包装生产线的PLC控制课程设计.docx
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包装生产线的PLC控制课程设计
概要
通过大三下学期老师给我们讲解了电气控制及PLC这门课程，我对PLC这门学科，产生了浓厚的兴趣，这是一门很实用的技术学科。
这学期我们学习了电气控制的线路的基本概念，S7-200的基础知识，PLC的基本指令和程序设计，以及我个人认为比较实用的顺控指令（我的这个课程设计是基于顺控指令执行的）。
本人的课题是包装生产线的PLC控制。
我认为当今社会是一个快节奏的高科技时代，自动化流水作业已经大大取代了之前的手工作业，这大大提高了生产效率。
这也使得工业中的包装生产线，运用得更加广泛。
为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，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。
想想，例如一个我们南京工程学院学生们经常喝的纯净水，纯净水公司，他们想要对灌装水进行分箱包装处理，如果采用自动化分箱包装处理，是可以大大提高生产效率和质量的。
如果想在竞争激烈的社会中生存下去，必须顺应社会的发展，科学的改革，运用科学技术，提高生产效率，节约成本，创造效益，这也就是自动化包装生产线的重要性。
所以对此次课题，我充满了浓厚的兴趣。
本文主要结合自己大三所学的PLC知识，运用顺控指令等知识对包装生产线系统进行运用可编程控制器（PLC）控制研究，对可编程控制器（PLC）以及所用到的各个器件的功能进行了详细的介绍。
关键字
PLC控制，包装生产线，顺控指令，自动化
第一章绪论
1.1课题任务提出：
包装生产线示意图和控制时序图如图所示，包装物品是放在传送带1上，由于放置的时间是任意的，所以有些包装离得很远，而有的包装靠在一起。
传送带1的电动机转动一圈，旋转编码器E6A发出一个脉冲，根据一个包装所能产生的脉冲数，并对这些脉冲进行计数，这样不管包装密集还是分开的，都能精确地求得包装的个数。
当光电检测器（SPl）接通，且旋转编码器E6A发出4个脉冲，即有一个包装传送到传送带2。
当有4个包装物品传送到传送带2时，电动机M1正转驱动挡板上升，阻止后面的包装。
挡板上升到位时，碰到限位
开关SQ3，M1停转，挡板停止上升。
电动机M2正转，驱动推动器向前，将4个包装推出传送带2。
当推动器到达前部位置时，前部限位开关SQ2接通，M2反转，驱动推动器后退，当推动器返回到位时，碰到后部限位开关SQl，M2停转，推动器回到初始位置同时M1反转驱动挡板下降，下降到位碰到下部限位开关SQ4，M1停转，挡板回到初始位置。
1.2自动包装生产线的提出背景
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，并且加重了工人的劳动强度。
为了适应现代化的大规模生产某种产品，而且需要对其进行计数，包装，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。
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。
PLC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。
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。
1.3包装生产线的设计目的和意义
包装生产线是新一代的自动化流水线，具有生产速度高、包装质量好、兼容性好性能稳定等优点，是一种机、电、仪、气、机器人一体化的高科技产品，在纸箱的后道包装中有广泛的应用，可将各种待包物品在纸箱后包装过程中的空纸箱配送、纸箱成形、物品列整输送、机械手装箱、自动拆盖上下封箱。
自动包装生产线在无人干涉的状况下按规则的顺序或指令主动进行操作或节制的进程，其目的是“稳，准，快”。
自动化包装技能普遍用于工业、农业、军事、科学研讨、交通运输、贸易、医疗、效劳和家庭等方面。
采用自动生产线不仅可以把人从沉重的体力劳动、局部脑力劳动以及恶劣、风险的任务情况中解放出来，并且还能扩展人的器官功用，极大地提高劳动生产效率，加强人类看科技和革新世界的才能。
自动化技术的提高能大幅度的提高经济效益。
第二章生产线的设计方案的确定
2.1包装生产线工作流程
启动开关I0.1打开
旋转编码器I0.0动作，每转动一圈就是一个脉冲，旋转至少16个脉冲的同时，光电检测器I0.2也检测到4个间隔后
I0.5动作，电机M1正转，挡板离开SQ4上升到SQ3
I0.4动作，电机M2正转，推动器离开SQ1向前到SQ2
I0.3动作，电机M2反转，推动器离开SQ2向后到SQ1
I0.6动作，电机M1反转，挡板离开SQ3下降到SQ4，可循环也可以用I0.7直接结束。
2.2整体方案说明
1）包装生产线的挡板电机M1和推动器电机M2起、停控制，电动机要采用正、反转控制。
2）旋转编码器E6A的频率要保证光电检测器能够识别，并能够每四个脉冲识别为一个包装。
3）主电路其内部设有过载保护开关，为常闭触点，作为电动阀过载保护信号，PLC控制电路考虑该信号逻辑关系。
4）电动机均采用热继电器实现过载保护，用以完成各个电动机系统的过载保护。
5）电路中设有自锁
6）主电路用熔断器，实现短路保护。
7）PLC的CPU224型号根据输入输出确定。
（14个输入，10个输出，最多可以有7个扩展模块，内置时钟，课本P123页介绍）
2.3设计方案的流程图（手画）
第三章电气元件的选择
3.1可编程控制器PLC的介绍
3.1.1可编程控制器的定义（课本P99页）
可编程控制器的英文缩写是PLC。
是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境设计。
采用了可编程的存储器，用于内部存储逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算的用户指令，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各个机器。
PLC的外围设备，应按照易于与工业控制系统集成，易于实现其预期的功能原则设计。
（P99页）
3.1.2可编程控制器的特点（课本所学P106页）
PLC技术之所以高速发展，除了工业自动化的客观需要外，主要是因为它具有许多独特的优点。
它较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
主要有以下特点：
1.可靠性高、抗干扰能力强
2．编程简单、使用方便
3．功能完善、通用性强
4．设计安装简单、维护方便
5．体积小、重量轻、能耗低（P106页）
3.1.3PLC的结构
PLC是专为工业控制而设计,采用了典型的计算机结构,主要由CPU、存储器。
采用扫描方式工作的I/O接口电路和电源等组成。
PLC硬件系统结构框图
3.1.4PLC的工作原理（P118页）
PLC控制PLC采用“循环扫描工作方式，集中进行输入采样，集中进行输出刷新”。
I/O映像区分别存放执行程序之前的各输入状态和执行过程中各结果的状态。
任务的完成是建立在其硬件的支持下，PLC的扫描工作过程可分为“输入采样、程序执行和输出刷新”三个阶段，并进行周期性循环。
3.2本课题所需器件介绍（课本第一章）
3.2.1低压断路器QA0
小型断路器适用于交流50/60Hz额定电压230/400V，额定电流至63A线路的过载和短路保护之用，也可以在正常情况下作为线路的不频繁操作转换之用。
小型断路器主要用于工业、商业、高层和民用住宅等各种场所
3.2.2按钮开关SF
按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。
在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。
3.2.3熔断器FA
熔断器其实就是一种短路保护器，主要进行短路保护或严重过载保护。
根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。
熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。
3.2.4接触器QA
接触器是由电磁系统（铁芯，电磁线圈）触头系统（常开触点和常闭触头）和灭弧装置组成。
狭义上是指能频繁闭合，承载和开断正常电流及规定的过载电流和关合装置。
用于电力，配电。
3.2.5热继电器BB
热继电器是由流入热元件的电流产生热量，使有不同膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。
继电器作为电动机的过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用。
第四章硬件系统设计
4.1I/O点数分配
输入
输出
I0.0：
旋转编码器E6A
Q0.0：
电动机M1正转升起挡板
I0.1：
启动开关
Q0.1：
电动机M1反转降下挡板
I0.2：
光电检测器SPl
Q0.2：
电动机M2正转向前驱动推动器
I0.3：
推动器后部限位开关SQl
Q0.3：
电动机M2反转向后驱动推动器
I0.4：
推动器前部限位开关SQ2
I0.5：
挡板上部限位开关SQ3
I0.6：
挡板下部限位开关SQ4
I0.7：
停止开关
4.2器件列表
元器件列表
电路元器件
符号
空气开关
QA0
熔断器
FA
热继电器
BB
按钮开关
SF
计数器
CTU
交流接触器
QA
电动机
M
4.3PLC外部接线图（手画）
4.4主电路图
第五章PLC软件设计
5.1 系统工作流程图（手画）
5.2系统工作功能图（手画）
5.3PLC部分程序
在该程序中我们用到了计数指令，下面我们简单学习一下计数器的用法。
S7—200共有256个计数器（不包括高速计数器），计数形式分为加计数、减计数与加/减计数3类。
加计数器
加计数指令通过输入信号的上升沿计数，计数值从0开始增加，到达设定值PV时，输出触点接通。
计数到达设定值后，如继续输入计数信号，计数值仍增加，触点保持接通；计数器在复位信号R输入为“1”时，清楚现行计数值，触点被强制断开。
本实验C20（旋转编码器）用I0.0加数，用I0.5和SM0.1复位；C21（光电检测器）用I0.2计数，用I0.5和SM0.1复位。
因为SM0.1为初次扫描至1.
第六章软件调试仿真
（此图反应本程序编译完全正确）
（举一个截图为例）
仿真过程：
1：
自己编程2：
编译正确3：
通信4：
下载
5：
RUN运行6：
监控
第七章课程设计体会感想
通过本次PLC课程设计,我针对本课题包装生产线的PLC控制,使得我对大三下学期所学的电气控制及PLC这门课课堂所学的理论知识,完美的运用到了实践中,使我对理论知识掌握得更加牢靠.俗话说的好:
“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”.本次课程设计让我对电气控制常用器件,S7-200,PLC的基本编程方法,和PLC的工作原理,以及顺控指令有了更加深刻的理解.
在本周三进入实验室之前,我已经把本次课题所要需要的流程图,功能图,梯形图,提前设计好,并且在周二的晚上努力得找到了一台S7-200自己调试了一遍.因为我相信”机会总是垂青于那些做好准备的人”.
当然在调试的过程中我也遇到了很多困难,刚开始我没考虑到要自锁,这样会节约一下成本,另外刚开始我课题的计数器C20的复位,也没设计好,后来通过加了一个SM0.1,解决了问题.做课程设计只是人生道路上一个小小的风景,我们今后还得面对更多大风大浪.比如我即将迎来自己的考研经历,就像课程设计的调试过程一样,“努力不一定成功，但放弃则一定失败！
”
第八章致谢
十分感谢老师在大三学期下学期为我们讲解了电气控制及PLC技术这门课，并且在PLC课程设计中给予我的指导，在以后的学习中我一定会多加注意已经存在的问题，查漏补缺。
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