PLC自动封箱控制系统Word文件下载.docx

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可见自动装箱封箱技术的应用前景十分广阔。

1.2PLC自动控制系统简介

PLC自动控制系统主要是由模仿原继电器控制原理发展起来的，20世纪70年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的便是汽车制造行业。

　　PLC自动控制系统是以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；

并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

　　PLC的CPU内有指示程序不存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。

PLC自动控制系统每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。

不同型号的PLC自动控制系统，循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。

　　PLC用梯形图编程，在解算逻辑上也表现出快速优点，在微妙量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。

它把所有的输入都当成开关量来处理，16位（也有32位的）为一个模拟量。

大型PLC使用另外一个CPU来完成模拟量的运算。

把计算结果送给PLC的控制器。

1.3国外生产线自动化发展概况

从上世纪30年代开始，机械加工企业为了提高生产效率，采用机械化流水作业的生产方式，大型自动生产线承担的加工对象也随之改变。

生产线的控制系统使用的继电器数量很多，在频繁动作情况下寿命较短，使生产线的可靠性降低。

为了解决这一问题，1969年美国数字设备公司率先研制出第一台可编程控制器（简称PLC），并在通用汽车公司的自动装配线上试用成功。

70年代出现了计算机群控系统，即直接数控（DNC）系统，由一台较大型计算机控制与管理多台数控机床和数控加工中心能完成多品种，多工序的产品加工。

近年来又出现了计算机集成制造系统（CIMS），综合运用计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM），智能机器人等多项高技术。

近十几年来，国外PLC技术取得了飞跃，其容量成倍扩大、体积不断缩小、功能不断增强，不但具有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有PID等特殊控制功能，可直接进行A/D、D/A转换，还开发管控一体化。

第2章控制系统的的设计

2.1采用PLC可编程序控制器控制系统

开箱装箱封箱系统因其动作复杂、干扰信号多、包装产品品种、规格多等特点，因此可编程控制器（PLC）被应用在其控制中，这是因为PLC具有工作可靠、抗干扰能力强、与工业现场信号直接输入、输出连接容易、编程简单、安装维修方便等优点。

PLC可编程序控制器其实就是工业控制计算机，用以取代传统的中间继电

器、时间继电器、计数器等，并具有一切计算机控制系统的功能。

目前PLC已成为工业控制的标准设备，其应用面几乎覆盖了整个工业企业，广泛应用于化工、石油等企业的现代过程控制中。

其优点如下：

（1）具有高可靠性。

PLC除采用优质器件等外，在硬件方面采用了较先进的电源，用以防止由电源回路串入干扰。

其内部采用了电磁屏蔽，以防辐射干扰。

而外部输入/输出电路则一律采用光电隔离，加上常规滤波和数字滤波；

软件方面设置了警戒时钟WDT、自诊断等措施。

因而使得PLC的平均无故障时间达到30万小时，被称为“永远不坏的控制器”，因而可靠性优于传统继电—接触器电气控制系统。

（2）灵活性高、扩展性好、通用性强。

它采用程序使得硬件软件化，对于不同的控制系统，只需改变程序即可，因而通用性强。

而且现场接口容易，设计周期短。

（3）功能强。

PLC具有自诊断、监控和各种报警功能既可完成过程控制，又可进行闭环回路的调节控制，而且在将来的工控领域，可以说是无所不能。

由于生产线上的恶劣环境和电磁干扰，一般的电子仪器都会受到干扰。

而PLC是从取代工厂内继电器线路、进行顺序控制发展开来的工业控制产品。

PLC由于具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强，以及编程简单，维护方便，通讯灵活等优点。

在电器控制系统中得到广泛应用。

PLC不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成定时、计算、计数和各种闭环控制功能。

整个控制系统利用PLC控制传送带实现了空箱传送、产品运输、产品计数等功能。

并且有手动控制和自动控制两种控制方式。

在生产线自动装箱控制的传送带控制系统应用，可使生产线的控制更加灵活、可靠。

进而提高生产效率，突现节约用工，改善工人工作环境，减轻工人劳动强度，节约材料消耗和用工。

2.2开箱装箱封箱系统的结构

该开箱装箱封箱系统属于下沉式开箱装箱封箱系统，为实现全自动包装过程，由以下几部分组成:

①纸板供送部分主要有纸板储存区、纸板下吸机构、纸板输送机构;

②待装箱产品输送部分主要有待装箱产品分排输送传送带、分组机构;

③纸箱装箱开箱部分主要有待装箱产品装箱机构、产品纸箱下沉开箱机构;

④喷胶封箱整形部分主要有主输送链机构、前喷胶、左右喷胶及施压装置、整形输出装置。

其结构示意图如图1所示。

1-纸板供送部分;

2-待装箱产品输送部分;

3-纸箱装箱成型部分;

4-喷胶封箱整型部分

图1开箱装箱封箱系统结构示意图

2.3开箱装箱封箱系统的工作原理

该机最大特点是由一页根据包装结构形式需求，经过压痕的纸板在装物品的同时自动折叠成纸箱进行装载物品，其工作原理是:

将已灌装的容器经输送带输送到分组输送机构进行包装分组，进入装箱机构，同时单张纸板由纸板下吸机构将其从纸板储存区吸下，放到纸板输送机构上输送到装箱机构处，然后随同容器一起由产品纸箱下沉开箱机构处下降到主输送链机构，在这一过程中，纸板按照折痕进行了初步的开箱，随着主输送链机构间歇式的输送过程完成喷胶及施压粘合、整形输出包装机，完成整个包装过程。

其包装工艺流程如图2所示。

图2包装工艺流程图

2.4控制系统组成

该开箱装箱封箱系统控制系统的主要任务是根据待装箱产品的工艺流程对各部分进行协调控制，控制动作主要包括:

纸板供送、待装箱产品输送、纸箱装箱开箱、喷胶封箱整形。

为完成以上各动作要求，本设备控制系统主要由PLC、各种光电开关、接近开关、磁性开关、电磁阀、交流伺服电机及其控制系统等部分组成，其控制原理如图3所示。

图3控制原理图

第3章PLC控制系统的设计

3.1PLC的特点

自动封箱控制系统主要由PLC组成。

可编程序控制器（PLC）是一种以微机处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。

因而对于使用者来说，变成完全可以不考虑微处理器内部的复杂结构，不必使用各种计算机使用的语言，而把PLC内部看做是有许多“软继电器”等逻辑部件组成。

可编程控制器的主要特点有：

1.可靠性高，抗干扰能力强。

这往往是用户选择控制装置的首要条件。

PLC生产厂家在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，使它直接安装于工业现场而稳定可靠的工作。

目前各厂家生产的PLC，其平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时。

而且为了适应特殊场合的需要，有的PLC生产商还采用了冗余设计和差异设计（如德国Pilz公司的PLC），进一步提高了可靠性。

2.适应性强，应用灵活。

由于PLC产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己的需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制系统要求。

3.编程方便，易于使用。

PLC的编程可采用与继电器电路极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。

近年来又发展了面向对象的顺序流程图语言（SequentialFunctionChart），也称功能图，使编程更简单方便。

4.控制系统设计、安装、调试方便。

PLC中含有大量的相当于中间继电器、时间继电器、计数器等的“软元件”。

又用程序（软接线）代替硬接线，安装接线工作量少。

设计人员只要有PLC就可以进行控制系统的设计并可在实验室进行模拟调试。

5.维修方便，维修工作量小。

PLC有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能。

PLC对其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点的状态均有显示。

工作人员通过它可以查出故障原因，便于迅速处理。

6.功能完善。

除了基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配合特殊功能模块还可以实现点位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能，为方便工厂管理又可与上位机通信，通过远程模块还可以控制远方设备。

由于具有以上特点，使得PLC的应用范围极为广泛，可以说只要有工厂，有控制要求，就会有PLC的应用[7]。

同样，可编程控制器控制也有其不足的地方，在性价比上要高于继电器控制和单片机控制,其开发潜力要差于单片机，通用性不好，不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等。

3.2PLC选用

开箱装箱封箱系统的工作方式分为手动和自动连续式2种方式，考虑到该设备输入点数21个，输出点数15个，可靠性、经济性，该设备控制器选用欧姆龙公司生产的CP1H-X40DT-D型号的PLC，该型号的PLC是具有24个输入点和16个输出点，其中有4轴脉冲输出，可用来通过伺服控制系统控制交流伺服电机，完全能满足开箱装箱封箱系统的控制任务。

3.3PLC的工作过程

①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。

②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。

③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。

3.4I/O地址的分配

根据PLC的输入、输出点数及控制要求，该开箱装箱封箱系统I/O地址的分配如表1所示。

表1I/O地址分配值

3.5PLC外部接线图

根据开箱装箱封箱系统输入、输出点数及控制要求的需要，本控制系统选用欧姆龙CP1H-X40DT-D型PLC，其外部接线如图4所示。

图4PLC外部接线示意图

3.6程序流