程控自动贴标签系统plc控制部分设计(附件)
本课题以自动贴标签系统为研究对象，完成系统控制方案设计，对系统机械结构、电气参数、PLC控制系统模块进行选择和设计；着重设计系统PLC控制部分硬件电路和软件程序，并进行软硬件调试后与系统WinCC 监控部分进行联合实时调试。论文首先对课题研究背景和意义、自动贴标签技术的研究现状和发展趋势进行了综述，给出了论文结构安排；设计了采用S7-300PLC控制平面吸附式机械手和气缸推动方式的系统控制方案，给出了系统控制框图，绘制了系统机械结构示意图，分析了系统工作原理。在对系统机械结构和电气参数进行设定与选择的基础上，对系统气泵、气动吸盘和真空发生器、拖动电机和转向电机、电磁阀、升降气缸和推进气缸、标签安放盘和收集盘等功能模块的器件和装置进行了选型和原理分析，给出了各功能模块的实物图；对基于PLC的自动贴标签系统进行了软件设计，给出了系统主程序、标签定位子程序、拖动电机和转向电机控制子程序等程序流程图，在Step 7中编写了系统完整的梯形图程序，给出了系统程序I/O分配表；在组态软件WinCC中对系统吸附式机械手部分进行了分步组态仿真分析，仿真结果验证了系统设计的正确性。最后，调试好系统控制梯形图程序后，与搭建的系统实验样机，并结合系统WinCC监控部分进行了联合运行调试，调试结果表明系统能够稳定可靠完成连续贴标签功能和其他相关性能指标。关键字 自动贴标签系统，S7-300 PLC，机械手，硬件设计，梯形图，联合调试
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 自动贴标签技术的研究现状和发展趋势 1
1.3 论文主要内容和工作安排 2
2 程控自动贴标签系统设计方案 2
2.1系统设计方案 2
2.2系统工作原理 3
2.3 PLC控制系统介绍 5
3系统各硬件模块设计 6
3.1 标签揭取模块 6
3.1.1 气泵 6
3.1.2气动吸盘 7
3.1.3真空发生器 8
3.1.4电磁阀 8
3.2 标签带传送模块 10
3.2.1标签盘 10
3.2.2标签纸 10
3.2.3 滚轴 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.2.4 拖动电机 11
3.3检测模块 13
3.3.1光纤传感器 13
3.3.2光电传感器 14
3.4机械臂转向模块 14
3.4.1气缸 14
3.4.2节流阀 15
3.4.3气管 16
4系统软件设计与说明 16
4.1 系统主程序 16
4.2标签吸附程序 17
4.3 标签定位子程序 18
4.4 电机控制子程序 19
4.5 PLC 的I/O： 19
4.6 梯形图程序设计 19
5系统分步组态仿真与调试 34
5.1 WinCC简介 34
5.2 系统分步组态仿真分析 34
5.3监控系统介绍 37
5.4 PLC软件程序调试 38
5.5 系统实验样机搭建与调试 41
总 结 45
致 谢 46
参考文献 47
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
随着经济与科技的发展，信息流通速率加快，人们获取了更多的知识。人类的生活水平在各个方面都有了显著的提高，从温饱意识到健康意识，对于各项事物的要求也开始提高。当人们购物时会对产品的信息进行了解，这就意味着现代社会的产品信息必须全面，要可追踪可查阅。而这为 “标签”创造了市场，一个标签蕴含的信息量非常丰富，在自动化工业发展繁盛的工业领域，面对庞大的人工成本，简洁方便的贴标签机器可以说是最好的选择。
贴标签机能够将事先印好的标签贴到各种容器的特定部位，是一种非常可靠而有效的机器设备。标签上的商标、商品的规格及主要参数、使用说明与商品介绍，是现代包装不可缺少的组成部分[1~4]。标签参数的设置会使商品的销售与管理能够更信息化，而健全的产品信息也会更吸引顾客。标签为生产商提供了广泛的宣传和推广途径，加进了组合灵活性。所以贴标签机的设计面临着很多的挑战当然也有广阔的前景和发展机遇。
因为标签的被认可度高，而且从商业及工业角度来讲其综合竞争力较强。在信息全球化的时代，中国对于贴标签机的研究也必须要跟上时代的潮流。程控自动贴标签机课题的研究，不仅具有科技价值，更具有商业与经济价值。
1.2 自动贴标签技术的研究现状和发展趋势
现如今我国工厂生产机械化程度提高，这就意味着各个环节的效率都必须能够随之提高，在包装机械方面，我国一直引进国外技术。然而我国国民经济的持续、高速、健康地发展使得包装产业在经由十多年的发展后，贴标机向高自动化方向发展 [5~10]。
贴标机广泛应用于各行各业：饮料、食品、制卡、医疗、药品、石化、电池等。贴标签机的种类根据不同条件的要求，会有着各类差别。虽如此，但是贴标工艺的大致流程是相同的，可概括为取标、标签传送、印码、涂胶、贴标、抚平。
现有的贴标签方式基本有三种：吸贴法、吹贴法、擦贴法。在本次课题中，选用的贴标签的方式是与最常用最通俗的吸贴法相似，同时也被称为气吸法。在吸贴法中，标签纸与其相接触的机械装置之间是真空的，但是在本课题中，标签纸与气动吸盘之间不是真空[11]。但与之类似，在标签纸表面形成了负压。机械装置的机械手臂伸展开来，当标签纸与包装件接触后，机械手收回。吸贴法的技术可靠度高、精度高，对于需要在商品或者包装盒的顶部或是侧面贴标签的，吸贴法就能突显其省力与简便的优势。
现在越来越多的工业机械产品将代替人力进行工作，工业生产将更加自动化与机械化，自动贴标签机所发展的就是这样的方向。贴标机常用的有全自动与半自动，这两种形式的自动贴标签机工作效率高，可提升空间大，也比较复合现如今我们国家讲求科技创新的大环境的形势。
1.3 论文主要内容和工作安排
本次课题设计的的系统方案，主要控制两个动作部分：含有吸盘的可旋转机械手，以及实现其旋转的气缸推动部分，两部分均采用S7300 PLC控制平面。首先，对系统机械结构和电气参数进行设定与选择，然后完成PLC控制系统的设计；然后，对系统硬件电路进行设计，分析电路的相关控制参数并对需要用到的硬件进行选择，基于以上选择及需要实现的课题中要求的相关功能，编写PLC软件程序；最后，对编写的PLC进行验证与改进，还要与WinCC 监控部分进行联合实时调试。
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2 自动贴标签技术的研究现状和发展趋势 1
1.3 论文主要内容和工作安排 2
2 程控自动贴标签系统设计方案 2
2.1系统设计方案 2
2.2系统工作原理 3
2.3 PLC控制系统介绍 5
3系统各硬件模块设计 6
3.1 标签揭取模块 6
3.1.1 气泵 6
3.1.2气动吸盘 7
3.1.3真空发生器 8
3.1.4电磁阀 8
3.2 标签带传送模块 10
3.2.1标签盘 10
3.2.2标签纸 10
3.2.3 滚轴 11 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.2.4 拖动电机 11
3.3检测模块 13
3.3.1光纤传感器 13
3.3.2光电传感器 14
3.4机械臂转向模块 14
3.4.1气缸 14
3.4.2节流阀 15
3.4.3气管 16
4系统软件设计与说明 16
4.1 系统主程序 16
4.2标签吸附程序 17
4.3 标签定位子程序 18
4.4 电机控制子程序 19
4.5 PLC 的I/O： 19
4.6 梯形图程序设计 19
5系统分步组态仿真与调试 34
5.1 WinCC简介 34
5.2 系统分步组态仿真分析 34
5.3监控系统介绍 37
5.4 PLC软件程序调试 38
5.5 系统实验样机搭建与调试 41
总 结 45
致 谢 46
参考文献 47
1 绪论
1.1 课题研究背景和意义
随着经济与科技的发展，信息流通速率加快，人们获取了更多的知识。人类的生活水平在各个方面都有了显著的提高，从温饱意识到健康意识，对于各项事物的要求也开始提高。当人们购物时会对产品的信息进行了解，这就意味着现代社会的产品信息必须全面，要可追踪可查阅。而这为 “标签”创造了市场，一个标签蕴含的信息量非常丰富，在自动化工业发展繁盛的工业领域，面对庞大的人工成本，简洁方便的贴标签机器可以说是最好的选择。
贴标签机能够将事先印好的标签贴到各种容器的特定部位，是一种非常可靠而有效的机器设备。标签上的商标、商品的规格及主要参数、使用说明与商品介绍，是现代包装不可缺少的组成部分[1~4]。标签参数的设置会使商品的销售与管理能够更信息化，而健全的产品信息也会更吸引顾客。标签为生产商提供了广泛的宣传和推广途径，加进了组合灵活性。所以贴标签机的设计面临着很多的挑战当然也有广阔的前景和发展机遇。
因为标签的被认可度高，而且从商业及工业角度来讲其综合竞争力较强。在信息全球化的时代，中国对于贴标签机的研究也必须要跟上时代的潮流。程控自动贴标签机课题的研究，不仅具有科技价值，更具有商业与经济价值。
1.2 自动贴标签技术的研究现状和发展趋势
现如今我国工厂生产机械化程度提高，这就意味着各个环节的效率都必须能够随之提高，在包装机械方面，我国一直引进国外技术。然而我国国民经济的持续、高速、健康地发展使得包装产业在经由十多年的发展后，贴标机向高自动化方向发展 [5~10]。
贴标机广泛应用于各行各业：饮料、食品、制卡、医疗、药品、石化、电池等。贴标签机的种类根据不同条件的要求，会有着各类差别。虽如此，但是贴标工艺的大致流程是相同的，可概括为取标、标签传送、印码、涂胶、贴标、抚平。
现有的贴标签方式基本有三种：吸贴法、吹贴法、擦贴法。在本次课题中，选用的贴标签的方式是与最常用最通俗的吸贴法相似，同时也被称为气吸法。在吸贴法中，标签纸与其相接触的机械装置之间是真空的，但是在本课题中，标签纸与气动吸盘之间不是真空[11]。但与之类似，在标签纸表面形成了负压。机械装置的机械手臂伸展开来，当标签纸与包装件接触后，机械手收回。吸贴法的技术可靠度高、精度高，对于需要在商品或者包装盒的顶部或是侧面贴标签的，吸贴法就能突显其省力与简便的优势。
现在越来越多的工业机械产品将代替人力进行工作，工业生产将更加自动化与机械化，自动贴标签机所发展的就是这样的方向。贴标机常用的有全自动与半自动，这两种形式的自动贴标签机工作效率高，可提升空间大，也比较复合现如今我们国家讲求科技创新的大环境的形势。
1.3 论文主要内容和工作安排
本次课题设计的的系统方案，主要控制两个动作部分：含有吸盘的可旋转机械手，以及实现其旋转的气缸推动部分，两部分均采用S7300 PLC控制平面。首先，对系统机械结构和电气参数进行设定与选择，然后完成PLC控制系统的设计；然后，对系统硬件电路进行设计，分析电路的相关控制参数并对需要用到的硬件进行选择，基于以上选择及需要实现的课题中要求的相关功能，编写PLC软件程序；最后，对编写的PLC进行验证与改进，还要与WinCC 监控部分进行联合实时调试。
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