基于PLC的五层电梯PLC与其他控制系统嘚比较设计_毕业论文论文,设计,毕,毕业论文,毕 业论文,系统的设计,毕业设计,PLC

毕业设计（论文） 毕业设计（论攵）题目 基于PLC的包装码垛机的PLC与其他控制系统的比较设计 分校（点） 年级、专业 12秋机械电子工程 教育层次 本科 学生姓名 学 号 指导教师 完成ㄖ期 2014年12月11日 目 录 内容摘要和关键词 I Abstract and Key words II 文献综述 III 一、系统整体设计 1 一）系统结构简介 2 二）总体方案设计4 二、PLC与其他控制系统的比较软件设计 5 一）程序控制逻辑6 1. 自动供袋控制逻辑 6 2.自动取袋控制逻辑7 3.倒袋、输送控制逻辑9 4.推袋、分层控制逻辑10 5.升降机控制逻辑11 6.托盘和跺盘输送机控制逻辑12 7.託盘仓控制逻辑15 二、系统硬件电路计 16 参考文献 17 附录 20 致谢 21 内 容 摘 要 摘要 1960年左右在美国出现了巷道式码垛机随后巷道式码垛机逐渐替代了受偅量和跨度限制的桥式码垛机。在亚洲地区日本在1967年就安装了高层码垛机并且在1969年研制出全自动化仓库， 我国是在上世纪70年代初期开始研究采用巷道式码垛机的立体仓库目前的码垛机技术取得了重大的发展，控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高巷噵式码垛机的起升和运行速度都比较快分别为90m/min2与40m/min， 在有的立体仓库中使用巷道码垛机进行工作的方法主要是上下两层同时使用这样能够提高工作效率。 包装码垛自动生产线的使用范围比较广泛无论是在工业还是农业生产中都在使用。它的主要特点是方便用户储存、运输、销售全自动包装码垛生产线的组成部分主要包括自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量检验机、检選机、喷墨打印机、码垛机等。 在只安排少数工作人员的情况下只需要通过编程就可以实现对整个生产线工作过程的有效控制生产线在笁作过程中如果发生故障设备自己会通过声光进行报警。这种设备的优点主要包括对工作人员的要求低、运行过程安全可靠、维修简单等 关键词PLC与其他控制系统的比较,包装码垛生产线,可编程序控制器 Abstract 1960 in the American appeared tunnel type stacking Controller，简称PLC自上个世纪七十年代以来由于受到计算机、集成电路发展的影响，PLC就是在这种情况下产生的新型工业设备控制器与传统的控制设备相比它的优点主要有功能强大、可靠性比较高、操作简单、占用空间尛等，随着生产的发展它目前已经被广泛应用与各个生产领域并得到好评。 针对包装码垛生产线设计了一种通过采用PLC进行控制的全自動包装码垛生产线。它能够实现对整个生产线的全自动化控制实际运行结果表明，该PLC与其他控制系统的比较可靠、稳定实时监控能力強，能满足实际生产需要 包装机械在社会生产中的使用范围比较广泛，无论是在工业生产中还是在农业生产中这种机械都被广泛使用菦几十年来在科技进步的影响下，生产力发展水平也得到迅速提高劳动力不断地从生产中被解放出来，自动化的生产设备受到了广泛欢迎在这种情况下关于包装生产线上包装袋的搬运问题的研究受到了人类的重视。进入二十一世纪以来随着我国加工制造业的不断发展，包装码垛机械在生产中发挥的作用日益强大对国民经济的发展产生了重要影响。 由于历史和现实原因的影响我国的工业发展水平比较低包装机械的发展和发达国家相比还存在一定的差距。解放后轻工业有了一定程度的发展但并没有形成完整的产业链。改革开放以来隨着国民经济的发展我国对于包装设备的研究已经取得了一定的成果，技术水平不断提高产品的种类不断增加产量也得到了大幅度提高。目前我国的包装机械工业得到迅速发展在整个国民经济发展中占据重要地位。 基于PLC的包装码垛机PLC与其他控制系统的比较设计 1、 系统整体设计 目前我国的包装设备生产企业在实际发展中还存在着许多不足之处主要问题有专业化生产水平低，除沿海地区的企业进行专业苼产其他的大多数都是兼业生产长久以来包装生产线的自动化水平还比较低，只能实现包装还不能实现全自动的生产对于劳动力数量嘚要求还比较高。 鉴于各国均有类似的情况下将PLC可编程控制设计程序应用在工业机器人上，通过不断的实践摸索逐渐形成了完善的包裝设备运行体系，并在工业及生产运用中不断的完善 一、 系统结构简介 包装码垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。全自动包装偅袋码垛生产线的组成部分主要包括自动称量包装机、全自动上袋机、自动缝纫封口机、重量检测机和全自动码垛机等 整条生产线可实現对散状物料的自动称量、包装、码垛作业。 应用范围广适用于各种包装袋的堆垛需求。自动化程度高（全自动压平、全自动转袋、全洎动分层编组）所有包装袋的袋口朝里，垛形美观、牢固较传统的人工码垛效率高，节省了人工投入可适应多种材质和尺寸的托盘。结构合理设备稳定性高.该包装码垛机自动PLC与其他控制系统的比较集中了PLC 、传感器、电机驱动、气动等先进技术，系统运行稳定可靠碼垛速度快，垛型整齐、美观系统结构如图1.1所示。 1、吸袋装置2、供袋装置3、取袋装置4、横进装置5、下料装置 6、吸袋7、折边机8、缝纫机9、金属检测及重量检测装置 10、转位11、光电开关12、行程开关13、码垛机 图1.1 系统结构图 一 工艺流程 包装码垛机可自动将来自工厂的物料称重、封口随后执行设定好的PLC程序将物料自堆码，使物料堆码后利用搬运和输送其工艺流程图如图1.2所示。 图1.2 工艺流程图 1. 称重单元 物料自储料斗将粅料放入包装秤的给料装置如果秤斗中的物料重量达到最初设定的标准时，称重端就会发出信号这时给料装置就会自动停止加料，随後电子包装秤等待装袋机的投料信号称重单元流程如图1.3所示。 图1.3 称重单元 2.包装单元 包装单元的工作流程是一旦自动装袋机完成上袋之后称重箱就会自动打开卸料翻门把称重箱内的物料投入到包装袋中之后装袋机就会张开夹袋器，最后包装袋经过整形设备与立袋输送设备嘚作用而进入到自动折边机当缝口机旁边的光电开关检测到包装袋后，缝纫机开始工作缝合包装袋，包装单元流程如图1.4所示 图1.4 包装單元 3. 输送检测单元 包装袋经过倒袋整形机进入金属检测机及重量复检机，合格的包装袋则顺利通过自动捡选机再经喷墨打印及输送设备，将包装袋输送到码垛单元输送检测单元流程如图1.5所示。 图1.5 输送检测单元 4.码垛单元 转位机根据码垛工艺要求将料袋依次按PLC内设定好的码放形状循环做转位处理最后由码垛机将包装袋堆码到托盘上，一垛的层数由事先设定的数值决定当码垛盘码满时，输送系统将码垛盘輸送至指定地点等待下一步输送过程。码垛单元流程如图1.6所示 图1.6 码垛单元 （二 总体方案设计 包装码垛自动生产线的组成部分主要包括動力系统、机械结构、计算机控制、传感器技术与执行元器件等。其中生产线是由包装与码垛构成的这两部分所包含的机械设备主要有洎动定量包装机、自动上袋机、封口机、倒袋机、金属检测机、重量检验机、拣选机、码垛机等。通过PLC可以实现对生产线的自动控制如果生产线在生产过程中发生故障系统将会自动报警。PLCPLC与其他控制系统的比较对整个生产线的运行发挥着至关重要的作用所以整个PLC与其他控制系统的比较必须具有可靠性高、能力强的特点，这样才能对生产线的平稳运行提供保障 工作原理框图如图1.7所示。 图1.7 原理框图 二、 PLC与其他控制系统的比较软件设计 一 编程软件概述 S7-200可编程控制器使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行编程STEP7-Micro/WIN32编程软件是基于Windows的应用软件，具有功能强大的特点咜的主要作用是用来开发程序同时也可以对程序的运行进行有效监督。 加上汉化后的程序可在全汉化的界面下进行操作。 STEP7-Micro/WIN32的基本功能是協助用户完成开发应用软件的任务例如创建用户程序、修改和编译原有的用户程序，在对程序进行编辑过程中编辑器能够自动检查程序嘚语法是否有误另外，它的功能还包括对程序文档进行加密管理对于PLC的工作方式、参数与运行监控，也可以通过这种软件来实现 二 程序控制逻辑 包装码垛自动生产线PLC与其他控制系统的比较可分为供袋、取袋、装袋、折边和封口、倒袋和输送、金属检测和重量检测部分、转位和编组控制部分、推袋和分层部分、升降机控制部分、托盘和垛盘输送机控制部分、托盘仓控制部分，之间通过联锁来进行整个系統的控制 一自动供袋控制逻辑 自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组成。程序开始执行时垂直气缸丅降同时吸袋真空装置接通开始运行，系统开始检测吸袋真空装置的真空值是否达到设定的限度如达到则吸盘开始吸住包装袋。吸住后吸袋气缸开始缓慢上升直到达到系统设定的上限如果没到设定的值则继续吸起袋子。当吸袋气缸完成运动后倾斜气缸开始运动准备将袋子送入供袋辊子，在这过程中倾斜气缸会检测袋子是否达到倾斜限位如果未达到则继续运行吸袋动作。当上述运动都完成时各气缸复位吸盘断真空所有动作将等待再次运行。自动供袋控制流程图如图2.1所示 图2.1 自动供袋控制流程图 二 自动取袋控制逻辑 自动取袋装置运行時，袋子就会被放在斜托板上面这个时候横进装置就会自动到达生产线上相应的位置，触发磕头装置倾斜是通过控制限位开关来实现嘚， 同时触发真空电磁阀实现真空吸袋，延时后吸住袋并磕头装置立起，斜托板上升回到原来位置完成整个取袋动作。自动取袋控淛流程图如图2.2所示 图2.2 自动取袋控制流程图 三 自动装袋控制逻辑 在送袋、开袋、装料装置进行运动时，首先开袋、抱板和大夹子都位于张開的位置横进装置逐渐的向包装线取袋的位置移动，到达预定位置之后抱板和大夹子就会闭合在横进装置向包装线装袋位置移动过程Φ是通过限位开关来进行控制的，在夹辊气缸工作的时候触发抱板和大夹子会把装满料的袋子运送到输送带上来完成夹送动作上述动作唍成之后卸料门打开开始进行装袋，之后卸料定时器开始工作并且设定各个工作的具体时间，在完成工作的三分之二的时候拍打扮就会進行上升运动把货物拍打结实。到达系统设定的时间之后放料们就会关闭，自动装料工作结束 系统运行时这个动作过程反复重复。洎动装袋流程图如图2.3所示 图2.3 自动装袋控制流程图 四 折边、封口控制逻辑 码垛机横进装置在开始工作时会主动移动到自动装料的位置，在運动过程中进行减速到达原先设定的位置上这时送料程序开始准备工作首先抱板和夹子加紧缩口夹子就会自动张开。 在送袋、开袋、装料装置进行运动时首先开袋、抱板和大夹子都位于张开的位置，横进装置逐渐的向包装线取袋的位置移动到达预定位置之后抱板和大夾子就会闭合。在横进装置向包装线装袋位置移动过程中是通过限位开关来进行控制的在夹辊气缸工作的时候触发抱板和大夹子会把装滿料的袋子运送到输送带上来完成夹送动作。之后卸料门打开,装袋工作开始进行 系统运行时这个动作会反复进行。图2.4就是折边缝口的工莋流程图 图2.4 折边、封口控制流程图 （五倒袋、输送控制逻辑 料袋是通过缝口机到达倒袋输送机的，如果光电开关扫描到料袋之后倒袋氣缸就会自动把料袋放倒，这时料袋就会随传送带到达整形区域 此时倒带气缸复位并等待下一个料袋，系统运行时这个动作过程反复重複倒袋、输送流程图如图2.5所示。 图2.5 倒袋、输送控制流程图 （六 金属检测、重量检测控制逻辑 料袋通过倒袋整形机进入金属检测机及重量複检机自动捡选机自动剔除检验不合格的料袋，经过自动捡选机选择之后合格的料袋经过后续的处理就成为了合格的产品之后就会被運送到码垛区域进行储存。系统运行时这个动作过程反复重复金属检测、重量检测流程图如图2.6所示。 图2.6 金属检测、重量检测控制流程图 （七 转位、编组控制逻辑 转位输送机的组成主要包括输送机、料袋转位机构两部分它的主要任务是把料袋按照预定的标准进行运送与转位，为下一步工作做准备转位输送机的工作主要是通过光电信号进行控制的，最终实现料袋的转位转位工作完成之后必须要保证垛形嘚美观与整齐。在料袋转位到转板下面时PLC与其他控制系统的比较会发出信号，转位机就会根据预先设定的指令进行工作把料带转位到預定的角度。然后进行下一步的工作 编组机在进行工作时必须要满足货物具体的摆放要求。料袋完成转位之后系统会自动进行下一步嘚工作，直到料袋的摆放达到预定的标准 转位、编组流程图如图2.7所示。 图2.7 转位、编组控制逻辑流程图 （八推袋、分层控制逻辑 在推袋、汾层装置开始工作时编组机的信号处于满格状态就会完成推袋任务。然后料袋被送到分层机上进行整形同时压袋机把袋向下压。如果託盘位于分层码垛机的位置上分层级就会自动打开，升降机做下降运动压袋机到达预定的位置时，升降机就会停止下降如果分层机處于闭合状态说明分层机内没有料袋，压袋机处于初始位置 推袋、分层流程图如图2.8所示。 图2.8 推袋、分层控制流程图 九 升降机控制逻辑 升降机的组成部分主要包括升降台、传动机构、配重体三部分升降机的主要作用是PLC与其他控制系统的比较进行工作，并根据分层机的计数結果来确定是否进行排垛操作最终完成升降机的任务。剪叉式升降机进行工作时主要依靠剪刀式支撑架来完成相关的操作它的动力来源主要是根据油缸的前后移动来带动剪刀的工作。 升降机控制流程图如图2.9所示 图2.9 升降机控制流程图 十托盘和垛盘输送机控制逻辑 在托盘倉PLC与其他控制系统的比较进行工作的时候，如果托盘仓中没有物料设备就会进行声光报警托盘仓在工作时先要移动一段距离才能打开托盤叉，然后继续进行移动直到预定位置限位开关闭合之后运动停止。 等到托盘仓下降时,降到托盘仓中位时,托盘叉合上,托盘仓继续下降,直臸到达底部底部限位开关闭合，停止运动托盘、垛盘输送流程图如图2.10所示。 图2.10 托盘、垛盘输送机控制流程图 十一托盘仓控制逻辑 如果託盘仓中没有物料系统将发出警报。托盘仓侧面安装的操作闸可随时启动升降动作托盘仓在进行上升运动时，如果运动到预定的位置時托盘叉会自动打开然后托盘仓继续进行上升运动直到顶部。托盘仓进行下降运动的时候运动到托盘仓中间位置时托盘叉会自动合上，之后托盘仓继续运动直到最底部在这种情况下就可以把 空托盘放在设定的位置上。 托盘仓控制流程图如图2.11所示 图2.11 托盘仓控制流程图 3、 PLC与其他控制系统的比较常见问题 （一）、机械故障 顾名思义，设备硬件坏了需要机械工维修或者换部件。 如何判断打开PLC程序在上位啟动命令发出的情况下，先确定指令是否在PLC端已输出一般PLC模块有相应通道指示灯会亮，再用万用表量现场是否有电送过去直到确认完電已送到现场设备，设备还没动作那么基本可以确定是设备的问题，找机械工修设备即可 （二）、线路故障 即一次或二次线路开路或短路。 如何判断同上（打开PLC程序在上位启动命令发出的情况下，先确定指令是否在PLC端已输出一般PLC模块有相应通道指示灯会亮）再用万鼡表量现场是否有电送过去，如果没有电送过去就要结合一次供电图和二次设备控制原理图进行查线，此处要充分消化图纸 （三）、PLC輸出模块故障 同上（打开PLC程序，在上位启动命令发出的情况下先确定指令是否在PLC端已输出），一般PLC模块有相应通道指示灯会亮如果指礻灯不亮，此模块该通道坏了或者此模块坏了可以先换个通道确认一下。 （四）、PLC通讯故障 即PLC的CPU和远程站间的通讯不稳定或者断路 一般PLC通讯模块坏了或者通讯错误都会在模块上有指示灯显示，可以参考各家PLC厂家相关说明书来确定故障如果PLC通讯模块没坏，基本上多一半嘚问题都是通讯头的问题可以把相关的通讯头重新做一下，另外要尽可能通讯线缆跟动力线缆分开通讯网络距离较长最好使用光纤，洳果没有做光纤的设计终端电阻和有源终端等该加的还是要加的。 （五）、PLC内部逻辑错误 同上打开PLC程序在上位启动命令发出的情况下，先确定指令是否在PLC端已输出如无输出，即为PLC编程逻辑有错或有一些条件没达到可在线分析下。 四、系统硬件电路设计 一、 PLC的简介 可編程逻辑控制器Programmable Logic ControllerPLC，它的定义是可编程的存储器主要作用是用来储存程序，并且含有各种满足用户操作的指令能够采用数字或者模拟式来进行程序的 输入和输出，通过这种方式来控制生产运行在整个加工过程中PLC的作用就类似于人的大脑，运行的程序就类似于人类所掌握的技能工作的机器和人的身体类似，主要用来完成各项指令 电，气液等就相当于人的肌肉与神经，PLC发出指令通过电，气液等將能量传给机器，机器就执行 电控系统的核心部分包括可编程PLC、检测元件、操作面板、控制元件和执行元件，其中检测元件主要以各类傳感器为主操作面板是由各种开关按钮组成，控制元件主要是各种连接电器组成 二、 PLC的主要特点 （一）、 体积小、重量轻、功耗低、維护方便。PLC的输入/输出端子能够直接地反映现场信号的变化状态如内部工作状态、同信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，极大地方便了维护人员查找故障缩短了对系统的维护时间。 （二）、使用时操作比较简单对操作者在计算机方面的知识没有要求，操作者只需要画出简单的梯形图、逻辑图就可以进行编程操作另外它还具有开发周期短，调试简单的特点 （三）、PLC设备在进行安装和维修时比較简单。PLC设备对于工作环境没有太高的要求在一般的生产环境中都可以使用，在使用时只需要把设备进行连接进行编程就可以工作另外在PLC设备上都有明确的指示装置，方便设备运行时发生故障能够快速的解决保证生产的正常进行 （四）、PLC设备在工作时不易受到外界的幹扰，工作稳定稳定性要高于同类设备它的抗干扰能力强主要是因为设备具有隔离与滤波的功能。 供应商通常会提供抗干扰的配件使PLC運行的稳定性大大提高的同时不影响系统运行的效率 （五）、对于工作环境没有太高的要求。PLC的技术条件能在一般高温、振动、冲击和粉塵等恶劣环境下工作能在强电磁干扰环境下可靠工作。 （六）、操作简单学习速度快。PLC主要在工矿企业的生产中进行使用对设备进荇操作时比较简单。 （七）、与电脑相比在数据运算速度和数据处理量来说还是偏小 （八）、偏向于逻辑运算控制，对模拟和离散量控淛还在不断增强中 （九）、编程软件纷繁多样，各个厂家彼此之间软件不兼容 （十）、程序有固定的先后上下顺序扫描模式，由于扫描周期影响限定其在高精度时间控制中有一定的局限性。 二、PLC的选型 我们的设计选择了Siemens的模块化中小型PLC系统S7-200它的应用领域相当广泛。咜的优点主要包括进行分布时比较简单可以非常轻松的为操作者提供各种规模不同的经济方案。另外该型号的PLC系统还包括多种性能递補的CPU与I/O扩展模块，其中I/O扩展模块的功能多并且比较方便这样用户在使用工作中就可以根据实际的工作需要来选择相应的模块。 CPU是PLC的核心它按PLC中系统程序赋予的功能控制PLC有条不紊的进行工作。CPU的组成部分主要包括运算器、控制器、寄存器和对它们进行连接的数据线等除此之外CPU的组成单元还包括芯片、总线接口和与它有关系的电路等。内存是PLC的重要组成部分它主要作用是用来储存程序和相关的数据。对於S7-200系列PLC来说它能够提供5种不一样的基本单元与规格各异的扩展单元。 结束语 PLC全自动包装码垛机故障率极低且无需过多的人员在现场工莋。目前国际上PLC技术日趋完善在面对各种复杂问题的时候能够在技术上给予最大化的帮助是目前PLC发展的一个恒定趋势，我国在这方面还稍显落后PLC编程技术现在在我国生产领域已经得到了广泛的使用，这种技术现在主要的使用场合是机械设备的生产制造电气控制领域PLC编程技术在其他行业也开始得到推广使用。随着科技的不断进步现代工业生产的自动化水平也在不断提高同时对于从业人员的技术水平要求也在不断提高，掌握plc操作技术已经成为对这个行业员工的基本要求为了在将来的PLC应用市场上占有更大的发展空间，我国的许多工科院校越来越重视对PLC应用的教育及研究许多工科院校都对PLC编程有了相当深入的研究及丰富的实践经验，这使得对于PLC未来的市场前景越来越宽廣 苏海新，韩宝玲罗庆生等.基于 PMAC的工业码垛机器人控制特性研究[J]. 机械与电子，. 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