課程設(shè)計飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制

1、第一章工藝過程分析和控制要求飲料灌裝機用于罐裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家。早期 的罐裝機械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動泵式作為計量方式。這些方式存在一些缺 點。例如：罐裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換罐裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲 料分裝計量是通過時間和單位時間流量來確定的， 計量精度由可編程控制器（PL。 控制確定。PLC控制具有編程簡單、工作可靠、使用方便等特點，在工業(yè)自動化控 制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。專為PLC應(yīng)用而設(shè)計的觸摸屏集主機、輸入和輸出設(shè)備于一體， 適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。飲料灌裝裝置主要包括兩部分：包壓儲液罐灌液和計數(shù)部分。在包壓儲液罐灌液中，里面有上限液位和下限液位傳感

2、器，它們被淹沒時是1狀態(tài)。液面低于下限液位時恒壓儲液罐為空。飲料通過進液電磁閥流入恒壓儲液灌，液面到達上限位時進液電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持穩(wěn)定。包壓儲液罐下面是罐裝頭部分，共有若干個灌裝頭。夾瓶裝置由氣缸1驅(qū)動下降，下降到位后，夾瓶裝置由氣缸 2夾緊定位，下降及夾緊由行程開關(guān)控制位 置。定位夾緊后，罐裝頭由氣壓缸 3驅(qū)動下降，到位后灌裝頭電磁閥打開，開始 灌液，延時后電磁閥關(guān)閉，通過電磁閥的開啟達到罐裝容量控制。由此飲料罐裝設(shè)計流程圖1-1所示。圖1-1飲料罐裝設(shè)計流程圖傳送帶電動機啟動1s后，進瓶氣缸縮回、開始進瓶，3s后出瓶處氣缸4伸出擋住 空飲料瓶。進瓶出設(shè)置光電開關(guān)檢測進瓶個數(shù)，當(dāng)檢

3、測到24個是，出瓶處氣缸5伸出不再進瓶，傳送帶電動機停止。這時，灌裝頭下降到瓶口，由通過觸摸屏輸 入的時間使PLC控制灌裝頭的開啟時間。罐裝結(jié)束后，灌裝頭上開，夾瓶裝置放 松、上升。出瓶處氣缸縮回，傳送帶電動機有開始啟動，1s后進瓶處氣缸5縮回, 光電開關(guān)開始檢測進瓶個數(shù)。工藝控制要求如下：(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)動電機啟動餅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(dāng)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

4、程應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警(3)用兩個傳感器和若干加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999瓶。(4)可以手動對計數(shù)值清零(復(fù)位)。第二章I/O分配和設(shè)備選型2.1 I/O 地址定義根據(jù)對飲料灌裝機的系統(tǒng)控制分析，系統(tǒng)采用自動工作方式，其輸入信號 有系統(tǒng)開啟/停止按鈕信號編程元件I/O端子符號電器兀件作用輸入繼電器I0.0StartSB1啟動按鈕I0.1StopSB2停止按鈕I0.2DWQK1定位器I0.3MPJSK2滿瓶計數(shù)I0.4KPJSK3空瓶計數(shù)I0.5SDQLK4手動清零輸出繼電器Q0.0L-SNK8傳送帶電機表

5、2-1編程元件分析表2.2 設(shè)備選型S7-200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制 器。早些時候稱為CPU21X其后的改進型稱為CPU22X其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強，具 有很高的性能價格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。S7-22X系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成除基本單元、擴展單元外，還有編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。表2-2給出了 22X系列CPUB基本配置。從表中可以看出，22X系列CPLM有很強 的功能，如自帶高速計數(shù)器、通訊口、具有脈沖輸出功能、實時時鐘、能進行浮 點運算等。止匕外，S7-200系列PLC允許在程序中立

6、即讀寫輸入、輸出口，允許在 程序中使用中斷，允許設(shè)定通訊任務(wù)的處理時間，允許設(shè)置停止模式數(shù)字量輸出 狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電保護區(qū)，可以允許數(shù)字量時間，允許設(shè) 置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電保護區(qū)，可以允 許數(shù)字量及模擬量輸入加濾波器，還具有窄脈沖捕捉功能，為復(fù)雜的工業(yè)控制提供了方便。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmx mm x mm90X 80X 6290 X 80 X62120.5 X 80X62190X 80 X62190X 80X62程序存儲區(qū)2048 字2048 字4096 字4096 字8192

7、 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲區(qū)1024 字1024 字2560 字2560 字5120 字掉電保持時間/h5050190190190本機I/O6人/4出8人/6出14入/10出24入/16出24 人/16 出擴展模塊數(shù)量02777高速計數(shù)器 單相 雙相4 路 30KHz2 路 20KHZ4路 30KHZ2路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ6路 30KHZ4路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ脈沖輸出（DC2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 20KHZ模擬電位器11222實時時鐘配置時鐘卡配置時鐘 卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置通訊口1RS-4851RS-4

8、851RS-4852RS-4852RS-485表2-2 22X系列CPU的基本配置在本交通燈控制系統(tǒng)中，配置基本單元就可以滿足要求，即選用 CPU224的西門子S7-200系列PLC作為控制器構(gòu)成交通指揮信號燈的控制系統(tǒng)。第三章飲料罐裝機系統(tǒng)電氣原理圖3.1 飲料罐裝機系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。當(dāng)按下啟動開關(guān)正常工作時，通過PLC的控 制下進行罐裝、計數(shù)工作。當(dāng)按下停止開關(guān)時，系統(tǒng)停止工作。PLC圖3-1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖3.2 飲料灌裝機系統(tǒng)外圍接線主電路系統(tǒng)外圍接線主電路如圖3-2所示。根據(jù)I/O地址的定義，PLC外部輸入輸出信號的接線如圖3-2所示。按圖完成接 線。120/

9、240V AC 電源1L+ 0.0 0.1 0.2 0.32L+ 0.4 0.5 0.63L+ 0.7 1.0 1.1N N L1 ACCPU222 AC/DC/Relay1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.72M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5M L+SB1SBE-24VD徐感器電源輸出圖3-2系統(tǒng)外圍接線圖第四章系統(tǒng)程序設(shè)計當(dāng)按下啟動開關(guān)時，系統(tǒng)開始工作其實現(xiàn)程序如下:系統(tǒng)進入生產(chǎn)的程序如下尚知*I_SMO.nT371|pHTON1口F 1I UU mt網(wǎng)鉆SIT37£111IICccn0網(wǎng)絡(luò)6I-ogFltft I IkQ 匚RE)

10、Fisa 11SC.2SCR網(wǎng)如12II二弓 CA網(wǎng)絹1學(xué)'.MiniI I2系統(tǒng)進入計數(shù)的程序如下:MW JC2CUC2RMCI.11000-C3網(wǎng)輻4網(wǎng)骷標(biāo)題I阿國隹解生陸H數(shù)口.庫C2TTU設(shè)計總結(jié)通過本次課程設(shè)計，對西門子系列PLC的特點有了更深的理解。利用了西 門子系列PLC的特點，對按鈕、開關(guān)等輸入/輸出進行控制，實現(xiàn)了自動化控制。在本次課程設(shè)計的實踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控 制器(PLC)的理論知識和動手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計的書籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計的方案和 數(shù)據(jù)更為翔實和準(zhǔn)確。經(jīng)歷三周的方案設(shè)計、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過不懈的努力和反復(fù)的驗 證，積聚了同組同學(xué)的一致討論并通過，再加上指導(dǎo)老師的細(xì)心點撥和教誨，終 于成功地完成了本次課程設(shè)計。但是，由于學(xué)識淺薄和資歷膚淺，對待解決問題 還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！2006參考文獻(1)張萬忠 劉明芹 電器與PLC控制技術(shù)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，(2)胡壽松 自動控制原理。北京：科技出版社，2001(3)李正熙 白晶 電力拖