1、洛阳理工学院毕业设计（论文） I 基于 PLC 控制的饮料瓶装箱自动控制系统设计 摘 要 人们对珍惜时间的认识自古到今一直延续到现在，经过我们人类两千多年的探索，人们已经充分了解到时间的重要性，但是随着人们的认识，社会的发展，科技的进步。对时间的把握已经不单单是珍惜时间了，而是对时间的安排，这时就要求我们牢牢地掌握住时间的准确性，但是社会在进步，科技在发展。所以一般的传统的人工进行计数的方式很少出现了，已经不能满足人们及社会的需求，特别是对环境要求很是严格的工业领域，不管是对设备的修理还是人员的操作。这就自动化生产的设计提供了条件，经过几十 年的过渡，自动化生产已经发展为企业进行生产不可缺少的
2、一部分，其成本低，稳定性能高，一直以来都受到人们和工业领域的青睐。 该系统是以 PLC 控制为核心部件，根据设计要求，整个控制工程是主要通过PLC、传感器、机械手、皮带运输机 4 个模块联合起来，让传感器来检测空箱子和瓶子是否到位，使用 PLC 控制机械手运动来抓取瓶子并运到指定位置。该系统的结构与以前用硬继电器为主的电气控制来比较，控制操作维护简单、成本低、而且能够使用复杂环境，减少劳动强度，提高企业的效益。 关键词 ： PLC，机械手，自动装箱控制系统，皮带运输机 洛阳理工学院毕业设计（论文） II Design of automatic control system for bevera
3、ge bottle packing based on PLC control ABSTRACT In modern industrial production, often need to count and packaging, if these complex work by manual work is not only low efficiency and labor intensity big, not suitable for the modernization of production. In this paper, the PLC control system based o
4、n the automatic packing of the production line is studied in detail. The system has a mechanical arm and two conveyor belts, namely, the conveyor belt, the conveyor belt and the conveyor belt. The conveying machine hand is used to transfer the beverage bottle, which is to send the beverage to the pa
5、cking box conveying belt. The package box conveyor belt is used to deliver the product package box, its function is transported the packing box is already full, and replaced with the empty. To make empty just aimed at mechanical openhanded beginning, bottled drinks into the packing box, a photoelect
6、ric sensor is arranged in the middle of the package box conveyor belt, used to detect the packing box is in place. A photoelectric sensor is arranged in the middle of the product conveyor belt for conveying the product from the production workshop to the proper place. When the product is sent to the
7、 end of the conveyor belt, it will automatically stop and send it to the box. The control system has the advantages of high precision, low cost, strong anti-interference ability, low failure rate, simple operation and maintenance, etc., and has good application value. KEY WORDS: Programmable control
8、ler automatic packing control system conveyor belt control manipulator 洛阳理工学院毕业设计（论文） III 目 录 前 言 .5 第 1 章 绪论 .7 1.1 机械手与 PLC 应用的背景 .7 1.2 机械手与 PLC 应用的意义 .7 第 2 章 方案的选择与论证 .8 2.1 设计的要求 .8 2.1.1 机械手要完成的动作 .8 2.1.2 整个系统要实现的目标 .9 2.2 方案论证 . 12 2.2.1 采用传统继电 接触器电气控制系统 . 12 2.2.2 采用 PLC 可编程序控制器控制系统 . 12 2
9、.2.3 方案比较与选择 . 12 第 3 章 PLC 的结构组成 . 13 3.1 PLC 的由来 . 13 3.2 PLC 的发展 . 14 3.3 PLC 的组成和工作方法 . 14 3.3.1 PLC 的构成 . 14 3.3.2 PLC 的工作原理 . 15 3.3.3 PLC 的特点 . 16 3.3.4 PLC 的主要功能和应用 . 16 3.4 PLC 的选型 . 17 第 4 章 硬件设计 . 18 4.1 PLC 的 I/O 分布表 . 18 4.2 PLC 的 I/O 外部接线端子图 . 19 4.3 检测元件与执行元件的介绍 . 20 第 5 章 软件设计及仿真 . 2
10、4 5.1 自动控制流程图 . 24 5.2 梯形图 . 25 洛阳理工学院毕业设计（论文） IV 5.3 仿真 . 29 结 论 . 32 谢 辞 . 33 参考文献 . 34 外文资料翻译 . 35 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 前 言 1.课题背景及研究意义 时间有时候对于我们来说会变得比较陌生，因为他是一个抽象的字眼，但是有时候 我们反而会觉得时间又对我们很是熟悉，因为他陪伴我们万万千千人的一生，但是随着社会的不断前进，人们对于时间的把握自古到今也发生了转变，人们已不是单单的对时间的认识和了解，而是对时间的把握。随着工业水平的崛起，对时间的把握的重要性已经体现在了各方各面。但这时人
11、们已经发现现存的通过人为的进行一些操作已经远远不能满足对工业控制方面的要求。然而得益于科学技术的发展，可编程控制器逐渐步入人们的视野，由于用可编程控制器进行控制生产可以达到一些人为操作无法达到的准确性能好、价格相对来说也比较低廉等优点，逐渐替代了以往的以硬 继电器为主的电气控制系统，被广泛的应用于各个工业领域，特别是对于生产环境要求很是严格的领域。 这次设计的项目是通过使用机械手像人的手一样可以拿东西的功能，然后让它在工厂中进行生产时与 PLC 完美的结合起来，就是没有一个人操作下也能让它自觉地工作，让它能够拥有更多的生产需要的地方，企业使用更少的工人，也减少劳动力的劳动强度等更多原来的电气控
12、制没有的强项，这次设计的系统在自动化控制方面具有以下的好处： 摒弃了以往机械式的人为计数缺点，减少人员的使用，内部采用的计数器，误差小。 灵活性好，无其他装置，携带方便，应用 范围广。从性能上来说要更加稳定。 2.自动化生产的发展趋势 现在的电气控制大多都采用 PLC 进行控制的装置，颠覆了我们以前对人为的操作的认识，它的结构简单，价格相对来说也比较低廉，不仅能够满足我们日常生活中的需要，即使是在工业控制的领域，特别是是对生产环境要求比较高的区域，都能够发现他的存在。 这些年社会发展的这么快的同时企业为了跟上社会的脚步，为了满足洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 社会生产的需要，降低生产所需要花
13、的钱，提高自己的经济效益，越来越多老板开始将自动化生产应用到自己的场里。因此，现在越来越多的人开始开发自动化设备，让这样的设备 越来越好，对控制系统的要求精度也越来越高 中国现在并没有这么一个能够像美国一样的一些美洲国家和像日本一样的一些亚洲国家发达的自动封箱包装的领域。因此，中国有非常大的潜力飞速的发展成为一个自动化行业领先的国家。让自己的技术更强 ,这也是未来的发展方向和趋势。 在外国很早以前，企业为了机械加工既能省时间也能减少花钱，采用机械化流水线操作的生产方式，大型自动生产线承担的加工对象也随之改变。但是，由于在加工的时候产品使用的时间短，经常动作容易使较多的继电器生命周期变短，不能保
14、证生产线的稳定性那么平稳。 3.本课题的指 导思想 （ 1）对可编程控制器有了进一步的认识，熟悉了它的开发环境，提高了编程水平。 （ 2）了解 PLC 的结构组成有哪些部分，掌握了自动化生产的设计方法和设计思路并能熟悉 PLC 的工作原理。 （ 3）对外围电路有了更深的了解，特别是熟悉了元器件的工作原理以及元器件的选用。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 7 第 1 章 绪论 1.1 机械手与 PLC 应用的背景 机械手，它是许多现代工业的组成部分，再加上与 PLC 一起用就开阔了更广更宽的领域。特别是在一些危险而又复杂的环境运用的特别多，它的产生不但降低了人力物力而且提高了生产效率，加上与 PL
15、C 相互配 合，让机械手有了更多的功能和发展空间。 1.2 机械手与 PLC 应用的意义 机械手与 PLC 联合使可以按照完成的程序来工作，这样就使机械手的应用范围更加广泛和执行任务更准确，以前几个人做的事情，现在只需一个人就行了。它们的联合使用不但促进了工业的快速发展而且为一些危险的科技探索提供了工具，许多人不方便的工作地点都可以用它替代，从而减少一些生产过程中不必要出现的事故现象，减低企业安全，减少劳动成本，促进企业的经济效益。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 8 第 2 章 方案的选择与论证 2.1 设计的要求 2.1.1 机 械手要完成的动作 机械手开始处于上限位置，当检测开关检测到物体
16、皮带运输机停止时，机械手下来拿到物品后上升到上限位置，然后左移到第二皮带运输机指定位置后下降将物品放到箱子里，机械手上升返回到原来位置，重复进行以上动作。如图 2-1： 图 2-1 机械手控制示意图 自动控制流程和手动控制流程互锁如图 2-2 所示。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 原 位 右 上加 紧 松 开左 限 开 关右 限 开 关上限开关上限开关下限开关下限开关AB机 械 手 左 移机 械 手 右 移下移上移上移下移图 2-2 机械手传送示意图 2.1.2 整个系统要实现的目标 当第一个皮带运输机送电后开始运转并进行运输瓶子，如果第一个皮带运输机瓶子得到光电开关 PS1 的检测时候就
17、立刻停了下来。接下来本来在左上端原点位置的机械手迅速下降到左下端将瓶子拿起，历经 2 秒的时间回升到原来位置，然后扭转到右侧制定位置下降，期间保持机 械手抓紧，最后将瓶子放到箱子里后上升回到原来位置，开始下一轮抓取，同时用 PLC内的计数器加 1，机械手这样循环进行下去，知道计数器记到 24 时装有箱子的皮带运输机开始运行，当 PS2 检测到下一空箱后停止。按照上面讲的作为一次循环的时间，让系统一直这样不停的进行下去，直到不需要的时候进行断电停止。其工作流程图如图 2-3 和 2-4 所示。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 P L C 选 型I / O 分 配总 体 设 计编 技 术 文 件计 算 I / O 数梯 形 图 设 计模 拟 调 试符 合 要 求 修 改 程 序NY图 2-3 整体设计
