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1、毕 业 设 计课题名称电池包装送料装置总体方案及控制系统设计院/专 业 机械工程学院/数控设备应用与维护班 级数维1011学 号1001493101学生姓名许峰指导教师：黄杰2013 年 6月 1 日摘 要可编程控制器(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。取得了理想的控制效果。本论文以高速全自动电池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，光电位感应技术等先进控制技术在该包装机控制系统中的应用。论文主要内容如下：概述了可编程控制器PLC的现状及其在包装机械上应用的可能性和前景；通过对电池包装机生产工艺流程的了解
2、，统计其输入输出I/O点，然后进行PLC选型，程序的仿真设计；电池的包装是一个典型的顺序控制，因此我们利用步进控制指令实现了包装过程的程序控制；利用三菱公司的编程软件GX Developer软件进行程序的编写和仿真。本设计的主要任务就是完成PLC控制系统的设计和控制电路的设计。关键词：可编程控制器,电池包装机，仿真AbstractProgrammable logic controller ( PLC ) as the core device of the control system, powerful, stable and reliable performance. It is widel
3、y used in modern industrial automation production. To obtain the ideal control effect.In this paper, the high-speed automatic battery packaging machine control system as the background, combining theory with practice, elaborated PLC technology, application of photoelectric position sensor technology
4、 and advanced control technique in the packing machine control system. The main contents are as follows : an overview of the status of programmable controller PLC and its possibilities and prospects of application in packaging machinery; through the production process of battery packaging machine un
5、derstanding, statistics of its input and output I/O, and then PLC selection, simulation design program; battery pack is a typical sequential control, therefore we use the step control command to realize the packaging process control program; program using the software programming software GX Develop
6、er of the Mitsubishi Co s programming and simulation.Design the design of the main tasks is to complete the design of PLC control system and control circuit.Keywords: programmable controller, battery packaging machine, simulation目 录摘 要1Abstract2第一章 绪论51.1 全自动包装机PLC控制的目的及意义51.2 包装机控制系统的现状与分析51.3 本文的设
7、计任务6第二章 控制方案要求72.1 该系统能够实现的功能72.2 电池包装送料装置的工作过程72.3 控制方案论证与选择82.3.1 PLC与其它控制装置的比较82.3.2 系统方案的确立122.5 本章小结12第三章 电池包装送料装置控制系统的硬件设计133.1 PLC控制系统结构组成133.2 PLC和I/O扩展模块的选型133.3 PLC控制的优点133.4 其他元器件的选择143.4.1固态继电器的选择143.4.2 断路器的选择153.4.3 传感器的选型153.4 PLCI/0的分配153.6 系统电气控制接线图设计173.7 本章小结18第四章 系统软件设计194.1 PLC的
8、程序设计环境194.1.1 PLC公司的编程软件194.1.2 三菱的GX Developer 编程软件简介204.2 系统程序设计204.3 PLC控制系统软件程序的编写224.4 本章小结22第五章 程序的调试与仿真235.1 仿真的步骤235.2 本章小结25结论26致 谢27参考资料28附录29第一章 绪论 1.1 全自动包装机PLC控制的目的及意义电池是人们生活中的必须品，随着人们对电器用量的增加，对电池的需求也越来越大，且对电池的安全性，方便性要求也越来越高。为使包装出的物品整齐、美观并具有良好的包装质量，研制高速、高效、高质、经济的新型包装机是市场的迫切需求。目前，该类包装机多半
9、为进口产品，价格昂贵。为此，我选择了PLC在高速电池包装机上的应用。1.2 包装机控制系统的现状与分析包装机械的最大特点是动作复杂、频繁，且有较多的执行元件。在这种场合使用继电器控制逻辑必然需要大量的中间继电器，而这些中间继电器在用PLC控制的情况下，就可以对其内部的辅助继电器进行编程后来取代。从物理介质方面来讲，前者是要用具体的电气元件来组合，而后者只是PLC的内部寄存器，在PLC编程容量许可的范围内，可以不花费额外的费用来实现复杂的控制逻辑。一般的PLC都有上百点内部辅助继电器甚至更多，且还有多种专用的内部电器，足可以应付一般的控制要求，唯一需要做的工作就是对PLC进行编程。事实上PLC用
10、于这种场合是最能显现出其经济性。从上述意义上来讲，PLC最适合于需要大量中间继电器的场合。且PLC与其他工业控制系统比较具有许多优点：（1）更改控制逻辑只需修改软件，无需对硬件作改动；（2）程序可以复制，批量生产很容易；（3）电气硬件设计大大简化；（4）由于PLC除有继电器功能外，尚有多种其它功能，可以实现继电器无法实现的控制功能，实现某种程度上的智能化，并有可能使机构简化；（5）可靠性高；（6）成本相对于继电控制而言稍高，但继电器控制随着所用中间继电器数量的增加，成本急骤上升，而PLC控制几乎保持不变，这一点对于复杂的控制来讲具有无可比拟的优越性；（7）具有扩展单元或扩展模块，当需要较多I/
11、0时可以方便地扩展。因此，国外在注塑机、各种包装机上已经大量地采用了PLC来取代传统的继电器控制屏，故障率大大降低，性能有了很大提高。我国包装机械目前控制部件大多还沿用继电器方式。如果能用PLC来取代的话，则可以简化机械结构，机械和电气设计都可以得到简化。更重要的是可以使原来无法实现的某些功能得以实现，使机器在某种程度上实现智能化。通过对各种控制系统的分析比较，我们决定采用PLC控制系统。1.3 本文的设计任务（1）对可编程控制系统的现状与发展趋势作一简单的介绍，明确背景知识与选型根据；分析PLC在包装机械上应用的可能性与前景。（2）电池包装机各动作控制工艺的研究。了解电池包装机的工作过程及工
12、艺要求。总结各机构的动作顺序，将其用流程图的形式表示出来，为实现全自动运动控制做准备。（3）可编程控制器部分的设计，包括控制方案的选取与设计、I/0接口信号的确定、模块的选择，包装过程控制程序的设计。（4）控制程序的在线仿真。第二章 控制方案要求2.1 该系统能够实现的功能1).能够实现全自动连续工作2).能够实现点动操作3).必须高速运行2.2 电池包装送料装置的工作过程 电池包装送料装置的工作示意图如图2.1所示：图2.1示意图电池由进料装置将两节电池送到推杆1前，电动机1转动控制推杆1向前推进，将电池推到推杆2前。在推杆1向前推进电池的同时胶辊电机转动带动胶辊将放在托架上的包装袋输送到吸
13、盘处，然后电磁阀控制吸盘将膜上层吸起。当膜的上层被吸起后，此时的电池已经进入二号通道，二号通道的电动推杆2将横放的电池推入到由吸盘吸起的包装袋内，到位后上吸盘和切断刀连接的推杆向下运动时带着切刀将包装袋切断，切断后推杆2退回，刀片气缸退回，吸盘停止工作。当推杆2和刀片气缸全部退到位后，第三通道的推杆3将纵向的含在包装袋里的电池推入到四号通道，推杆3推到位后，第四号通道的推杆4将电池推送到传送带。推杆4推到位后，推杆3和推杆4同时退回。推杆3和推杆4全部退到位后，传送带由步进电动机控制，传送带上有等间距的小格，每一小格能容纳两节五号电池，每次工作时格子底部与电池底部在同一水平面，电池经传送带送入
14、高温箱，出来冷却即达到包装效果。电池包装机主要功能是将来自料池的电池以每分钟100个的速率包装成合格的电池。简单的工艺流程如图2.2所示：PLC送料供电切割图2.2包装工艺流程图2.3 控制方案论证与选择 2.3.1 PLC与其它控制装置的比较 可编程控制器与继电器控制的区别 在可编程控制器的编程语言中，梯形图是最为广泛使用的语言。通过可编程控制器的指令系统将梯形图变成可编程控制器能接收的程序。由编程器将程序键入到可编程控制器的用户存储区中去。 可编程控制器的梯形图与继电器控制线路图十分相似，主要原因是可编程控制器梯形图的发明大致上沿用了继电器控制的电路元件符号，仅个别地方有些不同。同时，信号
15、的输入/输出形式及控制功能也是相同的，但可编程控制器的控制与继电器的控制还是有不同之处，主要表现在以下几个方面： 1.可靠性高，抗干扰能力强这是PLC用户关心的首要问题。为了满足PLC专在工业环境下应用的要求，PLC采用了如下硬件和软件措施：（1）光电耦合隔离和R-C滤波器，有效的防止了各类电磁干扰信号的进入。（2）采用内部电磁屏蔽，防止辐射干扰。（3）采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。（4）具有良好的自诊断功能。可以对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。（5）程序及有关数据用电池供电进行备份，一旦电源断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。（6）采用了冗余技术进一步增强可编程序控制器的可靠性。对于某些大型的PLC，采用双CPU构成冗余系统，或三CPU构成表决式系统。（7）对采用的器件都进行严格的筛选和老化处理，排除了因器件可靠问题而造成的故障。随着构成PLC的元器件自身性能的提高，PLC整体的可靠性也在相应提高。一般PLC的平均无故障时间可达到几万小时以上。某些PLC的生产厂家甚至宣布，今后生产的可编程序控制器不再标明
