基于plc小型包装机控制系统设计毕业论文.docx

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1、基于P1C的小型包装机控制系统设计摘要：木文介绍了一种块状糖果包装机的控制方案，从软、硬件两方面阐述了系统的组成和功能。根据糖果包装工艺特点，本系统流程主要为推搪-包糖-喷胶-截断。以三菱FX2N系列P1C为控制核心，利用P1C的强大功能，以松下VFo变频器控制一台三相异步电机完成上述流程，同时电气装置也能够按照设计要求稳定运行。本系统外部电路简单，具有微型化和低能耗的特点。此外，本系统加强了人机互动，利用力控组态软件开发了糖果包装机控制系统界面，实现包装过程的自动跟踪与监控。组态软件是新型的工业自控控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。关键词：三菱,P

2、1C,糖果包装机，力控组态软件DesignofContro1SystemofSma11PackagingMachineBasedonP1CAbstract:Thedissertationhasintroducedacontro1schemeofcandywrappingmachineandthesystem,scompositionandfunctionarecomputerizedfrombothsoftwareandhardware.Accordingtothecharacteristicsofcandywrappingtechno1ogy.Thesystem,sprocessis:can

3、dypush-candywrapg1uespraycuttingoff.TheMitsubishi,sFX2NseriesP1Chasbeenusedasthecontro1core,withthehigherpowerofP1C,usingPanasonicsVFOfrequencychangertocontro1athree-phaseasynchronousmotortorea1izetheprocessabove.Accordingtothedesignrequirements,thee1ectricinsta11ationcanoperatestab1y.Thesystemsexte

4、rna1circuitissimp1e,miniaturizedand1ow-consumptive.Moreover,thesystemstrengthensthehuman-computerinteraction,usingtheforcecontro1configurationsoftwaretodeve1optheinterfaceofcandywrappingmachineandrea1izethewrappingprocess,sautomatictrackingandmonitoring.Keyword：Mitsubishi,P1Ccandywrappingmachine,For

5、cecontro1configurationsoftware1绪论11.1 研究的背景及意义11.2 研究的现状及发展趋势11.2 .1国外包装机现状11.2.2 国外糖果包装机现状及发展趋势11.2.3 我国糖果包装机现状21.2.4 P1C与组态软件相结合21.3 主要研究目的及任务52糖果包装机系统分析及控制系统总体设计52.1糖果包装机生产工艺概述52.2糖果包装机控制要求62.2.1P1C控制系统选择62. 2.2系统运行方式73糖果包装机控制系统硬件设计与选型93. 1P1C的选型93.2 I/O点数的确定103.3 系统主要器件的选择113.3.1三相异步电机113.3.2变频器

6、的选择113. 3.3传感器的选择133.4硬件连接图134糖果包装机控制系统软件设计154.1设计系统流程图错误!未定义书签。4.2梯形图的编写164. 2.1启动程序164. 2.2程序过程164. 2.3梯形图的变换及保存174. 2.4程序调试及运行175力控组态软件的开发和设计185. 1力控组态软件简介185.2力控组态软件的实现195.2.1新工程的建立195.2.2包装机组态开发205.2.3力控仿真运行27总结30附录A31附录B33参考文献35致谢371绪论1.1 研究的背景及意义食品行业是满足人民“衣食住行”需求的基础性行业，在国民经济中处于重要地位，具有不可替代性，尤其

7、是目前我国居民收入日益提高、生活质量不断改善，对食品的需求也日趋多样化，全国食品工业面临良好发展契机，食品工业规模快速增长，经济效益也大幅提升，产业结构和增长方式进一步优化。去年食品工业增加值占全国工业经济比重达到十分之一强，并且呈逐年上升趋势。食品行业的快速发展必定会带动食品包装业的发展，所以对食品包装机的改造创新是非常必要的。自2003年以来，中国糖果市场一直保持着8%12%的增长速度，比全球糖果市场年均增长速度高出近6个百分点,成为食品工业中快速发展的行业之一。2008年,虽然受到三聚鼠胺事件冲击,部分奶糖销售量下滑,但市场总体仍保持了增长趋势。预计今后数年内，糖果行业将保持10%左右的

8、增长速度。此外,我国目前人均年糖果消费量为1.16kg,与北美、西欧、澳大利亚等国家人均年消费量9.36kg相比,存在巨大差距,表明我国糖果产业具有很大的发展潜力和良好的发展空间。糖果包装是糖果生产过程中的一个重要环节，封装的速度和精度直接影响企业生产的效率和效益。1.2 研究的现状及发展趋势1.2.1 国外包装机现状包装机械系集机、电、气、光、生、磁为一体的机械电子设备。近年，世界四大包装机械强国美、日、德、意加大技术开发力度，使智能化、高效化、资源高利用化的高新产品不断涌现。提高自动化程度是包装机械发展最重要的趋势。品种和产量均居世界之首的美国十分重视包装机械与计算机紧密结合，实现机电一体

9、化控制，将自动化操作程序、数据收集系统、自动检验系统更多应用于包装机械之中。日本则善长于微电子技术，用以控制包装机械，有效地促进了无人操作和自动化程序的提高。在计量、制造和技术性能等方面居于世界领先地位的德国也高度重视提高自动化程度。几年前，德国包装机械系统设计时，自动化技术在整个系统操作及运行中还只占30%,现在已占到50%以上。1.2.2 国外糖果包装机现状及发展趋势随着国外糖果制造业的迅速发展，糖果制品的品种和样式层出不穷，日益新颖。为了适合市场变化的需要，大规模地提高劳动生产率，糖果包装机械制造商不得不经常设计和改进各种形式的糖果包装机。在充满竞争色彩资本主义国家，包装机制造商各有千秋

10、，互不逊色。就糖果包装机而言，要数美国、西德、意大利和英国名列前茅。这些国家的包装机制造商一般都有四五十年历史，可称得上经验丰富，名不虚传。纵观门类繁多的包装机，各有不同的特点，概括为三点：一在保持中速稳定的基础上，向高速包装前进。二同一部机器包装花样多种。即使单一品种的包装机器，可包尺寸范围也比较大。三采用多层包装，一般为三层。一般来说，世界各国糖果制造商采用的糖果包装机以中速的多。日本国内糖果包装机虽然形式多样，但特别高速的却少见，一般都在400-600转/分，机器运转正常，稳定性好。1.2.3 我国糖果包装机现状我国糖果和巧克力行业的生产历史不过半个世纪。其产品包装经历了从手工包装、半机

11、械化包装、连续化机械包装阶段,到目前已有部分大企业引进国外先进的自动化包装机,实现了包装自动化。在发展的过程中也仍有部分小企业还在沿用手工包装,但随着包装技术的发展,手工包装会越来越少。糖果、巧克力制造商在对标准化的产品包装时，一般需要高速、自动化的包装机，以追求规模经济的包装成本优化。在包装机上,通常采用全伺服电机、光电跟踪、高速摄像等当今最新的技术，以提高包装机效能，目前己有每分钟15002000粒的高速枕式硬糖包装机。我国目前块状糖果包装机的整个设备可以分为三大部分：生产线送糖部分，糖果包装部分，包装纸部分。生产送糖部分直接与糖果生产线相连，通过传送带将糖果送至糖果包装部分入口处。糖果包

12、装部分是周期性的重复动作。整个包糖过程包括如下几个步骤：推糖一送纸一包装一喷胶截断一成品。1.2.4 P1C与组态软件相结合可编程序控制器P1C是以微处理机为基础并综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是计算机技术应用于控制领域的新产品。它与CAD/CAM、机器人技术一起被称为当代工业自动化的三大支柱，以高可靠性、易操作性、灵活性等优点在现代工业控制领域得到广泛的应用。根据国际电工委员会制定的工业控制编程语言标准，P1C的编程语言包括以下五种：梯形图语言、指令表语言、功能模块图语言、顺序功能流程图语言及结构化文本语言。P1C及其有关的外围设备都

13、应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。(1)功能完善：P1C的输入输出系统功能完善，性能可靠，能够适应各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。在P1C内部具有许多控制功能，诸如时序、计数器、主控机电器以及移位寄存器、中间继电器等。由于采用了微处理机，它能够很方便的实现延时、锁存、比较、跳转、强制I/O等诸多功能，它不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转换以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印及报表生成等功能。此外，它还可以和其他微机系统、控制设备共同组成分布或分散控制系统，还能够实现数据传送、矩阵运算、闭环控制、顺序与查表、函数运算及中断等功能。

14、因此P1C具备极强的适应性，能够很好地满足各种类型控制的需要。(2)模块化结构，硬、软件开发周期短：P1C的硬件结构全部采用模块化结构，可以适应大小规模不同、功能复杂程度及现场环境各异的各种控制要求。硬件系统安装方便，接线简单，连接可靠，为控制系统的硬件设计提供了方便、快捷的途径，可以大大缩短硬件系统的开发周期。软件编程支持梯形图逻辑语言，直观、方便，只要有了通常的继电器梯形图、逻辑图或逻辑方程，就等于有了P1C系统用户程序，大大减少了系统软件开发的工作量。另外，这一特点对于P1C系统取代原有继电器控制系统，进行老设备改造也是十分有利的。总之，使用P1C可大大缩短整个系统设计、生产、调试周期，

15、节约系统投资。(3)维护操作方便，扩展容易：P1C的输入/输出系统能够直观地反映现场信号的变化状态，P1C能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态、电源状态等，均有醒目的指示，非常有利于运行和维护人员监视系统的工作状态。P1C采用梯形图逻辑编程，有利于电气操作人员对P1C的编程，可以方便地调整系统的程序和组态。性能稳定，可靠性高：P1C产品都有严格的技术标准，这些标准保证了P1C能在恶劣的工业环境下正常运行。它在电子线路、机械结构以及软件结构上都都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路，I/O系统设计有完

16、善的通道保护与信号调理电路，在机械结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精心考虑，所有这些使得P1C具有较好的性能和较高的可靠性，一般平均无故障时间可达几万小时以上。另外，P1C还具有较完善的自诊断、自测试功能。具有较高的性能价格比：随着P1C产品的的不断更新和规模化的生产，其性能价格比日益提高。(6)P1C的软件容易掌握：P1C的最主要特点就是容易学习和掌握，P1C采用了梯形图语言，梯形图是非常容易学习和理解的。它是在常规继电器展开图的基础上，采用计算机软件技术形成了一套风格独特的形象编程语言，并保持梯形图语言中的符号和定义与常规继电器展开图完全一致。这样就使电气工作人员在使用时变得非常容易，基