I
颗粒料包装机的PLC自动控制设计
摘 要
随着我国改革开放的不断深入和世界经济一体化的日益显现，我国包装工业的发
展遇到了新的挑战。为了满足人们不断攀升的物质文化需求，跟上包装工业产品
、质量的更高要求，适应包装生产科学技术的日新月异，包装工业的技术研究必
须与时俱进，不断更新和升级。
由于传统继电器控制的颗粒料包装机工作时存在电路复杂、可靠性差、故障
诊断与排除困难等缺点，因此提出了用PLC对包装机控制系统进行设计。可编程
控制器(PLC)作为控制系统的核心装置，功能强大、性能稳定可靠，在现代工业
自动化生产中得到了广泛的应用。
本设计详细阐述了集PLC技术，光电感应技术，通信技术于一体的先进控制
技术在该包装机控制系统中的应用。
通过对小型全自动颗粒料包装机工艺过程的分析
，克服了传统小型包装机传动方案的缺陷
，提出了PLC控制的柔性化包装机的构想。设计工作的任务包括包装机构和运动
分析，控制部分的硬件选择，电气原理图的绘制和三菱PLC程序编写，以及各个
电气元器件的选择与安装，最终给出了PLC控制包装机系统的硬件组成和软件设
计，其中包括PLC选型、I/O地址分配、I/O端子接线、程序设计和控制原理。
关键词：颗粒料包装机，PLC，GX Developer
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II
THE DESINE OF AUTOMATIC CONTROL FOR
GRANULARMATERIAL PACKING MACHING
ABSTRACT
With the deepening of China's reform, opening up and the integration of the world
economy, China's emerging packaging industry development new challenges. In order
to meet the increasing people, keep pace with the packing material and cultural needs of
industrial products, quality and higher requirements, science and technology to
packaging production, packaging industry technical research must keep pace with The
Times, and constantly update and upgrade.
Because of traditional relay control of Packing Machine for Granular Material,
here are lots of disadvantages which include device complexity, inferior reliability,
malfunction analysis and trouble obviation. As the kernel device control system, PLC is
widely used in modern industrial production and do well in this field.
This thesis takes the control system of the high-speed full-automatic packing
machine that was developed by LiuYang Handsome Trade Corp.Ltd along with our
teacher as a background. We apply the advanced control technique in the packing
machine control system such as the technique of PLC, light electricity technique and so
on. By the describing of the basic operation of small automatic packager, and overcome
the defects of now used packager in transmission system. The main designer include in
the analyzing of the packaging machine’s structure and the movement, protracting the
electric schematic diagram, writing the PLC programming and the choosing and fixing
the electric’s parts of an apparatus. The paper gives the design of hardware and software
about the electrical control of Packing Machine for Granular Material, which include
selecting a model of PLC, distributing address of I/O, wiring diagram of I/O, designing
of programmable trapezium and theory of control.
KEY WORDS:Packing maching for granular material,PLC,GX Developer
III
目 录
前 言..............................................................................................................1
第1章 颗粒料包装机控制系统的总体设计................................................4
1.1 颗粒料包装机生产工艺概述 ..........................................................4
1.2 可编程控制系统设计 .....................................................................5
1.3 系统的运行方式 .............................................................................5
1.4 PLC控制系统硬件总体设计 ............................................................6
1.4.1 总体结构关系 .......................................................................6
1.4.2 控制系统主要器件的选择 ...................................................6
第2章 包装机机构的设计计算以及电气元器件的选择...........................8
2.1各机构的结构设计 ...........................................................................8
2.1.1纸供送机构设计 .....................................................................8
2.1.2 给料装置机构设计 ...............................................................9
2.1.3 压纸切纸机构设计 .............................................................10
2.1.4 下料装置机构设计 .............................................................12
2.1.5 封口机构设计 .....................................................................13
2.2 主要电气元器件的选择 ...............................................................15
2.2.1 真空发生装置选型 .............................................................15
2.2.2 气缸选型 .............................................................................16
2.2.3 空气压缩机选型 .................................................................17
2.2.4 传感器的选型 ......................................................................19
第3章 系统的编程和设计.........................................................................20
3.1 PLC的结构及其工作原理 .............................................................20
3.1.1 PLC的一般结构 ...................................................................20
3.1.2 PLC工作原理 .......................................................................21
3.2 PLC的软件设计 .............................................................................21
3.2.1 GX Developer开发工具的特点 .........................................22
3.2.2 PLC程序的总体结构 ...........................................................22
3.3 PLC控制系统设计的原则 .............................................................24
IV
3.4 包装机的PLC程序设计 .................................................................25
3.4.1 PLC程序总体设计 ...............................................................25
3.4.2 PLC程序的优化设计 ...........................................................29
结 论............................................................................................................33
谢 辞............................................................................................................34
参考文献.....................................................................................................35
外文资料译文.............................................................................................36
1
前 言
可编程控制器为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编
程逻辑控制器(Programmable Logic
Controller)，简称PLC，它是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司(D
EC)为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自
此诞生。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的
变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应
发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备。最初，PLC主要是用在生产线控制
和大型机械的控制上。但不久，西德的西门子(SIEMENS)公司、BBC公司就开始研
制PLC，当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。70年代初，日本的OMR
ON也推出了他们的PLC。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加
入了PLC制造者的行列。70年代中期，美国和西德首先出现了微电脑化的小型PLC
。由于PLC是为工业控制所生产的通用性很强，适合于大批量生产的装置，所以
成本迅速下降；加上其是专为工业控制所设计，所以具有极好的抗干扰性能；并
且他的使用和维护都极为方便，实现了低水平的操作、高性能的控制，所以在机
械制造业深受欢迎。小型PLC开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、
纺织机械等轻工机械的控制领域，其成本的低廉和性能的优良对直接使用微机作
为控制单元的做法构成了强有力的挑战，更有全面取代传统继电器控制屏的趋势
。
由于大规模集成电路和微处理器在PLC中的应用，使PLC的功能不断增强，PL
C不仅能进行顺利逻辑控制，还能完成定时、计数，算数、逻辑运算，数据处理
，模拟量输入输出及PID控制。今后，PLC将主要朝着以下两个方向发展：一个是
向超小型专用化和低价格方向发展；另一个是向高速多功能和分布式自动化网络
方向发展。总趋势如下：
（1）可编程控制技术的标准化
在工业自动化产品繁花似锦的今天，各生产厂商既互相竞争又互相合作。一
种自动化产品的竞争力除表现在技术上的个性外，更重要的还在于其满足国际标
准化的程度和水平。标准化一方面保证了产品的出厂质量，另一方面也保证了各
