包裝機(jī)計(jì)數(shù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、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)，作出相應(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 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。1.2 生產(chǎn)線自動(dòng)化的發(fā)展概況中國(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

2、有非常大的發(fā)展?jié)摿??？刂葡到y(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。現(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

3、系統(tǒng)、基于PC 的控制系統(tǒng)等。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)。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)使用的繼電器數(shù)量很多

4、，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，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司率先研制出第一臺(tái)可編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC ），并在通用汽車公司的自動(dòng)裝配線上試用成功。70年代出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)，即直接數(shù)控（DNC ）系統(tǒng)，由一臺(tái)較大型計(jì)算機(jī)控制與管理多臺(tái)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工中心能完成多品種，多工序的產(chǎn)品加工。近年來(lái)又出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS ），綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD ），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM ），智能機(jī)器人等多項(xiàng)高技術(shù)。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)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順序控制等功能，還具有PI

5、D 等特殊控制功能，可直接進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換，還開(kāi)發(fā)管控一體化。1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容一、概述對(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)品裝箱前及裝箱后由傳送帶傳送。生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制裝置示意圖如圖1-1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。 圖1-1 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制裝置示意圖二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求用PLC 控制整個(gè)控制裝置要達(dá)到以下要求:（1） 按下控制裝置啟動(dòng)按扭后，傳送帶B 先啟動(dòng)運(yùn)行，拖動(dòng)空箱前移到指定位置，到達(dá)

6、指定位置后，由SQ2發(fā)出信號(hào)，使傳送帶B 制動(dòng)停止。（2） 傳送帶B 停車后，傳送帶A 啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)，由傳感器檢測(cè)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)停止，傳送帶B 啟動(dòng)運(yùn)行。（3） 上述過(guò)程周而復(fù)始地進(jìn)行，直到按下停止按扭，傳送帶A 和傳送帶B 同時(shí)停止。其工作流程圖如圖1-2所示。（4） 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。（5） 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。圖1-2 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖在傳統(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，

7、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)有兩個(gè)傳送帶，即包裝箱傳送帶和產(chǎn)品傳送帶。包裝箱傳送帶用來(lái)傳送產(chǎn)品包裝箱，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)產(chǎn)品傳送帶的末端，以便使產(chǎn)品剛好落入包裝箱中，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。產(chǎn)品傳送帶將產(chǎn)品從生產(chǎn)車間傳送到包裝箱，當(dāng)某一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)落入包裝箱內(nèi)，并由另一傳感器轉(zhuǎn)換成計(jì)數(shù)脈沖。依據(jù)提出的要求，我們需要解決的關(guān)鍵是對(duì)傳送帶B 拖動(dòng)空箱到指定位置的控制；以及傳送

8、帶B 制動(dòng)后傳送帶A 的啟動(dòng)和傳送帶A 制動(dòng)后傳送帶B 的啟動(dòng)，怎么使其形成一個(gè)循環(huán)的過(guò)程，對(duì)傳送帶的控制還應(yīng)該設(shè)置報(bào)警功能；同時(shí)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；最后還要對(duì)傳送帶A 運(yùn)送的產(chǎn)品進(jìn)行指定數(shù)量的檢測(cè)。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。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)。 第2章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.1 方案論證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

9、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。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。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

10、。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。而采用PLC 可編程序控制器，其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）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，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)。（2）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，因而通用性強(qiáng)。

11、而且現(xiàn)場(chǎng)接口容易，設(shè)計(jì)周期短。（3）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。 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)，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 控制傳送帶實(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

12、制兩種控制方式。在生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制的傳送帶控制系統(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。因此，本文選擇PLC 控制系統(tǒng)。2.2 PLC 的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理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 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、

13、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2-1所示。圖2-1 PLC的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖輸入部分：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?？刂撇糠?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)生各種輸出控制信號(hào)。 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。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.

14、 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)。 程序控制:在程序執(zhí)行階段，PLC 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(xiě)入有關(guān)輸出映象寄存器中。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

15、計(jì)算機(jī)。2.3 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC 控制系統(tǒng)圖如圖2-2所示。圖2-2 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC 控制系統(tǒng)圖1 當(dāng)按下控制裝置的自動(dòng)控制按鈕后，傳送帶B 先啟動(dòng)運(yùn)行，拖動(dòng)空箱前移至指定位置，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。2 傳送帶B 停車后，傳送帶A 啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)，由傳感器檢測(cè)產(chǎn)品數(shù)量達(dá)12個(gè)時(shí)，傳送帶A 制動(dòng)停止，傳送帶B 啟動(dòng)運(yùn)行。3 上述過(guò)程循環(huán)地進(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2-3所示。 4 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

16、 的運(yùn)行，以便于調(diào)試和維修。 圖2-3 生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱工作流程圖5 此流程由計(jì)數(shù)器、傳感器、紅外線感應(yīng)器組成。當(dāng)物件經(jīng)過(guò)紅外線時(shí)把紅外線切斷，形成斷電，然后經(jīng)過(guò)傳感器傳到計(jì)數(shù)器，每斷電一次計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次。2.4 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)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： （1） I/O點(diǎn)數(shù)的估算系統(tǒng)輸入信號(hào)：自動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； 手動(dòng)控制按鈕，需要1個(gè)輸入端； 停止按鈕，需要1個(gè)輸入端；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； 產(chǎn)品數(shù)量檢測(cè)信號(hào)SQ1和空箱位置檢測(cè)信號(hào)S

17、Q2，需要2個(gè)輸入端； 故障報(bào)警消音按鈕，需要1個(gè)輸入端。 以上共需8個(gè)輸入信號(hào)點(diǎn)。系統(tǒng)輸出信號(hào)：傳送帶A 和傳送帶B ，需用2個(gè)控制輸出端；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； 一個(gè)報(bào)警器，需要1個(gè)輸出端。 以上共需6個(gè)輸出信號(hào)點(diǎn)。（2） 用戶應(yīng)用程序占用內(nèi)存大小的估算用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，此應(yīng)用程序占用內(nèi)存的大小可作如下估算：開(kāi)關(guān)量輸入：8*10=80字節(jié)； 開(kāi)關(guān)量輸出：6*8=48字節(jié)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：（2*3+1*3）=9字節(jié)。共計(jì)137字節(jié)，在加上程序存儲(chǔ)空間和備用存儲(chǔ)空

18、間，初步估計(jì)共需1K 字節(jié)。（3） PC型號(hào)的選擇因?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(mén)子系列的S7-300型可編程控制器PLC 作為控制核心，該單元為20點(diǎn)I/O，12點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出，所以滿足系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)需要。西門(mén)子S7-300型系列 PLC的特點(diǎn)： ·高速計(jì)數(shù)器能方便的測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的加工件。 ·擴(kuò)展能力增強(qiáng)，最大到12ch 的模擬量。 ·帶高速掃描和高速中斷的高速處理。·可方便的與西門(mén)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。·A/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000

19、。 ·可進(jìn)行分散控制和模擬量控制。·通訊功能增強(qiáng)，提供內(nèi)置RS232C 端口及RS485的適配器。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S7-300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。西門(mén)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)：·穩(wěn)定

20、的性能西門(mén)子系列PLC 外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門(mén)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。 ·通訊功能增強(qiáng)提供內(nèi)置的RS232C 端口和RS422端口。西門(mén)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)。·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。 ·很強(qiáng)的擴(kuò)充能力模擬量可以增加到12路；系統(tǒng)支持DeviceNet 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

21、組成集散控制系統(tǒng)。 （4） 系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配系統(tǒng)I/O點(diǎn)的分配如表2-1所示。表2-1 S7-300 I/O分配表 系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖2-4所示。 自動(dòng)控制按鈕系統(tǒng)指示燈 B手動(dòng)控制輸入傳送帶B 輸出 A手動(dòng)控制輸入傳送帶A 輸出SQ2輸入裝箱指示燈 SQ1輸入手動(dòng)指示燈 停止安鈕報(bào)警器 手動(dòng)控制按鈕 輔助繼電器 消音按鈕 輔助繼電器 圖2-4 系統(tǒng)輸入/輸出接線圖（5） 傳感器的選擇近年來(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。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

22、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。光電開(kāi)關(guān)可分為兩類：透射型和反射型兩種。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)。可用于產(chǎn)品計(jì)數(shù)。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

23、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)。可用于空箱是否到位檢測(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，此時(shí)可在PLC 輸入端并聯(lián)旁路電阻，如圖2-5所示。當(dāng)漏電流不足lmA 時(shí)可以不考慮其影響。圖2-5 PLC與光電開(kāi)關(guān)的連接旁路電阻R 的計(jì)算公式如下： R <R C U OFF(KI R C -U OFF式中：I 為傳感器的漏電流（mA ），U OFF 為PLC 輸入電壓低電平的上限值（V ），R C 為PLC 的輸入阻抗（K ），R C 的值根據(jù)輸入點(diǎn)不同有

24、差異。2.5 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)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B 開(kāi)始工作到產(chǎn)品落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)崿F(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髠魉蛶 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。在自動(dòng)裝箱過(guò)程中，當(dāng)傳送帶B 拖動(dòng)空箱到達(dá)指定位置時(shí)，由SQ2發(fā)出信號(hào)，使傳送帶B 停止；而傳送帶A

25、 啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱內(nèi)，由傳感器SQ1檢測(cè)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)停止，同時(shí)傳送帶B 啟動(dòng)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)，若按下傳送帶B 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕，傳送帶B 就工作；若按下傳送帶A 獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入按鈕，傳送帶A 就開(kāi)始工作。兩者完全獨(dú)立。 13 圖2-6 系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖 （2）程序梯形圖如下：圖2-7 系統(tǒng)手動(dòng)控制流程圖14 15 圖2-8 控制系統(tǒng)程序梯形圖（3）程序助記符如下：A " 故障復(fù)位" /PID復(fù)位； = L 0.0 BLD 103A M 11.6 ； = L 0.1 BLD 103A M 11.0 ；

26、 = L 0.2 BLD 103A M 11.1 = L 0.3 BLD 103A M 11.2 = L 0.4 BLD 103A M 11.3 = L 0.7 16BLD 103A " 自動(dòng)啟動(dòng)" ； JNB _001CALL "CONT_C" , DB41 /； COM_RST :=L0.0 MAN_ON :=L0.1 PVPER_ON:=L0.2 P_SEL :=L0.3 I_SEL :=L0.4 INT_HOLD:= I_ITL_ON:= D_SEL :=L0.7CYCLE :=T#20MS SP_INT :=MD20 PV_IN :=MD24

27、PV_PER := MAN :=GAIN :=MD28 TI :=MD32 TD :=MD36 TM_LAG :=DEADB_W :=0.000000e+000 LMN_HLM :=2.764800e+004 LMN_LLM :=0.000000e+000 PV_FAC := PV_OFF :=LMN_FAC :=1.000000e+000 LMN_OFF :=0.000000e+000 I_ITLVAL:=DISV :=0.000000e+000 LMN :=MD44 LMN_PER :=QLMN_HLM:=M11.5 QLMN_LLM:=M11.4 LMN_P := LMN_I := LM

28、N_D := PV := ER := _001: NOP 017/ /比例參數(shù)設(shè)置值； / /控制器輸出量的系數(shù)； ；河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.6 系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果 在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行 CX-Programmer 編程軟件，打開(kāi)自動(dòng)裝箱控制程序。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) 模塊的電源端相連接。 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。 1、按下自動(dòng)控制按鈕 00000 后，系統(tǒng)指示燈 01000 亮；同時(shí)傳送帶 B 啟動(dòng) 運(yùn)行

29、（01001 指示燈亮） 。 2、 SQ2 空箱到位檢測(cè)信號(hào)到 當(dāng) （00003 按鈕輸入） 傳送帶 B 停止運(yùn)行 ， （01001 指示燈滅） 。同時(shí)傳送帶 A 啟動(dòng)運(yùn)行（01002 指示燈亮） 。 3、當(dāng) SQ1 送入 12 個(gè)計(jì)數(shù)脈沖時(shí)（00004 按鈕 12 次輸入）及累計(jì)產(chǎn)品數(shù)量 達(dá) 12 個(gè)時(shí)，傳送帶 A 停止（01002 指示燈滅） ，同時(shí)傳送帶 B 啟動(dòng)運(yùn)行（01001 指示燈亮） 。 4、當(dāng) SQ2 到位信號(hào)到（00003 按鈕輸入） ，系統(tǒng)循環(huán)工作。 5、當(dāng)按下手動(dòng)控制按鈕 00006 時(shí)，系統(tǒng)立刻進(jìn)入手動(dòng)控制狀態(tài)。手動(dòng)指示 燈 01004 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 00001 和 00002 時(shí)，傳送帶 B 或傳送帶 A 啟動(dòng)運(yùn)行。兩者完全可獨(dú)立控制。 6、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 01004 可顯示系統(tǒng)狀態(tài)。 7、當(dāng)按下停止