PLC傳送帶自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

.z.目錄一．課程設(shè)計(jì)目的……………………31.1課題背景………………………31.2生產(chǎn)線自動(dòng)化的發(fā)展概括……………………41.2.1國(guó)生產(chǎn)線自動(dòng)化發(fā)展概括……………………41.2.2國(guó)外生產(chǎn)線自動(dòng)化發(fā)展概括…………41.3本文主要研究容……………41.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………41.3.2主要解決的問(wèn)題………………………4二．課程設(shè)計(jì)題目描述和要求………………5三．課程設(shè)計(jì)報(bào)告容………………72.1方案論證………………………72.1.1采用傳統(tǒng)繼電接觸器電氣控制系統(tǒng)…………………82.1.2采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)…………………82.1.3方案比較與選擇………………………82.2PLC的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理…………………102.2.1PLC控制系統(tǒng)組成……………………102.2.2PLC的工作過(guò)程………………………112.3控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程………………112.3.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖………………………132.3.2控制系統(tǒng)工作流程圖…………………142.4控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)…………152.5控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)…………162.5.1控制系統(tǒng)邏輯分析…………………162.5.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)…………………172.6系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果…………17四.結(jié)論…………20五.參考文獻(xiàn)……………………21第1章課程設(shè)計(jì)目的1.1課題背景在我們現(xiàn)在的大背景中，無(wú)論是從工廠的生產(chǎn)，到能源的輸送，還是到與人民生活息息相關(guān)的市政工程，甚至人們的工作和休息的樓宇，隨處都可以看到自動(dòng)化系統(tǒng)的身影。自動(dòng)化系統(tǒng)不僅早就成為了工業(yè)和社會(huì)生活的一個(gè)組成部分，而且是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。在自動(dòng)化生產(chǎn)日漸普及的今天，包裝機(jī)械的自動(dòng)化程度直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中常常需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，如果這些繁雜的工作讓人工去完成的話不但麻煩，而且效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。為了適應(yīng)現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)*種產(chǎn)品，進(jìn)一步加快工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，提高國(guó)民經(jīng)濟(jì)，改善人民的生活水平,就必須設(shè)計(jì)一套完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，以便用這自動(dòng)化的生產(chǎn)線來(lái)代替人工完成這些繁雜的工作。而且需要對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，包裝，自動(dòng)化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟(jì)效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來(lái)，包裝生產(chǎn)線的自動(dòng)化、電子監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使的包裝企業(yè)以高速度、較少的停機(jī)時(shí)間和包裝故障，以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成績(jī)。2002年11月3至7日在芝加哥舉行的國(guó)際PACKE*PO上，我們可以看到多家自動(dòng)化公司展示的最新的包裝設(shè)備和新技術(shù)。這些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的自動(dòng)化技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展力量?？梢?jiàn)自動(dòng)裝箱技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊。近年來(lái)，生產(chǎn)線上的自動(dòng)化控制應(yīng)用已越來(lái)越多，越來(lái)越廣泛。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的不斷加快，對(duì)控制系統(tǒng)提出了愈來(lái)愈嚴(yán)格的要求。隨著大規(guī)模集成電路廣泛應(yīng)用，控制系統(tǒng)本身也得到長(zhǎng)足發(fā)展，已由原來(lái)的分立元件、繼電器控制，發(fā)展成為大規(guī)模集成電路的微機(jī)控制?？刂品绞揭灿稍瓉?lái)的分散控制發(fā)展為集中控制。正是在這種發(fā)展的需求下，可編程控制器應(yīng)運(yùn)而生。由于可編程控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)，因而在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到非常廣泛的應(yīng)用。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（ProgrammableLogicController，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國(guó)外生產(chǎn)線自動(dòng)化發(fā)展概況從上世紀(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，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PID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主要解決的問(wèn)題在傳統(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，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)*一產(chǎn)品被送到傳送帶的末端，會(huì)自動(dòng)落入包裝箱，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)2.1.1采用傳統(tǒng)繼電—接觸器電氣控制系統(tǒng)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。2.1.2采用PLC可編程序控制器控制系統(tǒng)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。2.1.3方案比較與選擇采用傳統(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。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)。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)。2.2PLC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部寄存器中，經(jīng)PLC部邏輯運(yùn)算或其他各種運(yùn)算、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的一般部邏輯結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。電磁閥行程開(kāi)關(guān)指示燈編程器或其他設(shè)備輸入接口電磁閥行程開(kāi)關(guān)指示燈編程器或其他設(shè)備輸入接口電磁線圈按鈕輸出接口CPU電磁線圈按鈕輸出接口CPU繼電器觸點(diǎn)繼電器觸點(diǎn)程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器電源電源圖2-1PLC的邏輯硬件結(jié)構(gòu)框圖2.2.1PLC控制系統(tǒng)組成①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。②控制部分: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)。③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。2.2.2PLC的工作過(guò)程①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.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)。②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部寄存器中讀出并參與計(jì)算，然后將執(zhí)行結(jié)果寫入有關(guān)輸出映象寄存器中。③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)控制微型計(jì)算機(jī)。2.3控制系統(tǒng)構(gòu)成圖和工作流程2.3.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖如圖2-2所示。啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕獨(dú)立點(diǎn)動(dòng)輸入停止按鈕光電傳感器傳送帶控制電機(jī)指示燈報(bào)警器PLC圖2-2生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱的PLC控制系統(tǒng)圖2.3.2控制系統(tǒng)工作流程圖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，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)SQ2，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)用程序占用存大小的估算用戶應(yīng)用程序占用多少存與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?！Ц咚賿呙韬透咚僦袛嗟母咚偬幚?。·可方便的與西門子的可編程序終端(PT)相連接，為機(jī)器操作提供一個(gè)可視化界面?！/D、D/A精度大幅度提高，分辨率為1/6000。·可進(jìn)行分散控制和模擬量控制?！ねㄓ嵐δ茉鰪?qiáng)，提供置RS232C端口及RS485的適配器。S7-300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將在很小的空間獲得許多先進(jìn)的功能。小機(jī)殼會(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)定的性能西門子系列PLC外型小巧結(jié)構(gòu)緊湊，西門子公司長(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)提供置的RS232C端口和RS422端口。西門子完全開(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)?！じ咚俚某绦驁?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?！ず軓?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2-1S7-300I/O分配表輸入輸出部繼電器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器00000自動(dòng)控制按鈕01000系統(tǒng)指示燈01006TIM00000001B手動(dòng)控制輸入01001傳送帶B輸出01007TIMOO100002A手動(dòng)控制輸入01002傳送帶A輸出T00200003SQ2輸入01003裝箱指示00004SQ1輸入01004手動(dòng)指示燈00005停止安鈕01005報(bào)警器00006手動(dòng)控制按鈕00007消音按鈕系統(tǒng)輸入/輸出接線圖如圖2-4所示。0000001000000010100100000010000000101001000020100200003010030000401004000050100500006010060000701007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220VAC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)?？捎糜诋a(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)?？捎糜诳障涫欠竦轿粰z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Ｒ，如圖2-5所示。當(dāng)漏電流不足lmA時(shí)可以不考慮其影響。光電開(kāi)關(guān)光電開(kāi)關(guān)INPLC輸入電源R圖2-5PLC與光電開(kāi)關(guān)的連接旁路電阻R的計(jì)算公式如下：式中：I為傳感器的漏電流（mA），UOFF為PLC輸入電壓低電平的上限值（V），RC為PLC的輸入阻抗（KΩ），RC的值根據(jù)輸入點(diǎn)不同有差異。2.5控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.5.1控制系統(tǒng)邏輯分析自動(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啟動(dòng)運(yùn)行，產(chǎn)品逐一落入箱，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。2.5.2控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（1）程序流程圖如下：初始初始初始初始按下手動(dòng)控制按鈕按下自動(dòng)控制按鈕按下手動(dòng)控制按鈕按下自動(dòng)控制按鈕NNNNYYYY傳送帶B啟動(dòng)傳送帶B啟動(dòng)A手動(dòng)輸入B手動(dòng)輸入A手動(dòng)輸入B手動(dòng)輸入NNNNNSQ2檢測(cè)到位信號(hào)NSQ2檢測(cè)到位信號(hào)YYYY傳送帶A啟動(dòng)傳送帶B啟動(dòng)Y傳送帶A啟動(dòng)傳送帶B啟動(dòng)Y傳送帶B停止傳送帶B停止傳送帶A啟動(dòng)傳送帶A啟動(dòng)NSQ1計(jì)數(shù)12次到NSQ1計(jì)數(shù)12次到Y(jié)Y傳送帶A停止傳送帶A停止圖2-6系統(tǒng)自動(dòng)控制流程框圖圖2-7系統(tǒng)手動(dòng)控制流程圖（2）程序梯形圖如下：A工作輸出輔助繼電器B工作輸出跳轉(zhuǎn)結(jié)束A工作輸出B工作輸出跳轉(zhuǎn)A工作輸出輔助繼電器B工作輸出跳轉(zhuǎn)結(jié)束A工作輸出B工作輸出跳轉(zhuǎn)報(bào)警器裝箱指示報(bào)警器裝箱指示圖2-8控制系統(tǒng)程序梯形圖-.z.程序助記符如下：A"故障復(fù)位"http://PID復(fù)位；=L0.0BLD103AM11.6；=L0.1BLD103AM11.0；=L0.2BLD103AM11.1=L0.3BLD103AM11.2=L0.4BLD103AM11.3=L0.7BLD103A"自動(dòng)啟動(dòng)"；JNB_001CALL"CONT_C",DB41//；_RST:=L0.0MAN_ON:=L0.1PVPER_ON:=L0.2P_SEL:=L0.3I_SEL:=L0.4INT_HOLD:=I_ITL_ON:=D_SEL:=L0.7CYCLE:=T*20MS/SP_INT:=MD20；PV_IN:=MD24PV_PER:=MAN:=GAIN:=MD28//比例參數(shù)設(shè)置值；TI:=MD32/TD:=MD36TM_LAG:=DEADB_W:=0.000000e+000LMN_HLM:=2.764800e+004LMN_LLM:=0.000000e+000PV_FAC:=PV_OFF:=LMN_FAC:=1.000000e+000//控制器輸出量的系數(shù)；LMN_OFF:=0.000000e+000I_ITLVAL:=DISV:=0.000000e+000LMN:=MD44LMN_PER:=QLMN_HLM:=M11.5QLMN_LLM:=M11.4LMN_P:=LMN_I:=LMN_D:=PV:=ER:=_001:NOP02.6系統(tǒng)程序調(diào)試及結(jié)果在計(jì)算機(jī)上，運(yùn)行C*-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)?zāi)K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（01001指示燈亮）。2、當(dāng)SQ2空箱到位檢測(cè)信號(hào)到（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)按下停止按鈕00005時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行，系統(tǒng)指示燈01000滅。該結(jié)果完全滿足設(shè)計(jì)的要求，借助實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備完全模擬了生產(chǎn)線自動(dòng)裝箱控制過(guò)程。-.z.四.小結(jié)對(duì)于本次設(shè)計(jì)，成功采用PLC控制多個(gè)傳送帶的工作，完成了本次設(shè)計(jì)任務(wù)的基本要求，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、可靠、冗余性強(qiáng)，可以很好地適用于連