包装生产线的plc控制课程设计

1、过程控制系统课程设计题 目: 包装生产线的PLC控制 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 设计地点： 31520 设计时间： 2014.07.01 设计成绩： 指导教师： 本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。摘 要 在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合于现代化的生产需要，并且加重了工人的劳动强度。在这个迅速发展的信息社会，社会在进步，科技在迅猛发展，一切工业生产都在讲究生产效率。如果想在竞争激烈的社会中生存下去，必须顺应社会的发展，科学的改革，运用科学技术，

2、提高生产效率，节约成本，创造效益，方能使企业得以站稳脚步，立足于不败之地。现代的科技信息化时代，逼着工厂企业去探索，创新!为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平。本文主要对包装生产线系统进行运用可编程控制器（PLC）控制研究关键词：自动 ， 包装，PLC， 控制， 设计目录摘 要I第一章 绪论11.1自动包装生产线的提出背景11.2包装生产线的设计目的和意义11.3任务提出：21.4控制要求说明:2第二章 包装生产线的方案设

3、计32.1 设计内容32.2 系统控制总框图4第三章 电气元件的选择及I/O地址分配43.1可编程控制器43.2 电源开关和按钮的选择53.3 熔断器的选择53.4 接触器和热继电器的选择53.5传感器的选择63.6 I/O地址分配63.7 元器件清单：6第四章 PLC程序设计84.1 控制电路图84.2 程序主电路图94.3包装生产线梯形图10总 结12参 考 文 献13附录：语句表14II 第一章 绪论1.1 自动包装生产线的提出背景现代社会中，无论在任何行业，从工厂的生产，到能源的输送，到与人民息息相关的市政工程，甚至人们的工作和休息的楼宇，到处都可以看到自动化系统的身影。自动化系统不仅

4、早就成为了工业和社会生活的一个组成部分，而且是经济发展水平的重要标志。在自动化日益普及的今天，包装机械的自动化程度直接影响到产品的质量和生产效率。在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合现代化的生产需要，并且加重了工人的劳动强度。为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平。自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。近年来

5、，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，使的包装企业以高速度、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就。这些经济实用的自动化技术将会成为未来的发展力量。可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。1.2 包装生产线的设计目的和意义包装生产线是新一代的自动化流水线，具有生产速度高、包装质量好、兼容性好性能稳定等优点，是一种机、电、仪、气、机器人一体化的高科技产品，在纸箱的后道包装中有广泛的应用，可将各种待包物品在纸箱后包装过程中的空纸箱配送、纸箱成形、物品列整输送、机械手装箱、自动拆盖上下封箱、工字角边封箱、批号打印、纸箱捆扎、直角转向、纸箱#字捆扎、

6、输送、机器人码垛、空托盘配送、实托盘输送、实托盘顶捆、实托盘水平捆扎、托盘缠绕、实托盘输出等作业全部实现自动化。自动包装生产线在无人干涉的状况下按规则的顺序或指令主动进行操作或节制的进程，其目的是“稳，准，快”。自动化包装技能普遍用于工业、农业、军事、科学研讨、交通运输、贸易、医疗、效劳和家庭等方面。采用自动生产线不仅可以把人从沉重的体力劳动、局部脑力劳动以及恶劣、风险的任务情况中解放出来，并且还能扩展人的器官功用，极大地提高劳动生产效率，加强人类看科技和革新世界的才能。自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，

7、使的包装企业以高速度、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就。1.3 任务提出：包装生产线示意图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。当合上电源开关，传送带2启动，包装箱随传送带2运动并到达指定位置，碰到光电开关SC2停止。为使空箱恰好对准产品传送带的末端，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。包装箱到达SC2后，传送带2停止，时间继电器延时两秒后，传送带1运动，物品放在传送带1上，为了准确的计算包装品数量，在物品流出传送带1时，由物品检测器计数

8、，传感器根据在物品通过时发出的脉冲信号计数。当流入包装箱的产品为10个时，传送带1停止，阻止后面的物品流出，同时传送带2启动运行，已包装的包装箱流出，同时下一个空包装箱到达指定位置，完成一个工作过程。如果不按停止按钮，该生产线将按着规定工作顺序工作循环下去。按下停止按钮，传送带1和2均停止。 1.4 控制要求说明: 按下启动按钮SB1后，传送带1和传送带2运转，传送包装物品到传送带2。 当传送带2上有3个物品后，挡板电动机M1正转，驱动挡板上升，阻止后面的包装物品继续运送到传送带2上。 当挡板上升到位，上限位开关SQ3动作，挡板停止上升，推动器电动机M2正转，将3个包装物品向前推出。 当推动器

9、到达前限位开关SQ2动作，推动器停止向前，推动器电动机M2反转，驱动推动器后退。 当推动器后退到位时，后限位开关SQ1动作，推动器停止后退，推动器电动机M2停转。此时挡板电动机M1反转，驱动挡板下降。 当挡板下降到位，下限位开关SQ4动作，挡板回到初始位置。第二章 包装生产线的方案设计2.1 设计内容现代社会对物品的包装要求越来越高，为使包装出的物品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求包装机具有精确的动作、定位精度及较高的生产率，因此对包装线的控制要求是越来越高。物品下落，传感器计数计数到10，M1停止M2运动到SQ2M2停止M1运动包装箱运动开关启动，传送带2运动 图2-1 包 装 生 产

10、 线 的 工 作 流 程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。为使空箱恰好对准产品传送带的末端，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，会自动落入包装箱内，并由另一传感器转换成计数脉冲。本控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点，具有良好的应用价值。由自动包装生产线的工作流程可以发现主要有传送带运动，计数器计数几部分组成，所以该系统输入信号有：启动信号，传感器

11、计数，包装箱到位检测，过载保护等。输出信号有：计数器计数输出，电动机带动传送带运动等。2.2 系统控制总框图系统硬件配置机构框图所示，包括中央处理单元及I/O扩展单元、检测元件（光电开关和接近开关等）、控制元件（交流接触器和电磁阀）以及执行元件（电动机）等几部分。操作人员给出操作指令并指示设备的运行状态，机器启停、功能切换、工况检测、运行状态、故障报警等，检测元件检测料位位置、投料结束信号，以及各部分的动作完成情况；PLC自动循环扫描各个输入输出点的当前状态，并根据梯形图程序所确定的逻辑关系跟新输出点的状态，通过通断交流接触器和电磁阀来控制电动机的启停，从而完成从包装箱到位到产品落入包装箱内完

12、成计数，流动的过程，完成一个工作流程。控制元件检测元件 输入输出单元中央处理单元CPU执行元件第3章 电气元件的选择及I/O地址分配3.1 可编程控制器可编程控制器（Programmable Controller）的英文缩写是PC，容易同个人计算机（Personal Computer）混淆，因此通常都称其为PLC（Programmable Logic Controller）。PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工

13、业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。3.2 电源开关和按钮的选择开关是用于接通和断开电路的电器。常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。随着社会和科技的不断发展，现代工厂企业车间甚至用户都不在运用这些“古董”产品，被取而代之的是断路器。断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合

14、。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。断路器的分类方式有多种，常见的有按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作；按结构分：有万能式和塑壳式；按使用类别分：有选择型和非选择型；按灭弧介质分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空气式；按动作速度分：有快速型和普通型；按极数分：有单极、二极、三极和四极等；按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。在这里我们主要介绍三种根据使用级别和分断能力从大到小依次是：框架式（万能式）断路器；塑壳式断路器；小型断路器。按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起

15、动器等。3.3 熔断器的选择熔断器其实就是一种短路保护器，主要进行短路保护或严重过载保护。根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。3.4 接触器和热继电器的选择接触器（Contactor）狭义上是指能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。它应用于电力、配电与用电。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系

16、统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。它的控制对象主要是电动机、电热设备、电焊机及电容器组等。热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用3.5 传感器的选择传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要

17、求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路组成。3.6 I/O地址分配 3.7 元器件清单：旋转编码器 类型 ：增量型旋转式编码器 品牌 ：欧姆龙 型号 ：E6A2-CW3E 外型尺寸：25（mm） 适用范围 ：低、中分辨率型 读出方式：接触式 工作原理 ：增量式 价格 ： 35RMB/ 个 最高响应频率： 30KHZ 工作电压： 5-12V驱动、停止开关 品名 ：按钮开关 启动开关 型号 ： LA38-11 （红/绿） 触点 ：双触点(一常开触点 一常闭触点)光电检测器 型号 ：YBLX-X2 工作电压：20V热继电器 型号 ：NR2-25G/Z 额定

18、电流：0.1-10A接触器 型号 ：CJIOZ-40/3 额定电压：220V 额定电流：10A 限位开关 低压断路器 型号：DZ5系列低压断路器 工作电流：0.15-50A 熔断器 型号 ：RL1-15 工作电流：2-20A 电动机 型号 ：Y80M2-2 额定电压：380V 额定电流：2.5 型号 : YBLX-X2 额定电压：220V 第4章 PLC程序设计4.1 控制电路图 PLC控制系统的大多数I/O都属于开关量信号，信号的连接方式与PLC、I/O模块有关，下面主要介绍PLC常用的开关量I/O信号的连接方式、接口电路原理与I/O接口线路的设计特点。PLC控制系统的各种按钮、行程开关、接

19、触器/继电器触点、传感器的检测输入等都属于开关量输入信号的范畴。开关量输入信号一般都可以与PLC直接连接，通过接口电路转换成内部信号，不同PLC的输入接口电路可能有所不同，但其工作原理类似。为了提高系统的抗干扰能力与可靠性，输入接口电路一般都需要用光耦进行一次与两次电路的绝缘，接口电路通常还设计有RC滤波电路，因此输入信号的响应一般有10ms左右延时。该系统PLC输入接线图如下图4.2 程序主电路图包装系统中，设备多，工作电压也不尽相同。三相异步电动机工作电压是380V(AC)，PLC的工作电压为220V（AC）,传感器的工作电压为24V DC。PLC控制系统中的控制回路是指由继电器、接触器等

20、低压电器构成的强电控制回路。控制回路一般有AC 220V与DC24V两类。作为控制回路设计同样必须以系统运行的安全、可靠性作为最高准则。控制回路的设计不仅要考虑设备的正常运行情况，还要考虑到设备的机械部件、电气元件发生故障，以及出现误操作、误动作情况下的紧急处理。无论出现任何情况。控制回路必须保证设备的安全、可靠停机，且不会对操作及维修人员的人身与设备造成伤害。控制回路的动作设计应尽可能简洁、明了，以方便操作与维修；电气元件尽可能统一，生产厂家不宜过多；控制回路的电压应符合标准规定，种类不宜过多等。4.3 包装生产线梯形图PLC的编程方法主要有经验设计法和逻辑设计法。逻辑设计是以逻辑代数为理论

21、基础，通过列写输入与输出的逻辑表达式，再转换成梯形图。由于一般逻辑设计过程比较复杂，而且周期较大，大多采用经验设计的方法。所谓经验设计是在一些典型应用基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，选用一些基本环节，适当组合、修改、完善，使其成为符合控制要求的程序。一般经验设计法没有普通的规律可以遵循，只有在大量的程序设计中不断地积累、丰富自己，并且逐渐形成自己的设计风格。一个程序设计的质量，以及所用的时间往往与编程者的经验有很大关系。所谓常用基本环节很多是借鉴继电接触器控制线路转换而来的。它与继电接触器线路图画法十分相似，信号输入、输出方式及控制功能也大致相同。对于熟悉继电接触器控制系统设计原理的工程技术人员来讲，掌握梯形图语言设计无疑是十分方便和快捷的。下面我们使用起保停电路的顺序控制的方法编制PLC程序。总 结在本次课程设计中，除了锻炼自己的能力外，也积累了不少的经验，同时发现有不少值得改进的地方，现总结如下：完成了电气控制系统硬件和软件的设计工作，使系统能够按预期的目标正常地运行。程序设计时结构清晰，易于检查和修改。而且为以后软件的维护和改进提供了方便。对系统的可靠性进行了充分的考虑，加入了各种的保护措施，尽量消除了各种可能的事故隐患。PLC