自动包装生产线的设计

河北科技师范学院机电工程学院计算机控制技术课程设计报告设计题目：自动包装生产线的设计学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：林红举设计时间：2011、1、6目录第1章自动包装生产线控制系统系统方案设计1.1自动包装生产线控制系统设计要求················21.2自动包装生产线控制系统设计方案比较及论证···········3第2章自动包装生产线控制系统分析2.1自动包装生产线控制系统功能分析················82.2自动包装生产线控制系统工艺流程图···············82.3自动包装生产线控制输入控制信息分析··············102.4自动包装生产线控制输出控制信息分析··············11第3章控制系统硬件设计3控制系统硬件设计························12第4章控制系统软件设计4.1控制流程图设计························134.2中间元件表··························134.3编程平台的介绍························144.4控制程序设计·························144.5程序的仿真调试························20第5章监控系统软件设计5.1易控（INSPEC）组态软件介绍·················225.2上位机监控画面的组态设计···················22第6章结论······························23参考文献····························23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。系统具有自动和手动功能，本次设计过程中以自动运行为默认运行方式。该控制系统主要含传送带的运行、振动机给料、传感器称重、箱子就位、称体翻转、报警的功能。其中，电机M1用于带动传送带及箱子的运行，用于控制箱子的位置。电机M2作为振动机的动力部分，用于下料并由重量传感器进行称重。当所下物料与设定值相同，且箱子位于规定位置时。实现称体翻转将物料加入箱子中的过程。若箱子装料之前箱子位置超出装料区域，则灯光闪烁报警。AbstractInmodernindustrialproductionisoftennecessarytocountontheproductandpackaging，Ifthesecomplexworkdonebyhand,thennotonlyinefficient,butalsolaborintensive,notsuitableformodernproductionneeds。Inthispaper,automaticpackingproductionlinebasedonthePLCcontrolsystemstudiedindetail。Systemwithautomaticandmanualfunctions,thisdesignprocesstoautomaticallyrunasthedefaultoperatingmode。Systemwithautomaticandmanualfunctions,thisdesignprocesstoautomaticallyrunasthedefaultoperatingmode。Thecontrolsystemismainlyrunwiththeconveyorbelt,vibratingfeedingmachine,weighingsensors,theboxinplace,saidthebodyflip,alarmfunctions。Amongthem,themotorM1fordrivingtheoperationofconveyorbeltsandbins,usedtocontrolthelocationofthebox.MotorM2,asthedynamicpartofthevibrationmachineforcuttingweightbytheweightsensors。Whenthenextsetofmaterialswiththesamevalue,andtheprovisionsoftheboxinposition.Saidthematerialtoachievethebodyturntheprocessofjoiningthebox.Ifthelocationoftheboxoutoftheboxbeforeloadingtheloadingarea,theflashingalarm.关键词：自动生产系统设计Automaticproductionsystemdesign1自动包装生产线控制系统系统方案设计1.1自动包装生产线控制系统设计要求本次设计为自动包装生产线控制系统，其自动包装生产线装置图如图1.1所示。振动给料机SQ1秤体控制秤体翻转装置SQ2箱子1#2#图1.1设计系统装置图该系统要求按下系统启动按钮，置箱机将待装料的箱子放在传送带上的同时，该系统能自动的由振动给料机通过漏斗下料到秤体，条件满足时秤体翻转并卸料到箱子中，且自动控制传送带的运行，能精确的按照要求的精度在称重范围内进行下列的一系列操作：1）启动传送带电机，并且由外置的数字显示框将要称量的重量通过指令置入PLC的数据寄存器中。2）启动系统的同时，设计的两个光电系统也同时开始工作了。当第一个光电传感器测得箱子到达时，表示有箱子就位信号，电机就停下来，由于箱子的惯性滑行使得箱子还要往前运行一段距离，但要是箱子滑行使得光电传感器也同时得电，说明箱子已经越过了漏斗口下料的最边缘位置，那么就要报警（光报警），报警后再由人工来进行调校传送带系统。一定要使漏斗口下料时是装在箱子里而不是传送带上。3）在传送带运行的同时，由微型振动给料机振动下料，下料是装在一个可以通过电机来拉动它翻转的秤体中（秤体连接有称重传感器），将称重传感器测得的mV级的电压信号通过设计的放大电路，放大为PLC的模拟量输入模块需要的电压信号（－10～＋10），模块进行A／D变换后，与预先通过BCD拨盘置入的重量相比较，直到当它们重量相等时，振动给料机就会停止下料，并且秤体翻转通过一个漏斗下料到箱子里。4）在振动给料机下料的同时，需要监视这个过程，这样既方便调试，又能直观的看到下料情况。我们采用七段数码管来显示。首先是数字显示框显示，等延时一段时间后，才开始显示从振动给料机下料时测得的公斤数。5）由于要将称重得到的数值与数字显示框预值数相比较，要选用模拟量输入模块，才能将测得的模拟量变换为数字量来实现这个过程。6）在控制秤体翻转的过程中，不管是秤体下料完毕还是回转复位都得精确定位，我们设置了行程开关。当秤体翻转下料完毕后，立即回转复位，同时传送带也开启，继续由振动给料机下料，并一直循环下去。1.2自动包装生产线控制系统设计方案比较及论证1.2.1继电器与可编程控制器的方案比较论证1）控制方式继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联极延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2）控制速度继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，3自动包装生产线的设计说明书机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。3）延时控制继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC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，调整时间方便，不受环境影响。所以，与继电器控制系统相比，PLC有如下优势：1功能强，性能价格比高：一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，有很强的功能，可以实现非常复杂的控制功能。与相同功能的继电器相比，具有很高的性能价格比。可篇程序控制器可以通过通信联网，实现分散控制，集中管理。2硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强：可编程序控制器产品已经标准化，系列化，模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用。用户能灵活方便的进行系统配置，组成不同的功能、不规模的系统。楞编程序控制器的安装接线也很方便，一般用接线端子连接外部接线。PLC有很强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。3可靠性高，抗干扰能力强：传统的继电器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容易出现故障，PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的1/10--1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场，PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。4系统的设计、安装、调试工作量少：PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计方法。这种编程方法很有规律，很容易掌握。对于复杂的控制系统，梯形图的设计时间比设计继电器系统电路图的时间要少得多。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，输入信号用小开关来模拟，通4自动包装生产线的设计说明书过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后，在现场的统调过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，系统的调试时间比继电器系统少得多。5编程方法简单：梯形图是使用得最多的可编程序控制器的编程语言，其电路符号和表达方式与继电器电路原理图相似，梯形图语言形象直观，易学易懂，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。梯形图语言实际上是一种面向用户的一种高级语言，可编程序控制器在执行梯形图的程序时，用解释程序将它“翻译”成汇编语言后再去执行。6维修工作量少，维修方便：PLC的故障率很低，且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时，可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的住处迅速的查明故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故障。7体积小，能耗低：对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的确1/2-1/10。PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，可以减少大量费用。1.2.2PLC经验设计法和顺序控制法的方案比较论证1）经验设计法经验设计法类似于通常设计继电器电路图的方法，即在一些典型电路的基础上，根据被告控对象对控制系统的具体要求，不断地修改和完善梯形图。这种方法没有普遍的规律可遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结果不是惟一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大的关系。当设计一个较为复杂的系统时，由于需要考虑很多的因素。在梯形图的分析中会非常困难，而且还很容易遗漏一些应该考虑的问题。固经验设计法一般用于较简单的梯形图的设计。2）顺序控制设计法顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动控制地有秩序地进5自动包装生产线的设计说明书行操作。它具有简单、规范、通用的特点。其一般设计步骤为：1根据系统的工艺过程画出顺序功能图；2根据顺序功能图画出梯形图。顺序功能图主要由步、有向连线、转换条件和动作（命令）组成。步的划分使代表各步的编