基于生产线自动装箱的plc控制系统的研究-毕业论文

基于生产线自动装箱的plc控制系统的研究-毕业论文内容摘要：

由三台电动机控制一台电机带动夹紧机构一台电机带动升降机构一台电机带动移动机构如图 21 所示 图 21 机械手控制示意图 二设计任务和要求 对生产线上某种产品自动按指定数量 如 12 个 装箱产品装箱前及装箱后都由传送带传送生产线自动装箱控制装置示意图如图 22所示生产产品由传送带 A传送装入由 B传送的空箱中每 12个产品装入一箱当传送带 A传送了 12个产品装入一箱后传送带 B 将该箱产品移走并传送下一个空箱到指定位置等待传送带 A传送来的产品 图 22 生产线自动装箱控制装置示意图 用 PLC 控制整个控 制装置要达到以下要求 按下控制装置启动按钮后传送带 B 先启动运行拖动空箱前移至指定位置 达到指定位置后由 SQ2 发出信号使传送带 B 制动停止 传送带 B停车后传送带 A启动运行产品逐一落人箱内由传感器检测产品数量当累计产品数量达 12 个时传送带 A 制动停车传送带 B 启动运行 上述过程周而复始地运行直到按下停止按钮传送带 A和传送带 B同时停止其工作流程如图 23 所示 应有必要的信号指示如电源有电传送带 A 工作和传送带 B 工作等 传送带 A 工作和传送带 B 应有独立点动控制以便于调试和维修 图 23 生产线自动装箱工作流程图 主要 解决的问题 在传统的工业控制中一般都是由继电器来进行控制的当今的 PLC 吸收了微电子技术和计算机技术的成果在很多领域 PLC 已经取代了继电器进行控制在传统的控制中传送带的控制通常是通过继电器来完成维护复杂本设计介绍了通过PLC 来对传送带进行自动控制该系统有一个机械手和两个传送带即运物机械手包装箱传送带和产品传送带 依据提出的要求我们需要解决的关键是 对机械手的上升下降左转右和夹紧松开的执行对传送带 A 拖动饮料瓶到指定位置的控制 对传送带 B拖动空箱到指定位置的控制以及传送带 A制动后机械手的运行对这一循环的计数和传送 带 B 的运动怎么使其形成一个循环的过程 对机械手和传送带的控制还应该设置报警功能同时机械手传送带 A 和传送带 B 应有独立点动控制以便于调试和维修 最后还要对机械手运送的产品进行指定数量的检测 对于传送带的控制可采用步控指令实现步进控制而对于传送带的独立点动控制可设置一个手动控制按钮当其按下时系统可进行独立点动控制对于 PLC 这些都可通过软件完成要求其中需要用传感器来进行位置检测和产品计数 第 3 章 PLC 的概述 31 PLC 的硬件结构 PLC采用的是典型的计算机结构主要包括 CPURAMROM和输入输出接口电路等其内部 采用总线结构进行数据和指令的传输如果把 PLC 看作一个系统该系统由输入变量→ PLC→输出变量组成外部的各种开关信号模拟信号传感器检测信号等均作为 PLC的输入变量它们经 PLC外部输入端子输入到内部寄存器中经 PLC内部逻辑运算或其他各种运算处理后送到输出端子作为 PLC 的输出变量对外围设备进行控制 PLC 的一般内部逻辑结构框图如图 31 所示 图 31 PLC 的逻辑硬件结构框图 32 PLC 控制系统组成 输入部分如按钮开关限位开关等直接与 PLC 输入端子相连接用以产生输入控制信号这些信号一般来自操作台上的人工指令 控制 部分反复执行根据被控对象的实际控制要求所编制的处理程序并产生各种输出号 输出部分如接触器电磁阀等它们与 PLC 输出端子相连接用以控制被控对象的动作 33 PLC 的工作过程 输入处理 PLC 以重复扫描方式执行用户处理程序在执行程序前首先按地址编码顺序将所有输入端子的通断状态 输入信号 读入输入映象寄存器中然后开始执行用户处理程序在执行过程中即使输入信号发生变化输入映象寄存器的内容也不变直到下一个扫描周期的输入处理阶段才重新读取输入状态 程序控制在程序执行阶段 PLC 顺序扫描用户程序每执行一条程序所需要的信息都从输 入映象寄存器和其他内部寄存器中读出并参与计算然后将执行结果写入有关输出映象寄存器中 输出处理当全部指令执行完毕后将输出映象寄存器中的状态全部传送到输出锁存寄存器中构成 PLC 的实际输出并由输出端子送出随着微电子技术的发展可编程序控制器 PLC 以微处理器为核心适用于开关量模拟量和数字量的控制已进入过程控制和位置控制等领域成为一种多功能高可靠性应用场合最多的工业控制微型计算机 [4] 第 4 章 控制系统硬件设计 41 硬件的选型 PLC 型号的选择 因为本系统是对开关量进行控制的应用系统而且对控制速度要求不高所 以可选用西门子 S7200系列的 CPU226型可编程控制器 PLC作为控制核心该单元为40 点 IO24 点输入 16 点输出所以满足系统输入输出点需要西门子 S7200 系列CPU224 型 PLC 的特点 高速计数器能方便的测量高速运动的加工件 扩展能力增强最大到 12ch 的模拟量 带高速扫描和高速中断的高速处理 可方便的与西门子的可编程序终端 PT 相连接为机器操作提供一个可视化界 面 ADDA 精度大幅度提高分辨率为 16000 可进行分散控制和模拟量控制 通讯功能增强提供内置 RS232C 端口及 RS485 的适配器 S7200 虽然体积小但是提供了许多功能具有强大的模拟量扩展功能能够带3块模拟量输入输出模块能够连接触摸屏提供新的适配器把外设口转成 RS485口为小型的紧凑型设备提供人机界面 HMI 和高精度的测量方法采用 S7200 将在很小的空间内获得许多先进的功能小机壳内会聚了先进的功能和优异的表现为轻工行业医疗制冷行业传送设备和紧凑型的制造商提供更优越的性能和更高的附加值 西门子小型系列 PLC 具有优异的性能价格比所组成的控制系统具有如下技术特点 稳定的性能西门 子系列 PLC 外型小巧结构紧凑西门子公司长期积累的生产控制经验和严格的技术标准保证了其可靠稳定的性能即使在恶劣的工业环境下仍然能正常运行更经过高低温的考验使得该 PLC 可以适用在特殊的场合 通讯功能增强提供内置的 RS232C 端口和 RS422 端口西门子完全开放的通讯协议可以方便的实现上位机远程监控功能用户可以随心所欲自己定制开发通讯监控系统 高速的程序执行速度更快的程序指令执行速度使得控制过程精确无误 很强的扩充能力模拟量可以增加到 12路系统支持 Device Net协议具有强大的扩充能力通过远程端子可以扩充 到 256 点方便组成集散控制系统 传感器的选择 近年来随着生产自动化程度的提高光电传感器的功能不断完善现已成为与PLC 相配套的系列产品广泛用于自动包装打胶罐装以及自动装配流水线 针对本文设计要求我们可采用光电开关来对产品计数和空箱到位检测这类光电传感器利用光电元件受光照或无光照时有无电信号输出的特性将被测量转换成断续变化的开关信号为此要求光电元件灵敏度高而对光照特性的线性要求不高这类传感器主要应用于零件或产品的自动记数光控开关电子计算机的光电输入设备光电编码器以及光电报警装置等方面 [5] 光电开关 可分为两类透射型和反射型两种 透射型光电开关是由分离的发射器和接收器组成并相对放置发射器发射的红外线直接照射到接收器上当有物品通过时将红外线光源切断遮挡住了接收器收不到红外光于是就发出一个信号可用于产品计数 反射型光电开关的接收部分和发射部分合做在一起利用物体对发射部分发射出的红外线反射回去由接收部分接收从而判断是否有物体存在当有物体通过接收器接收不到红外光于是就发出一个信号可用于空箱是否到位检测。