PAGE23目錄TOC\o"1-4"\h\z\u摘要 i引言 11概述 21.1發展現狀 21.2控制方案的設計 31.2.1碼包機的組成 31.2.2碼包機的工作原理 31.2.3碼包機的工作過程分析 41.3控制方案的設計 51.3.1碼包機的控制要求 51.3.2自動碼包機的I/O表 52PLC外圍電路 62.1PLC的選型 62.2PLC的外圍接線電路 83控制程序設計 103.1程序流程分析 103.2控制程序設計 123.2.1大車和小車皮帶機的控制程序設計 123.2.2小車控制程序的設計 133.2.3大車控制程序的設計 143.3控制程序調試 15結論 17謝辭 18參考文獻 19摘要本文簡單分析了用PLC控制的自動碼包機工作流程和控制要求，設計了整個系統的控制程序。自動碼包機能高效率地堆放各種料包，料包堆放整齊、規范，大大減輕工人勞動強度，節約大量人力和各種搬運工具，是糧食、飼料、化工、水泥等行業用于料包堆放作業的重要設備。系統設計合理、運行平穩、操作靈活、安全可靠。關鍵詞：碼包機，PLC，控制Thecontrolling-programmedesignofautomaticstacking-packagemachinebaseonPLCABSTRACTThesimpleanalysisoftheautomaticstacking-packagemachineworkflowandcontrolrequirements.Havedesignedthecontrolprocedureofthewholesystem.Automaticstacking-packagemachinepileupvariousmaterialpackswithhighefficiency,packagepilesuporderly,lightenworker'slabourintensitygreatly,savealargenumberofmanpowerandvariousandportagetools,itistradessuchasgrain,feed,chemicalindustry,cement,etc.thatareusedinthematerialandwrapuptheimportantapparatuswhichispiledupthehomework.Thesystemisreasonableindesign,operatesteadily,operateflexibly,safelyandreliably.KeyWords:stacking-packagemachine，PLC，control引言可編程序控制器（ProgrammableLogicController）：是一種數字運算操作的電子系統，它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。它是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子計述、計算機技術、自動控制技術和通信技術而形成的一代新型工業控制裝置。20世紀60年代末，工業生產開始從大批量、少品種的生產方式轉變為小批量、多品種的生產方式。這種生產方式在汽車生產中得到充分的體現，而當時汽車組裝生產線的控制是采用繼電器控制系統的。大家也應該都知道在糧站、化肥廠、水泥廠等那些工人汗流浹背的把封好的袋搬到庫里堆垛，這樣有一個缺點：即費力效率又很低。自動碼包機符合現代經濟時代的發展需要。功能在于自動化、高效率地堆碼各種料包，料包、堆碼整齊、規范，大大減輕工人勞動強度，節約大量人力和各種搬運工具。設計合理、運行平穩、操作靈活、安全可靠。可根據用戶具體情況設計以滿足各種不同要求。本文設計中選擇了德國西門子公司的小型的PLC，之所以受用戶歡迎，西門子公司的小型的PLC的主要特點是：通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單；編程語言是梯形圖和語句表并重，編程簡單，易掌握；特殊功能模塊和智能模塊品種多，使用方便；PLC的網絡配置簡單、實用、造價低；具有明顯的價格優勢及良好的售后服務系統。可以預料，在工業控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流。1概述1.1發展現狀自動碼包機由油缸、滑軌、托包架、托包板、鏈條等組成，當滿包通過溜板進機，撞動接包板和降包接近開關，滿包下降，接包板在復位彈簧的作用下自動復位，等待下一包進入，如此重復進行，從而實行自動碼包，當托包架下降到底時，托包板受倒包擋鐵頂托而翻倒，包堆進入拖車。自動碼包機解除了繁重的體力勞動，提高了生產效率，實現了文明生產，廣泛適用于糧食、水泥、化肥等行業。自動碼包機符合現代經濟時代的發展需要。功能在于自動化、高效率地堆碼各種料包，料包堆碼整齊、規范，大大減輕工人勞動強度，節約大量人力和各種搬運工具。是糧食、飼料、化工、水泥等行業用于料包堆碼作業的重要設備。它設計合理、運行平穩、操作靈活、安全可靠。可根據用戶具體情況設計以滿足各種不同要求。自動碼包機有以下幾個機械特征:·先進的驅動和控制技術

·垛層清晰沒有動壓力;

·可選擇袋間間隙;·可為灌裝中的袋子摞包;·堆垛形式廣泛;·系統設計采用模塊技術。控制方案的設計1.2.1碼包機的組成自動碼包機的基本結構如圖1-1所示，各部分的組成為：（1）大車上裝有一臺小車，大車、小車各有一個皮帶機，皮帶機各由一臺電動機拖動。（2）大車可在道軌上前后行走，小車可左、右行走。大車、小車行走各由一臺電動機拖動。（3）小車上裝有：一個固有的擋板、左右限位開關、左右行走開關、一個計數開關、托爪和托爪退出機構。圖1-1自動碼包機的結構示意圖1.2.2碼包機的工作原理自動碼包機可以將入庫的袋或包裝物品形式堆存。在庫房空間一定的前提下,每垛的帶數由袋的厚度確定，每行的垛數x根據袋的寬度決定，行數y由每袋的長度決定。在本次設計中設每行的垛數為20垛，行數為50行，具體如圖1-2所示：圖1-2物品堆放示意圖1.2.3碼包機的工作過程分析（1）系統啟動后，大車皮帶機上的物品經擋板的導引進入小車的皮帶機之后落在托爪上。物品經過計數開關時使計數開關動作，并使托爪下放一個袋的厚度。（2）當托爪下放10次（設每垛10袋）時，托爪退出機構動作使10袋物品放下堆成一垛。之后托爪退出，托爪退出的時間需2秒。（3）接著小車右行一個略大于袋寬的距離（由行走開關控制），此后再按上述方法繼續堆存物品。（4）當小車堆滿20垛（設每行20垛）時，大車后行一個略大于袋長的距離（由大車行走開關控制）。小車再按上述方法從右向左開始第二行的堆放。（5）當第二行堆滿20垛時，大車再后行一個略大于袋長的距離。小車再從左向右開始第三行的堆放。如此循環進行下去。（6）當大車行走50行（設堆存50行）且每行滿20垛時，碼包機自停，一次入庫過程結束。1.3控制方案的設計1.3.1碼包機的控制要求（1）系統啟動時要響鈴10秒，之后小車皮帶機先啟動，5秒后大車皮帶機才能啟動。（2）一次入庫的總袋數要有記錄。若下一次入庫的是同種物品，則計數器可繼續累加。（3）兩個皮帶機都可以進行手動控制其啟、停。（4）大車前、后行走及小車左、右行走都可以手動控制。（5）一次入庫結束時，大車皮帶機先停30秒后小車皮帶機才能停。（6）系統運行途中可緊急停車。停電或急停后再啟動時，碼包工作應能繼續停機前的狀態運行下去。（7）當第50行堆存開始時響鈴10秒，以提示本次入庫即將結束。1.3.2自動碼包機的I/O表整個控制的實現使用了20個輸入點，8個輸出點，具體如下表所示。根據第一部分所介紹的碼包機的工作流程和按制要求其I/O點分配如表1-1所示。表1-1I/O點分配輸入輸出操作功能地址操作功能地址操作功能地址總啟I0.0小車皮帶機啟動I1.2響鈴輸出Q0.0總停I0.1小車皮帶機停止I1.3小車右行Q0.4小車啟動I0.2大車皮帶機啟動I1.4小車左行Q0.5大車啟動I0.3大車皮帶機停止I1.5大車前進Q0.6小車左限位I0.4小車右行點動I1.6大車后退Q0.7小車右限位I0.5小車左行點動I1.7托抓退出Q1.0大車前限位I0.6大車前行點動I2.0大車皮帶機Q1.1大車后限位I0.7大車后行點動I2.1小車皮帶機Q1.2總計數信號I1.0小車行走開關I2.2小車上計數信號I1.1大車行走開關I2.32PLC外圍電路2.1PLC的選型在工程設計選型和估算時應詳細分析工藝過程的控制要求，明確控制任務和范圍，確定所需的操作和動作；然后根據控制要求估算輸入輸出點數、所需存儲器的容量、確定PLC的功能、外部設備的選件等；最后，設計選擇有較高性能價格比的PLC和相應的控制系統。PLC的生產廠家和品種很多，其中著名的廠商有美國的A-B公司、通用電氣公司等。歐洲有德國的西門子公司、法國的TE公司等。日本有歐姆龍、三菱、富士、松下等公司。韓國有LG公司。面對眾多生產廠家的各種類型PLC，它們各有優缺點，能夠滿足用戶的各種需求，但在形態、組成、功能、網絡、編程等方面各不相容，沒有一個統一的標準，無法進行橫向比較。下面提出在自動控制系統設計中對PLC選型的一些看法，可以在挑選PLC時作為參考。可以通過以下幾方面的比較，挑選到適合的產品。（1)PLC的類型

PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。

整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。（2）輸入輸出（I/O）點數的估算

I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行圓整。（3)輸入輸出模塊的選擇

輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致(4)存儲器的選擇

由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。注：（1）在選用PLC型號時不應盲目追求過高的性能指標，在I/O點數和存貯器容量方面應留有一定的裕量，I/O點數一般應留10%的裕量。（2）同一企業應盡量使PLC的機型統一，或者盡可能只使用同一生產廠家的PLC。這樣可以減少備品備件的數量，PLC的外部設備和工具軟件（如圖形編程器、EPROM寫入器、編程軟件包等）也可以供各臺PLC公用。使用同一廠家的PLC也有利于技術力量的培訓，便于程序的開發和修改。中小型PLC的通信一般使用各PLC廠家的專用通信網絡，同一廠家的PLC之間的通信所需的硬件費用，比不同廠家的PLC之間的通信所需的費用要低得多。在我們進行PLC常規設計中，我們以前都是采用輸出點為繼電器輸出，這樣可以做到執行機構不同觸點信號的需要，比如有的需要交流電壓220V、有的需要直流電壓、有的就是需要一個無源觸點等。在PLC的輸出觸點的保護，一般采用阻容保護，有的保護都不需要。在市場一般出售的PLC中，繼電器輸出的占了很大的分量，都是滿足技術人員的這種需要。本文設計中選擇了德國西門子公司的S7-200系列PLC。S7-200系列PLC適用于各行各業、各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。出色表現在下面幾個方面：(1）極高的可靠性；(2）極豐富的指令集；(3）易于掌握；(4）便捷的操作；(5）豐富的內置集成功能；(6)實時特性；(7）強大的通信能力；(8）豐富的擴展模塊。S7-200系列在集散自動化系列中充分發揮了其強大功能，使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動化控制。其應用領域極為廣泛，覆蓋了所有與自動檢測、自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等。S7-200CPU模塊包括一個中央處理單元（CPU）、數字量I/O點及電源，它們都被集成在一個緊湊獨立的設備中。S7-200系列包括多種CPU，本文設計中用到20個輸入點，8個輸出點，因此選CPU226。CPU226集成24輸入/16輸出共40個數字量I/O點，可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數字量I/O點或35路模擬量I/O點。它包括13KB程序和數據存儲空間，6個獨立的30KHZ高速計數器，2路獨立的20KHZ高速脈沖輸出，具有PID控制器。它有2個RS-485通信/編程口，具有PPI通信協議，MPI通信協議和自由方式通信能力。其I/O端子排可很容易的整體拆卸，可用于較高要求的控制系統。它具有更多的輸入/輸出點、更強的模塊擴展能力、更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能，因此可完全適應于一些復雜的中小型控制系統。2.2PLC的外圍接線電路自動碼包機外圍電路，各按鈕所實現的功能如圖2-1所示。圖2-1外圍電路接線圖整個外圍電路使用了20個輸入點，8個輸出點，其中輸入點的各操作功能分別為：SB1為系統總啟動按鈕，SB2為系統總停止按鈕，SB3為小車啟動按鈕，SB4為大車啟動按鈕，SQ1為小車左限位開關，SQ2為小車右限位開關，SQ3為大車前限位開關，SQ4為大車后限位開關，KA1為總計數信號，KA2為小車計數信號，SB5為小車皮帶機啟動按鈕，SB6為小車皮帶機停止按鈕，SB7為大車皮帶機啟動按鈕，SB8為大車皮帶機停止按鈕，SB9為小車右行點動按鈕，SB10為小車左行點動按鈕，SB11為大車前行點動按鈕，SB12為小車后行點動按鈕，S1為小車行走開關，S2為大車行走開關。輸出點的各操作功能為：FM為響鈴的輸出，KM1為控制小車右行，KM2為控制小車左行，KM3為控制大車前行，KM4為控制大車后行，KM5為控制托抓退出，KM6為控制大車皮帶機，KM7為控制小車皮帶機。3控制程序設計3.1程序流程分析系統的控制流程可作如下分析：當按下系統總啟動按鈕后，系統進入啟動狀態，響鈴10秒后，小車皮帶機啟動，延時5秒大車皮帶機才啟動，大車皮帶機啟動后，上面的物品經檔板的導引進入小車的皮帶機之后落在托抓上，物品經過小車計數開關使計數開關動作，并使托抓下放一袋物品。按照如此程序，當托抓下放10次物品時，托抓退出機構動作使十袋物品下放堆成一垛。堆好后，托抓退出，退出時間為2秒。接著小車右行開關動作，使小車向右行駛一個略大于袋寬的距離，此后再按以上過程繼續堆放物品。當小車堆滿20剁時，大車后限位開關動作，大車向后行駛一個略大于袋長的距離，小車再按上述方法從右到左開始第二行的堆放，如此循環下去，直到大車走完50行且每行堆滿20垛為止，響鈴20秒，麻包機自動停止工作，具體流程圖如圖3-1所示:圖3-1程序流程圖3.2控制程序設計3.2.1大車和小車皮帶機的控制程序設計當按下起動按鈕時，T40和T41開始工作，T40的定時時間為10秒，T41的定時時間為15秒，10秒后，T40動作，其常開閉合，小車皮帶機Q1.2啟動并自鎖。再過5秒后，T41常開閉合，大車皮帶機Q1.1啟動自鎖 。I1.4閉合，M0.3線圈得電自鎖。3.2.2小車控制程序的設計每垛堆滿10袋后，控制拖爪退出機構動作，托抓退出，此時定時器T42開始工作，其定時時間為2秒，延時2秒后，托抓退出結束，同時Q0.4通電，控制小車右行，當右行一個略大于袋寬的距離后，左右行走開關動作，小車停止右行，開始新一輪的工作。當按下小車右行點動按鈕時，Q0.4接通，小車右行，按鈕松開后，M0.5得電，Q0.4斷開，小車右行停止。小車右行一次INC_B（VB2）就自動記數1，直至20時，大車開始后退。大車后退使M0.7線圈得電，M0.7常開閉合，小車左行。當按下小車左行點動按鈕時，Q0.5接通，小車左行，按鈕松開后，M1.0得電，Q0.5斷開，小車左行停3.2.3大車控制程序的設計當一行堆滿20垛時，M0.6接通并自鎖，Q0.7得電，控制大車后退，大車每后退一次VB3中的數值自動加1，當VB3中的數值大于等于50時，M1.1動作時終止系統的循環，整個工作過程結束。當重新按下啟動按鈕后，M1.1失電，系統可以重新開始工作。3.2控制程序調試用STEP-7編程軟件編制用戶程序可按以下步驟進行：啟動STEP-7軟件、建立新工程文件、繪制梯形圖、編譯程序、下載程序和監視程序運行等。1.啟動STEP-7編程軟件在開始菜單中找STEP-7選項即可啟動STEP-7編程軟件。2.建立新工程文件啟動STEP-7后，單擊文件菜單中的“新建”命令，或者直接點擊工具條上的“新建”按鈕來創建一個新工程，進行PLC的設置。1）在“設備名稱”欄中鍵入新建工程的名稱2）在“設備型號”欄中選擇PLC的系列號，然后再點擊其右邊的“設置”按鈕，設置PLC型號、程序容量等內容。3）在“網絡類型”欄中選擇PLC的網絡類型，一般采用系統的默認值。4）在“注釋”欄中輸入與此PLC有關的注釋。在完成以上的設置后，單擊“改變PLC”對話框下方的“確定”按鈕，進入STEP-7編程軟件的操作界面，該操作界面為新工程的離線編程狀態。在工程窗口中，如果要操作某個項目，可以右擊該項目圖標，然后在出現的菜單中選擇所需的命令；或者在選中該項目后單擊菜單欄中的選項，選擇相應的命令；還可以利用工具條中的快捷按鈕。單擊PLC內存窗口中左下方的“地址”標簽，會出現一個窗口，該窗口包含“監視”和“強制狀態”兩個命令，可實現在線狀態下地址的監視和強制，以及掃描和處理地址強制狀態信息等。3.繪制梯形圖按照上面的設計，輸入梯形圖程序。4.程序的檢查和編譯可以通過“PLC”菜單中的“程序檢查選項”命令來實現程序編輯過程的語法、數據等檢查，當出現錯誤時，并在輸出窗口中顯示錯誤信息。程序編輯完成后，單擊工具條中的“編譯程序”按鈕，或者選擇“程序”菜單中的“編譯”命令進行程序的編譯，檢查程序的正確性，編譯的結果將顯示在輸出窗口中。當“錯誤”的級別較高時，可能會導致程序無法運行，而“警告”的級別較低，程序仍然可以運行。5.下載程序程序編譯完成后，要將程序傳送到PLC中，可以按照以下3個步驟進行。1）使用專用電纜連接PLC與計算機，并在離線的狀態下進行PLC的接口設置。2）選擇“PLC”菜單中的“在線工作”命令，或點擊工具條上的“在線工作”按鈕，在出現的確認對話框中，選擇“是”，建立起PLC與計算機的通信。此時CPU面板上的通信燈不斷閃爍，