言与梯形图编程语言图一一对应，在PLC编程软件下可以相互转换。图3就是与图2PLC梯形图对应的指令表。指令表表编程语言的特点是：采用助记符来表示操作功能，具有容易记忆，便于掌握；在手持编程器的键盘上采用助记符表示，便于操作，可在无计算机的场合进行编程设计；与梯形图有一一对应关系。其特点与梯形图语言基本一致

14、。3、功能模块图语言（FBD）功能模块图语言是与数字逻辑电路类似的一种PLC编程语言。采用功能模块图的形式来表示模块所具有的功能，不同的功能模块有不同的功能。图4是对应图1交流异步电动机直接启动的功能模块图编程语言的表达方式。功能模块图编程语言的特点：功能模块图程序设计语言的特点是：以功能模块为单位，分析理解控制方案简单容易；功能模块是用图形的形式表达功能，直观性强，对于具有数字逻辑电路基础的设计人员很容易掌握的编程；对规模大、控制逻辑关系复杂的控制系统，由于功能模块图能够清楚表达功能关系，使编程调试时间大大减少。4、 顺序功能流程图语言（SFC）顺序功能流程图语言是为了满足顺序逻辑控制而设计

15、的编程语言。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步代表一个控制功能任务，用方框表示。在方框内含有用于完成相应控制功能任务的梯形图逻辑。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。用于系统的规模校大，程序关系较复杂的场合。图5是一个简单的功能流程编程语言的示意图。顺序功能流程图编程语言的特点：以功能为主线，按照功能流程的顺序分配，条理清楚，便于对用户程序理解；避免梯形图或其他语言不能顺序动作的缺陷，同时也避免了用梯形图语言对顺序动作编程时，由于机械互锁造成用户程序结构复杂、

16、难以理解的缺陷；用户程序扫描时间也大大缩短。5、结构化文本语言（ST）结构化文本语言是用结构化的描述文本来描述程序的一种编程语言。它是类似于高级语言的一种编程语言。在大中型的PLC系统中，常采用结构化文本来描述控制系统中各个变量的关系。主要用于其他编程语言较难实现的用户程序编制。结构化文本编程语言采用计算机的描述方式来描述系统中各种变量之间的各种运算关系，完成所需的功能或操作。大多数PLC制造商采用的结构化文本编程语言与BASIC语言、PASCAL语言或C语言等高级语言相类似，但为了应用方便，在语句的表达方法及语句的种类等方面都进行了简化。结构化文本编程语言的特点：采用高级语言进行编程，可以完

17、成较复杂的控制运算；需要有一定的计算机高级语言的知识和编程技巧，对工程设计人员要求较高。直观性和操作性较差。不同型号的PLC编程软件对以上五种编程语言的支持种类是不同的，早期的PLC仅仅支持梯形图编程语言和指令表编程语言。目前的PLC对梯形图（LD）、指令表（STL）、功能模块图（FBD）编程语言都以支持。比如，SIMATIC STEP7 MicroWIN V3.2。在PLC控制系统设计中，要求设计人员不但对PLC的硬件性能了解外，也要了解PLC对编程语言支持的种类。1.2 喷码机介绍喷码机是一种通过软件控制，使用非接触方式在产品上进行标识的设备。按照工作原理来分类分为连续式喷墨技术（cont

18、inue ink jet printer）简称CIJ，按需喷墨技术（drop on demand）简称DOD。喷码机，按照其实现的方式不同又分为，压电喷墨技术、压阀式喷墨技术、和热发泡喷墨技术（Thermal Inkjet Technolog），简称TIJ。根据以上原理可以将喷码机分为：小字符喷码机，大字符喷码机，高清晰喷码机。喷码机是一种高科技产品。涉及到多个科学领域，喷码机的工作原理相同，但每种机器的技术在墨路系统、喷印系统、软件控制、电子系统上各有不同或者有细微的差别。喷码机是运用带电的墨水微粒，由高压电场偏转的原理，在各种物体表面上喷印上图案文字和数码，是集机电一体化的高科技产品。产品

19、广泛应用于食品工业、化妆品工业、医药工业、汽车等零件加工行业、电线电缆行业、铝塑管行业、烟酒行业以及其它领域。可用于喷印生产日期、批号、条型码以及商标图案、防伪标记和中文字样，是贯彻卫生法和促进包装现代化强有力的设备。1.2.1喷码机分类1、连续喷墨技术（continue ink jet printer）在墨水供给泵的压力作用下，油墨从墨水箱经过墨路管道，调节压力、粘度、进入喷枪，随着压力的持续，油墨从喷嘴喷射出，油墨在经过喷嘴时，受压电晶体的作用断裂成一串连续的、间距相等且大小相同的墨滴，喷射墨流向下继续运动经过充电极被充电，在充电极中墨滴从墨线中分离出来。充电极上加了一定的电压，当墨滴从导

20、电墨线分离出来的时候会在瞬间带上与充电极所加电压成正比例的负电荷。通过改变充电极的电压频率，使其与墨滴断裂的频率相同，这样可给每一个墨滴都充上预定的负电荷，在压力的持续下，墨流继续向下运动，从两个分别带有正负电压的偏转板中间通过，带电的墨滴经过偏转板时会发生偏转，偏转程度取决于所带电荷的多少，不带电的墨滴不发生偏转，一直向下飞行，流入回收管，最终经回收管道回到油墨箱中循环使用。带电并偏转的墨滴以一定的速度和角度落到从垂直喷头的前面经过的物体上。2、按需喷墨技术（drop on demand）按需喷墨技术的喷码机分为三种，压电式喷墨技术、压阀式喷墨技术、热发泡式喷墨技术，每种的工作原理也不相同。

21、（1）压电式喷墨技术：压电式喷码机又叫高解析喷码机或者高解像喷码机，集成的喷头上，由128或者更多个压电晶体分别来控制喷嘴板上的多个个喷孔，通过CPU的处理，再通过驱动板输出一连串的电信号给各个压电晶体，压电晶体产生变形，这样油墨便从喷嘴中喷射出来，落在移动的物品表面，形成点阵，从而形成文字，数字或图形。然后，压电晶体恢复原状，由于油墨表面张力作用，新的油墨进入喷嘴。因为每平方厘米的墨点密度很大，所以应用压电技术可以喷印高质量的文字、复杂的徽标和条形码等信息。（2) 电磁阀式喷码机（大字符喷码机）：喷头由7组或者16组高精密智能微形阀门组成，在喷印时，要喷印的字符或图形通过电脑主板的处理，通过

22、输出板输出一连串的电信号给智能微形电磁阀，阀门迅速启闭，墨水依靠内部恒定压力成墨点喷出，墨点在运动的被喷印物表面形成字符或图形。3、热发泡喷墨技术（Thermal Inkjet Technolog）简称TIJ，是利用一个薄膜电阻器，在墨水喷出区中将小于05%的墨水加热，形成一个汽泡。这个汽泡以极快的速度(小于10微秒)扩展开来，迫使墨滴从喷嘴喷出。汽泡再继续成长数微秒，便消逝回到电阻器上。当汽泡消逝，喷嘴的墨水便缩回。接着表面张力会产生吸力。1.2.2喷码机应用分类1、小字符喷码机喷码机是利用油墨带电偏转的方式将墨点偏移出正常的飞行路线，射向工作物的表面，利用给墨滴充电的电量控制每一个墨滴的位

23、置。通常墨滴只有垂直方向的变化，必须使被喷印物和喷头相对移动，才可形成我们想要打印的资料。喷码机标识有以下的优点：（1）非接触由于是喷射的油墨，与工作物表面并不需要直接接触，不会破坏被喷印物表面（2）速度快以汽水可乐的生产为例，每分钟可达1000瓶以上。（3）容易编辑和修改喷印资料内容在不用连接电脑的情况下编辑内容时也可加入日期时间、流水号码、批号等会变动性的资料，喷印图片时U盘直接插入即可。（4）喷码机应用的表面材质广泛喷码机有各种不同的墨水可供选择，不论是纸张、塑胶、金属、玻璃、坚硬的表面或是柔软易碎的表面均可得到良好的喷印效果。2、大字符喷码机如果是7个点的喷头就有7个独立的阀门控制其喷

24、印的字体较大，一般应用于外箱、外包装上或是大型的工件上，如粗水管或石棉板、隔热板等工件。自上世纪70年代，麦修斯Matthews Swedot分公司研制出世界上第一台大字符喷码机以来，产品在全球大字符喷码机市场一直保持占有率第一的位置。在世界范围内，成功为客户安装调试了超过50万个大字机喷头,其8000系列产品最多单喷头一次性喷印5行，运行速度为240米/分。小字符系列，高清晰系列，大字机系列和激光机系列等专业喷码机，广泛应用于食品，建材，电子，印刷等行业。3、高解析喷码机高解析喷码机在原理上属于DOD（按需供墨）式喷墨打印，一般使用XAAR 公司生产的喷头，特点是喷印内容解析度高。高解析喷印

25、机又叫高解析喷码机、高解像喷码机，其喷头跟办公室使用的打印机是属于同一种的方式，都属于DOD式，在喷嘴上密布式排列了很多的小孔径喷孔，这一特点决定了该类机器一般采用油性墨，而油性墨只有喷在吸附性材料，如不覆膜的纸张、不覆膜的木板等，墨水才会干的快。若是喷在塑料或者金属等非吸附性材料上，墨水干燥时间会更长。高解像喷码机有更大范围的字符高度 1.2mm-17mm可喷印数字点阵式字体（仿点阵），汉字无法使用点阵，高解像字体印刷体，甚至可以喷印电脑上的任意字体。喷印速度不受字型点阵影响，最快可达到60m/min。机器运行时，按需喷墨，墨水不循环使用，墨水浓度始终如一。不需添加稀释剂（溶剂），运行成本比

26、CIJ式低。墨水不需回收，供墨系统密封良好，避免墨水污染。墨水直接喷出，自带压力，无需压力泵或其他设备提供压力。高解析喷码机的缺点，无法用于凹凸产品，喷头在使用过程中易堵，使用过程需要反复挤墨，造成浪费，墨水始终无法用尽，操作繁琐，目前高解析正在加快的从市场消失，该喷码机唯一的优点价格便宜，唯一的缺点故障率极高，使用过高解析喷码机的客人再次购机会选择小字符的。控制系统简单可靠，操作简便易于维护。墨水不循环使用，使用环保油墨，无刺激性气味，对环境污染较小。机器内没有大功率器件，工作时，无需散热，设备系统密闭良好，不受工作环境的影响。高解析喷码机的这些优点正被市场所关注，销量不断增大。4、激光喷码

27、机激光喷码机使用软件偏转激光束，利用激光的高温直接烧灼需标识的产品表面，形成字体或图案。激光喷码机的优势主要有如下几个方面：1、降低生产成本，减少耗材，提高生产效率。2、防伪效果明显，激光喷码技术可以有效的对产品标识假冒起到抑制作用。3、有利于产品跟踪记录，激光喷码机可以打出产品的批号生产日期，班次等。可以使每一件产品得到很好的跟踪性能。4、增加附加值，可以使产品看上去档次更高。提升产品品牌的知名度。5、设备可靠，激光标刻（打码）机具有成熟的工业设计，性能稳定可靠，可24小时连续工作，激光器免维护时间长达2万小时以上。温度适应范围宽（545），广泛适用于各行业生产包装领域。6、环保、安全，激光

28、打码机不产生任何对人体和环境有害的化学物质。符合GB7247-87；GB10320-88标准。是环保型高科技产品。7、激光喷码机能在极小的范围内喷印大量数据，激光能以极细的光束标刻在产品材料本身，打印精度极高，控制准确无误，清晰完美诠释了喷印内容，具有极强的市场竞争力，并且环保安全，没有任何腐蚀性，彻底隔绝了化学污染，对于操作人员也是一种贴心的保护，保证了生产现场的干净整洁，减少了后期投入，减少了噪音污染。人类对环境保护及资源有效利用的认识，达到了一个空前的高度。最大限度地淘汰造成环境污染及资源浪费的落后设备生产工艺，已成为发达国家及包括中国在内的大多数发展中国家的共识。由于“点阵式墨水打码机

29、” 存在无法克服的高污染、高耗材、高故障、高维护四大难题，特别是其在使用时产生的化学污染，可对环境和操作人员造成伤害。5、油墨喷码机油墨喷码机是一种由单片机控制，非接触式喷墨标识系统。其通过控制内部齿轮泵或由机器外部供应压缩气体，向系统内墨水施加一定压力，使墨水经由一个几十微米孔径喷嘴射出。并由加在喷嘴上方晶体振荡信号将射出连续墨线分裂成频率相同，大小相等，间距一定的墨滴，然后，墨滴在经过充电电极时被分别充电，其所带电量大小由中央处理器CPU进行控制；再经过检测电极检测墨滴实际所带电量与相位是否正确；最后，带电墨滴在偏转电极形成偏转电场中发生偏转，从喷头处射出，分别打在产品表面不同位置，形成所

30、需各种文字，图案等标识。而没有被充电墨滴则打入回收槽，重新进入机器内部的墨水循环系统。6、热转印喷码机热转印的工作原理： 每个打印头都有一排加热元件;这些元件以釉（一种玻璃质薄层）做为保护层，并在适当的时间按被驱动和加热；这些元件所产生的热量将色带上的墨融化，同时由于气压的压力把墨转移到衬底上。 只有热转印打码机的字不是独立打的，可以行打印。世界上最快的打码机可以每秒600MM。2 炮弹称重控制系统设计2.1控制系统设计要求本系统研制的功能是实现炮弹自动称重及打字，以解决炮弹称重效率慢及人工打字的缺点，详细要求如下：1、称重系统能够自动显示炮弹重量，精度高；2、能够自动进行打字设计，并实现对不

31、同重量的分区域传输。3、能对炮弹重量存入数据库。2.2炮弹称重的结构构成炮弹称重系统主要由两大块组成：称重和打字传输区。自动称重系统完成精确称重，自动打字工位实现自动打字的操作，主要部件有升降台、台秤、夹紧机构等组成。2.3称重系统设计该设备是炮弹生产线的第一步，为克服人工搬动炮弹时效率慢的问题，设计一个升降平台，此平台带有转动皮带机，工人先将炮弹搬到升降台上，升降台平稳上升一段距离后，转动皮带机转动，将炮弹移动到称重工位上，炮弹和升降台脱离，同时炮弹平稳的转移到电子秤上进行称重。为了实现平缓运行的要求，本系统采用液压缸作为驱动元件，同时使用铰链式结构。称重系统所具备的主要功能有：1、实现升降

32、平台的精确定位；2、实现升降台可靠、平稳且快速的上下运动；3、精确读出炮弹的重量并显示。2.3.1升降平台及称重结构的设计升降平台是整个系统的第一个工位，其主要完成的任务是炮弹的输送到称重工位，并将电子秤的数值传送给上位机数据库，用作打字工位的数据。因此，在设计这个工位的结构时，首先要考虑升降平台的可靠性及稳定性，以及传输的准确性，还要考虑自动化程度，以及整个系统的稳定性及可靠性。升降平台及称重系统主要由液压电机、升降台、皮带机、电子台秤及托架这五大部分组成。此外还包括一些辅助的部件，如连轴器、连杆、连接杆以及电机安装座等。称重工位主要组成部分的主要功能介绍如下：1、液压缸及铰链动作，液压缸的

33、伸出带动连接杆在垂直方向上直线运动，而连接杆的一端与皮带机平台相连，带动皮带在垂直平面运动，从而带动升降台垂直运动。2、转动皮带在升降平台的上面，其上有间隔统一的凹槽，炮弹放置时，正好放在皮带机上的凹槽里，卡在上面不产生滚动。3、电子秤及托架电子秤的作用是自动称出炮弹的重量，PLC控制器可以读出电子秤的称重值。电子秤放在托架上，并且托架和整个床身分离，且的是防止打字动作及搬运炮弹的振动影响到电子秤。此外，电子秤上还装有V型块，其与电子秤托盘固定在一起，目的是在升降台与炮弹分离时起支撑炮弹作用，并能减小炮弹对电子秤的冲击，同时还能够避免炮弹在电子秤上发生滚动。2.3.2电子秤的选型传感器在电子秤

34、中起着极其重要的作用，因此选择合适的传感器至关重要1、 电子秤传感器精度的选择目前 ,称重传感器的普通级精度为千分之五 ,中级精度为千分之二至万分之五 ,高精度为万分之三至万分之一 传感器的精度包括额定载荷、灵敏度、非线性、重复性 、滞后性和蠕变等。主要技术参数。实际选用时首先要考虑测量现场的系统测量精 ,按不同的要求而选用不同精度等级的传感器 ,使其既能充分发挥作用 ,又能具有合适的价格。2、电子秤传感器密封状态的选择工业使用的传感器 ,考虑其长时间地连续使用 ,而且使用场合环境比较恶劣 ,常常要求选用密封型传感器 ,以使传感器免受外界环境 ,如潮湿 、粉尘 、腐蚀气体等影响,使其能保证测量

35、精度和稳定性。 3、传感器量程的选择电子秤重系统的实际应用场合往往是多个传感器联用的 ,因此传感器的量程选择必须考虑下列因数：(1)被称量物料的最大重量或物料的总重量。(2)秤台或料斗装置的自重(皮重) 。(3)传感器设置的数量。(4)正常操作下可能产生的最大偏载。(5)称量状态下可能出现 的动载和下料时的冲击载荷。(6)其它附加产生的干扰力 ,如风压、振动等。一般设计选用传感器工作在额定负荷的80%85%左右,这样既留有保险余量又确保其使用精度。2.3.3接近开关的选型及安装在选择接近开关时，接近开关的选型原则如下：1、根据检测物体选择接近开关类型。如果检测物体为金属首选电感式接近开关，如果

36、检测物体为非金属如木材、塑料、纸、水等或较小较细的金属则应选择电容式接近开关。2、接近开关外形选择，这可以根据接近开关安装的位置决定，通常有圆柱形接近开关、方型接近开关、环形接近开关可选。如果选择圆柱形则应考虑好需要直径多大的，如选择方型的也须选择检测面直径。3、接近开关的感应距离选择，一般来说接近开关检测距离都比较短，常见的有1-50mm。检测距离越长其检测面也越大，价格也会越高。4、接近开关感应面的位置，通常有前端感应、上端感应、内孔感应可选；5、接近开关的线长选择，标准配置连接电缆长度为2米。如需要更长的连接线则应在订货前向厂家说明，却莫定好接近开关后自行加接延长线，这会容易导致接近开关

37、输出信号不稳。6、接近开关输出工作电压选择，通常有直流型DC24V或交流AC250V可选；7、接近开关输出方式选择，通常有NPN-常开、NPN-常闭、PNP-常开、PNP-常闭、2线常开，2线常闭，直流3线式、直流4线式可选；8、接近开关连接方式方式选择，有出线式、接插件式、在本系统中，采用接近开关来控制升降台的上升到位位置和下降到位位置，生产过程中，升降台下降到位，接近开关给出接近信号，每次升降台升起便以此为原始位置，PLC给电机启动信号，便可控制升降台的上升。接近开关的优点是非接触式检测，无机械碰撞和磨损，动作速度快，可直接与电子电路连接，安全可靠寿命长。但若使用不当，不但这些优点得不到发

38、挥，甚至会出现各种问题。在本装置的设计中，考虑到成本的问题，以及检测距离的影响，选用电感式的接近开关。由于该机械装置在工作过程中有振动，加上工作环境较恶劣，接近开关的检测距离不可太小，否则会导致检测物与接近开关发生碰撞，使开关损坏。接近开关的输出形式2线式，3线式和线式三种，3线式和线式都是直流电源供电的，根据系统的需要，选用直流电源给开关供电，并且只需要选择3线式就可以完成功能要求。接近开关有NPN型和PNP型两种不同的极性，选择何种极性完全取决于所选择的控制器，上一节中所选择的控制器是PNP型的，因此，所选择接近开关的极性应该是PNP型的，才能够正常工作。鉴于以上的分析，选择的接近开关的结

39、构形式是圆柱螺纹性，其截面的直径为8mm，检测距离为4mm，输出形式是3线制，PNP型。2.3.4喷码装置的设计实践证明，应用小字符喷码机、高解析喷码机等可大大提高生产效率和喷印文字的清晰度，从而提升产品的品质，使企业赢得更广阔的产品市场和更好的经济效益。在未发明非接触式连续喷码机以前，往往采用丝网印刷机、移印机甚至更原始的机械式滚轮凸模来完成印刷。这样做的结果是文字清晰度差，费时费力，生产效率低，而且产品的品质因印刷质量不高而丢失越来越多的客户和消费者，使生产企业蒙受损失。因此急需先进的设备来替代它们。经过科学家和许多科技工作者的努力，小字符喷码机，高解析喷码机先后被研制出来。这些非接触式连

40、续喷码机已经成为改变落后现状的首选。小字符喷码机主要用于将较小文字、数字和图形等喷印子产品上。高解析喷码机，顾名思义，用于将大文字、数字和图形等喷印在外包装纸箱上。这两大类非接触式连续喷码机较以前的印刷设备和技术相比，至少有以下八大共同的优点：(1)字迹清晰持久：电脑控制，准确地喷印出所要求的数字、文字。图案和条形码等。(2)自动化程度高：自动实现日期。批次和编号的变更，实现喷印过程的无人操作。(3)应用领域广泛：能与任何生产线匹配。可在塑料、玻璃、纸张、木材、橡胶、金属等多种材料、不同形体的表面喷印商标，出厂日期、说明、批号等。(4)编程迅速方便：通过电脑或编辑机输入所要求的数字、文字、图案

41、和行数等信息，修改打印信息，只按数键便可完成。(5)字符大小可调：字体宽度、高度均有合适的范围可调节，也可任意加粗字体。(6)喷印行数可调：喷印行数在114行可调，并可任意搭配。(7)喷印速度极快：最快可喷印1950字符/秒或45米/分。正因为非接触式小字符喷码机、高解析喷码机是电脑和高科技的结晶，它的可靠性相当高，软件版本容易升级，在产品上喷印一次的成本很低，又具有以上显著优点。所以小字符喷码机、高解析喷码机各个行业均可广泛应用。第3章 软件系统设计3.1系统的组成及功能在上一章中系统结构设计完毕，但要完成自动称重喷码的功能还必须要有相应的控制系统， 在整个控制系统中，总共有六个大部分组成，

42、分别是：PLC控制器、工控机、电子秤、控制元件和执行元件、显示报警单元以及按钮和开关信号。下面分别介绍各个组件的功能。1、PLC控制器：系统的控制核心。2、工控机：在整个系统中，工控机主要完成三个作用，一是通过串口下载参数进PLC，这些参数作为PLC控制的依据，二是从串口读出PLC中相应的炮弹重量及其他参数，并在显示器上显示，三是将PLC传上来的参数作一定的处理，并将最终得到的炮弹重量信息存入数据库中，以各以后可以查询。3、电子秤：该部件主要是称炮弹重量，并通过串口将炮弹的准确值发往PLC控制器进行后续操作。4、各种按钮、接近开关；主要完成启动各项控制功能的任务，并检测开关信号，完成各个工位控

43、制的任务。5、各控制元件和执行元件：各种按钮用于启动不同控制任务，接近开关用于检测某些位置状态。6、显示报警单元：主要是对炮弹重量的显示，炮弹重量合格情况的指示，以及对系统运行的一些非正常状态的报警。3.2 PLC控制系统的硬件设计可编程序控制器（简称PLC）是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而开发的一种新型工业自动控制装置。3.2.1PLC控制系统的设计原则1、最大限度地满足被控对象的控制要求  充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中

44、最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。  2、保证PLC控制系统安全可靠  保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。 &#

45、160;3、力求简单、经济、使用及维修方便  一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。   4、适应发展的需要   由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善

46、的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 实际上PLC控制系统的设计，按照国外发达国家的标准：首先考虑的是系统的安全性、可靠性设计，然后才是根据控制工艺要求进行控制流程设计，然后就是编写切实可行、高效的PLC程序，这里在安全性、可靠性设计要求的前提下，编写相应的PLC程序非常重要，硬件上保证的安全性，以及软件PLC程序中的安全考虑应该同步进行。根据实际生产需要，我们选择欧姆龙经过分析，选择了欧姆龙公司生产的CP1E系列PLC作为系统的控制器。在炮弹称重控制系统中，使用上位机设计的人机操作界面，可节省PLC

47、 的输入/输出点数。经过分析，确定炮弹称重控制系统共需要15点输入和5点输出，为了以后的调整和工艺改进的需要，在实际统计的I/O点数基础上，一般应加上 1020的备用量，因此选用了 CP1E-40DR 型 PLC，它具有24点输入和16点输出。3.2.2 I/0点的分配考虑到系统控制功能的要求，本系统PLC数字输入输出点的分配如下：1.输入点分配各控制按钮、接近开关位置传感器信号以及增力缸压力传感器信号在PLC输入口上。2.输出点分配各步进电机驱动器的控制信号、声光报警信号、固态继电器的控制信号在PLC输出口上。序号输入输出地址标签定义地址标签定义10.00SB1.0手动模式100.00KM1