飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制

1、飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制姓 名： 班 級 ：07 機(jī) 電 52系 別 ：自 動 化 系專 業(yè)： 機(jī)電一體化技術(shù) 指導(dǎo)教師: 一、設(shè)計(jì)題目飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制二、設(shè)計(jì)要求（1）系統(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(jī)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(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動電機(jī)必須自動啟動，并保持到又檢測到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動作.（2）當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，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(bào)警顯示，5秒后停止并不再顯示報(bào)警.（3）用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動

2、，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過瓶.（4）可以手動對計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）.三、上交材料（1）開題報(bào)告（2）說明書四、進(jìn)度安排第1周：（1）熟悉題目，查找資料，完成開題報(bào)告。（2）進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)（PLC選型及外部接線圖）。第2周：進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)（控制順序功能和梯形圖設(shè)計(jì)）。第3周：查找不足，整理說明書?？傮w分析，準(zhǔn)備答辯。五、指導(dǎo)教師評語成 績： 指導(dǎo)教師日期。目 錄前言5第一章 可編程控制器概述61.1 PLC的定義61.2 PLC的基本組成61.3 PLC的功能與特點(diǎn)71.4 PLC的應(yīng)用范圍7第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)8第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)93.1 傳感器

3、的選擇93.2 PLC控制部分硬件設(shè)計(jì)93.2.1 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖103.2.2 輸入/輸出接口（I/O）功能量10第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)114.1 主電路圖114.2 控制系統(tǒng)順序功能圖114.3 梯形圖124.4 指令表13第五章 程序調(diào)試14第六章 結(jié)論和展望17參考文獻(xiàn)18 前言幾年前，自動化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。提高包裝機(jī)械自動化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機(jī)械完成復(fù)雜動作的能力。本設(shè)計(jì)的目的是利用“PLC”技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動化等技術(shù)有機(jī)

4、結(jié)合，構(gòu)成實(shí)用的飲料灌裝生產(chǎn)線模擬系統(tǒng)。 根據(jù)控制要求，以PLC為核心，設(shè)計(jì)出一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制硬件電路，編寫軟件控制系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)對飲料灌裝流水線的控制。本設(shè)計(jì)鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn)，利用PLC技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用PLC代替，構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計(jì)周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進(jìn)而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。第一章

5、可編程控制器概述1.1 PLC的定義可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.2 PLC的基本組成PLC的基

6、本組成可歸為四大部件：1中央處理單元（CPU板）控制器的核心；2. 輸入部件連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路；3. 輸出部件送出PLC運(yùn)算后得出的控制信息；4. 電源部件為PLC內(nèi)部電路提供能源。另外，還必須有編程器將用戶程序?qū)戇M(jìn)規(guī)定的存儲器內(nèi)。PLC的基本組成框圖如圖1-2所示：圖1-2 PLC的基本組成框圖1.3 PLC的功能與特點(diǎn)功能：1.邏輯控制2.定時(shí)控制3.計(jì)數(shù)控制4.步進(jìn)(順序)控制、5.PID控制、數(shù)據(jù)控制6.PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)7.其它PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊、CRT 模塊。特點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2.功能完

7、善，適用性強(qiáng)3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造五.體積小，重量輕，能耗低1.4 PLC的應(yīng)用范圍目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制 2.運(yùn)動控制 3.過程控制 4.數(shù)據(jù)處理第二章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(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(jī)啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動電機(jī)必

8、須自動啟動，并保持到又檢測到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動作。當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為5s，灌裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5s后停止并不再顯示報(bào)警。用兩個(gè)傳感器和兩個(gè)計(jì)數(shù)器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，便開始記錄空、滿瓶數(shù)，且空、滿瓶數(shù)都最多不超過瓶?？梢允謩訉τ?jì)數(shù)值清零。設(shè)計(jì)中包括PLC硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及PLC控制軟件部分設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分：1.分析控制要求，選擇對應(yīng)的傳感器及其他部件、并寫出I/O量功能表；2.選擇合適的PLC機(jī)型；3.畫出PLC控制系統(tǒng)外部接線圖。軟件設(shè)計(jì)部分：1.控制系統(tǒng)順序功能圖；2.梯形圖；3.指令表。灌裝流水線示意圖如下：第三章 系統(tǒng)硬

9、件設(shè)計(jì)3.1 傳感器的選擇信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件。廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。它獲得的信息正確與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精度。外界進(jìn)入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時(shí)還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模

10、擬電路完成的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。傳感器的組成如圖2-2所示：敏感元件轉(zhuǎn)換元件接口電路輔助電源電信號非物理量圖2-2 傳感器組成針對本課題的控制要求，在設(shè)計(jì)中我選用了兩個(gè)光電傳感器（空瓶檢測傳感器、灌裝設(shè)備處的有無瓶傳感器）用來檢測有無飲料瓶通過；還選用了一個(gè)重量傳感器來檢測瓶子是否灌滿。3.2 PLC控制部分硬件設(shè)計(jì)分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，選擇適合的PLC機(jī)型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制PLC控制電路硬件接線圖，編制I/O接口功能表。3.2.1 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖4-2所示：圖4-2 飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的PL

11、C控制電路硬件接線圖3.2.2 輸入/輸出接口（I/O）功能量如下表4-1、4-2所示：表4-1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1起動按鈕SB1X02停止按鈕SB2X13空瓶檢測傳感器開關(guān)信號P0X24瓶子檢測傳感器開關(guān)信號P1X35滿瓶檢測傳感器開關(guān)信號P2X46原地啟動SB3X77原地停止SB4X88手動清零SB5X99過載保護(hù)FR1 FR2 FR3XA表4-2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號工位稱文字符號輸入口1電機(jī)驅(qū)動傳送帶工作KM1Y02灌裝設(shè)備工作1KM2Y13灌裝設(shè)備工作2KM3Y24灌裝過程報(bào)警顯示燈ELY35空

12、瓶檢測指示燈EL1Y46瓶子到位指示燈EL2Y57空瓶已滿指示燈EL3Y6。第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)根據(jù)控制要求，建立飲料罐裝生產(chǎn)流水線PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖，表達(dá)出各控制對象的動作順序，并畫出梯形圖，寫出指令表。4.1主電路圖4.2 控制系統(tǒng)順序功能圖順序功能圖如4-1圖所示： 定時(shí)器選擇：根據(jù)已確定的PLC型號FX2N-16MR-001以及題目要求，該設(shè)計(jì)中的定時(shí)器選用T0、T1計(jì)數(shù)器選擇：控制要求中提到計(jì)數(shù)器最大計(jì)數(shù)值，可見必須選擇32位計(jì)數(shù)器，再根據(jù)已確定的PLC型號FX2N-16MR -001可選擇C200、C201。4.3梯形圖4.4 指令表第五章 程序調(diào)試啟動系統(tǒng)：當(dāng)按下啟動按鈕

13、X0，則程序由R0步變換到R1步，圖中準(zhǔn)確地表示出此時(shí)R1變?yōu)榛顒硬?，并?qū)動傳送帶電機(jī)運(yùn)行，而R0則變?yōu)椴换顒硬?。空瓶?jì)數(shù)器計(jì)數(shù)：設(shè)置位置傳感器檢測到達(dá)預(yù)定罐裝位置：當(dāng)灌裝設(shè)備下的光電傳感器檢測到有瓶子到達(dá)預(yù)定位置時(shí)則傳送帶驅(qū)動電機(jī)停轉(zhuǎn)，定時(shí)器T0定時(shí)1s,為灌裝做準(zhǔn)備，與圖中相符。灌裝過程、定時(shí)器T1定時(shí)、滿瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及報(bào)警燈閃：R5接通時(shí)傳送帶自動啟動下一循環(huán)：原地停止原地啟動：第六章 結(jié)論和展望用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)流水線，考慮了工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，性能較穩(wěn)定，極大地提高了設(shè)備的可靠性，而且程序調(diào)整修改方便靈活。 以上程序可根據(jù)控制要求的改變很方便地做出調(diào)整與擴(kuò)充，能適應(yīng)控制要求的不斷更

14、新變化，具有良好的應(yīng)用前景。近年來，飲料工業(yè)發(fā)展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、瓶裝飲用水、茶飲料等品種不斷豐富，產(chǎn)量上的“飄紅”使得對設(shè)備市場的需求也呈“牛市”。因此，這方面的計(jì)術(shù)還要進(jìn)一步發(fā)展和完善，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)的需要。 參考文獻(xiàn)1廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2謝克明.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)M.北京：電子工業(yè)出版社，2002.3戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.4阮友德.電氣控制與PLC實(shí)訓(xùn)教程M.北京：人民郵電出版社，20015高安邦.機(jī)電傳動控制M.北京：高等教育出版社，20036黃明琪.馮濟(jì)

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16、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