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1、毕毕业业设设计计说说明明书书课题名称 颗粒物包装系统设计 颗粒物包装系统设计摘要：随着计算机电力电子技术的发展，各个国家机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、家用电器、包装机械、纺织机械、印刷机械等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善提高工作效率、人民生活、节约能源、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。由于传统继电器控制的颗粒物包装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。本课题以高速全自
2、动颗粒包装控制系统为背景，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物包装工艺过程的分析 ，克服了传统小型包装传动方案的缺陷，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。经过不懈的努力，颗粒物包装控制系统的设计已经完成。并且经过了严格的测
3、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，较好地实现了目标要求。关键词：机电一体化 自动化 颗粒物包装 继电器 PLC目 录江西工业职业技术学院毕业论文第 页 共 32 页引 言 4 第一章 PLC 概述1.PLC 的技术现状 5 2.PLC 的工作原理 5 3.PLC 的基本特点 5 4.PLC 的发展趋势 8 5.PLC 在包装系统上应用的可能性和前景 9第二章 颗粒物包装控制系统设计1.颗粒包装系统产生的背景及意义 11 2.设计的主要内容 11 3.包装系统的结构设计 11 4.系统的运行方式 12 5.可编程控制方案的设计 13 6.PLC 主要器件
4、的选择 13第三章 颗粒物包装控制系统编程设计和比较1.电气控制系统设计 1.1 电气控制系统的组成 15 1.2 包装系统元件一览表 15 1.3 电气控制原理图 17 2.PLC 控制系统设计 2.1PLC 控制系统的组成 18 2.2PLC 编程原件明细表 18 2.3PLC 外部接线示意图 20 2.4 PLC I/O 分配 21 2.5 PLC 控制系统梯形图 22 2.6 PLC 控制语句表 27 3.PLC 与继电器控制系统的比较 29小结 30致谢 31参考文献 32引 言江西工业职业技术学院毕业论文第 页 共 32 页随着微机技术的不断深入发展，以微机技术为基础的可编程控制器
5、(Programmable Logical Controller)也在不断地发展和成熟，它以其可靠性极高、能经受恶劣环境的考验、功能强大和使 用简单方便等巨大优越性，迅速占领工业自动控制领域，成为工业自动控制的首选产品。在印刷包 装行业中应用尤其突出.在当今竞争日益激烈的市场经济中，各印刷包装机械厂家为赢得更广泛的 客户群，他们在成本控制、系统稳定性和流程控制等上花大力气，以求得在众多的竞争对手中取得 优势。本文着重介绍一种基于 PLC 的全自动式包装控制系统，对控制系统中传动系统设计和 PLC 程 序设计做详细的介。 近半个多世纪以来，随着生产与流通日益社会化、现代化，产品包装正以崭新的面貌
6、崛起，受 到人们的普遍重视。现代包装的普遍含义是：对不同批量的产品，选用某种有保护性、装饰性的包 装材料或包装容器，并借助适当的技术手段实施包装作业，以达到规定的数量和质量，同时设法改 善外部结构，降低包装成本，从而在流通直至消费的整个过程中使之容易储存搬运，防止产品破坏 变质，不污染环境，便于识别应用和回收废料，有吸引力，广开销路，不断促进扩大再生产。 中国有着悠久的包装历史。可是中国的现代化包装工业起步比较迟缓，直到五十年代末期，开 始引进仿制，形成小规模的生产能力。自动颗粒包装机实现了对一些无粘性颗粒的包装，自动颗粒 包装机功能较少应用范围小，但生产率较高，本次设计的主要对象是颗粒物包装
7、系统的的工作运行 方式。 在包装机械电气自动化中，光电技术越来越起着重要作用。例如，可用来自动检测流水线上包 装容器的形状、口径伤痕污垢缺盖，以及箱体的外廓尺寸、排列间距、移动速度、装入个数、封条 有无等；还可用像混合物料按色泽逐个自动分选，斗槽内料或液位的自动控制，大型物件多道捆扎 的自动定位，卷筒商标纸的自动对位切割，冲料软管的自动定向封口，以及其他类似的情况。毕业 设计是工科大学毕业生面临毕业时，一次综合全，面的设计能力的训练。目前在于培养理论联系实 际的设计思想，训练综合运用机械设计和有关课程的理论能力，加强和扩展有关机械设计方面的知 识。江西工业职业技术学院毕业论文第 页 共 32
8、页第一章 PLC 概述1.PLC 的技术现状 可编程控制器(Programmable Controller)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(Programmable Logic Controller)，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 (Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。它是 60 年代末发明的工业控制 器件，是美国数字公司(DEC)为美
9、国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控 制器自此诞生。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。但不久，西德的西门子 (SIEMENS)公司、BBC 公司就开始研制 PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。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
10、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 的工作原理 PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在 PLC 运行时，CPU 根据用户按控 制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳 转指令，则从第一条指令开始逐步顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令， 开始下一轮新的扫描。在每次扫
11、描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。1）PLC 在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存输入锁存器中的输入端子的通 断状态式输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口， 进入程序执行阶段。2） PLC 在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运 算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改 变。3） 输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新新阶段送 至输出锁存器中，并
12、通过一定的方式（继电器、晶体管式晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。3.PLC 的基本特点 从 PLC 的工作原理知，PLC 的输入与输出在物理上是彼此隔开的，其间的联系是靠运行存储于 它的内存中的程序实现。它的入出相关，不是靠物理过程，不是用线路：而是靠信息过程，用软逻 辑联系。它的工作基础是用好信息。信息不同于物质与能量，有自身的规律。信息便于处理，便于传递，便于存储；信息还可重 用，等等。正是由于信息的这些特点，决定了 PLC 的基本特点。 下面介绍 PLC 的四个特点：江西工业职业技术学院毕业论文第 页 共 32 页1）功能丰富 PLC 的功能非常丰富。这主要与它具有丰富的处理信息的指
13、令系统及存储信息的内部器件有关。它的指令多达几十条、几百条，可进行各式各样的逻辑问题的处理，还可进行各种类型数据的 运算。凡普通计算机能做到的，它也都可作到。 它的内部器件，即内存的数据通信存储区，种类繁多，容量宏大。I/O 继电器，可以用以存储 入、出点信息的，少的几十、几万，以至 10 几万。这意味着它可进行这么多 I/O 点的入出信息变 换，进行这么大规模的控制。 它的内部种种继电器，相当于中间继电器，数量更多。内存中一个位就可作为一个中间继电器， 怎么不多！ 它的计数器、定时器也很多，是继电电路所望尘莫及的。小小的箱体式模块，其内部定时器、 计数器可达成百、成千。这也是因为只要用内存中
14、的一个字，再加一些标志位，即可成为定时器、 计数器，所以才那么多。 而且，这些内部器件还可设置成丢电保持的，或丢电不保持的，即上电后予以清零的。以满足 不同的使用要求。这些也是继电器件所难以做到的。 它的数据存储区还可用以存储大量数据，几百、几千、几万字的信息都可以存，而且，掉电后 还不丢失。 PLC 还有丰富的外部设备，可建立友好的人机界面，以进行信息交换。可送入程序，送入数据， 可读出程序。而且读、写时可在图文并茂的画面上进行。数据读出后，可转储，可打印。数据送入 可键入，可以读卡入，等等。 PLC 还具有通讯接口，可与计算机链接或联网，与计算机交换信息。自身也可联网、以形成单 机所不能有的更大的、地域更广的控制系统。 PLC 还有强大的自检功能，可进行自诊断。其结果可自动记录。这为它的维修增加了透明度， 提供了方便。 丰富的功能为 PLC 的广泛应用提供了可能；同时，也为工业系统的自动化、远动化及其控制的 智能化创造了条件。 像 PLC 这样集丰
