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食品装箱机PLC自动控制系统的设计

目前,国内企业食品自动装箱技术还比较落后,大部分工作需要工人手工操作,没有大规模进行机械化自动装箱,食品装箱机亟需大力发展;在国外发达国家,由于劳动力欠缺、消费习惯、包装技术方式因素的影响,各企业在食品自动装箱机这一领域也没有实质性的突破。

1)根据被控对象的控制要求,确定整个系统的输入、出输设备的数量,从而确定PLC的I/O点数,然后进行PLC及相关元件的选型。

2)建立I/O地址分配表,绘制PLC控制系统的输入、输出接线图,即电气原理图。

3)采用梯形图编程,并写出相应的程序。

1 可编程控制器技术简介

可编程控制器(PLC)是20世纪60年代末,随着计算机的发展而发展起来的一种新型工业通用控制器。它可以借助工程技术人员非常熟悉的传统继电器梯形图进行程序设计,以满足不同设备多变的控制要求,使控制系统具有极大的柔性和通用性,因而可以有效的取代传统的继电器控制系统和其他类型的顺序控制器。

PLC常用的编程语言目前有以下几种:梯形图语言、记助符语言、流程图语言及某些高级语言。目前使用最多的是梯形图语言及助记符语言,因为它是在电气控制系统中最常用的接触器、继电器梯形图的基础上演变而来的,与电气操作原理图相呼应,具有形象直观的特点。它是用图形符号、常开触点、常闭触点、串联、并联、继电器线圈等,每一个接点和线圈均对应一个编号。不同机型的PLC,其编号方法不一。

2 控制系统具体设计

2.1食品装箱机的控制过程时序分析

1)最开始的时候,包装箱处于原位,光电传感器SQ1闭合。

2)打开电源,按下启动按钮SB11后,电磁阀YV1得电,开始进行推箱动作。

3)当推向前进到光电传感器SQ2时,电磁阀YV1失电,电磁阀YV2得电,推杆开始下移后退,当推杆后退到光电开关SQ7处时,停止后退。

4)在推杆处于后位时,光电开关SQ7闭合,推杆开始上升至初始状态,下一次推箱。

5)在推杆下移后退上升的同时,装箱机开始工作,用减速调速电机驱动曲柄滑块机构循环推动料斗内上下两层食品,用接近开关SQ10检测推肠次数,一个工作循环即推肠5次后,接近开关SQ10闭合,电磁铁YA9得电,与电机相连的离合器工作,使电机空转,曲柄滑块机构不工作,等待1.29s。

6)在这1.29s内,输箱运动继续进行,重复工序3);同时,装有20根食品的成品箱推至自动合盖处,光电传感器SQ3闭合,电磁阀YV3,YV4得电,气缸推动合盖机构开始合盖压合。

7)按钮SB11、SB12、SB13分别控制电机的启动、停止和急停。

8)光电耦合器SQ14~SQ33用来监测推肠时食品是否缺支,当检查到有缺支现象时报警。

9)光电开光SQ8和SQ9安装在料斗中,用于检测料斗内物料的深浅,其中光电开光SQ8安装在料斗上部合适位置,闭合时表示物料料位过高,电磁铁YA8得电,控制皮带工作;光电开光SQ9则相反,闭合时也报警提示料斗内物料不够。

2.2选择合适的PLC机型

食品装箱机控制系统中,输入点有33个,输出点有8个,控制点仅为41个,可以选择微型机,从PLC实现的功能、内存容量、控制规模、外形、价格等各种因素出发综合考虑,选定的PLC机型为日本OMRON公司的CPM1A-40CDR-A(AC电源),I/O单元扩展20点。

CPM1A型可编程控制器机箱小巧,集成了非常丰富的控制功能,主要包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟定时控制等功能,它的CPU单元又是一个独立的控制单元,能处理广阔范围的控制信息,所以还可以用作设备内安装的控制单元。CPM1A-40CDR-A有40个I,O点,其中有24个输入点(编号为00000~00011,00100~00111),16个输出点(编号为01000~01007,01100~01107)。20点I/O扩展单元有12个输入点(编号为00200~00211)和8个输出点(编号为01200~01207)。

2.3 PLC控制系统的梯形图

本次梯形图采用步指令进行编程,步指令用于在程序中设定断点,构成分步执行。为了在程序中设置段与段之间的断点,步指令STEP和SNXT总是一起使用,以便经过一系列段一次一步地执行各个段。在继续执行下一段之前,在各段之间的断点将复位定时器并清除数据区。一个程序段的划分通常对应于一个实际应用的生产过程,除某些指令(如IL/ILC,JMP/JME,END,SBN)不能用外,一个程序段的编程与一般的编程一样。

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