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1、青岛市维修电工技师毕业设计前言纸箱在我们日常生活中随处可见，现在已成为商品运输包装的一种主要材料；瓦楞纸板和瓦楞纸箱的生产始于19世纪末期，在20世纪初期得以迅速发展。瓦楞纸箱重量轻，价格便宜，可以大规模生产多种尺寸，使用前储存空间很小，并能印刷各种图案，因此在制成品包装运输上得到广泛运用。19世纪末期，纸箱纸板生产比较落后，需要人工一个个进行生产，不仅产量低而且质量差，工序复杂，到20世纪后出现了纸板生产线，直接把卷筒原纸经过瓦楞辊压制瓦楞、涂胶棍上胶、贴合机粘贴、热板烘干定型、纵切机分切压痕、横切到横切成规格纸板，最后经输送堆码等工序生产出合格的纸板产品，实现了高速高效的流水线作业。常用纸
2、箱、纸板分为三层（B瓦或C瓦）和五层（B、C瓦），一般不怕压的商品都选用三层（但必须保证三层纸箱质量要好，密封防水），怕压怕震和贵重电子产品一般才用五层纸箱。五层纸板印刷图案的一面用的纸我们叫面纸，纸板里面的一层纸我们叫里纸，中间夹层的纸我们叫芯纸，通过瓦楞辊加工成波形的我们叫瓦楞纸；三层纸板就只用面纸、里纸和瓦楞纸（去掉一层瓦楞纸和芯纸）就可以做成了。纸板的形成过程就是把加工好的瓦楞纸通过触压片压制在涂胶棍，然后两面都均匀的涂上了一层胶，最后通过机械传送把面纸、瓦楞纸、里纸同时送入帆布带夹层中，通过一定时间的压板压制、热板烘干定型，就形成了我们所需要的纸板。但是在生产过程中，因为订单、纸质等
3、因素，需经常在三层、五层之间来回更换，原来瓦楞纸板三层、五层更换是由人工手动操作进行纸板切断、送入，人工切断纸板不仅危险性大，而且成功率低，送入纸板时首先要把生产速度降下来，而且只对于平整纸板才能够顺利送入，这样操作工人的劳动强度大，生产速度也受到影响，因此根据公司实际生产情况，利用PLC、继电器、电磁阀、气缸等研发了三五层纸板自动切换传送机。当五层纸板更换三层纸板时，通过PLC指令输出，由气动电磁阀控制气缸，然后由气缸传动切刀，最终把不需要的那层纸板进行切断。三层纸板更换五层纸板时，把需要增加的那层纸板放在预先做好的空心管道上，上面钻有很多小孔，一头堵死，另一头连接气动电磁阀，电磁阀另一头连
4、接储气罐，到时用PLC控制气动电磁阀动作，储气罐的空气通过电磁阀、管道上的小孔，直接把放在上面的纸板吹进指定的帆布带夹层中，从而实现三层、五层纸板的自动切换。关键词：PLC、电磁阀、气缸、触压片目录前言11毕业设计任务书31.1 改造前的状况31.2 设计改造方案52PLC简介72.1 PLC选择的一般原则7 2.2 PLC的主要特点72.3 本设计中PLC选择OMRON公司CPM2A系列的主要特点83功能表图（或流程图）94I/O点分配105电气原理图116PLC的外部接线图167梯形图178语句表209PLC控制的工作过程269.1设备初始状态下.269.2.五层、三层纸板更换279.3警
5、示灯3710用PLC改造后的效果3911小结3912参考文献4013致谢41381毕业设计任务书1.1 改造前的状况1.1.1五层纸板更换三层纸板 设备改造前五层纸板更换三层纸板都是需要操作工人用刀具或直接用手进行割断不需要的那层纸板，即不安全又影响产品质量，如下图：图1-1操作工人割断不需要的纸板图图1-2操作工人割断后的图1.1.2三层纸板更换五层纸板 设备改造前三层纸板更换五层纸板都是需要操作工人用手把增加的那层纸板放入帆布带夹层中，不但存在一定的安全隐患，而且生产效率极低，如下图：图1-3操作工人增加需要的纸板图1-4操作工人增加完毕后的图1.2 设计改造方案1.2.1 五层纸板更换三
6、层纸板 改造方案就是利用气缸进行传动，控制气缸连接的切刀，把不需的纸板进行切断，如下图：图1-5中间自动切断纸板切刀图图1-6中间自动切断纸板切刀切断后的图1.2.2 三层纸板更换五层纸板改造方案就是把需要增加的那层纸板预先放在连接储气罐并带有吹气小孔的圆管上，控制电磁阀把储气罐的气直接从圆管的小孔上吹出，利用气流把纸板吹入指定的夹层中，如下图：图1-7纸板放在指定的带有小孔的圆管上图图1-8纸板吹入指定的夹层中图2PLC简介2.1 PLC选择的一般原则2.1.1选择自己熟悉的机种和机型：同样的控制设备的设计，可以用任何同样级别的PLC来完成。如果选用你不熟悉的PLC，你就必须从头熟悉它，虽然
7、不费太多的事，但毕竟没有用你熟悉的机型来的快。2.1.2不要大材小用：什么样的规模设计任务就选用什么样规模的PLC，避免造成太多的硬件资源的浪费。2.1.3具体的控制对象，具体选择：根据不同的设计任务，来选择PLC的机型。2.1.4选用易采购的机型：有的产品经销商较少，不容易采购或进行比较，有的产品经销商很多，容易采购和比较，你就可以选用信誉好、价格优惠、技术上能够给与支持的公司。 2.1.5经常了解PLC产品的发展动态：PLC产品更新换代很快，你熟悉的机型也许过几年就见不着了，所以，你最好在设计选型之前，先了解一下市场情况2.1.6一个企业，应尽量做到PLC的机型统一。主要考虑到以下三方面问
8、题：1)机型统一，其模块可互为备用，便于备品备件的采购和管理。)机型统一，其功能和使用方法类似，有利于技术力量的培训和技术水平的提高。)机型统一，其外部设备通用，资源可共享，易于联网通信，配上位计算机后易于形成一个多级分布式控制系统。 随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。2.2 PLC的主要特点2.2.1可靠性高，抗干扰能力强可靠性高是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产
9、工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均、无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。2.2.2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，已
10、经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 2.2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
11、为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 2.2.4系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 2.2.5体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。2.3 本设计中PLC选择OMRON公司CPM2A系列的主要特点
12、2.3.1 CPM2A可连接可编程终端，选用通讯适配器以相应的上位Link或高速NT Link与PT之间进行高速通讯。 2.3.2 CPM2A的CPU单元与扩展I/O并用，可完成10点到100点的输入输出要求。并有AC和DC两种电源型号可选择。 2.3.3 CPM2A汇集了各种先进的功能，如高速响应功能、高速计数功能、中断功能，还备有2个模拟量设定。 2.3.4 CPM2A由充足的程序容量，具有2048字的用户程序存储器和1024字的数据存储器。 2.3.5 CPM2A编程环境与CQM1及SYSMAC A等机种相同。由于原有SYSMAC支持软件及编程器都可继续使用，故而系统的扩展及维护都可简单
13、进行。 2.3.6 CPM2A在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型PLC所具有的功能，还尽可能使安装空间最小化，而且还可连接可编程控制终端，创造了尚无前例的灵活运用。它不仅可以替代继电器控制柜，就是作为小型控制器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求。3功能表图（或流程图）01100 B、C瓦工作指示灯00009 C瓦预备00010 B瓦预备200032000401101 C瓦预备灯01102 B瓦预备灯00005 启动2000201006 C瓦工作指示灯2000101007 B瓦工作指示灯200002001501003 B瓦切断2010001001 C瓦切断00001 C瓦触压片自
14、动降00003 B瓦触压片自动降01104 C瓦触压片电磁阀01105 B瓦触压片电磁阀00002 C瓦触压片手动降00004 B瓦触压片手动降00011 B、C瓦预备2000501103 B、C瓦预备灯00005 启动200132001401002 B瓦送入01000 C瓦送入4I/O点分配表1-1 I/O分配表输入输出名称标号地址名称标号地址手动调试SB100000C瓦送入KM101000C瓦触压片自动下降SB200001C瓦切断KM201001C瓦触压片手动下降SB300002B瓦送入KM301002B瓦触压片自动下降SB400003B瓦切断KM401003B瓦触压片手动下降SB500004预备指示灯KM501004启动SB600005切换指示灯KM601005C瓦启动SB700006C瓦工作指示灯KM701006B瓦启动SB800007B瓦工作指示灯KM801007B、C瓦启动SB900008B、C瓦工作指示灯KM901100C瓦预备SB1000009C瓦预备指示灯KM1001101B瓦预备SB1100010B瓦预备指示灯KM1101102B、C瓦预备SB1200011B、C瓦预备指示灯KM1201103C瓦触压片下降KM1301104
