毕业设计（论文）-基于PLC的袋装水泥自动称重包装系统.doc

重庆理工大学毕业论文 编号 毕 业 设 计（论文） 题目 基于基于 PLCPLC 的袋装水泥自动称重包装系统的袋装水泥自动称重包装系统 二级学院 电子信息与自动化学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学生姓名 学号 指导教师 职称 时 间 2012 年 6 月 5 号 重庆理工大学毕业论文 I 目 录 摘摘 要要 .III ABSTRACTABSTRACT .IV 1 绪论 .5 1.1 研究背景与意义 .5 1.2 国家对水泥包装的标准和要求 .6 1.3 水泥自动称量包装系统的现状与发展趋势 .7 1.4 PLC 在包装系统上应用的可能性和前景 .7 1.5 项目研究的主要内容 .8 2 水泥自动称量包装机械系统 .9 2.1 概述 .9 2.2 水泥自动称量包装控制系统设计.9 2.2.1 自动称重系统 .9 2.2.2 自动包装系统 .14 2.2.3 气动及真空系统 .17 3 水泥自动称量包装生产线电气控制系统设计 .19 3.1 PLC 概述 .19 3.1.1 PLC 的基本结构 .19 3.1.2 PLC 的功能特点 .20 3.2 PLC 控制系统硬件设计 .20 3.3 电气设备控制 .28 3.4 PLC 控制系统软件设计 .34 3.4.1 水泥自动称量包装控制系统程序流程.34 3.4.2 程序控制逻辑.35 3.4.3 PLC 控制系统程序设计.38 4 总结与展望 .39 参考文献 .41 致谢 .43 附录 .44 重庆理工大学毕业论文 II 摘摘 要要 随着城乡建设步伐的加快，国家在基础设施方面投资的增加，水泥的需求日益增大， 这对水泥包装系统的要求，尤其是在计量精度、自动化程度和包装环境方面的要求越来 越高。我国现阶段虽然有些水泥生产企业对水泥包装工艺和包装设备进行了改造，但其 自动化程度和包装的计量精度仍然不高。然而大多数中小水泥生产企业，其水泥包装仍 然采用传统的包装工艺和生产设备，其自动化程度和包装的计量精度可想而知。自动化 程度低、计量精度差，工作人员劳动强度大，生产效率低。这严重影响了水泥生产企业 的效益和信誉。旧的水泥包装系统已远远不能适应新的要求，需要研制一种自动化程度 高、计量精度高、价格低的新型水泥包装系统。据此，本文提出了一套具有自动称重、 自动包装的新型水泥自动称量包装控制系统的设计方案。 本文首先对水泥自动称量包装系统的工作流程进行了分析，给出了设计方案，在设 计方案中选用日本三菱公司的 Fx2N 系列 PLC 作为系统的主控制器，完成了硬件电路和水 泥自动称量包装系统的梯形图程序的设计，实现自动称重、自动供袋、自动取袋、自动 装袋、自动缝口的控制功能，最后对全文进行了总结，提出了今后的工作要求。 关键词：关键词：水泥；包装系统；PLC 重庆理工大学毕业论文 III Abstract With the accelerated pace of urban and rural construction, the increase in national investment in infrastructure, the demand for cement is increasing, cement packaging system requirements, especially in increasingly high demand in the measurement accuracy, the degree of automation and packaging environment. Our country at this stage although some cement manufacturers for cement packaging process and packaging equipment has been transformed, but its degree of automation and packaging of the measurement accuracy is still not high. However, most small and medium-sized cement manufacturers, cement packaging still uses the traditional packaging technology and equipment, the degree of automation and packaging of the measurement accuracy can be imagined. Low degree of automation, measurement accuracy is poor, labor intensity, low production efficiency. This has seriously affected the effectiveness and credibility of the cement production enterprises. The old cement packing system has far to meet the new requirements, the need to develop a high degree of automation, high accuracy, low price of a new cement packing system. Accordingly, this paper proposes a new cement Automatic weighing packaging design of the control system with automatic weighing, automatic packaging. The cement Automatic weighing packaging system workflow analysis, given the design, selection of Japans Mitsubishi FX2N series PLC as the master controller, the hardware circuit and automatic weighing of cement in the design the design of the ladder program of the packaging system, automatic weighing, automatic for the bags, automatic take bags, automatic bagging the control functions, and finally the full text of a summary and future work requirements. Key word: Cement; Packs the system; PLC 重庆理工大学毕业论文 4 1 绪论 1.1 研究背景与意义【1】 近年来我国经济发展迅速，人民生活水平逐步提高，城乡建设步伐加快，国 家在基础设施方面的投资日益增大。随着城乡建设步伐的加快，国家在基础设 施方面投资的增加，水泥的需求量日益增大，对水泥包装的要求,尤其是对计量 精度和包装环境的要求越来越高。因为这涉及到水泥生产企业和消费者的利益， 如果水泥包装精度不高，误差太大，如果误差为正，这严重影响了水泥生产企 业的利益，如果误差为负，这又影响了消费者的利益,因此要求水泥包装的计量 精度要高。国家在这方面也制定了相关标准。 众所周知水泥厂的生产环境是十分恶劣的，工人在这里工作受到的最大危 害是粉尘污染，如果水泥粉尘被吸如，进入呼吸道和肺，会严重影响到身体的 健康，而日益增大的水泥需求量提高了水泥厂工作人员的劳动强度，如果控制 的自动化程度不高，既增加了工作人员的劳动强度，又使生产效率低下。 我国现阶段虽然有些水泥生产企业对水泥包装工艺和包装设备进行了改造， 但其自动化程度和包装的计量精度仍然不高。然而大多数中小水泥生产企业， 其水泥包装仍然采用传统的包装工艺和生产设备，其自动化程度和包装的计量 精度可想而知。自动化程度低、计量精度差，工作人员劳动强度大，生产效率 低。这严重影响了水泥生产企业的效益和信誉。传统的控制方式是分散控制， 包装工艺上的各设备都单独启动和停止。开停设备比较烦琐，又不利于监控。 传统的计量系统是采用机械称计量系统，机械称计量系统计量精度低，容易受 干扰，误差大，调整非常麻烦。而一些相对比较新的计量系统，由于所选元件 可靠性不高，或者设计上的一些不足导致误差也比较大，因为水泥厂的粉尘污 染、高温、强电磁干扰等因素，使计量系统的计量精度和可靠性受到严峻挑战。 要想计量系统具有高精度、低误差、高可靠性，在硬件选型设计和软件设计时 必须考虑到各种影响因素。 总的来看，我国水泥生产企业目前所使用的水泥自动称量包装系统存在的 主要问题有：（1）计量精度差；（2）自动化程度低；（3）可靠性差。 为了解决目前存在的主要问题，需深入了解水泥包装过程中的各种不利因 重庆理工大学毕业论文 5 素，在设计时充分考虑到这些不利因素，找到解决这些问题的办法。通过控制 算法的改进，和仿真工具的仿真以及现场实际实验，力保研究设计出来的产品 满足生产要求。在一定程度上解决当前水泥包装中的一些突出问题。 1.2 国家对水泥包装的标准和要求【2】 包装要求：水泥可以袋装或散装，袋装水泥每袋净含量 50kg，且不得少于标 志质量的 98；随机抽取 20 袋 总质 量不得少于 1000kg。其他包装形式由 供需双方协商确定，但有关袋装质量要求，必须符合上述原则规定。 水泥包装袋应符合 GB 9774 的规定： （1）无复膜塑编布内套纸制成的水泥袋不适合于水泥包装，从现在起停止 使用 （2）各种水泥包装复合袋如有内村纸，则必须使用标准纸袋纸，不得使用 再生纸。 （3）水泥纸袋必须由 4 层以上标准纸袋纸制成， “三标一再”水泥纸袋停 止生产。 （4）鉴于现有水泥包装用袋一般不适用于高温，应取消适用温度 120这 一档次，制定新的水泥最高灌装温度标准。 （5）糊口袋与缝口袋相比具有较好的力学性能，是提倡袋型应将糊口袋 尺寸规格列入标准 （6）将水泥包装袋牢固度合格指标提高到 8 次，一等品指标提高到 12 次， 优质品指标提高到 16 次。另外，还决定将水泥生产质量监测由原来在水泥厂内 取样改为在用户施工现场取样。 标志要求：水泥袋上应清楚标明：产品名称，代号，净含量，强度等级，生 产许可证编号，生产者名称和地址，出 厂编号，执行标准号，包装年、月、日。 掺火山灰质混合材料的普通水泥还应标上“掺火山灰”字样。包装袋两侧应印 有水泥名称和强度等级，硅酸盐水泥和普通水泥的印刷采用红色。散装运输时 应提交与袋装标志相同内容的卡片。 运输与贮存要求： 水泥在运输与贮存时不得受潮和混入杂物，不同品种和强 度等级的水泥应分别贮运，不得混杂。 重庆理工大学毕业论文 6 1.3 水泥自动称量包装系统的现状与发展趋势【3】 经过多年的发展，我国的水泥包装系统经历了从手动到半自动到自动的发 展历程，现阶段我国自行研制的新型水泥包装系统已逐步应用于生产，新型的 水泥包装系统无论是在机械结构还是在电控上都有较大的改进。虽然新型的水 泥包装系统在性能方面有了很大改进，但鉴于水泥厂的环境包括粉尘污染、高 温、强电磁干扰等因素的影响。新型水泥包装系统在计量方面仍差强人意。与 国外生产的水泥包装系统仍有很大差距。新型的水泥包装系统采用的计量装置 是单片机为 CPU 的采样控制电路和拉力传感器组合而成，虽然较以前有很大提 高，但是在设计时有可能考虑的因素较少，计量精度不算太高。在控制方面新 型的水泥包装系统仍是采用传统的控制方式，因此在控制方面存在很多不足之 处，如不能电机调速，电机不能调速的后果是操作员不能根据实际情况和自己 的要求调节转速，这样影响了水泥包装的精度和效率。在可靠性方面，由于采 用传统的控制方式，可靠性不高，需经常进行维修，这样就严重影响了水泥包 装的效率。其他方面，如机械结构设计不尽合理等。这些因素都是影响水泥包 装的效率和误差的因素。高效率，高精度计量是检验水泥包装系统性能的重要 标准。未来水泥包装系统的发展趋势是高度自动化，高的计量精度，高效率， 高可靠性。 【4】 1.4 PLC 在包装系统上应用的可能性和前景【5】 包装系统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 用于这种场合是最能显现出其经济性。当然我们不仅忽视了 PLC 的另一个优点，那就是其运行速度及可靠性和寿命远远高于继电器控制方 式，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点: 重庆理工大学毕业论文 7 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/O 时可以方便地扩展。 因此，国外在注塑机、各种包装系统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。我国包装系统目前控 制部件大多还沿用继电器方式。如果能用 PLC 来取代，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。 1.5 项目研究的主要内容 1. 比较在用水泥自动称量、包装等设备。研究设备动作及相关性。 2. 研究水泥自动称量、包装工艺过程，从而改进系统的工作过程及工艺要求。 3. 确定各机构的动作顺序，将其用流程图的形式表示出来，实现高速全自动 运动控制。 4. 设计设备的电器控制原理，分配 PLC 的接口，绘制接口电器原理图。 5.编制控制程序。 重庆理工大学毕业论文 8 2 水泥自动称量包装机械系统 2.1 概述 出厂水泥有两种形式：包装和散装。而袋装水泥具有易于堆垛和储存，不 同品种、等级的水泥易于标记，可分类存放和便于计量等优点。因此在水泥生 产企业得以广泛采用，水泥包装成为水泥生产企业生产中重要的组成部分。 2.2 水泥自动称量包装控制系统设计【6】 水泥自动称量包装系统是由称量和装袋、缝口传送三大系统组成：一是由 供料部分、称重部分与卸料部分组成的自动称量系统；二是由供袋装置、装袋 装置组成的自动装袋系统；三是由传送装置、封口装置组成的自动缝口传送系 统。其中二，三系统合称为自动包装系统，自动包装系统以下水平方向的设备， 主要有封口机、皮带输送机等组成自动化生产线。其工作流程如下：水泥称量 系统水泥装袋系统缝口、皮带输送机。 水泥自动 称量部分 水泥自动 装袋部分 垂 直 方 向 设 备 水泥袋缝 口传送部分 水平方向设备 图 1 水泥自动包装系统工艺设备 2.2.1 自动称重系统 供料部分分为储料斗和重力供料装置。储料斗用于存储需要灌装的物料， 重力供料装置主要是向称量料斗中提供物料。称重部分即称量斗，它通过和称 重庆理工大学毕业论文 9 重仪相连，测量物料重量。卸料部分用来完成标准重量物料的卸料装袋过程。 如图 2 所示，为该系统组成图。 1 2 3 4 5 6 7 8 1储料斗 2斜板 3给料门 4称重传感器 5称重斗 6卸料门 7放料斗 8卡带机构 图 2 水泥自动称量系统部分 重庆理工大学毕业论文 10 供料部分 称量部分 卸料部分 储料斗 电机 闸板门 斜板 称量斗 电子称重仪 放料斗 闸板门 卸料门电机 卡带机构 大给料门电机 小给料门电机 称重传感器 图 3 水泥自动称重系统结构框图 供料部分：用储料斗储存散装水泥，用两个电机控制的闸板分别代表大小 给料门，控制大小给料门的开启和关闭，在重力作用下，散装水泥自动从储料 斗中下落到称重斗中。 称重部分：用称重斗接收从储料斗中下落下来的散装水泥，称量斗用称重 传感器与电子称重仪相连，当称量斗中的水泥重量发生变化，称重仪表的数码 显示则发生相应变化，从而实现水泥的精确称量。 卸料部分：用电机控制的闸板代表卸料门，控制卸料门的开启和关闭，当 称重仪表上边显示到要求给定的水泥重量之后，卸料门打开，水泥从称重斗中 落入放料斗中，进行缓冲和沉淀，同时，卡带机构控制了水泥装袋的速度，防 止水泥入袋过快，产生灰尘。污染环境。 水泥自动称重系统的设备动作过程如下： 当储料斗中物料足够，在重力的作用下进入重力供料装置，完全打开料门 重庆理工大学毕业论文 11 进入大给料状态。当到达给定大给料重量时，关闭给料门，留一条狭缝，进入 小给料状态。当到达给定小给料重量时，完全关闭给料门，经过一定的空中落 料，卸料门打开，物料进入放料斗，再落入袋内，完成一个包装循环。 自动称重系统实现了散装水泥的称量过程。 1） 电子称重仪【7】 本设备采用英展 EX2005 电子称重仪，可实现与 PLC 的连接，将数码显示的 称重数值作为 PLC 的输入信号，实现某一环节的快捷操作。 灵活的计量模式，可独立完成简易之系统，或连接 PLC 达成一复杂之系统， 具有补投料之功能，泄料手/ 自动操作，可设定批次循环次数，重量及次数累 计 直流式电源：采 DC12V24V 直流式电源设计，可使用在防爆系统中。 六位数红色 LED 显示 (字高 16mm)，可显“kg” 、 “g” 、 “t” 、 “lb”等 重量单位；并可做毛重/净重/累计重量/累计次数之切换显示。 从一般秤重到控制系统，应用范围广泛：包含六种重量比较模式、补投 料、泄料操作 (手动或自动)、批次循环次数、重量及次数累计等模式。 灵活的校正方式：可做一般 2 点校正或 5 点线性校正，并可直接输入 或读出电压值 mV/V，不需实际重量之负载，便于维护。 选 配 OP-2-1 BCD 并列输出接口 (Open Collector 输出) OP-2-2 BCD 并列输出接口 (TTL 输出) OP-03 16 Bits Analog 电流/电压输出接口 (0 20 mA) OP-04 控制 I/O (4I / 4O) + Setpoint In (BCD code) OP-04E Relay 输出接口 (4I / 4O) OP-04C Hi, Lo, OK 输入接口 (BCD code) OP-04F Setpoint In 输出接口 (BCD code) OP-05 控制 I/O (8I / 8O) OP-05E Relay 输出接口 (8I / 8O) 重庆理工大学毕业论文 12 英展 EX2005 前面板 后面板 图 4 电子称重仪 重庆理工大学毕业论文 13 2）料门控制 大给料门、小给料门、卸料门是由电动机控制的开合机械装置。 2.2.2 自动包装系统 自动包装系统包含自动装袋系统和自动缝口传送系统，自动装袋系统由供 袋装置和袋装置构成，供袋装置主要由气缸，可滑动连杆真空吸盘，装袋活塞、 载物活塞、以及光电传感器等组成。装袋装置是由气缸，可滑动连杆真空吸盘， 光电传感器等组成。传送、缝口装置是由板式给料机、自动封袋机组成。自动 包装系统设备如图 5 所示 重庆理工大学毕业论文 14 1 23 9 4 5 68 7 10 11 13 12 14 15 1、卸料口 2、气动真空吸盘（左边固定、右边可以活动） 3、送袋臂气缸 4、推袋气缸 5、顶袋气缸 14、起袋气缸 15、载物活塞上升气缸 6、装袋活塞 7、载物活塞 8、板式给料机 9、封口机 10、下料口袋有无光电传感器 11、载物活塞上到位光电传感 器 12、载物活塞下到位光电传感器 13、动吸盘袋吸起传感器 重庆理工大学毕业论文 15 图 5 水泥自动包装系统部分 自动供 袋系统 自动装 袋系统 自动缝口 传送系统 气缸 装袋活塞 载物活塞 气动真空吸 盘 光电传感器 自 上 而 下 动 作 自 上 而 下 动 作 气缸 光电传感器 气动真空吸盘 封口机 板式给料机 顶袋气缸 起袋气缸 推袋气缸 送袋臂气 缸 送袋臂气 缸 载物活塞 上升气缸 重庆理工大学毕业论文 16 图 6 自动包装系统结构 供袋装置：装袋活塞主要储存袋子，并可以在气缸的作用下活动。可滑动 连杆真空吸盘由一对定吸盘和动吸盘构成，主要用于取袋吸起和打开袋口。载 物活塞则是推起袋子进行水泥下料装袋，并运送水泥下放至水平位置。该装置 还包含了多个气缸，气缸辅助完成一系列动作，包括装袋活塞动作，吸盘吸起 袋动作，送袋臂动作，载物活塞动作以及推送包装袋到达皮带轮上的动作。同 时，光电传感器对袋吸起进行到位检测。 装袋装置：光电传感器进行两个位置检测，包括卸料口下袋有无检测和载 物活塞上升到位检测。当检测卸料口下有袋之后，卸料门打开，装料开始。 传送、缝口装置：皮带轮带动袋装水泥传送至封口机下进行封口。 自动包装系统设备动作过程如下： 推袋气缸推动装袋活塞至可动真空吸盘处，带有真空吸盘的吸袋器从供袋 活塞中把包装袋吸住，然后向上提升到位后，与另一带有真空吸盘的吸袋器汇 合，两吸盘同时抽气，一侧可滑动的真空吸盘背离，从而使包装袋打开，进而 通过气缸动作推动载物活塞，把包装袋推送到料斗口下，此时光电传感器检测 到有袋信号输入，卸料门电机启动，打开卸料门，当一袋水泥完全进入包装袋 后，载物台气缸动作，载物台在重力作用下自动回落至指定位置后，推袋气缸 动作，将水泥袋推送至传送带，当传送至某一位置时，缝口机进行自动缝口。 本系统实现了散装水泥的装料、缝口、运送的过程。 2.2.3 气动及真空系统 （1）气动系统【8】-【9】 气源处理装置由排水过滤器、减压阀、油雾器组成。排水过滤器将压缩空 气中的赃物和水分滤出，由减压阀把空气压力降到预定压力，然后供给电磁阀 和气缸。油雾器中的润滑油由压缩空气顺空气流动方向带到需润滑的电磁阀和 气缸。减压阀带有压力表，调整空气压力可由压力表直接读出。 气源处理装置简图如图所示。 重庆理工大学毕业论文 17 图 7 气源处理装置简图 气路系统由基本回路构成，基本回路由电磁阀、气缸、管路、调速器、消 音器组成。电磁阀控制气体通断及执行机构换向。气缸是执行机构的基本元件， 承担负载、输出力及转矩。调速器用来调节气缸的运动速度，以满足负载的不 同速度要求。消音器用来排除排气噪声，保护环境。 基本回路简图如图所示。 图 8 基本回路简图 （2）真空系统【10】 真空系统由真空泵、真空管路等组成。它是包装机的主要部分之一，其主 要功能是吸袋及开袋等。真空泵是真空系统的心脏，提供真空能源。 重庆理工大学毕业论文 18 3 水泥自动称量包装生产线电气控制系统设计 3.1 PLC 概述【11】-【15】 在包装过程中，自动完成称重、供袋、取袋、装袋、输送等多个动作，动 作多，运动复杂，而所处工作环境恶劣(高温、振动、粉尘)，这就要求控制系 统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳 定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，而目前流行的 PLC 具有结构小 巧、运行速度高、通用性好、可靠性高等特点，非常适合于工业现场的高温、 振动、粉尘等恶劣环境下的开关控制，所以选用 PLC 作为控制系统的核心部件。 3.1.1 PLC 的基本结构 PLC 的类型繁多，但其结构和工作原理则大同小异，一般是由中央处理单 元(CPU)、存储器、输入/输出单元、编程器、电源等主要部分构成的，如图 3 所示。如果把 PLC 看作一个系统，外部的开关信号均为输入变量，它们经输入 接口存到 PLC 内部的数据存储器中，而后经过逻辑运算或数据处理以输出变量 的形式送到输出接口，从而控制输出设备。 处理器 （CPU） 运算器 控制器 电 源 输 入 部 件 输 出 部 件 EPRO M 系统 程序 ROM 用户 程序 I/O 扩 展 口 外 设 I/O 口 KO U 接受 现场 输入 信号 驱动 受控 元件 I/O 扩 展 单 元 编程器 打印机 EPRO M 写入器 上位机 重庆理工大学毕业论文 19 图 9 PLC 的基本结构 3.1.2 PLC 的功能特点 可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点 ： 1、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过 程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC 和 DCS 等， 实现生产过程的综合自动化。 2、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语 言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在 线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 3、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各 种机型 3.2 PLC 控制系统硬件设计【16】-【19】 PLC 控制系统是水泥自动包装称量的核心部位，而在包装过程中，动作多， 运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故 障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装的各种控制为开关量，动作关系 复杂，I/O 点数多，选择日本三菱公司的 FX2N 系列 PLC。该系列 PLC 为模块式 结构，可以根据控制系统的需要灵活地组合成最佳的配置。 (1)硬件配置 硬件配置包括 Fx2N 基本单元、限位开关、检测元件(光电开关、接近开关、 真空开关等)、人机操作界面(按钮、指示灯等)、控制元件(交流接触器、变频 器、电磁阀等)以及执行元件(电机和气缸等) (2)分配输入/输出点 一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按 系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。 Fx2N 型 PLC 的输入/输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电 器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继 重庆理工大学毕业论文 20 电器。水泥自动称量包装控制系统输入输出接口如表所示。 表 1 PLC 自动包装系统输入端点化表 输入端信号含义接入电器 X000 系统启动 SB1 X001 系统停车 SB2 X002 系统急停 SB3 X003 0kg 称重信号电子称重仪 X004 40kg 称重信号电子称重仪 X005 48kg 称重信号电子称重仪 X006 49.5kg 称重信号电子称重仪 X007 大放料门全开到位 SQ3 X010 大放料门半开到位 SQ2 X011 大放料门全关到位 SQ1 X012 大放料门电机正转 KA1 X013 大放料门电机反转 KA2 X014 大放料门电机过流 FR1 X015 小放料门全开到位 SQ5 X016 小放料门全开到位 SQ4 X017 小放料门电机正转 KA3 X020 小放料门电机反转 KA4 X021 小放料门电机过流 FR2 X022 卸料门全开到位 SQ7 X023 卸料门全关到位 SQ6 X024 卸料门电机正转 KA5 X025 卸料门电机反转 KA6 X026 卸料门电机过流 FR3 X027 包装袋到位信号 SQ8 X030 抽气机 2 运行抽气机 X031 动吸盘袋吸起信号光电传感器 X032 动吸盘到位信号 SQ9 X033 动吸盘袋撑开到位信号 SQ10 X034 动定吸盘汇合到位信号 SQ11 X035 载物活塞上到位信号光电传感器 X036 载物活塞下到位信号光电传感器 X037 卸料口下袋有无检测信号光电传感器 X040 封口开始位置信号 SQ12 X041 封口结束位置信号 SQ13 X042 板式给料机运行信号 KM7 X043 板式给料机过载信号 FR4 X044 空压机压力继电器空压继电器 X045 空压机过载 FR5 重庆理工大学毕业论文 21 X046 空压机运行 KM8 X047 抽气机 1 运行 KM9 表 2 PLC 自动包装系统输出端点化表 输入端信号含义接入电器 Y000 大放料门正转 KA1 Y001 大放料门反转 KA2 Y002 小放料门正转 KA3 Y003 小放料门反转 KA4 Y004 卸料门反转 KA5 Y005 卸料门反转 KA6 Y006 板式给料机运行 KA7 Y007 声光报警器声光报警器 Y010 大放料门全开到位指示灯 LED1 Y011 大放料门半开到位指示灯 LED2 Y012 大放料门全关到位指示灯 LED3 Y013 小放料门全开到位指示灯 LED4 Y014 小放料门全开到位指示灯 LED5 Y015 卸料门全开到位指示灯 LED6 Y016 卸料门全关到位指示灯 LED7 Y017 包装袋到位信号指示灯 LED8 Y020 动吸盘袋吸起信号指示灯 LED9 Y022 动吸盘到位信号指示灯 LED10 Y022 动吸盘袋撑开到位信号指示灯 LED11 Y023 动定吸盘汇合到位信号指示灯 LED12 Y024 载物台上到位信号指示灯 LED13 Y025 载台下到位信号指示灯 LED14 Y026 顶袋气缸电磁阀顶袋气缸电磁阀 Y027 起袋气缸电磁阀起袋气缸电磁阀 Y030 送袋臂气缸电磁阀 A送袋臂气缸电磁阀 A Y031 送袋臂气缸电磁阀 B送袋臂气缸电磁阀 B Y032 载物活塞气缸电磁阀载物活塞气缸电磁阀 Y033 推袋器电磁阀 A推袋器电磁阀 A Y034 推袋器电磁阀 B推袋器电磁阀 B Y035 空压机运行 KA7 Y036 空压机故障报警蜂鸣报警器 Y037 抽气机 1 启动 KA8 Y040 抽气机 2 启动 KA9 Y041 封口机启动封口机 重庆理工大学毕业论文 22 N COM1 L Y000 COM Y001 X000 Y002 X001 Y003 X002 COM2 Fx2N X003 Y004 X004 Y005 X005 Y006 X006 Y007 X007 LN SB1 SB2 SB3 0kg 输入信号 40kg 输入信号 48kg 输入信号 49.5kg 输入信号 SQ3 FU 24V KA1FU KA2 KA3 KA4 KA5FU KA6 KA7 声光报警器 图 10 PLC 接口线路原理图 1 重庆理工大学毕业论文 23 N COM3 L Y010 COM Y011 X010 Y012 X011 Y013 Fx2N X012 COM4 X013 Y014 X014 Y015 X015 Y016 X016 Y017 X017 LN FU 24V L1FU L2 L3 L4 L5FU L6 L7 SQ2 SQ1 SQ5 SQ4 KA3 KA1 KA2 FR1 L8 图 11 PLC 接口线路原理图 2 重庆理工大学毕业论文 24 N COM4 L Y020 COM Y021 X020 Y022 X021 Y023 Fx2N X022 COM6 X023 Y024 X024 Y025 X025 Y026 X026 Y027 X027 LN FU 24V L9FU L10 L11 L12 L13FU L14 顶袋气缸电磁阀 SQ6 SQ8 KA5 KA6 FR3 FR2 KA4 SQ7 起袋气缸电磁阀 图 13 PLC 接口线路原理图 3 重庆理工大学毕业论文 25 N COM8 L Y030 COM Y031 X030 Y032 X031 Y033 X032 COM9 Fx2N X033 Y034 X034 Y035 X035 Y036 X036 Y037 X037 LN FU 24V 送袋臂气 缸电磁阀 AFU 送袋臂气缸电 磁阀 B 推 BFU KA7 故障报警蜂鸣器 SQ10 SQ9 KA8 SQ11 抽气机 2 运行信号 光电传感器 光电传感器 光电传感器 光电传感器 载物活塞气缸 电磁阀 推袋气缸电磁 阀 A 图 14 PLC 接口线路原理图 4 重庆理工大学毕业论文 26 N COM9 L Y040 COM Y041 X040 X041 Fx2N X042 X043 X044 X045 X046 X047 LN FU 24V FU FR4 KM7 空压机继电器 SQ12 SQ13 FR5 KM8 KM9 KA9 封口机 图 15 PLC 接口线路原理图 5 重庆理工大学毕业论文 27 3.3 电气设备控制【20】 PLC 是智能控制器，若要实现设备的动作，必须做相应的电气设备控制与 PLC 配合使用，下面给出 6 台电机的电气控制原理图，如图所示。 M1 FR1 FR1 KM1 FR1 FU1 QS1 FR1 KM2 UVW SB1KM1 SB2KM2 KA1 KA2 LN K2 （a） （b） 图 16 1 号电机电气原理图 （a） 主电路；（b）控制电路 1 号电机主要用来控制大给料门开关。 按下 SB1，交流接触器 KM1 的吸引线圈通电，接触器主触头闭合，电机接 通电源直接启动，电机正转，大给料门开启。 按下 SB2，交流接触器 KM2 的吸引线圈通电，接触器主触头闭合，电机接 通电源直接启动，电机反转，大给料门关闭。 重庆理工大学毕业论文 28 M2 FR2 KM3 FR1 FU2 QS2 FR1 KM4 UVW SB3KM3 SB4KM4 KA3 KA4 N K1 （a） （b） 图 17 2 号电机电气原理图 （a）主电路；（b）控制电路 2 号电机主要用来控制小给料门开关。 按下 SB3，交流接触器 KM3 的吸引线圈通电，接触器主触头闭合，电机接 通电源直接启动，电机正转，小给料门开启。 按下 SB4，交流接触器 KM4 的吸引线圈通电，接触器主触头闭合，电机接 通电源直接启动，电机反转，小给料门关闭。 L 重庆理工大学毕业论文 29 M3 FR3 KM5 FR1 FU3 QS3 FR1 KM6 UVW SB5KM5 SB6KM6 KA5 KA6 LN K3 （a） （b） 图 18 3 号电机电气原理图 （a）主电路；（b）控制电路 3 号电机主要用来控制卸料门开关。 按下 SB5，交流接触器 KM5 的吸引线圈通电，接触器主触头闭合，电机接 通电源直接启动，电机正转，卸料门开启。 按下 SB6，交流接触器 KM