高架碼垛機分層裝置控制系統設計_學士學位論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 67%。我國對可編程控制器的研制始于 1974 年，目前全國有幾十個生產廠家，但產品多為 125 個開關量 I/0 點以下的小型機。我國應用 PLC 還處于初級階段，而且局限于鋼鐵、化工、汽車、機床、煤炭、電站等領域，其他行業的應用尚未普及，中國尚有廣闊的應用領域等待開拓。我國 90%的PLC 市場由國外占領，中、大型 PLC 中，幾乎 100%是國外產品，以美國MOD 工 CON 公司、 GE 公司、西德 SIEMENS，日本富士公司為主。我國的飲料包裝設備在許多方面采用了 PLC，并取得了非常好的效果 [10]。 可編程控制器的發展趨勢 隨著計算機科學的發展和工業自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的發展，其技術和產品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開關量控制的時代已經過去， PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發展 :一個是向超小型專用化和低價格方向發展 。另一個是向高速多功能和分布式自動化網絡方向發展 [11]。 總的趨勢如下： (1)可編程控制技術的標準化。在工業自動化產品繁花似錦的今天，各生產廠商既互相競爭又相互合作。一種自動化產品的競爭力除表現在其技術上的個性外，更重要的還在于其滿足國際標準化的程度和水平。標準化一方面保證了產品的出廠質量，另一方面也保證了各個廠家產品的互相兼容。出廠檢驗時各可編程控制產品的廠家都有相應的技術標準作依據。按照這些標準，各種型號的 PLC 產品對工業應用環境、抗干擾性等條目都給出了明確的規定。但是，這些標準目前只能是統一區域性的產品，而不能實現全球的統一性。為了使各廠家的產品有一個共同 的參考平面，制定國際標準是必然趨勢。 (2)CPU 處理速度進一步加快。目前 PLC 的 CPU 與微型計算機的CPU 相比，還處在比較落后的地步，最高的也僅僅處在 80486 一級。將來會全部使用 64 位 R 工 SC 芯片，實現多 CPU 并行處理或分時處理或分任務處理，實現各種模塊智能化，且部分系統程序用門陣列電路固化。這樣PLC 執行指令的速度將達到納秒級。 (3)可編程控制技術的智能化。提高一個系統的智能程度不僅提高系統的品質，在某種意義上也提高了系統的可靠性。 (4)系統的開放性和兼容性。開放性和兼容性是不可分割的而且是相輔相 成的概念。一方面是某一產品和第三家同類產品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系統尤其是軟件上的開發平臺對使用者有多大的開放程度。當今可編程控制產品種類繁多，加上自動化項目越來越大，致使常常在一個工程項目中出現不同廠家的產品做主從站的現象，這就要求每一廠學士學位論文 4 家的產品族中，都要考慮到和其他廠家產品的兼容性問題 。另一方面，可編程控制器與工業控制機等其他裝置的通信難易也體現了開放性的特點。除此之外，同一廠家產品族中的各系列產品兼容性也代表了可編程控制產品的水平。 (5)通用性和專業化的結合。可編程控制產品是通用的。但是 工業的每一領域都有其自己的特點。怎樣才能使一個系統既具有通用性又具備專業化呢 ?硬件系統的模塊化便是解決這一矛盾的鑰匙。這樣，適合于某個行業或某些特殊問題的專用模塊就可以很容易地集成到通用系統中去。常用的專用模塊包括 :定位模塊、溫度測量模塊、高速采樣模塊、網絡接口模塊等。 (6)可靠性進一步提高。隨著 PLC 進入過程控制的領域，對 PLC 可靠性的要求進一步提高。硬件冗余的容錯技術將進一步得到應用，不僅會有CPU 單元冗余、通信單元冗余、電源單元冗余、 1/0 單元冗余、而且整個系統都會實現冗余。但從根本上來講，系統的可 靠性取決于系統各單元的可靠程度。要保證整個系統的可靠運行，首先要求系統各單元的質量要得到保證。 MTBF(平均無故障時間 )是衡量產品質量的重要指標。縱觀各著名廠商，其 PLC 產品都有不同程度的冗余功能，而且發展越來越完善。 (7)控制系統分散化。根據分散控制、集中管理的原則， PLC 控制系統的 1/0 模塊將直接安裝在控制現場，通過通信電纜或光纖與主 CPU 進行數據通信。這樣使控制更有效，系統更可靠。 (8)控制與管理功能一體化。為了滿足現代化大生產的控制與管理的需要， PLC 將廣泛采用計算機信息處理技術、網絡通信技術和 圖形顯示技術，使 PLC 系統的生產控制功能和信息管理功能融為一體。隨著計算機科學的發展和工業自動化愈來愈高的需求，可編程控制技術得到了飛速的發展，其技術和產品日趨完善。僅僅將 PLC 理解為開關量控制的時代已經過去， PLC 不僅以其良好的性能滿足了工業生產的廣泛需要，而且將通信技術和信息處理技術融為一體，其功能也日趨完善。今后， PLC 將主要朝著以下兩個方向發展 :一個是向超小型專用化和低價格方向發展 。另一個是向高速多功能和分布式自動化網絡方向發展。 綜上所述，我們不難得出下面幾個結論 : ① 工控機、計算機集散控制系統及 PLC 正在走著一條相互融合的道路。 ②智能分布式控制是可編程控制系統基于現場總線的新型控制思想。 ③系統的智能性將越來越重要，因此系統的分析運算能力將越來越強。 ④基于標準化的開放性和兼容性是衡量系統質量的重要判據。 ⑤通用性、高度專業化的融合是可編程控制系統的新特征。 學士學位論文 5 高架碼垛機的發展、應用現狀及發展趨勢 高架碼垛機的發展 從 60 年代開始，在工業發達的德國、意大利、日本等國家，已相繼研制出半自動、全自動碼垛機，后來在結構和機型方面，還不斷作了改進和完善。國產碼垛機從 80 年代開始研制開發到現在，已經歷了 20 年左右的時間。到目前為止，我國生產的碼垛機，機型、品種規格、設備性能和產品質量等各方面，有很大的發展和提高，并在很多方面已逐步接近或達到國外同類型碼垛機的技術性能及各項參數，已基本上能滿足大中型企業產品包裝碼垛的需要，高架碼垛機是機電儀一體化高技術產品，是現代化企業成品倉庫的首選機械，廣泛應用于化工、糧食、醫藥及食品等行業。[3]它可使對包裝產品的揀選輸送、碼垛、整形、金屬檢測、重量檢測等作業全部實現自動化。高架碼垛機 采用進口可編程控制器、進口電機變頻調速控制器、進口優質光電及位置檢測器件構成控制系統的 主體，實現整個碼垛機的協調控制。系統具有故障診斷及顯示功能，并有完善的故障保護及 連鎖 停機功能。整個操作系統使用簡單，功能完善，便于檢修和維護 。 高架碼垛機簡單的講，它是包裝碼垛生產線的一個環節。在我國包裝機械的研制始于 1958 年，主要是自用設備，屬于革新產品未進入市場，正式包裝生產線始于七十年代初，“八五”期間呈全方位發展態勢，“九五”期間進入轉型期，逐步成為高科技、高效益、現代化、國防化的產業。隨著進入 21 世紀，包裝機械的產品種類不斷增加，技術水平逐年提高，機械工業正在不斷發展完善。高架碼垛機的應用將大大 提高碼垛機械工業的生產效率，使包裝碼垛機械工業更加完善 [4]。 高架碼垛機的應用現狀 ，但是與國外的碼垛機相比，還是有很大的差距的，其主要問題是 : (1)零部件加工質量低 國產碼垛機機械部分的零部件加工，目前還處于單件生產階段，一般加工精度和質量與國外同類型產品相比，還有一定的差距。因此投產后維修工作量較多，使用壽命較短，特別是對動作頻繁的關鍵零部件，還缺少專用設備進行批量加工生產的條件。如氣墊盤的加工制造，目前仍采用較簡易的加工手段和方法，因此投產后有的氣墊盤的氣密性不 夠，有漏氣現象，有的液壓機構還有漏油等現象，因此，維修工作量較大 [5]。 (2)控制系統主要元器件性能還不過關 目前碼垛機選用的國產控制系統元器件，與國外先進的元器相比，其性能和使用壽命還有一定的差距。有的定位不準，造成操作失靈 。因此，在學士學位論文 6 生產過程中的維修、更換工作量較多。 (3)碼垛效率低 國產型鋼碼垛機的碼垛能力，一般保持在 12 捆 /小時左右，尚能保證正常穩定生產的要求 。如要達到 30 捆 /小時以上的生產能力，還需用作進一步的改進和提高。 ： 縱觀國內碼垛機的設計、制造和生產使用情況，其 發展前景是很光明的。特別是目前國內已擁有一批專門從事碼垛機研究的單位，積累了一定的生產使用經驗，為發展、完善和提高碼垛機的生產技術水平，打下了良好的基礎，因此，發展國產碼垛機具有很多有利條件。加之，在當前形勢下各級領導對國產化工作的重視，因此，在近期內實現碼垛機的國產化，已是大勢所趨、人心所向。預計在今后 3— 5 年內，全面采用國產化碼垛是完全可能的。 當前，發展國產化碼垛機的主要有利條件有如下幾方面 : (1)國內已有一批專業科技隊伍 目前國內一些科研、設計和生產單位，已擁用一批專門從事科研、設計和制造碼垛機的 技術隊伍，他們通過近 20 年左右的摸索、研制、和生產實踐已積累了較豐富的經驗，現在已具備設計和研制出符合國情