毕业设计基于plc包装码垛生产线控制系统设计.doc

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1、毕 业 设 计 论 文题目：包装码垛生产线控制系统 的设计系 别： 电气与电子工程系专 业： 自动化姓 名： 学 号： 指导教师： 毕业设计（论文）任 务 书题 目包装码垛生产线控制系统的设计系 别电气与电子工程系专业自动化班级1224071学号122407121学生姓名指导教师发放日期2011年3月1日 本科毕业设计（论文）任务书一、主要任务与目标：主要任务：完成满足要求的包装码垛生产线控制系统的硬件和软件设计，并编写毕业设计说明书。目标：1、培养学生综合运用所学理论知识的能力。2、培养学生分析和解决实际问题的能力。3、培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册以及编写技术文献的能力。二、主

2、要内容与基本要求：主要内容：1、了解包装码垛生产线的结构和设计要求。2、根据控制系统的需求，预选有关设备的台数、规格，进行PLC的选型，确定此系统的结构形式。3、软件设计及程序调试。4、其它相关电气元件及机械部件的选定。基本要求：1、设计方案应比较先进，能满足实用的要求。2、控制系统应具有自动包装、封口、捡选、码垛等基本功能，对运行过程中出现的故障能进行报警。3、系统应具有较高的安全性和可靠性。三、计划进度：毕业设计从第5周到第14周共10周时间。第5周，熟悉题目，查阅资料，调研。第6周，了解包装码垛生产线的具体控制要求。第7-8周，预选有关设备的台数、规格，进行PLC的选型，确定此系统的结构

3、形式。第912周，软件设计及程序调试。第13周，编写整理设计说明书。第14周，答辩。四、主要参考文献：1、化工粉粒产品计量、包装码垛系统设计规定，国家石油和化学工业局2、姜培刚、盖玉先，机电一体化系统设计，机械工业出版社3、王庭有，可编程控制器原理及应用，国防工业出版社 4、张燕宾，变频调速应用实践，机械工业出版社 5、何超，交流变频调速技术，北京航空航天大学出版社指导教师（签名）： 年 月 日教研室审核意见： （建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。） 教研室主任签名： 年 月 日注：任务书

4、必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。成绩评定成绩评定说明一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计（论文）在指定的时间内交给指导，教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计（论文），要组织系级答辩,最终确定成绩，并向学生公布。三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。四、具体评分标准和办法见河南城建学院毕业设计（论文）工作条例。五、答辩小组评分包括两部分

5、：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指导教师对学生毕业设计（论文）的评分毕业设计（论文）成绩评定班级 姓名 学号综合成绩： 分（折合等级 ）答辩小组组长签字 年 月 日答辩小组评定意见一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。二、评分（按下表要求评定）评分项目答 辩 小 组 评 分评 阅 教 师 评 分合计（40分）完成任务情 况（5分）毕业设计（论文）质量（5分）表达情况（5分）回答问题情 况（5分）质 量（正确性、条理性、创造性、实用性）（10分）成果的技术水平（科学性、系统性）（10分）评分答辩小组成员签字 年 月 日 毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每

6、个答辩学生的毕业设计（论文），为答辩做好准备，并根据毕业设计（论文）质量标准给出实际得分。2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。4、答辩中要有专人作好答辩记录。指导教师评定意见一、对毕业设计（论文）的学术评语（应具体、准确、实事求是）： 签字： 年 月 日二、对毕业设计（论文）评分按下表要求综合评定。（1）理工科评分表评分项目（分值）工作态度与 纪 律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（工作量与质量）（20分）独 立工作能力（10分）基础理论和基本技能（10分）创 新能 力（10分）合 计（60分）得分（2）文科评

7、分表评分项目（分值）文献阅读与文献综述（10分）外文翻译（10分）论文撰写质量（10分）学习态度（10分）论证能力与创新（20分） 合 计（60分）得分 指导教师签字： 年 月 日摘要传统的机械设备与产品，多是以机械为主，是电气、液压或气动控制的机械设备。随着工业水平的不断发展，机械设备己逐步地由手动操作改为自动控制，设备本身也发展成为机电一体化的综合体。可编程序控制器(PLC)是以微处理器为核心，综合计算机技术、自动化技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置。经过30多年的发展，目前，可编程序控制器已成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，己跃居工业生产自动化四大支柱(可编程

8、序控制器、数控机床、机器人、计算机辅助设计与制造)的首位。其应用的深度和广度已成为衡量一个国家工业先进与自动化程度高低的标志。包装码垛自动生产线适用于石油化工、化肥、粮食、港口等行业，可对PP、PE粒子、PVC、化肥、粮食等粉状、颗粒状物料进行全自动包装码垛作业，便于用户储存、运输和销售，全自动包装码垛生产线主要由自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量检验机、检选机、喷墨打印机、码垛机等单元组成。通过可编程序控制器、对整个生产线的工作过程进行自动控制，对运行过程中出现的故障或供料不足，供袋不及时、出垛不及时等，进行声光报警。该设备具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点

9、。关键词:PLC，控制系统，包装码垛生产线 AbstractMost conventional mechanical facilities are machines. They are mechanical facilities in the control of electrics, hydraulic pressure and aerodynamic pressure. Automatic control of mechanical facility has replaced manual work step by step .PLC is a late-model automatic e

10、quipment. Its development is based on computer technology, automatization technology and communications. At the present, PLC has become the most important automatic equipment and been applied widely, after the development of 30 years. PLC has hold the primacy in the field of industry automatization(

11、PLC,ROBOT,CAD&CAM). The degree and extent of PLC development are the symbols of automatic level in one country.Automatic bagging & palletizing line is used in the industries of petrochemical, fertilizer, food processing, and transportation port etc. It can perform bagging and palletizing automatical

12、ly for powder and granular materials such as chemical fertilizer, plastic granules (PP/PE/PVC) and grains etc. It is easy for customers to store, transport and sale their products. Automatic bagging & palletizing line consists of auto-weighing bagging machine, auto-bag feed group, sealing system ,ba

13、g turn down machine, metal detector, sorting machine, jet printer and palletizing machine etc. units. Through programming controller, the whole system process can be automatic controlled. Any process operation troubles, not enough feeds, bag feeding not due or palletizing not in time all can be alar

14、med by sound or light. It has the advantages of simple operation, reliable and easy maintenance etc.Keywords: PLC,control system,bagging and palletizing line目录 1 绪论11.1 引言11.2 PLC概述11.3 包装码垛自动生产线的发展、应用现状和存在问题21.3.1 包装码垛自动生产线的发展21.3.2 包装码垛自动生产线的应用现状32 包装码垛自动生产线系统组成52.1 概述52.2 包装码垛自动生产线系统组成53 包装码垛生产线控

15、制系统硬件设计83.1 PLC控制的优点83.2 PLC控制系统硬件设计93.3控制系统原理图134 包装码垛生产线控制系统软件设计154.1 包装码垛自动生产线工艺流程154.2 程序控制逻辑164.2.1包装部分164.2.2 码垛部分224.3 PLC控制系统软件程序设计26结论28参考文献29致谢30附录31 图-1包装部分的梯形图31 图2码垛部分的梯形图331 绪论1.1 引言随着科学技术的迅猛发展，生产力水平的不断提高，人们对降低劳动强度、改善工作环境同时重视起来。石油化工、化肥、粮食等行业对包装质量和劳动效率的要求也日益提高，从而促进了这些企业的现代化改造。而传统的人工包装由于

16、其生产效率低下而成为这些行业产量和包装质量提高的巨大障碍，已不能满足现代化大生产的需要。用户为了便于产品的运输和存储，对包装要求更加严格，包装已成为企业升级和获得经济效益的关键因素，因此尽快提高产品的包装质量，是这些行业的迫切任务之一，也是用户对这些行业的要求。国际上日本NEWLONG、英国BL、美国ORY等公司掌握了包装先进技术。目前国内全自动包装码垛设备主要依靠进口，国产设备生产厂家较少，市场呼吁国产化的全自动包装生产线。在新的世纪, 随着我国各项事业的蓬勃发展以及知识经济所面临的机遇和挑战, 包装码垛机械必将发挥越来越重要的作用, 为国民生产产生不可估量的经济效益。1.2 PLC概述上世

17、纪六十年代末，美国最大的汽车制造商通用汽车公司(GM)为满足市场需求，适应汽车生产工艺不断更新的需要，提出了著名的十条技术指标公开向社会招标，要寻求一种比继电器更可靠，响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。1969年，美国数字设备公司(DEC)根据十条要求研制出世界上第一台可编程控制器PDP-14，并在GM公司的汽车生产线上首次应用成功。可编程控制器是以微处理器为核心，把电气传动和逻辑控制、自动测量和调节、数据计算和处理有机地结合起来，具有丰富的软件资源的现代化工业自动化控制器。经过30多年的发展，现在可编程控制器己经成为最重要、最可靠、应用场合最广泛的工业控制微型计算机。在可编程控制器中

18、，充分应用了大规模集成电路技术、微电子技术及通信技术，迅速地从早期的逻辑控制发展到进入位置控制、过程控制等领域。可编程序逻辑控制器(Programmable Logical Controller)，又称PC或PLC，它是以微型计算机为基础的一种为用于工业环境而设计的数字式电子系统，这种系统用可编程序存储面向用户指令的内部寄存器，完成规定的功能，如：逻辑、顺序、定时、计数、数字运算、数据处理等，通过数字量的输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器是“专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机”，由于其具有很强的抗干扰能力，很高的可靠性，能在恶劣环境下工作的大量的I/O接口，因此，伴随着

19、新产品、新技术的不断涌现，始终保持着旺盛的市场生命力。可编程控制器的出现，除了取代传统的继电器控制外，正在逐步占领DCS和PID市场份额。国际市场：当今世界的PLC生产厂家约200多家，生产400多种PLC。全球最大的5家PLC制造商，德国SIEMENS公司、美国A-B公司、SCHNEIDER公司、日本的MITSUBISHI公司、OMRON公司、三菱公司约占全球市场销售额的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128个开关量I/O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，

20、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MODICON公司、GE公司、德国SIEMENS，日本富士公司为主。我国的包装设备在许多方面采用了PLC，并取得了非常好的效果。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

21、化网络方向发展。趋势如下：（1）系统构成规模向大、小两个方向发展。大是指大容量、高速度、多功能、高性能。小是指小型化、专用化、模块化、低成本。（2）功能不断增强，各种应用模块不断推出。（3）产品更加规范化、标准化。1.3 包装码垛自动生产线的发展、应用现状和存在问题1.3.1 包装码垛自动生产线的发展在工业生产中，有很多地方需要对粉末状或小颗粒状散状固体的流量进行准确的测量和控制，再配以给料设备组成定量给料控制系统。它是集喂料、流量测量和控制于一身的设备。目前，作为许多生产设备的定量给料控制系统己广泛应用于水泥、冶金、建材、电力、化工、食品、矿山、粮食等各行各业。定量给料在工业生产中发挥着越来

22、越重要的作用，正因为其应用的广泛性，如果能提高给料系统的精度、自动化程度，就有着重要的现实意义。包装码垛自动生产线属于工业机器人。工业机器人是在第二次世界大战期间发展起来的，始于40年代的美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械操作手。工业机器人是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多关节的操作机。它可以是固定式或移动式的，用于工业自动化作业中。工业机器人与其他专用自动机的主要区别在于，专用自动机是适应于大量生产的专用自动化设备，而工业机器人是一种能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化设备。包装码垛生产线是机电仪一体化高技术产品，适用于化工、粮食、食品及医药等行业。它可实现对粉

23、、粒、块状物料（如塑料、化肥、合成橡胶、粮食等）的称重、供袋、装袋、折边、封袋、倒袋整形、金属检测、重量复检、批号打印、转位编组、码垛、托盘和垛盘的输送等作业全部实现自动化。通过可编程序控制器，对整个生产线的工作过程进行自动控制，对运行过程中出现的故障或供料不足，供袋不及时、出垛不及时等，进行声光报警。该设备具有操作简单，运行可靠，维修方便等优点。包装码垛生产线简单地讲，它是由包装机械和码垛机械组成的，其中的主要部分还是包装机械，码垛机械是从包装生产线上分离出来而发展起来。其流程图如图1-1所示。 来自主厂房的料物传感器称重料斗电子称重机组封口机码垛系统仓库输送机输送机图1-1 包装码垛生产线

24、流程图在我国，包装机械的研制始于1958年，主要是自用设备，属革新产品，未进入市场，正式包装生产线起始于七十年代初，“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。我国包装机械起步较晚，解放后轻工业开发了一批专用包装设备，为啤酒厂、饮料厂、卷烟厂、火柴厂配套，尚未形成行业。80年代初，包装机械作为新兴的工业部门开始发展起来，经过近二十年的艰苦努力，一支从事包装设备科研、设计、生产制造及教育管理的行业队伍已形成，并初具规模，产品品种不断增加，产量迅速上升，技术水平逐年提高，作为包装机械工业在我国国民经济的崛起中正在不断发展完善。1.3.2 包装

25、码垛自动生产线的应用现状从专业化程度看，目前国内包装设备厂专业化程度还不高，57%的企业是兼业生产，仅上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市专业厂较多。很久以来，包装生产线只做到把物料包装好为止，至于后续的搬运工作，则完全由搬运工人来完成。造成这种局面有多方面的原因，但主要是由于我国生产力水平较低，劳动力便宜，科研人才缺乏造成的。随着知识经济时代的到来，这种局面必将会被打破。总的来说,我国包装设备制造工业经近20年的努力，在数量、质量、水平方面均有较大的进展，为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的包装设备生产系统奠定了坚实的基础。但要想在未来的国际竞争中占有一席之地，还必须要

26、找出自身缺点和不足，特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。2 包装码垛自动生产线系统组成2.1 概述包装码垛自动生产线是一个典型的机电一体化系统。所谓的机电一体化系统是指在系统的主功能、信息处理功能和控制功能等方面引进了电子技术，并把机械装置、执行部件、计算机等电子设备以及软件等有机结合而构成的系统，即机械、执行、信息处理、接口和软件等部分在电子技术的支配下，以系统的观点进行组合而形成的一种新型机械系统。该系统由机械系统(机构)、电子信息处理系统(计算机)、动力系统(动力源)、传感检测系统(传感器)、执行元件系统(如电机)等五大子系统组成。其五种内部功能即主功能、动力功能、检测功能、控制

27、功能、构造功能。机电一体化系统的一大特点是由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制功能，并加以延伸和扩大，克服了人体能力的不足和弱点。另一大特点是节省能源和材料消耗。其主要特征是自动化操作。包装码垛自动生产线主要应用于化工、粮食、食品及医药等行业中的粉、粒、块状物料的全自动包装码垛。包装码垛自动生产线可分为包装部分和码垛部分。包装部分实现定量称重、自动供袋、装袋、夹口整形、折边缝口、金属检测、重量复检等功能。码垛部分实现转位编组、推袋压袋、码垛及托盘的提供和垛盘的输送等功能。2.2 包装码垛自动生产线系统组成电子称重机是包装机起始部机，其作用是完成物料的定值称重、投料等作业

28、。本生产线采用净重式电子称重方式，这样称量结果不受容器皮重变化的影响，称量精度高，同时采用双秤交替的运行模式，可以保证生产线的包装速度达到8001000包小时。整个称重系统的动力源采用气动元件。给料系统采用气动控制的二级投料方式，即称重过程开始时，首先粗流料门完全打开，当进料量达到预先设定的粗进料值时(一般为总量的80%85左右)，粗进料气缸复位，粗流料门关闭，快速投料过程停止；这时粗流料门前端有一方形孔即细流口还没关闭，物料从该方形孔中继续投料，即开始细投料过程，当充填物料达到预置重量时，细投料气缸复位，细流料门关闭，给料结束。自动供袋机是由供袋器、吸袋器、袋子传送器、接袋器、取袋器等部件组

29、成。全自动包装供袋工作是由供袋机械自动完成，操作人员只要将空袋子按要求码放到上袋机的备用仓中就可以了。当袋仓中没有袋子时备用袋仓中的袋子会被送袋机构整摞地自动送到供袋器的袋仓中去。带有真空吸盘的吸袋器从供袋器上把包装袋吸住，然后向上提升到位后，传送给传送器。传送器将袋子输送到供袋机的斜板上。在导向板、接袋器、吸盘和光电开关的作用下，确保包装袋在斜板上保持正确的位置和形状。取袋器捡起斜板上的包装袋，在取袋器四连杆的作用下，包装袋定位在包装机的中心线上，等待装袋机将包装袋取走。自动供袋机供袋速度快，供袋质量稳定可靠，易于实现包装工作的自动化。但机械结构较复杂，且对袋子的材料、尺寸和质量以及往备用袋

30、仓中码放袋子时袋口的方位等都有一定的要求。自动装袋机是由过渡料斗、取袋开袋夹送装置、翻门缩口装置、机架等构成。过渡料斗是装袋机联接电子称重机的过渡装置，它可以存储一袋物料，提高电子称重机的称重速度，减小物料落差，降低粉尘产生量，利于除尘，同时保证物料顺利地导入装袋机并防止装袋机产生的振动传递到电子称重机上。取袋开袋夹送装置将自动供袋机的取袋器取好的袋子夹住，开袋吸盘吸住袋子的两面，在主气缸推动下送到翻门缩口装置的下面并将袋口拉开(此动作是和翻门缩口动作同时进行)为填装物料做准备，同时将已装好物料的料袋送到夹口整形机内。在主气缸行程两端安装有缓冲器，使主气缸在行程端点得以缓冲并使装袋机振动减轻。

31、翻门缩口装置将送过来的料袋通过夹袋手爪夹住袋子的两上边，通过缩口动作收缩袋口(此动作与开袋动作同时进行)使翻门插入袋口，并在检测系统检测到料袋位置正确后向电子称重机和过渡料斗发出卸料请求指令，投下物料，完成装袋。每次装填完物料后翻门关闭，夹袋手爪将袋口绷紧，松开，放到输送机上，再由取袋夹送装置在取袋的同时夹送到夹口整形机内。转位输送机: 将送来的料袋进行变换方位的设备。该机实现料袋水平面内回转+90度, -90度，180度三种角度, 料袋所需回转的角度是以保证料袋口向内为准, 保证垛形整齐、美观。当料袋到达转位转板下方时, 光电开关给出信号, 输送机电机制动, 继电器输出, 气缸动作, 推动夹

32、板夹住, 转位电机根据编组工序需要, 通过同步带传动将料袋旋转至所需角度。此时夹板打开, 输送电机启动, 送到下一工位。编组机是是将转位输送机送来的料袋按码垛要求实现2-3编组和3-2编组，即垛型每层为二袋竖、三袋横或三袋横、二袋竖并交替进行。当位于输送带入口处的光电开关检测到一个料袋到来时，立即启动减速电机将料袋向前拖动到预定距离，而后停止运转。在下一个料袋到来时，光电开关又重新启动电机重复上述动作。当完成二袋竖放或三袋横放时，推袋装置便把这组料袋推到缓停板上暂存。如果计数达到一层(二袋竖加三袋横或三袋横加二袋竖)时，推袋装置就将二部分料袋一起推到码垛区。由于缓停板的设置减少一次来回推袋的时

33、间，从而提高了码垛效率。推袋压袋、分层、升降机: 推袋机将编号的料袋推至缓冲区, 并在分层码垛时整形压平, 推到分层机, 分层机将料袋投放到升降机上的托盘, 完成一层料袋的码垛。当编组机完成一组时, 接近开关给出信号, 推袋压袋机的减速电机动作, 带动推袋小车将料袋组用挡板推至缓冲区, 然后推动小车的挡板在气缸的作用下抬起, 同时电机反向返回, 这一系列动作由一组接近开关状态决定。当缓冲区一层满信号到位, 分层机左右挡板打开, 压袋气缸动作, 将料袋组放至升降机托盘上, 分层机关, 推板复位, 推袋小车归位, 减速电机制动, 完成一个循环。升降机在码垛达到8 层后, 将托盘送至托盘输送机, 托

34、盘仓的启用托盘电机启动, 将托盘送到升降机, 到位后升降机带着托盘升到位, 等待料袋组码垛。整个过程也是通过判断接近开关和光电开关的状态完成的。托盘仓: 是存储一定量的托盘, 并自动完成托盘输送过程的部分。通过托盘仓内的光电开关判断托盘的数量, 当升降机将托盘送到下一工位, 托盘仓下方的气缸动作将托盘仓内的最下端的托盘顶起, 同时驱动电机, 将下端的托盘送出, 气缸恢复, 托盘在通过光栅光电开关后, 电机制动, 作为下一循环的启用托盘。3 包装码垛生产线控制系统硬件设计在包装过程中，自动完成称重、供袋、取袋、装袋、缝口、输送、金属检测、重量检测及码垛等多个动作，动作多，运动复杂，而所处工作环境

35、恶劣(高温、振动、粉尘)，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，而目前流行的PLC具有结构小巧、运行速度高、通用性好、可靠性高等特点，非常适合于工业现场的高温、振动、粉尘等恶劣环境下的开关控制。所以选用PLC作为控制系统的核心部件。本包装码垛自动生产线动作关系复杂，I/O点数较多，以开关量控制为主，所以选择日本三菱公司的FX2N系列PLC为控制核心部件。3.1 PLC控制的优点 高可靠性；1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。2）各输入端均采用R-C滤波器，

36、其滤波时间常数一般为1020ms.3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。4）采用性能优良的开关电源。5）对采用的器件进行严格的筛选。6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。 丰富的I/O接口模块；PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多

37、种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 采用模块化结构；为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化PLC，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 编程简单易学；PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 安装简单，维修方便；工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上

38、均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。3.2 PLC控制系统硬件设计PLC控制系统示全包装生产线的核心部分，而在包装过程中，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，动作关系复杂，I/0点数较多，选择日本三菱公司的FX2N系列PLC。该系列PLC为模块式结构，可以根据控制系统的需要灵活地组合成最佳的配置。 硬件配置硬件配置包括FX2N基本单元、FX2N扩展单元、检测元件(光电开关、接近开

39、关、真空开关等)、人机操作界面(按钮、指示灯等)、控制元件(交流接触器、变频器、电磁阀等)以及执行元件(电机和气缸等)。 FX2N系列PLC输入输出扩展方法，FX2N系列PLC是由电源、CPU、输入输出和程序存储器组成的单元型可编程控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩充输入输出点数的“扩展单元(电源I/0)和扩展模块(I/0)”，此外，还可以连接特殊扩展设备，用于特殊控制。在组织FX2N系列时，须考虑下述各点:输入输出总点数控制在256点以内，其中输入点数和输出点数均不能超过184点；DC24V电源和DC5V电源的容量，基本单元和扩展单元内部装有电源，可以对扩展模块供给DC24V电源，对

40、特殊模块供给DC5V电源，因此扩展模块和特殊模块的耗电量应该控制在基本单元及扩展单元的电源范围以内；对于FX2N基本单元，外接特殊单元和特殊模块的数量，最多不超过8台。关于输入输出序号的编号问题，FX2N系列PLC使用如下的编号方法:1）输入继电器(X)、输出继电器(Y)的序号是由基本单元开始，按连接顺序分配八进制数码；2）特殊扩展设备和PLC使用PLC的FROM和T0指令进行数据信息交换，但是输入输出继电器不占序号；3）功能扩展板，FX2N-CNV-IF型转换电缆，和输出输入点数无关。 具体的输入输出扩展根据对于本生产线的分析，系统需要约130个输入点、160个输出点，总的点数约在290个左

41、右，加上一定的点数裕量，系统总的输入输出点数应该配置在320点左右，而FX2N系统最大的点数是256点，所以决定采取分段控制，将整个系统分成2段，前一段从电子称重机到喷墨打印机，使用一个PLC系统控制，具体的扩展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一台，共有点数176个，输入点88个，编号范围是X000X127，输出点88个，编号范围是Y000Y127;剩下的后面作为一个控制系统，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，总点数144个，输入点数64个，编号范围是X000X077，输出点80个，编号范围是Y000Y117。这样系统的总点数为320点，其中输入点152个，输出点

42、168个，可以满足系统的要求。图3-1是I/0扩展连接示意图。FX2N-48ERFX2N-128MR 前段FX2N-16EYRFX2N-128MR 后段 图3-1 I/0扩展连接示意图 分配输入/输出点信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。FX2N型PLC的输入/输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。包装码垛生产线控制系统包装部分及码垛部分输入输出接口如表3-2、3-3所示。输入输出名称接口名称接口吸袋垂直气缸X001垂直汽缸下降Y

43、001吸袋真空装置X002垂直汽缸上升Y002吸袋真空阀X003吸盘Y003上限位开关X004垂直汽缸倾斜Y004倾斜气缸电磁阀X005斜托板下降Y010斜线位开关X006防滑吸盘吸袋Y011斜托板光电开关X010磕头装置倾斜Y013光电开关X011真空吸袋Y014横进装置减速开关X012磕头装置立起Y015横进装置装袋点限位X013斜托板上升Y020倾斜限位X014抱板闭合Y021磕头装置到位信号X015大夹子闭合Y022横进装置取袋点限位X020料斗下缩口夹子张开Y024夹抱限位X021取袋真空装置打开Y025横进装置移动限位开关X022缩口夹子向里放Y026开袋真空检测X023夹辊气缸动作Y027夹袋压力检测X024开袋Y030打开袋口X040抱袋Y031横进装置限位X041张开Y033横进装置到位X050缩口夹子张开Y037输送带X051放料门插入Y040倒袋X053拍打板上升Y042整形X054敦实Y043金属检测X055折边