1、畢 業 設 計 論 文題目：包裝碼垛生產線控制系統 的設計系 別： 電氣與電子工程系專 業： 自動化姓 名： 學 號： 指導教師： 畢業設計（論文）任 務 書題 目包裝碼垛生產線控制系統的設計系 別電氣與電子工程系專業自動化班級1224071學號122407121學生姓名指導教師發放日期2011年3月1日 本科畢業設計（論文）任務書一、主要任務與目標：主要任務：完成滿足要求的包裝碼垛生產線控制系統的硬件和軟件設計，并編寫畢業設計說明書。目標：1、培養學生綜合運用所學理論知識的能力。2、培養學生分析和解決實際問題的能力。3、培養學生調查研究、查閱技術文獻、資料、手冊以及編寫技術文獻的能力。二、主

2、要內容與基本要求：主要內容：1、了解包裝碼垛生產線的結構和設計要求。2、根據控制系統的需求，預選有關設備的臺數、規格，進行plc的選型，確定此系統的結構形式。3、軟件設計及程序調試。4、其它相關電氣元件及機械部件的選定。基本要求：1、設計方案應比較先進，能滿足實用的要求。2、控制系統應具有自動包裝、封口、撿選、碼垛等基本功能，對運行過程中出現的故障能進行報警。3、系統應具有較高的安全性和可靠性。三、計劃進度：畢業設計從第5周到第14周共10周時間。第5周，熟悉題目，查閱資料，調研。第6周，了解包裝碼垛生產線的具體控制要求。第7-8周，預選有關設備的臺數、規格，進行plc的選型，確定此系統的結構

3、形式。第912周，軟件設計及程序調試。第13周，編寫整理設計說明書。第14周，答辯。四、主要參考文獻：1、化工粉粒產品計量、包裝碼垛系統設計規定，國家石油和化學工業局2、姜培剛、蓋玉先，機電一體化系統設計，機械工業出版社3、王庭有，可編程控制器原理及應用，國防工業出版社 4、張燕賓，變頻調速應用實踐，機械工業出版社 5、何超，交流變頻調速技術，北京航空航天大學出版社指導教師（簽名）： 年 月 日教研室審核意見： （建議就任務書的規范性；任務書的主要內容和基本要求的明確具體性；任務書計劃進度的合理性；提供的參考文獻數量；是否同意下達任務書等方面進行審核。） 教研室主任簽名： 年 月 日注：任務書

4、必須由指導教師和學生互相交流后，由指導老師下達并交教研室主任審核后發給學生，最后同學生畢業論文等其它材料一起存檔。成績評定成績評定說明一、答辯前每個學生都要將自己的畢業設計（論文）在指定的時間內交給指導，教師，由指導教師審閱，寫出評語并預評分。二、答辯工作結束后，答辯小組應舉行專門會議按學校統一的評分標準和評分辦法，在參考指導教師預評結果的基礎上，評定每個學生的成績。系對專業答辯小組提出的優秀和不及格的畢業設計（論文），要組織系級答辯,最終確定成績，并向學生公布。三、各專業學生的最后成績應符合正態分布規律。四、具體評分標準和辦法見河南城建學院畢業設計（論文）工作條例。五、答辯小組評分包括兩部分

5、：（1）學生答辯情況的得分和評閱教師評分；（2）指導教師對學生畢業設計（論文）的評分畢業設計（論文）成績評定班級 姓名 學號綜合成績： 分（折合等級 ）答辯小組組長簽字 年 月 日答辯小組評定意見一、評語（根據學生答辯情況及其論文質量綜合評定）。二、評分（按下表要求評定）評分項目答 辯 小 組 評 分評 閱 教 師 評 分合計（40分）完成任務情 況（5分）畢業設計（論文）質量（5分）表達情況（5分）回答問題情 況（5分）質 量（正確性、條理性、創造性、實用性）（10分）成果的技術水平（科學性、系統性）（10分）評分答辯小組成員簽字 年 月 日 畢業答辯說明1、答辯前，答辯小組成員應詳細審閱每

6、個答辯學生的畢業設計（論文），為答辯做好準備，并根據畢業設計（論文）質量標準給出實際得分。2、嚴肅認真組織答辯，公平、公正地給出答辯成績。3、指導教師應參加所指導學生的答辯，但在評定其成績時宜回避。4、答辯中要有專人作好答辯記錄。指導教師評定意見一、對畢業設計（論文）的學術評語（應具體、準確、實事求是）： 簽字： 年 月 日二、對畢業設計（論文）評分按下表要求綜合評定。（1）理工科評分表評分項目（分值）工作態度與 紀 律（10分）畢業設計（論文）完成任務情況與水平（工作量與質量）（20分）獨 立工作能力（10分）基礎理論和基本技能（10分）創 新能 力（10分）合 計（60分）得分（2）文科評

7、分表評分項目（分值）文獻閱讀與文獻綜述（10分）外文翻譯（10分）論文撰寫質量（10分）學習態度（10分）論證能力與創新（20分） 合 計（60分）得分 指導教師簽字： 年 月 日 摘要傳統的機械設備與產品，多是以機械為主，是電氣、液壓或氣動控制的機械設備。隨著工業水平的不斷發展，機械設備己逐步地由手動操作改為自動控制，設備本身也發展成為機電一體化的綜合體。可編程序控制器(plc)是以微處理器為核心，綜合計算機技術、自動化技術和通信技術發展起來的一種新型工業自動控制裝置。經過30多年的發展，目前，可編程序控制器已成為工業自動化領域中最重要、應用最多的控制裝置，己躍居工業生產自動化四大支柱(可編

8、程序控制器、數控機床、機器人、計算機輔助設計與制造)的首位。其應用的深度和廣度已成為衡量一個國家工業先進與自動化程度高低的標志。包裝碼垛自動生產線適用于石油化工、化肥、糧食、港口等行業，可對pp、pe粒子、pvc、化肥、糧食等粉狀、顆粒狀物料進行全自動包裝碼垛作業，便于用戶儲存、運輸和銷售，全自動包裝碼垛生產線主要由自動定量包裝機、自動上袋機組、封口系統、倒袋機、金屬檢測機、重量檢驗機、檢選機、噴墨打印機、碼垛機等單元組成。通過可編程序控制器、對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優

9、點。關鍵詞:plc，控制系統，包裝碼垛生產線 abstractmost conventional mechanical facilities are machines. they are mechanical facilities in the control of electrics, hydraulic pressure and aerodynamic pressure. automatic control of mechanical facility has replaced manual work step by step .plc is a late-model automatic

10、equipment. its development is based on computer technology, automatization technology and communications. at the present, plc has become the most important automatic equipment and been applied widely, after the development of 30 years. plc has hold the primacy in the field of industry automatization

11、(plc,robot,cad&cam). the degree and extent of plc development are the symbols of automatic level in one country.automatic bagging & palletizing line is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. it can perform bagging and palletizing automatica

12、lly for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (pp/pe/pvc) and grains etc. it is easy for customers to store, transport and sale their products. automatic bagging & palletizing line consists of auto-weighing bagging machine, auto-bag feed group, sealing system ,b

13、ag turn down machine, metal detector, sorting machine, jet printer and palletizing machine etc. units. through programming controller, the whole system process can be automatic controlled. any process operation troubles, not enough feeds, bag feeding not due or palletizing not in time all can be ala

14、rmed by sound or light. it has the advantages of simple operation, reliable and easy maintenance etc.keywords: plc,control system,bagging and palletizing line目錄 1 緒論11.1 引言11.2 plc概述11.3 包裝碼垛自動生產線的發展、應用現狀和存在問題21.3.1 包裝碼垛自動生產線的發展21.3.2 包裝碼垛自動生產線的應用現狀32 包裝碼垛自動生產線系統組成52.1 概述52.2 包裝碼垛自動生產線系統組成53 包裝碼垛生產線

15、控制系統硬件設計83.1 plc控制的優點83.2 plc控制系統硬件設計93.3控制系統原理圖134 包裝碼垛生產線控制系統軟件設計154.1 包裝碼垛自動生產線工藝流程154.2 程序控制邏輯164.2.1包裝部分164.2.2 碼垛部分224.3 plc控制系統軟件程序設計26結論28參考文獻29致謝30附錄31 圖-1包裝部分的梯形圖31 圖2碼垛部分的梯形圖3311 緒論1.1 引言隨著科學技術的迅猛發展，生產力水平的不斷提高，人們對降低勞動強度、改善工作環境同時重視起來。石油化工、化肥、糧食等行業對包裝質量和勞動效率的要求也日益提高，從而促進了這些企業的現代化改造。而傳統的人工包裝

16、由于其生產效率低下而成為這些行業產量和包裝質量提高的巨大障礙，已不能滿足現代化大生產的需要。用戶為了便于產品的運輸和存儲，對包裝要求更加嚴格，包裝已成為企業升級和獲得經濟效益的關鍵因素，因此盡快提高產品的包裝質量，是這些行業的迫切任務之一，也是用戶對這些行業的要求。國際上日本newlong、英國bl、美國ory等公司掌握了包裝先進技術。目前國內全自動包裝碼垛設備主要依靠進口，國產設備生產廠家較少，市場呼吁國產化的全自動包裝生產線。在新的世紀, 隨著我國各項事業的蓬勃發展以及知識經濟所面臨的機遇和挑戰, 包裝碼垛機械必將發揮越來越重要的作用, 為國民生產產生不可估量的經濟效益。1.2 plc概述

17、上世紀六十年代末，美國最大的汽車制造商通用汽車公司(gm)為滿足市場需求，適應汽車生產工藝不斷更新的需要，提出了著名的十條技術指標公開向社會招標，要尋求一種比繼電器更可靠，響應速度更快、功能更強大的通用工業控制器。1969年，美國數字設備公司(dec)根據十條要求研制出世界上第一臺可編程控制器pdp-14，并在gm公司的汽車生產線上首次應用成功。可編程控制器是以微處理器為核心，把電氣傳動和邏輯控制、自動測量和調節、數據計算和處理有機地結合起來，具有豐富的軟件資源的現代化工業自動化控制器。經過30多年的發展，現在可編程控制器己經成為最重要、最可靠、應用場合最廣泛的工業控制微型計算機。在可編程控制

18、器中，充分應用了大規模集成電路技術、微電子技術及通信技術，迅速地從早期的邏輯控制發展到進入位置控制、過程控制等領域。可編程序邏輯控制器(programmable logical controller)，又稱pc或plc，它是以微型計算機為基礎的一種為用于工業環境而設計的數字式電子系統，這種系統用可編程序存儲面向用戶指令的內部寄存器，完成規定的功能，如：邏輯、順序、定時、計數、數字運算、數據處理等，通過數字量的輸入、輸出控制各種類型的機械或生產過程。可編程控制器是“專為工業環境下應用而設計的工業控制計算機”，由于其具有很強的抗干擾能力，很高的可靠性，能在惡劣環境下工作的大量的i/o接口，因此，伴

19、隨著新產品、新技術的不斷涌現，始終保持著旺盛的市場生命力。可編程控制器的出現，除了取代傳統的繼電器控制外，正在逐步占領dcs和pid市場份額。國際市場：當今世界的plc生產廠家約200多家，生產400多種plc。全球最大的5家plc制造商，德國siemens公司、美國a-b公司、schneider公司、日本的mitsubishi公司、omron公司、三菱公司約占全球市場銷售額的67。我國對可編程控制器的研制始于1974年，目前全國有幾十個生產廠家，但產品多為128個開關量i/o點以下的小型機。我國應用plc還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其他行業的應用尚未普

20、及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。我國90的plc市場由國外占領，中、大型plc中，幾乎100是國外產品，以美國modicon公司、ge公司、德國siemens，日本富士公司為主。我國的包裝設備在許多方面采用了plc，并取得了非常好的效果。隨著計算機科學的發展和工業自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的發展，其技術和產品日趨完善。僅僅將plc理解為開關量控制的時代已經過去，plc不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后，plc將主要朝著以下兩個方向發展：一個是向超小型專用化和低價格方向發展；另一個是向高速多功能和分布式

21、自動化網絡方向發展。趨勢如下：（1）系統構成規模向大、小兩個方向發展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小型化、專用化、模塊化、低成本。（2）功能不斷增強，各種應用模塊不斷推出。（3）產品更加規范化、標準化。1.3 包裝碼垛自動生產線的發展、應用現狀和存在問題1.3.1 包裝碼垛自動生產線的發展在工業生產中，有很多地方需要對粉末狀或小顆粒狀散狀固體的流量進行準確的測量和控制，再配以給料設備組成定量給料控制系統。它是集喂料、流量測量和控制于一身的設備。目前，作為許多生產設備的定量給料控制系統己廣泛應用于水泥、冶金、建材、電力、化工、食品、礦山、糧食等各行各業。定量給料在工業生產中發揮著

22、越來越重要的作用，正因為其應用的廣泛性，如果能提高給料系統的精度、自動化程度，就有著重要的現實意義。包裝碼垛自動生產線屬于工業機器人。工業機器人是在第二次世界大戰期間發展起來的，始于40年代的美國橡樹嶺國家實驗室的搬運核原料的遙控機械操作手。工業機器人是一種能自動控制、可重復編程、多功能、多關節的操作機。它可以是固定式或移動式的，用于工業自動化作業中。工業機器人與其他專用自動機的主要區別在于，專用自動機是適應于大量生產的專用自動化設備，而工業機器人是一種能適應產品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化設備。包裝碼垛生產線是機電儀一體化高技術產品，適用于化工、糧食、食品及醫藥等行業。它可實現

23、對粉、粒、塊狀物料（如塑料、化肥、合成橡膠、糧食等）的稱重、供袋、裝袋、折邊、封袋、倒袋整形、金屬檢測、重量復檢、批號打印、轉位編組、碼垛、托盤和垛盤的輸送等作業全部實現自動化。通過可編程序控制器，對整個生產線的工作過程進行自動控制，對運行過程中出現的故障或供料不足，供袋不及時、出垛不及時等，進行聲光報警。該設備具有操作簡單，運行可靠，維修方便等優點。包裝碼垛生產線簡單地講，它是由包裝機械和碼垛機械組成的，其中的主要部分還是包裝機械，碼垛機械是從包裝生產線上分離出來而發展起來。其流程圖如圖1-1所示。 來自主廠房的料物傳感器稱重料斗電子稱重機組封口機碼垛系統倉庫輸送機輸送機圖1-1 包裝碼垛生

24、產線流程圖在我國，包裝機械的研制始于1958年，主要是自用設備，屬革新產品，未進入市場，正式包裝生產線起始于七十年代初，“八五”期間呈全方位發展態勢，“九五”期間進入轉型期，逐步成為高科技、高效益、現代化、國防化的產業。我國包裝機械起步較晚，解放后輕工業開發了一批專用包裝設備，為啤酒廠、飲料廠、卷煙廠、火柴廠配套，尚未形成行業。80年代初，包裝機械作為新興的工業部門開始發展起來，經過近二十年的艱苦努力，一支從事包裝設備科研、設計、生產制造及教育管理的行業隊伍已形成，并初具規模，產品品種不斷增加，產量迅速上升，技術水平逐年提高，作為包裝機械工業在我國國民經濟的崛起中正在不斷發展完善。1.3.2

25、包裝碼垛自動生產線的應用現狀從專業化程度看，目前國內包裝設備廠專業化程度還不高，57%的企業是兼業生產，僅上海、山東、江蘇、遼寧、浙江、廣東等省市專業廠較多。很久以來，包裝生產線只做到把物料包裝好為止，至于后續的搬運工作，則完全由搬運工人來完成。造成這種局面有多方面的原因，但主要是由于我國生產力水平較低，勞動力便宜，科研人才缺乏造成的。隨著知識經濟時代的到來，這種局面必將會被打破。總的來說,我國包裝設備制造工業經近20年的努力，在數量、質量、水平方面均有較大的進展，為我國建立一個門類齊全、技術先進、水平相當、獨立完善的包裝設備生產系統奠定了堅實的基礎。但要想在未來的國際競爭中占有一席之地，還必

26、須要找出自身缺點和不足，特別是要找出與北美、日本、西歐等國家的差距。42 包裝碼垛自動生產線系統組成2.1 概述包裝碼垛自動生產線是一個典型的機電一體化系統。所謂的機電一體化系統是指在系統的主功能、信息處理功能和控制功能等方面引進了電子技術，并把機械裝置、執行部件、計算機等電子設備以及軟件等有機結合而構成的系統，即機械、執行、信息處理、接口和軟件等部分在電子技術的支配下，以系統的觀點進行組合而形成的一種新型機械系統。該系統由機械系統(機構)、電子信息處理系統(計算機)、動力系統(動力源)、傳感檢測系統(傳感器)、執行元件系統(如電機)等五大子系統組成。其五種內部功能即主功能、動力功能、檢測功能

27、、控制功能、構造功能。機電一體化系統的一大特點是由于機電一體化系統的微電子裝置取代了人對機械的絕大部分的控制功能，并加以延伸和擴大，克服了人體能力的不足和弱點。另一大特點是節省能源和材料消耗。其主要特征是自動化操作。包裝碼垛自動生產線主要應用于化工、糧食、食品及醫藥等行業中的粉、粒、塊狀物料的全自動包裝碼垛。包裝碼垛自動生產線可分為包裝部分和碼垛部分。包裝部分實現定量稱重、自動供袋、裝袋、夾口整形、折邊縫口、金屬檢測、重量復檢等功能。碼垛部分實現轉位編組、推袋壓袋、碼垛及托盤的提供和垛盤的輸送等功能。2.2 包裝碼垛自動生產線系統組成電子稱重機是包裝機起始部機，其作用是完成物料的定值稱重、投料

28、等作業。本生產線采用凈重式電子稱重方式，這樣稱量結果不受容器皮重變化的影響，稱量精度高，同時采用雙秤交替的運行模式，可以保證生產線的包裝速度達到8001000包小時。整個稱重系統的動力源采用氣動元件。給料系統采用氣動控制的二級投料方式，即稱重過程開始時，首先粗流料門完全打開，當進料量達到預先設定的粗進料值時(一般為總量的80%85左右)，粗進料氣缸復位，粗流料門關閉，快速投料過程停止；這時粗流料門前端有一方形孔即細流口還沒關閉，物料從該方形孔中繼續投料，即開始細投料過程，當充填物料達到預置重量時，細投料氣缸復位，細流料門關閉，給料結束。自動供袋機是由供袋器、吸袋器、袋子傳送器、接袋器、取袋器等

29、部件組成。全自動包裝供袋工作是由供袋機械自動完成，操作人員只要將空袋子按要求碼放到上袋機的備用倉中就可以了。當袋倉中沒有袋子時備用袋倉中的袋子會被送袋機構整摞地自動送到供袋器的袋倉中去。帶有真空吸盤的吸袋器從供袋器上把包裝袋吸住，然后向上提升到位后，傳送給傳送器。傳送器將袋子輸送到供袋機的斜板上。在導向板、接袋器、吸盤和光電開關的作用下，確保包裝袋在斜板上保持正確的位置和形狀。取袋器撿起斜板上的包裝袋，在取袋器四連桿的作用下，包裝袋定位在包裝機的中心線上，等待裝袋機將包裝袋取走。自動供袋機供袋速度快，供袋質量穩定可靠，易于實現包裝工作的自動化。但機械結構較復雜，且對袋子的材料、尺寸和質量以及往

30、備用袋倉中碼放袋子時袋口的方位等都有一定的要求。自動裝袋機是由過渡料斗、取袋開袋夾送裝置、翻門縮口裝置、機架等構成。過渡料斗是裝袋機聯接電子稱重機的過渡裝置，它可以存儲一袋物料，提高電子稱重機的稱重速度，減小物料落差，降低粉塵產生量，利于除塵，同時保證物料順利地導入裝袋機并防止裝袋機產生的振動傳遞到電子稱重機上。取袋開袋夾送裝置將自動供袋機的取袋器取好的袋子夾住，開袋吸盤吸住袋子的兩面，在主氣缸推動下送到翻門縮口裝置的下面并將袋口拉開(此動作是和翻門縮口動作同時進行)為填裝物料做準備，同時將已裝好物料的料袋送到夾口整形機內。在主氣缸行程兩端安裝有緩沖器，使主氣缸在行程端點得以緩沖并使裝袋機振動

31、減輕。翻門縮口裝置將送過來的料袋通過夾袋手爪夾住袋子的兩上邊，通過縮口動作收縮袋口(此動作與開袋動作同時進行)使翻門插入袋口，并在檢測系統檢測到料袋位置正確后向電子稱重機和過渡料斗發出卸料請求指令，投下物料，完成裝袋。每次裝填完物料后翻門關閉，夾袋手爪將袋口繃緊，松開，放到輸送機上，再由取袋夾送裝置在取袋的同時夾送到夾口整形機內。轉位輸送機: 將送來的料袋進行變換方位的設備。該機實現料袋水平面內回轉+90度, -90度，180度三種角度, 料袋所需回轉的角度是以保證料袋口向內為準, 保證垛形整齊、美觀。當料袋到達轉位轉板下方時, 光電開關給出信號, 輸送機電機制動, 繼電器輸出, 氣缸動作,

32、推動夾板夾住, 轉位電機根據編組工序需要, 通過同步帶傳動將料袋旋轉至所需角度。此時夾板打開, 輸送電機啟動, 送到下一工位。編組機是是將轉位輸送機送來的料袋按碼垛要求實現2-3編組和3-2編組，即垛型每層為二袋豎、三袋橫或三袋橫、二袋豎并交替進行。當位于輸送帶入口處的光電開關檢測到一個料袋到來時，立即啟動減速電機將料袋向前拖動到預定距離，而后停止運轉。在下一個料袋到來時，光電開關又重新啟動電機重復上述動作。當完成二袋豎放或三袋橫放時，推袋裝置便把這組料袋推到緩停板上暫存。如果計數達到一層(二袋豎加三袋橫或三袋橫加二袋豎)時，推袋裝置就將二部分料袋一起推到碼垛區。由于緩停板的設置減少一次來回推

33、袋的時間，從而提高了碼垛效率。推袋壓袋、分層、升降機: 推袋機將編號的料袋推至緩沖區, 并在分層碼垛時整形壓平, 推到分層機, 分層機將料袋投放到升降機上的托盤, 完成一層料袋的碼垛。當編組機完成一組時, 接近開關給出信號, 推袋壓袋機的減速電機動作, 帶動推袋小車將料袋組用擋板推至緩沖區, 然后推動小車的擋板在氣缸的作用下抬起, 同時電機反向返回, 這一系列動作由一組接近開關狀態決定。當緩沖區一層滿信號到位, 分層機左右擋板打開, 壓袋氣缸動作, 將料袋組放至升降機托盤上, 分層機關, 推板復位, 推袋小車歸位, 減速電機制動, 完成一個循環。升降機在碼垛達到8 層后, 將托盤送至托盤輸送機

34、, 托盤倉的啟用托盤電機啟動, 將托盤送到升降機, 到位后升降機帶著托盤升到位, 等待料袋組碼垛。整個過程也是通過判斷接近開關和光電開關的狀態完成的。托盤倉: 是存儲一定量的托盤, 并自動完成托盤輸送過程的部分。通過托盤倉內的光電開關判斷托盤的數量, 當升降機將托盤送到下一工位, 托盤倉下方的氣缸動作將托盤倉內的最下端的托盤頂起, 同時驅動電機, 將下端的托盤送出, 氣缸恢復, 托盤在通過光柵光電開關后, 電機制動, 作為下一循環的啟用托盤。153 包裝碼垛生產線控制系統硬件設計在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等多個動作，動作多，運動復雜，而所

35、處工作環境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，而目前流行的plc具有結構小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業現場的高溫、振動、粉塵等惡劣環境下的開關控制。所以選用plc作為控制系統的核心部件。本包裝碼垛自動生產線動作關系復雜，i/o點數較多，以開關量控制為主，所以選擇日本三菱公司的fx2n系列plc為控制核心部件。3.1 plc控制的優點 高可靠性；1）所有的i/o接口電路均采用光電隔離，使工業現場的外電路與plc內部電路之間電氣上隔離。2）各輸入端均采用r-

36、c濾波器，其濾波時間常數一般為1020ms.3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。4）采用性能優良的開關電源。5）對采用的器件進行嚴格的篩選。6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發生異常情況，cpu立即采用有效措施，以防止故障擴大。7）大型plc還可以采用由雙cpu構成冗余系統或有三cpu構成表決系統,使可靠性更進一步提高。 豐富的i/o接口模塊；plc針對不同的工業現場信號，如：交流或直流；開關量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應的i/o模塊與工業現場的器件或設備，如：按鈕；行程開關；接近開關；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能

37、，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業局部網絡，它還有多種通訊聯網的接口模塊，等等。 采用模塊化結構；為了適應各種工業控制需要，除了單元式的小型plc以外，絕大多數plc均采用模塊化結構。plc的各個部件，包括cpu，電源，i/o等均采用模塊化plc，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。 編程簡單易學；plc的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術人員所理解和掌握。 安裝簡單，維修方便；工業環境下直接運行。使用時只需將現場的各種設備與plc相應的i/o端相連接，即可投入運行。

38、各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結構，因此一旦某模塊發生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統迅速恢復運行。3.2 plc控制系統硬件設計plc控制系統示全包裝生產線的核心部分，而在包裝過程中，動作多，運動復雜，這就要求控制系統具有很高的可靠性、良好的節能措施、很強的故障診斷能力，確保生產的穩定運行。由于包裝生產線的各種控制為開關量，動作關系復雜，i/0點數較多，選擇日本三菱公司的fx2n系列plc。該系列plc為模塊式結構，可以根據控制系統的需要靈活地組合成最佳的配置。 硬件配置硬件配置包括fx2n基本單元、fx2n擴展單元、檢測元件(光電開

39、關、接近開關、真空開關等)、人機操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以及執行元件(電機和氣缸等)。 fx2n系列plc輸入輸出擴展方法，fx2n系列plc是由電源、cpu、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴充輸入輸出點數的“擴展單元(電源i/0)和擴展模塊(i/0)”，此外，還可以連接特殊擴展設備，用于特殊控制。在組織fx2n系列時，須考慮下述各點:輸入輸出總點數控制在256點以內，其中輸入點數和輸出點數均不能超過184點；dc24v電源和dc5v電源的容量，基本單元和擴展單元內部裝有電源，可以對擴展模塊供給dc24

40、v電源，對特殊模塊供給dc5v電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應該控制在基本單元及擴展單元的電源范圍以內；對于fx2n基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數量，最多不超過8臺。關于輸入輸出序號的編號問題，fx2n系列plc使用如下的編號方法:1）輸入繼電器(x)、輸出繼電器(y)的序號是由基本單元開始，按連接順序分配八進制數碼；2）特殊擴展設備和plc使用plc的from和t0指令進行數據信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號；3）功能擴展板，fx2n-cnv-if型轉換電纜，和輸出輸入點數無關。 具體的輸入輸出擴展根據對于本生產線的分析，系統需要約130個輸入點、160個輸出點，總的點數約在

41、290個左右，加上一定的點數裕量，系統總的輸入輸出點數應該配置在320點左右，而fx2n系統最大的點數是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個plc系統控制，具體的擴展方法是fx2n-128mr+fx2n-48er各一臺，共有點數176個，輸入點88個，編號范圍是x000x127，輸出點88個，編號范圍是y000y127;剩下的后面作為一個控制系統，使用fx2n-128mr+fx2n-16eyr，總點數144個，輸入點數64個，編號范圍是x000x077，輸出點80個，編號范圍是y000y117。這樣系統的總點數為320點，其中輸入點152

42、個，輸出點168個，可以滿足系統的要求。圖3-1是i/0擴展連接示意圖。fx2n-48erfx2n-128mr 前段fx2n-16eyrfx2n-128mr 后段 圖3-1 i/0擴展連接示意圖 分配輸入/輸出點信號、輸出點與輸出控制是一一對應的。分配好后，按系統配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。fx2n型plc的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點對應的即為輸入繼電器，與輸出點對應的即為輸出繼電器。包裝碼垛生產線控制系統包裝部分及碼垛部分輸入輸出接口如表3-2、3-3所示。輸入輸出名稱接口名稱接口吸袋垂直氣缸x001垂直

43、汽缸下降y001吸袋真空裝置x002垂直汽缸上升y002吸袋真空閥x003吸盤y003上限位開關x004垂直汽缸傾斜y004傾斜氣缸電磁閥x005斜托板下降y010斜線位開關x006防滑吸盤吸袋y011斜托板光電開關x010磕頭裝置傾斜y013光電開關x011真空吸袋y014橫進裝置減速開關x012磕頭裝置立起y015橫進裝置裝袋點限位x013斜托板上升y020傾斜限位x014抱板閉合y021磕頭裝置到位信號x015大夾子閉合y022橫進裝置取袋點限位x020料斗下縮口夾子張開y024夾抱限位x021取袋真空裝置打開y025橫進裝置移動限位開關x022縮口夾子向里放y026開袋真空檢測x023

44、夾輥氣缸動作y027夾袋壓力檢測x024開袋y030打開袋口x040抱袋y031橫進裝置限位x041張開y033橫進裝置到位x050縮口夾子張開y037輸送帶x051放料門插入y040倒袋x053拍打板上升y042整形x054敦實y043金屬檢測x055折邊y044金屬信號x056縫口y045重量檢測x057倒袋氣缸伸出y050包裝子程序啟動x127整形汽缸動作y051檢測器聲光報警y060檢選機剔除y061橫進裝置y100表3-2包裝部分i/o接口分配輸入輸出名稱接口名稱接口編組傳輸光電開關x001轉位機轉位y071料袋傳輸限位開關x002編組傳輸電機y004推推袋擋板關閉x003轉位傳輸電

45、機y005滿半層信號x004緩停機運轉y006滑臺限位開關x005推袋y000推袋前端限位x006滑臺推袋擋板打開y001側面整形擋板.x007推袋機返回y002碼垛位限位x010分層機分層y003壓袋限位x011升降機下降y007壓袋返回x012前端推袋擋板打開y074分層機滿信號x013側面整形y075滿一層信號x015壓袋機壓袋y076前端推袋擋板x016托盤輸送機y020托盤至碼垛位x020升降機上升y010升降機上限位x021聲光報警y030升降機上臨界x022排垛輸送y031升降機下限位x023托盤倉動作y035分層機開x024垛盤輸送機y036分層機關x025托盤倉聲光報警y04

46、0緩停機占位x026托盤倉上升y050編組機滿x027托盤倉下降y051垛盤位空x030托盤叉打開y052空托盤到位x03托盤叉合上y053托盤叉位置空x034垛盤緩沖位置空x035緩沖位置限位x037托盤上升信號x050待傳位信號x051托盤倉上位x052托盤倉中位x053實垛盤到位x054托盤倉底部位x055托盤倉下降x057轉位機停止x060碼垛程序啟動x077表3-3碼垛部分i/o接口分配3.3 控制系統供電原理圖系統供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為ac3805，50hz。上電源經總的低壓斷路器“qf0”為整機供電。其中qfl給包裝部分電機m1.1m10.1提供電源，qf

47、2給碼垛部分電機m11.1m20.1提供電源，qf3給變頻器和電機m21.1m25.1提供電源，qf4為打印機、金檢、重量復檢提供電源。普通電機的主回路包括交流接觸器和熱繼電器，變頻調速電機包括交流接觸器、熱繼電器和變頻器，制動電機還包括制動單元的輔助回路。整機的接地保護與系統的接地保護網相聯接。系統供電原理圖見圖3-4，電機控制電路圖見圖3-5。圖3-4系統供電原理圖rstnkr繼電器km接觸器m3 電機pe 圖3-16 電機控制電路圖4 包裝碼垛生產線控制系統軟件設計4.1 包裝碼垛自動生產線工藝流程包裝碼垛自動生產線可自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等

48、功能。全自動包裝碼垛生產線的機械系統主要包括全自動稱重單元、包裝單元、輸送檢測單元、碼垛單元。其主要工藝流程如下:物料自儲料斗進入包裝秤的給料裝置，通過粗、細給料，實現粗、細兩級加料。當秤斗中的物料重量達到最終設定值時，稱重終端發出停止加料信號，待空中的飛料全部落入秤斗后此次稱重循環結束，此時電子包裝秤等待裝袋機的投料信號。當自動裝袋機完成上袋后，發出訊號，使稱重箱打開卸料翻門，向包裝袋內投料，卸料后稱重箱關閉翻門，裝袋機張開夾袋器，包裝袋通過夾口整形機和立袋輸送機進入自動折邊機，包裝袋經折邊后，進入縫口機，當設在縫口機旁邊的光電開關檢測到包裝袋后，縫紉機開始工作，縫合包裝袋，當包裝袋離開縫紉機后，縫紉機停止，并自動切斷縫合線。包裝袋經過倒袋整形機進入金屬檢測機及重量復檢機，如果檢測不合格，在包裝袋通過自動撿選機時將被剔除，而合格的包裝袋則順利通過自動撿選機，再經噴墨打印機、過渡輸送機、緩停機等設備，將包裝袋輸送到碼垛單元，由轉位機根據碼垛工藝要求將料袋依次按“2袋豎-3袋橫”和“3袋橫-2袋豎”循環做轉位處理。這樣包裝袋便以2袋直或3袋橫的形式進入編組機，最后由碼垛機將包裝袋堆碼到托盤上，一般以碼8層為一垛。碼垛完成后，垛盤輸送機將其輸送出碼垛區，停放在叉車區域垛盤輸送機上。碼垛機所使