PLC課程設(shè)計_飲料罐裝生產(chǎn)流水線[精校版本]

1、福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱： 可編程控制器原理及應(yīng)用教程 題 目： 飲料罐裝生產(chǎn)流水線PLC梯形圖控制程序設(shè)計與調(diào)試 專業(yè)班次： 11電氣六三 姓 名： 周仁杰 學(xué) 號： 28 指導(dǎo)教師： 江道根老師 日 期： 2015.10.10 引言31.設(shè)計任務(wù)31.1課題內(nèi)容31.2控制要求31.3 課題要求42. 總體設(shè)計方案42.1飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)42.2灌裝流水線的工作原理53. 硬件控制設(shè)計53.1 PLC的選擇53.2傳感器的選擇.63.3硬件電路的設(shè)計64. 軟件控制設(shè)計74.1系統(tǒng)流程圖74.2 I/O接線圖84.3 I/O分配表94.4梯形圖94.5指令表115

2、. 調(diào)試說明116設(shè)計小結(jié)12參考文獻13引言目前，飲料的灌裝生產(chǎn)已經(jīng)實現(xiàn)自動化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動化灌裝生產(chǎn)線中有越來越多的機器在使用先進的灌裝技術(shù)來提高機器的自動化控制水平和生產(chǎn)效率。而應(yīng)用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動化電氣控制的主要發(fā)展方向。本次課設(shè)主要介紹全自動灌裝生產(chǎn)線的基本概念。全自動灌裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺自動灌裝機械經(jīng)控制系統(tǒng)進行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機器組合。通過對飲料罐裝自動控制的介紹，使我們對灌裝這個行業(yè)有了更深的

3、了解，也對自動化這個名詞有了進一步的了解。我國的飲料罐裝自動化相對于西方發(fā)達國家來講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個嚴重問題。鑒于這些問題，我國企業(yè)不斷發(fā)展自身的實力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。推出適合自己需求的產(chǎn)品來。本次課設(shè)就是朝著這個方向進行研究和設(shè)計。1.設(shè)計任務(wù)1.1課題內(nèi)容飲料灌裝生產(chǎn)流水線PLC梯形圖控制程序設(shè)計和調(diào)試1.2控制要求（1）統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送

4、帶驅(qū)動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作。（2） 當瓶子定位在罐裝設(shè)備下時，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警（報警方式為紅燈以0.3S時間間隔閃爍）。（3） 灌裝完一瓶須進行稱重比較：若大于或等于700克為正品，并計數(shù)1次，計數(shù)滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報警一次（鳴響1s）；若小于700克則為次品，同時也計數(shù)1次，計滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報警一次（鳴響2s）瓶裝飲料的重量以模擬量的形式自模擬量通道A/D輸入（重量Kg與模擬量電壓輸入及數(shù)字量的對應(yīng)值可以自己設(shè)定）。（4） 可以手動對計數(shù)值及定時器清零（復(fù)位）1

5、.3 課題要求（1）I/O編址（2）編程并調(diào)試（3）I/O端子接線圖2. 總體設(shè)計方案2.1飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖2.1所示：圖2.1 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)2.2灌裝流水線的工作原理灌裝流水線的運作是通過電機和灌裝設(shè)備來控制的。通過電動機的運轉(zhuǎn)，帶動流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入PLC軟件程序，直接控制電機及流水線的運作.。流水線由傳感器實時監(jiān)控，由PLC控制，控制準確。自動化程度高。3. 硬件控制設(shè)計3.1 PLC的選擇（1）PLC的結(jié)構(gòu)與特點：PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板

6、、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC編程簡介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好，設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交

7、通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。PLC常用程序設(shè)計語言簡介方源 可編程控制器程序設(shè)計語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在

8、工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。（2）選擇PLC：三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一。該公司生產(chǎn)的FX2N系列機型屬于高性能疊裝式機型，是三菱公司上網(wǎng)典型產(chǎn)品，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件。FX2N系列PLC編程元件的編號分為兩部分：第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器勇“X”表示、輸出繼電器用“Y”表示。第二部分為數(shù)字。數(shù)字為該器件的序號。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設(shè)備及I/O點數(shù)，選擇FX2N系列型的PLC就可以滿足控制系統(tǒng)的要求。3.2傳感器的選擇.通過對各個傳感器的工作環(huán)境和用

9、途的分析確定各個傳感器的型號為灌裝監(jiān)測傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）稱重監(jiān)測傳感器的選型為：壓力傳感器（壓阻式）采用紅外線傳感器來監(jiān)測空瓶子的到來后動作，起到接通開關(guān)的作用。它是利用被測物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進行測量。常溫下工作且價格更便宜，不受可見光的影響。壓電電阻型半導(dǎo)體壓力傳感器，靈敏度高，輸出信號大，響應(yīng)速度快，性能穩(wěn)定且電阻值可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整以適應(yīng)不同需要。3.3硬件電路的設(shè)計電氣控制原理圖如圖3.1所示：圖3.1 電氣控制原理圖圖3.1中斷路器QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5將三相電源引入，同時QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5

10、為電路提供短路保護。電動機的過載保護分別由三個繼電器提供。4. 軟件控制設(shè)計4.1系統(tǒng)流程圖圖4.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線系統(tǒng)流程圖4.2 I/O接線圖圖4.2 I/O接線圖4.3 I/O分配表表4.1 I/O分配表4.4梯形圖類別元件PLC元件作用輸入（I）SB0XO啟動按鈕SB1X1停止按鈕SB2X2光電傳感器SB3X3壓力傳感器1SB4X4壓力傳感器2SB5X5手動清零輸出（O）KM1Y1啟動傳送帶驅(qū)動電機KM2Y2驅(qū)動灌裝設(shè)備KM3Y3啟動正品傳送帶KM4Y4啟動次品傳送帶HRY5報警顯示HAY6蜂鳴器響圖4.3 梯形圖4.5指令表LD X0 LD T2 OUT T4OR M0 ANI

11、T1 K10OUT M0 OUT Y5 OUT M3LD M0 LD M2 LD C1OR Y1 AND X3 RST C1ANI X1 OR Y3 LD C2OUT M2 ANI X4 OR M4ANI M1 OUT Y3 ANI T5OUT Y1 LD X3 OUT T5LD X2 OUT C1 K20OR M1 K24 OUT M4ANI T1 LD M2 LD C2OUT M1 AND X4 RST C2LD M1 OR Y4 LD X5OUT T0 ANI X3 ZRST T0 K10 OUT Y4 T5LD T0 LD X4 ZRST C1OUT Y2 OUT C2 C2OUT T

12、1 K24 ENDK50 LD M3LD T0 ANI T4ANI T3 LD M4OUT T2 ANI T5 K3 OUT Y6LD T2 LD C1OUT T3 OR M3 K3 ANI T45. 調(diào)試說明（1）在電腦上安裝GX-Developer軟件，程序編號后，將程序輸入GX-Developer軟件中，在電腦上進行初步仿真調(diào)試。（2）先將PLC程序傳入程序控制器中。（3）對各個輸入I/O口給信號處理，看各個輸出口是否有相應(yīng)的輸出，如果沒有按照設(shè)計要求輸出，對程序進行更改，直到各輸出口有相應(yīng)的輸出。（4）如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認PLC的電源、外部接線和程序輸

13、入無誤的情況下，接通電源，按照流程圖的順序進行調(diào)試，最終使整個系統(tǒng)能準確、可靠的運行。第五章 程序調(diào)試啟動系統(tǒng)：當按下啟動按鈕X0，則程序由S0步變換到S20步，圖中準確地表示出此時S20變?yōu)榛顒硬剑Ⅱ?qū)動傳送帶電機運行，而S0則變?yōu)椴换顒硬??？掌坑嫈?shù)器計數(shù)：設(shè)置位置傳感器檢測到達預(yù)定罐裝位置：當灌裝設(shè)備下的光電傳感器檢測到有瓶子到達預(yù)定位置時則傳送帶驅(qū)動電機停轉(zhuǎn)，定時器T0定時1s,為灌裝做準備，與圖中相符。灌裝過程、定時器T1定時、滿瓶計數(shù)器計數(shù)及報警燈閃：定時器T1定時時間到傳送帶自動啟動：當定時器T1定時5s時間到，則程序跳轉(zhuǎn)到S20步即實現(xiàn)了傳送帶自動啟動。組態(tài)王監(jiān)控畫面優(yōu)異品+6設(shè)

14、計小結(jié)通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制課程設(shè)計，掌握了什么是設(shè)計程序，設(shè)計程序工作的基本過程及各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計程序總流程圖，加深了對PLC的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過努力把課本上的知識變得更為簡單，對實驗原理也有了更深的理解。通過這次課程設(shè)計，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構(gòu)造原理和基本實現(xiàn)方法。把課本的知識變得生動有趣，激發(fā)了我們的學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)過的原理加以強化，把課堂學(xué)過的知識通過自己的設(shè)計程序表示出來，加深了對理論知識的理解?，F(xiàn)在通過自己的動對手做實驗，理論聯(lián)系實際，對PLC的原理認識更加深刻。在調(diào)試時應(yīng)該很仔細，一步一步調(diào)試下來，做到準確無誤。這次課程使我

15、意識到只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才是正確的，才能提高自己動手能力和獨立思索的能力。同時對于PLC發(fā)展歷史、強大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識得到了大概的系統(tǒng)認識，也初步了解了一個完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程，本次課設(shè)，對于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開發(fā)能力的鍛煉有很大的幫助。在編程過程中，領(lǐng)略到了熟能生巧的含義。編程不僅要求有良好的基礎(chǔ)，而且要求對各種程序有深刻的了解，同時深切感受到團隊合作的重要性，尤其是在查資料的過程中，人多力量大，大家一起努力，查找資料的效率就提高了許多，大家在一起探討，相互學(xué)習(xí)，分工細化，互相提高，解決問題的速度就快多了。老師知識的幫助，經(jīng)驗的傳授，也是本次課設(shè)的一道美麗的風景線，真正起到了拋磚引玉的目的。這次課設(shè)讓我的動手能力得到了大大的鍛煉，解決實際問題的能力得到了大大的提高，為以后學(xué)習(xí)和工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在此，非常感謝江老師對我們的幫助和悉心的指導(dǎo)。參考文獻1易泓可主編，電氣控制系統(tǒng)實際基礎(chǔ)與范例.北京：機械工業(yè)出版社，2005.2史國生主編，電氣控制與可編程控制其技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心，2005.3郝永興，苗滿香 羅小燕主編，機電傳動控制.湖北：華中科技