飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制

1、文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評(píng)與關(guān)注！ 飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制摘要文章探討了如何利用日本三菱PLC FX2N 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 飲料灌裝生產(chǎn)線流水線 系統(tǒng)硬件接線圖前言以往的飲料罐裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器控制方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機(jī)對(duì)話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)的去查找故障點(diǎn)。

2、且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn)確，功能更加完善，操作更加方便。為適應(yīng)發(fā)展，故提出下面的PLC控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。本文介紹了日本三菱FX2N PLC 在自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了分析和研究。一、 PLC概況1、PLC基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic C

3、ontroller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。2、PLC發(fā)展歷史起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器 PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。1969年，美

4、國研制出世界第一臺(tái)PDP-141971年，日本研制出第一臺(tái)DCS-81973年，德國研制出第一臺(tái)PLC1974年，中國研制出第一臺(tái)PLC發(fā)展：20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。3、PLC技術(shù)發(fā)展動(dòng)向(1)產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展 大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、

5、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。 ?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。(2)PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 (3)不斷加強(qiáng)通訊功能 (4).新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。 (5)編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化 有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng) (6)發(fā)展容錯(cuò)技術(shù) 采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 (7)追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)

6、化。二、系統(tǒng)概況飲料灌裝生產(chǎn)流水線是指按一定控制要求將有關(guān)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電氣控制裝置、檢測(cè)裝置等組合為一體的多功能自動(dòng)控制裝置。該罐裝生產(chǎn)線為人工/自動(dòng)操作的工作程序，由2只電磁閥控制托瓶架的升降，2只電磁閥控制壓蓋的行程。驅(qū)動(dòng)部分有：清水泵、無菌泵、清洗輸送、灌裝輸送、灌裝泵。本文重點(diǎn)對(duì)灌裝過程進(jìn)行分析,通過PLC實(shí)現(xiàn)其執(zhí)行步驟的控制,同時(shí)用變頻器對(duì)電機(jī)平滑調(diào)速。系統(tǒng)通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳輸帶，傳輸帶將空瓶送到灌裝設(shè)備下，灌裝設(shè)備通過光電傳感器檢測(cè)到空瓶時(shí)，電機(jī)停止，開始灌裝，灌滿后電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，直到檢測(cè)到下一個(gè)空瓶才停止;系統(tǒng)具有空瓶和滿瓶檢測(cè)傳感器，通過其檢測(cè)空瓶和滿瓶?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模擬圖如圖1所示,

7、系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖1 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模擬圖圖2 系統(tǒng)組成框圖三、飲料灌裝生產(chǎn)線流水線控制要求1、手動(dòng)工作狀態(tài)（1）按手動(dòng)啟動(dòng)按鈕，傳送帶開始啟動(dòng)把洗過的空瓶送到灌裝機(jī)的灌裝口開始罐裝，灌滿后自動(dòng)停止。（2）按停止按鈕，傳送帶停止。2、自動(dòng)工作狀態(tài)（1）系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(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)作或灌裝設(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 鐘，灌裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示， 5s 后停止并不再顯示報(bào)

8、警；報(bào)警方式為紅燈以 0.5s 間隔閃爍。 （3）用兩個(gè)傳感器分別檢測(cè)空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，用計(jì)數(shù)器記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，即開始記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)。（4）若每 24 瓶為一箱，記錄產(chǎn)品箱數(shù)。 （5）每隔 8 小時(shí)將空瓶及滿瓶計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值轉(zhuǎn)存至其他寄存器，然后對(duì)計(jì)數(shù)器自動(dòng)清零，重新開始計(jì)數(shù)。（6）具有復(fù)位按鈕，按下復(fù)位按鈕寄存器和計(jì)數(shù)器全部清零在工作過程中，有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式選擇，操作方便。在多數(shù)情況下選擇自動(dòng)工作方式，在維修和特別處理情況下選擇手動(dòng)工作方式。四、硬件設(shè)計(jì)1、PLC選型三菱FX2N系列PLC是PLC FX家族中最先進(jìn)的系列。它最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程序執(zhí)行更快、

9、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，可以為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 該系統(tǒng)選擇該型號(hào)的最為適宜，不僅能夠快速完成當(dāng)前功能，還可以進(jìn)行擴(kuò)展，適合各個(gè)廠家的使用，控制靈活，功能齊全。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號(hào)有兩部分，一部分是啟動(dòng)、停止等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關(guān)，這些面板按鈕信號(hào)和傳感器信號(hào)作為PLC 的輸入變量，經(jīng)過PLC 的輸入接口輸入到內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器，然后在PLC 內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)來控制傳輸帶的運(yùn)行。2、I/O口分配根據(jù)系統(tǒng)的控制要求給出I/O分

10、配表，如表1所示。表1 I/O分配表X0啟動(dòng)按鈕Y0傳輸帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)X1手動(dòng)啟動(dòng)Y1RHX2自動(dòng)啟動(dòng)Y2RLX3減速傳感器Y4灌裝電磁閥X4灌裝準(zhǔn)備傳感器Y5灌裝指示燈X5空瓶檢測(cè)傳感器X6滿瓶檢測(cè)傳感器X7停止按鈕X10復(fù)位按鈕3、外部接線圖根據(jù)控制要求及I/O分配表，畫出PLC硬件接線圖如圖3所示。圖3 外部接線圖4、相關(guān)寄存器說明表2 相關(guān)寄存器功能表TO1S灌裝準(zhǔn)備C1滿瓶計(jì)數(shù)器T15S灌裝過程C3一箱計(jì)數(shù)器T2 T30.5S脈沖D0箱數(shù)寄存器T4 C28小時(shí)計(jì)時(shí)D1空瓶寄存器C0空瓶計(jì)數(shù)器D2滿瓶寄存器5、變頻器參數(shù)表3 變頻器參數(shù)表參數(shù)號(hào)設(shè)定值功能Pr.150上限頻率Pr.20下限頻

11、率Pr.350基底頻率Pr.450高速Pr.620低速Pr.72加速時(shí)間Pr.83減速時(shí)間Pr.2050加、減速基準(zhǔn)頻率Pr.792外部運(yùn)行模式五、軟件設(shè)計(jì)飲料灌裝生產(chǎn)流水線的操作方式分為手動(dòng)操作方式和自動(dòng)操作方式。自動(dòng)操作方式主要指連續(xù)操作方式。手動(dòng)操作是指用按鈕對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)周期的執(zhí)行。連續(xù)操作是指從原點(diǎn)開始，按一下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)將自動(dòng)地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)完成一個(gè)周期的動(dòng)作后，回到原點(diǎn)自動(dòng)停止。具體要求如下:1、流程圖 根據(jù)控制要求畫出程序流程圖，如圖4所示。圖4 程序流程圖2、梯形圖根據(jù)系統(tǒng)控制要求設(shè)計(jì)PLC梯形圖如圖5所示。圖5 梯形圖3、調(diào)試

12、過程(1)手動(dòng):啟動(dòng)按鈕X0按下后,按下手動(dòng)按鈕X1，程序執(zhí)行一個(gè)周期即停止。 (2)自動(dòng):系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕X0按下后,按下自動(dòng)按鈕X2,程序開始自動(dòng)循環(huán)，直到按下停止按鈕才停止。按下啟動(dòng)按鈕X0，M0接通，M0的常開觸頭閉合自鎖，此時(shí)程序才能夠啟動(dòng)，此時(shí)按下自動(dòng)啟動(dòng)按鈕X2，接通M0，MO常開觸頭閉合自鎖為循環(huán)做準(zhǔn)備，同時(shí)Y0得電，Y0常開觸頭上升沿觸發(fā)置位Y1，電動(dòng)機(jī)以頻率50HZ啟動(dòng)，帶動(dòng)傳輸帶啟動(dòng)，當(dāng)傳輸帶上的空瓶移動(dòng)到空瓶檢測(cè)傳感器X5下時(shí)，空瓶檢測(cè)傳感器X5動(dòng)作一次，空瓶計(jì)數(shù)器C0計(jì)數(shù)一次，當(dāng)空瓶到達(dá)減速傳感器X3時(shí)，減速傳感器X3上升沿觸發(fā)復(fù)位Y1，同時(shí)置位Y2，電機(jī)以20HZ的速度

13、運(yùn)行，當(dāng)空瓶移動(dòng)到灌裝設(shè)備下時(shí)，傳感器X4接通，傳輸帶停止，T0延時(shí)1S后Y3開始放飲料，T2延時(shí)6S后關(guān)閉灌裝設(shè)備，并重新接通Y0電機(jī)，傳輸帶重新移動(dòng)。在灌裝設(shè)備Y4啟動(dòng)時(shí)，報(bào)警燈Y5也接通并通過T2和T3構(gòu)成的0.5秒脈沖程序?qū)崿F(xiàn)閃爍，灌裝結(jié)束后停止閃爍。當(dāng)裝滿的瓶子通過滿瓶檢測(cè)傳感器時(shí)X6接通一次，滿瓶計(jì)數(shù)器C1計(jì)數(shù)一次，當(dāng)滿瓶檢測(cè)傳感器檢測(cè)到滿瓶達(dá)到24瓶時(shí)，C3常開觸點(diǎn)閉合，送入一個(gè)上升沿脈沖使寄存器D0加1表示一箱，C3并自行復(fù)位。程序一啟動(dòng)即開始由定時(shí)器T4和計(jì)數(shù)器C2開始計(jì)時(shí)，8小時(shí)后通過C2的常開觸頭將空瓶計(jì)數(shù)器C0和滿瓶計(jì)數(shù)器C1里的數(shù)值分別加到寄存器D1和D2中，并將C0

14、和C1里的值清零重新計(jì)數(shù)。(3)停止：按下停止按鈕X7可以停止工作，按下復(fù)位按鈕X10可以復(fù)位寄存器里的值。 4、總結(jié)歸納由于本人學(xué)習(xí)有限，考慮到的缺陷在下面敘述，在往后的工作學(xué)習(xí)中，會(huì)對(duì)此慢慢的完善，弄懂。(1)I/O分配表輸入輸出X11上空瓶高度傳感器Y5報(bào)警燈X12下空瓶高度傳感器X13上灌裝時(shí)高度傳感器X14下灌裝時(shí)高度傳感器X15上滿瓶高度傳感器X16下滿瓶高度傳感器(2)梯形圖 結(jié)束語PLC 應(yīng)用于自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，為了適應(yīng)多種不同灌裝的工藝要求，還可編入多套工藝流程，系統(tǒng)的靈活性和通用性強(qiáng)，設(shè)計(jì)周期短。此控制系統(tǒng)經(jīng)過幾年的實(shí)際運(yùn)行，具有可靠性高，易操作，易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，已取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。此程序還可以通過組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)其監(jiān)控，空瓶和滿瓶的顯示，使