PLC包装生产线

燕山大学课程设计说明书
题目：包装生产线的PLC控制
学院（系）：电气工程学院
年级专业：工业自动化仪表
学号：
学生姓名：
指导教师：韩立强
教师职称：副教授
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化仪表
说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

2013年 7 月 6 日
目录
第一章引言 (4)
第二章摘要 (5)
第三章设计内容 (6)
设计题目 (6)
设计任务及内容 (6)
控制要求说明 (6)
第四章整体设计方案 (7)
总方案说明 (7)
原理图设计 (8)
PLC控制电路设计 (9)
第五章程序设计 (10)
状态转移图 (10)
步进梯形图 (12)
软元件注释列表 (14)
指令表 (15)
调试结果分析 (17)
第六章心得体会 (18)
参考文献 (18)
第一章引言
PLC的技术从诞生之日起，就不断的发展，它的优势也在日常的生产中越来越明显，它给企业带来的高效率也越来越得到人们的认可，我们通过对其研究来解决生产线自动包装这一课题，将PLC的优点通过所学的知识应用到实际生产当中。

随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，古老的生产方式逐渐被社会所淘汰，而可编程控制系统通过发挥其自身的通用型及灵活性在机床电气控制、家用电器（电视机、冰箱、洗衣机等）自动装配线的控制、汽车、化工、造纸、轧钢自动生产线的控制等方面表现的非常有优势。

PLC所具有的特点主要有：
（1）、可靠性高。

可靠性主要体现在产品的有效性和可维修性，PLC采用了一系列可靠性设计方法进行设计，如掉电保护、故障诊断、报警等。

（2）、易操作性。

它具有操作方便、编程方便、维修方便等。

（3）、灵活性。

（4）、能实现机电一体化。

总之，通过对PLC的学习与应用，让我可以独立的完成一些简单的实例的编程，能充分体会到这一学科的重要性与实际的可应用性。

PLC的这些特点也是它能使整个生产过程稳定、准确、快速的进行下去，使生产效率大大提高，赢得各个领域很高评价原因所在。

第二章摘要
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，可编程序控制器己成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置。

已跃居工业生产自动化四大支柱(可编程序控制器、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。

本文主要研究了包装生产线的控制系统——可编程序控制器(PLC)的编程设计。

实现对传送带上的包装进行实时监测和扫描，完成对包装的准确计数和装箱。

主要用到了旋转编码器E6A和光电检测器。

在两者的配合下完成任务
关键词：PLC 包装生产线旋转编码器E6A 光电检测器
第三章设计内容
设计题目
包装生产线的PLC控制
设计任务及内容
某包装生产线上，包装物品由传送带1随时运来，运送时间不固定，因此包装物品的间隔是不确定的，有的包装距离较远，有的包装则靠在了一起。

在传送带1的电动机轴上安装一个旋转编码器E6A，电动机转动1圈，旋转编码器发出1个脉冲。

每个包装物品的宽度是4个脉冲，当光电检测器SP1检测到包装物品，且旋转编码器发出4个脉冲时，表示有1个包装物品通过传送带1到传送带2。

这样就可以通过对旋转编码器发出的脉冲数的计数，实现对包装物品的准确计数。

控制要求说明
（1）按下启动按钮SB1后，传送带1和传送带2运转，传送包装物品到传送带2。

（2）当传送带2上有3个物品后，挡板电动机M1正转，驱动挡板上升，阻止后面的包装物品继续运送到传送带2上。

（3）当挡板上升到位，上限位开关SQ3动作，挡板停止上升，推动器电动机M2正转，将3个包装物品向前推出。

（4）当推动器到达前限位开关SQ2动作，推动器停止向前，推动器电动机M2反转，驱动推动器后退。

（5）当推动器后退到位时，后限位开关SQ1动作，推动器停止后退，推动器电动机M2停转。

此时挡板电动机M1反转，驱动挡板下降。

（6）当挡板下降到位，下限位开关SQ4动作，挡板回到初始位置。

图1 包装装生产线示意图
第四章整体设计方案
总方案说明
（1）包装生产线的挡板点击和推动器点击均有交流接触器完成起、停控制，电动机要采用正、反转控制。

（2）旋转编码器的频率要保证光电检测器能够识别，并能够每四个脉冲识别为一个包装。

（3）电动阀上驱动电动机，其内部设有过载保护开关，为常闭触点，作为过载保护信号，plc 控制电路考虑该信号逻辑关系。

（4）电动机均采用热继电器实现过载保护，用以完成电动机系统的过载保护。

（5）挡板点击和推动器电机的正反转通过接触器辅助触电的互锁控制。

（6）主电路用熔断器，实现短路保护。

原理图设计
（1）主电路设计包装生产线电气控制系统主电路如图2所示
图2 主电路图
（1）主回电路中接触器主触点KM1、KM3、KM5、KM6、KM7、KM8分别控制挡板电动机和传送带电动机、推动器电动机；KM6、KM8分别实现M3、M4的正反转。

（2）电动机M1、M2、M3、M4由热继电器FR实现过载保护。

（3）熔断器FU1、FU2、FU3、FU4分别用于控制回路的短路保护。

PLC控制电路设计
电路如图2所示
图2 PLC控制电路
（1）硬件结构设计。

了解各个控制对象的驱动要求，如：驱动电压的等级、负载的性质等；
分析对象的控制要求，确定输入属性互借口数量，确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量模拟量的控制用户程序存储区
的存储容量等，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构的配置。

（2）接触器KM1、KM2的辅助触点互锁实现主电路M1电动机的正反转；接触器KM3、KM4的辅助触点互锁实现主电路M2电动机的正反转。

（3）旋转编码器E6A又PLC控制开关。

（4）启动开关、停止开关控制全局开关。

（5）限位开关SP1、SP2、SP3、SP4 均使用长开开关。

（6）PLC输入回路中幸好电源24V直流电源提供。

第五章程序设计
状态转移图
STL 指令是FX2N系列PLC 为编制顺序控制程序而专门设计的步进梯形指令,步进、转换和动作是组成SFC 的三大要素。

STL 指令的操作元件是编号S0～S499 的状态寄存器(S0～S9 用于初始步) 。

转换条件满足时,代表下一步序的状态寄存器被置位，同时当前步序的状态寄存器自动复位。

采用STL 指令设计的自动装箱生产线顺序控制程序如图3所示。

状态寄存器S20～S22 分别代表传送带B 起动、传送带A起动、计数、顺序相连的状态;起动按钮、停止按钮、计数器、事情SQ1,SQ2,SQ3,SQ4及光电开关的状态作为转换条件;初始步S0 由M8002 初始化脉冲触发(脉宽为一个扫描周期) 。

PLC 执行该控制程序时,语句共计84条。

当接入硬件时可以选择如下元件：
（1）旋转编码器
类型：增量型旋转式编码器品牌：欧姆龙
型号： E6A2-CW3E 外型尺寸：25（mm）
适用范围：低、中分辨率型读出方式：接触式
工作原理：增量式价格： 35RMB/ 个
最高响应频率： 30KHZ 工作电压： 5-12V
（2）光电检测器
型号：YBLX-X2
工作电压：20V
拟定程序的SFC 顺序功能图如图3所示：
步进梯形图
软元件注释列表依据自动装箱生产线的工艺流程、实际控制需求以及输入/ 输出变量的特点,选用三菱FX2N - 16MR- 001 型PLC(8 点开关量输入、8 点继电器输出、基本单元) 为核心控制器件;既可满足本次设计的需要,又为今后生产工艺的调整提供了方便。

PLC 控制系统软元件注释列表1
表1 元件注释列表
指令表
0 LD M8002
1 ANI X007
2 SET S0
4 STL S0
5 LD X001
6 ANI X007
7 SET S20
9 STL S20
10 LDI X007
11 SET Y005
12 SET Y006
13 SET M1
14 LD X002
17 STL S21
18 LD M1
19 ANI T0
20 OUT T1 K20
23 LD T1
24 OUT T0 K10
27 OUT Y004
28 LD Y004
29 OUT C0 K4
32 LD C0
33 OUT C1 K3
36 LDI C1
37 SET S20
39 LD C1
40 SET S22
42 STL S22
43 LDI X007
44 OUT Y000
45 RST C1
47 RST C0
49 AND X005
50 SET S23
52 STL S23
53 LDI X007
54 OUT Y002
55 AND X004
56 SET S24
58 STL S24
59 LDI X007
60 OUT Y003
61 AND X003
62 SET S25
64 STL S25
65 LDI X007
66 OUT Y001
67 AND X006
70 STL S26
71 SET S20
73 RET
74 LDI X001
75 AND X007
76 SET S0
78 RST Y005
79 RST Y006
80 RST C1
82 RST C0
84 END
调试结果分析
电源一旦接通，M8002便发出一个脉冲使S0置1，只有当按下启动按钮SB1时，S20这一状态被置成1，此时传送带A及B开始启动运行同时启动旋转编码按钮E6A，一直到被光电开关SP1检测到才将S21这一状态置为1，然
后传送带A 和B仍然运行（上一步用的是SET指令），当物品来时对脉冲计数用到C0每四个脉冲代表一个物品已经由传送带A传送到B，此时，C1计数器加1，直到才计数器计到3个以后，会步进到S22，此时挡板电动机M1正转，驱动挡板上升，阻止后面的包装物品继续运送到传送带2上。

当挡板上升到位，上限位开关SQ3（手动按下X005）动作，挡板停止上升，推动器电动机M2正转，将3个包装物品向前推出。

当推动器到达前限位开关SQ2（由手动按钮X004完成）动作，推动器停止向前，推动器电动机M2反转，驱动推动器后退。

当推动器后退到位时，后限位开关SQ1（由手动按下X003完成）动作，推动器停止后退，推动器电动机M2停转。

此时挡板电动机M1反转，驱动挡板下降。

当挡板下降到位，下限位开关SQ4（手动按下x006）动作，挡板回到初始位置。

当按下停止按钮（X007），程序自动转到S0，并且同时复位计数器C0,C1以及传送带X005和X006.
第六章心得体会
通过这次课程设计，我对课堂上所学的理论知识进行了一次系统的复习和巩固。

更加深了自己对PLC这门课程的认识和了解。

对PLC电气控制系统设计的步骤和注意事项有了一次的尝试。

相信在以后的工作中将会非常熟练的用于生产实践。

在软件调试的过程中，我巩固了在实验室学习中所编写的软件程序，并对步进梯形图、梯形图，之间的联系与区别进行了下学习。

在对理论的运用中，提高了自己的工程素养，在没有做实践设计之前，对知识得掌握都是思想上的，对一些细节不加重视，
当把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不想符合，能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了理论与实践的差距。

这次课程设计我们是分组组四个人进行的，通过合作，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高，感受到了团队合作的重要性。

并从中体会到了合作的快乐，在此感谢韩立强老师对我们的耐心指导和帮助。

参考文献：
《PLC电气控制技术》，漆汉宏主编，机械工业出版社，2006年
《FX系列PLC编程及应用》，寥常初主编，机械工业出版社，2004年
燕山大学课程设计评审意见表。