基于PLC的小型包装机控制系统设计

1、基于PLC的小型包装机控制系统设计摘要： 本文介绍了一种块状糖果包装机的控制方案，从软、硬件两方面阐述了系统的组成和功能。根据糖果包装工艺特点，本系统流程主要为推搪-包糖-喷胶-截断。以三菱FX2N 系列 PLC 为控制核心， 利用 PLC 的强大功能，以松下 VF0 变频器控制一台三相异步电机完成上述流程，同时电气装置也能够按照设计要求稳定运行。本系统外部电路简单，具有微型化和低能耗的特点。此外，本系统加强了人机互动，利用力控组态软件开发了糖果包装机控制系统界面，实现包装过程的自动跟踪与监控。组态软件是新型的工业自控控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统

2、。关键词 ：三菱，PLC，糖果包装机，力控组态软件word 文档 可自由复制编辑Design of Control System of Small Packaging Machine Based onPLCAbstract: The dissertation has introduced a control scheme of candy wrapping machine and the system composition and function are computerized from both software and hardware. According to the chara

3、cteristics of candy wrapping technology .The system psr ocess is: candy push-candy wrap-glue spray cutting off. The Mitsubishi sFX2N series PLC has been usedo natsrothl ceocre, with the higherpower of PLC, using Panason ic s VFOfre quency changer to control a three-phase asynchronous motor to realiz

4、e the process above. According to the design requirements ,the electric installation can operate stably. The system esxternal circuit is simple, miniaturized and low-consumptive. Moreover, the system strengthens the human-computer interaction, using the force control configuration software to develo

5、p the interface of candy wrapping machine and realize the wrapping process asu tomatic tracking and monitoring.Keyword ： Mitsubishi ， PLC ， candy wrapping machine ， Force control configuration software1 绪论 11.1 研究的背景及意义11.2 研究的现状及发展趋势11.2.1 国外包装机现状 11.2.2 国外糖果包装机现状及发展趋势 11.2.3 我国糖果包装机现状 21.2.4 PLC与组

6、态软件相结合 21.3 主要研究目的及任务 52 糖果包装机系统分析及控制系统总体设计 52.1 糖果包装机生产工艺概述 52.2 糖果包装机控制要求 62.2.1 PLC控制系统选择 62.2.2 系统运行方式 73 糖果包装机控制系统硬件设计与选型 93.1 PLC 的选型 93.2 I/O 点数的确定 103.3 系统主要器件的选择 113.3.1 三相异步电机113.3.2 变频器的选择 113.3.3 传感器的选择 133.4 硬件连接图 134 糖果包装机控制系统软件设计 154.1 设计系统流程图 错误！未定义书签。4.2 梯形图的编写 164.2.1 启动程序 164.2.2

7、程序过程 164.2.3 梯形图的变换及保存 174.2.4 程序调试及运行 175 力控组态软件的开发和设计 185.1 力控组态软件简介185.2 力控组态软件的实现195.2.1 新工程的建立 195.2.2 包装机组态开发 205.2.3 力控仿真运行 27总结 30附录A31附录B33参考文 献 35致谢 371 绪论1.1 研究的背景及意义食品行业是满足人民“衣食住行”需求的基础性行业，在国民经济中处于重要地位，具有不可替代性，尤其是目前我国居民收入日益提高、生活质量不断改善，对食品的需求也日趋多样化，全国食品工业面临良好发展契机，食品工业规模快速增长，经济效益也大幅提升，产业结构

8、和增长方式进一步优化。去年食品工业增加值占全国工业经济比重达到十分之一强，并且呈逐年上升趋势。食品行业的快速发展必定会带动食品包装业的发展，所以对食品包装机的改造创新是非常必要的。自 2003 年以来 , 中国糖果市场一直保持着8%12%的增长速度, 比全球糖果市场年均增长速度高出近6个百分点 , 成为食品工业中快速发展的行业之一1。 2008年 , 虽然受到三聚氰胺事件冲击, 部分奶糖销售量下滑, 但市场总体仍保持了增长趋势。预计今后数年内 , 糖果行业将保持10%左右的增长速度。此外, 我国目前人均年糖果消费量为1.16kg,与北美、西欧、澳大利亚等国家人均年消费量9.36kg 2相比 ,

9、 存在巨大差距, 表明我国糖果产业具有很大的发展潜力和良好的发展空间。糖果包装是糖果生产过程中的一个重要环节，封装的速度和精度直接影响企业生产的效率和效益。1.2 研究的现状及发展趋势1.2.1 国外包装机现状包装机械系集机、电、气、光、生、磁为一体的机械电子设备。近年，世界四大包装机械强国美、日、德、意加大技术开发力度，使智能化、高效化、资源高利用化的高新产品不断涌现3 。提高自动化程度是包装机械发展最重要的趋势。品种和产量均居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合，实现机电一体化控制，将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多应用于包装机械之中。日本则善长于微电子技术，用以控

10、制包装机械，有效地促进了无人操作和自动化程序的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高自动化程度。几年前，德国包装机械系统设计时，自动化技术在整个系统操作及运行中还只占30，现在已占到50以上。1.2.2 国外糖果包装机现状及发展趋势随着国外糖果制造业的迅速发展，糖果制品的品种和样式层出不穷，日益新颖。为了适合市场变化的需要，大规模地提高劳动生产率，糖果包装机械制造商不得不经常设计和改进各种形式的糖果包装机。在充满竞争色彩资本主义国家，包装机制造商各有千秋，互不逊色。就糖果包装机而言，要数美国、西德、意大利和英国名列前茅。这些国家的包装机制造商一般都有四五十年历史

11、，可称得上经验丰富，名不虚传。纵观门类繁多的包装机，各有不同的特点，概括为三点：一在保持中速稳定的基础上，向高速包装前进。 二同一部机器包装花样多种。即使单一品种的包装机器，可包尺寸范围也比较大。三采用多层包装，一般为三层。一般来说，世界各国糖果制造商采用的糖果包装机以中速的多。日本国内糖果包装机虽然形式多样，但特别高速的却少见，一般都在400-600转 / 分，机器运转正常，稳定性好。1.2.3 我国糖果包装机现状我国糖果和巧克力行业的生产历史不过半个世纪。其产品包装经历了从手工包装、半机械化包装、连续化机械包装阶段, 到目前已有部分大企业引进国外先进的自动化包装机 , 实现了包装自动化。在

12、发展的过程中也仍有部分小企业还在沿用手工包装, 但随着包装技术的发展, 手工包装会越来越少4 。 糖果、 巧克力制造商在对标准化的产品包装时,一般需要高速、自动化的包装机, 以追求规模经济的包装成本优化。在包装机上, 通常采用全伺服电机、光电跟踪、高速摄像等当今最新的技术, 以提高包装机效能, 目前已有每分钟15002000粒的高速枕式硬糖包装机5 。我国目前块状糖果包装机的整个设备可以分为三大部分：生产线送糖部分，糖果包装部分，包装纸部分。生产送糖部分直接与糖果生产线相连，通过传送带将糖果送至糖果包装部分入口处。糖果包装部分是周期性的重复动作。整个包糖过程包括如下几个步骤：推糖送纸包装喷胶截

13、断成品。1.2.4 PLC 与组态软件相结合可编程序控制器PLC 是以微处理机为基础并综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是计算机技术应用于控制领域的新产品6 。 它与CAD CAM、 机器人技术一起被称为当代工业自动化的三大支柱，以高可靠性、易操作性、灵活性等优点在现代工业控制领域得到广泛的应用。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准，PLC的编程语言包括以下五种：梯形图语言、指令表语言、功能模块图语言、顺序功能流程图语言及结构化文本语言7 。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设

14、计。 (1) 功能完善：PLC的输入输出系统功能完善，性能可靠，能够适应各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计数器、主控机电器以及移位寄存器、中间继电器等。由于采用了微处理机，它能够很方便的实现延时、锁存、比较、跳转、强制I/O 等诸多功能，它不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转换以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、 监控、 打印及报表生成等功能。此外，它还可以和其他微机系统、控制设备共同组成分布或分散控制系统，还能够实现数据传送、矩阵运算、闭环控制、顺序与查表、函数运算及中断等功能。因此PLC具备极强的适应性，能够很好地满足各种类型控

15、制的需要。 (2) 模块化结构，硬、软件开发周期短：PLC的硬件结构全部采用模块化结构，可以适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的各种控制要求。硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，为控制系统的硬件设计提供了方便、快捷的途径，可以大大缩短硬件系统的开发周期。软件编程支持梯形图逻辑语言，直观、方便，只要有了通常的继电器梯形图、逻辑图或逻辑方程，就等于有了PLC系统用户程序，大大减少了系统软件开发的工作量。另外，这一特点对于PLC系统取代原有继电器控制系统，进行老设备改造也是十分有利的。总之，使用PLC可大大缩短整个系统设计、生产、调试周期，节约系统投资。(3) 维护操作方便，扩展容易：P

16、LC的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，PLC能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O 点状态、异常状态、电源状态等，均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员监视系统的工作状态。PLC采用梯形图逻辑编程，有利于电气操作人员对PLC的编程，可以方便地调整系统的程序和组态。(4) 性能稳定，可靠性高：PLC产品都有严格的技术标准，这些标准保证了PLC能在恶劣的工业环境下正常运行。它在电子线路、机械结构以及软件结构上都都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路，在机械

17、结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精心考虑，所有这些使得 PLC具有较好的性能和较高的可靠性，一般平均无故障时间可达几万小时以上。另外，PLC还具有较完善的自诊断、自测试功能。(5) 具有较高的性能价格比：随着PLC产品的的不断更新和规模化的生产，其性能价格比日益提高。(6)PLC 的软件容易掌握：PLC 的最主要特点就是容易学习和掌握，PLC采用了梯形图语言，梯形图是非常容易学习和理解的。它是在常规继电器展开图的基础上，采用计算机软件技术形成了一套风格独特的形象编程语言，并保持梯形图语言中的符号和定义与常规继电器展开图完全一致。这样就使电气工作人员在使用时变得非常容易，基本不会存在计算机技

18、术与传统继电器技术之间的专业“断层”问题。在对 PLC 基本的工作原理和编程技术有所掌握之后，就可以结合实际工程的需要进行应用方面的设计，从而将PLC应用到实际的控制系统中去 9 。PLC 控制系统的开发周期一般要经过系统功能分析、确定 I/O 点数， PLC选型， 地址分配，编写控制程序，现场调试，编制技术文件等过程，其中编写控制程序和现场调试将占用开发周期的大部分时间8。程序编写完成后，要对程序的可行性及控制功能正确与否进行调试和必要的测试。在现场调试阶段，PLC 将与实际被控对象联调，控制实际被控对象产生动作，以检验程序及整个系统运行是否满足预定的控制要求。由于编制的 PLC 软件可能不

19、是十分完善，所以调试的一个主要内容，就是要排除编程中的一些错误及考虑不周的程序缺陷。现场调试过程中还需要组织大量人力物力，为系统的调试提供各种保障，现场调试不成功时则需要反复修改测试，所以采用这种传统方法对PLC控制系统的调试，存在既繁琐又费时费力且具有一定风险的缺点9。 目前的软PLC 系统只做到了控制系统的最底层的控制层和策略层，但对位于控制系统上层的监控层和管理层的功能还有待开发10。 市场上出现了一些遵循IEC61131 3标准编程环境的软PLC，但这些系统只提供了对控制程序的编程以及对I/O 口的逻辑控制，没有提供完善的实时监控、数据趋势、生成报表和报警等解决方案10。近年来组态软件

20、发展迅速，品种繁多，国外的产品有FIX、 Intouch 等 12。这些软件虽然功能强大但价格昂贵，以力控等为代表的国产组态软件吸引了国外软件的优点，在功能上等同于国外组态软件，而且具有全中文菜单，符合国人思维习惯，便于使用开发，性价比高，近年来得到了广泛的应用。力控组态软件是对现场生产数据进行采集与工程控制的专用软件，同其他软件一样，其最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式进行系统集成 13 。它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大提高了

21、集成效率13。糖果机的发展方兴未艾， “多功能一体化”是糖果包装机的发展趋势。在糖果机的控制系统设计中，如果采用组态软件和PLC控制系统相结合，通过计算机全真模拟被控对象，在计算机上对整个PLC控制系统进行模拟调试，在仿真状态中直观地对PLC控制系统程序的错误和缺陷进行检测和修正，待程序完全正确时，再进行现场实际联机调试，将大大提高现场调试的效率，降低系统调试的费用和风险14。1.3 主要研究目的及任务本设计结合某块状糖果包装机的动作流程特点，以PLC技术为基础，构建设计完成糖果包装机的控制系统设计方案，控制系统中的主要电路的设计，实现系统的自动化、智能化。其中应该完成的具体任务包括以下几点：

22、(1) 查阅相关文献资料，了解糖果包装机的工艺特点；(2) 熟悉工艺流程后，根据其确定控制系统设计方案；(3) 对控制系统所用的设备进行选型；(4) 根据所选设备绘制相关的外部接线图；(5) 利用 GX-developer软件进行编程；(6) 利用组态软件对程序进行调试，监控。2 糖果包装机系统分析及控制系统总体设计2.1 糖果包装机生产工艺概述糖果包装机主要通过一台2.2KW的三相异步电机带动各机械部分完成包糖的各种动作。糖果包装工艺流程如图2.1 所示。图 2.1 工艺流程图裸糖经过流水线到达糖果包装机，当位于糖果包装机入口出的光电传感器检测到有裸糖到来时，控制推搪的电磁阀得电，推搪机构动

23、作，当糖果运行到限位开关1 处，控制糖纸转盘电磁阀得电，糖纸转盘转动，按照预先设定的步骤进行包糖动作。包糖结束后，糖果运行到限位开关2 处，控制截断粘合的电磁阀得电，该机构下降动作，把包装纸截断，粘合之后，糖果经传送带传送至成品糖库。在传送过程中，由于传送带的楔形挤压作用，糖纸粘合完成，同时也对其进行了更好的整形。另外，在运行过程中出现变频器故障、断纸缺纸故障时，系统都会指示出来并停止动作。在传送带上如果有糖果，继续执行此过程；如果没有糖果，则等待；如果等待时间超过10s，传送带停止运行。2.2 糖果包装机控制要求2.2.1 PLC 控制系统选择控制系统和远程I/O 控制系统。由于糖果包装机的

24、控制对象相对集中，主要有变频器控利用PLC 可以构成多种控制系统：单机控制系统，集中控制系统，分散型控制等，因此选择集中控制系统。集中控制系统模型如图所示。各被控对象直接与PLC 的 I/O 口相连接，进行通信、控制182.2 集中控制系统模型2.2.2 系统运行方式糖果包装机的运行，采用自动运行和手动运行方式：(1) 手动运行：可以用按钮对包装机的各个部分进行单独控制，便于调机，主要用于故障的检修与恢复。(2) 自动运行 : 按下启动按钮，系统即开始连续、协调、周期性地完成各包装动作，直到系统接收到停止运行信号。与运行方式对应的是停止运行方式。糖果包装机的停止运行方式包括正常停运、暂时停运、

25、紧急停运三种：(1) 正常停运是按下该开关后，各机械动作停止，传送带停止传送。(2) 暂时停运指按下该开关后，特殊继电器M8034得电，全部输出继电器失电，动作停止；将开关断开后，M8034失电，输出继电器恢复到原来状态，小车继续运行。(3) 紧急停运是指用开关将PLC的输出电路的电源切断，直接断开接触器，这种方式比较可靠。2.2.3 设计系统流程图按照所查阅的糖果包装机工艺，可设计控制控制系统流程图，如图2.3。初始化程序程序开始故障指示故障指示3 糖果包装机控制系统硬件设计与选型2.3 系统流程图手动手动程序结束3.1 PLC 的选型PLC 基于计算机，但不等同于计算机。普通计算机进行入出

26、信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就行了。而PLC 则还要考虑信息入出的可靠性、实时性以及信息的使用等问题。特别是要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。PLC 与通用计算机控制系统之间的区别是：PLC 是专门为工业控制而设计的，而通用计算机是专门为科学计算和数据处理设计的19。尽管二者都采用了计算机系统，但是二者设计的出发点不同，因而他们在结构上也有很大差别，使用对象和使用环境也有所不同。 PLC 抗干扰能力强，能适应工业现场的温度、湿度及相当程度的振动。其输入/输出采用光电隔离技术或其它隔离技术，并配有输出继电器或输出晶体管等输出部件，由于这些输出部件能够直

27、接承受较大的负载，因此它们可以直接驱动小型电机等负载20 。 PLC 使用专门的面向工业对象的编程语言，使程序的编制和修改都非常方便。而通用计算机，它的输出信号通常都需要数模转换并放大后才能驱动工业负载。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先进的系列21 。 由于FX2N系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它拥有无以匹及的速度、高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，FX2N是从16 到 256 路输入输出的多种应用的选择方案22。产品特点 23 :(1) 节省空间：其体积仅相当于以前ans系列

28、PLC 的 60%；(2) 节省配线：优越的模块插口设置可节省配线时间和空间；(3) 安装灵活：有多种主基板和扩展基板供选择；(4) 强大的网络功能：相比前产品更为支持cc-link，在软件Gx-developer的设置下，可以方便地使用cc-link 模块， 减小编程时间。并且支持modbus， profibus， devicenet， asi，太网等等；(5) 高性能模块：提供有多种特殊功能模块，功能更为强大。并且有相关设置软件，编程及调试更加方便。根据分析，以及I/O 点数确定并按20%-30%备用量原则，选择三菱FX2N-48M。它R含有 24个输入点，24个输出点，且为继电器输出。3

29、.2 I/O 点数确定通过对工艺流程分析，确定了该系统的I/O 点数，其中系统启动控制按钮和系统停止控制按钮为点动按钮，按下后不保持，软件中通过置位复位控制系统的顺序启动和停止。由于所选三菱系列PLC地址顺序以8 进制编号。表3.1 中列出了输入继电器、输出继电器的分配情况。表 3.1 PLC I/O 分配表输入项目名称对应输入地址光电开关X0推搪开关X1糖纸转盘开关X2限位开关SQ1X3喷胶截断X4限位开关SQ2X5启动X6停止X7连续 /单周X10暂停X11手动X12变频器故障X13缺纸断纸X14截断上限位X15截断下限位X16( 续表 3.1)输出项目名称对应输出地址电动机启动Y0推搪电

30、磁阀Y1糖纸转盘电磁阀Y2喷胶截断电磁阀Y3变频器故障指示灯Y4缺纸断纸指示灯Y5上限位指示灯Y6下限位指示灯Y73.3 系统主要器件的选择3.3.1 三相异步电机系统采用PLC进行集中控制，主要控制对象为一台2.2KW的三相异步电机，主电机的参数如表2.1 所示。主要的控制器件包括：PLC、变频器等。表 3.2 Y2-100L1-4 三相异步电机主要技术参数型号额定 功率满载时堵转电 流堵转转 矩最大转矩KW转速 (r/min)电流 (A)效率(%)功率因数 (cos)额定电流Ist/I N额定转矩Tst/TN额定转矩TM/TNY2-100L1-42.214305.16800.817.02.

31、32.33.3.2 变频器的选择在该糖果包装机的控制系统中，变频器主要用于实现传送带的起动、停止。系统选择松下变频器VF0。松下变频器的全称是“松下交流变频调速器”，主要用于控制和调节三相交流异步电机的速度。主要由整流( 交流变直流) 、滤波、逆变( 直流变交流) 、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。通过改变电源的频率来达到改变电源电压的目的，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，松下变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等24 。超小word 文档 可自由复制编辑型变频器VF0，体积小巧，体积仅是松下变频器过去产品的40 56 ，

32、但其功能却没有因此而减少，而且在设计中更是增加了一些人性化设计，操作简单，功能强大，可由 PLC发出的PWM信号直接调节频率。主要涉及的变频器参数是P66、 P01、 P02、 P08、 P09。(1)P66 是用来初始化变频器参数的，当其被设置成“1”后，变频器之前的所有参数设置都被恢复到出厂时的设置。(2)P01 和 P02分别用于设定变频器的启动和停止时间，及变频器从起动到输出最大频率的时间。变频器默认基频是50HZ。(3)P08 是变频器的“选择运行指令”，它决定了变频器的控制方式，即使采用面板控制方式还是采用外部按钮控制方式。(4)P09 是频率设定信号，它决定了变频器输出频率的控制

33、方式。以下是松下变频器VF0系列操作面板24 ：操作面板功能如下表3.1 松下变频器VF0系列操作面板表 3.2 操作面板的功能显示部位显示输出的频率、电流、线速度、异常内容、设定功能时的数据及其参数NoRUN （运行）是变频器运行的键STOP（停止）使变频器运行停止的键MODE （模式）切换 “输出频率· 电流显示”， “频率设定· 监控”等各种模式以及将数据显示切换为模式显示所用的键SET（设定）切换模式和数据显示以及存储数据所用的键。在“输出频率·电流显示模式”下，进行频率显示和电流显示的切换UP（上升）改变数据或输出频率以及利用操作板使其正 转运行时，用于

34、设定正转方向DOWN （下降）改变数据或输出频率以及利用操作板使其反 转运行时，用于设定反转方向频率设定钮用操作板设定运行频率而使用的旋钮3.3.3 传感器的选择系统中用到了光电开关和行程开关。光电开关传感器位于糖果包装机的入口处，当有糖果到来时，发出信号，并传送给PLC， PLC 控制位于传感器附近的推糖电磁阀吸合。而所用到的行程开关又称接近开关，它可以代替触头行程控制盒限位保护，还可用于高频计数、测速、液位控制、零件尺寸检测以及本系统中所用到的加工程序的自动衔接等的非接触式开关。3.4 硬件连接图通过上述系统的工艺流程分析及硬件选择，可设计外部接线如下图：word 文档 可自由复制编辑3.

35、3 外部接线图4 糖果包装机控制系统软件设计本次设计所使用的编程软件为GX-Developer25， 适用于Q、 QnU、 QS、 QnA、 AnS、AnA、 FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及 FB、 Label 语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。4.1 程序编写如图 4.1 所示，按下启动按钮X6， Y0 得电自锁，电动机运转，传送带启动，若检测到电动机启动后，光电开关未检测到有糖块，则等待1min，若 1min 后仍没有糖果，电动机停止。 若按下停止按钮X7， S20S22复位，电动机停止。按下X11，

36、特殊继电器M8034得电，暂停。图 4.1 起动停止将开关打到自动挡，当光电开关检测到糖块时，初始状态步S0 复位， S20 置位，推搪线圈得电，动作，依次类推，注意喷胶截断动作前要确定其是否在下限位，不在才能动作。若将操作方式打到连续档位，X10 得电，回到状态步S20，连续动作。打到单周期，则 X10 不动作，回到状态步S0，停止动作。部分程序如图4.2所示。图 4.2 部分自动控制梯形图该系统的手动梯形图如图4.3所示。4.3 手动控制梯形图手动梯形图和自动控制梯形图不能同时由PLC 读取， 必须使用跳转指令CJ。 (总梯形图见附录A，由于配合力控的监控，必须将输入X 改为辅助继电器M，

37、改后梯形图见附录 B)4.2 梯形图的输入4.2.1 启动程序点击桌面上的“ GX-Developer”快捷图标。进入 PLC 的工作环即GX-Developer 操作界面，选择菜单栏“工程 ”中的 “创建新工程”选项，选择PLC 类型，如图4.2所示。选择PLC 的系列为FXCPU，类型为FX2N(C)，程序类型为梯形图编辑，设置工程名并进行保存。图 4.4 PLC 型号设置4.2.2 程序过程在选择PLC机型后，按照所编流程图，进行程序的输入。如图4.3 所示4.2.3 梯形图的变换及保存当程序编辑好后，程序区段呈灰色，这表明程序需要进行转换。编辑好的程序先通过执行“变换”菜单 - “变换

38、”操作，才能保存。在变换过程中显示梯形图变换信息，如果在不完成变换的情况下关闭梯形图窗口，新创建的梯形图将不被保存，如图4.4 所示。图 4.6 变换操作4.2.4 程序调试及运行(1) 程序的检查：执行“诊断”菜单 - “诊断”指令，进行程序检查，如图 4.5 所示。图 4.7 诊断操作(2) 程序的写入：PLC 在 STOP模式下， 执行 “在线” 菜单-“ PLC写入”命令， 出现PLC写入对话框，如图 4.6 所示，选择“参数+程序”，再按“执行”，完成程序写入PLC，程序见附录。图 4.8 程序的写入操作传送程序时，应注意， 计算机的RS232C端口及 PLC之间必须用指定的缆线及转

39、换器连接。在电脑的设备管理器中查找所用的COM 端后，在“在线”- “传输设置”中进行设置，如图4.7 所示。图 4.9 PLC 端口设置(3) 关闭编程软件GX-Developer，保证力控仿真软件与机箱正常通信。PLC 程序可以控制组态仿真中糖果包装机控制系统的流程。5 力控组态软件的开发和设计5.1 力控组态软件简介力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成， 它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如

40、在分布式网络应用中，所有应用( 例如趋势曲线、报警等) 对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以大大缩短了自动化工程师的系统集成的时间，提高了集成效率。力控监控组态软件能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。力控监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理器、人机界面VIEW、 实时数据库DB、 I/O 驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件等，其中实时数据库是系统的核心。5.2 力控组

41、态软件的实现5.2.1 新工程的建立(1) 在力控组态软件中建立新工程，如图5.1 所示。5.1 新建工程(2) 点击开发，进入开发界面，如图5.2 所示。5.3 忽略进入演示状态5.2 开发新工程5.2.2 包装机组态开发(1) 建立一个新窗口，如图5.4 所示。5.5 创建新窗口(2) 双击“窗口”，新建一个包装机控制系统的窗口，如图 5.6 所示。5.6 新建包装机窗口(3)建立I/O 设备驱动打开开发环境Draw的工程项目导航栏，如图5.7所示。图 5.7 选择 I/O 设备组态双击 “ I/O设备组态”项出现如下对话框，在展开项目中选择“ PLC”项并双击使其展开，然后继续选择“三菱

42、”-“ FX系列(串口)”，如图 5.8所示。图 5.8 选择三菱PLC上述操作后出现“设备配置-第一步”对话框， 如图 5.9所示， 在 “设备名称 ”输入框内键入一个自定义的名称，这里输入“ plc。接下来要设置 ”plc 的采集参数，将设备地址写为 “ 1，其它的保持默认值，点击”“下一步 ”。图 5.9 定义设备名称和地址根据电脑与PLC 的连接端口，进行串口设置。5.10 选择串口通道5.11 设置型号I/O 设备驱动建立完成，如图5.12。图 5.12 I/O 设备驱动建立完成4）数据库建点“ 数据库组态”启动组态程序DBMANAGER 。启动DbManager后出现 DbMana

43、ger主窗口，然后开始建点。以设置光电开关X0 为例，双击点名 ”单元格，出现“请指定区域、点类型”向导对话框，现在“数字 I/0 ”点，出现如5.13 所示对话框.5.13 基本参数设置- “增加”， 对寄存器类型和地址进行设置，此处由于没有外部输入5.14 所示，5.14 数据连接5.15 所示。图 5.15 数据库组态表（5）建立组态画面在工程项目导航栏中点击“标准图库”，根据需要选择适当的精灵，建好后的最终画面如图 5.16 所示5.16 力控画面将图中的每一个精灵语变量关联。例如将电动机关联，如图5.17 所示。图 5.17 电动机关联（ 6）编译脚本程序脚本 if 语块如图5.18

44、所示。5.18 脚本程序5.2.3 力控仿真运行点击起动按钮，电动机起动，指示灯隐藏，糖块运动，光电开关感应。喷胶电磁阀处于上限位，如5.19 所示图 5.19 起动电动机光电开关感应后，推搪电磁阀动作，至SQ1处（呈红色），糖纸转盘转动，指示灯隐藏如图 5.20 所示5.20 推搪经过糖纸转盘，包装糖果，到达SQ2处（呈红色），如图5.21 所示。5.21 包装糖果SQ2感应后，喷胶截断动作，下限位灯亮，如图5.22 所示。图 5.22 喷胶截断当变频器故障开关动作，电动机不起动，仅变频器故障指示灯亮，如图5.23 所示。缺纸故障同样。总结5.23 变频器故障本次毕业设计使我对PLC有了更深

45、层次的理解，也熟悉了GX-DEVELOPE编程软件 R及力控组态软件的使用。通过查阅大量文献资料，设计小型糖果包装机控制系统，我对包装机械的生产流程有了一定的了解。控制系统的开发设计是一项复杂的系统过程，必须严格按照系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与调试的过程来进行。我的设计系统较为基础，仅实现了糖果包装的简单流程。经过此次毕业设计，我深刻的认识到了理论与实际相结合的重要性，书本上学到的东西用起来才知道相差甚远，只有在实践中来完成我们的理论知识。参考文献1 中国投资咨询网. 2009-2012年中国糖果、巧克力行业投资分析及前景预测报告(上中下卷 )M. 北京:中投顾问,2008.2 蔡云升 .国内外糖果生产及包装发展趋势J.中国食品工业, 2006,(8):17-19.3 J.E.Shigley ， Theory of machines and mechanisms .Jr.McGraw-Hill Book company,19880:448452.4 何南至 ,蒋德福.我国食品和包装机械发展的思考J.包装世界 , 2009,(1):2829.5 包燕敏 .软包装和食品包装安全性J.上海包装,2008,(2):16-17.6 杨庆柏PLC 的发展方向1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. Allrights r