PLC技術(shù)在飲料灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、本章的題序及標(biāo)題畢業(yè)論文PLC技術(shù)在飲料灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)論文作者：劉桂民指導(dǎo)教師：張亞寒專 業(yè)：機(jī)電一體化系 （院）：機(jī)電工程系答辯日期：2014年5月31日摘要隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的自控制和信息通訊提出了更高的要求。飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的灌裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)主要由一臺(tái)PLC、交流異步電機(jī)、液罐、多個(gè)灌裝狀態(tài)檢測(cè)傳感器、故障報(bào)警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)顯示器等組成。其中電機(jī)用來(lái)控制運(yùn)送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實(shí)現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能。西門子S7-2

2、00系列PLC在模塊控制、高速計(jì)數(shù)和計(jì)算方面的功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了S7-200型號(hào)的PLC進(jìn)行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的I/O點(diǎn)數(shù)，又滿足了被控對(duì)象的控制要求。采用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了如何利用德國(guó)西門子S7-200 進(jìn)行飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖PLC 控制I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了飲料灌裝的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度.關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化飲料灌裝生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；系統(tǒng)硬件接線

3、圖；I/O 端口分配錄 目 1總體方案介紹 1.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù) 1.2 功能要求說(shuō)明 1.3 總體方案分析2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 PLC型號(hào)選擇 2.1.1 I/O口分析與確定 2.1.2 PLC類型特點(diǎn)分析與確定 2.2 I/O口分配2.2.1 I/O口分配表3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 軟件簡(jiǎn)介 3.2 系統(tǒng)工作流程圖 3.3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 3.4梯形圖程序設(shè)計(jì)4 調(diào)試運(yùn)行過程及設(shè)計(jì)體會(huì) 4.1 調(diào)試運(yùn)行過程 4.2 設(shè)計(jì)結(jié)論 4.3 設(shè)計(jì)體會(huì)5 參考文獻(xiàn)1 總體方案分析1.1 設(shè)計(jì)課題任務(wù)飲料罐裝生產(chǎn)流水線梯形圖控制程序設(shè)計(jì)并畫出硬件接線圖1.2 功能要求說(shuō)明（1）統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自

4、動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)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（報(bào)警方式為紅燈以0.3S時(shí)間間隔閃爍）。（3） 用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)(小于規(guī)定重量的次品)和滿瓶數(shù)（大于等于規(guī)定重量的正品），一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過9999999瓶（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值及定時(shí)器清零（復(fù)位）1.3 總體方案分析

5、（適當(dāng)配以圖示說(shuō)明） 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示： 灌裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和灌裝設(shè)備來(lái)控制的。通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)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(jī)及流水線的運(yùn)作.。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 PLC型號(hào)選擇2.1.1 I/O口分析與確定課程設(shè)計(jì)任務(wù)中要求用PLC對(duì)飲料灌裝生產(chǎn)流水線進(jìn)行控制，需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕SB1，一個(gè)停止按鈕SB2，一個(gè)定位裝置K1,兩個(gè)傳感器檢測(cè)滿瓶數(shù)K2及空瓶數(shù)K3，還要求有一個(gè)手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零裝置K4以及兩個(gè)輸出裝置傳送帶電機(jī)和報(bào)警器。2.1.2

6、 PLC類型特點(diǎn)分析與確定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、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)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(jī)架，這些模塊可按照一定規(guī)則組合配置PLC編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)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

7、增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。PLC常用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言簡(jiǎn)介方源 可編程控制器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語(yǔ)言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面

8、，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)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(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。2.2 I/O口分配2.1.1 I/O口分配表編程元件I/O端子電器元件作用輸入I0.0SB1啟動(dòng)按鈕I0.1SB2停止按鈕I0.2K1定位器I0.3K2滿瓶計(jì)數(shù)I0.4K3空瓶計(jì)數(shù)I0.5K4手動(dòng)清零輸出Q0.0K5傳送帶電機(jī)輸出Q0.1K6報(bào)警器2.3 傳感器的選擇灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）采用紅外線傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)空瓶子的到來(lái)后

9、動(dòng)作，起到接通開關(guān)的作用。它是利用被測(cè)物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進(jìn)行測(cè)量。3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 軟件簡(jiǎn)介 S7-200系列PLC的硬件主要包括CPU和擴(kuò)展模塊。擴(kuò)展模塊則包括模擬量I/O擴(kuò)展模塊、數(shù)字量I/O擴(kuò)展模塊、溫度測(cè)量擴(kuò)展模塊、特殊功能模塊和通信模塊等。從CPU模塊的功能來(lái)看，SIMATIC S7-200系列微型PLC發(fā)展至今大致經(jīng)歷了兩代。第一代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU21X,主機(jī)都可進(jìn)行擴(kuò)展；第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀(jì)初投放市場(chǎng)的，速度快，具有較強(qiáng)的通信能力。3.2 系統(tǒng)工作流程圖3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 (1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝，灌裝時(shí)有報(bào)

10、警顯示（2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)同時(shí)可對(duì)空瓶進(jìn)行計(jì)數(shù)運(yùn)送（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。3.4 梯形圖程序設(shè)計(jì) 4 調(diào)試運(yùn)行過程及設(shè)計(jì)體會(huì)4.1 調(diào)試運(yùn)行過程（1）在電腦上打開編程軟件，編程（2）將PLC程序傳入程序控制器中。（3）對(duì)各個(gè)輸入I/O口給信號(hào)處理，看各個(gè)輸出口是否有相應(yīng)的輸出，如果沒有按照設(shè)計(jì)要求輸出，對(duì)程序進(jìn)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(rèn)PLC的電源、外部接線和程序輸入無(wú)誤的情況下，接通電源，按照流程圖的順序進(jìn)行調(diào)試，最終使整個(gè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確、可靠的工作。4.2設(shè)計(jì)結(jié)論飲料灌裝生產(chǎn)流水線設(shè)計(jì)仿真結(jié)果能夠達(dá)到控制要求，成功實(shí)現(xiàn)流

11、水線工作要求4.3 設(shè)計(jì)體會(huì)通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制畢業(yè)設(shè)計(jì)，掌握了什么是設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)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(jì)程序總流程圖，加深了對(duì)PLC的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過努力把課本上的知識(shí)變得更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更深的理解。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構(gòu)造原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把學(xué)過的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過的知識(shí)通過自己的設(shè)計(jì)程序表示出來(lái)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。現(xiàn)在通過自己的動(dòng)對(duì)手做實(shí)驗(yàn)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)PLC的原理認(rèn)識(shí)更加深刻。在調(diào)試時(shí)應(yīng)該很仔細(xì)，一步一步調(diào)試下來(lái)，做到準(zhǔn)確無(wú)誤。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我意識(shí)到只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才是正確的，才能提高自己動(dòng)手能力和獨(dú)立思索的能力。同時(shí)對(duì)于PLC發(fā)展歷史、強(qiáng)大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識(shí)得到了大概的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也初步了解了一個(gè)完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程，本次設(shè)計(jì)，對(duì)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(duì)各種程序有深刻的了解，尤其是通過在工作中的不斷練習(xí)操作大大提高了編程的效率及正確率。也使我更加深刻體會(huì)到了理論與工作中動(dòng)手結(jié)合的重要性。這次設(shè)計(jì)讓我的動(dòng)手能力得到了