基于PLC的打包机控制系统样本.doc

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毕业设计（论文）（成教）题目：基于PLC打包机控制系统院 (系)：机械与电子工程学院专业：姓名：学号：指引教师：二〇一二年二月十六日毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专业院（系）毕业设计（论文）题目基于PLC打包机控制系统任务与规定设计一种基于可编程控制器PLC为控制打包机控制系统。所设计PLC打包机适合应用在当代化各行业中，可以实际完毕各项货品打包。在公司中可以有一定精度实现打包操作。完毕时间段年月日至年月日共周指引教师单位职称院（系）审核意见毕业设计(论文)进度筹划表日期工作内容执行情况指引教师签字　　　　　　　　　　　　　　　　　签名　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日本表作评估学生平时成绩根据之一摘要打包机是一种动作环节复杂机床设备，在打包机控制系统中应用可编程序控制器能简化系统设计并提高系统工作效率和可靠性。在这篇文章中以化纤打包机控制系统为例。一方面简介了三菱FX2N特性特点、程序设计办法和编程办法，程序设计办法和编程办法涉及经验设计法、顺序控制设计法和STL（Step Ladder Instruction）步进梯形指令，然后详细详细地分析和简介了化纤打包机控制系统构成、电气特性和程序。最后简介了应用个人计算机来向可编程序控制器中输入程序。所使用软件是三菱公司SWOPC—FXGP/WIN—C。核心字：打包机；可编程序控制器；步进梯形指令；个人计算计。 Abstract The packageing machinery is a kind of steping complicated machine tools.Applying Programmable Logic Controller to the control system of packageing machinery can simplify the system design and raise the effectiveness and reliability of the system.In this paper,the control systems of chemical fiber baler are used as a example.At first it introduces the characteristics,method of designing the program,and method of editing the program of Mitsubishi FX2N.The method of designing and editing the program include the Experience Designing Method ,Sequencely Controlling Designing Method,and STL(Step Ladder Instruction).Then,it concretely analyses and introduces the electrical construct,electrical feature,and program of the control systems of chemical fiber baler.At last it introduces using the personal computer to input the program into the Programmable Packageing Machinery.The used software is SWOPC-FXGP/WIN-C of Mitsubishi company. Keywords：packageing machinery；Programmable Logic Controller；Step Ladder Instruction；personal computer 目录第一章绪论 1 第一节可编程控制器在打包机中应用概述 1 第二节发达国家包装机械技术水平及发展趋势 1 第三节 21世纪包装机械基本技术发展重点 2 第二章 FX2N系列PLC性能、经验设计法简介 3 第一节三菱FX2N系列可编程控制器性能 3 第二节梯形图经验设计法简介 3 第三章化纤打包机控制系统设计实现 4 第一节化纤打包机基本动作、工艺规定和运营控制方式 4 第二节打包机控制系统设计实现 4 第四章应用个人计算机程序开发系统向PLC中导入程序 19 第一节个人计算机程序开发系统概述 19 第二节向PLC中输入程序过程 19 结论 25 道谢 26 参照文献 27 第一章绪论第一节可编程控制器在打包机中应用概述近几年来可编程控制器(PLC)技术普及为各种智能型仪表提供了可靠技术基本,在打包机控制系统方面应用,提高了系统可靠性和灵活性。与工控机和单片机相比,可编程控制器应用广泛,使打包机控制系统开发更加简朴、周期更短、使用更可靠、维护更简便。大大提高了经济效益。旧机床电气控制某些大多采用继电器控制,这种控制办法中采用众多电器元件,逻辑布线复杂,接点多,故障率高,设备运营可靠性差。用PLC能有效地解决这些问题。可编程控制器PLC（Programmable Logic Controller）在打包机控制系统中应用品有十分重要意义，与以往复杂继电器控制系统相比，其功能强、性能价格比高、硬件配套齐全、顾客使用以便，适应性强、无触点免配线、可靠性高、抗干扰能力强、维护工作量小、维修以便。大大提高了打包机精度、可靠性、灵活性和工作效率，为各种智能型仪表提供了可靠技术基本。从而减少了打包机生产成本，因此可编程序控制器非常适合应用于各种机床设备控制系统中。有着广泛应用前景，对打包机控制系统研究对提高国内包装设备自主创新、提高国际竞争力、增进工业化发展、提高产品质量具备着重要影响。第二节发达国家包装机械技术水平及发展趋势上世纪50至70年代，电子技术和合成化工迅速发展，对包装机械产生了委大影响，浮现了一系列以采用合成材料为包装材料新包装工艺及设备。如机电密切结合高速自动化包装机、调节操作以便多功能包装机和劳动生产率极高自动包装线大量浮现，使包装机械在产业机械中成为瞩目一种领域。日本在那个时期包装机械生产每年平均增长率达20％，进入稳定发展80年代，增长率依然高于10％。80年代，各发达国家为了维护本国包装机械市场，扩大出口能力，积极采用其她领域新技术（如微电子、激光、热管、新材料等），成为开创包装机械新局面核心性年代。欧家包装机械生产，以大、中型公司为主，以联合经营方式扩大在国际市场上竞争实力。欧美制造厂在经营上，注重展览会上成交和销售；在发展方针上，不太注重我司产品品种，而是注重增长在原有品种基本上继续研究改进性能。日本包装机械制造厂则中小公司为主，最拿手是微电子技术，用它来控制包装机，达以安全性高、无人操作、高生产率，大大提高了国际市场竞争能力。美国、德国、日本、意大利是世界上包装机械四强。第三节 21世纪包装机械基本技术发展重点从发达国家包装机械公司发展成功经验可以得到启示：美、日、德、意等国家积极采用其她领域新技术（如微电子、激光、热管、新材料等），开创包装机械新局面。21世纪包装机械基本技术发展重点：机电一体化技术应用、热管技术、基本配套技术、设计技术、模块化技术、制造技术。机电一体化技术和微机应用可提高包装自动化限度及可靠性和智能化限度；热管技术可提高包装机械封口质量；基本配套技术中配套电子元件、专用泵、阀产品、传感器、电机及电器控制元件，开发各种在线或离线检测设备；采用模块化设计技术和CAD／CAM技术，可以提高包装机械在材料选取、加工装备与工艺技术水平。第二章 FX2N系列PLC性能、经验设计法简介第一节三菱FX2N系列可编程控制器性能 FX2N是FX系列中功能最强、速度最高微型可编程控制器。它基本指令执行时间高达0.08μs每条指令，远远超过了诸多大型可编程程序控制器。顾客存储器容量可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，有5种模仿量输入/输出模块、高速记数模块、脉冲输出模块、4种位置控制模块、各种RS-232C/RS-422/RS-485串行通信模块或功能扩展板，以及模仿定期器功能扩展板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可实现模仿量控制、位置控制和联网通信等功能。 FX2N有3000多点辅助继电器、1000点状态、200多点定期器、200点16为加计数器、35点32位加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针，这些编程元件对于普通系统是绰绰有余。第二节梯形图经验设计法简介在可编程控制器发展初期，沿用了设计继电器电路图办法来设计梯形图，即在某些典型电路基本上，依照被控对象对控制系统详细规定，不断地修改和完善梯形图。有时需要多次重复地调试和修改梯形图，不断地增长中间编程元件和辅助触点，最后才干得到一种较为满意成果。这种设计办法没有普遍规律可以遵循，具备很大试探性和随意性，最后成果不是唯一，设计所用时间、设计质量与设计者经验有很大关系，因此有人把这种设计办法叫做经验设计法，它可以用于简朴梯形图（如手动程序）设计。第三章化纤打包机控制系统设计实现第一节化纤打包机基本动作、工艺规定和运营控制方式生产中规定化纤打包机完毕如下基本动作：进料、进料门关、预压升降、主压升降、抬箱、左右转箱、落箱、预压右行和左行、捆包、顶包升降、放包布。这些动作里给料动作由电动机4M直接控制；主压泵电动机1M和电磁阀YV4、YV5完毕主压活塞升降及抬箱、落箱动作；预压泵电动机2M和电磁阀YV2、YV3完毕预压活塞升降动作；控制油泵电动机3M完毕左右转箱电磁阀YV6、YV7动作，顶包升降电磁阀YV11、YV12动作、挡料门关闭电磁阀YV1动作、捆包YV9动作和放包布YV12动作；预压右行和左行由电动机5M控制，各动作到位均有限位开关、行程开关进行位置控制。化纤打包机工艺规定：（1）箱体左右正拟定位后，其她动作才容许进行。（2）预压、主压升至上限位才容许左右转箱动作。（3）主压升、抬箱同步在上限位才容许左右转箱动作。打包机运营控制方式规定：手动、回原点、单步运营、持续、回原点起动、自动起动、停止。第二节打包机控制系统设计实现本设计中可编程控制器输入/输出继电器地址编排详见下表所示。其中输入信号有41个，输出信号有31个，因此选用是三菱公司FX2N128MR可编程序控制器。此可编程序控制器输入和输出口都为64个口，完全满足对控制器规定。 I/O地址编排输入器件号地址号功能阐明器件号地址号功能阐明 SQ1 X0 预压上限 SB1 X30 预压升按钮 SQ2 X1 预压下限 SB2 X31 预压降按钮 SQ3 X2 主压上限 SB3 X32 主压升按钮 SQ4 X3 主压下限 SB4 X33 主压降按钮 SQ5 X4 抬箱上限 SB5 X34 给料右行按钮 SQ6 X5 左转限位 SB6 X35 产品右行2按钮 SQ7 X6 右转限位 SB7 X36 抬箱按钮 SQ8 X7 给料右行到位 SB8 X37 左转按钮 SQ9 X10 落箱到位 SB9 X40 右转按钮 SQ10 X11 产品右行2到位 SB10 X41 落箱按钮 YJ1 X12 捆包压力传感器 SB11 X42 捆包按钮 SQ11 X13 预压右行到位 SB12 X43 预压右行按钮 SQ12 X14 顶包降下限 SB13 X44 顶包降按钮 YJ2 X15 包布压力传感器 SB14 X45 顶包升按钮 SQ13 X16 顶包上限 SB15 X46 放包布 YJ3 X17 进料门关闭压力传感器 SB16 X47 预压右行按钮 X20 手动 SQ14 X50 预压右行到位 X21 回原点 X25 回愿点起动 X22 单步运营 X26 自动起动 X23 单周期 X27 停止 X24 持续输出器件号地址号功能阐明器件号地址号功能阐明 KM5 Y0 给料右行 YV8 Y10 产品右行2 YV1 Y1 进料门关 YV9 Y11 捆包 YV2 Y2 预压升 KM6 Y12 预压右行 YV3 Y3 预压降 YV10 Y13 顶包降 YV4 Y4 主压升 YV11 Y14 顶包升 YV5 Y5 主压降 YV12 Y15 防包布 YV6 Y6 左转 KM7 Y16 预压右行 YV7 Y7 右转（其中SQ为位置开关，SB为按钮，YJ为检测开关，YV为电磁阀，KM为接触器）手动和自动（涉及持续、单周期、单步等、自动返回初始状态）工作方式。手动程序比较简朴。采用经验设计法，复杂自动程序依照系统顺序功能图用顺序控制法设计。为了保证在紧急状况下（涉及可编程程序控制器发生故障时）能可靠地切断可编程序控制器负载电源，设立了交流接触器KM。在可编程序控制器开始运营时按下“负载电源”按钮，使KM线圈得电并自锁，KM主触点接通，给外部负载提供交流电源，浮现“紧急停车”按钮断开负载电源。系统设有手动、单周期、单步、持续和回原点5种工作方式，打包机在进料门开、主压位于下限位、预压位于下限且预压位于左行限位、停止捆包、顶包位于上限且停止放包布时，称为系统处在原点状态（或初始状态）。如果选取是单周期工作方式，按下起动按钮X26后，从初始状态S20开始打包机按顺序功能图规定完毕一种周期工作后，返回并停留在初始步。如果选取持续工作方式，在初始状态下按下起动按钮后，打包机从初始步开始一种周期一种周期地重复持续工作，完毕最后一种周期工作后，系统才返回并停留在初始步。在单步工作方式，从初始步开始，按一下起动按钮，系统转换到下一步，完毕该步任务后，自动停止工作并停在该步。单步工作方式惯用于系统调试。在选取单周期、持续和单步工作方式此前，系统应处在原点状态；如果不满足这一条件，可选取回原点工作方式，然后按回原点起动按钮X25，使系统自动返回原点状态。为进入单周期、持续和单步工作方式作好了准备。图（3—1）主接线图图（3—2）打包机电动机接线图（1）采用单向顺序阀式平衡回路，可防止立式液压缸或垂直运动工作部件自行下滑，这种回路有助于提高垂直运动工作部件在下行时运动平稳性。（2）方向控制阀在液压系统中起制止和引导油液按规定流向进出通道，即在油路中起控制油液流动方向作用。（FX系列可编程序控制器状态初始化指令IST（Initial State）功能指令编号为FNC60，它与STL指令一起使用，专门用来设立具备各种工作方式控制系统初始状态和设立关于特殊辅助继电器状态，可以大大简化复杂顺序控制程序设计工作。本设计IST指令中S20和S39用来指定在自动操作中用到最低和最高状态元件号，IST中原操作数可取X，Y和M，图中原操作数X20用来指定与工作方式关于输入继电器首元件，它事实上指定了从X20开始8个输入继电器具备如下意义： X20：手动 X21：回原点 X22：单步运营 X23：单周期运营（半自动） X24：持续运营（全自动） X25：回原点起动 X26：自动操作起动 X27：停止 X20~X24中只能有一种处在接通状态，必要使用选取开关，以保证这5个输入中不也许有两个同步为ON。IST指令执行条件满足时，初始状态S0~S2和下列特殊辅助继电器被自动指定为如下功能，后来虽然IST指令执行条件变为OFF，这些元件功能仍保持不变： M8040：禁止转换 M8041：开始转换 M8042：起动脉冲 M8047：STL监控有效 S0：手动操作初始状态 S1：回愿点初始状态 S2：自动操作初始状态自动程序：用STL指令设计自动程序顺序功能图如图3—3所示，特殊辅助继电器M8041（转换开始）和M8044（原点条件）是从自动程序初始状态S2转换到下一种状态S20转换条件。自动程序梯形图如图3—4所示。使用IST指令后，系统手动、自动、单周期、单步、持续和回原点这几种工作。 S2 S20 Y0 S21 Y1 S22 Y2 S23 Y4 S24 Y4 Y1 S25 Y6 Y1 S26 Y7 Y1 S27 T0 S28 S29 Y5 Y10 自动程序初始状态 M8041·M8044（转换开始与原点条件）给料右行进料门关 X7 X17 门已关预压升主压升 X0·X2（预压上限与主压上限）抬箱 X4·X2（抬箱上限与主压上限） X6 左转右转 X5左转限位 X6右转限位 K20定位延时 T0 主压降 X10落箱到位产品右行2 S31 Y11 S30 Y5 S32 Y12 S33 Y13 S34 Y15 S35 Y14 S36 T2 X11产品右行2到位 S37 Y16 S38 Y3 C0加1 捆包预压右行 X12 X13 X14 X15 X16 T2 X50 主压降顶包降放包布顶包升 K50取包预压左行预压降 X1·X3（预压下限与主压下限）图（3—3）打包机系统顺序功能图图（3—4）自动程序梯形图图（3—5）计数器显示程序自动返回原点程序：返回原点顺序功能图如图3—6所示，当原点条件满足时，特殊辅助继电器M8044（原点条件）为ON。自动返回原点结束后，用SET指令将M8043（回原点完毕）置为ON，并用RST指令将回原点顺序功能图中最后一步S13复位，返回原点顺序功能图中应使用S10~S19。返回原点回原点梯形图如图3—7所示。 S1 S10 Y14 RST Y13 RST Y15 S11 RST Y12 Y16 S12 RST Y11 RST Y4 Y5 S13 SET M8043 RST S13 回原点初始状态 X25 X16 X50 X3 复位顶包降复位放包布顶包升复位预压右行预压左行复位捆包复位主压升主压降回原点完毕图（3—6）回原点顺序功能图图（3—7）回原点梯形图手动程序：手动程序用初始状态S0控制，由于手动程序、自动程序（不涉及回原点程序）和回原点程序均用STL触点驱动，这3某些程序不会同步被驱动，因此用STL指令和INT指令编程时，不采用CJ指令实现公用程序、自动程序和手动程序构造，如图3—8所示。图（3—8）手动程序梯形图第四章应用个人计算机程序开发系统向PLC中导入程序第一节个人计算机程序开发系统概述专用编程器只能对某一可编程控制器生产厂家可编程序控制器产品编程，使用范畴有限。当代可编程序控制器以每隔几年一代速度不断更新换代，因而专用编程器使用寿命有限。价格普通也较高。当前趋势是使用以个人计算机为基本编程系统，可编程序控制器厂家向顾客提供编程软件。这种办法重要长处是使用了价格较便宜、功能很强、通用个人计算机，顾客可以使用既有个人计算机，因而可以用至少投入得到高性能可编程序控制器程序开发系统。对于不同型号和厂家可编程控制器，只需要更换编程软件就可以了。为了适应PLC网络化规定，扩大互联网功能，几乎所有PLC厂家，都为PLC开发了与上位计算机通信接口或专用通信模块。普通在小型PLC上都设有RS422通信接口或RS232C通信接口；在大中型PLC上都设有专用通信模块。如三菱F1、F2系列都设有原则RS422接口，FX系列设有FX-232AW接口、RS232C用通信适配器FX-232ADP等。PLC与计算机之间通信正是通过PLCRS422或RS232C接口和计算机上RS232接口进行。PLC上与计算机之间通信互换方式，普通采用字符串、双工或半双工、异步、串行通信方式。因而可以这样说，凡具备RS232C接口并能输入输出字符串计算机都可以用于和PLC通信。运用RS232C和RS422接口，可容易配备一种与外部计算机进行通信系统。该系统中PLC接受控制系统中各种控制信息，分析解决后转化为PLC中软元件状态和数据；PLC又将所有软元件数据和状态送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运营状态监测，用计算机可变化PLC初始值和设定值，从而实现计算机对PLC直接控制。第二节向PLC中输入程序过程本设计采用FX232AW接口单元，可将RS232C信号和RS422信号进行互相互换，实现通过计算机编程软件SWOPC—FXGP/WIN—C向PLC中导入程序。信号传送速度为9600bit/s。其接线如图所示。系统配备：（1）计算机：规定机型是IBM PC/AT（兼容），CPU为486以上，内存为8MB或更高（推荐16MB以上）。（2）编程和通信软件：采用应用于FX系列PLC编程软件SWOPC—FXGP/WIN—C（可存Windows3.1或Windows95以上操作系统运营）。（3）接口单元：采用FX-232AWC型或RS232C/RS422转换器（便携式）或FX-232AW型RS232C/RS422转换器（内置式），以及其她指定转换器。（4）通信线缆：采用FX-422CAB缆线型RS-422缆线。通过软件向PLC导入程序操作环节如下所式：一方面进行打开[文献]—[新文献]菜单操作，创制新文献图形界面如图4—1所示。图（4—1）（1）在所浮现[PLC类型设立]中选取相应PLC类型，由于本设计采用是三菱公司FX2N系列PLC，因此在次对话框中选取[FX2N/FX2NC]选项。然后点击[确认]选项，如图（4—2）所示。图（4—2）（2）在梯形土图窗口中输入梯形图程序，并点击转换选项，转化为指令表程序，如图（4—3）所示。图（4—3）（3）转化完指令表程序后如图（4—4）所示，然后点击[PLC]—[端口设立]进入端口设立选项中，依照计算机与PLC实际连接端口进行COM口选取，如图（4—5）所示。图（4—4）图（4—5）（5）接下来选取[PLC]—[传送]—[写出]操作选项，如图（4—6）所示，进入菜单如图（4—7）所示，输入指令表程序起始步和终结步，然后点击[确认]开始向PLC中导入程序。然后等待程序传送结束。图（4—6）图（4—7）结论自动打包机是当代高速线材生产线特有设备,它集机械、电气、液压控制为一体，本文综合分析了打包机控制系统复杂工作动作理论构成，分析以及简介了对打包机工作流程实现控制三菱FX2N系列可编程序控制器性能特点和一整套行之有效可编程序控制器程序设计办法和编程办法。文中在对打包机控制系统编程时，采用了经验设计法和顺序控制设计法，咱们可以从中发当前设计简朴程序（如手动程序）时可采用经验设计法，设计复杂程序时，可采用顺序控制设计法，顺序控制设计法中采用步进梯形指令（Step Ladder Instruction）STL编程办法，使得程序简洁且能以便是维护人员读懂程序，同步用到了FX系列可编程控制器状态初始化指令IST(Initial State)，更简化了程序构造设计，可使打包机这种机床设备动作控制程序设计变得简洁和灵活。大大缩短了系统研制设计周期。通过对打包机控制系统实现，咱们可以看到三菱FX2N系列可编程控制器强大功能，由可编程控制器实现对打包机控制较老式继电器控制有如下长处：其编程简朴、功能强、性能价格比高、硬件配套齐全、顾客使用以便，适应性强、无触点免配线、可靠性高、抗干扰能力强、维护工作量小、维修以便。大大提高了打包机精度、可靠性、灵活性和工作效率，为各种智能型仪表提供了可靠技术基本。从而减少了打包机生产成本。解决了打包机继电器控制系统以往采用众多电器元件,逻辑布线复杂,接点多,故障率高,设备运营可靠性差缺陷，在对可编程序控制器输入程序时采用个人计算机（IBM PC/AT 及其兼容机）输入，程序输入中运用三菱公司提供编程软件SWOPC—FXGP/WIN—C，咱们可以看到此种程序输入方式通用性和灵活性，避免了采用专用编程器高成本带来不便。符合当今以个人计算机为基本编程系统发展趋势。道谢在完毕本篇毕业论文过程中，得到指引教师悉心指引，使我受益菲浅。从恩师身上我体味到了丰富学养、严谨作风、求实态度，勤奋精神。蒋教师多次询问研究进程，并为我指点迷津，协助我开拓研究思路，精心点拨、热忱勉励。蒋教师一丝不苟作风，严谨求实态度，踏踏实实精神，不但授我以文，并且教我做人，虽历时三载，却给以终身受益无穷之道。对*****感激之情是无法用言语表达。她们细心指引我学习与研究，在此，我要向诸位教师深深地鞠上一躬。参照文献 [1]廖常初.可编程控制器编程办法与工程应用.重庆:重庆大学出版社. 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