基于PLC的全自动包装码垛生产线控制系统设计 - 图文

摘 要

传统的机械设备与产品，多是以机械为主，是电气、液压或气动控制的机械设备。随着工业水平的不断发展，机械设备己逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体。可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，目前，可编程控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，己跃居工业生产自动化四大支柱(可编程控器、数控机床、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。其应用的深度和广度已成为衡量一个国家工业先进与自动化程度高低的标志。

本论文共分四章，从可编程控器(PLC)基础到整个系统的规划设计，以及PLC控制系统的硬件、软件的开发，给出全面、详细的设计思路。该系统的核心部分是包装码垛自动生产线的控制系统，其控制系统主要是以可编程控制器(PLC)为基础进行集成控制的。

全自动包装码垛生产线主要应用于化工、粮食、食品及医药等行业中的粉、粒、块状物料（如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等）的全自动包装，即对包装过程中的称重、供袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、批号打印、检测、转位编组、码垛、托盘和垛盘的输送等作业全部实现自动化。以PLC为基础的全自动包装码垛生产线，控制系统简单、便于维护、适应性强，自动化程度高，节约人力，可极大提高生产效率。

关键词：PLC；控制系统；包装码垛自动生产线

Abstract

The traditional mechanical device and the product, many are by the machinery primarily, is electrical, the hydraulic pressure or the pneumatic control mechanical device. Along with the industry level's unceasing development, mechanical device oneself changes the automatic control gradually by the manual operation, the equipment itself also develops into the integration of machinery complex compound. Programmable controller (PLC) is take the microprocessor as a core, the comprehensive computer technology, the automated technology and the communication develop one new industry automatic control device. After more than 30 years development, at present, the programmable controller has become in the industrial automation domain to be most important, to apply most control devices, oneself leaps to the industrial production automation four big props (programmable controller, numerically-controlled machine tool, robot, computer-aided design and manufacture) the first place. Its application's depth and the breadth have become weigh a national industry to be advanced and automaticity height symbol.

This thesis consists of four chapters, from the programmable logic controller (PLC) based planning and design of the entire system, and PLC control system hardware, software development, give full and detailed design ideas. The core of the system is Palletizing automatic production line control system, the control system is mainly based on programmable logic controller (PLC) as the basis for integrated control.

Automatic Palletizing production line is mainly used in chemical, food, food and pharmaceutical industries in the flour, grain, bulk materials (such as plastics, fertilizers, synthetic rubber, food, etc.) of the automatic packaging, ie packaging process weight for bags, bagging, folding, envelope, plastic bags down, batch printing, testing, transfer grouping, stacking, pallets, and stack operations such as disk full automated transmission. With PLC based fully automatic palletizing packaging production line, control system is simple, easy maintenance, strong adaptability, high automation, saving manpower, can greatly increase productivity.

Key word:PLC;Control System;Palletizing automatic production line

目 录

第1章 绪论 ........................................................ 1

1.1 PLC的产生和发展、优点、应用现状和发展趋势 ................ 1 1.2 包装码垛自动生产线的发展 .................................. 4 1.3 课题主要研究内容 .......................................... 5

第2章 包装码垛自动生产线机械系统的工作原理 ......................... 6

2.1 概述 ...................................................... 6 2.2 包装码珠自动生产线系统组成 ................................ 6

第3章 包装码垛自动生产线PLC控制系统设计 .......................... 10

3.1 PLC的基本结构 ........................................... 10 3.2 PLC的主要组成部分 ....................................... 11 3.3 PLC的工作原理 ........................................... 12 3.4 PLC控制系统设计 ......................................... 13

第4章 程序调试 .................................................... 36

4.1 程序输入和编辑 ........................................... 36 4.2 梯形图逻辑测试 ........................................... 37 4.3 监控程序 ................................................. 38 4.4 监控元件 ................................................. 39 4.5 退出PLC仿真运行 ......................................... 41

结 论 ............................................................. 42 参考文献 .......................................................... 43 致 谢 ............................................................. 44

I

第1章 绪论

可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的基础上发展起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。

1.1 PLC的产生和发展、优点、应用现状和发展趋势

1.1.1 PLC的产生和发展

1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器PDP-14，在美国通用汽车公司的生产在线试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程控器，称Programmable，是世界上公认的第一台PLC。

20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程控器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、仿真量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产

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了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

［1］［2］

1.1.2 PLC的优点

PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器控制或通用计算机所无法比拟的特点。

（1）高可靠性

PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面：

在硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并且对采用的器件进行严格的筛选，加上合理的系统结构，最后加固、简化安装，因此PLC具有很强的抗振动冲击性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不会出现继电器控制系统中的器件老化、脱焊、触点电弧等问题；所有的输入/输出（I/O）接口都采用了光电隔离措施，使外部电路和PLC内部电路能有效的进行隔离；PLC模块式的结构，可以在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换，这样就能尽量缩短系统的维修时间。

在软件方面，PLC的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运算处理器的延迟，保证在程序出错和程序调试时，避免因程序错误而出现死循环；当CPU、电池、I/O口、通信等出现异常时，PLC的自诊断功能可以检测到这些错误，并采取相应的措施，以防止故障扩大；停电时，后备电池和正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。

（2）应用灵活、使用方便

模块化的PLC设计，使用户能根据自己控制系统的大小、工艺流程和控制要求等来选择自己所需的PLC的模块并进行资源配置和PLC编程。这样，控制系统就不再需要大量硬件装置，用户只需根据控制需要设计PLC的硬件配置和I/O的外部接线即可。而在PLC控制系统中，当控制要求改变时，不改动PLC外部接线，只需修改程序即可。

（3）面向控制过程的编程语言，容易掌握

PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。虽然PLC是以微处理器为核心的控制装置，但是它不需要用户具有很强的程序设计能力，只要用户具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。这种面向控制过程的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部增加了解释程序，增加了程序执行时间，但对大多数的机电控制设备来说，这种时耗是微不足道的。

（4）易于安装、调试、维修

在安装时，由于PLC的输入/输出接口已经做好，因此可以直接和外部设备相连，而不再需要专用的接口电路。而且PLC的软件功能取代了原来继电器控制中

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