自动装箱控制系统设计

题目：自动装箱控制系统设计

摘要产品的生产日益扩大即也增加了工人对产品的计数和包装的工作量。为了减少人们的劳动时间和繁重枯燥的工作量，并且为了增加工作生产效率。该文章的主题是研究基于PLC的控制系统，而且是自动装箱控制系统。这个总共需要用两个传送带的系统，一个是空箱传送带它就是传送空箱子，另一个是产品传送带主要是传送产品。空箱传送带起到的作用是传送装产品的空子箱，总的来说就是一个箱子装满之后就运走，然后在运来一只空箱子继续装东西，再装满后在运走。但是咋样才能让这个空箱子刚好在产品的正下方，以便刚好接住产品，那我们就要想办法在传送空箱的传送带的中间加一个限位开关，它就是来感应箱子是否准确到位。产品都是经过传送带的运输从车间传送出来然后落入包装箱之内，每当这个产品走到了传送带的末端，它自己就落进箱子里了，因为我们设有传感器，当有产品落入时就会变成计数脉冲。一个传送带需要一个电机来控制。这个控制系统具有以下的特点：（1）精度还算是高（2）成本消耗低（3）具有较强的抗干扰能力（4）它坏了的话维修也比较容易，所以它有较大的利用价值。关键词：可编程序控制器（PLC）；自动装箱控制系统；传送带的控制

AbstractTheincreasingproductionofproductsalsoincreasestheamountofworkthatworkershavetodotocountandpackthem.Inordertoreducepeople'sworkingtimeandheavyandboringworkload,andinordertoincreasetheproductivityofwork.Inthispaper,thePLC-basedautomaticpackingcontrolsystemisstudiedcarefully.Thesystemhastwoconveyorbelts,anemptyboxconveyorbeltandaproductconveyorbelt.Thefunctionoftheemptyboxconveyorbeltistotransporttheproductbox,whichistotransporttheboxfullofproductsandreplaceitwithanemptybox.Inordertomaketheemptyboxexactlyalignwiththeendoftheproductconveyorbelt,sothattheproductcanfallintotheemptybox,weputalimitswitchinthemiddleoftheemptyboxconveyorbelt.Itcandetectwhethertheemptyboxisinthecorrectposition.Theproductconveyorbelttransferstheproductfromtheworkshoptothepackagingbox.Whenaproductisdeliveredtotheend,itwillautomaticallyfallintothepackagingboxandbereplacedbyacountingpulsebyasensor.Thetwoconveyorbeltsarecontrolledbytwomotors.Thiscontrolsystemhasthecharacteristicsofhighprecision,lowcost,stronganti-interferenceability,anditsoperationandmaintenanceissimple,ithasagreaterusevalue.“KeyWords”:PLC；Automaticpackingcontrolsystem；Conveyorbeltcontrol

目录第1章绪论 I1.1选题背景 I1.2国内外研究现状和技术分析 I1.2.1国外研究现状 II1.2.2国内研究现状 II1.2.3本课题研究的目的及意义 III1.3自动装箱控制系统设计的重点难点核心问题及方向 III第2章自动装箱控制系统的总体设计 IV2.1控制系统的整体要求 IV2.2控制系统整体设计 VII2.2.1系统设计的整体思路 VII2.2.2PLC软硬件的选择 VIII2.3此章小结 XI第3章常用的元器件及其的选型 XII3.1主要元器件的选型 XII3.1.1传感器的选择 XII3.1.2电动机的选择 XIII3.1.3接触器的选择 XIV3.1.4热继电器和继电器 XV3.1.5变频器的选择 XVI3.1.6熔断器的选择 XVI3.1.7制动电阻的选择 XVII3.2其余电器的选型及其介绍 XVIII3.2.1SPD浪涌保护器 XVIII3.2.2反射式光电传感器 XX3.2.3电源滤波器 XXI3.2.4阻容吸收器 XXI3.3此章小结 XXII第4章自动装箱控制系统硬件设计与实现 XXIII4.1自动装箱控制系统的硬件总体设计 XXIII4.2自动装箱控制系统的硬件选型 XXIII4.2.1可编程控制器（PLC）的选型以及I/O点的计算 XXIII4.3I/O口分配表与电气原理图 XXV4.3.1I/O口的分配表 XXV4.3.2I/O口的分配 XXVII4.4远程监控 XXX4.5此章小结 XXXII第5章系统仿真及调试 XXXIII5.1软件编程 XXXIII5.1.1顺序功能图 XXXIII5.1.2程序设计 XXXIV5.2触摸屏仿真及调试 XXXV5.3此章小结 XL参考文献 XLI致谢 XLII附录 XLIII

第1章绪论1.1选题背景经历过几次工业革命以后，我国的经济已经被带进快速发展的时期，经济发展必然会提高人民生活水平。所以推进了自动化技术，现如今到处都可以看见自动化的身影出现。自动化技术不仅是工业生产水平的一个重要部分，更是这个时代经济发展水平的一个重要的标志。自动化这个技术在产品包装上得到很大的用途，因为这关系到产品的生产质量和生产效率。如今的产品在生产中，不仅要进行产品的计数还需要进行包装，这种无聊乏味的工作已经遭到了工人的厌烦，不但花费的时间长而且做出的成绩还低，这种浪费时间浪费体力的工作不适合自动化时代的需要。为了满足现代对某种产品的大规模需求，要想让我国的工业快速地发展，换取价高的经济，达到人民想要的生活水平，就必须用机器代替人类，用自动代替手动。自动化技术的改善能大幅度提高工作效率，在产品包装这个行业能看到明显的效果。不仅提高了包装的速度，包装故障，也极大的减少了多产品的损坏等问题。2002年11月份在美国设备和技术。这些技术应用在生产技术上近期，生产上自动控制技术得到越来越广泛的应用，随着生产技术的不断提高，对自动控制系统的要求也越来越严格。但是在我们的国家，这个技术还没有很熟练，要达到熟练的地步还有很大的空间，这个情况也是未来我们发展的方向。我们国家技术的快速地发展也需要有这项技术的大力支持，而且就目前的发展趋势来看我们必须增强自动化技术。特别是最近的几个年头，包装技术的自动化，大大滴促进了发展，让包装的效率大幅度的提高，减少了时间并且降低了包装时可能出现的事故。从现状我们可以看出很多家自动化公司都展现出了包装的新设备和新技术。这些实用性较高的技术成为了经济发展的动力。1.2国内外研究现状和技术分析由相关人员的调查并了解，在现在的市面上几乎很少有使用自动化来装箱。如今很多的企业对产品的装箱打包还是处于人工操作的阶段，基本上还都是低效率生产，但是当今世界的要求已经不允许这种操作，促使自动装箱技术的发展。1.2.1国外研究现状在现代生产中，因为常常需要不仅要计数还要进行包装。但是，现在大家都不想从事这个工作了，因为这个工作它不但麻烦，而且效率还不算高，大家都接受不了它不能满足现代生产的需要。的现代批量生产，促进工业现代化的快速发展，增加国民经济，提高广大劳动者的生活水平，就要想出一种方案解决现在的情况，那就必须涉及自动化生产线，这个自动化的过程它会自己完成各项工作。不仅完成对产品的计数，还能完成对产品的包装等。的应用大大的经济效益，并且发现这种效益在包装行业表现得非常明显。尤其是这几年，、电子监控系统的快速发展，干包装行业的企业最几年取得了很高的成绩，它现在不仅速度快、而且机器不会经常停止、包装的质量也大幅度提高等。在2002年11月3日至7日于芝加哥举行的会上，我们大开眼界不仅看到许多公司展示的最新包装设备，还看到了很多的新技术。大家都相信这将是今后经济发展的顶梁柱。由此可见，的应用前景十分广阔。1.2.2国内研究现状我国的在包装行业比较落后，尤其是和外国及欧盟等国家相比，显得我们国家更加落后。我们国家虽然相对落后但是却是拥有很强大的发展空间，和上升能力。控制系统已经被应用很多年了，大概应用于20世纪的四十年代，刚开始是使用仪表，但是到后来继电器成为的先驱。如今提起控制系统大家都会自主的想起计算机或微处理器进行智能控制的电子系统。控制系统经过多年的发展历史，如今被称为第三代控制系统。自70年代PLC被称为新一代的控制系统，它的应用非常的的广泛，例如轻工业、电力、冶金、石油等工业领域中均使用PLC控制。可编程序控制器（PLC）的发展主要出发自顺序控制，然而自20世纪90年代以来，由于现在的通信技术、电子技术和计算机技术不断地发展和变更，PLC的性能就得到了很大规模的扩展，这促使PLC连续在工业生产中得到应用，这也极大地促进了自动化生产线的快速发展。现在在我们国家因为自动化技术还不是很成熟，需要很长时间的改进和发展，所以我国的各行业在未来都有很大的发展空间，这也是未来几年的主要发展方向和趋势。目前研究表明，要想实现中国经济的稳定高速发展，离不开高科技，也离不开自动控制。1.2.3本课题研究的目的及意义如今的行业生产中，因为计数成了一个主要的步骤，除了计数还要求有包装任务，过去的方法就是手工单个计数。但是因为人工有误差，采取这种方法很容易造成失误，不是漏记就是记错，而且人工效率不高，还需要工资。在这个系统的设计中采用了以PLC为核心的控制系统，可以高效准确的对装箱控制处理及产品的计数。在如今的自动化革命潮流中，它在改变包装这个行业的以及其他行业的生产规划，自动装箱控制系统具有较高的效率，它不仅提高了企业在生产中的工作效率及生产产品的质量，而且还降低了资源的浪费，减少了劳动力的使用，从长远来看，自动装箱控制系统一定会得到极大的推广。本课题的研究目的：自动装箱控制系统设计最主要的环节是构想出一个能实现自动控制的想法。然而，自动装置的需求和特点由工艺的选择所决定。由定义知道，自动装置就是控制的自动化或者是可以远程控制地完成相应的任务。1.3自动装箱控制系统设计的重点难点核心问题及方向在这个自动装箱控制系统方向就是实现包装产品的自动控制，实现主要通过PLC控制让产品从车间出来的时候，被打包，计数。装箱打包通过自动控来实现，并且通过计数器来计数。该控制系统的核心问题是，如何控制两传送带的准确传送，使传送产品的传送带将产品顺利送到传送带的末端，其另一个传送带能准确地将空箱传送到确定的位置，其产品恰好能落入箱子中，实现完美入箱子。本课题设计存在一些难点分别是设计方案，编写程序和做触摸屏的仿真，编程是使用的三菱编程软件GXdeveloper，使用的是STL指令，为了让被控制的指令能准确地执行。而且为了能有远程监控系统该课题还加入了互联网+技术，方便以后的监控、执行、修改等。

第2章自动装箱控制系统的总体设计2.1控制系统的整体要求通过以上的分析可知，我们对于自动控制系统有了一个大概的了解。根据这个系统的要求，我从要求出发设计出一个自动装箱控制系统的原理图。其结构示意图2-1所示“图2-1”如图2-1，在该图中明显可以看到次系统中有两个传送带，一个为箱体传送带，一个为产品传送带。箱体传送带的作用是用来传递空箱子，其作用就是将一个空箱子传送过来用于装产品，同时呢会将装满产品的箱子运走。为了能使空箱子到达准确的位置，其刚好对准产品的末端，则在箱体传送带的中间装上一个限位开关，让它来检测空箱子是否到达准确位置。传送产品的传送带的作用是，将产品从车间传送到空箱子中，当产品被运输到传送带的末端时它会落入空箱子中，这时会有一个传感器检测到产品，并将其转化成计数脉冲。控制流程图如图2-2。“图2-2”本课题自动装箱控制系统设计任务书的下达内容如下表2-1：表2-1研究内容主要研究内容要求主要研究内容及指标要求：这个系统拥有几个传送带，一个为空压机，即封底用的传送带有两个，其中一个传送带作用是传送箱子的，另外一个传送带作用是运送产品。其中空箱传送带它不仅要传送空箱子，还要把装满产品的箱子运走。如何能让空箱子到达预想的位置，即能刚好运到传送带的末端，此时产品就刚刚好的落尽箱子里，为实现这一目的就使用一个限位开关来达到目的，限位开关可以检测到空箱子是否到准确的位置。产品是被产品传送带从车间运到箱子中来，当产品被传送到传送带的末端时它会刚好落入早已到位的箱子中，此时被传感器感知并计数。要求完成的主要任务:系统控制需求分析，机电设备、元器件选型；绘制控制柜电气原理图、元器件布置图、接线图、程序流程图；编写PLC程序、触摸屏及上位机程序设计；完成系统仿真调试；5.按相关文件规定要求相应数量专业文献（含英文文献），完成英文文献翻译，编写整个系统的设计说明书，要求图文并茂，符合学院毕业论文要求。2.2控制系统整体设计用作控制的系统是设计的这个系统的重中之重，它就像人们的器官一样，是整个系统的心脏。由于现实的要求，想出来了两种常用的方案，一种用是单片机，二是可编程序控制器（简称PLC）。对于第一种情况单片机来说：单片机它拥有较小的体积和较大的脑容量，即有强大的控制系统。单片机可以通过软硬件结合的方式控制市场上的多种工业系统，前期投资成本低，但单片机的开发周期长，单片机的软件开发难度大，单片机的后期维护也相当繁琐。二是对于PLC控制：PLC控制量大而小，编程相对简单。此外，PLC还可以扩展大量的I/O端口等优点。可编程控制器可用于接收模拟量和数字量。可对PLC控制进行预置和处理，并可输出相应的所需模拟量。而“PLC”则是现代工业自动化的代名词，PLC因其强大的抗干扰能力而被广泛应用于各种工业现场。不仅如此，可编程逻辑控制器还能快速发现故障。在我的课题设计中，自动装箱控制系统需要较大的控制量，所以采用常见的PLC的控制方式最为合理。2.2.1系统设计的整体思路这个系统的核心我们选择了常用的可编程控制器（PLC）,接通系统的电源后运送空想的传送带运动，空箱随着皮带的传送向前运动，系统由已经设计的程序，当这个传送的空箱子到达限位处时，会关闭电机1，空箱传送带运动停止。此时产品传送带电机2启动，产品被运行着前进直到最后落入箱体内，当有一个东西掉入箱子里时，会有专门计时的计数器来计时。2.2.2PLC的硬件的结构PLC的结构是我们典型的计算机的结构。它包括的主要内容有我们熟悉的处理器（cpu）、随机的存储器（ram）、只读的存储器（rom）和电路，其中电路部分包括，（1）输入电路；（2）输出电路。总线结构是它的内部常见的结构形式，主要作用就是完成数据的传输还有其指令的传输。我们也可以把这个PLC看作一个整体的系统，既然知道它是一个系统，那么这个系统到底是由输入变量组成的呢？还是由可编程逻辑控制器组成的呢？而且输入变量主要包括以下几个部分，分别包括常用的外部开关信号、模拟的信号、传感器检测到的信号等等，很多都可以作为PLC的输入信号。它们输入到内部寄存器的过程都一样，均是由外部的输入端子输入的，在发送到输出端子之前，要经过逻辑运算或者是其他的处理等，经过一系列处理之后输入变成了PLC的输出变量并传送到输出端子上，已达到实现对外围设备的控制。下图是PLC的一般的内部的逻辑接线图，如下图2-3所示。“图2-3”接下来就是对PLC的控制系统的组成，还有其工作的过程的介绍：其中按钮、开关、以及限位开关都属于输入的东西。他们与PLC的输入端连接不会通过任何的辅助，它的目的就是实现对输入的信号控制，控制指令的来源是控制台上的手动指令。2）这个是控制部分：控制对象有啥样子的要求，我们反复做出什么样子的程序，实现产生不同的输出数。3）在输出部分上：接触器和电磁阀等直接与PLC输出端相连，实现控制对象的动作。它的工作的过程是，PLC的工作过程是一种能够常见的一循环扫描的过程方式。当它执行程序的时候步骤是，首先，通还是断（输入信号）读入能够输入图像的寄存器之中来，接下来就是执行用户处理的程序。在执行程序过程中，无论输入信号变不变，计算那个输入的信号它发生了变化，但是输入图像寄存器的内容它是始终都不太会改变的，如果它发生了改变一定是遇到了下一个扫描周期。在程序的控制：重要的就是程序执行这个阶段了，PLC执行程序的过程是按顺序扫程序。程序执行需要的任何的信息是从输入图像寄存器和其他内部寄存器中读出取出的，然后参与计算。最后，会把执行的结果一一写入相关的输出图像寄存器之中来。其次它是输出处理这个阶段阶段了：如果任何的指令都被执行完以后，会将输出的图像寄存器中的所有状态发送到输出锁存寄存器之中，它就会形成PLC的实际输出来，而且会由它的输出端输出来。在现在的社会情况下，电子信息发展的比较快的情况下，微处理器成为了控制系统的主要任务，其中可编程控制器（PLC）他不仅仅适用于开关量、还适用于模拟量和数字量的控制的。现在它很厉害的，因为已进入过程控制和位置控制领域，成为一种比较多样化，多功能和具有高性能的控制器。关于PLC的选型问题，由于该系统是一个开关量控制的应用系统，对控制速度要求不高，故可选用三菱FX2N系列的可编程序控制器作为控制核心，单元为40点I/O，24点输入，16点输出，满足系统输入输出点的需要。三菱可编程逻辑控制器特点：1)常见的外部端子部分，外部的端子不仅包括PLC的电源端子、它还包括DC24V的电源的端子（24+，COM）、等，其中，是24+com表示的是为其输入电源提供电流，其中提供的电流是24V。为了不让连接的线这么的多，我们需要将机器与其正极相连接。每当这个输入的点它需要输入的信号的时候时，它只要求经过所需的输入设备将com与其相对应的点连接即可。只要是com口与它对应的点相连接后，那么这个点就表示为开了，对应的输入它的指示也为开了。2）在指示的这个部分，在指示的部分包它括各了很多部分，其中有I/o口的指示部分、指示、、prog-e还有cpu-e，这几种指示的作用分主要是用于反映I/o的状态，还有PLC机的状态。3）就是其用来接口的部分，在这个接口的部分里包括很多种，、专用模块、。都是用它来弄成基本单元和外部设备的连接扣，让他们实现相对的连接。不仅仅是编程器的接口，咱还弄了一个比较专业的开关SWL，它也是设置的一个PLC的操作模式。主要的包括它的两种模式，分别是运行和停止。运行模式作用就是可使PLC它位于运行的状态（运行的指示灯发亮），停止模式作用就是可使PLC它处于不工作的状态（即为运行指示灯熄灭）。这种情况下可编程逻辑控制器它就可以进行输入、编辑和修改用户程序等操作。（1）处表示有四个小的安装孔；（2）处不仅是电源，还是辅助电源和输入信号的能拆除的端子；（3）处表示的是输入的指示灯；（4）表示的是输出动作的指示灯；（5）处为输出端的可拆卸端子；(6)是接线插座和盖板用于连接外围设备：(7)处是面板盖；(8)处是DIN轨道的装卸线夹；(9)处是I/O端子标记；（10）处是动作指示灯。包括电源；电源的指示灯亮为运行；操作指示灯有BATT，和电池电压下降的指示灯为prog-e；如果指示灯有闪亮，那么它就表示为程序的错误。其次是cpu-e如果它的指示灯亮闪亮时，意味着cpu出现不对的地方；（11）处是连接插座盖主要是针对于扩展单元、扩展模块、专用单元和专用模块这几部分。（12）处为锂电池（13）作为是锂电池连接用的插座；（14）它也是一个安装插座，它是替代存储器和滤波器的；（15）用于功能扩展时所用的安装插座；（16）内部运行/停止开关；（17）用于在编程设备和数据存储单元的接线插座。2.3此章小结该两章节主要讲解了，常见的选题背景，国内及国外的研究现状以及控制系统的设计方案设想，以及最重要的plc的主要功能的介绍。主要用于控制系统参数的计算和系统的部分设计。根据工程设计要求，分析了设计控制部分的方案。在软件方面，我选择了比较熟悉的GXdeveloper进行程序的编写。并且我还在文章中提出了系统的设计方案。

第3章常用的元器件及其的选型3.1主要元器件的选型3.1.1传感器的选择根据本文的设计要求，可以利用光电开关对产品进行计数，并对空盒进行就地检测。“有”和“无”电信号的特性，将测量转换为间歇转换开关信号。所以来它要求要有灵敏度很高的光电元件，然而它的照明特性的线性度不是很高。这种传感器的优点就是可以实现对检测到的零件或着是产品进行自动的计数。如果对光电开关进行分类，它可被分为透射式和反射式两种。透射式光电开关组成比较简单由发射器和接收器两部分组成，放置位置是相对着放置。接收器接收的光就是由发射器发出来的红外线。当有东西通过时，。当红外光源被切断时，接收器就接收不到红光，所以它就会发出信号，然后就会知道检测到了物体。与之连接方式不同的是反射式光电开关的接收部分和发射部分不是相对放置而是结合在一起。当发射部发出红外线时，照射到物体上会被物体反射回来，然后会被接收部给接收了，就是通过这样检测出是否有物体的。当它检测到物体时，接收器就会出现接受红光失败的想象，所以它也会发出一个信号。就是用这种方法检测的箱子是否运到位。如果是用的接近开关和光电开关组成的二线制传感器，因为会出现传感器的漏电量大的情况，会造成输入信号的不正确，导致PLC产生错误的动作。所以为了避免这种情况，我们采取了将旁路电阻R并联在PLC的输入端。以上可以通过反射式传感器的原理图看出，如图3-1所示。“图3-1”3.1.2电动机的选择目前，市场上电动机种类很多，主要用于自动化生产线。在选择电动机的时候，可以很据一些要求来筛选。比如从控制要求选择能符合要求的电动机，除此之外电动机的结构和工作的条件也是选择的标准。为了降低使用的成本在选择电机的时候也要考虑到经济性和实用性，综合以上的选择条件本系统选择了最适合的三相步进电机。因为电动机转子定子有的不同的转速，当定子的速度与转子的速度相同的时候称其为同步电动机，相反的时候就称其为异步电动机。电动机就是当它通电后能将电能转换成需要的机械能,三相异步电动机比同步电机用的频率更高，那是因为异步电动机具有同步电机没有的以下优点，异步电动机的它结构简单而且价格也不高，运行可靠，主要是结构简单维修比较方便，而且具有同步电机没有的有稳态性能和动态性能。因此,本工程选用三相交流异步电动机其中型号为3S57Q-04056。其中型号如表3-1。“表3-1”3.1.3接触器的选择在一些时而需要接通电路时而需要断开电路的情况下，接触器就是最好的选择，接触器可以实现自动切换功能，当它遇到大容量的控制电路时就会断开，或者会断开负载的交流直流电路，它的主要用途还是控制电动机。接触器有交流的接触器和直流的接触器两种：1）第一种是交流接触器：，触头的系统，。常用的系列包括0CJ12。2）第二种是直流的接触器：一般直流电器的设备中要使用直流的接触器。虽然直流接触器和交流接触器的用途不一样，但是它们俩的结构和工作原理是一致的。在选择接触器的型号时不仅要考虑外在因素也要考虑内在因素，内在因素就是要使三相异步电动机的启动的电流是额定电流的3倍或者5倍大。一般接触器的额定的电流为36A。综合上述的分析，我们这个系统应选择CJ10-40型号的接触器，他们的额定电流为40A,它的额定电压为380V。3.1.4热继电器和继电器的选择热继电器的组成分为两个部分，每一个不同的部分都有不一样的安装位置。其中的一个部分叫做主接触点，它通常用来接触电动机和接触器KM之间。另一部分与控制电路相连。与接触器km线圈回路串联。热继电器它的作用就是过载保护，而且他是用在控制电路之中的。很多的部分组成热继电器，包括双金属发热元件、、触点、复位按钮、，如果是按双金属发热元件的数量来分，就可以分为双极型和三极型这两种，。假如选择的电动机额定电流是15伏特，，当热元件的电流达到20安培时，额定电流调整为15A。尽管在电气设备控制中，接触器能实现把电机的控制从手动改成自动，但是也不代表它可以应用于任何的场合。继电器也是控制电路中常用的电器元件，可分为电流的继电器、、速度继电器、，虽然继电器种类比较多，但是它的触点和容量都很小，一般用于连接和断开电路时只能驱动小功率电气设备。电压继电器也可称为中间继电器，直流供电较多，一般不交流供电。电压继电器不仅能传递中间信号，也能够同时控制好几条线路。，选择AC220电压的中间继电器，，根据公式得I=PU；经计算选择10-20W的；故选择欧姆龙的MY4W−J中间继电器，输出触点为4组示灯，主要特性如表3-2。表3-1MY4W-J的主要性能触点形式触点分布形式2Z触点容量AC5A250VDC5A30V接触电阻（mΩ）≤50mΩ绝缘电阻（mΩ）≥100mΩ抗电强度BOC1000VACBCC1500VAC线圈参数线圈额定电压AC6to240VDC6to220V线圈额定功率AC0.9VAto1.2VADC≤0.9W性能参数使用环境温度（℃）-40-+60重量（g）≤35安置方式插入式主要特征3.1.5变频器的选择变频器通过改变频率实现对电机的控制,即是实现对电机速度的控制。变频器的组成部分包括（AC-DC）、、制动单元和驱动单元、以及最后的。要使逆变器实现对输出电源电压的调节，电源频率的调节，必须让内部的IGBT断线才能实现。通过对电动机所需要提供的电源电压的了解，然后达到调节速度的目的。除了以上内容，逆变器还具有很多其他的功能，比如逆变器还能实现对过电流、过电压和过载保护等多种的保护功能。通过一次一次又一次的工业的改革，变频器已经被大家所熟知而且也得到了广泛的应用。变频器的存在会对电机有保护的作用，为了不让电机出现故障系统必须按变频器，之前使用的plc出产于三菱公司，为了能实现完美的兼容变频器也选择三菱系列。经计算，电机选用变频器额定功率2.3KW，电压380V，并具有完全集成的安全保护功能，设备更安全、操作更方便。3.1.6熔断器的选择熔断器的主要功能是在短路引起电路电流骤增的情况下，将自身熔断成短路，保护有价值的电气设备。在本项目的设计中，根据电机选择电路的电流来选择保险丝的类型计算主电机的起动电压为380V，功率因数0.95，由公式：I=同理可以得出其他两个电机的电流为：II当熔断器在多台电机工作状态下工作时，主熔体的电流由公式3.4得：IIN≥式中KISMI综上可得：I根据计算：选择正泰NM1LE−125H，额定电流为80A，级数由于是三相四线制，故3.1.7制动电阻的选择当电机突然减速时，变频器需要大功率工作，这将导致变频器产生大量的热量和变频器的大量损耗。为了减少对变频器的损坏，必须结合制动电阻来共享热量。当电动机紧急制动时，变频器不再将电能转换为机械能，而是用电动机作为发电机。此时，制动电阻将电机再生的电能转化为热能并消耗掉。在自动打包控制系统中，为了防止变频器因输送带突然减速而报警，电机必须具有制动电阻。制动电阻的功率与时间的关系如图3-2：“图3-1”根据本工程需要，选用交流rxlg系列电阻器。该电阻为铝外壳，不仅能在不稳定的气候和振动情况下稳定工作，而且比传统的正面陶瓷框架电阻更安全。但在工厂安装过程中，应尽量远离变频器，放置在通风处，防止控制柜工作温度过高导致系统不稳定运行。其技术规格如表3-2。“表3-2”技术规格：阻值及阻值允许偏差：1Ω≤R±5%（J）,1Ω>R±10%（K）额定负荷：表面最高温度:10W~200W≤275℃,＞200W≤350℃短时过负荷：无可见损伤，ΔR≤±（5%R+0.05Ω）10倍5s绝缘电阻：R≥100MΩ1minDC1000V耐电压：无可见损伤，无飞弧击穿ΔR≤±（0.1%R+0.05）AC3000V5S电阻温度特性：R>20Ω，±260PPM/℃；R≤20Ω，±400PPM/℃端子强度：无松动或机械损伤45N30S电阻体强度：无可见损伤200N30S耐振性：无可见损伤，ΔR≤±（0.1%R+0.05Ω）f:5-200Hza=1gX.Y.Z各2h耐热性：除端子外无明显变色和损伤，标志清晰350℃2hours耐湿性：无可见损伤，标志清晰，ΔR≤±（5%R+0.05Ω），热冲击：无可见机械损伤额定负载30分钟后-55℃温度下15min绝缘电阻≥10MΩDC10040℃95%RH500hours

耐久性(额定负载)：外观无可见损伤，标志清晰，ΔR≤±（5%R±0.05Ω）100%负荷。3.2其余电器的选型及其介绍3.2.1SPD浪涌保护器浪涌防护器又称避雷器。SPD保护器就是为了防止电流瞬间急剧变化对电路造成的巨大破坏。浪涌防护器（SPD）是为了防止电压过高，通常是由突然的雷击或一些不清楚的因素引起的。保护器主要用于0v-380v电路，频率要求为50-60Hz电路或通信电路。在一些常用的电路中，应设有防止雷击的保护电路。实践证明，浪涌保护器在防雷中有较好的作用，因此在许多实践中，我们更倾向于使用电涌保护器而不是避雷针。根据本工程的设计要求，对工作环境有特殊要求，对工作环境有湿度要求，因此通常放置在水流较大的地方，以保证其湿度。由于接地电阻相对较小，且现场放置的设备相对较高，所以更容易受到雷击。为了加强对电器的保护，必须设计一种SPD保护电路。其实物图形如下图3-2。“图3-2”根据设计的需要，本次设计课题选择了时间电压型保护器，因此只对电压型保护器作了简要介绍。电涌保护器根据不同场合可分为限压型、组合型和电压开关型。电压开关浪涌保护器又称短路开关浪涌保护器。适用于小电流、高电压的电路中工作。通常处于高阻抗状态，瞬间有大电压通过或雷击时处于低阻抗状态。其主要参数如下表3-3。“表3-3”产品名称电涌保护器DZ47Y产品型号DZ47Y404最大电流40KA最大持续工作电压275V/340V/385V/440V响应时间≤25ns波形8/20μs产品结构插拔式保护等级二级保护接线能力铜导线：4mm2,单股：36mm2,多股：25mm2工作指示窗口绿色正常，红色故障3.2.2反射式光电传感器时代在进步，发展在提高，生产水品也不容落后，所以光电传感器的功能也要不断地改善，传感器已经完善到可与可编程控制器成套使用，如今运用到自动包装、上胶、制罐、自动流水线等领域。根据本文的设计要求，可以利用光电开关对产品进行计数，并对空盒进行就地检测。这种光电传感器的工作原理就是，光电元件在有光的时候就有信号，在无光时就无信号，会将测量到的值转换成。所以光电元件的敏感度要高，不然不能准确传达信号。但是对光照特性的GW线性度没有太大的要求。通过他的工作原理可以将它用于产品计数、光电设备等。光电开关又有两种的类型：（1）投射型；（2）反射型。，彼此相对放置。发射器发出的红外光直接照射在接收器上。当有东西通过时，红外光源被切断并阻塞。接收器不能接收红外光，所以它发出一个信号。可用于产品盘点。反射式光电开关的接收部分和发射部分结合在一起。发射部发出的红外线被物体反射回来，由接收部接收，从而判断是否有物体。当物体通过时，接收器不能接收红外光，所以它发出一个信号。它可以用来检查空框是否就位。因为接近开关和光电开关等二线制传感器时，由于泄漏电流大，导致PLC误动作。将旁路电阻R并联在PLC的输入端可以避免，如图4-1所示。当漏电流小于毫安时，其影响可以忽略不计。反射式光电传感器的工作原理图如图3-3所示.“图3-3”3.2.3电源滤波器在全文中有叙述本课题选择的变频器中内置了滤波器，但是在电流进入变频器之前的滤波未能被处理，所以在电路之初也要放置可以消除在接入的电源信号中的电源频率后得到一个特定的电源信号。经过计算和前文的各器件的兼容，其额定电流为6A，电源滤波器主要应用于要求较高的三相四线制的变频设备、伺服系统、工业设备等高滤波电路中。其技术参数如下表3-5。“表3-4”额定电压AC380~440V工作频率50/60HZ额定电流0.5A~800A气候类别25/085/21(-25℃/+85℃湿热试验21天)测试电压2250VDC（相-相）1760VDC（相-中）2700VDC（相-地）低压主令电器的操作是人工是实现的，它的连接和断开的频率比较高，人工完成就会乏味无聊，目前很多主令电器都没有保护的功能，在本次课题重点是自动化，自动化贯穿整个课题，所有手动控制的元器件都不满足实际情况，所以就要选择能够自动控制的元器件。3.2.4阻容吸收器本项目要想实现长期的进项必须要考虑到保护PLC，不能使PLC受到损伤，为了降低（实物图如图3-4）。“图3-4”其电容的计算选择如下：C=（2.5~5）×10−8×If“公式If=0.367Id；Id所以电阻的选择计算：R=2~43.3此章小结此章主要是介绍自动装箱控制系统中用到的硬件及元器件和它们的选型，我们所用到的硬件选型都本着最基本的要求和足以达到设计的目的要求，且本着投入成本最低的原则。首先对主要的元器件做出选型，然后对用到的起辅助作用或者对主要元器件起保护作用的硬件进行选型。

第4章自动装箱控制系统硬件设计与实现4.1自动装箱控制系统的硬件总体设计自动装箱控制系统的硬件设计主要包括对可编程控制器（PLC）的选型和I/O点数的计算，分析原理，设计出电气原理图，并且设计出硬件的电气原理图和它的接线图等。根据本次课题要求该圾处理控制系统的硬件设计。自动装箱控制系统主要完成的任务是系统中有多条输送带，一台空压机，即两条封底输送带、空箱输送带和产品输送带。空箱输送带用于运输产品包装箱。它的功能是把满包装的箱子运走，换成空箱子。为使空盒与产品输送带末端对齐，使产品落入包装箱，在空盒输送带中间安装限位开关，检查空盒是否到位。产品传送带就是把这个产品从这个生产车间传出来并且传送到包装箱之中。如果一个产品已经走到了传送带的最末端时，它会自己掉进包装箱中，然后传感器就发挥作用进行计数了。机控制，用于产品底部的后盖。本设计还具有多个气缸、限位开关、报警装置等。如今天在这个员工都要求高效率高工资的时代，已经很少使用人工进行人工包装了，它不仅是效率一般般，而且还是出错率较高，一不留神就有问题出现。大家都想把这种情况降到最低，所以才有了我们的这个课题，这个设计方案。4.2自动装箱控制系统的硬件选型4.2.1可编程控制器(PLC)的选型以及I/O点的计算前述中已经分析采用三菱FX3U系列的PLC作为控制的核心，在本课题设计需要模拟量的输入，，图如下图4-2。经过计算得出在这个系统中得出自动装箱控制系统总共需要输入点22个，输出点11。在设计。所以此次PLC需要30+个I/O口，综上考虑，选择FX3u-48MR/WS-(A).安科技的地级市大家接电话的看加快速度加快看到计算机动画“图4-1”1CPU模块，其主要技术参数为：（1）内部配置高达64k的大容量的RAM存储器（2）（3）内部控制规模：16（4）内部配置独立三轴的100kHz的定位功能（晶体管输出型2CPU扩展模块由于该PLC自带的I/O口不足以满足我们所需要的I/O，所以需要对该PLC进行扩展，故选择FX3U-4AD,其主要参数如下。（1）内置分辨率为15位二进制+1位符号电压（2）内部可进行4通道的电压输入（DC（3）内部可对各通道分别制定电压输入或者电流输入（4）内部配置BFM的数据传输速度比之前最多快4（5）实现了500us/通道的高速A/D转换（6）内部配置具有数字滤波功能及峰值保持等多种功能3.HMI模块由于项目需要，需要在控制柜上安装触摸屏进行实际监控，故需要添加HMI触摸屏，根据实际要求，选择10.4寸显示屏，型号为GT1572−显示尺寸为10.4英寸TFT。分辨率为VGA640x480。显示色彩为16色。可视角度为左右45度，上30度，下20度。液晶亮度为200cd/m2，4级调整。内部配置5MB标准内存，此外可扩展到53MB.内部配置接口：1个RS232接口，1个USB接口，一个CF卡接口。内部配置扩展接口：总线连接口、串行通信接口、MELSECNET/H通信接口CC内部配置其他接口：打印机接口，CF卡接口，音频接口，外部输入输出接口。到此，自动装箱控制系统的PLC选型及模块选型如表4-1。“表4-1”序号器件名称数量型号1CPU模块1FX3U-48MR/ES-A2扩展模拟量输入模块1FX3U-4AD3触摸屏1GT1572-VNBA4.3I/O口分配表与电气原理图4.3.1I/O口的分配表根据课题自动装箱控制系统项目的设计要求，PLC的输入输出I/O分配如表4-2所示。“表4-2”序号符号地址注释1SB1X00启动按钮2SB2X01停止按钮3SB3X02急停按钮4SA1X03手/自动转换开关5SQ1X04空箱到位形成6SP1X05产品检测脉冲7SQ2X06封底电机1前行到位8SQ3X07封底电机1返回到位9SQ4X10封底电机2前行到位10SQ5X11封底电机2返回到位11FR1X12送空箱传送带故障12FR2X13产品传送带故障13FR3X14封底电机1故障14FR4X15封底电机2故障15SB4X16送空箱传送带手动16SB5X17送产品产送带手动17SB6X20封底电机1前行手动18SB7X21封底电机1返回手动19SB8X22封底电机2前行手动20SB9X23封底电机2返回手动21SB10X24封底1气缸手动续表4-2序号符号地址注释22SB11X25封底2气缸手动23KA1Y00送空箱传送带前进24KA2Y01送产品传送带前进25KA3Y02封底电机1前行26KA4Y03封底电机1返回27KA5Y04封底电机2前行28KA6Y05封底电机2返回29KA7Y06封底1气缸30KA8Y07封底2气缸31HL1Y10自动运行指示灯32HL2Y11故障指示灯33HA1Y12报警34KA8M00启动HMI35触摸屏控制M01停止HMI36触摸屏控制M02急停HMI37触摸屏控制M03自动手动HMI38触摸屏控制M16送空箱传送带手动HMI39触摸屏控制M17送产品传送带手动HMI40触摸屏控制M20封底传送带1前行手动HMI41触摸屏控制M21封底传送带1返回手动HMI42触摸屏控制M22封底传送带2前行手动HMI43触摸屏控制M23封底传送带2返回手动HMI44触摸屏控制M24封底1气缸手动HMI45触摸屏控制M25封底2气缸手动HMI4.3.2I/O口的分配PLC的I/O口的分配表如上表所示，下面就是I/O口的接线和PLC的选型绘制电气原理图，输入点的绘制如图4-3。“图4-3”巴斯基夫阿文呵呵伍德哈尔即可接收电视剧快乐的时间热分放入干净看到发生过饿死人电话告诉多覅收入户就经多方设法考入大幅上涨和多覅手机打开日和反对是如何就是锋锐该护士几点开始联合国那就的方式如何姐姐和低俗很多覅安“图4-4”“图4-5”主电路图当主要的硬件已选择完毕，现需要对控制柜进行布局设计，如图4-6所示。“图4-6”控制面板的布局图4.4远程监控自从前三次的工业革命，随之迎来了第四次的革命，互联网时代变得越来越快。互联网的便利给我们带来了许多好处，包括在一些常见行业使用互联网。互联网可以实现远程控制，因为它们在一些行业的设备都在相对偏远的地方，所以无法进行人工监控。利用Internet可以实现及时的信息处理和通知功能。如果发现问题，也可以使用Internet远程修改程序。本项目的设计和要求是利用网络实现控制，为了实现其功能和满足要求，我们设计了以下方案。如图4-7所示。“图4-7”远程控制其主要参数如表4-3：“表4-4”GRM202G的主要参数电源 输入电压：12~58V接入端子：凤凰端子功率（满载）：＜3W传输距离双绞线：如果是100m（那就可以选用CAT5或者是CAT5e网络线缆）指示灯电源指示灯：PWR接口指示灯：电口、光口（Link/ACT）接口百兆电口：5个10/100base-T（X）自适应以太网RJ45接口传输模式：支持双全工工作模式机械结构外壳：金属材质重量：0.85Kg安装方式：DIN卡轨式环境工作温度：-40℃~+85℃；存储温度：-40℃~+85℃；相对湿度：5~95%MTBF100000小时为了通过网络实现远程控制要求，选用grm202g巨型控制模块。其中一个重要原因是它支持编程软件梯形图的远程下载和调试。该模块还支持配置软件、web远程监控和数据修改、短信功能等，硬件方面有着非常乐观的发展方向，未来将向更高的业务速率发展，适合2G/3G/4G网络。三菱PLC正适合于这种编程方式的应用。如图4-8和图4-9所示。“图4-8”巨控通讯模块“图4-9”巨控远程通讯模块4.5此章小结结合课题的设计要求，对课题做了如下总结。首先分析了系统的工作要求和目的，然后根据需要选择所使用的设备。然后，通过计算进行了模块的扩展设计和电路图接线端口的选择。根据您的选择和要求绘制原理图和I/O端口接线图。其次，简要介绍了该装置的功能、电路保护、电路控制和远程改造。

第5章系统仿真及调试5.1软件编程经过大量的准备工作，三菱的编程软件现在被用来对PLC进行编程。据了解，三菱常用的编程软件是GX，GX最常用的两个版本是GXdeveloper和GXworks2。GXdeveloper他主要是针对与PLC的设计、还有PLC的调试以及PLC的维护的专门的工具。因为在功能上和在性能上都有很大的改善所以大家都喜欢更好更全面的。GXdeveloper支持最新的FX3U编程，不支持FX0N或以下的PLC和a系列PLC编程。不支持语句表编程。除了不支持FX3U编程外，GX开发人员还支持其他三菱PLC编程的很大一部分。GXdeveloper有简单工程和结构工程两种编程方法，是三菱公司最新的PLC软件，可实现程序编辑、参数设定、网络设、程序监控、调试及在线更改，智