全自動打包生產(chǎn)設(shè)計(jì)

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1、摘 要 本課題利用所學(xué)到的PLC和電氣控制方面的知識，設(shè)計(jì)一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動控制的液壓系統(tǒng)。本課題可以說是對液壓機(jī)的一種新的改進(jìn)，引進(jìn)PLC使液壓機(jī)實(shí)現(xiàn)了從控制到故障檢測的全自動化。因此，用PLC設(shè)計(jì)液壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，不僅保留了其原有功能，還能增加自動操作等功能，且系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、柔性好,易推廣。 關(guān)鍵字：電動機(jī)，PLC，電氣控制 Abstract This subject learned by PLC and electrical control knowledge, one can r

2、ealizethe automatic control design of the hydraulic system. This topic is on a new improved hydraulic press, introduced PLC to control to realize from the fault detection automation. Therefore, the use of PLC design hydraulic electric control system, not only to retain its original function, still c

3、an increase automatic operation and so on the function, and the system is stable, reliable and flexible, easy extension.ls. Keywords: hydraulic machine, PLC, electric control, 目 錄 摘 要 I Abstract II 目 錄 III 1. 緒論 1 1.1課題的技術(shù)背景 1 1.2課題研究的目的和意義 2

4、1.3 PLC的發(fā)展?fàn)顩r 3 1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容 6 2. 自動控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 21 2.1 PLC各信號模塊地址分配 21 2.1.1 CPU模塊 21 2.1.2數(shù)字量輸入模塊 21 2.1.3數(shù)字量輸出模塊 22 2.1.4模擬量輸入模塊 22 2.3程序流程圖設(shè)計(jì) 23 2.4實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能梯形圖說明 25 3.4.1正常工作時(shí) 25 3.4.2故障時(shí) 25 ４.　液壓機(jī)自動控制系統(tǒng)的調(diào)試 26 4.1液壓機(jī)硬件系統(tǒng)調(diào)試 26 4.2液壓機(jī)系統(tǒng)軟件調(diào)試 26 ５.　結(jié)論 28 ６.　致謝 29 參考文獻(xiàn) 30 附錄 31 附錄一：液壓機(jī)五電機(jī)電氣主接

5、線圖 31 附錄二：液壓機(jī)手動控制電氣主接線圖 32 附錄三：液壓機(jī)五電機(jī)電氣主接線圖 33 １． ３課題研究背景及意義 美國、日本、德國、意大利是世界上包裝機(jī)械四大強(qiáng)國。美國是世界上包裝機(jī)械發(fā)展歷史較長的國家，早已形成了獨(dú)立完整的包裝機(jī)械業(yè)體系，其品種和產(chǎn)量均居世界之首。10多年來，美國始終保持著世界包裝機(jī)械生產(chǎn)和消費(fèi)大國的地位。其產(chǎn)品以高、大、精、尖產(chǎn)品居多，且大多數(shù)采用計(jì)算機(jī)控制，使包裝機(jī)械向高速度、高效率、高質(zhì)量的方向發(fā)展。對商品包裝材料所需的溫度、濕度、強(qiáng)度、電壓和包裝的數(shù)量等都編成程序輸入電腦，進(jìn)行自動控制。這不僅可以提高包裝機(jī)械的使用效率，提高包裝

6、機(jī)械的精密度和準(zhǔn)確度，同時(shí)還能大大減輕操作人員的勞動強(qiáng)度。 日本的包裝機(jī)械制造廠以中小企業(yè)為主，包裝機(jī)械的品種齊全，產(chǎn)品品種近500種，規(guī)格有700多個(gè)。包裝機(jī)械以中小型單機(jī)為主，具有體積小、精密度高、易安裝、操作方便、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。90年代以來，已將變頻調(diào)整、光電追蹤、無觸點(diǎn)電子開關(guān)、動態(tài)數(shù)據(jù)顯示等技術(shù)運(yùn)用在包裝機(jī)械中,日本包裝機(jī)械大部分用于食品包裝領(lǐng)域。 德國、意大利、英國、瑞士和法國等，都是世界上很重要的包裝機(jī)械生產(chǎn)國家。歐洲各國包裝機(jī)械業(yè)的一個(gè)共同特點(diǎn)，是出口比例（出口額占產(chǎn)值的比例）都很大。德國的包裝機(jī)械在計(jì)量、制造、技術(shù)性能等方面居領(lǐng)先地位，特別是啤酒、飲

7、料灌裝設(shè)備具有高速、成套、自動化程度高、可靠性好等特點(diǎn)，享譽(yù)全球一些大公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械集機(jī)一電一儀及微機(jī)控制于一體，采用光電感應(yīng)，以光標(biāo)控制，并配有防靜電裝置。其大型自動包裝機(jī)不僅包裝容積大，而且能集制袋、稱重、充填、抽真空、封口等工序在一臺單機(jī)上完成。德國包裝機(jī)械業(yè)多年來始終處于穩(wěn)定增長狀態(tài)，出口比例占80﹪左右，德國是世界上最大的包裝機(jī)械出口國。意大利是繼美國、日本、德國之后的世界最大的包裝機(jī)械生產(chǎn)國，又是僅次于德國的第二大包裝機(jī)械出口國。意大利的包裝機(jī)械多用于食品工業(yè)，具有性能優(yōu)良、外觀考究、價(jià)格便宜的特點(diǎn)。 目前，國際包裝機(jī)械競爭日趨激烈，在功能上集物料自動輸送、稱重、自動

8、控制和信息處理等為一體，在技術(shù)上集機(jī)、電、儀及微機(jī)控制于一體的綜合性包裝系統(tǒng)是現(xiàn)在包裝機(jī)械技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的前沿，它以高效、環(huán)保、低能耗等顯著特點(diǎn)，正逐漸成為包裝機(jī)械發(fā)展的主流。未來包裝機(jī)械應(yīng)配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，朝研發(fā)技術(shù)、人才及發(fā)展更高速包裝機(jī)等方向進(jìn)行。 國外包裝機(jī)械行業(yè)將朝著高自動化、高生產(chǎn)率等方向發(fā)展： ( 1 ) 高自動化未來包裝機(jī)械產(chǎn)業(yè)將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，朝著四個(gè)方向發(fā)展：一是機(jī)械功能多元化。工商業(yè)產(chǎn)品己趨向精致化及多元化，在大環(huán)境變化趨勢下，多元化、彈性化且具有多種切換功能的包裝機(jī)種類方面能適應(yīng)市場需求。二是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化。充分利用原有機(jī)型模組化設(shè)計(jì)

9、，可在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換新機(jī)型。三是控制智能化。目前包裝機(jī)械廠家普遍使用PLC控制器，雖然PLC彈性很大，但仍未具有電腦所擁有的強(qiáng)大功能。未來包裝機(jī)械必須具備多功能、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為包裝控制器的新趨勢。四是結(jié)構(gòu)高精度化。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)運(yùn)動控制等決定著包裝機(jī)械性能的優(yōu)劣，未來包裝機(jī)械可通過電機(jī)、編碼器及數(shù)字控制（NC）等高精密控制器來完成，并適度地做產(chǎn)品延伸。 ( 2 )高生產(chǎn)率包裝機(jī)械廠商越來越注重開發(fā)快速、成本較低的包裝設(shè)備，未來的發(fā)展趨勢是設(shè)備更小型、更靈活機(jī)動、多用途、高效率。此趨勢還包括節(jié)約時(shí)間、降低成本，因此包裝界所追求的是組合化、簡潔化、可移動的包

10、裝設(shè)備。在包裝機(jī)械自動化方面，自動化操作程序已獲得廣泛應(yīng)用，如：PLC設(shè)備、數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)等。 ( 3 )配套性只重視主機(jī)生產(chǎn)，而不考慮配套設(shè)備完整，將使包裝機(jī)械應(yīng)有的功能不能發(fā)揮出來。因此開發(fā)配套設(shè)備，使主機(jī)的功能得到最大的擴(kuò)張，是提高設(shè)備的市場競爭力和經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要的因素。德國在為用戶提供生產(chǎn)自動線或生產(chǎn)流水線設(shè)備時(shí)注重成套完整性，無論是高技術(shù)附加值還是較簡單的設(shè)備門類，都按配套性要求提供。 ( 4 )簡便性未來包裝機(jī)械必須具備多功能、調(diào)整操作簡單等條件，基于電腦的智能型儀器將成為各類包裝控制器的新趨勢。制造業(yè)者與最終消費(fèi)者將趨向購買操作簡易且安裝容易的包裝機(jī)械，尤其是當(dāng)

11、前制造業(yè)大量裁員，對簡易操作系統(tǒng)的需求將與日俱增。因此，要想在未來包裝市場取得一席之地，高效率的客戶服務(wù)與機(jī)械維修將是最重要的競爭條件之一。 ( 5 )廣泛采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)世界包裝機(jī)械強(qiáng)國為適應(yīng)市場不斷變化的要求，廣泛采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù)。如可靠性設(shè)計(jì)、工業(yè)造型設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)技術(shù)等。 隨著人類社會的進(jìn)步，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，人們越來越重視包裝的質(zhì)量、品種類型，包裝機(jī)械作為現(xiàn)代包裝工業(yè)的基本設(shè)備，是商品生產(chǎn)和加工過程中必不可少的關(guān)鍵性技術(shù)設(shè)備，自動稱重技術(shù)的發(fā)展為實(shí)現(xiàn)包裝機(jī)械的自動化提供了重要動力。進(jìn)入21世紀(jì)

12、，世界新科技革命發(fā)展的勢頭更加迅猛，電子信息技術(shù)進(jìn)一步成為推動稱重技術(shù)發(fā)展的重要引擎。稱重系統(tǒng)已由一個(gè)單一的稱重裝置而逐漸的發(fā)展成為一個(gè)集物料自動輸送、稱重、自動控制和信息處理等功能為一體的綜合性稱重系統(tǒng)。自動稱重技術(shù)已經(jīng)成為工藝技術(shù)、儲運(yùn)技術(shù)、預(yù)包裝技術(shù)、收貨業(yè)務(wù)和商業(yè)銷售領(lǐng)域中不可缺少的部分。面對日益激烈的市場競爭，在產(chǎn)品生產(chǎn)、加工過程中實(shí)現(xiàn)高速、準(zhǔn)確的稱重，有助于提高效率，節(jié)約資源，降低成本，而動態(tài)物流高速定量稱重，也正是國際上一些對定量稱重包裝頗有研究的著名高校和衡器制造企業(yè)正在追逐的方向。 本課題是為滿足某些小型企業(yè)提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，改善員工工作環(huán)境的需求，基于企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備

13、改進(jìn)而設(shè)計(jì)的一個(gè)自動稱重與封裝控制系統(tǒng)。以往這些小企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備仍采用繼電接觸控制系統(tǒng)，在從送料、稱重、封裝等生產(chǎn)過程中多處需要人工參與，且各個(gè)生產(chǎn)和加工設(shè)備是相互獨(dú)立的，它一方面勞動強(qiáng)度大、速度慢、準(zhǔn)確度差，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都很低；另一方面，粉粒狀物料飛濺嚴(yán)重，工作環(huán)境惡劣，浪費(fèi)大。因此，通過深入分析現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)并在借鑒國內(nèi)外先進(jìn)自動稱重設(shè)備技術(shù)的基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有設(shè)備功能進(jìn)行擴(kuò)展，設(shè)計(jì)了一個(gè)自動稱重封裝系統(tǒng)，幫助這些小企業(yè)實(shí)現(xiàn)從多人工參與生產(chǎn)的半自動化到自動化生產(chǎn)的跨躍。也將對具有相似包裝設(shè)備改造和升級提供理論依據(jù)和重要的參考價(jià)值。 1.3 PLC的發(fā)展?fàn)顩r 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱PC）

14、發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。  20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面

15、引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。  20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為30~40%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐

16、漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。  20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。  21世紀(jì)，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可編程

17、控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會有運(yùn)算速度更快、存儲容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來

18、越大的作用。PLC還具有以下優(yōu)點(diǎn)： 低成本利用電力線上網(wǎng)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是成本低。由于利用電力線上網(wǎng)，直接使用現(xiàn)有電力網(wǎng)就可以實(shí)現(xiàn)通信，而不需要另外鋪設(shè)電話線、光電纜等，大大地減少了在基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)上的投資。 用戶能自由選擇在家中任何有電插座的角落上網(wǎng)，無需通過電話線，不用擔(dān)心相對昂貴的電話費(fèi)了，也不用花錢鋪設(shè)更多電話線，從而能夠享受到價(jià)格低廉的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。 范圍廣無所不在的電力線網(wǎng)絡(luò)也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。電力線是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，它的規(guī)模之大，是其他任何網(wǎng)絡(luò)無法比擬的。因?yàn)榧壹叶加须娏€，由此，運(yùn)營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)滲透到每一個(gè)家庭.因此，這一技術(shù)一旦進(jìn)入商業(yè)化階段，將會促進(jìn)電信市場

19、的變革，并給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。 高速利用電力線上網(wǎng)能夠提供高速傳輸。德國最大的電力設(shè)備生產(chǎn)商RWE承諾，運(yùn)用他們的電力線上網(wǎng)技術(shù)，其速度要比ISDN拔號上網(wǎng)快30多倍, 比ADSL更快！足以支持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用。更高速率的PLC產(chǎn)品正在研制之中。 便捷不管在家里的哪個(gè)角落,只要連接到房間內(nèi)的任何電源插座上，就可立即擁有PLC帶來的高速網(wǎng)絡(luò)享受!永遠(yuǎn)在線 PLC屬于"即插即用"，不用煩瑣的撥號過程，接入電源就等于接入網(wǎng)絡(luò)！ 結(jié)構(gòu)靈活通過PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)Internet接入，可以靈活擴(kuò)展接入端口數(shù)量，使資源保持較高的利用率。目前還未有效解決電力線信號通過變壓

20、器的技術(shù)，因此，電力線通信設(shè)備都是集中在220V線路變壓器的用戶端。這樣可使資源的利用率始終保持在較高的水準(zhǔn)。 家庭數(shù)字化 PLC技術(shù)能夠通過電力線將整個(gè)家庭的電器與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)為一體，在室內(nèi)的設(shè)備之間構(gòu)筑起可自由交換信息的局域網(wǎng)，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)來控制自己家里的電器設(shè)備。今后，隨著能上網(wǎng)的電視機(jī)和冰箱等數(shù)字家電的普及，需要大幅度地增加接入端口，而利用家庭和辦公室中已有的萬能插接板，通過電力線路高速接入互聯(lián)網(wǎng)就能解決這個(gè)問題。從某種意義上講，電力線上網(wǎng)技術(shù)的推廣應(yīng)用，也推動著家庭電器數(shù)字化的普及。 PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。 1.3

21、 本文對某企業(yè)原料加工后的包裝過程控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，即應(yīng)用PLC、變頻器、傳感器等組成控制系統(tǒng)，將開關(guān)量設(shè)置、復(fù)位操作以及設(shè)定、修改系統(tǒng)參數(shù)、準(zhǔn)確計(jì)量等功能進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物料輸送、稱重、封裝連續(xù)自動控制。 本文完成的主要研究工作有： ( 1 )自動稱重與封裝設(shè)備總體改造方案的設(shè)計(jì) 在分析被包裝物料的基本性能的基礎(chǔ)上，對設(shè)備各個(gè)組成部分進(jìn)行選型； ( 2 )自動稱重與封裝控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ①設(shè)備控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)； ②電氣元件的選擇，其中包括PLC控制器等； ③根據(jù)被控對象的控制要求，確定整

22、個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而的I \ O點(diǎn)數(shù)，包括開關(guān)量的點(diǎn)數(shù)，模擬量的通道數(shù)，以及特殊功能模塊等； ④控制系統(tǒng)電氣圖的繪制； ⑤使用人機(jī)界面編程軟件開發(fā)監(jiān)控程序和界面。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1手動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1電機(jī)一次回路電氣原理圖 本課題主要完成農(nóng)產(chǎn)品的稱量與包裝的循環(huán)流程控制，并且要實(shí)現(xiàn)手動和自動兩種控制方式，其具體要求如下： (1) 設(shè)計(jì)的工藝流程如下： (2) 設(shè)計(jì)參數(shù)及主要控制指標(biāo) 投料電機(jī)：2kW，傳送電機(jī)：1kW，傳感器、電磁閥及其他自定。 手動控制是指人工就

23、地控制一次回路工作的過程。本課題的一次回路是由六個(gè)電動機(jī)及其保護(hù)部分組成，六個(gè)電機(jī)按其特定的順序工作完成對工件的加工等。 六個(gè)電機(jī)的作用分別為：M1為上料電機(jī)即進(jìn)料電機(jī)，M2為投料電機(jī)即將要加工的原料運(yùn)下來，M3為裝袋電機(jī)（M3正轉(zhuǎn)為進(jìn)料反轉(zhuǎn)為出料），M4為打包電機(jī)，M5·M6為傳送電機(jī)。 在一次回路中還必須要有保護(hù)電機(jī)的器件。本設(shè)計(jì)中保護(hù)器件有缺項(xiàng)監(jiān)視、熱繼電器等，檢測系統(tǒng)有電壓互感器、電流互感器、電壓表、電流表等。 六個(gè)電機(jī)的一次回路電氣原理圖見附錄一 2.1.2控制電路原理圖 手動控制是人工按照工藝流程通過按鈕來控制電動機(jī)工作的一種控制方式。手動控制的優(yōu)點(diǎn)是控制人員就

24、地控制能清楚的監(jiān)控電動機(jī)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障能很快的排除，但手動控制也有一定的缺點(diǎn)，手動控制精確度不高，加工過程不連貫所以效率不高。 手動控制回路電路原理圖見附錄二 2.2自動控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 液壓機(jī)自動控制系統(tǒng)是由PLC發(fā)出控制命令，由自動控制系統(tǒng)相應(yīng)的元器件執(zhí)行控制控制命令的系統(tǒng)。液壓機(jī)自動控制系統(tǒng)見附錄三。 2.3西門子S7—200型plc 2.3.1plc簡介 S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)

25、格比。 S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 極高的可靠性、極豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能、實(shí)時(shí)特性、強(qiáng)勁的通訊能力、豐富的擴(kuò)展模塊。 S7-200系列PLC提供了4個(gè)不同的型號的8種CPU。CPU單元設(shè)計(jì)集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器）。 中央處理器(CPU)： 與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，其主要任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲；用掃描的方式通過1/0部件接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲器或數(shù)據(jù)存儲器中；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；PLC進(jìn)入運(yùn)行狀

26、態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。不同型號PLC的CPU芯片是不同的，有采用通用CPU芯片的，如8031,8051,8086,80286等，也有采用廠家自行設(shè)計(jì)的專用CPU芯片的(如西門子公司的S7-300系列PLC均采用其自行研制的專用芯片)。西門子公司的S7-200 PLC是一種疊裝式結(jié)構(gòu)的小型PLC，指令豐富，功能強(qiáng)大·結(jié)構(gòu)緊湊·便于擴(kuò)展，具有很高的的性能價(jià)格比，它針對性能要求的模塊化小控制系統(tǒng)，最多

27、有7個(gè)模塊的擴(kuò)展能力，在模塊中集成背板總線，他的網(wǎng)絡(luò)連接有RS-495通訊接口和PROFIBUS兩種，可通過編程器PG訪問所有模塊，帶有電源CPU和i/o的一體化單元設(shè)備。 西門子S7-200CN PLC模塊布置圖如下圖所示： CPU模塊 (S7-200 CN) (24DI*16DO) 以太網(wǎng) 模塊 CP243-1 模擬量輸入模 塊(AI1) (EM231) (4輸入) 模擬量輸入模 塊(AI2) (EM231

28、) (4輸入) 模擬量輸入模 塊(AI3) (EM231) (4輸入) 模擬量輸入模 塊(AI4) (EM231) (4輸入) 模擬量輸入模 塊(AI5) (EM231) (4輸入) → → → → → 數(shù)字量輸入模塊 (EM221) (8*24VDC) 數(shù)字量輸出模塊 (EM222) (8*24VDC) → → 圖2-1 西門子S

29、7-200CN PLC模塊布置圖 CPU模塊 S7-200型PLC的CPU共有四中分別是：CPU 222、CPU 224 、CPU 224XP、CPU 226，現(xiàn)將它們的性能介紹如下： （1）CPU 222集成8輸入/6輸出共14個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接2個(gè)擴(kuò)展模塊。 6K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的 20kHz高速脈沖輸出。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點(diǎn)數(shù)控制的微型控制器。 （2）CPU 224集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最

30、大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。 （3）CPU 224XP集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，2輸入/1輸出共3個(gè)模擬量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz），2個(gè)100KHz的高速

31、脈沖輸出，2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量I/O,位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量I/O和強(qiáng)大控制能力的新型CPU。 （4）CPU 226集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自

32、由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。 根據(jù)我們本課題的實(shí)際選用CPU 226作為本課題PLC的CPU。 數(shù)字量輸入模塊 數(shù)字量輸入模塊用來接受和采集開關(guān)量輸入信號，如按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等。 根據(jù)本課題的需要選用EM221作為數(shù)字量輸入模塊。 數(shù)字量輸出模塊 數(shù)字量輸出模塊用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、繼電器、指示燈等。 模擬量輸入模塊 模擬量一般是指連

33、續(xù)變化的量，如電流、電壓、等物理量。PLC進(jìn)行模擬量處理，要配置有模擬量與數(shù)字量相互轉(zhuǎn)換的A/D,D/I單元。在A/D轉(zhuǎn)換之前，一般是要把所檢測的物理量變換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號的。 根據(jù)本課題的需要在設(shè)計(jì)中采用了五塊EM231模擬量輸入模塊。 2.3.2plc各模塊接線 西門子S7-200型PLC的CPU226有 24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)。由于是直流輸入模塊所以采用直流輸入電源作為檢測個(gè)輸入接點(diǎn)狀態(tài)的電源。M L+兩個(gè)端子提供DC24V/400mA傳感器電源，可以作為傳感器電源輸出，也可以作為輸入端的檢測電源使用。16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，每個(gè)負(fù)載的一端與輸出點(diǎn)相連，另一端經(jīng)電源與公共端相連。 圖2-

34、3為CPU226及其自身所帶24個(gè)數(shù)字量輸入及16個(gè)數(shù)字量輸出電氣接線圖。 2.3.3信號燈電氣原理圖 在本設(shè)計(jì)中運(yùn)用PLC遠(yuǎn)程控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，由于是遠(yuǎn)程控制，控制屏上設(shè)置了大量的燈光控制系統(tǒng)來監(jiān)視一次，二次回路中出現(xiàn)的故障及在設(shè)備運(yùn)行中所需要的運(yùn)行信號控制。 其中共設(shè)置了25盞燈和相應(yīng)的常開開關(guān)構(gòu)成燈光控制回路，包括，進(jìn)料、投料、裝袋、打包、傳送等。 信號燈電氣原理圖見圖2-7： 2.3.4操作顯示面板 根據(jù)本課題設(shè)計(jì)的需要，系統(tǒng)操作面板劃分如圖2-8所示： 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1plc各信號模塊地址分配 3.2系統(tǒng)

35、流程圖 章系統(tǒng)調(diào)試 4.1硬件系統(tǒng)調(diào)試 液壓機(jī)是否能按設(shè)計(jì)要求完成加工過程。 4.1液壓機(jī)硬件系統(tǒng)調(diào)試 所謂硬件調(diào)試是指手動控制的調(diào)試，其過程為通電后按加工流程操作看是否能完成設(shè)計(jì)所要求的目的，如不能完成則需檢查硬件接線是否正確，硬件調(diào)試中還可能出現(xiàn)的問題有硬件壞、接線錯誤等。針對調(diào)試中出現(xiàn)的問題在硬件調(diào)試中要根據(jù)硬件電路圖去逐步解決，直至硬件能正常工作。     為確保日后維修的便利，要將試車無誤可供實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)的梯形圖程序做批注，并加以整理

36、歸檔，方能縮短日后維修與查閱程序之時(shí)間。這是職業(yè)工程師的良好習(xí)慣，無論對今后自己進(jìn)行維護(hù)，或者移交用戶，這都會帶來極大的便利，而且是你的職業(yè)水準(zhǔn)的一個(gè)體現(xiàn)。     這里要強(qiáng)調(diào)一個(gè)問題，是十分簡單但卻幾乎每個(gè)項(xiàng)目都會發(fā)生的，那就是對PLC的接線。這往往是經(jīng)驗(yàn)不足的工程師常常忽略的一個(gè)問題。其實(shí)，現(xiàn)場調(diào)試大部分的問題和工作量都是在接線方面。有經(jīng)驗(yàn)的工程師首先應(yīng)當(dāng)檢查現(xiàn)場的接線。通常，如果現(xiàn)場接線是由用戶或者其它的施工人員完成的，則通過看其接線圖和接線的外觀，就可以對接線的質(zhì)量有個(gè)大致的判斷。然后要對所有的接線進(jìn)行一次完整而認(rèn)真的檢查?，F(xiàn)場由于接線錯誤而導(dǎo)

37、致PLC被燒壞的情況屢次發(fā)生，在進(jìn)行真正的調(diào)試之前，一定要認(rèn)真地檢查。 4.2軟件系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試主要是對PLC程序的調(diào)試，在軟件調(diào)試之前必須保證硬件能正常運(yùn)行。首先要進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，電源插卡的調(diào)整：撥下原插卡處的各功能卡板，檢查其空載狀態(tài)下電源卡板輸出的各檔次電源電壓，必要時(shí)調(diào)整卡板上相應(yīng)調(diào)整電位計(jì)，使其符合說明書的標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓。空載整定結(jié)束后，可接上模擬負(fù)載，復(fù)核各檔電源，并檢查過載保護(hù)功能，必要時(shí)調(diào)整各過載保護(hù)值，整定保護(hù)參數(shù)； 模塊等功能卡板的受電檢查；在斷電情況下，分別按模塊卡板、存貯器卡板、各輔助接口卡板、通訊卡板的先后順序，一次插入一塊通電后檢查，復(fù)核該卡板的電源是

38、否正常；全部模塊卡板插入后，用系統(tǒng)診斷程序軟盤，對操作站的硬件系統(tǒng)進(jìn)行診斷，診斷中如有問題，屏幕上會有提示信息修正工作或記下故障部位； 操作診斷無誤后，用系統(tǒng)生成程序軟盤，進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)及確認(rèn)，拷貝其結(jié)果，然后在操作站各類畫面顯示內(nèi)容按設(shè)計(jì)清單逐一確認(rèn) 為高速優(yōu)質(zhì)完成操作站、控制站及控制室各站、柜的模擬調(diào)試工作，應(yīng)在上述各輸入輸出信號變換器調(diào)校的同時(shí)，同步完成調(diào)節(jié)、顯示記錄回路、報(bào)警及連鎖回路等各項(xiàng)檢查與調(diào)試任務(wù)。此時(shí)應(yīng)充分注意到每項(xiàng)調(diào)試回路的覆蓋面，如：對報(bào)警回路的模擬輸入應(yīng)在輸入精度調(diào)整結(jié)束后，附帶檢查報(bào)警整定值的準(zhǔn)確性，以及報(bào)警在報(bào)警一覽畫面、流程圖等畫面的顯示。為此調(diào)試前，必須做好充

39、分準(zhǔn)備，制訂好最佳覆蓋面調(diào)試記錄表格，以便有條不紊地開展工作；系統(tǒng)測試要求作好記錄，并要求各方簽字認(rèn)可。 檢查現(xiàn)場信號對于現(xiàn)場送到控制室的電壓、電流等模擬信號以及電機(jī)起動、停止的返回信號，在進(jìn)入機(jī)柜之前都要進(jìn)行校正、檢測試驗(yàn)；在控制室機(jī)柜相應(yīng)的端子上用標(biāo)準(zhǔn)電流表進(jìn)行檢測試驗(yàn)；在控制室機(jī)柜的端子上加相關(guān)信號，檢查電氣控制室相應(yīng)接觸器是否動作，同時(shí)，用校線器在相應(yīng)的端子上檢測電機(jī)的起動、停止的返回信號。 結(jié)論 本文全面論述了自動稱重與封裝設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，從設(shè)備的工作原理分析到各分支系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都做了詳細(xì)論述，并提出了可行的方

40、法，設(shè)計(jì)出了操作方便、自動化程度高、應(yīng)用范圍廣的自動稱重封裝設(shè)備的控制系統(tǒng)。針對動態(tài)稱重控制精度低的問題，提出了通過合理選擇和配置傳感器的量程、數(shù)量和安放位置，在控制方式上采用了自動化程度高的PLC為主控制器，配合人機(jī)界面對現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，應(yīng)用控制原理構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)代替老式設(shè)備上的開環(huán)控制系統(tǒng)，并且對控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)。并給出了與之相關(guān)聯(lián)的人機(jī)界面、稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)和研究的成果如下： （1）完成了控制系統(tǒng)的硬件選型和電氣原理設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)以PLC為核心，增加編碼器和稱重傳感器實(shí)現(xiàn)了電磁閥開關(guān)的閉環(huán)控制，提高了稱重系統(tǒng)計(jì)量的精度。 （2）采用模塊化

41、的設(shè)計(jì)方法開發(fā)了設(shè)備的控制程序，將控制系統(tǒng)分為稱重、溫度控制、輸送、報(bào)警等模塊，提高了軟件的靈活性和可移植性。 （3）為方便操作，設(shè)計(jì)了友好、直觀的人機(jī)界面，有利操作者快速地設(shè)定相關(guān)參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。 ６.　論文致謝 在本論文即將完成之際，謹(jǐn)此向我的導(dǎo)師致以衷心的感謝和崇高的敬意！本論文的工作是在邊老師的悉心指導(dǎo)下完成的。邊老師以他敏銳的洞察力、淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精益求精的工作作風(fēng)和對科學(xué)的獻(xiàn)身精神給我留下了刻骨銘心的印象，這些使我受益匪淺，并將成為我終身獻(xiàn)身科學(xué)和獻(xiàn)身事業(yè)的動力。 

42、     在大學(xué)的這三年里，導(dǎo)師不僅為我創(chuàng)造了優(yōu)越的科研和學(xué)習(xí)環(huán)境，使我得以在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中自由翱翔，同時(shí)在思想上、人生態(tài)度和意志品質(zhì)方面給予了諄諄教誨，這些教益必將激勵著我在今后的人生道路上奮勇向前。      真誠感謝教各位老師和各位同學(xué)，他們不僅在學(xué)術(shù)上給我指引，而且在生活上予以幫助，從他們身上我學(xué)到很多知識。感謝項(xiàng)目組成員在項(xiàng)目開發(fā)中的互助合作，正是集體的努力才使得項(xiàng)目進(jìn)展順利。      由衷感謝我的室友同學(xué)，他們開創(chuàng)性的研究拓展了我的

43、學(xué)術(shù)視野，無數(shù)次的爭論和探討使我的研究工作有了長足的進(jìn)展。      衷心的感謝我的父母和其他親朋好友對我的關(guān)心、支持和理解，沒有他們對我的關(guān)心、鼓勵和支持，我無法完成現(xiàn)在的畢業(yè)設(shè)計(jì)。      最后，感謝曾經(jīng)教育和幫助過我的所有老師。衷心地感謝為評閱本論文而付出寶貴時(shí)間和辛勤勞動的老師！ 參考文獻(xiàn) [1] 廖常初.大中型PLC應(yīng)用教程[M].機(jī)械工業(yè)出版社 [2] 伍錦榮.可編程控制器系統(tǒng)應(yīng)用與維護(hù)技術(shù)[M].華南理工大學(xué)出版社 [3] 耿文學(xué).可編程控制器應(yīng)用技術(shù)手冊[M].科學(xué)技術(shù)出版社 [4] 李仁.電氣控制[M].機(jī)械工業(yè)出版社 [5] 王永華.現(xiàn)代電氣及可編程控制器技術(shù)[M].北京航天航空大學(xué) [6] 王麗偉.用PLC實(shí)現(xiàn)壓機(jī)的自動控制[J].洛陽大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，2 附錄 20 / 20文檔可自由編輯打印