【PLC技术在自动化生产中的应用探究5700字（论文）】

PLC技术在自动化生产中的应用研究摘要在这个迅速发展的信息社会，社会在进步，科技在迅猛发展，一切工业生产都在讲究生产效率。企业要想在残酷的市场竞争中生存并长久的发展，就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，方能使企业得以站稳脚步，立足于不败之地。现在生产的产品都是由机器代替人工，统一的流水线和高效的工作效率，全自动的生产线极大的节约了人资资源成本，也使得工厂用节省下来的资金开展多样化的业务。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。关键词：生产线；包装；PLC；设计目录TOC\o"1-3"\h\u8689摘要 114114第一章绪论 4304731.1研究背景 4152921.2包装生产线的设计目的和意义 4281871.3任务提出 5277801.4控制要求说明 611242第二章包装生产线的方案设计 731432.1设计内容 7256562.2系统控制总框图 815316第三章电气元件的选择及I/O地址分配 947483.1可编程控制器 922003.2电源开关和按钮的选择 953253.4接触器和热继电器的选择 10200523.5传感器的选择 10193893.6I/O地址分配 10184913.7元器件清单 1123685第四章PLC程序设计 1326984.1控制电路图 13264324.3包装生产线梯形图 1426236第五章总结 1719144参考文献 19第一章绪论1.1研究背景现代社会中，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。自动化系统为人们的生活带来许多便利，促进了工业加工生产的效率，拉动了社会生产力，从而为改善人们的生活与提高社会经济水平作出巨大贡献。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。在全自动生产系统没有产生之前，产品的生产步骤一般是称重、包装,而需要进行称重、包装的产品是成百上千，甚至上万个，这些工作全部由工人来做。工人需要长期坚守在岗位上，工作程序复杂枯燥，还消耗工人们的精力，致使工作效率不高，这种工作方式跟不上时代的步伐，需要被淘汰。为了现代生产方式跟上时代的脚步，满足市场产生的需求，因此必须开发出全自动的生产模式来代替传统的人工劳动，从而促进社会进步，提高综合国力。可见自动装箱技术的应用前景十分广阔。1.2包装生产线的设计目的和意义包装生产线是符合现代生产需求的全自动化生产线，这种生产线和以往的生产线相比，提高了生产速度，在工作中也减少了工作失误，是将机、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、工字角边封箱、批号打印、纸箱捆扎、直角转向、纸箱#字捆扎等都不再需要人力的参与，各种产品的加工在流水线上就可以完成。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。通过采用全自动的生产线也为工人们缓解了许多压力，减少了工人从事危险的生产工作的风险程度，把工人们从具有高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。全自动生产技术有许多优势，尤其在对产品的包装上极大提高了工作效率，电子监测系统越来越完善，机器在运作过程中几乎不会出现设备故障等问题，并且可以不间断、不休息的进行工作，也减少了工人们安全事故的产生。综上所述，全自动生产线具有的这些优势，使其在生产活动中被广泛应用。1.3任务提出包装生产线示意图如图1-1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。当合上电源开关，传送带2启动，包装箱随传送带2运动并到达指定位置，碰到光电开关SC2停止。为了使商品在传送带上可以顺利的送到包装箱里，需要将空箱子放在传送带的终点，还需要在传送带上安装光电传感器，随时监测包装箱是否包装好。包装箱到达SC2后，传送带2停止，时间继电器延时两秒后，传送带1运动，物品放在传送带1上，为了准确的计算包装品数量，在物品流出传送带1时，由物品检测器计数，传感器根据在物品通过时发出的脉冲信号计数。当流入包装箱的产品为10个时，传送带1停止，阻止后面的物品流出，同时传送带2启动运行，已包装的包装箱流出，同时下一个空包装箱到达指定位置，完成一个工作过程。如果不按停止按钮，该生产线将按着规定工作顺序工作循环下去，如果想要使传送带1和传送带2停止工作，需要按下总控制按钮。图1-1流水线工作图1.4控制要求说明①SB1是启动按钮，SB1控制着传送带1和传送带2，开启启动按钮时，传送带1上的产品可以传送到传送带2上。②传送带上有较多物品时，挡板会自动开始工作，持续上升，暂时阻止后面的产品往前面运输，可以调节传送带上运输物品的速度，以免造成堵塞。③SQ3可以控制挡板上升的速度，当挡板升到上限时，按下SQ3可以使挡板停止运动，操作推动器使挡板上的产品向前行驶。④当推动器行驶到终端时，按下SQ2停止推动器运动，再按下M2，使推动器后退重复这一动作。⑤当推动器的位置到达初始位置时，按下开关键使推动器停止运动，再按动控制挡板的开关键，把挡板降下来。⑥等挡板下降到初始位置时，再按下SQ4，使挡板停止运动。第二章包装生产线的方案设计2.1设计内容现在人们买东西都看东西的外包装，产品的包装精美，就显得高端，而销量就会越来越好，因此需要升级包装机，使包装机可以进行各种复杂的精美包装。物品下落，传感器计数计数到10，M1停止M2运动到SQ2M2停止M1运动包装箱运动物品下落，传感器计数计数到10，M1停止M2运动到SQ2M2停止M1运动包装箱运动开关启动，传送带2运动图2-1包装生产线的工作流程自动化系统有两个传送带，两个传送带分别有着不同的作用：传送产品和传送包装箱。传送带把装好的包装箱运走，并且把空箱子运过来。由自动包装生产线的工作流程可以发现主要有传送带运动，计数器计数几部分组成，所以该系统输入信号有：启动信号，传感器计数，包装箱到位检测，过载保护等。输出信号有：计数器计数输出，电动机带动传送带运动等。2.2系统控制总框图系统硬件由光电开关、电磁阀、电动机等组成，操作人员为系统设置好各种指令，机器可以自己检测传送带上产品的运输位置，并控制好挡板和传送带行驶的位置，使机器可以在不参与人力的情况下自己运转；PCL可以自动扫描系统上每个配件运行的状态，可以随时切电来控制设备的升降，从而完成从包装箱到位到产品落入包装箱内完成计数，流动的过程，完成一个工作流程。控制元件检测元件输入输出单元控制元件检测元件输入输出单元中央处理单元CPU执行元件图2-2系统硬件配置机构框架图第三章电气元件的选择及I/O地址分配3.1可编程控制器可编程控制器的英文翻译是PrograableControer，可以缩写成PC，个人计算机的英文翻译是PersonalComter混淆，两个英文的缩写经常令人分不清，因此通常都称其为PLC，PLC相当于一个微型处理器，是互联网+信息+自动化的产物，这种处理器使用方式简单，提高了工厂生产的工作效率，提升经济效益，取代了传统的继电器控制系统，目前被人们广泛应用在工业生产活动中，在工业生产自动化中的地位举足轻重，不可动摇。3.2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。断路器相当于开关的作用，可以连接和切断两个设备之间的电流，在设备发生短路故障时，断路器可以及时切断电路，维护设备的安全，这种极具安全性的设备深受大众的喜爱。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；通过动作速度来划分，可以区分为加快型和大众型；通过极数分，可以分为一级，二级等；通过安装方式来划分，可以分为插入式，固定式等。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。设备上采用的开关是按钮开关，操作非常简单，设计也很简单，一般用在电气设备中，可以控制电路。手动控制开关可以控制电流，使电流输送到设备上，操作设备运转。3.3熔断器的选择在设备的电路发生短路故障时，熔断器可以及时切断电源，从而保护设备。当设备的电路运行一段时间之后，会产生热量，这些热量会使熔断器中的熔体融化，从而把电路切断；熔断器就是在此基础上制作成的保护电流的装置。熔断器可以用在高低压的配电系统中和所有用到电流的设备中，熔断器可以保护电路的这一性质，使其受到了广泛应用。3.4接触器和热继电器的选择接触器是指可以搭建设备之间的桥梁的装置，一般可以用在配电和用电中，对于接触器的解释是，在工业用电里用线圈作为介质，使电流流经线圈后产生的磁场，使接触设备的触头关闭，从而保护电器。接触器由三部分组成，分别是：电磁系统，触头系统、灭弧装置。接触器的控制对象主要是电动机、电热设备、电焊机及电容器组等。在电路之间运行的电流会随着运动产生热量，这些热量会使金属片发生形状上的变化，当金属片变形到一定程度后，会推动连杆运动，连杆使电路断开，这就是热继电器的工作原理。热继电器批示分支电路暂时和主电路断开来保护设备，并且其具有制造工艺简单，体积小等一些优势，因此，深受大众们的喜爱。3.5传感器的选择传感器，顾名思义，可以检测某些信息，并且把这些信息通过互联网的方式传送到人们可观测的平台上，在这个过程中，可以记录信息，可以将信息转化成其他物质存在。传感器是全自化生产系统中参与自动检测和自动控制的重要组成部分，传感器内含有非常敏感的部件，可以迅速的传出需要的信息，组成结构也很简单，操作起来也方便。3.6I/O地址分配3.7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：220V第四章PLC程序设计4.1控制电路图PLC控制系统内的组成部分几乎都是I/O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，在连接电路的接口后，可以将各种开关转换成不同的信号，每个PCL之间接触电路的接口可能有所不同，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。图4-1PLC输入接线图4.2程序主电路图包装系统中，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在工作时产生的电压是225V（AC）,传感器在工作时产生的电压是25VDC。参与PLC控制系统的部件有继电器、接触器等许多的低压电器，这些低压电器构建了一个具有高压电流的电网络，通常有两种控制回路：AC225V与DC25V两类。作为控制回路设计同样必须将保护系统运行的安全作为核心出发点，此设计完成后，需要保证设备可以正常运转，还要将部件之间相互关联起来，减少电流，短路等故障的产生，如果发生这一故障，需要有应急措施。在设计控制回路时，需要使整个操作系统简单容易上手，方便在日后出现电路故障时，可以及时维修；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。图4-2主电路图4.3包装生产线梯形图在进行PLC编程时可以采用两种方法，一种是经验设计法，还有一种是逻辑设计法。在逻辑设计法中，普遍采用代数，通过代数把各线路之间的逻辑关系表达清楚，形成梯形图。在运算代数的过程中，运算过程比较复杂并且历经的时间也长，因此，许多人都喜欢用经验设计法。经验设计法大多采用以往的经验，在设计过程中，学习继电接触器中的各个线路如何运行，这种方法和继电接触器控制线路的方法一样，画出来之后可以发现，在信号的输入和输出以及控制上，几乎完全一样。对于了解继电接触器控制系统的专业人士来说，在用设计经验法设计包装生产线时非常高效、快捷。 图4-3梯形图第五章总结通过这次研究，可以提升自己的专业知识水平，还可以积累不少关于电路的经验，除此之外，还有需要完善的地方，本文讲了如何设计电气控制系统软件和硬件的方法，并且这个设计过程是有效的，可以使设备按照预想的效果运转。设计过程简单明了，方便在发现电路故障或者是设计方法有不足的地方，可以及时的改进，在设计整个电路的过程中，也加入了许多保护装置，譬如熔断器装置。PLC也在工业生产全自化系统中发挥着重要影响，可以产生信号并传送到人们可观看的