毕业论文基于plc包装码垛生产线控制系统设计

③ 采用模块化结构；

为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，IO等均采用模块化PLC，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

④编程简单易学；

PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

⑤安装简单，维修方便；

工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的IO端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。

3.2 PLC控制系统硬件设计

PLC控制系统示全包装生产线的核心部分，而在包装过程中，动作多，运动复杂，这就要求控制系统具有很高的可靠性、良好的节能措施、很强的故障诊断能力，确保生产的稳定运行。由于包装生产线的各种控制为开关量，动作关系复杂，I0点数较多，选择日本三菱公司的FX2N系列PLC。该系列PLC为模块式结构，可以根据控制系统的需要灵活地组合成最佳的配置。

① 硬件配置

硬件配置包括FX2N基本单元、FX2N扩展单元、检测元件(光电开关、接近开关、真空开关等)、人机操作界面(按钮、指示灯等)、控制元件(交流接触器、变频器、电磁阀等)以及执行元件(电机和气缸等)。

② FX2N系列PLC输入输出扩展方法，FX2N系列PLC是由电源、CPU、输入输出和程序存储器组成的单元型可编程控制器。其主机称为基本单元，为主机备有可扩充输入输出点数的“扩展单元(电源I0)和扩展模块(I0)”，此外，还可以连接特殊扩展设备，用于特殊控制。

在组织FX2N系列时，须考虑下述各点:

输入输出总点数控制在256点以内，其中输入点数和输出点数均不能超过184点；DC24V电源和DC5V电源的容量，基本单元和扩展单元内部装有电源，可以对扩展模块供给DC24V电源，对特殊模块供给DC5V电源，因此扩展模块和特殊模块的耗电量应该控制在基本单元及扩展单元的电源范围以内；

对于FX2N基本单元，外接特殊单元和特殊模块的数量，最多不超过8台。关于输入输出序号的编号问题，FX2N系列PLC使用如下的编号方法:

（1）输入继电器(X)、输出继电器(Y)的序号是由基本单元开始，按连接顺序分配八进制数码。

（2）特殊扩展设备和PLC使用PLC的FROM和T0指令进行数据信息交换，但是输入输出继电器不占序号。

（3）功能扩展板，FX2N-CNV-IF型转换电缆，和输出输入点数无关。 ③具体的输入输出扩展

根据对于本生产线的分析，系统需要约130个输入点、160个输出点，总的点数约在290个左右，加上一定的点数裕量，系统总的输入输出点数应该配置在320点左右，而FX2N系统最大的点数是256点，所以决定采取分段控制，将整个系统分成2段，前一段从电子称重机到喷墨打印机，使用一个PLC系统控制，具体的扩展方法是FX2N-128MR+FX2N-48ER各一台，共有点数176个，输入点88个，编号范围是X000～X127，输出点88个，编号范围是Y000～Y127;剩下的后面作为一个控制系统，使用FX2N-128MR+FX2N-16EYR，总点数144个，输入点数64个，编号范围是X000～X077，输出点80个，编号范围是Y000～Y117。这样系统的总点数为320点，其中输入点152个，输出点168个，可以满足系统的要求。图3.1是I0扩展连接示意图。

前段

后段

图3.1 I0扩展连接示意图

④ 分配输入输出点信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号。FX2N型PLC的输入输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。包装码垛生产线控制系统包装部分及码垛部分输入输出接口如表3.1、3.2所示。

表3.1包装部分IO接口分配

输入 名称 吸袋垂直气缸 吸袋真空装置 吸袋真空阀 上限位开关 倾斜气缸电磁阀 斜线位开关 斜托板光电开关 光电开关 横进装置减速开关 横进装置装袋点限位 倾斜限位 磕头装置到位信号 横进装置取袋点限位 夹抱限位 横进装置移动限位开关 接口 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X020 X021 X022 名称 垂直汽缸下降 垂直汽缸上升 吸盘 垂直汽缸倾斜 斜托板下降 防滑吸盘吸袋 磕头装置倾斜 真空吸袋 磕头装置立起 斜托板上升 抱板闭合 大夹子闭合 输出 接口 Y001 Y002 Y003 Y004 Y010 Y011 Y013 Y014 Y015 Y020 Y021 Y022 Y024 Y025 Y026 料斗下缩口夹子张开 取袋真空装置打开 缩口夹子向里放

开袋真空检测 夹袋压力检测 打开袋口 横进装置限位 横进装置到位 输送带 倒袋 整形 金属检测 金属信号 重量检测 包装子程序启动

X023 X024 X040 X041 X050 X051 X053 X054 X055 X056 X057 X127 夹辊气缸动作 开袋 抱袋 张开 缩口夹子张开 放料门插入 拍打板上升 敦实 折边 缝口 倒袋气缸伸出 整形汽缸动作 检测器声光报警 检选机剔除 横进装置 Y027 Y030 Y031 Y033 Y037 Y040 Y042 Y043 Y044 Y045 Y050 Y051 Y060 Y061 Y100 表3.2码垛部分IO接口分配

输入 名称 编组传输光电开关 料袋传输限位开关 推推袋挡板关闭

输出 接口 X001 X002 X003 名称 转位机转位 编组传输电机 转位传输电机 接口 Y071 Y004 Y005