颗粒包装机的PLC控制设计

毕业设计设计（论文）题目：颗粒包装机的PLC控制设计姓名：专业：机电一体化工程指导教师：2009年9月12日摘要由于传统继电器控制的颗粒料包装机工作时存在电路复杂、可靠性差、故障诊断与排除困难等缺点，提出了用PLC对包装机控制系统进行设计。可编程控制器(PLC)作为控制系统的核心装置，功能强大、性能稳定可靠。在现代工业自动化生产中得到了广泛的应用。本课题开发的高速全自动颗粒包装机控制系统为背景，理论与实践相结合，详细阐述了集PLC技术，光电感应技术，通信技术于一体的先进控制技术在该包装机控制系统中的应用。通过对小型全自动颗粒料包装机工艺过程的分析，克服了传统小型包装机传动方案的缺陷，提出了PLC控制的柔性化包装机的构想。设计工作的任务包括包装机构和运动分析，控制部分的硬件选择，电气原理图的绘制和三菱PLC程序编写，以及各个电气元器件的选择与安装，最终给出了PLC控制包装机系统的硬件组成和软件设计，其中包括PLC选型、I/O地址分配、I/O端子接线、程序设计和控制原理。经过我们的努力，颗粒料包装机控制系统的设计已经完成。并且经过了严格的测试，在实验室的模拟运行中，取得了良好的控制效果。通过程序优化，及并行化处理，较好地实现了厂方提出的控制要求。关键词：颗粒料包装机，PLC，GXDeveloperABSTRACTBecauseoftraditionalrelaycontrolofPackingMachineforGranularMaterial,herearelotsofdisadvantageswhichincludedevicecomplexity,inferiorreliability,malfunctionanalysisandtroubleobviation.Asthekerneldevicecontrolsystem,PLCiswidelyusedinmodernindustrialproductionanddowellinthisfield.Thisthesistakesthecontrolsystemofthehigh-speedfull-automaticpackingmachinethatwasdevelopedalongwithourteacherasabackground.WeapplytheadvancedcontroltechniqueinthepackingmachinecontrolsystemsuchasthetechniqueofPLC,lightelectricitytechniqueandsoon.Bythedescribingofthebasicoperationofsmallautomaticpackager,andovercomethedefectsofnowusedpackagerintransmissionsystem.AndalsotheauthorintroducesanewtypeofpackagerwithPLC.Themaindesignerincludeintheanalyzingofthepackagingmachine’sstructureandthemovement,protractingtheelectricschematicdiagram,writingthePLCprogrammingandthechoosingandfixingtheelectric’spartsofanapparatus.ThepapergivesthedesignofhardwareandsoftwareabouttheelectricalcontrolofPackingMachineforGranularMaterial,whichincludeselectingamodelofPLC,distributingaddressofI/O,wiringdiagramofI/O,designingofprogrammabletrapeziumandtheoryofcontrol.Throughoureffort,themachineofPackingMachineforGranularMaterialgottheexaltationofthequalitywhetherthefunctionortheefficiency,realizedwellthecontrolrequestthatthecompanyputforward.Thiscontrolsystemiswellrunninginthelab.Keywords:Packingmachineforgranularmaterial,PLC,GXDeveloper目录第一章前言………………………………………………………………………11.可编程控制技术的现状………………………………………………………12.PLC的发展趋势………………………………………………………………13.PLC与其它工业控制系统的比较……………………………………………33.1PLC与继电器控制系统的比较…………………………………………33.2PLC与单片机控制系统的比较…………………………………………34.PLC在包装机械上应用的可能性和前景……………………………………45.颗粒包装机产生的背景与意义……………………………………………56.设计的主体内容………………………………………………………………5第二章颗粒料包装机控制系统的设计……………………………………61.颗粒料包装机生产概述………………………………………………………62.颗粒料包装机速度影响和提高………………………………………………73.系统的运行方式………………………………………………………………74.可编程控制方案的设计………………………………………………………85.控制系统硬件的设计…………………………………………………………85.1总体结构关系……………………………………………………………85.2PLC主要器件的选择……………………………………………………8第三章包装机设计的计算与电气器件的选择…………………………111.各机构的结构设计…………………………………………………………111.1给料装置结构设计…………………………………………………111.2纸供送机构设计……………………………………………………121.3下料装置机构设计……………………………………………………131.4压纸切纸机构设计……………………………………………………141.5封口机构设计…………………………………………………………152.主要电气元器件的选择……………………………………………………172.1真空发生装置选型……………………………………………………172.2传感器的选型…………………………………………………………172.3电磁阀选型……………………………………………………………182.4空气压缩机选型………………………………………………………18第四章系统的编程和设计…………………………………………………201.PLC的概述…………………………………………………………………201.1PLC的一般结构与基本原理………………………………………202.PLC的软件设计……………………………………………………………212.1GXDeveloper开发工具的特点………………………………………212.2PLC程序的总体结构…………………………………………………223.包装机的PLC程序设计……………………………………………………233.1PLC程序总体设计……………………………………………………233.2PLC程序的优化设计………………………………………………25结论……………………………………………………………………………30致谢…………………………………………………………………………32参考文献………………………………………………………………………33山东大学自学考试毕业设计（本科）1第一章前言1.可编程控制技术的现状可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能己经大大的超过了逻辑控制的范围。因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。70年代初，日本的OMRON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC。由于PLC是为工业控制所生产的通用性很强，适合于大批量生产的装置，所以成本迅速下降；加上其是专为工业控制所设计，所以具有极好的抗干扰性能；并且他的使用和维护都极为方便，实现了低水平的操作、高性能的控制，所以在机械制造业深受欢迎。2.PLC的发展趋势随着计算机科学的发展和工业自动化愈来愈高的需求，可编程控制技术得到了飞速的发展，其技术和产品日趋完善。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展：一个是向超小型专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布式自动化网络方向发展。总的趋势如下：（1）可编程控制技术的标准化在工业自动化产品繁花似锦的今天，各生产厂商既互相竞争又互相合作。一种自动化产品的竞争力除表现在其技术上的个性外，更重要的还在于其满足国际标准化的程度和水平。标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保证了各个厂家产品的互相兼容。出厂检验时各可编程控制产品的厂家都有相应的技术标准作依据。按照这些标准，各种型号的PLC产品对工业应用环境、抗干扰性等条目都给出了明确的规定。但这些标准目前只能是统一区域性的产品，而不能实现全球的统一性，为了使各厂家的产品有一个共同的参考平面，制定了国际标准。（2）CPU处理速度进一步加快山东大学自学考试毕业设计（本科）2目前PLC的CPU与微型计算机的CPU相比，还处在比较落后的地步，最高的也仅仅处在80486一级。将来会全部使用64位RISC芯片，实现多CPU并行处理或分时处理或分任务处理，实现各种模块智能化，且部分系统程序用门阵列电路固化。这样PLC执行指令的速度将达到纳秒级。（3）系统的开放性和兼容性开放性和兼容性是不可分割的而且是相辅相成的概念。一方面是某一产品和第三家同类产品在通信上的兼容程度，另一方面是指某系统尤其是软件上的开发平台对使用者有多大的开放程度。当今可编程控制产品种类繁多，加上自动化项目越来越大，致使常常在一个工程项目中出现不同厂家的产品做主从站的现象，这就要求每一厂家的产品族中，都要考虑到和其他厂家产品的兼容性问题；另一方面，可编程控制器与工业控制机等其他装置的通信难易也体现了开放性的特点。（4）通用性和专业化的结合可编程控制产品是通用的。但是工业的每一领域都有其自己的特点。怎样才能使一个系统既具有通用性又具备专业化呢？硬件系统的模块化便是解决这一矛盾的钥匙。这样，适合于某个行业或某些特殊问题的专用模块就可以很容易地集成到通用系统中去。常用的专用模块包括：定位模块、温度测量模块、高速采样模块、网络接口模块等。（5）可靠性进一步提高随着PLC进入过程控制的领域，对PLC可靠性的要求进一步提高。硬件冗余的容错技术将进一步得到应用，不仅会有CPU单元冗余、通信单元冗余、电源单元冗余、I/O单元冗余、而且整个系统都会实现冗余。但从根本上来讲，系统的可靠性取决于系统各单元的可靠程度