PLC控制饮料瓶的自动装箱系统 (1)

洛阳理工学院Luoyang Institute of Science andTechnology毕业设计（论文）题目PLC控制的饮料瓶自动装箱系统班级B140432姓名邢予权指导教师高海涛摘要在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数和包装，如果这些繁杂的工作由人工完成的话不但效率低，而且劳动强度大，不适合现代化的生产需要。

本文主要对基于生产线自动装箱的PLC控制系统进行了详细的研究。

该系统有一个机械手和两个传送带，即运物机械手，包装箱传送带和产品传送带。

运物机械手用来转移饮料瓶，即把产品传送带上的饮料送到包装箱传送带的饮料箱中。

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。

为使空箱恰好对准机械手松开端，使饮料瓶装进包装箱中，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。

为使产品传送带将产品从生产车间传送到合适位置，在产品传送带的中间也装有一光电传感器。

当产品被送到传送带的末端，会自动停止并由机械手将其送到包装箱中。

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。

关键词可编程控制器，自动装箱控制系统，传送带控制，机械手目录绪论 (1)0.1选题背景 (1)0.2方案的比较和论证 (2)第一章生产线自动化的概述 (3)1.1自动化生产线 (3)1.2生产线自动化的发展概况 (3)1.2.1国内生产线自动化的发展概况 (3)1.2.2国外生产线自动化的发展概况 (3)第二章 PLC的基础知识 (5)2.1 PLC的概述 (5)2.2 PLC的由来 (5)2.3 PLC的结构和工作原理 (6)2.3.1 PLC的结构 (6)2.3.2 PLC的工作原理 (8)第三章研究内容的分析 (9)3.1主要研究的内容 (9)3.1.1设备概述 (9)3.1.2设计任务和要求 (9)3.1.3主要解决的问题 (10)3.2 PLC控制系统设计思路 (10)3.3.控制系统构成图及工作流程 (11)3.3.1 控制系统构成图 (11)3.3.2控制系统工作流程 (12)第四章硬件设计 (13)4.1系统关键技术 (13)4.2检测元件与执行元件的选择 (15)第五章软件设计 (18)5.1顺序功能图的设计 (18)5.2 梯形图 (19)第六章 PLC系统调试 (26)总结 (27)致谢 (28)绪论0.1选题背景近年来，生产线上的自动化控制应用已越来越多，越来越广泛。

随着工业生产自动化水平的不断加快，对控制系统提出了愈来愈严格的要求。

随着大规模集成电路广泛应用，控制系统本身也得到长足发展，已由原来的分立元件、继电器控制，发展成为大规模集成电路的微机控制。

控制方式也由原来的分散控制发展为集中控制。

正是在这种发展的需求下，可编程控制器应运而生。

由于可编程控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强、组态灵活等优点，因而在工业控制系统中得到非常广泛的应用。

在自动生产线检测控制系统中，可编程控制器主要用作下位机，检测各状态点的状态，直接控制系统的启、停和其他控制单元的投切，并将各点的状态送给上位机——计算机，计算机综合可编程控制器和其他设备的数据，作出相应的处理和显示。

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。

同时，PLC的功能也不断完善。

今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

PLC控制是在继电器控制的基础上发展而来的一种控制技术，所以PLC控制系统与继电器控制系统相比，有许多相似之处，也有许多不同之处。

不同之处主要在以下几个方面：（1）从控制方法上看，继电器控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电气机械触电的串联或并联等组合成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制；其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想在改变或增加功能较为困难。

另外，继电器的出点数量有限，所以继电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。

而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中的，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能；系统连线少、体积小、功耗小；而且被称为“软继电器”的PLC，实质上是存储单元的状态，所以“软继电器”的出点数量是无限的，PLC系统的灵活性和扩展性好。

（2）从工作方式上看，在继电气控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸何合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。

而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行的，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各继电器的动作次序决定于程序扫描书序，这种工作方式称为串行工作方式。

（3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，为毫秒级，而且机械触点还会出现抖动问题。

而PLC是通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快，程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触电抖动问题。

（4）从定时和计数控制上看，继电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。

而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境影响。

且PLC具有计数功能，而继电器控制系统一般不具有计数功能。

（3）从可靠性和可维护性上看，由于继电器控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性差。

而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高。

此外，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供方便。

0.2方案的比较和论证影响自动化生产线质量好坏的重要因素是它的控制系统。

传统的控制系统是由继电器——接触器进行控制。

由于继电—接触器电气控制线路简单，价格低廉，应用广泛，而且技术也十分熟练。

但是其缺点是触点多，接线复杂，故障率高，可靠性差，维护工作量大，而采用PLC组成的控制系统很好的解决了上述问题，它工作可靠性高，灵活性好，通用性高，编程简单，功能强，使用方便。

目前PLC已成为工业控制的标准设备，其应用面几乎覆盖了整个工业企业，广泛应用于化工、石油等企业的现代过程控制中。

因此，本文选择PLC控制系统。

第一章生产线自动化的概述1.1自动化生产线自动化生产线是在流水线的基础上发展期来的。

它不仅要求线体上各种机械加工装置能自动地完成预定的各种工序及工艺过程，而且要求在装卸工件、夹紧定位、工件在工序的运输、工件的分拣甚至包装等都能自动运行。

使其按照规定的程序自动地进行工作。

我们称这种自动工作的机械电气一体化系统为自动生产线，简称自动线。

自动化生产线综合应用了机械技术、控制技术、传感技术、驱动技术、网络技术、人机接口技术等，通过一些辅助装置按工艺顺序将各种机械加工装置连成一体，并控制液压、气压和电器系统将各个部分动作联系起来，完成预定的生产加工任务。

1.2生产线自动化的发展概况1.2.1国内生产线自动化的发展概况中国的包装业相对发达国家如日本和美国相当落后，具有非常大的发展潜力。

控制系统从20世纪四十年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制系统的前身。

现在所说的控制系统，多指采用电脑或微处理器进行智能控制的系统，在控制系统的发展史上，称为第三代控制系统。

这一代系统以PLC和DCS为代表，从七十年代开始应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。

其中PLC，即可编程控制器，主要是从顺序控制发展而来的，但从九十年代开始，随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC的性能扩展的越来越广，PLC的应用也逐渐向连续流程工业拓展。

同时，DCS也开始向小型化的方向拓展。

之后，陆续出现了现场总线控制系统、基于PC的控制系统等。

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。

这样中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。

1.2.2国外生产线自动化的发展概况从上世纪30年代开始，机械加工企业为了提高生产效率，采用机械化流水作业的生产方式，大型自动生产线承担的加工对象也随之改变。

生产线的控制系统使用的继电器数量很多，在频繁动作情况下寿命较短，使生产线的可靠性降低。

为了解决这一问题，自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。

同时，PLC的功能也不断完善。

随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。

今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。

作为离散控的制的首选产品，PLC在二十世纪八十年代至九十年代得到了迅速发展，世界范围内的PLC年增长率保持为20%～30%。

随着工厂自动化程度的不断提高和PLC市场容量基数的不断扩大，近年来PLC在工业发达国家的增长速度放缓。

但是，在中国等发展中国家PLC的增长十分迅速。

综合相关资料，2004年全球PLC的销售收入为100亿美元左右，在自动化领域占据着十分重要的位置。

PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。

它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器，在程序运行过程中，每执行一步该计数器自动加1，程序从起始步（步序号为零）起依次执行到最终步（通常为END指令），然后再返回起始步循环运算。

PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。