基于PLC的打包機(jī)控制系統(tǒng)

1、摘要摘要打包機(jī)是一種動(dòng)作步驟復(fù)雜的機(jī)床設(shè)備，在打包機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用可編程序控制器能簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并提高系統(tǒng)的工作效率和可靠性。在這篇文章中以化纖打包機(jī)的控制系統(tǒng)為例。首先介紹了三菱FX2N的特性特點(diǎn)、程序設(shè)計(jì)方法和編程方法，程序設(shè)計(jì)方法和編程方法包括經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法和STL（Step Ladder Instruction）步進(jìn)梯形指令，然后詳細(xì)具體地分析和介紹了化纖打包機(jī)控制系統(tǒng)的組成、電氣特征和程序。最后介紹了應(yīng)用個(gè)人計(jì)算機(jī)來向可編程序控制器中輸入程序。所使用的軟件是三菱公司的SWOPCFXGP/WINC。關(guān)鍵字：打包機(jī)；可編程序控制器；步進(jìn)梯形指令；個(gè)人計(jì)算機(jī)37ABSTRACT

2、ABSTRACTThe packageing machinery is a kind of steping complicated machine tools.Applying Programmable Logic Controller to the control system of packageing machinery can simplify the system design and raise the effectiveness and reliability of the system.In this paper,the control systems of chemical

3、fiber baler are used as a example.At first it introduces the characteristics,method of designing the program,and method of editing the program of Mitsubishi FX2N.The method of designing and editing the program include the Experience Designing Method ,Sequencely Controlling Designing Method,and STL(S

4、tep Ladder Instruction).Then,it concretely analyses and introduces the electrical construct,electrical feature,and program of the control systems of chemical fiber baler.At last it introduces using the personal computer to input the program into the Programmable Packageing Machinery.The used softwar

5、e is SWOPC-FXGP/WIN-C of Mitsubishi company.Keywords: packageing machinery; Programmable Logic Controller; Step Ladder Instruction; personal computer目錄目錄摘要IABSTRACTII目錄III前言IV1 緒論11.1可編程控制器在打包機(jī)中的應(yīng)用概述11.2我國(guó)包裝機(jī)械的現(xiàn)狀及與國(guó)際水平的差距11.2.1產(chǎn)品技術(shù)方面的差距21.2.2產(chǎn)品品種方面的差距21.3發(fā)達(dá)國(guó)家包裝機(jī)械技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)31.4標(biāo)題內(nèi)容51.4.121世紀(jì)包裝機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)

6、展重點(diǎn)：51.4.2堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和開拓新品種51.4.3調(diào)整出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓國(guó)際市場(chǎng)51.4.4增加智力投入、加強(qiáng)科研隊(duì)伍建設(shè)52.1三菱FX2N系列可編程控制器性能特點(diǎn)72.2梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)介72.3順序控制設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)介82.4順序控制設(shè)計(jì)法的本質(zhì)92.5 STL指令的編程方式簡(jiǎn)介93化纖打包機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)113.1化纖打包機(jī)的基本動(dòng)作、工藝要求和運(yùn)行控制方式113.2打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)：134應(yīng)用個(gè)人計(jì)算機(jī)程序開發(fā)系統(tǒng)向PLC中導(dǎo)入程序314.1個(gè)人計(jì)算機(jī)程序開發(fā)系統(tǒng)概述314.2向PLC中輸入程序的過程32結(jié)論37參考文獻(xiàn)38前言前言隨著現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代

7、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出對(duì)落后的操作機(jī)械和復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。以適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要,在我國(guó)打包機(jī)的種類很多,但大部分的打包機(jī)是由手工操作或是開關(guān)型液壓控制系統(tǒng)完成,打包的勞動(dòng)強(qiáng)度大,打包的落后狀態(tài)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以自動(dòng)打包機(jī)的研究需要很迫切。自動(dòng)打包機(jī)是現(xiàn)代高速線材生產(chǎn)線特有的設(shè)備,它集機(jī)械、電氣、液壓控制為一體,動(dòng)作準(zhǔn)確,為現(xiàn)代化的線材生產(chǎn)線構(gòu)筑了一道靚麗的風(fēng)景線。可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller）在打包機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分重要的意義，與以往復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)相比，其功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、硬件配套齊全、用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)、

8、無觸點(diǎn)免配線、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)工作量小、維修方便。大大提高了打包機(jī)的精度、可靠性、靈活性和工作效率，為各種智能型儀表提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。從而降低了打包機(jī)的生產(chǎn)成本。解決了打包機(jī)繼電器控制系統(tǒng)以往采用眾多的電器元件,邏輯布線復(fù)雜,接點(diǎn)多,故障率高,設(shè)備運(yùn)行可靠性差的缺陷，所以可編程序控制器非常適合應(yīng)用于各種機(jī)床設(shè)備的控制系統(tǒng)中。有著廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)打包機(jī)控制系統(tǒng)的研究對(duì)提升我國(guó)包裝設(shè)備的自主創(chuàng)新、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展、提升產(chǎn)品質(zhì)量具有著重要的影響。我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其差距主要表現(xiàn)在：控制技術(shù)和產(chǎn)品可靠性方面較差，且技術(shù)更新的速度太慢，新技術(shù)、新材料、新工藝

9、推廣的范圍太.。整體水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要落后20年，現(xiàn)在我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品中僅有5左右能夠達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家90年代初期的水平，還有20 的產(chǎn)品僅能和國(guó)外80年代的產(chǎn)品相比，其余60左右僅能達(dá)到國(guó)外70年代的水平。 我國(guó)的包裝機(jī)械在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、價(jià)格、服務(wù)等方面與進(jìn)口產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，抵擋不了進(jìn)口產(chǎn)品的大量涌入。在進(jìn)口設(shè)備中，一般是技術(shù)含量高或大型設(shè)備，大都是國(guó)內(nèi)不能制造或達(dá)不到使用技術(shù)要求的。如無菌包裝機(jī)大型高速飲料灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、組合電子秤等。有的設(shè)備國(guó)內(nèi)雖然也能制造，但可靠性不好，生產(chǎn)出的食品質(zhì)量、保質(zhì)期等都不如進(jìn)口設(shè)備目前國(guó)外包裝機(jī)械產(chǎn)品的品種大約有2300多種，成套數(shù)量多，

10、并且不斷有新技術(shù)、新產(chǎn)品出現(xiàn)。國(guó)外的包裝機(jī)械產(chǎn)品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)重點(diǎn)研究的是基于PLC的打包機(jī)控制系統(tǒng)，采用了日本三菱公司的FX2N系列當(dāng)中的FX2N-128MR型號(hào)可編程控制器，由于打包機(jī)的工作原理也屬于機(jī)床設(shè)備，所以涉及到很多的動(dòng)作，本設(shè)計(jì)中的打包機(jī)程序的編制設(shè)計(jì)采用了順序控制設(shè)計(jì)法和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，順序控制設(shè)計(jì)法中采用步進(jìn)梯形指令（Step Ladder Instruction）STL的編程方法，使得程序簡(jiǎn)潔且能方便的是維護(hù)人員讀懂程序，同時(shí)用到了FX系列可編程控制器的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST(Initial State), 更簡(jiǎn)化了程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其

11、中打包機(jī)的自動(dòng)程序和回原點(diǎn)程序采用了步進(jìn)梯形指令STL的編程方法，而手動(dòng)程序采用了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的設(shè)計(jì)。在向PLC中輸入程序采用了個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）輸入，所用的軟件是三菱公司的SWOPCFXGP/WINC。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論1.1可編程控制器在打包機(jī)中的應(yīng)用概述近幾年來可編程控制器(PLC)技術(shù)的普及為各種智能型儀表提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ),在打包機(jī)控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用,提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。與工控機(jī)和單片機(jī)相比,可編程控制器應(yīng)用廣泛,使打包機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)更加簡(jiǎn)單、周期更短、使用更可靠、維護(hù)更簡(jiǎn)便。大大的提高了經(jīng)濟(jì)效益。舊機(jī)床電氣控制部分大多

12、采用繼電器控制,這種控制方法中采用眾多的電器元件,邏輯布線復(fù)雜,接點(diǎn)多,故障率高,設(shè)備運(yùn)行可靠性差。用PLC能有效地解決這些問題。在我國(guó)打包機(jī)的種類很多,但大部分的打包機(jī)是由手工操作或是開關(guān)型液壓控制系統(tǒng)完成,打包的勞動(dòng)強(qiáng)度大,打包的落后狀態(tài)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。所以自動(dòng)打包機(jī)的研究需要很迫切。自動(dòng)打包機(jī)是現(xiàn)代高速線材生產(chǎn)線特有的設(shè)備,它集機(jī)械、電氣、液壓控制為一體,動(dòng)作準(zhǔn)確,為現(xiàn)代化的線材生產(chǎn)線構(gòu)筑了一道靚麗的風(fēng)景線?？删幊炭刂破鱌LC（Programmable Logic Controller）在打包機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分重要的意義，與以往復(fù)雜的繼電器控制系統(tǒng)相比，其功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高、

13、硬件配套齊全、用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)、無觸點(diǎn)免配線、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)工作量小、維修方便。大大提高了打包機(jī)的精度、可靠性、靈活性和工作效率，為各種智能型儀表提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。從而降低了打包機(jī)的生產(chǎn)成本。解決了打包機(jī)繼電器控制系統(tǒng)以往采用眾多的電器元件,邏輯布線復(fù)雜,接點(diǎn)多,故障率高,設(shè)備運(yùn)行可靠性差的缺陷，所以可編程序控制器非常適合應(yīng)用于各種機(jī)床設(shè)備的控制系統(tǒng)中。有著廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)打包機(jī)控制系統(tǒng)的研究對(duì)提升我國(guó)包裝設(shè)備的自主創(chuàng)新、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展、提升產(chǎn)品質(zhì)量具有著重要的影響。 1.2我國(guó)包裝機(jī)械的現(xiàn)狀及與國(guó)際水平的差距我國(guó)早在50年代中期就有少數(shù)工廠生產(chǎn)包裝機(jī)

14、械，5060年代，我國(guó)包裝機(jī)械如煙草加工、制糖、制鹽、釀酒等行業(yè)水平很低。改革開放初期，引進(jìn)了一批食品機(jī)械和包裝機(jī)械，具有一定的促進(jìn)作用。80年代后期，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的突飛猛進(jìn)，市場(chǎng)對(duì)包裝機(jī)械的需求日趨擴(kuò)大。在此間期，我國(guó)的一大批機(jī)床、通用機(jī)械、農(nóng)機(jī)行業(yè)的企業(yè)開始轉(zhuǎn)產(chǎn)從事包裝機(jī)械的生產(chǎn)。據(jù)1986年不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)僅有縣以上包裝機(jī)械企業(yè)1062年，工業(yè)總產(chǎn)值278億元。進(jìn)入90年代，全行業(yè)實(shí)現(xiàn)了高速發(fā)展，年平均增長(zhǎng)率達(dá)30。據(jù)中國(guó)食品和包裝機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)1994年統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)我國(guó)包裝機(jī)械生產(chǎn)廠家有1540家，包裝機(jī)械行業(yè)總產(chǎn)值為2556億元，包裝機(jī)械的產(chǎn)量總數(shù)258420臺(tái)，其中，包裝容器制造機(jī)械1

15、7112臺(tái)，直接包裝機(jī)械213303臺(tái)，包裝裝潢印刷機(jī)械10508臺(tái)，輔助包裝機(jī)械7493臺(tái)。據(jù)中國(guó)包裝總公司計(jì)劃部第三次全國(guó)工業(yè)普查資料表明，1995年包裝機(jī)械總產(chǎn)量為489569臺(tái)，其中，包裝容器制造機(jī)械29514臺(tái)，直接包裝機(jī)械455284臺(tái)，專用包裝機(jī)械4771臺(tái)。1997年底，全國(guó)增加至1600余家從事包裝機(jī)械的生產(chǎn)廠家；同時(shí)，從事包裝機(jī)械研究及開發(fā)的科研院所達(dá)75個(gè)，另有21所高等院校從事包機(jī)械專業(yè)的教學(xué)和科研工作。我國(guó)進(jìn)口額較大并增長(zhǎng)幅度較大的有紙漿、紙或紙板的制造和整理機(jī)械，其次是包裝或打包機(jī)器，各種容器的裝封、貼標(biāo)簽機(jī)器，其他干燥器等。1.2.1產(chǎn)品技術(shù)方面的差距我國(guó)的包裝工

16、業(yè)過去長(zhǎng)期處于一種生產(chǎn)力水平低下、主體技術(shù)不高、規(guī)模過小、游離分散生產(chǎn)、企業(yè)管理水平不高、國(guó)家投入不足的狀況，大部分企業(yè)仍然處于需要技術(shù)改造、技術(shù)創(chuàng)新、提高產(chǎn)品質(zhì)量、加強(qiáng)現(xiàn)代化管理以及體制轉(zhuǎn)軌的關(guān)鍵時(shí)期。包裝行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級(jí)、產(chǎn)品換代、規(guī)模效益以及布局合理、經(jīng)營(yíng)體制的轉(zhuǎn)換等，仍是新世紀(jì)的大大重要課題。 我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，其差距主要表現(xiàn)在：控制技術(shù)和產(chǎn)品可靠性方面較差，且技術(shù)更新的速度太慢，新技術(shù)、新材料、新工藝推廣的范圍太窄。從整體水平上看，比發(fā)達(dá)國(guó)家要落后20年，現(xiàn)在我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品中僅有5左右能夠達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家90年代初期的水平，還有20的產(chǎn)品僅能和國(guó)外80年代的產(chǎn)品相

17、比，其余60左右僅能達(dá)到國(guó)外70年代的水平。我國(guó)的包機(jī)在產(chǎn)品的開發(fā)、性能、質(zhì)量、可靠性、價(jià)格、服務(wù)等方面與進(jìn)口產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，抵擋不了進(jìn)口產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，抵擋不了進(jìn)口產(chǎn)品的大量涌入。進(jìn)口設(shè)備中，一般是技術(shù)含量高或大型設(shè)備，大都是國(guó)內(nèi)不能制造或達(dá)不到使用技術(shù)要求的。如無菌包裝機(jī)，大型、高速飲料灌裝機(jī)、貼標(biāo)機(jī)、組合電子秤等。有的設(shè)備國(guó)內(nèi)雖然也能制造，但可靠性不好，生產(chǎn)出的食品質(zhì)量、保質(zhì)期等都不如進(jìn)口設(shè)備，如冰淇淋包裝機(jī)。包裝機(jī)械進(jìn)出口比例相差太大，以1998年為例：包裝機(jī)械進(jìn)出口總額148億美元，進(jìn)口總額144億美元，比1997年增長(zhǎng)213，出口僅為045億美元，比1997年還下降89

18、，進(jìn)口約為出口的近33倍。我國(guó)出口的大多是低檔次、低附加值或勞動(dòng)密集型產(chǎn)品，而進(jìn)口產(chǎn)品都是大型成套設(shè)備和高技術(shù)含量的產(chǎn)品。 1.2.2產(chǎn)品品種方面的差距目前國(guó)外包裝機(jī)械產(chǎn)品的品種大約有2300多種，成套數(shù)量多，并且不斷有新技術(shù)、新產(chǎn)品出現(xiàn)。國(guó)外的包裝機(jī)械產(chǎn)品一方面向高精度、大型化發(fā)展，另一方面向多功能方向發(fā)展。如意大利ILAPAK公司的小劑量顆粒包裝機(jī)采用機(jī)械轉(zhuǎn)鼓式計(jì)量，連續(xù)式封合并裁切，一機(jī)多工位，包裝速度可達(dá)120袋分鐘，其控制系統(tǒng)采用微機(jī)和可編程控制器。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)品品種及配套數(shù)量少，只有1300多種。缺少高精度和大型化包裝機(jī)械產(chǎn)品，在鋼制兩片罐成型設(shè)備、高精度電子計(jì)量

19、裝置、高速電阻焊機(jī)、大型中空容器成型機(jī)械等方面仍屬空白。 1.3發(fā)達(dá)國(guó)家包裝機(jī)械技術(shù)水平及發(fā)展趨勢(shì)上世紀(jì)50至70年代，電子技術(shù)和合成化工的迅速發(fā)展，對(duì)包裝機(jī)械產(chǎn)生了委大的影響，出現(xiàn)了一系列以采用合成材料為包裝材料的新包裝工藝及設(shè)備。如機(jī)電密切結(jié)合的高速自動(dòng)化包裝機(jī)、調(diào)整操作方便的多功能包裝機(jī)和勞動(dòng)生產(chǎn)率極高的自動(dòng)包裝線的大量出現(xiàn)，使包裝機(jī)械在產(chǎn)業(yè)機(jī)械中成為矚目的一個(gè)領(lǐng)域。日本在那個(gè)時(shí)期的包裝機(jī)械生產(chǎn)每年平均增長(zhǎng)率達(dá)20，進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展的80年代，增長(zhǎng)率仍然高于10。80年代，各發(fā)達(dá)國(guó)家為了維護(hù)本國(guó)包裝機(jī)械市場(chǎng)，擴(kuò)大出口能力，積極采用其他領(lǐng)域的新技術(shù)（如微電子、激光、熱管、新材料等），成為開創(chuàng)包

20、裝機(jī)械新局面的關(guān)鍵性年代。歐 家的包裝機(jī)械生產(chǎn)，以大、中型企業(yè)為主，以聯(lián)合經(jīng)營(yíng)的方式擴(kuò)大在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。歐美制造廠在經(jīng)營(yíng)上，重視展覽會(huì)上的成交和銷售；在發(fā)展方針上，不太注重本公司產(chǎn)品的品種，而是注重增加在原有品種的基礎(chǔ)上繼續(xù)研究改進(jìn)性能。日本的包裝機(jī)械制造廠則中小企業(yè)為主，最拿手的是微電子技術(shù)，用它來控制包裝機(jī)，達(dá)以安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率，大大提高了國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。美國(guó)、德國(guó)、日本、意大利是世界上包裝機(jī)械四強(qiáng)。美國(guó)美國(guó)是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長(zhǎng)的國(guó)家，早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多?，F(xiàn)有包裝機(jī)械制造企業(yè)700多家，1

21、996年全美包裝機(jī)械產(chǎn)值為439億美元，90年代以來，美國(guó)包裝機(jī)械市場(chǎng)以6左右的年均速度增長(zhǎng)，據(jù)預(yù)測(cè)，2000年美國(guó)包裝機(jī)械市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到50億美元，2005年將達(dá)到68億美元。新型機(jī)械產(chǎn)品中以成型、填充、封口三種機(jī)械的增長(zhǎng)最快，裹包機(jī)和薄膜包裝機(jī)占整個(gè)市場(chǎng)份額的15，厚紙盒封盒包裝機(jī)在市場(chǎng)占有率中居第二位。美國(guó)的包裝機(jī)械制造廠大部分附屬于大包裝材料廠，銷售也完全依賴母公司。這是因?yàn)榘b材料的產(chǎn)值一般是包裝機(jī)械的20倍左右，機(jī)械產(chǎn)業(yè)與材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合，自然獲得了強(qiáng)大的資本后盾。而包裝機(jī)械常常與包裝材料一起進(jìn)行系統(tǒng)化的銷售，從而保證了其產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先的地位。過去美國(guó)包裝機(jī)械業(yè)是由小規(guī)模、家族式生產(chǎn)所構(gòu)

22、成，技術(shù)也甚為散亂，各自競(jìng)爭(zhēng)。到今天，包裝機(jī)械業(yè)務(wù)越來越多是由專業(yè)經(jīng)理人員經(jīng)營(yíng)，建造的機(jī)械不單供應(yīng)龐大的美國(guó)市場(chǎng)，也出口到全世界。美國(guó)的包裝機(jī)械與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化控制。據(jù)世界包裝機(jī)械協(xié)會(huì)總會(huì)（COPAMA）表示，1997年全球的包裝機(jī)械銷售額為180億美元，其中美國(guó)制造商占了50億美元，約為總數(shù)的28。據(jù)最近統(tǒng)計(jì)信息表明，美國(guó)包裝機(jī)械占美國(guó)產(chǎn)業(yè)機(jī)械總值的1強(qiáng)，1995后美國(guó)包裝機(jī)械產(chǎn)值402億美元，產(chǎn)業(yè)機(jī)械產(chǎn)值為3536億美元，比例為11；1996年此項(xiàng)比例為12。美國(guó)國(guó)內(nèi)包裝機(jī)械市場(chǎng)規(guī)模在世界上也是名稱前茅。1992年為438億美元，1998年為483億美元。美國(guó)包裝機(jī)械出口

23、額也較大，1998年美國(guó)對(duì)中國(guó)的包裝出口額為3578萬美元，與1992年的641萬美元相比，增長(zhǎng)了401倍。中國(guó)已成為繼加拿大、墨西哥、日本、英國(guó)、德國(guó)之后，美國(guó)包裝機(jī)械的第6大出口市場(chǎng)。日本日本與美國(guó)、德國(guó)相比，起步雖較晚，且包裝設(shè)備經(jīng)歷了引進(jìn)一消化一發(fā)展的研究過程，吸收國(guó)外的長(zhǎng)處，并加以改進(jìn)，目前已成為世界上僅次于美國(guó)的包裝機(jī)械生產(chǎn)國(guó)。60年代以前，生產(chǎn)廠家不足60家，只能包裝糖果、香煙等。6070年代，是日本包裝機(jī)械工業(yè)起步階段，產(chǎn)值增長(zhǎng)非常高。包機(jī)由1960的38億日元?jiǎng)≡龅?970年的560億日元。7080年代，增長(zhǎng)速度雖不如60年代那么高，但年均增長(zhǎng)率仍達(dá)13。8090年代，是日本

24、包裝機(jī)穩(wěn)定增長(zhǎng)的階段，將微電子技術(shù)成功地應(yīng)用于包裝機(jī)械的控制，以后又將光導(dǎo)纖維技術(shù)、工業(yè)機(jī)械人技術(shù)、模塊技術(shù)應(yīng)用于包裝機(jī)械，達(dá)到安全性高、無人操作、高生產(chǎn)率的水平，大大提高了其國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。日本的包裝機(jī)械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機(jī)械的品種齊全，產(chǎn)品品種近500種,規(guī)格有700多個(gè)。其中，包裝機(jī)械以中小型單機(jī)為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。90年代以來，已將變頻調(diào)整、光電追蹤、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術(shù)運(yùn)用在包裝機(jī)械中。1992年產(chǎn)值達(dá)4670億日本，近幾年有所下降，1995年為4280億日元，1996年回升到4400億日元。亞洲是日本包裝機(jī)械的主要

25、出口市場(chǎng)。1996年日本對(duì)亞洲的包機(jī)出口額為221億日元，比上一年增加22。占出口總額的比例，也由1994年底的59、1995年的60提高到1996年的65。從90年代以來，日本對(duì)中國(guó)的包機(jī)出口額連年大幅增長(zhǎng)，由1991年的128億日元分別增加到1993年的404億日元和1995年的594億日元，1996年又增加了14億日元。自1995年起，中國(guó)取代美國(guó)而成為日本包裝機(jī)械的最大出口國(guó)。1996年，日本對(duì)中國(guó)的包裝機(jī)械出口額為734億日元，占出口總額的216。也就是說，日本出口的5臺(tái)包裝機(jī)械中就有一臺(tái)是銷往中國(guó)的。德國(guó)德國(guó)的包裝設(shè)備在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位，特別是啤酒、飲料灌裝設(shè)備

26、具有高速、成套、自動(dòng)化程度高、可靠性好等特點(diǎn)，享譽(yù)全球。如Hassiag、Boch、Rovema等大公司生產(chǎn)的集機(jī)一電一液及微機(jī)控制于一體，采用光電感應(yīng)，靠光標(biāo)控制袋長(zhǎng)，并配有防靜電裝置。其中袋包裝機(jī)速度達(dá)160袋分鐘，大型自動(dòng)包機(jī)UPM600的最大包裝容積達(dá)80L，制袋尺寸達(dá)800mm×1200mm。并能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺(tái)單機(jī)上完成。Teepach Co.（茶葉包裝公司）生產(chǎn)出世界上最高速的茶葉包裝機(jī)，其速度達(dá)350袋分鐘。所以為了使我國(guó)的包裝設(shè)備在當(dāng)今激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中占有一席位置，我國(guó)必須在這方面加大科技投入，積極培養(yǎng)具有良好創(chuàng)新能力的人才設(shè)計(jì)隊(duì)伍，擺

27、脫我國(guó)在某些大型號(hào)、高精密包裝設(shè)備長(zhǎng)期依賴國(guó)外進(jìn)口的現(xiàn)狀，研發(fā)出具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)包裝設(shè)備。1.4標(biāo)題內(nèi)容1.4.121世紀(jì)包裝機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)：從發(fā)達(dá)國(guó)家的包裝機(jī)械企業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)可以得到啟示：美、日、德、意等國(guó)家積極采用其他領(lǐng)域的新技術(shù)（如微電子、激光、熱管、新材料等），開創(chuàng)包裝機(jī)械新局面。21世紀(jì)包裝機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)：機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用、熱管技術(shù)、基礎(chǔ)配套技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、模塊化技術(shù)、制造技術(shù)。機(jī)電一體化技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用可提高包裝自動(dòng)化程度及可靠性和智能化程度；熱管技術(shù)可提高包裝機(jī)械的封口質(zhì)量；基礎(chǔ)配套技術(shù)中配套的電子元件、專用泵、閥產(chǎn)品、傳感器、電機(jī)及電器控制元件，

28、開發(fā)各種在線或離線的檢測(cè)設(shè)備；采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)和CADCAM技術(shù)，可以提高包裝機(jī)械在材料選擇、加工裝備與工藝技術(shù)的水平。 1.4.2堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和開拓新品種加入企業(yè)集團(tuán)后，企業(yè)將逐步成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)和投e的主體。如美國(guó)的包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)與材料產(chǎn)業(yè)結(jié)合，自然獲得了強(qiáng)大的資本后盾。而包裝機(jī)械常常與包裝材料一起進(jìn)行系統(tǒng)化的銷售，從而保證其產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)先的地位。我國(guó)也可以嘗試借鑒他們的成功建立技術(shù)創(chuàng)新的運(yùn)行機(jī)制，采用產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的方式，積極創(chuàng)造條件，鼓勵(lì)科研院所與企業(yè)結(jié)合的經(jīng)驗(yàn)。國(guó)外包裝機(jī)械的成功經(jīng)驗(yàn)表明：企業(yè)用于研究與開發(fā)的投資占銷售額的1，企業(yè)難以生存，占2可勉強(qiáng)維持，占5才有競(jìng)

29、爭(zhēng)力，而我國(guó)的包裝機(jī)械企業(yè)平均水平不足1。因此，在技術(shù)日新月異的今天，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，僅靠擴(kuò)大投資、擴(kuò)大規(guī)模的粗放經(jīng)營(yíng)已被淘汰，要多渠道、多層次的增加科研經(jīng)費(fèi)，積極引進(jìn)人才，開發(fā)出產(chǎn)銷對(duì)路的高新技術(shù)產(chǎn)品。 1.4.3調(diào)整出口產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓國(guó)際市場(chǎng)我國(guó)應(yīng)該立足接受國(guó)外技術(shù)，洋為中用，開發(fā)出“新、奇、特”的包裝設(shè)備，開拓國(guó)際市場(chǎng)。世界已進(jìn)入信息時(shí)代，競(jìng)爭(zhēng)呈現(xiàn)出高速度、高強(qiáng)度、全方位的新特點(diǎn)，實(shí)施電子商務(wù)是包裝機(jī)械企業(yè)開拓國(guó)際市場(chǎng)的必然趨勢(shì)。 1.4.4增加智力投入、加強(qiáng)科研隊(duì)伍建設(shè)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵是技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)質(zhì)是人才競(jìng)爭(zhēng)，要在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝，必須重視培養(yǎng)和用好包裝機(jī)械的技術(shù)

30、人才，做到人盡其才。包裝機(jī)械產(chǎn)品中的大部分生產(chǎn)線都是技術(shù)密集性產(chǎn)品，它是集機(jī)、光、電、磁、聲、化、生、美為一體的高技術(shù)、高智能的產(chǎn)品，發(fā)展速度快、更新速度快。因此，有遠(yuǎn)見的領(lǐng)導(dǎo)和企業(yè)家要切實(shí)地從政策上與物質(zhì)上支持包裝機(jī)械的教育、科研、設(shè)計(jì)部門，使它們走在包裝機(jī)械生產(chǎn)的前面，而不是滯后于生產(chǎn)需求?？蒲畜w制與機(jī)制改革，將使包裝機(jī)械的工作與產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)更密切地結(jié)合，它們或者聯(lián)合生產(chǎn)產(chǎn)品，或者組成科技企業(yè)、企業(yè)集團(tuán)，或者與生產(chǎn)企業(yè)形成合體。總之，包裝機(jī)械科研單位要向經(jīng)濟(jì)實(shí)體方向轉(zhuǎn)變。例如，株洲工學(xué)院與廣東中山包裝集團(tuán)共同成立的廣東中山包裝分院，就是產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的典范，已取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)

31、效益，值得推廣。發(fā)展包裝機(jī)械行業(yè)。既要有一大批學(xué)術(shù)帶頭人，專家隊(duì)伍，也需要一批高級(jí)有管理技術(shù)人才，既懂經(jīng)營(yíng)、善于管理、有開拓精神懂得企業(yè)家隊(duì)伍。在培養(yǎng)專門人才的同時(shí)，也要有計(jì)劃、全面系統(tǒng)地提高行業(yè)職工的整體素質(zhì)。 2 FX2N系列PLC性能、程序設(shè)計(jì)和編程方法介紹2.1三菱FX2N系列可編程控制器性能特點(diǎn)1.1.1標(biāo)題內(nèi)容FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型可編程控制器。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高達(dá)0.08s每條指令，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了很多大型可編程程序控制器。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到16K步，最大可擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有5種模擬量輸入/輸出模塊、高速記數(shù)模塊、脈沖輸出模塊、4種位置控制模塊、多

32、種RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模塊或功能擴(kuò)展板，以及模擬定時(shí)器功能擴(kuò)展板，使用特殊功能模塊和功能擴(kuò)展板，可實(shí)現(xiàn)模擬量控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。FX2N有3000多點(diǎn)輔助繼電器、1000點(diǎn)狀態(tài)、200多點(diǎn)定時(shí)器、200點(diǎn)16為加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、8000多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針，這些編程元件對(duì)于一般的系統(tǒng)是綽綽有余的。 FX2N有128種功能指令，具有中斷輸入處理、修改輸入濾波器時(shí)間常數(shù)、數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排序、PID運(yùn)算、開平方、三角函數(shù)運(yùn)算、浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、脈沖輸出、脈寬調(diào)制、ASC碼輸出、BC

33、D與BIN的相互轉(zhuǎn)換、串行數(shù)據(jù)傳送、校驗(yàn)碼、比較觸點(diǎn)等功能指令。FX2N內(nèi)裝時(shí)實(shí)鐘，有時(shí)鐘數(shù)據(jù)的比較、加減、讀出/寫入指令，可用與時(shí)間控制。FX2N還有矩陣輸入、10鍵輸入、16鍵輸入、數(shù)字開關(guān)、方向開關(guān)、7段顯示器掃描顯示、示教定時(shí)器等方便指令。詳細(xì)技術(shù)性能表格參見附錄。2.2梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)介在可編程控制器發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計(jì)繼電器電路圖的方法來設(shè)計(jì)梯形圖，即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對(duì)象對(duì)控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時(shí)需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和輔助觸點(diǎn)，最后才能得到一個(gè)較為滿意的結(jié)果。這種設(shè)計(jì)方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大

34、的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一的，設(shè)計(jì)所用的時(shí)間、設(shè)計(jì)的質(zhì)量與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系，所以有人把這種設(shè)計(jì)方法叫做經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，它可以用于簡(jiǎn)單的梯形圖（如手動(dòng)程序）的設(shè)計(jì)。用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖，存在著以下問題：1 設(shè)計(jì)方法很難掌握，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)系統(tǒng)的梯形圖時(shí)，沒有一套固定的方法和步驟可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，對(duì)于不同的控制系統(tǒng)，沒有一種通用的容易掌握的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)的梯形圖時(shí)，用大量的中間單元來完成記憶、聯(lián)鎖和互鎖等功能，由于需要考慮的因素很多，它們往往又交織在一起，分析起來非常困難，并且很容易遺漏一些應(yīng)該考慮的問題。修改某一局部電路時(shí)，很可能會(huì)“

35、牽一發(fā)而動(dòng)全身”，對(duì)系統(tǒng)的其他部分產(chǎn)生意想不到的影響，因此梯形圖的修改也很麻煩。2 裝置交付使用后維修困難用經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的梯形圖往往非常復(fù)雜，對(duì)于其中某些復(fù)雜的邏輯關(guān)系，即使是設(shè)計(jì)者的同行，分析起來都很困難，更不用說維修人員了，給可編程控制器控制系統(tǒng)的維修和改進(jìn)帶來了很大的困難。 2.3順序控制設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)介所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù)先規(guī)定的順序，在各個(gè)輸入信號(hào)的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時(shí)間的順序，在生產(chǎn)過程中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動(dòng)地有秩序地進(jìn)行操作。順序控制設(shè)計(jì)法又稱步進(jìn)控制設(shè)計(jì)法，它是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，很容易被初學(xué)者接受，對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的工程師。也會(huì)提高設(shè)計(jì)的效率，程序的調(diào)試、修改和閱讀也很方便。三

36、菱公司的PLC編程手冊(cè)稱，使用這種設(shè)計(jì)方法可以使設(shè)計(jì)時(shí)間減少2/3。某廠有經(jīng)驗(yàn)的電氣工程師用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)某控制系統(tǒng)的梯形圖，花了兩周的時(shí)間，同一系統(tǒng)該用順序控制設(shè)計(jì)法，只用了不到半天的時(shí)間，就設(shè)計(jì)完成了梯形圖的設(shè)計(jì)和模擬調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)試車一次成功。順序控制設(shè)計(jì)法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個(gè)工作周期劃分為若干個(gè)順序相連的階段，這些階段稱為步（Step），并用編程元件（例如輔助繼電器M和狀態(tài)S）來代表各步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出量的ON/OFF的狀態(tài)不變，但是相鄰兩步輸出量總的狀態(tài)是不同的，步的這種劃分方法使代表各步的編程元件的狀態(tài)與各輸出量的狀態(tài)之間有著極為簡(jiǎn)單的邏輯

37、關(guān)系。使系統(tǒng)由當(dāng)前步進(jìn)入下一步的信號(hào)稱為轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件可能是外部的輸入信號(hào)，如按鈕、指令開關(guān)、限位開關(guān)的接通/斷開等；也可能是可編程控制器內(nèi)部產(chǎn)生的輸入信號(hào)，如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器常開觸點(diǎn)的接通等，轉(zhuǎn)換條件還可能是若干個(gè)信號(hào)的與、或、非邏輯組合。順序控制設(shè)計(jì)法用當(dāng)轉(zhuǎn)換條件控制代表各步的編程元件，讓它們的狀態(tài)按一定的順序變化，然后用代表各步的編程元件去控制各輸出繼電器。順序控制設(shè)計(jì)法的這種設(shè)計(jì)思想由來已久，在繼電器控制系統(tǒng)中，順序控制是用有觸點(diǎn)的步進(jìn)式選線器（或鼓形控制器）來實(shí)現(xiàn)的，但由于觸點(diǎn)的磨損和接觸不良，工作很不可靠。20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的順序控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，因?yàn)?/p>

38、其功能有限，可靠性不高早已被淘汰?？删幊炭刂破鞯脑O(shè)計(jì)者們繼承了順序控制的思想，為順序控制程序的設(shè)計(jì)提供了大量通用的和專用的編程元件和指令，開發(fā)了供設(shè)計(jì)順序控制程序用的順序功能圖語言，使這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法成為當(dāng)前梯形圖設(shè)計(jì)的主要方法。 順序功能圖是設(shè)計(jì)順序控制程序的一種極為重要的圖形編程語言和工具。 2.4順序控制設(shè)計(jì)法的本質(zhì)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法實(shí)際是試圖用輸入信號(hào)X直接控制輸出信號(hào)Y，如果無法直接控制，或?yàn)榱藢?shí)現(xiàn)記憶、聯(lián)鎖、互鎖等功能，只好被動(dòng)地增加一些輔助元件和輔助觸點(diǎn)。由于不同的系統(tǒng)的輸出量Y與輸入量X之間的關(guān)系各不相同，以及它們對(duì)聯(lián)鎖、互鎖的要求千變?nèi)f化，不可能找出一種簡(jiǎn)單通用的設(shè)計(jì)方法。順序控制

39、設(shè)計(jì)法的則是用輸入量X控制代表各步的編程元件（如輔助繼電器M），再用它們控制輸出量Y。步是根據(jù)輸出量Y的狀態(tài)劃分的，M與Y之間具有很簡(jiǎn)單的“與”的邏輯關(guān)系，輸出電路的設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)單。任何復(fù)雜系統(tǒng)的代表步的輔助繼電器的控制電路，其設(shè)計(jì)方法都是相同的，而且很容易掌握，所以順序控制設(shè)計(jì)法具有簡(jiǎn)單、規(guī)范、通用的優(yōu)點(diǎn)。由于M是依次順序?yàn)镺N/OFF狀態(tài)的，實(shí)際上已經(jīng)基本解決了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法中的記憶、聯(lián)鎖等問題。2.5 STL指令的編程方式簡(jiǎn)介步進(jìn)梯形指令（Step Ladder Instruction）簡(jiǎn)稱為STL指令，F(xiàn)X系列可編程序控制器還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。利用這兩條指令，可以很方便地編

40、制順序控制梯形圖程序。如果使用個(gè)人計(jì)算機(jī)用FX編程軟件，可以用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)的順序功能圖（SFC）編程語言來編程，根據(jù)順序功能圖可以生成指令表程序，也可以將梯形圖或指令表轉(zhuǎn)換為順序功能圖。使用計(jì)算機(jī)用的FX編程軟件，還可以用順序功能圖來進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視和自動(dòng)顯示運(yùn)行狀態(tài)，很容易查找到發(fā)生故障的地方。使用步進(jìn)梯形指令編制的程序簡(jiǎn)潔、清晰、明了。其中FX2N系列可編程控制器的狀態(tài)S0S9用于初始步，S10S19用于返回原點(diǎn)，S20S499是通用狀態(tài)，S500S899有斷電保持功能，S900S999用于報(bào)警。用它們編制順序控制程序時(shí)，應(yīng)于步進(jìn)梯形指令一起使用。使用STL指令的狀態(tài)的常開觸點(diǎn)稱

41、為STL觸點(diǎn)，STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊具有三個(gè)功能，即對(duì)負(fù)載的驅(qū)動(dòng)處理、指令轉(zhuǎn)換條件和指定轉(zhuǎn)換目標(biāo)。STL觸點(diǎn)是與左側(cè)母線相連的常開觸點(diǎn)，當(dāng)某一步為活動(dòng)步時(shí)，對(duì)應(yīng)的STL觸點(diǎn)接通，該步的負(fù)載被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)該步后面的轉(zhuǎn)換條件滿足時(shí)，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)，即后續(xù)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)被SET指令置位，后續(xù)步變?yōu)榛顒?dòng)步，同時(shí)與原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的狀態(tài)被系統(tǒng)程序復(fù)位，原活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的STL觸點(diǎn)斷開。STL指令有以下一些特點(diǎn)：1與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令，即LD點(diǎn)移到STL觸點(diǎn)的右側(cè)，直到出現(xiàn)下一條STL指令或出現(xiàn)RET指令，RET指令使LD點(diǎn)返回左側(cè)母線。各STL驅(qū)動(dòng)的電路一般放在一起，最后一個(gè)STL電路結(jié)束時(shí)一定要使

42、用RET指令，否則將出現(xiàn)“程序錯(cuò)誤”信息，可編程控制器不能運(yùn)行。2. STL指令觸點(diǎn)可以直接驅(qū)動(dòng)或通過別的觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)Y，M，S，T等元件的線圈。由于CPU只執(zhí)行活動(dòng)步對(duì)應(yīng)的電路塊，使用STL指令時(shí)允許雙線圈輸出，即不同的STL觸點(diǎn)可以分別驅(qū)動(dòng)同一編程元件的一個(gè)線圈。3. 在狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程中，相臨兩步的兩個(gè)狀態(tài)同時(shí)ON一個(gè)掃描周期，為了避免不能同時(shí)接通的兩個(gè)外部負(fù)載（如控制異步電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的兩個(gè)接觸器）同時(shí)接通，應(yīng)在可編程控制器外部設(shè)置硬件聯(lián)鎖。同一定時(shí)器的線圈可以在不同步使用，但是如果用于相鄰的兩步，在步的活動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，該定時(shí)的線圈不能斷開，當(dāng)前值不能復(fù)位。STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中不能使用MC

43、和MCR指令，雖然不禁止在STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路塊中使用CJ指令，但因其操作復(fù)雜，建議不要使用。在中斷程序與子程序內(nèi)，不能使用STL指令。復(fù)雜的控制系統(tǒng)不僅I/O電數(shù)多，順序功能圖一般也相當(dāng)復(fù)雜。任何復(fù)雜的順序功能圖都由單序列、選擇序列和并行序列組成，掌握了選擇序列和并行序列的編程方式，就可以將復(fù)雜的順序功能圖轉(zhuǎn)換為梯形圖。對(duì)選擇序列和并行序列編程的關(guān)鍵在于對(duì)它們的分支與合并的處理，轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的基本規(guī)則是設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)梯形圖的基本準(zhǔn)則。與單序列相比，在選擇序列和并行序列的分支、合并之處，某一步或某一轉(zhuǎn)換可能有幾個(gè)前級(jí)步或幾個(gè)后續(xù)步，在設(shè)計(jì)順序控制梯形圖時(shí)應(yīng)注意這個(gè)問題。3化纖打包機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

44、3.1化纖打包機(jī)的基本動(dòng)作、工藝要求和運(yùn)行控制方式生產(chǎn)中要求化纖打包機(jī)完成以下的基本動(dòng)作：進(jìn)料、進(jìn)料門關(guān)、預(yù)壓升降、主壓升降、抬箱、左右轉(zhuǎn)箱、落箱、預(yù)壓右行和左行、捆包、頂包升降、放包布。這些動(dòng)作里給料動(dòng)作由電動(dòng)機(jī)4M直接控制；主壓泵電動(dòng)機(jī)1M和電磁閥YV4、YV5完成主壓活塞的升降及抬箱、落箱動(dòng)作；預(yù)壓泵電動(dòng)機(jī)2M和電磁閥YV2、YV3完成預(yù)壓活塞的升降動(dòng)作；控制油泵電動(dòng)機(jī)3M完成左右轉(zhuǎn)箱電磁閥YV6、YV7的動(dòng)作，頂包升降電磁閥YV11、YV12的動(dòng)作、擋料門關(guān)閉電磁閥YV1的動(dòng)作、捆包YV9的動(dòng)作和放包布YV12的動(dòng)作；預(yù)壓右行和左行由電動(dòng)機(jī)5M控制，各動(dòng)作到位均有限位開關(guān)、行程開關(guān)進(jìn)行

45、位置控制?；w打包機(jī)的工藝要求：（1）箱體左右正確定位后，其他動(dòng)作才允許進(jìn)行。（2）預(yù)壓、主壓升至上限位才允許左右轉(zhuǎn)箱動(dòng)作。（3）主壓升、抬箱同時(shí)在上限位才允許左右轉(zhuǎn)箱動(dòng)作?；w打包機(jī)的樣機(jī)如圖31所示。 圖（31）化纖打包機(jī)樣機(jī) 圖（32）打包機(jī)的動(dòng)作原理圖 打包機(jī)的運(yùn)行控制方式要求：手動(dòng)、回原點(diǎn)、單步運(yùn)行、連續(xù)、回原點(diǎn)起動(dòng)、自動(dòng)起動(dòng)、停止?？刂埔缶唧w為：首先產(chǎn)品給料右行，產(chǎn)品從傳送帶移動(dòng)到主壓上，關(guān)閉進(jìn)料門，此時(shí)主壓和預(yù)壓同時(shí)上升。當(dāng)主壓和預(yù)壓都到達(dá)上限位時(shí)，主壓開始抬箱，當(dāng)主壓到達(dá)抬箱上限同時(shí)主壓上限也已到達(dá)時(shí)開始左右轉(zhuǎn)箱，使其中的物品放置均勻。然后主壓開始落箱，當(dāng)落箱到位時(shí)，產(chǎn)品開始

46、右行2到達(dá)預(yù)壓上，主壓降到初始位置，下一步開始對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行捆包。當(dāng)捆包完畢后，預(yù)壓開始右行進(jìn)行下一步的放包布的工序，頂包降開始放包布，包步放完之后頂包升，之后產(chǎn)品包裝完畢被移走。接下來預(yù)壓左行并降到初始位置。本管理信息系統(tǒng)的主要功能是把各系別3.2打包機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)：本設(shè)計(jì)中的可編程控制器的輸入/輸出繼電器地址編排詳見下表所示。其中輸入信號(hào)有41個(gè)，輸出信號(hào)有31個(gè)，所以選用的是三菱公司FX2N128MR可編程序控制器。此可編程序控制器輸入和輸出口都為64個(gè)口，完全滿足對(duì)控制器的要求。I/O地址編排 輸 入器件號(hào)地址號(hào)功能說明器件號(hào) 地址號(hào) 功能說明 SQ1 X0預(yù)壓上限 SB1 X30預(yù)

47、壓升按鈕 SQ2 X1預(yù)壓下限 SB2 X31預(yù)壓降按鈕 SQ3 X2主壓上限 SB3 X32主壓升按鈕 SQ4 X3主壓下限 SB4 X33主壓降按鈕 SQ5 X4抬箱上限 SB5 X34給料右行按鈕 SQ6 X5左轉(zhuǎn)限位 SB6 X35產(chǎn)品右行2按鈕 SQ7 X6右轉(zhuǎn)限位 SB7 X36 抬箱按鈕 SQ8 X7給料右行到位 SB8 X37左轉(zhuǎn)按鈕 SQ9 X10落箱到位 SB9 X40右轉(zhuǎn)按鈕 SQ10 X11產(chǎn)品右行2到位 SB10 X41落箱按鈕 YJ1 X12捆包壓力傳感器 SB11 X42捆包按鈕 SQ11 X13預(yù)壓右行到位 SB12 X43預(yù)壓右行按鈕 SQ12 X14頂包降下

48、限 SB13 X44頂包降按鈕 YJ2 X15包布?jí)毫鞲衅?SB14 X45頂包升按鈕 SQ13 X16頂包上限 SB15 X46放包布 YJ3 X17進(jìn)料門關(guān)閉壓力傳感器 SB16 X47預(yù)壓右行按鈕 X20手動(dòng) SQ14 X50預(yù)壓右行到位 X21回原點(diǎn) X25回愿點(diǎn)起動(dòng) X22單步運(yùn)行 X26自動(dòng)起動(dòng) X23單周期 X27停止 X24連續(xù) 輸 出 器件號(hào)地址號(hào)功能說明器件號(hào) 地址號(hào)功能說明KM5 Y0給料右行YV8 Y10產(chǎn)品右行2YV1 Y1進(jìn)料門關(guān)YV9 Y11捆包YV2 Y2預(yù)壓升KM6 Y12預(yù)壓右行YV3 Y3預(yù)壓降YV10 Y13頂包降YV4 Y4主壓升YV11 Y14頂包

49、升YV5 Y5主壓降YV12 Y15防包布YV6 Y6左轉(zhuǎn)KM7 Y16預(yù)壓右行YV7 Y7右轉(zhuǎn)（其中SQ為位置開關(guān)，SB為按鈕，YJ為檢測(cè)開關(guān)，YV為電磁閥，KM為接觸器）手動(dòng)和自動(dòng)（包括連續(xù)、單周期、單步等、自動(dòng)返回初始狀態(tài)）工作方式。手動(dòng)程序比較簡(jiǎn)單。采用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，復(fù)雜的自動(dòng)程序根據(jù)系統(tǒng)的順序功能圖用順序控制法設(shè)計(jì)。為了保證在緊急情況下（包括可編程程序控制器發(fā)生故障時(shí)）能可靠地切斷可編程序控制器的負(fù)載電源，設(shè)置了交流接觸器KM。在可編程序控制器開始運(yùn)行時(shí)按下“負(fù)載電源”按鈕，使KM線圈得電并自鎖，KM的主觸點(diǎn)接通，給外部負(fù)載提供交流電源，出現(xiàn)“緊急停車”按鈕斷開負(fù)載電源。系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)、

50、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)5種工作方式，打包機(jī)在進(jìn)料門開、主壓位于下限位、預(yù)壓位于下限且預(yù)壓位于左行限位、停止捆包、頂包位于上限且停止放包布時(shí)，稱為系統(tǒng)處于原點(diǎn)狀態(tài)（或初始狀態(tài)）。如果選擇的是單周期工作方式，按下起動(dòng)按鈕X26后，從初始狀態(tài)S20開始打包機(jī)按順序功能圖的規(guī)定完成一個(gè)周期的工作后，返回并停留在初始步。如果選擇連續(xù)工作方式，在初始狀態(tài)下按下起動(dòng)按鈕后，打包機(jī)從初始步開始一個(gè)周期一個(gè)周期地反復(fù)連續(xù)工作，完成最后一個(gè)周期的工作后，系統(tǒng)才返回并停留在初始步。在單步工作方式，從初始步開始，按一下起動(dòng)按鈕，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到下一步，完成該步的任務(wù)后，自動(dòng)停止工作并停在該步。單步工作方式常用于系統(tǒng)的調(diào)

51、試。在選擇單周期、連續(xù)和單步工作方式以前，系統(tǒng)應(yīng)處于原點(diǎn)狀態(tài)；如果不滿足這一條件，可選擇回原點(diǎn)工作方式，然后按回原點(diǎn)起動(dòng)按鈕X25，使系統(tǒng)自動(dòng)返回原點(diǎn)狀態(tài)。為進(jìn)入單周期、連續(xù)和單步工作方式作好了準(zhǔn)備。 圖（33）主接線圖 圖（34）打包機(jī)電動(dòng)機(jī)接線圖 圖（35） 打包機(jī)主壓和預(yù)壓液壓系統(tǒng)圖（1）采用單向順序閥式平衡回路，可防止立式液壓缸或垂直運(yùn)動(dòng)的工作部件自行下滑，這種回路有利于提高垂直運(yùn)動(dòng)的工作部件在下行時(shí)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。（2）方向控制閥在液壓系統(tǒng)中起阻止和引導(dǎo)油液按規(guī)定的流向進(jìn)出通道，即在油路中起控制油液流動(dòng)方向的作用。（3）溢流閥用于定量油泵液壓系統(tǒng)。溢流閥常開，隨著執(zhí)行元件所需油量的不同

52、，閥的溢流量時(shí)大時(shí)小，使系統(tǒng)壓力保持恒定。調(diào)節(jié)溢流閥彈簧的彈力，即可調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供油壓力。 圖（36） 控制面板圖FX系列可編程序控制器的狀態(tài)初始化指令I(lǐng)ST（Initial State）的功能指令編號(hào)為FNC60，它與STL指令一起使用，專門用來設(shè)置具有多種工作方式的控制系統(tǒng)的初始狀態(tài)和設(shè)置有關(guān)的特殊輔助繼電器的狀態(tài)，可以大大簡(jiǎn)化復(fù)雜的順序控制程序的設(shè)計(jì)工作。本設(shè)計(jì)IST指令中的S20和S39用來指定在自動(dòng)操作中用到的最低和最高的狀態(tài)元件號(hào)，IST中的原操作數(shù)可取X，Y和M，圖中的原操作數(shù)X20用來指定與工作方式有關(guān)的輸入繼電器的首元件，它實(shí)際上指定了從X20開始的8個(gè)輸入繼電器具有以下的意義

53、：X20：手動(dòng) X21：回原點(diǎn)X22：?jiǎn)尾竭\(yùn)行X23：?jiǎn)沃芷谶\(yùn)行（半自動(dòng)）X24：連續(xù)運(yùn)行（全自動(dòng)）X25：回原點(diǎn)起動(dòng)X26：自動(dòng)操作起動(dòng)X27：停止X20X24中只能有一個(gè)處于接通狀態(tài)，必須使用選擇開關(guān)，以保證這5個(gè)輸入中不可能有兩個(gè)同時(shí)為ON。IST指令的執(zhí)行條件滿足時(shí)，初始狀態(tài)S0S2和下列的特殊輔助繼電器被自動(dòng)指定為以下的功能，以后即使IST指令的執(zhí)行條件變?yōu)镺FF，這些元件的功能仍保持不變：M8040：禁止轉(zhuǎn)換M8041：開始轉(zhuǎn)換M8042：起動(dòng)脈沖M8047：STL監(jiān)控有效S0：手動(dòng)操作初始狀態(tài)S1：回愿點(diǎn)初始狀態(tài) S2：自動(dòng)操作初始狀態(tài)自動(dòng)程序：用STL指令設(shè)計(jì)的自動(dòng)程序的順序功

54、能圖如圖37所示，特殊輔助繼電器M8041（轉(zhuǎn)換開始）和M8044（原點(diǎn)條件）是從自動(dòng)程序的初始狀態(tài)S2轉(zhuǎn)換到下一個(gè)狀態(tài)S20的轉(zhuǎn)換條件。自動(dòng)程序的梯形圖如圖38所示。使用IST指令后，系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)、單周期、單步、連續(xù)和回原點(diǎn)這幾種工作方式的切換是系統(tǒng)程序自動(dòng)完成的，但必須按照前述的規(guī)定，安排IST指令中指定的控制工作方式用的輸入繼電器的元件號(hào)順序。工作方式的切換是通過特殊輔助繼電器M8040M8042實(shí)現(xiàn)的，IST指令自動(dòng)驅(qū)動(dòng)M8040M8042。實(shí)現(xiàn)多種工作方式控制電路的功能是系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)的，不需要用戶寫入。以下輔助繼電器由用戶程序控制：M8043（回原點(diǎn)完成）：在系統(tǒng)返回原點(diǎn)時(shí)，通過

55、用戶程序用SET指令將它置位。M8044（原點(diǎn)條件）：在系統(tǒng)滿足初始條件（或原點(diǎn)條件）時(shí)為ON。 S2S20Y0S21Y1S22Y2S23Y4S24Y4Y1S25Y6Y1S26Y7Y1S27T0S28S29Y5Y10自動(dòng)程序的初始狀態(tài)M8041·M8044（轉(zhuǎn)換開始與原點(diǎn)條件）給料右行進(jìn)料門關(guān)X7X17 門已關(guān)預(yù)壓升主壓升X0·X2（預(yù)壓上限與主壓上限）抬箱X4·X2（抬箱上限與主壓上限）X6左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)X5左轉(zhuǎn)限位X6右轉(zhuǎn)限位K20定位延時(shí)T0主壓降X10落箱到位產(chǎn)品右行2S31Y11S30Y5S32Y12S33Y13S34Y15S35Y14S36T2X11產(chǎn)品右行2到位S37Y16S38Y3C0加1捆包預(yù)壓右行X12X13X14X15X16T2X50主壓降頂包降放包布頂包升K50取包預(yù)壓左行預(yù)壓降X1·X3（預(yù)壓下限與主壓下限） 圖（37）打包機(jī)系統(tǒng)的順序功能圖 圖