摘要

本次设计的目的主要是为了应对当今高速发展的生产包装业，针对一些颗粒物的立式包装机进行自动化改造，大大提高其生产效率。按照生产工艺要求, 选用可编程逻辑控制器( PLC) 作为控制核心,结合人机界面技术对立体式包装机控制系统进行了设计。区别于传统包装机，该立体式包装机利用热电偶技术对横、纵封采取单独加热控制；同时利用称重传感技术实现对称重物的称重定量，并利用光电感应技术实现了多种功能：检测报警、自动纠偏、自动打印以及利用光电技术实现的对包装袋的计数等。

通过这次的设计我们可以预计立体式包装机在不久的将来将会被应用到食品、药物等各类不同的领域，并逐渐与我们的生活密不可分。

第一章 绪论... 2

1.1 课题来源... 2

1.2 PLC控制的立体式包装机现状及发展趋势... 2

1.2.1立体式包装机的现状... 2

1.2.2基于PLC控制的立体包装机的发展趋势... 3

1.3 PLC概述... 4

1.4本章小结... 6

第二章 立体式包装机的组成结构... 7

2.1供膜/拉膜部分... 8

2.2横/纵封控制... 8

2.3给料控制... 9

2.4打印控制... 10

2.5报警装置... 10

2.6纠偏控制... 10

2.7计数功能... 11

第三章 系统的硬件选择... 12

3.1  PLC的优点及选型... 12

3.1.1  PLC控制的优点... 12

3.1.2 PLC的内部工作方式... 13

3.2立体式包装机的PLC的选择... 15

3.2电机的选型... 17

3.2.1步进电机及其驱动器选型... 17

3.2.2拉膜步进电机的选型... 17

3.2.3纠偏步进电机及驱动器的选型... 18

3.3 光电传感器选择... 21

3.4  硬件连接图... 22

3.4.1 系统控制图... 22

3.4.2 步进驱动电路... 23

3.4.3 PLC配置图... 23

3.4.4 输入接线图... 24

3.4.5 输出接线图... 24

第四章 系统的软件设计... 25

4.1系统的软件流程图... 25

4.2  GX Developer软件介绍... 26

4.3  PLC程序分析... 27

4.3.1 内存初始化... 27

4.3.2 纠偏脉冲计数... 27

4.3.3 步进电机控制... 28

4.3.4 生产计数控制... 29

4.3.5 系统流程控制... 29

4.4 EasyBuilder8000软件介绍... 35

4.5 触摸屏画面介绍... 36

4.5.1 通讯设置... 36

4.5.2 画面跳转设置... 37

4.5.3 状态原件设置... 37

4.5.4 数值原件设置... 38

4.5.5 欢迎画面... 38

4.5.6 监控及设置画面... 39

第五章 结论... 1

参  考  文  献... 2

致    谢... 3

1.4本章小结

通过对PLC控制的立体式包装机的发展前景的研究我们不难看出，对立体式包装机的智能化改造的必要性和有利性，本课题正式基于这一点立足进一步研究通过PLC控制的立体式包装机，实现国内立体式包装机的进一步发展，为推动国内成产水平做出自己的贡献。

第二章 立体式包装机的组成结构

本设计采用PLC实现对包装机的自动控制，由事先制定的该包装机所应包含的功能我将将整个控制模块分成了以下6个部分：拉/供膜控制，横/纵封控制，给料控制，打印控制，报警控制和纠偏。首先第一步完成送膜，在送膜的过程中通过光电检测控制实现对包装膜的日期以及批号打印，打印完成后实现包装膜的纵封和下横封，膜封工作到此告一段落，至此一个未封口的包装袋已经做好。下面开始进行给料，通过料斗电磁阀门和称重传感装置实现物料的定量供给，物料入袋后完成上横封，最后通过切刀切袋完成封装，最后通过光电检测实现包装袋计数。以上为主要过程，实际过程中还包括一些检测报警以及纠偏等功能，具体内容将在下面做具体陈述。具体结构框图见下图2-1。

2.1供膜/拉膜部分

1.供膜

供膜由独立的电源来完成，由一无触点开关控制电机的电源导通或者截止。将包装膜都绕在一个独立的卷筒上，卷筒上方有一个可移动铁棍，包装膜的拉动会导致铁棒的移动，在拉膜过程中拉膜使得供膜部分的铁棒上升从而使铁棒与无触点开关分离，供膜电机电源导通；导通供膜后铁棒下降使得铁棒与无触点开关接触，开关返回信号使供膜电机电源截止。

2.拉膜

拉膜由步进电机提供动力，步进电机的转停通过PLC控制实现，在步进电机正常工作时，当光电感应装置检测到光标信号，例如当光标检测装置检测到包装膜上光标信号时给PLC一个小信号，PLC在接收到信号之后控制步进电机是步进电机停止工作，打印完成通过设定的定时程序步进电机继续工作。同理在接下来的空装检测以及称重传感反馈等情况下都采用这一办法实现电机的转停控制。

第三章 系统的硬件选择

3.1  PLC的优点及选型

3.1.1  PLC控制的优点

1、可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。

2、配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3、易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4、系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

5、体积小，重量轻，能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。