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1、毕业设计(论文)基于 S7-200 的瓷质砖自动打包 控制系统设计*：基于 S7-200 的瓷质砖自动打包控制系统设计I摘 要自动打包控制系统是现在工厂生产应用最普遍的控制系统之一，它能够提高生产效率，大大降低人工成本，使工厂效益达到最大，真正实现无人化、智能化操作管理。通过对瓷质砖从窑炉输出过程的分析，考虑采用西门子公司 S7-200 PLC 来设计整个控制系统。PLC 的抗干扰能力强，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。控制系统的硬件采用 S7-200 的 CPU223 模块，并扩展了两个数字量模块 EM223CN，留有一定的 I/O 点数供以后扩展功能使用，软件部分采用梯形图编写。详细
2、分析了瓷质砖从窑炉输出到打包结束过程，系统的信号采集使用光电传感器和接近开关。在瓷质砖最后的传输阶段采用了微动开关，砖到达此处触动微动开关，发出声光提示，使操作人员及时将砖装箱，防止落下，避免了意外情况发生。关键词：关键词：S7-200 PLC；EM223；瓷质砖；打包控制系统四川理工学院本科毕业（设计）论文IIABSTRACTAutomatic packaging control system is now the factory production of one of the most common control system application, it can improve t
3、he efficiency of production, greatly reduce labor costs, maximize the factory benefit, realize unmanned, intellectualized operation management. Through the analysis of ceramic tile from the kiln output process, consider adopting Siemens S7-200 PLC to design the whole control system. PLC anti-jamming
4、 capability is strong, can be directly used for industrial production field have a strong interference. The hardware of the control system of the S7-200 CPU223 module, and extends the two digital modules EM223CN, leaving the I/O points of extensions for later use, software part USES the ladder diagr
5、am. Porcelain tiles are analyzed in detail from the kiln output to the end of the packaging process, system of signal acquisition using photoelectric sensor and proximity switch. Transmission phase from the end of the porcelain tiles used the micro switch, brick arrive here touch the micro switch, a
6、 sound and light hint, make the operation personnel to pack the brick, prevent fall, avoids the accident happens.Key words: S7-200PLC；EM223；Porcelain tiles；Packaging control system*：基于 S7-200 的瓷质砖自动打包控制系统设计目录摘摘 要要 I IABSTRACTABSTRACT IIII第第 1 1 章章 引言引言 1 11.1 课题研究背景11.2 自动打包系统的发展状况21.3 本文主要研究内容2第第 2
7、 2 章章 瓷质砖打包系统工艺流程瓷质砖打包系统工艺流程 4 42.1 瓷砖砖打包整体工艺流程介绍42.2 检测元件的选择42.3 瓷质砖排列过程设计52.4 瓷质砖打包过程设计9第第 3 3 章章 打包控制系统的实现过程打包控制系统的实现过程 12123.1 PLC 的基本概念 .123.2 PLC 的基本组成及结构 .123.3 硬件设计.133.3.1 硬件的选择133.3.2 PLC 外部接线图163.3.3 PLC 的 I/O 点配置173.4 软件设计.183.4.1 排砖过程设计 .183.4.2 打包过程设计 .21第第 4 4 章章 电气控制设计电气控制设计 25254.1
8、电源电路.254.2 PLC 输出驱动 .254.3 低压电机主控制电路.274.4 开关柜操作面板.284.5 打包操作面板.30第第 5 5 章章 结束语结束语 3232致致 谢谢 3434参考文献参考文献 3535附附 录录 3636附录 瓷质砖打包系统源程序36四川理工学院本科毕业（设计）论文附录 瓷质砖打包系统控制总图纸44四川理工学院本科毕业（设计）论文1第 1 章 引言1.1 课题研究背景现代社会中，无论在任何行业，从工厂的生产，到能源的输送，到与人民生活息息相关的各种生活用品，甚至人们的工作和休息的楼宇，到处都可以看到自动化系统的身影。自动化系统不仅早就成为了工业和社会生活的一
9、个组成部分，而且是经济发展水平的重要标志。在自动化生产日渐普及的今天，在现代化的工业生产中常常需要对产品进行计数，包装，如果这些繁杂的工作让人工去完成的话不但麻烦，而且效率低，劳动强度大，不适合现代化的生产需要。为了适应现代化的大规模生产某种产品，进一步加快工业现代化的发展，提高国民经济，改善人民的生活水平,就必须设计一套完整的自动化生产线，以便用这自动化的生产线来代替人工完成这些繁杂的工作。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
10、等优点而获得出色的成绩。近年来，生产线上的自动化控制应用已越来越多，越来越广泛。随着工业生产自动化水平的不断加快，对控制系统提出了愈来愈严格的要求。随着大规模集成电路广泛应用，控制系统本身也得到长足发展，已由原来的分立元件、继电器控制，发展成为大规模集成电路的微机控制。控制方式也由原来的分散控制发展为集中控制。正是在这种发展的需求下，可编程控制器应运而生。由于可编程控制器（PLC）具有体积小、抗干扰能力强、组态灵活等优点，因而在工业控制系统中得到非常广泛的应用12。可编程控制器（PLC）可编程控制器是一种工业控制计算机，是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。它具有抗干扰能力
11、强，价格便宜，可靠性强，编程简单，易学易用等特点，在工业领域中深受工程操作人员的喜欢，因此 PLC 已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。自动打包控制系统是现在很多工厂里面都在使用的自动控制装置，它能自动的将生产好的产品通过皮带传输，然后再通过一系列的工序将产品自动打包好或*：基于 S7-200 的瓷质砖自动打包控制系统设计2者是摆放整齐，或者是达到其他的包装要求。1.2 自动打包系统的发展状况中国的包装业相对发达国家如日本和美国比较落后，所以具有非常大的发展潜力。控制系统从 20 世纪四十年代就开始使用了，早期的现场基地式仪表和后期 的继电器构成了控制系统的前身。而现在的控制系统，基本上都是
12、采用的微处理器进行智能化控制的系统，在控制系统的发展史上，称为第三代控制系统。这一代系统以 PLC 和 DCS 为代表，从七十年代开始应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程控制中获得迅猛的发展。其中 PLC，即可编程控制器，主要 是从顺序控制发展而来的，但从九十年代开始，随着电子技术、计算机技术和通信技术的发展，PLC 的性能扩展的越来越广，PLC 的应用也逐渐向连续流程工业拓展。同时，DCS 也开始向小型化的方向拓展。之后，陆续出现了现场总线控制系统、基于 PC 的控制系统等。在中国，自动化技术还未成熟，还需要长时间的发展，所以发展空间很大，这也是未来的发展方向和趋势。中国的经济
13、高速度发展也需要这项技术来促进和加速，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3。自动打包系统在工厂的生产过程中得到广泛应用，特别是在生产一些可以直接使用的产品，如瓷质砖，各种饮料，书，等。1.3 本文主要研究内容本文主要研究基于 S7-200 的瓷质砖自动打包系统控制。瓷质砖通过窑炉输出后，有可能大部分砖都不是均匀排列的，所以首先让砖要通过自动排列系统，将不整齐的砖排列整齐。这个过程依
14、靠各种传感器对砖的位置进行检测，来控制电机以及门及挡板达到使砖排列整齐的目的。排列整齐的砖通过皮带传输至打包系统，通过传感器检测砖的位置，使 PLC 发出相应的信号来控制电磁阀以及电机最终使砖叠成一叠，再通过皮带将叠好的砖送走，在叠好的砖被传输到皮带末端时，砖触动微动开关发出声光提示，让操作人员及时将砖装箱。四川理工学院本科毕业（设计）论文3本控制系统中采用自动运行方式与手动运行方式，正常情况下系统都是自动运行，当出现紧急情况或者是需要单步运行时可以进行手动操作对系统进行控制，所有控制开关及按钮都集成在开关柜上。*：基于 S7-200 的瓷质砖自动打包控制系统设计4第 2 章 瓷质砖打包系统工
15、艺流程2.1 瓷砖砖打包整体工艺流程介绍瓷质砖首先经过生产线生产通过干燥装置将其干燥后，然后通过皮带传送出来并进行打包。瓷质砖从窑炉输出后大部分都是排列不整齐的，所以在打包前应该将砖排列整齐。整个打包过程如图 2-1 所示。窑炉输出排砖过程装箱打包装置装箱N1通道N2通道紧急情况正常情况图 2-1 打包系统工艺流程图设计时考虑到砖排好后出现的应急情况，所有在将排好的砖送至打包的过程中有 N1 和 N2 两个通道，N1 为应急通道，当出现异常情况时砖走此条通道避免影响打包的正常进行。通道 N2 为正常传输至打包的过程。2.2 检测元件的选择瓷质砖在传输的过程中，需要对砖做出相应的控制以达到控制的
16、目的。砖在传输的过程中必须对砖的位置进行检测，使电机及相应的机械装置动作，对砖进四川理工学院本科毕业（设计）论文5行有效控制。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，因此,光电式传感器在检测和控制中应用非常广泛。接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机（PLC)装置提供控制指令。接近开关是种开关型传感器（即无触点开关） ，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器。微动开关是一种尺寸很小而又非常灵敏的弹簧引动的磁吸附式行程开关。微动开关是具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动动作的接点机构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关，因为其开关
