论文（设计）题目：基于PLC的自动包装线的控制系统设计

学院

智能制造学院

专业

机器人工程

年级

2019级

学生姓名

指导教师

学号

职称

一、选题的目的和意义

目的：随着社会的不断发展，工业技术也在不断的进步，但是有些末端工序主要还是要依靠人力，如食品打包封装这一步工作许多企业主要还是依靠人力。但是人工打包不仅耗时耗力，而且生产成本也比较高、生产效力低，导致企业出现出货速度慢等问题。所以许多食品企业都在寻求可以省时省力，而且工作成本低的方法来代替人工打包。针对这一问题，利用PLC技术设计一种成本低、效率高的食品自动包装线，这样将可以提高企业生产的效率。采用PLC控制自动包装线可以有效的提高包装速度，而且是因为通过传感器识别的物料，所以精度非常高，这样就保证了包装质量显著提高且大大解放了劳动力。并且PLC具有结构简单、性能可靠、编程容易、易于操作等特点，所以大大提高了设备的可靠性。

意义：现如今的包装工作很多还是依靠人力来实现的，但是传统的人力包装已经不能满足人们日常生活的使用需求，而且十分消耗人力资源。但是我们通过对PLC设计出对包装线的自动控制系统，可以实现包装线的自动化作业，这样就可以大大节省人力和成本，并且提高了包装工作的效率。自动包装线的控制系统在生产应用中具有重大意义。

二、相关文献综述（1000字左右，与主要参考文献对应）

我通过查阅关于基于PLC的自动包装线控制系统设计相关论文，我对我的研究的社会背景和目前发展现状有了基本的认识，并对我的设计有了初步的计划。首先我查阅了目前国内包装生产的现状，这让我对目前的社会需求有了一定的了解。其次我对PLC自动包装控制技术进行的查阅，我了解到了目前自动包装线的发展趋势，这让我大致拟定了我的研究计划。并且我对PLC控制技术的运用有了更多的认识，这对我后面的研究肯定会起到很大的帮助。

杨顺吉,于永民在2021年4月发表的《基于PLC的自动包装生产线控制系统设计》一文中提到封箱包装过程一直以来因为产量大、重量大、步骤多等原因耗费企业大量的人力物力。研究将PLC(可编程控制器)应用于包装控制系统中，从而实现包装生产线的自动化，完成集机、电、仪于一体的综合性生产线。自动化包装系统取代以人工为主的传统包装操作，可最大化地优化社会资源，提高包装效率，降低工人的劳动强度，提高产品包装质量，对企业的发展起着重要的作用。

王晓娟在2022年5月发表的《PLC自动化控制系统在化工行业生产过程中的应用》一文中提到PLC自动化控制系统主要具有两项功能：顺序控制和数据采集。在化工行业生产过程中的数据采集阶段，PLC自动化控制系统首先要对控制系统的扫描周期、采集速度、转换精度等进行全方位的了解。与此同时，对于化工行业生产过程中各类信息的分类及存储，要根据具体的取样过程来进行，使得PLC自动化控制系统的操作员能够通过显示屏，随时地观察与生产工艺相关的仪器设备机组的运行状态是否正常。

PLC自动化控制系统在化工安全生产的多方面有着至关重要的作用，例如控制系统的设计优化、化工行业中仪器设备的安全保护等等。随着当前各个行业领域中PLC自动化控制系统应用范围的不断扩大，未来PLC自动化控制系统将成为化工行业领域的生产过程中不可或缺的一部分。因此，未来的PLC自动化控制系统需要考虑更多、更全面的发展问题，以促进化工行业的PLC自动化控制系统得到更快、更好的发展。

程伟在2022年8月发表的《西门子S7-1200控制器与ABB IRB120工业机器人的TCP通信研究》一文中提到智能制造单元系统集成应用平台以汽车行业的轮毂为产品对象，由总控、仓储、工具、打磨、加工、检测、执行、分拣等8个单元组成，安装在伺服驱动的导轨上的ABB IRB 120工业机器人抓取汽车轮毂模型，根据工作站流程系统要求，执行不同的相对应的动作[1]。设备使用了3只西门子S7-1 200 CPU1212C DC/DC/DC控制器，三只PLC之间可以使用西门子S7单边通信进行数据交换[2]。工业机器人控制柜使用ABB标准I/O板，例如：DSQC651，对气动控制阀进行控制。如果需要PLC与工业机器人之间传输更多的数据，就需要选择通信的方式。

吴岚,冯春荣在2013年9月发表的《聚烯烃包装线的自动化应用研究》一文中提到包装生产线是机电仪一体化高技术产品, 是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多关节, 多部机协同作业的复杂的机械系统。PLC控制是设备的关键技术。结合传感器控制、电气控制, 不仅具有开关量控制, 而且还具有模拟量控制, 其可靠性高、输入输出模块化、有独立的编程器、有较强的控制功能和较大的控制规模, 达到计量称重准确、产品合格率高、包装效率高的目的。通过本文对聚烯烃包装生产线逻辑控制的细致分析, 可使操作人员对生产线工艺流程有更深入的了解, 减少设备检修时间、提高劳动效率, 使包装系统更加经济高效。

通过查阅这些资料，我对我的研究方向大致有了一个轮廓，这个设计主要分为三个部分，一个是放料部分控制，通过对食品进行称重，然后控制自动放料到包装盒里面，一个是封装部分控制，这个部分就是控制机器把已经放好食品的盒子进行封装，还一个是传输线部分控制，这部分就是控制产生的传送带把物料从上一个工序运输到下一步工序。

三、研究内容

分析自动包装线的工作流程，根据其流程的逻辑控制顺序设计合适的运行方案。完成整体方案的设计。完成控制系统的硬件设计（包含选择PLC型号和相关元器件、分配I/O地址、设计PLC外围电路等），完成控制系统的软件设计（包含根据控制要求绘制工作流程图、编写梯形图程序、调试等）。

1引论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3课题研究主要内容

2自动包装线的总体方案设计

2.1主要控制设备选型

2.2 自动包装线控制系统工作流程

2.3控制系统的总体方案

3自动包装线控制系统的通讯设计

3.1  PLC与自动包装线的通讯

4自动包装线控制系统PLC程序设计

4.1软件编程

4.2 PLC编程设计

5自动包装线控制系统虚拟调试

5.1软件调试

5.2整体调试

6 结语

参考文献

致  谢

四、研究方法、步骤及措施等

研究方法：

文献研究法：阅读和参考相关自动包装线控制系统设计的文献，来合理设计本研究的基本框架、研究内容和基本方法。

理论与实践法：学习PLC的编程，来提高自己的知识水平。通过知识的积累来解决相关设计中的问题。

实验法：根据设计好的程序，电路图配合相关硬件设备多刺试验来验证是否合理，加以完善。

研究步骤：

（1）前期准备：明确论文研究方向，制定研究计划，查阅相关资料，实地了解自动包装线控制系统设计的基本运作方式，议定论文提纲。

（2） 撰写文献综述与开题报告：整理收集到的相关资料，向指导老师咨询相关意见。

（3）论文撰写：通过对收集到的资料进行整理并结合老师以及前人的研究成果进行论文初稿的撰写。再根据指导老师的意见进行修改，最终定稿。完成以下内容：控制系统的硬件设计（包含选择PLC型号和相关元器件、分配I/O地址、设计PLC外围电路等），完成控制系统的软件设计（包含根据控制要求绘制工作流程图、编写梯形图程序、调试等）。

（4）论文评审及答辩

将论文定稿提交指导老师、评阅教师评审，并准备答辩。

研究措施：

（1）依靠学校实训室有利条件，查询自动包装线控制系统相关资料。

（2）运用博图v14对西门子S7-1200型号的PL进行编程,使用Eplan绘制相应电路图。根据相关资料选择合适的设备及元件。

五、进度安排

2022.10.20—2022.11.04 查阅资料、撰写开题报告；

2022.11.5—2022.11.20 开题报告撰写质量检查及整改；

2022.11.05—2022.12.22 初步设计，完成论文初稿；

2022.12.23—2022.12.31 开展中期检查；

2022.12.23—2023.04.06 完善设计，完成论文定稿、查重；

2023.04.7—2023.04.14 开展毕业设计评阅；

2023.04.15—2023.04.30 进行毕业设计答辩；

2023.05.01—2023.05.06 提交成绩；

2023.05.06—2023.05.30 毕业设计归档；

六、主要参考文献

[1]王晓娟.PLC自动化控制系统在化工行业生产过程中的应用[J].化学工程,2022,50(09):82.

[2]程伟.西门子S7-1200控制器与ABB IRB120工业机器人的TCP通信研究[J].现代工业经济和信息化,2022,12(08):71-72.DOI:10.16525/j.cnki.14-1362/n.2022.08.026.

[3]张胜云.基于PLC自动化控制系统的通信技术研究[J].软件,2022,43(08):122-124.

[4]张怀宇,王强,胡蓉.基于S7-1200立体仓库码垛机的电气控制系统设计[J].现代信息科技,2022,6(10):112-115+120.DOI:10.19850/j.cnki.2096-4706.2022.10.028.

[5]杨顺吉,于永民.基于PLC的自动包装生产线控制系统设计[J].机械工程与自动化,2021(04):179-181.

[6]宋志峰.饲料称量及自动包装的PLC控制技术[J].濮阳职业技术学院学报,2017,30(05):92-94.

[7]王晓磊,王延年.基于PLC的自动包装码垛生产线的控制系统研究[J].科技视界,2013(29):92+91.DOI:10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2013.29.067.

[8]王晓磊. 基于PLC的自动包装码垛生产线控制系统设计[D].西安工程大学,2013.

[9]吴岚,冯春荣.聚烯烃包装线的自动化应用研究[J].甘肃科技,2013,29(09):64-65+80.

七、指导教师意见

该选题“基于PLC的自动包装线的控制系统设计”具有一定的现实意义。经与指导老师充分讨论、并查阅了大量文献，本课题初步确定 的研究方案合理，研究思路明确，研究方法合理，难度适中，任务量饱满，学生能在规定时间内完成毕业设计工作。 同意开题。

指导教师签名：

2022年11月2日