畢業(yè)設(shè)計(論文)-基于plc包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 程度上決定了電子衡器的精度的穩(wěn)定性，因此被喻為衡器的心臟。傳感器的穩(wěn)定性有定量的指標，在使用前應(yīng)重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，更能經(jīng)受長時間的考驗。光電式傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。它可用于檢測直接引起光亮變化的非電量，如光強、光照度等。也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電式傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點，因此在工業(yè)自動化裝置和機器人中獲得了廣泛的應(yīng)用。3 包裝碼垛生產(chǎn)線控制系統(tǒng)硬件設(shè)計在包裝過程中，自動完成稱重、供袋、取袋、裝袋、縫口、輸送、金屬檢測、重量檢測及碼垛等多個動作，動作多，運動復(fù)雜，而所處工作環(huán)境惡劣(高溫、振動、粉塵)，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，而目前流行的PLC具有結(jié)構(gòu)小巧、運行速度高、通用性好、可靠性高等特點，非常適合于工業(yè)現(xiàn)場的高溫、振動、粉塵等惡劣環(huán)境下的開關(guān)控制。所以選用PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件。本包裝碼垛自動生產(chǎn)線動作關(guān)系復(fù)雜，I/O點數(shù)較多，以開關(guān)量控制為主，所以選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC為控制核心部件。 PLC控制的優(yōu)點① 高可靠性；（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進行嚴格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進一步提高。② 豐富的I/O接口模塊；PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人機對話的接口模塊。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。③ 采用模塊化結(jié)構(gòu)；為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化PLC，由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。④編程簡單易學(xué)；PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。⑤安裝簡單，維修方便；工業(yè)環(huán)境下直接運行。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計PLC控制系統(tǒng)示全包裝生產(chǎn)線的核心部分，而在包裝過程中，動作多，運動復(fù)雜，這就要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性、良好的節(jié)能措施、很強的故障診斷能力，確保生產(chǎn)的穩(wěn)定運行。由于包裝生產(chǎn)線的各種控制為開關(guān)量，動作關(guān)系復(fù)雜，I/0點數(shù)較多，選擇日本三菱公司的FX2N系列PLC。該系列PLC為模塊式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)控制系統(tǒng)的需要靈活地組合成最佳的配置。① 硬件配置硬件配置包括FX2N基本單元、FX2N擴展單元、檢測元件(光電開關(guān)、接近開關(guān)、真空開關(guān)等)、人機操作界面(按鈕、指示燈等)、控制元件(交流接觸器、變頻器、電磁閥等)以及執(zhí)行元件(電機和氣缸等)。② FX2N系列PLC輸入輸出擴展方法，F(xiàn)X2N系列PLC是由電源、CPU、輸入輸出和程序存儲器組成的單元型可編程控制器。其主機稱為基本單元，為主機備有可擴充輸入輸出點數(shù)的“擴展單元(電源I/0)和擴展模塊(I/0)”，此外，還可以連接特殊擴展設(shè)備，用于特殊控制。在組織FX2N系列時，須考慮下述各點:輸入輸出總點數(shù)控制在256點以內(nèi)，其中輸入點數(shù)和輸出點數(shù)均不能超過184點；DC24V電源和DC5V電源的容量，基本單元和擴展單元內(nèi)部裝有電源，可以對擴展模塊供給DC24V電源，對特殊模塊供給DC5V電源，因此擴展模塊和特殊模塊的耗電量應(yīng)該控制在基本單元及擴展單元的電源范圍以內(nèi)；對于FX2N基本單元，外接特殊單元和特殊模塊的數(shù)量，最多不超過8臺。關(guān)于輸入輸出序號的編號問題，F(xiàn)X2N系列PLC使用如下的編號方法:（1）輸入繼電器(X)、輸出繼電器(Y)的序號是由基本單元開始，按連接順序分配八進制數(shù)碼。（2）特殊擴展設(shè)備和PLC使用PLC的FROM和T0指令進行數(shù)據(jù)信息交換，但是輸入輸出繼電器不占序號。（3）功能擴展板，F(xiàn)X2NCNVIF型轉(zhuǎn)換電纜，和輸出輸入點數(shù)無關(guān)。③具體的輸入輸出擴展根據(jù)對于本生產(chǎn)線的分析，系統(tǒng)需要約130個輸入點、160個輸出點，總的點數(shù)約在290個左右，加上一定的點數(shù)裕量，系統(tǒng)總的輸入輸出點數(shù)應(yīng)該配置在320點左右，而FX2N系統(tǒng)最大的點數(shù)是256點，所以決定采取分段控制，將整個系統(tǒng)分成2段，前一段從電子稱重機到噴墨打印機，使用一個PLC系統(tǒng)控制，具體的擴展方法是FX2N128MR+FX2N48ER各一臺，共有點數(shù)176個，輸入點88個，編號范圍是X000～X127，輸出點88個，編號范圍是Y000～Y127。剩下的后面作為一個控制系統(tǒng)，使用FX2N128MR+FX2N16EYR，總點數(shù)144個，輸入點數(shù)64個，編號范圍是X000～X077，輸出點80個，編號范圍是Y000～Y117。這樣系統(tǒng)的總點數(shù)為320點，其中輸入點152個，輸出點168個，可以滿足系統(tǒng)的要求。FX2N48ERFX2N128MR 前段FX2N16EYRFX2N128MR 后段 I/0擴展連接示意圖④ 分配輸入/輸出點信號、輸出點與輸出控制是一一對應(yīng)的。分配好后，按系統(tǒng)配置的通道與接點號，分配給每一個輸入信號和輸出信號，即進行編號。FX2N型PLC的輸入/輸出通道號采用自由配置、固定通道方式。輸入輸出繼電器可自由選擇，與輸入點對應(yīng)的即為輸入繼電器，與輸出點對應(yīng)的即為輸出繼電器。、。輸入輸出名稱接口名稱接口吸袋垂直氣缸X001垂直汽缸下降Y001吸袋真空裝置X002垂直汽缸上升Y002吸袋真空閥X003吸盤Y003上限位開關(guān)X004垂直汽缸傾斜Y004傾斜氣缸電磁閥X005斜托板下降Y010斜線位開關(guān)X006防滑吸盤吸袋Y011斜托板光電開關(guān)X010磕頭裝置傾斜Y013光電開關(guān)X011真空吸袋Y014橫進裝置減速開關(guān)X012磕頭裝置立起Y015橫進裝置裝袋點限位X013斜托板上升Y020傾斜限位X014抱板閉合Y021磕頭裝置到位信號X015大夾子閉合Y022橫進裝置取袋點限位X020料斗下縮口夾子張開Y024夾抱限位X021取袋真空裝置打開Y025橫進裝置移動限位開關(guān)X022縮口夾子向里放Y026開袋真空檢測X023夾輥氣缸動作Y027夾袋壓力檢測X024開袋Y030打開袋口X040抱袋Y031橫進裝置限位X041張開Y033橫進裝置到位X050縮口夾子張開Y037輸送帶X051放料門插入Y040倒袋X053拍打板上升Y042整形X054敦實Y043金屬檢測X055折邊Y044金屬信號X056縫口Y045重量檢測X057倒袋氣缸伸出Y050包裝子程序啟動X127整形汽缸動作Y051檢測器聲光報警Y060檢選機剔除Y061橫進裝置Y100輸入輸出名稱接口名稱接口編組傳輸光電開關(guān)X001轉(zhuǎn)位機轉(zhuǎn)位Y071料袋傳輸限位開關(guān)X002編組傳輸電機Y004推推袋擋板關(guān)閉X003轉(zhuǎn)位傳輸電機Y005滿半層信號X004緩?fù)C運轉(zhuǎn)Y006滑臺限位開關(guān)X005推袋Y000推袋前端限位X006滑臺推袋擋板打開Y001側(cè)面整形擋板.X007推袋機返回Y002碼垛位限位X010分層機分層Y003壓袋限位X011升降機下降Y007壓袋返回X012前端推袋擋板打開Y074分層機滿信號X013側(cè)面整形Y075滿一層信號X015壓袋機壓袋Y076前端推袋擋板X016托盤輸送機Y020托盤至碼垛位X020升降機上升Y010升降機上限位X021聲光報警Y030升降機上臨界X022排垛輸送Y031升降機下限位X023托盤倉動作Y035分層機開X024垛盤輸送機Y036分層機關(guān)X025托盤倉聲光報警Y040緩?fù)C占位X026托盤倉上升Y050編組機滿X027托盤倉下降Y051垛盤位空X030托盤叉打開Y052空托盤到位X03托盤叉合上Y053托盤叉位置空X034垛盤緩沖位置空X035緩沖位置限位X037托盤上升信號X050待傳位信號X051托盤倉上位X052托盤倉中位X053實垛盤到位X054托盤倉底部位X055托盤倉下降X057轉(zhuǎn)位機停止X060碼垛程序啟動X077 控制系統(tǒng)電氣原理圖系統(tǒng)供電電源采用三相四線制上機供電。供電電源等級為AC380177。5％，50Hz。上電源經(jīng)總的低壓斷路器QF0為整機供電。～，～，～，QF4為打印機、金檢、~。普通電機的主回路包括交流接觸器和熱繼電器，制動電機還包括制動單元的輔助回路。整機的接地保護與系統(tǒng)的接地保護網(wǎng)相聯(lián)接。系統(tǒng)電氣控制主電路圖見附錄圖C。4 包裝碼垛生產(chǎn)