2024年1月12日发(作者：)

光机电一体化课程设计

题 目： PLC通信与编程

院 别： 机电学院

专 业： 机械电子工程

班 级：

姓 名：

学 号： *************

指导教师： * *

二〇一五年一月二十一日

摘 要

随着微机技术的不断深入发展,以微机技术为基础的可编程控制器,简称PLC，也在不断地发展和成熟, 它以高可靠性、优越的抗干扰能力、强大的功能和使用简单方便程序开发周期短等巨大优越性,在工业控制领域得到了广泛的应用, 成为工业自动控制的首选产品。在自动贴标机行业中面对复杂多变的控制要求和客户紧迫的供货周期,PLC更是体现出了其自身的优势。因此，本自动贴标机的特点是采用PLC控制，其能够完成自动贴标、抚平等工作，生产效率高。主要技术特点：输瓶带与本机同步驱动全自动工作进度控制，无瓶——无标签电子测距装置。贴标机械有机架，传动装置系统、标签供给装置系统、贴标对象物（瓶罐包装件）的传送装置系统，触摸屏操作装置、贴标整理装置和检测控制装置等组成。

关键词

贴标机 PLC 编程 通信

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目 录

前言………………………………………………………………………………………..4

一、贴标机PLC的选用、I/O分配及工作流程图……………………………………….错误！未定义书签。

1.1可编程控制器PLC的选用……………………………………………………..3

1.1.1 PLC与变频器………………………………………………………………..4

1.1.2 PLC与触摸屏………………………………………………………………..4

1.2 PLC的I/O口分配………………………………………………..……..……..4

1.2.1 贴标机主机及输瓶电机的控制…………………………………...………..4

1.3 贴标机PLC主控制流程图…………………...…………...…………………..5

1.3.1 分距装置子控制流程图……………………………………………...……..7

1.4 贴标机PLC主控制程序…………………...……………...…………………..8

1.4.1 分距装置子控制程序图与电机电气图……………………………...……..9

1.5 贴标机PLC外部接线图…………………...……………...………………....10

二、贴标机程序的调试与仿真………………………………………………………….11

2.1程序的检查与测试…………………………………………………………....11

2.2程序的仿真与调试……………………………….……………...……………12

2.2.1 仿真调试软件的选用……………………………………………...…...….12

2.2.2 输入软件调试的程序……………………………………………...…...….12

2.2.3 仿真调试软件的选用……………………………………………...…...….13

三、设计总结………………………………………………………………….…..…....15

参考文献………………………………………………………………………...……....15

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前言

商品市场日益玲琅满目，在市场需求的推动下快速的发展。在发展的背后，带动了商品包装行业的发展，尤其是商品的贴标。我们都知道，标签对于商品来说必不可少，没有标签的商品不会被市场和消费者所认可，因为标签是提供商品信息的重要保证。贴标机是提供商品完美贴标的保证，所以，贴标机行业变成为了商品市场中必不可少的包装设备。

贴标机在商品的包装中起着重要的作用，任何一件商品的市场，都是离不开贴标机的。可以说贴标机涉足我们生活的各个领域，有食品、医药、日化等方面。随着商品市场的发展，贴标机行业也在不断的前行、创新，全自动贴标机的出现，为商品的贴标带来了更便捷、更完美的服务。全自动贴标机的出现让我们的贴标机行业进入了一个新的时代，也给商品市场的发展带来了巨大的动力支持。

随着微机技术的不断深入发展,以微机技术为基础的可编程控制器(Programmable

Logical Controller)，简称PLC，也在不断地发展和成熟, 它以高可靠性、优越的抗干扰能力、强大的功能和使用简单方便程序开发周期短等巨大优越性,在工业控制领域得到了广泛的应用, 成为工业自动控制的首选产品。在自动贴标机行业中面对复杂多变的控制要求和客户紧迫的供货周期,PLC更是体现出了其自身的优势,故本设计-基于PLC控制的自动贴标的设计成功将会满足市场的需求。而PLC的通信与编程的重要性在基于PLC控制的自动贴标的设计中是有这举足轻重的位置。其PLC的通讯方式，编程的难易程度，CPU的选择等也会影响到整台装置的运行操作。

因此，本文会具体介绍PLC的通讯方式、PLC CPU的选择、编程软件的操作等。

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一、贴标机PLC的选用、I/O分配及工作流程图

1.1可编程控制器PLC的选用

不干胶贴标机采用机电一体化技术，当手动开启传送带运行后，贴标机就进入工作状态，脉冲信号的频率由瓶子的直径决定，手动停止传送带和滚贴电机的运行。

可编程控制器PLC的选用可编程控制器，英语称Programmable logic Controller，简称PLC。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC基于电子计算机，但并不等于普通的计算机。普通计算机进行输入出信号变换时，大多只考虑信息本身，信息输入输出的物理过程一般不考虑。而PLC则要考虑信号输入输出的可靠性、实时性，以及信息的实际使用。特别是要考虑怎么适应于工业环境，便于安装便于维修等等抗干扰的问题，输入输出信号变换及可靠的物理实现，可以说PLC实现控制的两个基本要点。PLC可以通过它的外设或通信接口与外界交换信息。其功能要比继电控制装置多的多，强的多。

PLC一般可以通过三种方式进行编程。一种是厂家提供的普通手持式编程器编程,一般只能用厂家规定的语句表中的语句进行编程。手持式编程器编程体积小,便于携带,价格较低,对于系统容量小,在编程工作量小的场合比较合适,但这种编程方式的效率低。另一种是用厂家专用图形编程器编程,这类编程器采用梯形图编程,方便直观,一般的技术人员短期内就可应用自如,但这类编程器价格较高。第三种是在普通计算机上运行专用的编程软件来编程,支持的编程语言多,编程操作非常方便,这种方式现在已被大多数用户采用,但有的编程软件需额外购买,价格不菲。

编程语言多种多样,有的看似相同却不通用。根据国际电工委员会制定的工业控制5种标准编程语言(IEC 1131­3),划分为以下5 类编程语言:梯形图(LD)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)、结构化文本(ST)、指令表(IL)。由PLC 厂家提供的编程软件一般都要求包括上述一种或几种编程语言,如Siemens 公司的Step7编程软件就可以使用 5

梯形图(Ladder)、语句表(STL)等多种编程语言; Modicon 公司的Modsoft编程软件只能使用梯形图编程,而Concept编程软件可以使用5种编程语言。另外,有的系统内嵌BASIC或C语言使得可编程控制器的编程功能变得更加强大,适用性更广泛，如GE的内嵌BASIC语言、浙大中控的C规范功能模块等。

综上所述，在此次的设计中选用三菱FX2N­32MT（实物如图1.1所示）。

图1.1 三菱FX2N­32MT实物图

1.1.1 PLC与变频器

本系统采用可编程控制器进行电气控制，调速采用变频器控制。变频器选用FR-S500，可编程控制器选用三菱FX2N­32MT型，其电动机控制系统及变频器

接线，见图1.2示。

图1.2 系统接线图

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1.1.2 PLC与触摸屏

系统结构图如图l.3所示，系统由三菱FX2N­32MT型PLC与触摸屏、送标伺服驱动、送瓶伺服驱动、输入到PLC的检测信号等部分构成，各部分由PLC进行协调控制，完成自动快速贴标功能。

图1.3 系统结构图

1.2 PLC的I/O口分配

如下表1.3示，PLC的I/O输入输出口分配

X0

X1

传送带启动

X2

传送带停止

X3

贴标停止

X4

检测分距

X5

检测贴标

X6

检测标带

X7

Y0

Y1

Y2

Y3

Y4

Y5

Y6

Y7

滚标脉冲输出Cp

收标脉冲输出信号Cp

分距脉冲输出信号Cp

传送带输送

滚标方向输出信号Cw

收标方向输出信号Cw

分距方向输出信号Cw

表1.3 PLC的I/O输入输出口分配图

1.2.1 贴标机主机及输瓶电机的控制

贴标机主机及输瓶电机的控制电源开关2KH送电后，为了保证变频器的安全可靠运行，在设备运行时，首先按按钮QA1给变频器送电，Cl接通 (系统PLC I/O 接线图见图

1.4，PLC程序梯形图见图1.5)，由可编程控制器控制延时10S后启动主机Dl和链道D2，正常运行时电动机速度可由电位器w控制，运行中停止可按按钮TA2，启动按按钮QA2， 7

启动后可进行速度调整。

图1.4 系统的I/O接线图

图3 PLC梯形图

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1.3 贴标机PLC主控制流程图

传送带开启

是否有瓶

待机

分距

瓶是否到达

贴标

完成

图1.3 PLC系统主控制流程图

说明：当传送带开启时，贴标机上的传感器会判别传送带上是否有瓶子，且相隔一定距离的两个传感器之间会判别瓶子与瓶子之间的距离（适合于贴标签的距离），当判别到瓶子之间的距离不符合安全贴标距离的安全范围时，传感器会给系统发送信号。当分距装置接收到信号时，其会执行相应的指令（电机旋转与挡板伸出阻止瓶子前进）。否则，分距装置会处于待机状态。当已分好距离的瓶子进入了贴标装置中的瓶子检测传感器范围时，其传感器相应的也会给系统发送信号。系统将信号处理后，便发送至贴标装置中，使其进行贴标。当贴标装置中的传感器检测到贴标已完成时，贴标装置会制动停止，夹瓶机构也会自动松开，使瓶子经传送带流入下一工序。

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1.3.1 分距装置子控制流程图

传感器判别

瓶子是否需要分距待机

挡板启动

判别分距是否成功

挡板收缩

完成

图1.4 PLC系统主控制流程图

说明：贴标机装置上的传感器会判别传送带上是否有瓶子，且相隔一定距离的两个传感器之间会判别瓶子与瓶子之间的距离（是否适合于贴标签的距离），当判别到瓶子之间的距离不符合安全贴标距离的安全范围时，传感器会给系统发送信号。当分距装置接收到信号时，其会执行相应的指令（电机旋转与挡板伸出阻止瓶子前进）。否则，分距装置会处于待机状态。

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1.4 贴标机PLC主控制程序

图1.4 PLC住控制程序图

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1.4.1 分距装置的子控制程序图与电机电气图

分距装置中，挡板与齿条是固定连接的，固然，挡板伸缩是通过电机的正反转来使齿条的前进与后退的。分距装置中的电机的正反转是采用PLC控制的，其PLC控制步进电动机电气图见图1.5，PLC控制步进电动机带方向程序信号段见图1.6。

图1.5 PLC控制分距电机电气图

图1.6 PLC控制步进电机带方向信号段程序图

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1.5 贴标机PLC外部接线图

图1.7 PLC外部接线图

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二、贴标机程序的调试与仿真

2.1 程序的检查与测试

程序检查和调试(分别见图2.1和见图2.2)，是将编制的程序投入实际运行前，用手工或编译程序等方法进行测试，修正语法错误和逻辑错误的过程。这是保证计算机信息系统正确性的必不可少的步骤。

注：此处程序的检测使用的软件为GXDeveloper Versions 8.0与GX_Simulator_6

图2.1 程序检查图

图2.2 程序逻辑测试与监控图

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2.2 程序的仿真与调试

2.2.1仿真调试软件的选用

选用GT Designer3设置plc触摸屏 用GT Simulator3仿真plc触摸屏

它们下载地址：/GTD3_

用GX develop编辑plc触摸屏程序，（:82/soft//GXDeveloper_）

并通过GX Simulator插件（:81/201404/tools/GX_Simulator_6cn().rar）

主要有两个界面，分别是基础控制和变频控制，他们共同拥有界面切换和流程指示界面。

2.2.2 输入软件调试的程序

输入软件调试的程序如图2.3示。

图2.3 软件调试的程序图

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2.2.3 仿真软件的仿真界面

界面切换和流程指示界面及一些操作按键的说明见图2.4。

界面切换指示灯为当前界面

传送带的启动与停止按钮

相应指示灯的显示

图2.4界面切换和流程指示界面图

图2.5 程序仿真调试参数界面图

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图2.5说明：日期和时间下面是标签设置

操作：选定特定大小，采用程序中设定好的标签进行贴标；

选定可变大小，程序会根据下面设定好的大小，进行贴标（设置时通过“标签按钮”弹出的对话框确定标签大小是否正确）。

通过操作图2.4上相应的按键，修改与调试程序相关的参数见图2.5，则仿真软件会输出见图2.6上的模拟结果。

图2.6 模拟器界面图

图2.6说明：通过显示器上的设置按钮设置

设置速度操作：

当选择端子控制时：可选择S1正转、S2反转、S3多段速指令1、S4多段速指令2、S5多段速指令3、S6多段速指令4、S7 JOG点动控制

当选择模拟量控制时：

直接从下方的显示器输入相应的速度即可。

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三、设计总结

经过一周的奋战我们的课程设计终于完成了，在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成，它必然是团队成员的细致分工完成某一小部分，然后在将所有的部分紧密的结合起来，并认真调试它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。

这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。

在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解.也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。

经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西，它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助，所以，这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛，更的是苦后的甘甜。

参考文献

[1] 朱德安.基于PLC的自动贴标机控制系统设计[M]：科技论坛.2012（11）

[2] 滕燕 李小宁 孙静.气动全自动贴标机的研究与开发[M]：学术前沿.2014（12）第33卷 第12期

[3] 王永德 赵宏才 陈晓维.饮料瓶装线上贴标机控制系统的改造[M]：OOD&MACHINERY.

2006(9）第22卷 第5期[4] 电气与PLC控制技术/姚屏,王晓军,王会芹主编.北京：化学工业出版社，2009.3[5] 凌志辉，邹昊，王辉. 三菱PLC的PLSR指令控制步进电机应用研究[M] 机电一体化

2013,19(2)

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