高架码垛机分层装置控制系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)

高架码垛机分层装置控制系统设计_学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

67%。 我国对可编程控制器的研制始于 1974 年，目前全国有几十个生产厂家，但产品多为 125 个开关量 I/0 点以下的小型机。 我国应用 PLC 还处于初级阶段，而且局限于钢铁、化工、汽车、机床、煤炭、电站等领域，其他行业的应用尚未普及，中国尚有广阔的应用领域等待开拓。 我国 90%的PLC 市场由国外占领，中、大型 PLC 中，几乎 100%是国外产品，以美国MOD 工 CON 公司、 GE 公司、西德 SIEMENS，日本富士公司为主。 我国的饮料包装设备在许多方面采用了 PLC，并取得了非常好的效果 [10]。 可编程控制器的发展趋势 随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。 仅仅将 PLC 理解为开关量控制的时代已经过去， PLC 不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。 今后， PLC 将主要朝着以下两个方向发展 :一个是向超小型专用化和低价格方向发展。 另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展 [11]。 总的趋势如下： (1)可编程控制技术的标准化。 在工业自动化产品繁花似锦的今天，各生产厂商既互相竞争又相互合作。 一种自动化产品的竞争力除表现在其技术上的个性外，更重要的还在于其满足国际标准化的程度和水平。 标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保证了各个厂家产品的互相兼容。 出厂检验时各可编程控制产品的厂家都有相应的技术标准作依据。 按照这些标准，各种型号的 PLC 产品对工业应用环境、抗干扰性等条目都给出了明确的规定。 但是，这些标准目前只能是统一区域性的产品，而不能实现全球的统一性。 为了使各厂家的产品有一个共同 的参考平面，制定国际标准是必然趋势。 (2)CPU 处理速度进一步加快。 目前 PLC 的 CPU 与微型计算机的CPU 相比，还处在比较落后的地步，最高的也仅仅处在 80486 一级。 将来会全部使用 64 位 R 工 SC 芯片，实现多 CPU 并行处理或分时处理或分任务处理，实现各种模块智能化，且部分系统程序用门阵列电路固化。 这样PLC 执行指令的速度将达到纳秒级。 (3)可编程控制技术的智能化。 提高一个系统的智能程度不仅提高系统的品质，在某种意义上也提高了系统的可靠性。 (4)系统的开放性和兼容性。 开放性和兼容性是不可分割的而且是相辅相 成的概念。 一方面是某一产品和第三家同类产品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系统尤其是软件上的开发平台对使用者有多大的开放程度。 当今可编程控制产品种类繁多，加上自动化项目越来越大，致使常常在一个工程项目中出现不同厂家的产品做主从站的现象，这就要求每一厂学士学位论文 4 家的产品族中，都要考虑到和其他厂家产品的兼容性问题。 另一方面，可编程控制器与工业控制机等其他装置的通信难易也体现了开放性的特点。 除此之外，同一厂家产品族中的各系列产品兼容性也代表了可编程控制产品的水平。 (5)通用性和专业化的结合。 可编程控制产品是通用的。 但是 工业的每一领域都有其自己的特点。 怎样才能使一个系统既具有通用性又具备专业化呢 ?硬件系统的模块化便是解决这一矛盾的钥匙。 这样，适合于某个行业或某些特殊问题的专用模块就可以很容易地集成到通用系统中去。 常用的专用模块包括 :定位模块、温度测量模块、高速采样模块、网络接口模块等。 (6)可靠性进一步提高。 随着 PLC 进入过程控制的领域，对 PLC 可靠性的要求进一步提高。 硬件冗余的容错技术将进一步得到应用，不仅会有CPU 单元冗余、通信单元冗余、电源单元冗余、 1/0 单元冗余、而且整个系统都会实现冗余。 但从根本上来讲，系统的可 靠性取决于系统各单元的可靠程度。 要保证整个系统的可靠运行，首先要求系统各单元的质量要得到保证。 MTBF(平均无故障时间 )是衡量产品质量的重要指标。 纵观各著名厂商，其 PLC 产品都有不同程度的冗余功能，而且发展越来越完善。 (7)控制系统分散化。 根据分散控制、集中管理的原则， PLC 控制系统的 1/0 模块将直接安装在控制现场，通过通信电缆或光纤与主 CPU 进行数据通信。 这样使控制更有效，系统更可靠。 (8)控制与管理功能一体化。 为了满足现代化大生产的控制与管理的需要， PLC 将广泛采用计算机信息处理技术、网络通信技术和 图形显示技术，使 PLC 系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体。 随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。 仅仅将 PLC 理解为开关量控制的时代已经过去， PLC 不仅以其良好的性能满足了工业生产的广泛需要，而且将通信技术和信息处理技术融为一体，其功能也日趋完善。 今后， PLC 将主要朝着以下两个方向发展 :一个是向超小型专用化和低价格方向发展。 另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。 综上所述，我们不难得出下面几个结论 : ① 工控机、计算机集散控制系统及 PLC 正在走着一条相互融合的道路。 ②智能分布式控制是可编程控制系统基于现场总线的新型控制思想。 ③系统的智能性将越来越重要，因此系统的分析运算能力将越来越强。 ④基于标准化的开放性和兼容性是衡量系统质量的重要判据。 ⑤通用性、高度专业化的融合是可编程控制系统的新特征。 学士学位论文 5 高架码垛机的发展、应用现状及发展趋势 高架码垛机的发展 从 60 年代开始，在工业发达的德国、意大利、日本等国家，已相继研制出半自动、全自动码垛机，后来在结构和机型方面，还不断作了改进和完善。 国产码垛机从 80 年代开始研制开发到现在，已经历了 20 年左右的时间。 到目前为止，我国生产的码垛机，机型、品种规格、设备性能和产品质量等各方面，有很大的发展和提高，并在很多方面已逐步接近或达到国外同类型码垛机的技术性能及各项参数，已基本上能满足大中型企业产品包装码垛的需要，高架码垛机是机电仪一体化高技术产品，是现代化企业成品仓库的首选机械，广泛应用于化工、粮食、医药及食品等行业。 [3]它可使对包装产品的拣选输送、码垛、整形、金属检测、重量检测等作业全部实现自动化。 高架码垛机 采用进口可编程控制器、进口电机变频调速控制器、进口优质光电及位置检测器件构成控制系统的 主体，实现整个码垛机的协调控制。 系统具有故障诊断及显示功能，并有完善的故障保护及 连锁 停机功能。 整个操作系统使用简单，功能完善，便于检修和维护。 高架码垛机简单的讲，它是包装码垛生产线的一个环节。 在我国包装机械的研制始于 1958 年，主要是自用设备，属于革新产品未进入市场，正式包装生产线始于七十年代初，“八五”期间呈全方位发展态势，“九五”期间进入转型期，逐步成为高科技、高效益、现代化、国防化的产业。 随着进入 21 世纪，包装机械的产品种类不断增加，技术水平逐年提高，机械工业正在不断发展完善。 高架码垛机的应用将大大 提高码垛机械工业的生产效率，使包装码垛机械工业更加完善 [4]。 高架码垛机的应用现状 ，但是与国外的码垛机相比，还是有很大的差距的，其主要问题是 : (1)零部件加工质量低 国产码垛机机械部分的零部件加工，目前还处于单件生产阶段，一般加工精度和质量与国外同类型产品相比，还有一定的差距。 因此投产后维修工作量较多，使用寿命较短，特别是对动作频繁的关键零部件，还缺少专用设备进行批量加工生产的条件。 如气垫盘的加工制造，目前仍采用较简易的加工手段和方法，因此投产后有的气垫盘的气密性不 够，有漏气现象，有的液压机构还有漏油等现象，因此，维修工作量较大 [5]。 (2)控制系统主要元器件性能还不过关 目前码垛机选用的国产控制系统元器件，与国外先进的元器相比，其性能和使用寿命还有一定的差距。 有的定位不准，造成操作失灵。 因此，在学士学位论文 6 生产过程中的维修、更换工作量较多。 (3)码垛效率低 国产型钢码垛机的码垛能力，一般保持在 12 捆 /小时左右，尚能保证正常稳定生产的要求。 如要达到 30 捆 /小时以上的生产能力，还需用作进一步的改进和提高。 ： 纵观国内码垛机的设计、制造和生产使用情况，其 发展前景是很光明的。 特别是目前国内已拥有一批专门从事码垛机研究的单位，积累了一定的生产使用经验，为发展、完善和提高码垛机的生产技术水平，打下了良好的基础，因此，发展国产码垛机具有很多有利条件。 加之，在当前形势下各级领导对国产化工作的重视，因此，在近期内实现码垛机的国产化，已是大势所趋、人心所向。 预计在今后 3— 5 年内，全面采用国产化码垛是完全可能的。 当前，发展国产化码垛机的主要有利条件有如下几方面 : (1)国内已有一批专业科技队伍 目前国内一些科研、设计和生产单位，已拥用一批专门从事科研、设计和制造码垛机的 技术队伍，他们通过近 20 年左右的摸索、研制、和生产实践已积累了较丰富的经验，现在已具备设计和研制出符合国情。