包装生产线的PLC控制.docx

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包装生产线的PLC控制

河南工业职业技术学院

HenanPolytechnicInstitute

毕业设计（论文）

题目:

包装生产线的PLC控制

班级:

机电1003班

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摘要

在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合于现代化的生产需要，并且加重了工人的劳动强度。

在这个迅速发展的信息社会，社会在进步，科技在迅猛发展，一切工业生产都在讲究生产效率。

如果想在竞争激烈的社会中生存下去，必须顺应社会的发展，科学的改革，运用科学技术，提高生产效率，节约成本，创造效益，方能使企业得以站稳脚步，立足于不败之地。

现代的科技信息化时代，逼着工厂企业去探索，创新!

为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。

进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平。

本文主要对包装生产线系统进行运用可编程控制器（PLC）控制研究，对可编程控制器（PLC）以及所用到的各个器件的功能进行了详细的介绍。

关键词：

自动，包装，PLC，控制，设计

第一章绪论

任务提出：

包装生产线示意图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。

当合上电源开关，传送带2启动，包装箱随传送带2运动并到达指定位置，碰到光电开关SC2停止。

为使空箱恰好对准产品传送带的末端，使产品刚好落入包装箱中，在包装箱传送带的中间装一光电传感器，用以检测包装箱是否到位。

包装箱到达SC2后，传送带2停止，时间继电器延时两秒后，传送带1运动，物品放在传送带1上，为了准确的计算包装品数量，在物品流出传送带1时，由物品检测器计数，传感器根据在物品通过时发出的脉冲信号计数。

当流入包装箱的产品为10个时，传送带1停止，阻止后面的物品流出，同时传送带2启动运行，已包装的包装箱流出，同时下一个空包装箱到达指定位置，完成一个工作过程。

如果不按停止按钮，该生产线将按着规定工作顺序工作循环下去。

按下停止按钮，传送带1和2均停止。

图1-1包装生产线示意图

1.1自动包装生产线的提出背景

现代社会中，无论在任何行业，从工厂的生产，到能源的输送，到与人民息息相关的市政工程，甚至人们的工作和休息的楼宇，到处都可以看到自动化系统的身影。

自动化系统不仅早就成为了工业和社会生活的一个组成部分，而且是经济发展水平的重要标志。

在自动化日益普及的今天，包装机械的自动化程度直接影响到产品的质量和生产效率。

在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合现代化的生产需要，并且加重了工人的劳动强度。

为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。

进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平。

自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。

近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，使的包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障，以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成就。

这些经济实用的自动化技术将会成为未来的发展力量。

可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。

图1-2人工包装生产线图1-3自动包装生产线

1.2包装生产线的设计目的和意义

包装生产线是新一代的自动化流水线，具有生产速度高、包装质量好、兼容性好性能稳定等优点，是一种机、电、仪、气、机器人一体化的高科技产品，在纸箱的后道包装中有广泛的应用，可将各种待包物品在纸箱后包装过程中的空纸箱配送、纸箱成形、物品列整输送、机械手装箱、自动拆盖上下封箱、工字角边封箱、批号打印、纸箱捆扎、直角转向、纸箱#字捆扎、输送、机器人码垛、空托盘配送、实托盘输送、实托盘顶捆、实托盘水平捆扎、托盘缠绕、实托盘输出等作业全部实现自动化。

自动包装生产线在无人干涉的状况下按规则的顺序或指令主动进行操作或节制的进程，其目的是“稳，准，快”。

自动化包装技能普遍用于工业、农业、军事、科学研讨、交通运输、贸易、医疗、效劳和家庭等方面。

采用自动生产线不仅可以把人从沉重的体力劳动、局部脑力劳动以及恶劣、风险的任务情况中解放出来，并且还能扩展人的器官功用，极大地提高劳动生产效率，加强人类看科技和革新世界的才能。

自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。

近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，使的包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障，以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成就。

自动包装生产线是当今社会发展的必然产物。

1.3我国现代包装生产线的发展现状

在中国，自动化技术还未成熟，还需要长时间的发展，所以将会有很大的空间来发展此技术。

这也是未来的发展方向和趋势。

中国的经济高速度发展也需要这项技术来促进和加速，相信在自动化技术成熟以后，中国的经济也将有飞跃性的进步。

当前中国的经济发展格局也是非常的需要高技术来支持。

这样才会有稳定的发展状态。

向西部发展的经济战略思想必然需要有高技术随之转移，生产也将需要自动化技术的支持，这样发展高技术自动化也就是必然的趋势。

所以未来的中国必将出现更多的自动化产业。

现代社会已经出现一些自动化生产线实例：

图1-4食用油包装生产线

图1-5全自动包装生产线

1.4国外生产线自动化发展概况

在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余种。

国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉足配电自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国COOPER公司、摩托罗拉公司、英国ABB公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。

日本是配电自动化发展得比较快的国家。

到1986年，全国9个电力公司的41610条配电线路已有35983条（86.5%）实现了故障后的按时限自动顺序送电，其中2788条（6.7%）实现了配电线开关（指柱上开关）的远方监控（包括一般的和计算机监控）。

从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。

在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方式。

第二章生产线的方案设计与研究

第一章我们简要介绍了包装生产线的提出背景，国内外的生产线发展现状。

这一章我们将研究包装生产线的控制，现在最普遍的系统控制主要是可编程控制器（PLC）控制，所以对于包装生产线我们也是采用PLC控制！

可编程控制技术并非单纯是指PLC本身，而是包括其在内的一系列自动化控制产品和技术的应用。

2.1本课题主要研究的内容

现代社会对物品的包装要求越来越高，为使包装出的物品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求包装机具有精确的动作、定位精度及较高的生产率，因此对包装线的控制要求是越来越高。

图2-1包装生产线的工作流程

该系统有两个传送带，即包装箱传送带和产品传送带。

包装箱传送带用来传送产品包装箱，其功能是把已经装满的包装箱运走，并用一只空箱来代替。

为使空箱恰好对准产品传送带的末端，使产品刚好落入包装箱中，在包装箱传送带的中间装一光电传感器，用以检测包装箱是否到位。

产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱，当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入包装箱内，并由另一传感器转换成计数脉冲。

本控制系统具有精度高、成本低、抗干扰能力强、故障率低、操作维护简单等特点，具有良好的应用价值。

由自动包装生产线的工作流程可以发现主要有传送带运动，计数器计数几部分组成，所以该系统输入信号有：

启动信号，传感器计数，包装箱到位检测，过载保护等。

输出信号有：

计数器计数输出，电动机带动传送带运动等。

2.2PLC控制系统的运动

通过分析包装生产线的工作流程，控制系统分为电机控制运动，编码器计数等。

在高速运动中，传统方式中各部分的动作精确度不够，而采用PLC控制的电机完成此项工作是比较容易的。

它既灵活方便，又精确可靠，抗干扰能力强，编程简单，使用方便，通用性好，组合灵活；体积小，功耗低，功能完善，适应面广。

所以我们选择PLC控制的方案是：

在控制系统确定后，利用传感器收集的信号通过PLC去控制其他执行机构。

根据输出的信号来控制电机的运动。

2.3系统运行方式

系统运行方式分为手动和自动

·手动：

按下启动按钮，手动开关闭合，程序才能够运行，完成相应的动作。

·自动：

按下启动按钮，程序完成一个周期的动作后又接着从第一步开始运动，自动循环。

在自动方式下，中途若按下复位按钮，则系统要继续运行到第一步开始位置才停止。

根据包装生产线的实际运行情况，本系统采用自动运行和手动运行两种方式，还必须考虑停止运行方式的设计，可编程控制器的停运方式有正常停运，暂时停运和紧急停运三种。

根据控制系统要求，又要包装生产线运行期间采用循环工作方式，只有在工作结束或接收到操作人员的停止运行指令或设备出现故障或异常情况时才停止，因此本系统采用硬件切断电源，使系统立即停车。

2.4系统控制总框图

系统硬件配置机构框图所示，包括中央处理单元及I/O扩展单元、检测元件（光电开关和接近开关等）、控制元件（交流接触器和电磁阀）以及执行元件（电动机）等几部分。

操作人员给出操作指令并指示设备的运行状态，机器启停、功能切换、工况检测、运行状态、故障报警等，检测元件检测料位位置、投料结束信号，以及各部分的动作完成情况；PLC自动循环扫描各个输入输出点的当前状态，并根据梯形图程序所确定的逻辑关系跟新输出点的状态，通过通断交流接触器和电磁阀来控制电动机的启停，从而完成从包装箱到位到产品落入包装箱内完成计数，流动的过程，完成一个工作流程。

第三章电气元件的选择

3.1可编程控制器的介绍

3.1.1可编程控制器的产生

可编程控制器（ProgrammableController）的英文缩写是PC，容易同个人计算机（PersonalComputer）混淆，因此通常都称其为PLC（ProgrammableLogicController）。

PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。

目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。

美国数字设备公司（DEC）根据以上要求，于1969年研制出了第一台可编程控制器PDP－14，并在美国通用汽车公司的生产线上取得了成功。

它用计算机的软组件的逻辑编程成功取代了继电器控制的硬接线编程，生产硬设备的生产线是“柔性”的愿望终于实现了。

图3—1美国通用PLC图3—2西门子PLC

3.1.2可编程控制器的特点

PLC技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，主要是因为它具有许多独特的优点。

它较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。

主要有以下特点：

1.可靠性高、抗干扰能力强

可靠性高、抗干扰能力强是P