基于PLC废纸打包机控制系统

1、基于PLC废纸打包机控制系统摘要随着人们生活水平的提高和现代工业的迅速发展，国家对可持续发展道路 的战略方针的重视，再加上目前能源紧缺，环境污染，严重的威胁到了人类。 随着利用先进的自动化技术，人机界面技术和通讯技术，设计高性能，高节能, 操作简易，维护方便，流程简单的废纸打包机成为未来趋势，所以用PLC进行 对系统进行控制是发展趋势。本论文基于全自动废纸打包机的原理，提出了 PLC控制方案。通过对废纸 打包机工作过程的分析，设计出了符合工作要求的梯形图程序，实现了 PLC对 废纸打包机工作过程的控制。本论文设计的系统具有操作简单，运动平稳性高、 工作可靠的优点。关键字：PLC 打包机液压系统

2、ABSTRACTAs people's living standards improve and the rapid development of modern Industry, the state of the road of sustainable development strategic policy attention, coupled with the current energy shortage, environmental pollution, a serious threat to the human race.With the use of advanced a

3、utomation technology, human-machine interface and communication technologies, designing high-performance, high-energy, simple operation, easy maintenance, simple process of waste paper baler become the future trend, so with the PLC to control the system is developed trends.This thesis is based on th

4、e principle of automatic waste paper baler proposed PLC control program. Through the paper balers work process analysis, design a ladder program meet the Job requirements, the realization of the PLC work on paper balers process controLIn this thesis, the design of the system is simple, smooth motion

5、 is high, work reliable.Key words: PLC； strapping machine； Hydraulic system目录摘要ABSTRACTI第I章绪论01.1可编程控制器在打包机中的应用概述01-2发展现状及发展趋势0L3研究目的及意义2L4研究的主要内容2第2章废纸打包机结构及工作原理41.1 1全自动废纸打包机的液压系统41.2 全自动液压废纸打包机结构61.3 全自动液压废纸打包机的工作过程7第3章废纸打包机控制系统硬件设计83.1 废纸打包机电气主电路83.2 控制电路设计10第4章废纸打包机控制系统软件设计184.1 三菱FX2N控制器性能，及其设

6、计方法1842系统初始化204.4 打包机自动控制22结论31致谢32参考文献错误!未定义书签。附录一30第1章绪论废纸打包机在很多旧的机床上都是采用继电器控制的，这些机床采用种类 很多的继电器来控制，组成的系统的布线很复杂，维修起来很是麻烦。而且传 统的继电器系统只能对某个打包机控制，一旦更换打包机时候，需要更换继电 器系统，以免使用周期短。在包装工业方面，我国的生产力水平一直处于较低的状态，主要表现在包 装机械产品的落后。上个世纪中叶，电子和化工有了飞快的发展，出现了一系 列的合成材料作为包装的设备，对包装行业影响很大。机电一体化的技术提高 了包装机的包装能力，出现了功能多，生产效率高的机

7、械。这种机械在机械产 业中占有一定比重，而且一直处于上升的状态。很大发达国家利用新兴的技术 开创了包装机械的新局面，并且扩大了自己的出口能力。1.1 可编程控制器在打包机中的应用概述近几年来可编程控制器(PLC)技术的普及为各种智能型仪表提供了可靠的 技术基础，在打包机控制系统方面的应用，提高了系统的可靠性和灵活性。与工控 机和单片机相比，可编程控制器应用广泛，使打包机控制系统的开发更加简单、周 期更短、使用更可靠、维护更简便。大大的提高了经济效益。旧机床电气控制 部分大多采用继电器控制，这种控制方法中采用众多的电器元件，逻辑布线复杂, 接点多，故障率高,设备运行可靠性差。用PLC能有效地解决

8、这些问题。可编程 控制器PLC (Programmable Logic Controller)在打包机控制系统中的应用具 有十分重要的意义，与以往复杂的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、用户使用方便，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、维修方便。大大提高了打包机的精度、可靠性、 灵活性和工作效率，为各种智能型仪表提供了可靠的技术基础。从而降低了打 包机的生产成本，所以可编程序控制器非常适合应用于各种机床设备的控制系 统中。有着广泛的应用前景，对打包机控制系统的研究对提升我国包装设备的 自主创新、提高国际竞争力、促进工业化发展、提升产品质量具

9、有着重要的影 响。1.2 发展现状及发展趋势废纸打包机发展现状液压传动系统是废纸打包机采用最广泛的系统，液压传动的优点是液压执 行元件很标准化、系统化和通用化，便于系统的设计、制造和推广使用。废纸打 包机的液压传动系统可以实现无级调速，调速范围大。但相对于计算机等新技术, 它又是一门较老的技术。随着科学技术的不断发展，各行各业对传动技术有了 不断的需求。特别是在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、 质量轻、功率大的各种武器装备，而废纸打包机的液压传动技术适应了这一要 求，所以使废纸打包机的液压传动技术获得了发展，在2 0世纪5 0年代，废 纸打包机的液压传动技术迅速地转向其他各个部

10、门，并得到了广泛的应用。目 前，液压传动系统在废纸打包机行业取得明显的进步，它应用的领域逐渐广阔, 成为废纸打包机不能缺少的液压传动方式。提高废纸打包机工业自动化趋势， 降低成本，研究的领域超过当今任何一门行业。而在我国废纸打包机企业大多是民营企业，技术含量不是特别高，行业内 竞争激烈，初期出现了废纸液压打包机的低成本、产品结构档次和技术含量不 高等弊端，从国外引进新技术后，在行业内应用广泛、迅速，从设计制造到相 关材料生产等，形成产业链，集成化优势突出。不过，当前液压打包机企业由 于资金不足和自有品牌优势的欠缺，液压打包机企业需要加大管理和技术改造 的投入，并设立内销部门，积极拓展内销市场。

11、1 .产品技术方面的差距我国的包装工业过去长期处于一种生产力水平低下、主体技术不高、规模 过小、游离分散生产、企业管理水平不高、国家投入不足的状况，大部分企业 仍然处于需要技术改造、技术创新、提高产品质量、加强现代化管理以及体制 转轨的关键时期。包装行业的结构调整、技术升级、产品换代、规模效益以及 布局合理、经营体制的转换等，仍是新世纪的大大重要课题。我国包装机械产品与发达国家相比，其差距主要表现在：控制技术和产品 可靠性方面较差，且技术更新的速度太慢，新技术、新材料、新工艺推广的范 围太窄。从整体水平上看，比发达国家要落后20年，现在我国包装机械产品中 仅有5%左右能够达到发达国家90年代初

12、期的水平，还有20%的产品仅能和国 外80年代的产品相比，其余60%左右仅能达到国外70年代的水平。我国的包 机在产品的开发、性能、质量、可靠性、价格、服务等方面与进口产品在竞争 中处于劣势，抵挡不了进口产品在竞争中处于劣势，抵挡不了进口产品的大量 涌入。进口设备中，一般是技术含量高或大型设备，大都是国内不能制造或达 不到使用技术要求的。如无菌包装机，大型、高速饮料灌装机、贴标机、组合 电子秤等。有的设备国内虽然也能制造，但可靠性不好，生产出的食品质量、 保质期等都不如进口设备，如冰淇淋包装机。2 .产品品种方面的差距目前国外包装机械产品的品种大约有2300多种，成套数量多，并且不断有 新技术

13、、新产品出现。国外的包装机械产品一方面向高精度、大型化发展，另 一方面向多功能方向发展。如意大利ILAPAK公司的小剂量颗粒包装机采用机 械转鼓式计量，连续式封合并裁切，一机多工位，包装速度可达120袋/分钟, 其控制系统采用微机和可编程控制器。与发达国家相比，我国包装机械产品品 种及配套数量少，只有1300多种。缺少高精度和大型化包装机械产品，在钢制 两片罐成型设备、高精度电子计量装置、高速电阻焊机、大型中空容器成型机 械等方面仍属空白。国内外的发展趋势国内废纸打包机市场竞争日趋激烈，由于可编程控制器(PLC)技术的普及为 各种智能型仪表提供了可靠的技术基础，未来应配合产业自动化趋势，朝研发

14、 技术、人才及发展更高速废纸自动打包机打包机等方向进行，在技术发展上今 后将会朝着以下四个方向努力：1、废纸自动液压打包机结构设计标准化、模组化利用原有机型模组化设计，可 在短时间内转换新废纸自动打包机机型。2、废纸自动打包机结构运动高精度化。废纸自动打包机结构设计及结构运动控 制等关系到废纸自动打包机性能的优劣，并适度地做废纸自动打包机延伸，朝 高科技产业的废纸自动打包机设备来研发。3、控制自动化。控制器是废纸自动打包机的CPU,也就是下达动作命令的大 脑，国内废纸自动液压打包机厂家普遍使用PLC控制器，触摸屏，光电开关, 虽然PLC功能很大，但仍不如DCS控制系统功能强大。未来废纸自动液压

15、打 包机必须具备多功能化、多样化、人机界面发展，基于电脑的DCS控制系统成 为废纸自动打包机发展的新趋势。4、废纸自动打包机功能多样化。具有人机界面、全自动操作、任意更改程序 控制废纸自动打包机市场需求量较大L3研究目的及意义随着经济的迅速发展，人类对自然的资源需求加大，然而对自然资源的利 用率低导致现在地球资源严重匮乏。我国纸业正经历一个需求量告诉增长的时 期，而且要减少进口原料的依赖，必须提高国内木浆的产量以及废纸的回收率 和利用率。在回收工业方面，废纸打包机的出现占据了特殊的地位。废纸打包 机是将废纸打包回收后，为首要原材料进行循环造纸，而且利用废纸造纸，可 减少砍伐森林和废纸垃圾，而且

16、废纸制浆的消耗远低于原生纤维制浆，这样既 节省了原材料，而且也减少了对环境的污染，响应了国家一向提倡的环保造纸。 所以在回收工业中，废纸打包机在行业中占据特殊地位其需求订单的大部分来 源于回收工业的各类企业；同时，其水平也对回收工业中各行各业的升级具有 特殊重要的意义。因此，废纸打包机行业的发展既取决于中国回收全行业总体 发展形势，同时又影响着全行业的健康发展。1.4研究的主要内容本课题研究的是全自动液压废纸打包机控制系统，废纸打包机的整个控制 系统是用PLC进行设计，通过PLC编程对废纸打包机的系统初始化，绞丝数 的确定，和打包机的自动控制程序进行控制，其中打包机的自动控制程序包括 推料缸的

17、前进和后退，推丝缸的前进和后退，剪丝缸的前进和后退和压模缸的 前进和后退。整个PLC编程采用梯形图设计法进行设计的。废纸打包机是用液 压系统完成，以保证由于负载较大，为避免较大的惯性力带来的冲击，具有系统 的运动平稳性要高、工作可靠优点。6第2章 废纸打包机结构及工作原理2. 1全自动废纸打包机的液压系统由于负载较大，为避免较大的惯性力带来的冲击，要求系统的运动平稳性要 高、工作可靠。根据全自动打包机的主要设计参数以及所完成的动作流程对液 压系统进行设计。全自动打包机的液压系统主要包括调压回路、换向回路、调 速回路、锁紧回路、卸荷回路组成。其工作原理如下：主缸加载系统：主缸是由电机带动柱塞泵进

18、行加载控制。在主缸加载系统 中主要包括卸荷回路以及双向锁紧回路。在泵的出油口处设有先导式溢流阀，当 泵的出口压力高于设定压力时，电磁铁通电使得泵卸载。泵的出口压力可由压力 表监测。通过三位四通换向阀控制主缸的前进和后退。液压锁可以在主缸准确 地停留在所需位置。回油路上设有冷却器可以很好地控制液压油的温度。在主 缸的加载缸进油口设有压力表以及安全阀，当压力过高时进行卸载。压模缸加载系统：压模缸加载系统和主缸使用同一柱塞泵进行加载。液压油 经三位四通换向阀对抱压模缸进行加载。电磁铁通电使三位四能换向阀右位接 通，压力油经液控单向阀以及调速阀到压模缸。当打包完成时电磁铁通电，使得 换向阀的左位接通。

19、液压油压力高于液控单向阀的设定定力，单向阀反向接通, 压模缸的压力油就经单向阀流回油箱，使压模缸卸载退回。剪丝液压系统：剪丝缸是由电机带动齿轮泵进行加载。在齿轮泵的出口处设 有先导式溢流阀，电磁铁通电时阀的外控口和油箱相连，使齿轮泵卸载。当检测 装置检测到打包件的长度达到设定值时，电磁铁通电使三位四通换向阀左位接 通。液压油经单向节流阀使剪丝缸伸出执行剪丝动作。由于全自动打包机液压系统比较复杂，使用集成阀块（一种液压系统无管化 连接方式）可省去大量管子和接头，充分利用各个液压元件的功能，使得结构更 紧凑，密封性更好，便于安装、调试和维护。全自动打包机液压系统是由两个分区组成，若使用一个集成阀地

20、对其进行 连接，不仅结构过于繁琐，而且也不利于加工和安装。设计中采用了主缸和压模 缸液压油路集成阀块以及剪丝缸和绞丝缸液压油路集成阀块相配合的方案。主缸和压模缸液压系统油路中，用一个集成阀块连接主要部件，其原理框 图如图2“所示。将先导式溢流阀的进油口 1P0、单向阀的进油口A、压力表的进 油口Pi以及主油路汇合一起成为进油口P;单向阀的出油口B和控制主缸动作 三位四通换向阀的进油口 2PC以及控制抱紧缸动作的三位四通换向阀的进油口 3P相连；液压锁选用的是叠加式的，其出油口 1A连接到主缸的有杆腔CA、压力表的进油DlPr以及安全阀的进油口；先导式溢流阀的出油口"0、3个三位四 通

21、阀的出油口2T和3T、2个安全阀的出口41和5T汇合在一起成总回油口1 口回 油箱。E力志块原理图剪丝缸和绞丝缸液压系统油路中，用一个集成阀块连接主要部件，其原理 框图如图22所示。将先导式溢流阀的进油口止0、单向阀的进油口人、压力表的 进油DPr以及主油路汇合一起成为进油口好单向阀的出DB、三位四通换向阀 的进油D2P以及单向阀的进油D3P相连；双单向节流阀的出油D2A连接到绞 丝缸的无杆腔1CA、出油D2B连接到绞丝缸的有杆腔1CB;控制剪丝缸的双单 向节流阀的出油D4A连接到剪丝缸的无杆腔2CA、出油D4B连接到剪丝缸的 有杆腔4B;先导式溢流阀的出油口110、三位四通换向阀的出油口2丁

22、、二位四通 换向阀3T汇合在一起成总回油口丁回油箱IPO2P2AP一2CB4B4A : 2cA图22剪丝缸和绞丝缸液压油路集成块原理图2.2 全自动液压废纸打包机结构全自动液压废纸打包机的结构，如图23所示，由8个部分组成：送料机构，推料机构，压料机构，推丝机构，绞丝机构，压膜机构，辅助机构QOOO图23废纸打包机的结构机架是本机的基础件，有型钢和钢板焊接而成，上梁的中部装有主油缸,活塞杆的端部连接压头，用它对装在模具内的废纸施加压力。机架的下梁上， 对称装有两个起模油缸，它们的功能是将模具举起或放下。压缩室有模具和防 尘罩组成，模具上面连接的是防尘罩，利用防尘罩的伸缩性，以便于蜜桔的升 起。

23、在侧面和它连接的是进料装置，在一端有侧油缸，活塞杆的端部连接有柱 塞。柱塞的前进或后退把废纸从储料室推进模具内。储料室的废纸由抽风机抽 进。在模具侧面的机架上装有自动打包装置，由穿针和打结器组成。穿针安装 在机架的管架上，制成半圆形，尖部有一穿绳孔。穿针的运动是通过四杆机构 实现的，并由打捆机构离合器加以控制。传送带底板做成带有凸起的横板，这 样在运送废纸的过程中可以防止废纸下滑。由单独的送料电动机驱动装在轴承 座上的滚轮，滚轮带动其上的送料带轴套，从而使送料带运动将废纸打包机构, 等待压缩。2.3 全自动液压废纸打包机的工作过程全自动液压废纸打包机工作过程如图24所示(1)按下启动按钮，传送

24、带开始动作(2)高压泵电磁阀得电后，推进装置开始工作，将推料推进仓内，反复来回 动作，完成推料进模的动作。(3)当压力继电器动作时，打包机开始打包。压料缸电磁阀得电后，压料缸 开始工作，当压料缸前进到预先设定好的位置时，进入下一步。(4)推丝电磁阀得电后，推丝开始，当推丝到拉时，开始剪丝，进入下一步。(5)纹丝电磁阀得电，绞丝开始，当达到预先设定好的绞丝数时，绞丝结束, 推丝缸退。(6)压膜电磁阀得电，压膜开始，当压膜前进到预先设定好的位置时，模具打 开，包件出模，当包件出来以后，压膜缸后退。图24废纸打包机工作过程第3章 废纸打包机控制系统硬件设计3.1废纸打包机电气主电路废纸打包机主电动机

25、电路如图3-1所示，用380V交流电网供电，它提供设 备需要的交流电源盒直流电源。图31主电动机电路主电动机45KW,采用星三角电路启动，控制电路如图32和图33所示。打包机动作顺序表见表31和表32, PLC输入/输出分配图，如图34所示。18图3-2低压侧星三角启动电电磁阀控制电路如图33YV1：低压泵电磁阀得电YV3：推料缸前进电磁阀得电YV5：压模缸前进电磁阀得电YV7：剪丝缸前进电磁阀得电YV9：推丝缸前进电磁阀得电YV11：油电动机正转电磁阀得电KT：时间继电器FU1：熔断器M；交流电动机SB1：急停按钮SB3, SB4：油泵启动，输送带停止TA：电流互感器A：电流表KA1-KA1

26、2：中间继电器HL2, HL3：指示灯YVAYV12:阀用电磁铁YV2：高压泵电磁阀得电YV4：推料缸后退电磁阀得电YV6：压模缸后退电磁阀得电YV8：剪丝缸后退电磁阀得电YV10：推丝缸后退电磁阀得电YV10：油电动机反转电磁阀得电QF1, QF2：断路器FR：热继电器KM1-KM3：交流接触器SB2, SB5：油泵停止，输送带停止TC：控制变压器V：电压表HL:指示灯XS：模数化插座P：压力继电器KM：交流接触器图3-3电磁阀控制电路3.2控制电路设计打包机动作顺序表见表3“和表32,其中“+”表示得电，表示断开。表3-1全自动液压废纸打包机动作顺序表1TA1TA2TA3谢城城腑避TA10

27、匍加2SQ1SQ2SQ4S®S36SQ7SQ8口P渊44+W ffi4+工+册4+隧E+T»1+4*+能 假+表32全自动液压废纸打包机动作顺序表2符 号作用符号作用YA1低压泵加载电 磁阀得电SQ1推料缸 后退到 位YA2高压泵加 载电磁阀得电SQ2推料缸 前进到 位YA3推（压）料缸前 进电磁阀得电SQ3压料缸 后退到 位YA4推（压）料缸后SQ4推丝缸退电磁阀得电后退到 位YA5压模缸前进电 磁阀得电SQ5推料缸 前进到 位YA6压模缸后退电SQ6剪丝缸磁阀得电后退到 位YA7剪丝缸前进电 磁阀得电SQ7剪丝缸 前进到 位YA8剪丝缸后退电SQ8压模缸磁阀得电后退到

28、位YA9推丝缸前进电 磁阀得电SQ9)模缸前 进到位YA10推丝缸后退电 磁阀得电N绞丝计 数器YAH油电动机正转 电磁阀得电P压力继 电器发 信息YA12油电动机 正转电磁阀得 电PLC输入/输出分配图如图3-4PLC输入/输出分配表输入 端口符号作用输出端口符号作用X00SQ1推进缸后退 到位信号X22SB8绞丝缸后退 信号X01SQ 2推进缸前进 到位信号X23SB9绞丝缸后退 信号X02SQ3压料缸前进 到位信号X24SB10绞丝反 转信号X03SQ 4推丝缸后进 到位信号X25SB11压模缸前进 信号X04SQ 5推丝缸前进 到我信号X26SB12压模缸 后退信号X05SQ 6剪丝缸

29、后退 到位信号X27SB13停止信号X06SQ 7剪丝缸前进 到位信号Y00KA1低压泵加载 电磁阀得电信号X07SQ 8压膜缸后退 到位信号Y01KA2高压为 电磁检 信乏加载 国得电 号X10SQ 9压膜缸前进 到位信号Y02KA3绞丝缸后退 信号XUSQ10绞丝计数 输入信号Y03KA4推（压）料缸 回程 电磁 阀得 电信 号X12P压力继电器 发信信号Y04KA 5压模缶 电磁用 信号工前进 国得电X13SB1启动信号Y05KA6压模缸回程 电磁阀得电 信号X14SB2推料缸前进 信号Y06KA7剪丝缶 电磁检 信工回程 即得电 号X15SB推料缸后退Y07KA剪丝缸回程3信号8电磁阀

30、得电 信号X16SB4压料缸前进 信号Y10KA9推丝缸前进 电磁阀得电 信号X17SB5推丝缸前进 信号Y11KA10推丝缸回程 电磁阀得电 信号X20SB6推丝缸前进 信号Y12KA11油电动机正 转电磁阀得 电信号X21SB7推丝缸前进 信号Y13KA12油电动机反 转电磁阀得 电信号其中HL：超时报警指示灯HA：超时报警喇叭 gs1 FU KA2 P£ Sc§&11c gDKA3KA4 FHKA5 KA6 KA7KA8 FUKM2l-lqo118 言*Y4Y 忑 5tz =f-gg46*YIKA10KA11KA12 FUHL HAYY i1Y i, CO*c

31、 gcs1 I§2_!sr-< 三*§毒_AX O2百 3X4X O5_O)百X占尸><J><手2X I-X工3X5><gX2XZX 00_X243_X 25X CO6XOs图3-4 PLC输入/输出分配图第4章废纸打包机控制系统软件设计PLC打包机系统的设计，可以说整个设计核心的是软件的设计。本课题选用 三菱FX2N系列可编程控制器来实现打包机的控制。打包机的继电器控制系统是 一个很庞大的系统，有很多的电器元件，而且布线也较为复杂，如果进行维护 起来其麻烦程度可想而知。相较于继电器接触器系统没有复杂的硬件电路，改 变控制状态时也不

32、需要重新设计和安装，只需要改变程序设计。使更新的周期 缩短了，加大了硬件的使用效率。PLC目前在工业上有着很重要的应用，很多的 企业都加以使用，大大提高了生产效率减小了投入资金。打包机是个劳动强度 很大，如果速不够，质量不好，直接影响着打包机的质量。本文的重点是研究如何利用PLC来实现打包机控制系统设计，采用的是日 本三菱公司的PLC,三菱公司的PLC在各个领域都有很好的应用，使用起来方便, 便于维护。打包机的本质还是机床设备，会牵涉到很多的动作，我们采用的程 序设计方法是顺序程序控制设计法也称为步进控制设计法，具体采用的是步进 梯形指令进行编程。这是目前比较流行的简单易懂的编程方法，能使得维

33、护人 员很轻松地进行维护。在具体程序设计中，用到了三菱公司FX系列特有的状态 初始化的指令1ST来简化程序的结构设计。其中程序具体包括打包机的自动执行 程序。4.1 三菱FX2N控制器性能，及其设计方法本文使用三菱FX2N可编程控制器，下面介绍一下三菱FX2N可编程控制器 性能。FX2N是FX系列中功能最强、速度最高的微型可编程控制器。它的基 本指令执行时间高达0.08 口 s每条指令,远远超过了很多大型可编程程序控制器。 用户存储器容量可扩展到16K步，最大可扩展到256个I/O点，有5种模拟量 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、多种 RS-232C/RS-422

34、/RS-485串行通信模块或功能扩展板，以及模拟定时器功能扩展 板，使用特殊功能模块和功能扩展板，可实现模拟量控制、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多点定时器、200 点16位加计数器、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，这些编程元件对于一般的系统是绰绰有余的。FX2N有128种功能指令，具有中断输入处理、修改输入滤波器时间常数、 数学运算、逻辑运算、浮点数运算、数据检索、数据排序、PID运算、开平方、 三角函数运算、浮点数运算、脉冲输出、脉宽调制、ASCII码输出、BCD与BIN 的相

35、互转换、串行数据传送、校验码、比较触点等功能指令。FX2N内装时实钟, 有时钟数据的比较、加减、读出/写入指令，可用与时间控制。FX2N还有矩阵 输入、10键输入、16键输入、数字开关、方向开关、7段显示器扫描显示、示教 定时器等方便指令。详细技术性能表格参见附录。4.1.2设计方法的比较及选择1梯形图的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的方法来设计梯形图, 在一些典型电路的基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，不断地修改 和完善梯形图。有时需要多次反复地调试和修改梯形图，不断地增加中间编程 元件和辅助触点，最后才能得到一个满意的结果。这种设计方法没有规律可以遵循

36、，具有很大的试探性和随意性， 最后的结果不是唯一的，设计所用的时间、设计的质量与设计者的经验有很大 的关系，所以有人把这种设计方法叫做经验设计法，它可以用于简单的梯形图 （如手动程序）的设计。用经验设计法设计复杂系统的梯形图，存在着以下问题：（1）设计方法很难掌握，设计周期长 用经验法设计系统的梯形图时，没 有一套固定的方法和步骤可以遵循，具有很大的试探性和随意性，对于不同的 控制系统，没有一种通用的容易掌握的设计方法。在设计复杂系统的梯形图时, 用大量的中间单元来完成记忆、联锁和互锁等功能，由于需要考虑的因素很多, 它们往往又交织在一起，分析起来非常困难，并且很容易遗漏一些应该考虑的 问题。

37、修改某一局部电路时，很可能会“牵一发而动全身“，对系统的其他部分 产生意想不到的影响，因此梯形图的修改也很麻烦。（2）装置交付使用后维修困难用经验法设计的梯形图往往非常复杂，对 于其中某些复杂的逻辑关系，即使是设计者的同行，分析起来都很困难，更不 用说维修人员了，给可编程控制器控制系统的维修和改进带来了很大的困难。2顺序控制设计法简介顺序控制设计法，按照生产的工艺流程的要求来进行的控制。生产过程中 执行机构根据内部状态以及时间的顺序，在输入信号输入的情况下进行有效的 自动地操作被称为顺序控制。很多的工程师也将顺序控制设计叫做步进控制设 计法。这是一种很容易掌握的而且对于熟练者可以提高设计效率的

38、方法。程序 在需要修改时也很方便。根据三菱自己的编程手册，顺序设计的方法可以减小 很多的设计时间，有经验的设计师会将需要几个星期的设计周期缩短到只需半 天的时间，而且可以完成仿真和调试。顺序控制设计法并不是只在PLC控制系 统当中有，实际上在继电器控制的系统中，这种方法就已经有了很多的应用， 可以说是个有历史的设计思想。在继电器控制系统中，用带有触点的步进式选 线器来实现，但是继电器控制系统由于本身的触点会有一定磨损造成接触不良, 所以并没有很好的稳定性。在出现了很多的中小规模的集成电路时，这种方法 因为其可靠性不高而被淘汰。出现可编程逻辑控制器后，设计者在设计程序采 用这种顺序控制法，发现效

39、果很好，于是产生了很多的有关顺序功能图的语言, 直到现在为止，顺序控制程序设计的方法依旧是程序设计者较为多的使用的方 法。由于本文程序是自己进行设计，所以在顺序控制法上的经验欠缺，所以本 论文PLC设计采用了梯形图经验设计法进行设计4.2系统初始化打包机在工作时动作较多，切各个动作之间有严格的逻辑关系，每一工步 的控制均可采用自动控制模式，PLC采集现场行程开关，光电传感器和压力传 感器的信号，以控制下一个动作的触发，并在压力值越界时发出报警信号。整 个程序的控制方式为顺序控制，程序共分4个部分。（1）系统初始化；（2）绞丝数的确定；（3）打包机自动控制程序；（4）打包机手动控制程序;初始化要

40、完成的动作有: 推料缸初始化：推料缸后退到（K1）的位置。推丝缸初始化：推丝缸后退到（K4）的位置。剪丝缸初始化：剪丝缸后退到（K6）的位置。压模缸初始化：压模缸后退到（K8）的位置。自动初始化程见附录所示，单机触摸屏按钮（自动初始化Ml）,进入自动 初始化状态。废纸打包机工作流程图如4-1所示。图4-1废纸打包机工作流程图4.3 绞丝数确定当（初始化完成灯M13）亮后，返回主菜单，根据打包的大小和废纸的质量, 需确定打包机绞丝的数值，单机相应的按钮，将相应的数据输送到绞丝计数器。 绞丝数确定流程图，如图42所示。图4-2绞丝数确定流程图4.4 打包机自动控制在系统初始化和绞丝数确定的基础上，

41、单机“开始”按钮，打包机按照顺 序开始工作。按下启动按钮，继电器M8002得电，置位SO,SO置位后，SlS200开始成 批复位，同时S1开始置位，高/低压泵电磁阀得电，线圈Y2得电，推料缸前进, 推料缸前进到位后，T200复位，S2, S3置位，进去下一程序。如图4-3所示。图4-3推料缸前进程序当S2得电，线圈Y3得电，推料缸开始后退，当推料缸后退到位时，感应 器发出信号，S4, S5置位，X0开关闭合，此时复位T20L进去下一程序。如 图4-4所示。S2SIL“卷篇£石退到城-1I二一席科£：后退到位RSJ T2Q1( SEI S4Z1 日力送电用笈住HI SIT S

42、5（膝图4-4推料缸后退程序S3得电，线圈Y10得电，推丝缸前进到位时，感应器发出信号，X2闭合,图4-5推丝缸前进程序S4得电, 号，X3闭合,线圈Y11得电，推丝缸开始后退，当后退到位时，感应器发出信 复位T203,同时置位S8,S9,进去下一程序。如图4-6所示。图4-6推丝缸后退程序S5得电，线圈Y5得电，剪丝缸前进，当前进到位时，X20感应器发出信号, X4闭合，复位T204,同时置位S1O,S11,进去下一程序。如图4-7所示。图4-7剪丝缸前进程序S6得电，线圈Y7得电，剪丝缸后退，当后退到位时，X20感应器发出信号, X4闭合，复位T204,同时置位S1O,S11,进去下一程序

43、。如图4-8所示。35二一店冷冥江>卜X224感揖器发茫-匕石J2J3 四口Q72 as图4-8剪丝缸后退程序S7得电，线圈Y4得电，压模缸前进，当前进到位时，X24感应器发出信号,X6闭合，复位T206,同时置位S14,S15,进去下一程序。如图4-9所示。1206S7_| STLrik IMS S2QQ程序X近襟4：的进到位-IIX21压力雉电黑发片HI£ RSI 7206L SET Sil£ SET SIS>压窗ITS!进到反3-图4-9压模缸前进S8得电，线圈Y5得电，压模缸后退，当后退到位时，X26感应器发出信号, X7闭合，复位T207,同时置位S0

44、,程序返回原点，循环开始工作。如图4-10 所示。S3 ,11 T2UTi'L卜厂岛升圻田桂怔后位TIHI三T5 >-压粒包后暹C侬»Y HE RIM >_CM18 A在梭怔后画位L tST T20T 3-图4-10压模缸偶退程序4.5 向PLC导入程序向PLC中输入程序的过程本设计采用FX232AVV接口单元，可将RS232C 信号和RS422信号进行相互交换，实现通过计算机的编程软件SWOPC- FXGPAVINC向PLC中导入程序。信号的传送速度为9600bit/S<>其接线如图 所示。系统配置：（1）计算机：要求机型是IBM PC/AT （兼容

45、），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的编程软件SWOPC- FXGPAVIN-C （可存 VVindows3.1 或 Vindows95 以上操作系统运行）。（3）接口单元：采用FX-232AWC型或RS232C/RS422转换器（便携式） 或FX232AW型RS232C/RS422转换器（内置式），以及其他指定的转换器。（4）通信线缆：采用FX-422CAB缆线型RS-422缆线。通过软件向PLC导入程序的操作步骤如下所式：首先进行打开文件一新文件菜单操作，创制新文件图形界面如图4-11所ZJo图4-11创建新文件界

46、面(5)在所出现的PLC类型设置中选择相应的PLC类型，因为本设计采用 的是三菱公司的FX2N系列的PLC,所以在次对话框中选择FX2N/FX2NC选 项。然后点击确认选项，如图412所示。图412选择PLC界面(6)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 转化完指令表程序后如图4-13所示，然后点击PLC-端口,设置进入端口设置选项中，根据计算机与PLC的实际连接端口进行COM 口的选择,如图414所示m 文件电)郅52吏我 视困处)1 口好度| |阿| |沙电|回回|目向而国| 或及 ®a传送);项(Q) HUI浜器数据传送41圉因E3因WQ 1 1H&

47、#163;存的霸清除©审行口设宣3120) Q).ELC 口令修改琪删除Qs).遥正运行/f?止。). .HJC诊舒.东秣跟踪(§)“0STLS21LPM80412LPM8044：SETS205S7LS208OUTY000?LI'X00?6SET321：端口设置10STL52111OUTY00112LPX01718SETS2215SET328173TL322ISOUTY002ISSTLS23Z0OUTYOWnSTL5ZZ22SILS2323LUXOOO24LUX00225STLS24图4-13转化指令表后界面c SWOFC-FXGP/W1灼诩Q1圜I有囹盒LJ 智。由画画西厄厂图 回急/I必/11=： 11 1图4-14选择连接端口界面(8)接下来选择PLC-传送一写出操作选项，如图4-15所示，进入 的菜单如图4