《基于PLC的自动封箱装置控制系统设计》14000字

PAGE基于PLC的自动封箱装置控制系统设计目录目录 ii1.引言 11.1自动封箱机简介 11.2自动封箱机工艺简介 31.3自动封箱机的械结构 42.可编程控制器PLC 42.1PLC的发展历程 42.2PLC的特点 63设计方案的制定 73.1设计要求 73.2设计方案介绍 73.3设计方案的软件和硬件配置 84自动封箱机电气图纸设计 114.1主回路部分设计 114.2PLC及控制回路 135电器元件的选择及I/O地址分配 165.1可编程控制器 165.2电源开关和按钮的选择 165.3熔断器的选择 165.4接触器和热继电器的选择 175.5传感器的选择 175.6I/O地址分配 175.7元器件清单： 176自动封装机软件部分的设计 196.1输入/输出符号定义 196.2程序流程设计 206.3梯形图设计 237总结与展望 29参考文献 311.引言随着生活水平的提高，人们对居住环境要求越来越高，因而极大地促进了房屋设计装修及其相关产业的发展。各种新型高质量的装修材料层出不穷，市场需求日益增加。压花玻璃以其优质的性能和广泛的用途正越来越受到市场的青睐。作为玻璃生产工艺重要流程之一，退火窑传动控制系统控制压机及退火窑传动辊电机的运行，保证玻璃带运行平稳地通过退火窑。由于控制性能的好坏直接影响到玻璃的质量和生产安全，所以退火窑调速电气控制系统的设计广受重视。现代社会对物品的包装要求越来越高，为使包装出的物品整齐、美观并且具有良好的包装质量，要求包装机具有精确的动作、定位精度及较高的生产率，因此对包装线的控制要求是越来越高。电力电子技术的发展，以及现代控制理论向交流电气传动领域的渗透，交流异步电机传动调速系统得到了迅速发展。近年来，由于电力电子变换器和数字信号处理器(dsp)的飞速发展，高性能的变频器不断推出，变频异步电机调速装置得到了日益广泛的运用，系统在速度精度、稳定性和动态响应等方面性能上显著提高。1.1自动封箱机简介随之现代工业自动化的发展，各行各业都向自动化以及集成化的模式发展，在包装机械行业中，尤其是在箱体类的包装行业中，自动封箱技术可以快速的对装好产品的箱体进行封装，节约时间，加快生产节奏。自动封箱机是自动化程度比较高的包装机械之一，主要是配合流水线使用的包装机械，这种包装机械的主要功能就是将产品进行打包，然后完成封箱工作的，全自动封箱机具备许多优点，具体如下：(1)信息网主要为PLC与计算机联网。一台PLC或多台PLC与计算机联网后，可实现计算机对PLC及其控制系统的监控及管理，可极大地提髙系统的自动化及信息化的档次及水平。与计算机联网，已是PLC应用的一个趋势。信息网还包含计算机间的联网。如局部以太网，互联以太网。(2)控制网主要为PLC与PLC联成网络。也较普遍，形式、类型越来越多。有较简单的网络，如PLC链接，网点不太多，通信的管理也较简单，也有复杂的网络，网点可成千上万，而且可构成多层次的网络。不同类型的网还可相互沟通，也可交换数据。(3)设备网主要为了PLC还可与其它智能装置联网、通信，互相操作或交换数据。所谓PLC联网能力，主要是指PLC与这3种网联接的能力。一般讲，能建成这3种网，能与这3种网相联，联网方法又多、又灵活，就说明其联网能力强。应该说，所有知名品牌的PLC，目前都有很强的联网能力，而不是知名品牌的PLC在这方面也就差一些。联网能力还表现在网络规模（联网节点的多少）、网络覆盖范围（数据传送距离）、网络联接介质、网络的互联及网络的兼容性上。目前，有多到几十、几百个节点，覆盖范围达几十、几百公里，用双绞线、同轴电缆、光缆，甚至无线的介质，多个网络互联，而且不同厂家的PLC共在一个网络上或进行网络互联，都已成为实际可能了。再就是，网络的数据传送能力。这当然也是PLC联网能力的重要方面。数据传送能力是指在不受干扰的前提下，所传送数据帧的大小及数据传送的波特率。数据帧当然越大越好。传送的波特率当然越高越好。目前，PLC数据传送帧，已从几十字发展到几百、几千个字，传送波特率也已从几k发展到几十k、几百k,几千k,以至于出现了百兆级的工业以太网。目前生产自动封箱机主要适用于纸箱的封箱包装，既可单机作业，也可与流水线配套使用，广泛应用在家用电器、纺织、食品、百货、医药、化工等行业。封箱机采用胶带对纸箱封口，经济快速、容易调整，可一次完成上、下自动封箱动作，如采用印字胶带，更可提高产品形象。自动装箱机主要组成部分：调高机构、压整机构、输箱机构、调宽机构、机架、热熔胶系统等。设备外形如下所示：现代社会中，无论在任何行业，从工厂的生产，到能源的输送，到与人民息息相关的市政工程，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个组成部分，而且是经济发展水平的重要标志。在自动化日益普及的今天，包装机械的自动化程度直接影响到产品的质量和生产效率。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。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。1.2自动封箱机工艺简介自动封箱机在工作中遵循特定的工作流程，及步骤化工作模式，主要分为箱体检测、夹持箱体、压盖动作、自动封装、夹持复位几个工序步骤。工艺流程如下所示：箱体检测主要作用为检测箱体到达封装机入口处，开始进行封装作业。夹持动作将箱体固定在合适位置，方便进行自动封装。夹持动作包括左右夹持和上下夹持。左右夹持将箱体在传送带上的行进方向固定，上下夹持确保自动封装过程中可以将箱体封装完好。封箱动作，箱体固定好后可以进行封装工艺，传送带使箱体从封装机中经过自动封装胶带自动封装箱体上盖和下盖，封装到末端后，胶带被自动切断。4）夹持复位为在箱体封装完毕后，左右夹持动作和上下夹持动作都复位到原始位置，准备下一个箱体的封装作业。1.3自动封箱机的械结构自动封箱机的机械结构主要有：传送带、箱体检测机构、调宽机构、调高机构、压盖机构。机械布置图如下所示：2.可编程控制器PLC可编程控制器（ProgrammableController）简称PC；个人计算机(PersonalComputer)也简称PC；为了避免混淆，目前都习惯将最初多用于逻辑控制而发展起来的可编程控制器叫做PLC（ProgrammableController）。2.1PLC的发展历程PLC自诞生以来，经过几十年的发展，其各种功能与性能均获得了很大程度的提高与改进。早期的PLC只是集成了输入输出以及简单的逻辑计算功能，随着微芯片技术的发展，PLC的功能也在逐渐的强化过程中，现代的PLC已经集通讯，网络等功能于一体，并且PLC向通用化的方向发展，着重发展大众化的接口技术，并且另外发展工业级的网络以及控制系统。发展方向趋向于稳定，高效，便捷，通俗易懂等方面，尤其在编程语言上开发了简单易懂的开发语言，使PLC更加的面相大众以及中层设计人员，所以对于即将走上工作岗位或已从事机电专业的工程技术人员来说，熟悉和掌握电气自动化领域中的PLC技术已成为非常紧迫的任务。在工业生产中，需要大量的开关量顺序控制，开关量按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行特定动作的控制，和大量离散数据的采集。在传统的工业生产中，这些功能主要是通过气动控制系和电气控制系统来实现的。1969年美国模拟数字公司应GM（通用汽车）公司于1968年提出的取代继电气控制设备的要求，研制出了基于电力电子技术和集成电路技术的控制设备，首次将程序化手段取代了电气控制技术在某些方面的应用，Programmable

Controller—可编程序控制器因此而诞生。

随着计算机技术的发展，为了方便区别计算机与Programmable

Controller（可编程控制器），同时也为了反映Programmable

Controller（可编程控制器）的功能特点，将其命名为Programmable

Logic

Controller（简称PLC）。国际社会上不同组织对PLC有不同的定义，其中IEC（国际电工委员会）对PLC的定义是：PLC是进行数字、模拟运算操作的一种电子系统。其运行方式如图1-6所示：图2-1PLC运行方式PLC使用程序存贮器，并且在程序存贮器内部存贮执行逻辑和算数运算、计数、顺序控制和定时等指令，并通过数字量的输入、输出和模拟量的输入、输出，控制各类的机械的运转过程。PLC及其有关设备，都具有易于与工业控制系统配套融合成一个整体，其功能易于扩充的设计原则。PLC在上世纪80年代至90年代中期，得到了飞速的发展，这段时期又被称为PLC发展的黄金时期，其年增长率一直保持在30%~40%之间。在这段时期，PLC在处理模拟量的能力、数字运算的能力、人机接口能力和网络能力都得到大幅的提高，从此PLC逐渐走进过程控制领域，在某些应用上甚至取代了在过程控制领域一直处于统治地位的DCS系统。2.2PLC的特点（1）PLC所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间实现电气上隔离，从而提高了PLC的可靠性和抗干扰能力。（2）PLC各输入端均装有R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.（3）为了防止辐射干扰影响PLC性能，PLC各模块均采用屏蔽措施。（4）为了提高可靠性和抗干扰能力，PLC采用可靠性抗干扰性能良好的开关电源。（5）PLC对采用的器件都进行严格的筛选。（6）PLC具有良好的自诊断功能，一旦PLC运行出现异常情况，CPU会立即采取有效措施阻止事故扩大造成更大的损失。（7）大型的PLC还可以用双CPU构成冗余系统或用三CPU构成表决系统，从而使可靠性更进一步提高。PLC会根据不同的现场信号，如：交流信号或直流信号；开关量信号或模拟量信号；电压信号或电流信号；脉冲信号或电位信号；强电信号或弱电信号等。制定相应的I/O模块和工业现场的设备直接连接。另外为了提高PLC的操作性能，PLC还具有多种人——机对话接口模块；为了使PLC能组成工业局部网络，PLC还具有多种通讯联网接口模块，等等。PLC历经风雨经过几代人的共同努力发展到今天，PLC除了具有逻辑处理的能力以外大多数PLC还具有完善的运算数据的能力，因此可应用在各种数字控制领域。各种各样的功能单元大量在PLC身上涌现，使PLC不断地发展壮大，并逐步渗透到了CNC、温度控制、位置控制等各种控制场合中。随着PLC通信能力的增强和人机界面技术的不断发展，使PLC可以非常容易的组成各种控制系统。PLC具有接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受；梯形图的图形符号和表达方式与继电器电路图的图形符号和表达方式都非常的接近。以上两点为不熟悉电子电路、不懂PLC原理和程序编译的人从事由PLC构成的工业控制打开了方便之门，同时也为PLC能广泛的得到应用打下了坚实的基础。PLC硬件可靠性高、软件程序编译简单、并可以随控制需求随时更改、外部接线方式灵活多变等特点，这些特点使PLC具有了系统设计工作量小、维护方便、易于改造的优异性能。以超小型PLC为例，PLC底部尺寸小于100mm、重量小于150g、能耗仅数瓦。由于PLC体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。3设计方案的制定3.1设计要求本设计需完成自动封箱机的电气设计，包括工艺流程的设计，电气图纸的绘制，PLC程序的编写等。对自动封箱机的工艺进行研究和探讨，根据设计要求确定最终工艺流程，然后进行电气图纸水，包括电气原件的选型以及参数的设定，最后进行自动封箱机的软件设计，完成工艺流程图和符号表，最后编写PLC梯形图程序。最终完成一套自动封箱机的设计，实现自动封箱的各种功能，3.2设计方案介绍封箱机靠传送带运行带动箱体行走，封箱时停机，封箱完成后继续运行。建立系统结构模型如图2-1所示：图2-2系统硬件结构图3.3设计方案的软件和硬件配置系统主要硬件及控制单元为PLC，辅助其它输入输出元件构成整个电气控制系统。包括1）PLC控制单元（FX2N）。FX2N是一种小型化的可编程序控制器，应用于各种场合的自动化控制，监测功能等应用技术。FX2N系列的PLC尽管是一种消息精华的可编程控制单元，但它在网络通信，或者独立运行等方面都存在突出的优点。因此FX2N具有极高的性价比，它在各个方面都有不输于大型PLC的优点，通讯端口，模拟量处理，高速计数等方面都有强大的应用。并且FX2N属于小型化的PLC单元，其占据空间不大，方便电柜的配线使用。在设计PLC系统时，首先我们需要确定控制方案，接下来就是PLC选型。根据控制要求，以及实际情况。我们因考虑以下几点：估算输入输出点数、确定PLC的功能、外部设备特性、所需存储器容量等，最后就是性价比的选择了。详细要求如下：1.输入输出（I/O）点数估算输入、输出点数的应根据设备选型来确定，输入根据操作输入的数量来确定，输出根据控制设备的数量来确定，在确定了基本数量的输入/输出点后，在此基础上富裕百分之十的数量进行备用。2.CPU计算量的选择在PLC的选择中要根据控制工艺来决定选用什么型号的CPU，主要包括存储容量以及计算速度。在用户的设计阶段，因为程序没有编写，程序容量则未知，所以，要在程序调试之后才能知道。3.控制功能的选择控制的功能包括是否有无特殊控制技术，如高速计数，编码器输入灯，若没有符合一般逻辑的PLC即可。4.机型的选择包括品牌的选取，国内和国外的PLC的种类繁多，再众多的PLC需根据实际成本来选择一款实用并且实惠的机型。综上所述，本设计中选用三菱FX2N系列PLCFX2N系列PLC是三菱比较早起的一种PLC系列，但其应用比较广泛，是一种比较通用的PLC，点数分配由16点256点，其中输入和输出分别是8点128点，各种型号的点数不尽相同，可以根据不同的生产场合选择相应的PLC型号。FX2N系列PLC最大范围的包容了标准特点，每种PLC都遵循相同的设计模式以及制式，使用起来具有通用性，在程序执行上速度更快，CUP单个指令运算速度高达0.08μS。并且补充了通信的功能，可以使用相应的通信方式与其它设备之间进行数据交换以及信息传递，其典型的应用就是可以应用到拨号网络的功能。并且该系列PLC可以满足不同国家的各种电源标准，可以为工长自动化应用提供很大的灵活性以及控制能力。三菱PLC的优点有如下几点：（1）体积极小的微型PLC

常用的FX2N系列PLC的高度为90mm，深度为87mm，包括FX2N和FX2NC系列。内置的24VDC电源可作输入回路的电源和传感器的电源。

（2）输入输出的点数多

三菱PLC不仅拥有整体型和模块型PLC的长处，而且输入输出的点数也比较的多，FX2NC的结构紧凑，基本单元可扩展到256点，有很强的通信功能。FX2N型的基本单元有16点、32点、48点、64点、80点、128点6种。在需要实现很多功能的时候，还可以增加一些扩展的模块。（3）维修比较方便

三菱PLC工作比较的稳定，很少出现故障，也减少了维修的工作。而且其本身装有很多故障的提醒信号灯，在出现问题的时候，可以很容易的找到出现问题的地方，可以很快的解决出现的问题。（4）经济成本合算三菱的PLC虽然在刚开始的时候投资比较高，但是在使用的时候也很省电，维修的时候费用也比较低，正常的使用时间也有十年左右，还可以多次的被利用，让作用都能够体现出来，在各个方面和长远的眼光上看，利用三菱的PLC的成本也是不高的。PLC输入/输出点数统计：根据设计要求，系统输出动作包括东西红灯控制、东西黄灯控制、东西绿灯控制、南北红灯控制、南北黄灯控制、南北绿灯控制。以及冗余点数统计结果为10个点数即可。输入点数：包括自动控制、手动控制、手动东西控制、手动南北控制等。根据以上统计结果，并且考虑扩展功能等因素，选用PLC的型号为FX2N-32MR。该PLC集成16个输入点与16个输出点。供电电压为AC220V。2）驱动电机选择本设计中驱动电机使用三相交流异步电动机，包括传送带电机、调高电机、调宽电机。选型如下表所示：名称作用数据传送带电机传送箱体三相异步电动机额定功率：2.2KW调高电机调整上下高度三相异步电动机额定功率：1.5KW调宽电机调整左右宽度三相异步电动机额定功率：1.5KW4）硬件配置-低压电气元件低压电器是指工作在直流1200V、交流1500V及以下的电路中，以实现对电路或非电对象的控制、检测、保护、变换、调节等作用的电器。采用电磁原理构成的低压电器，称为电磁式低压电器；利用集成电路或电子元件构成的低压电器，称为电子式低压电器；利用现代控制原理构成的低压电器，称为自动化电器、智能化电器或可通信电器等。本控制系统常用的低压电器元件：a．断路器低压断路器又称自动空气开关，是一种既有手动开关作用又能自动进行欠电压、失电压、过载和短路保护的开关电器。本设计中断路器使用施耐德GV2系列断路器作为电机的专用保护。b．熔断器熔断器是一种当电流超过规定值一定时间后，以它本身产生的热量使熔体融化而分断电路器件。主要用于对单相交流电路的保护，一般不用在三相电路中作为保护，因为当三相电路发生短路时，很可能只有一相的熔断器熔断，造成单相运行。而低压断路器，只要造成短路都会使开关跳闸，将三相电源全部切断。熔断器型号为RT45c.交流接触器交流接触器是一种用于中远距离频繁地接通与断开交直流主电路及大容量控制电路的一种自动开关电器。一般用于电机的主控制回路当中，作为负载性的控制使用，在电路中一些稍大的负载都可以使用接触器来控制，接触器本身除有大容量的触电之外还有防止拉弧的功能，可以减少电路通断时候的冲击。本设计中使用的施耐德LC1-D09M7接触器，接触器线圈控制电压为AC220V，触电额定容量为9A。d.控制按钮控制按钮是一种简单应用的主令电器。主要用于远距离操作具有电磁线圈的电器，如接触器、继电器等也用在控制电路中发布指令和执行电气互锁。按钮以及旋钮为施耐德XB2系列金属型按钮e.位置检测开关霍尔开关俗称接近开关，可以对金属物体进行检测，当金属物品靠近开关的时候，开关动作，常开变常闭，常闭变常开。型号：E6B2XB2BDC24V4自动封箱机电气图纸设计4.1主回路部分设计对于自动封箱机设备来说，我们都比较了解的就是这种机器的封箱原理，他是利用气源等电气控制的原理进行操作的，这种机器相对来说操作的还是比较简单的，主要利用的电气控制原理，自动封箱机的操作过程。需要对其进行了解。在机械设备中要求电气控制线路必须满足生产机械加工工艺的要求。为此，在设计前必须对生产机械的主要工作性能、结构特点及实际运作愦况等有充分了解，做到有的放。在设计电气控制原理图时.据控制对象和控制任务的不同，把控制电路划分为若干个控制环节，逐一进行设计。然后根据各环节之间的连锁要求和相互联系，综合成完整的控制线路。这种线路的设计，常用的有经验设计法和逻辑设计法两种。(1)经验设计法所谓经验设计法，就是根据生产机械对电气控制的要求.先设计出各个独立的控制电路，然后根据生产机械工艺要求，决定各部分电路之间的连锁关系•在满足生产机械控制要求的前提下，反复斟酌.力求获得最佳方案。经验设计在具体操作过程中有两种途径：其一是根据生产工艺要求与工艺过程，把现成的典型环节结合起来，加以补充修改，综合完善成所需的控制电路：其二是在没有现成典型环节运用的情况下，依据生产机械工艺要求逐步进行设计，采用边分析边画图的方法达到完成设计任务的目的。经验设计法广泛应用于一般较简单的电气控制电路的设计中，掌握较多的典型环节和电路，具有丰富的实践经验对设计工作大有益处，通过不断实践是能够较快掌握这一设计方法的。(2)逻辑代数法逻辑代数法是通过对电路的逻辑表达式的运算来分析控制电路.用真值表和逻辑代数式相结合对控制电路进行综合构思设计的一种方法。逻辑代数的变量只有“1”和“〇”两种取值。对应继电接触器控制电路中的各个元件，如接触器、继电器、电磁铁等元件的线圈，以线圈得电状态规定为“1”、失电状态规定为“0”。而继电器、接触器、按钮等的触点规定闭合为“1”、断开为电气控制电路由开关量构成时，电路状态与逻辑表达式之间存在对应关系，为了将电路用逻辑表达式的方式描述出来，通常规定用KM、KA、SQ等表示接触器、继电器、行程开关等电器的常开触点：用h、免等表示接触器、继电器、行程开关等电器的常闭触点。本次设计主回路部分包括调整电机以及传送带电机灯动作输出部分的主回路连接，电压等级为AC380V，其中调高电机和调宽电机为三相异步电动机，所以使用两个接触器来交换电机定子任意两向来切换正转和反转。为保护电机不至过载损坏，接触器上端口加装断路保护器。断路器具有电机过载和断路保护功能。主回路部分还包括PLC的供电电源和PLC输入输出的控制电源。选用PLC的供电电源为AC220V，所以选用一个AC380V/AC220V的变压器。PLC的输入部分使用DC24V的电源，输出部分所驱动的电磁阀与接触器采用AC220V的电压，输入回路的DC24V由直流电源供给。所以在变压器二次侧加装AC220/DC24V的直流开关电源。直流电源的输入和输出都安装有保护熔断器，用来保护直流电源，当电路中有断路故障的时候，熔断器熔断来保护直流电源不被损坏。变压器的二次侧也安装有熔断器，保护变压器不被断路故障烧毁，变压器一次次安装一个过载和断路保护的断路器。设计电气原理图如下：4.2PLC及控制回路PLC控制回路部分包括PLC电源部分，输入回路部分和输出回路部分PLC电源部分PLC的电源采用AC220V供电，电压取自变压器二次侧，已经做隔离处理防止电网电压波动影响到PLC的工作，造成PLC损坏。1)PLC输出端控制的为小型继电器，电压等级为DC24V，控制电机的主接触器的电压为AC220V，设计系统使用小型继电器作为中继来控制电机主接触器，系统所有接触器的控制回路上增设断路器作为电路短路以及过流的保护。此电路部分还包括控制电源的设计，系统控制电源由一单独的接触器进行控制，当控制电源接通，也就是按下控制电源启动的按钮的时候，控制电源接触器KA1接通并且保持，控制电源接通后其它回路的接触器才可以有电源进行输出，当系统有事故发生的时候可按下紧急停止按钮，控制电源接触器断开，同时切断所有输出接触器的电源，以保护系统的安全。并且所有接触器的控制需在控制电压接通的时候，才可以输出。连接电源如图所示：2）PLC输入回路PLC的输入回路采用DC24V供电，用按钮和旋钮作为输入原件。所有按钮的公共线为DC24V的正端，按钮的另一端接在PLC的输入端上。具体电气原理图如下所示：3）PLC输出回路PLC的输出回路使用变压器二次侧的AC220V作为电源，输出回路原件包括电磁阀和接触器的控制。输出回路是用PLC输出端的小型继电器控制的。AC220V的两跟线一跟接在PLC的输出公共端上，另一端分别接输出原件。设计电气原理图如下：5电器元件的选择及I/O地址分配5.1可编程控制器可编程控制器（ProgrammableController）的英文缩写是PC，容易同个人计算机（PersonalComputer）混淆，因此通常都称其为PLC（ProgrammableLogicController）。PLC是在继电器控制基础上以微处理器为核心，将自动控制技术，计算机技术和通信技术融为一体而发展起来的一种新型工业自动控制装置。目前PLC已基本替代了传统的继电器控制系统，成为工业自动化领域中最重要、应用最多的控制装置，居工业生产自动化三大支柱（可编程控制器、机器人、计算机辅助设计与制造）的首位。5.2电源开关和按钮的选择开关是用于接通和断开电路的电器。常用的开关有刀开关、铁壳开关、组合开关和自动空气开关。随着社会和科技的不断发展，现代工厂企业车间甚至用户都不在运用这些“古董”产品，被取而代之的是断路器。断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流，并能关合在规定的时间内承载和开断异常回路条件（包括短路条件）下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。断路器的分类方式有多种，常见的有按操作方式分：有电动操作、储能操作和手动操作；按结构分：有万能式和塑壳式；按使用类别分：有选择型和非选择型；按灭弧介质分：有油浸式、六氟化硫、真空式和空气式；按动作速度分：有快速型和普通型；按极数分：有单极、二极、三极和四极等；按安装方式分：有插入式、固定式和抽屉式等。在这里我们主要介绍三种根据使用级别和分断能力从大到小依次是：框架式（万能式）断路器；塑壳式断路器；小型断路器。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。5.3熔断器的选择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。5.4接触器和热继电器的选择接触器（Contactor）狭义上是指能频繁关合、承载和开断正常电流及规定的过载电流的开断和关合装置。它应用于电力、配电与用电。接触器广义上是指工业电中利用线圈流过电流产生磁场，使触头闭合，以达到控制负载的电器。接触器由电磁系统（铁心，静铁心，电磁线圈）触头系统（常开触头和常闭触头）和灭弧装置组成。它的控制对象主要是电动机、电热设备、电焊机及电容器组等。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。5.5传感器的选择传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路组成。5.6I/O地址分配5.7元器件清单：旋转编码器 类型： 增量型旋转式编码器品牌： 欧姆龙型号： E6A2-CW3E 外型尺寸： 25（mm）适用范围： 低、中分辨率型 读出方式： 接触式工作原理： 增量式价格：35RMB/个最高响应频率：30KHZ工作电压：5-12V驱动、停止开关品名：按钮开关启动开关型号：LA38-11（红/绿）触点：双触点(一常开触点一常闭触点)光电检测器型号：YBLX-X2工作电压：20V热继电器型号：NR2-25G/Z额定电流：0.1-10A接触器型号：CJIOZ-40/3额定电压：220V额定电流：10A限位开关低压断路器型号：DZ5系列低压断路器工作电流：0.15-50A熔断器型号：RL1-15工作电流：2-20A电动机型号：Y80M2-2额定电压：380V额定电流：2.5型号:YBLX-X2额定电压：220V6自动封装机软件部分的设计6.1输入/输出符号定义PLC控制系统的大多数I/O都属于开关量信号，信号的连接方式与PLC、I/O模块有关，下面主要介绍PLC常用的开关量I/O信号的连接方式、接口电路原理与I/O接口线路的设计特点。PLC控制系统的各种按钮、行程开关、接触器/继电器触点、传感器的检测输入等都属于开关量输入信号的范畴。开关量输入信号一般都可以与PLC直接连接，通过接口电路转换成内部信号，不同PLC的输入接口电路可能有所不同，但其工作原理类似。为了提高系统的抗干扰能力与可靠性，输入接口电路一般都需要用光耦进行一次与两次电路的绝缘，接口电路通常还设计有RC滤波电路，因此输入信号的响应一般有10ms左右延时。编写软件之前，首先定义I/O表，将各个输出灯的地址与注释写入符号表，以便编程使用。根据设计的电气原理图纸，符号分为输入符号表和输出符号表，PLC的输入符号如下表所示：PLC输入和输出IO分配表如表4-1,4-2所示：编写软件之前，首先定义I/O表，将各个输出灯的地址与注释写入符号表，以便编程使用。根据设计的电气原理图纸，符号分为输入符号表和输出符号表，PLC的输入符号如下表所示：I/O分配表序号内容地址类型备注1自动手动X0DI旋钮2自动启动X1DI按钮3自动停止X2DI按钮4调宽X3DI旋钮5调窄X4DI按钮6调高X5DI按钮7调低X6DI按钮8箱到位X7DI按钮9压盖到位X10DI检测开关10压盖原位X11DI检测开关11调宽原位X12DI检测开关12调宽限位X13DI检测点13调高原位X14DI检测点14调高限位X15DI检测点15PLC的输出符号表如下所示：I/O分配表序号内容地址类型备注1调高正Y0DO小型继电器2调高反Y1DO小型继电器3调宽正Y2DO小型继电器4调宽反Y3DO小型继电器5传送带开Y4DO小型继电器6压下Y5DO小型继电器7抬起Y6DO小型继电器8加热Y7DO小型继电器9指示Y10DO指示灯6.2程序流程设计包装系统中，设备多，工作电压也不尽相同。三相异步电动机工作电压是380V(AC)，PLC的工作电压为220V（AC）,传感器的工作电压为24VDC。PLC控制系统中的控制回路是指由继电器、接触器等低压电器构成的强电控制回路。控制回路一般有AC220V与DC24V两类。作为控制回路设计同样必须以系统运行的安全、可靠性作为最高准则。控制回路的设计不仅要考虑设备的正常运行情况，还要考虑到设备的机械部件、电气元件发生故障，以及出现误操作、误动作情况下的紧急处理。无论出现任何情况。控制回路必须保证设备的安全、可靠停机，且不会对操作及维修人员的人身与设备造成伤害。控制回路的动作设计应尽可能简洁、明了，以方便操作与维修；电气元件尽可能统一，生产厂家不宜过多；控制回路的电压应符合标准规定，种类不宜过多等。软件设计中的主要工作为程序的设计，PLC程序是将原有的逻辑电路部分用PLC的编程方式来代替，逻辑动作以及保护性动作全部编写在PLC程序中。程序流程图做好后，就要依照流程图来编写PLC的程序，PLC的编程语言有5种，国际电工委员会制定了五种标准编程语言：梯形图语言（LD）、指令表语言（IL）、功能模块语言（FBD）、顺序功能流程图语言（SFC）、结构文本化语言（ST）。本设计中使用的是通俗易懂的梯形图编程语言。PLC程序的设计是依照程序流程图来完成的，有了功能流程图后，PLC程序的编写会变的简单易懂，逻辑清楚。本设计系统控制流程主要分为如下几个部分：传送带控制流程图：传送带的作用为运输箱体，使箱体可以通过封装机，但在夹持动作以及压盖动作的过程中箱体需停止以便矫正位置，所以传送带在此时刻停止。其控制流程图如下所示：传送带程序流程图：自动程序启动后，程序进入自动模式，开始检测箱体，若有箱体检测则进入封箱模式。自动流程图如下所示：6.3梯形图设计本设计系统使用梯形图编程方式，梯形图属于一种简单易懂的编程方式，比较适宜有电路基础的编程人员，梯形图的方式和画面类似与电路中的电路连接。具有简单电路基础的人都可以很快的掌握。PLC的编程方法主要有经验设计法和逻辑设计法。逻辑设计是以逻辑代数为理论基础，通过列写输入与输出的逻辑表达式，再转换成梯形图。由于一般逻辑设计过程比较复杂，而且周期较大，大多采用经验设计的方法。所谓经验设计是在一些典型应用基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，选用一些基本环节，适当组合、修改、完善，使其成为符合控制要求的程序。一般经验设计法没有普通的规律可以遵循，只有在大量的程序设计中不断地积累、丰富自己，并且逐渐形成自己的设计风格。一个程序设计的质量，以及所用的时间往往与编程者的经验有很大关系。所谓常用基本环节很多是借鉴继电接触器控制线路转换而来的。它与继电接触器线路图画法十分相似，信号输入、输出方式及控制功能也大致相同。对于熟悉继电接触器控制系统设计原理的工程技术人员来讲，掌握梯形图语言设计无疑是十分方便和快捷的。下面我们使用起保停电路的顺序控制的方法编制PLC程序。梯形图编程中，用到以下四个基本概念：1．软继电器梯形图编程中存在很多的M点位置来代替原来电气设计中的中间继电器，它的名字依然可以叫做“中间继电器”，做信号和逻辑的存储和中转使用，只不过它的触点有无数个。在编程语言中M点的状态为“TRUE”,表示该继电器接通电源。则该点的常开触点接通状态，常闭触点为断开状态，M点的状态为“FLASH”时动作相反。2．能流能流跟实际电路中电流流动比较类似，都是从一段流向另一端的流动形式。PLC中的能流遵循只能“从左到右”的流动方式，每一行程序中都会有一个能流的流动，从母线流动到输出部分（动作线圈）。3．母线母线为梯形图编程中假想电流出的一条线，一般在编程软件的左侧，梯形图中所有的触点以及线圈都会在母线上起点。部分梯形图程序如下所示：自动程序启动，按下自动启动按钮I0.1后，若在自动模式下，I0.0为接通状态，程序自动启动M0.0，并且保持运行自动程序启动后，若有箱体检测则进入封箱工艺流程，启动M0.1并且保持。M0.1接通后为保证箱体位置的准确性，延时1S,T37启动。T0延时到后启动第一个工艺流程段：夹持动作夹持动作完成后一次进入压盖和封箱的动作流程当中。封箱工艺完成动作输出，包括手动以及自动的控制点，最终驱动Q点的运行

7总结与展望本章节对设计程序的编写，在程序中出现的一些相关指令在程序中作用有相应介绍。通过程序的编写，逐步认识了梯形图形式的PLC语言。并对PLC有了较深的认识，对组态王软件的应用有了大致的了解。和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组的方式进行，每组有一个题目。我们做的是一个基于PLC主传动控制器设计。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。在设计完成之后，也发现本设计中存在着一些不足之处和需要改进的地方：程序中设计中采用了热继电器，电机等都有过热现象，拟在以后的设计中加入声音报警功能，即当电机过热时，程序利用蜂鸣器发出尖锐的声音提醒操作员有故障发生，达到提高反应速度、降低故障危险性的目的。经过此次设计，收获颇丰，感觉最大的收获应该是对理论和实际相结合的重要性有了深刻的认识。原来在课本上学到的东西当实际用起来时才知道相差甚远。所有这些，都使我深深认识到“纸上得来终觉浅，须知此事要躬行”。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。参考文献[1]郭亚州X62W万能铣床铣床国内外研究状况和发展趋势[EB/OL]./dpool/blog/s/blog_91c9ec670100ys3q.html2011.12.17.[2]朱浩淼X62W万能铣床说明