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1、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。该系统有两个传送带，即包装箱传送带和产品传送带。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。为使空箱恰好对准产品传送带的末端，使产品刚好落入包装箱中，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。产品传送带将产品从生产车间传送到包装箱，当某一产品被送到传送带的末端，会自动落入包装箱内，并由另一传感器转换成计数脉冲。本控制系统具有精度高、成本低
2、、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；传送带控制目 录第一章 生产线自动化发展概况11.1生产线自动化的发展状况11.2 国外生产线自动化发展概况2第二章 PLC理论基础32.1 PLC基础知识32.2 PLC工作原理8第三章 控制系统的设计103.1 继电器控制主电路103.2梯形图设计113.3 流程图15第四章 操作分析164.1 硬件整体接线164.2 STEP 7-Micro/WIN编程184.3 程序下载214.3 生产线仿真图22结 论24参考文献25致 谢2626第一章 生产线自动化发展概况1.1生产线自动化
3、的发展状况自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益，这在包装业中表现的特别明显。近年来，包装生产线的自动化、电子监测和控制系统持续发展，使的包装企业以高速度、较少的停机时间和包装故障，以及产品损耗减少、工伤和老毛病降低等优点而获得出色的成就。2002年11月3至7日在芝加哥举行的国际PACK EXPO上，可以名明白多家自动化公司展示的最新的包装设备和新技术。这些经济实用的自动化技术将会成为未来的发展力量.可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。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，
4、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。通过此题目的设计可以把大学四年所学的专业知识融会贯通于实际并能锻炼独立思考的能力,经过对我们的锻炼必然成为未来自动化技术的骨干，也将为中国的发展贡献一份力量，也使得我们能适应未来中国以及世界自动化技术的发展趋势。现阶段我国自动化市场旺盛的发展势头拉动了对自动化人才的巨大需求。另外，这一两年国外自动化企业实施的包括人员本土化在内的全方位本土化战略也
5、使得我国对自动化人才的需求骤增。 ABB是一家国家背景淡化的跨国公司，业内人士称其为“多国部队”。因为ABB更重视在它的业务发展到的每一个地方，不遗余力地推行人才本土化战略。2004年10月25日，ABB集团董事长兼首席执行官杜曼先生在北京的新闻发布会上曾表示：5年后，中国将取代美国和德国成为ABB的第一大市场。为了顺利实现这一目标，ABB已经制定了清晰的5点战略，其中包括培养本地人才。到2008年ABB在中国招聘新员工5000名。那时，ABB在中国的雇员总数达到约12,000名。现在，与一系列的中国本土化战略相对应，更多的跨国企业都把大规模的招募计划排上了日程安排。未来两年，施耐德中国将招收
6、新员工2000名，今年的目标是1000名，其中“硕士以上学位的至少需要500名”。施耐得电气自1979年进入中国，目前在华已拥有4000名员工，在这4000名员工中本土化的比率达到74%。但显见，这个数字在今后的几年里将会更大提高。除此之外，目前在中国已拥有31,000名本地员工的西门子公司也计划2005年再增加5000名员工。西门子自动化与驱动集团(A&D) 作为西门子股份公司最大的集团之一，预计，这5000名新员工中有很大一部分是为满足该集团迅猛发展需要的。1.2 国外生产线自动化发展概况在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈
7、线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余种。国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉足配电自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国COOPER公司、摩托罗拉公司、英国ABB公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。日本是配电自动化发展得比较快的国家。到1986年，全国9个电力公司的41610条配电线路已有35983条（86.5%）实现了故障后的按时限自动顺序送电，其中2788条（6.7%）实现了配电线开关（指柱上开关）的远方监控（包括一般的和计算机监控）。日本从50年代开始在配电线上采用自动隔离
8、故障区，并向健全区（无故障区）恢复送电的按时限顺序送电装置；6070年代研究开发了各种就地控制方式和配电线开关的远方监视控制装置；70年代后半期开始利用计算机构成自动控制系统；其后由于电子技术、计算机技术及信息传送技术的发展，配电自动化计算机系统及配电线远方监视控制系统在实际应用上得到很大的发展。新加坡公用电力局（PUB）在80年代中期投运并在90年代加以发展和完善的大型配电网的SCADA系统，其规模最初覆盖其22KV配电网的1330个配电站，目前已将网络管理功能扩展到6.6KV配电网，进而覆盖约4000个配电站。芬兰“Espoo Sahko”电力配电公司的配电自动化覆盖了该公司的85000个
9、用户，8座110/20KV的一次变电站，1100KM的20KV馈电线和1400个20/0.4KV的配电变电站。从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。在一个配电自动化系统内，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需要采用合适的通信方式。第二章 PLC理论基础2.1 PLC基础知识2.1.1PLC的发展历程 在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM(通用汽车)公司提
10、出取代继电气控制装置的要求，第二年，美同数字公司研制出了基于集成电路和电子技术控制装置， 首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller(PC)。个人训算机(简称PC)发展起火后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。上个世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在
11、过程控制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。2.1.2 PLC的构成PLC虽然外观各异，但是其硬件结构却大体相同。主要有中央处理器(CPU)、存储器(ROM、RAM)、输入输出器件(I/O接口)，电源及编程设备几大部分构成(如图2-1)。这些模块可以按照一定规则组合配置。按钮接触器输入模块输出模块CPU继电器触点电磁阀存储器电源部分行程开关指示灯编程器图2-1单元式PLC结构框图2.1.3 CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套
12、PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关控制电路。CPU主要由运算器、控制器、寄存器以及实现他们之间联系的数据、控制及状态总线构成。CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。在使用者看来，不必要详细分析CPU的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CP
13、U的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定着PLC的工作速度，IO数量及软件容量等，因此限制着控制规模。2.1.4 I/O接口输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入输出接口用来接收生产过程的各种参数。输出接口用来可编程控制器运算后的控制信息，并通过机外的执行机构完成丁业现场的各种控制。生产现场对可编程控制器接口的要求一是要有较好的抗十忧能力，二是要能满足工业现场各类
14、信号的匹配要求，因此厂家为可编程控制器设计了不同的接口单元。主要有以下几种： (1)开关量输入接口。 (2)开关量输出接口。 (3)模拟量输入接口。（4)模拟量输出接口。 (5)智能输入输出接口。2.1.5电源可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关电源以及掉电保护电路供电的后备电源，后备电源一般为电池。2.1.6 存储器存储器是可编程控制器存放系统程序，用户程序及运算的单元。和计算机一样，位置都有严格的划分。由于可编程控制器是为了熟悉继电接触器系统的工程技术人员使用的，可编程控制器的数据单元都叫继电器。不同的用途的继电器在存储区中占有不同的区域。每个存储单元有不同的地址编号。
15、2.1.7 外部设备编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器PLC一般有手持型编程器，日前一般由计算机(运行编程软件)充当编程器。也就是我们系统的上位机。可编程控制器还配有其他的一些外部设备：盒式磁带机，打印机，EPROM写入器和高分辨率大屏幕彩色图形监控系统。2.1.8 PLC的通信联网依靠先进的丁业网络拄术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出“网络就是控制器”的观点说法。PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数PLC具有RS232接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC的通信现在主要采用通过多点接口(MPl)的数据通讯、PROFIBUS或工业以太网进行联网。2.1.9 PLC控制系统的设计基本原则(1)最大限度的满足被控对象的控制要求。(2)在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用和维护方便。(3)保证控制系统安全可靠。(4)考
