PLC控制的自動灌裝機系統(tǒng)的設(shè)計

1、濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）畢業(yè)設(shè)計（論文）PLC空制的自動灌裝機系統(tǒng)的設(shè)題 目計系（院）自動化系專業(yè)電氣工程與自動化班 級學(xué)生姓名學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱PLC控制的自動灌裝機系統(tǒng)的設(shè)計摘 要近年來，社會的發(fā)展和進步對各行各業(yè)提出了越來越高的要求。機 械化加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場競爭力，采用了機械化流水線作 業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同的產(chǎn)品分別組成了自動流水線。產(chǎn)品不斷地更新 換代，也同時要求相應(yīng)的控制系統(tǒng)隨之改，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在這 種情況下，硬連接方式的繼電接觸式控制系統(tǒng)就不能滿足經(jīng)常更新的要 求了。這是因為，一是成本高，二是周期長。在早期還出現(xiàn)過矩陣式順 序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)，

2、由于這些裝置體積大，功能少，本身 存在很多不足，雖然在能夠提高控制系統(tǒng)的通用性和靈活性，但均未得 到廣泛應(yīng)該。PLC可編程序控制器具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點， 已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動控制中。據(jù)統(tǒng)計，可編程控制器是工 業(yè)自動化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認為，可編程控制器將成為 今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。由于 PLC具有對使用 環(huán)境適應(yīng)性強的特性，同時其內(nèi)部定時器資源十分豐富，液體物體的灌 裝機發(fā)展很快，早已有人工手動灌裝發(fā)展實現(xiàn)機械自動化灌裝，且自動 化水平日益提高。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，現(xiàn)在越來越多的將PLC應(yīng)用于灌裝機系統(tǒng)中。本設(shè)計綜合可編程控制

3、器和變頻器控制的諸多優(yōu)點，通過可編程控 制器輸出來控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動機轉(zhuǎn)速跟隨檢測的反饋信 號而變化，實現(xiàn)對灌裝啤酒傳送帶速度的自動控制，使其與灌裝機的速 度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。本次設(shè)計將可編程控制器和變頻器控 制進行了充分的結(jié)合運用，將可編程控制器的開關(guān)量輸出端直接與變頻 器的開關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來新的控制理念的思想。 關(guān)鍵詞：繼電接觸式控制系統(tǒng)；可編程控制器（PL。；灌裝機；自動控 制；變頻器控制Filling Machinessed on the PLC System Design of theAutomatic Filling MachineAbst

4、ractIn recent years, social development and progress take higher and higher requirements for the various trades.Mechanical processing enterprises takes the introduction of mechanized production line operations and the products of different compositions of the auto assembly line inorder to improve pr

5、oduction efficiency and market competitiveness.Products are continuously upgrading which also required along the corresponding control system change to improve production efficiency. In this case, the hard-wired way of relay contact control system can not meet the requirements of a regular update. T

6、his is because,first, high costs, and second, a long cycle. Also appeared sequence of matrix transistor logic controllers and control systems in the early, as these devices are bulky, feature little in itself has many deficiencies, although the control system can improve the versatility and flexibil

7、ity but were not widely should be.The programmable preface in PLC controller is a kind of new industry meth odsofcontiol the device,it regard microprocessor as the foundation, synthesiz ing the calculator technique, automatic control technique to develop with the communication technique .It has the

8、construction simple, the plait distance is convenient, high etc. in dependable advantage, already extensive used for th e industry process with the automatic control of the position inside.According to the covariance, the programmable controller is a kind of equip ments that industry automate to equ

9、ip the inside the application atthemost.Th e expert thinks, the programmable controller will become the main means th at aftertime industry control with the one of the important foundation equipm IIentses, the PLC will become major of pillar that industry produce.Because t he PLC has to the strong c

10、haracteristic in adaptability in environment in usag e, its inner part settles at the same time the machine resources is abundant ve ry much.Liquid filling machine objects developed rapidly,the development has long been realized by manual filling machine automatic filling,and the increasing level of

11、 automation.With the development of science and technology and production,now PLC will be used more and more and more filling machine system.This design composite integrated programmable controller and inverter control of the many advantagesof the programmable controller to control the inverter outp

12、ut multi-speed governor, so that motor speed feedback signal to follow the detection of change, to realize the speed of filling beer belt automatic control, and filler to match the speed and improve the efficiency of industrial production. This design will be programmable controller and inverter con

13、trol of the combination of full use of the programmable controller switch output terminal directly connected to the inverter switch input, reflected by the new controller brings new control concepts of thinking.Key words: Relay contact control system Programmable logic controller; Filling machine ;

14、Automatic control; Inverter controliii第一章緒論11.1 研究背景及課題來源 11.2 研究現(xiàn)狀 11.3 解決辦法 2第二章PLC介紹32.1 PLC的發(fā)展32.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域32.3 PLC的特點32.4 PLC控制灌裝機系統(tǒng)的優(yōu)點 4第三章設(shè)計方案53.1自動灌裝機系統(tǒng)方案設(shè)計 5第四章罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)分析 94.1 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程 94.2 輸入信息分析 104.3 輸出信息分析 11第五章罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 125.1 罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計 125.2 電器元件的選型 13第六章罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 1

15、46.1 編程平臺介紹 14156.2 具體設(shè)計程序及注釋6.3 灌裝傳送帶調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)軟件 19結(jié)論22參考文獻 23謝辭24第一章緒論1.1 研究背景及課題來源近幾年，由于PET/HDP塑料瓶被越來越多地應(yīng)用到液態(tài)食品包裝領(lǐng)域，擴大了 其在液態(tài)食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球每年用于飲料瓶的塑料 容器消費量為1000多萬噸，并且其產(chǎn)銷量正在以每年 10%-19%勺速度增長。茶飲 料、果汁飲料以及功能性飲料經(jīng)過幾年的苦心經(jīng)營，已經(jīng)成為飲料市場上穩(wěn)定、成 熟的產(chǎn)品，現(xiàn)在高速中溫?zé)峁嘌b技術(shù)為眾多飲料企業(yè)提供了最佳的解決方案，既滿 足了產(chǎn)品的增長率和安全性，又降低了飲料企業(yè)的包材成本和

16、運行成本。隨著高速 中溫?zé)峁嘌b機技術(shù)的日臻成熟，將為更多的國內(nèi)大、中型飲料生產(chǎn)企業(yè)提供先進、 穩(wěn)定、可靠的飲料灌裝機設(shè)備，帶來更為直接的成本效益。灌裝機主要是包裝機中 的一小類產(chǎn)品，隨著我國酒業(yè)的快速發(fā)展，啤酒、葡萄酒、黃酒、白酒等酒類產(chǎn)量持續(xù)增長，我國飲料酒（不含果露酒、發(fā)酵酒精）總產(chǎn)量已達2878萬千升，同比增 長8.2%。有關(guān)專家指出，我國飲料行業(yè)是高成長性的行業(yè)，成熟飲品增長穩(wěn)定，新 的熱點和增長點不斷涌現(xiàn)，新興飲品的增長更快。同時，中國包裝機械已發(fā)展成世 界液態(tài)食品行業(yè)中有重大影響和極大市場占有率行業(yè)。因此，液體灌裝機市場發(fā)展 潛力巨大。1.2 研究現(xiàn)狀要把灌裝機產(chǎn)品國產(chǎn)化，要走相當

17、一段的路程，國內(nèi)現(xiàn)狀是“互仿” -互相仿 造，在國內(nèi)仿造，也叫做“內(nèi)仿”。水平大概一致，今天你有的，明天別人就仿去 了。一個灌裝機行業(yè)也就那么幾家有自己的機械設(shè)計能力來開發(fā)新產(chǎn)品。其他的制 造商就跟進過來。所以在互聯(lián)網(wǎng)上我們查找灌裝機會看到很多產(chǎn)品，但大多雷同。 相比較而言，在國外我們考察一些灌裝機械廠家，他們的產(chǎn)品不論是在外觀還是的 設(shè)計原理上都有比較大的區(qū)別。這就是很多國內(nèi)一些想創(chuàng)新的廠家努力去學(xué)習(xí)國外 產(chǎn)品的原因，操作方法是到國外參加展會，拍些設(shè)備圖片或直接購買一個設(shè)備樣品， 拿來仿造就可以了。這就是“外仿”，仿造國外的。不管是“內(nèi)仿”還是“外仿” 都是在仿造。自己沒有太多的創(chuàng)新和設(shè)計。

18、產(chǎn)品就會一直在跟進，跟著別人前進。要想超越和創(chuàng)新就必須有自己的機械設(shè)計能力，機械設(shè)計和研發(fā)是灌裝機最終能國 產(chǎn)化的根本前提。1.3 解決方法我國液體灌裝機要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國際競爭，就必 須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢，在“高精尖”的方向上不斷前進。業(yè)內(nèi)人士認為， 未來液體灌裝機將配合產(chǎn)業(yè)自動化趨勢，在技術(shù)發(fā)展上朝著機械功能多元化，結(jié)構(gòu) 設(shè)計標準化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個方向發(fā)展液體。因此灌裝 機的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證。本設(shè)計就是針對以上而設(shè)計的一種以 PLC可編程控制系統(tǒng)為主導(dǎo)的灌裝機系統(tǒng)。灌 裝生產(chǎn)線有兩條傳送帶，空桶傳

19、送帶和灌裝傳送帶。生產(chǎn)線分為四個工位，這四個 工位完成桶的清洗、吹干、灌裝、和剔出沒有正常完成各個工位操作的桶。生產(chǎn)線 啟動后，空桶傳送帶送過來的空桶依次完成上述功能。并進一步通過可編程控制器 輸出來控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動機轉(zhuǎn)速跟隨檢測的反饋信號而變化，實現(xiàn) 對灌裝啤酒傳送帶速度的自動控制，使其與灌裝機的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的 效率。本次設(shè)計將可編程控制器和變頻器控制進行了充分的結(jié)合運用，將可編程控 制器的開關(guān)量輸出端直接與變頻器的開關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來新 的控制理念的思想。30第二章PLC介紹2.1 PLC的發(fā)展PLC在60年代末到70年代中期出現(xiàn)，這時的PLC多

20、少有點繼電器控制裝置的 替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。從 70 年代中期到80年代中后期，微處理器的出現(xiàn)使 PLC發(fā)生了巨大變化。美國，日本， 德國等一些廠家開始采用微處理器作為 PLC的中央處理單元(CPU 。這樣，使PLC 的功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以 外，還增加了算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除 了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程 I/O模塊、各種特殊功 能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量 的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍得

21、以擴大。從80年代后期至今，由于超大規(guī)模集 成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。 而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠 商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化，使PLC的功能更強大。2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著 PLC性能價格比的不斷提 高，過去許多使用專用計算機控制設(shè)備的場合也可以使用 PLG PLC的應(yīng)用領(lǐng)域不斷 的擴大，主要有以下幾個方面：(1)開關(guān)量的邏輯控制；(2)運動控制；(3)閉環(huán)過程控制；(4)數(shù)據(jù)處理； (5)通信聯(lián)網(wǎng)

22、。 并不是所用的PLCfB具有上述全部功能，有些小型PLC只具有上述部分的功能， 但是價格較低。2.3 PLC的特點(1)編程方法簡單，易學(xué)；(2)硬件配套齊全，用戶使用方便；(3)系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；(4)可靠性高抗、干擾能力強；(5)通用性、適應(yīng)面廣、使用方便；(6)故障率低、維修方便；(7)體積小、能耗低；(8)具有邏輯運算，計時、計數(shù)、順控等功能2.4 PLC控制自動灌裝機系統(tǒng)的優(yōu)點將PLC用于對自動灌裝機系統(tǒng)的控制，主要是其具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強、無 故障運行時間長的特性，同時其內(nèi)部定時器、計時器資源十分豐富，可對目前普遍 使用的自動灌裝機系統(tǒng)進行精確控制，罐裝傳送帶控制

23、系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計目的是利用 PLC和變頻器控制電動機轉(zhuǎn)動帶動皮帶傳動，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機，達 到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，從而提高工作效率?；赑LC的這些好處，所以選擇PLC為邏輯控制元件。第三章設(shè)計方案3.1自動灌裝機系統(tǒng)方案設(shè)計本設(shè)計有分兩個步驟，第一個步驟如下，控制要求：灌裝生產(chǎn)線有兩條傳送帶，空桶傳送帶和灌裝傳送帶。生產(chǎn)線分為 四個工位，這四個工位完成桶的清洗、吹干、灌裝和剔出沒有正常完成各個工位操 作的桶。生產(chǎn)線啟動后，空桶傳送帶送過來的空桶依次完成上述功能。各個工位的 間隔距離相等（大于一個桶的直徑），以保證灌裝傳送帶電機運行一次，桶可以在 各個工位準確到位。輸入：生產(chǎn)線

24、啟動、停止信號分別為 S1、S2;灌裝傳送帶空桶到位光電開關(guān)， 14工位的桶到位光電開關(guān)依次為 B0、B1、B2、B3、B4為1時桶到位，否則為0; 2工位的吹干檢測傳感器 B21吹干時為1,否則為0; 3工位的灌裝完成壓力傳感器 B31灌裝完成時為1,否則為0; 14工位推桿閥門（13工位用于將不合格的桶 推出傳送帶后推桿收回）開至IJ位信號V11_OPENEDV21 OPENEDV31 OPENEDV41 OPENED； 1時開到位，否則為0; 14工位推桿閥門關(guān)到位信號 V11_CLOSED V21 CLOSEDV31 CLOSEDV41 CLOSED 1 時關(guān)到位，否則為 0; 1 3

25、 工位清 洗、吹干、灌裝閥門，開至U位信號 V12_OPENEDV22_OPENEDV32_OPENEDV42 OPENED? 1時開到位，否則為0; 13工位清洗、吹干、灌裝閥門，關(guān)到位信號 V11_CLOSEDV21 CLOSEDV31 CLOSEDV41 CLOSE囪 1 時關(guān)至U位，否則為 0。輸出：Ml M2分別為空桶傳送帶和灌裝傳送帶電機的啟動、停止輸出，為 1時 啟動，為0時停止；14工位推桿閥門V11、V21、V31、V41為1時打開，否則關(guān) 閉；灌裝閥門V12、V22、V32為1時打開，否則關(guān)閉。設(shè)計方法：本步驟中的灌裝傳送帶的控制流程是這樣的：首先按動啟動按鈕后，灌裝傳送帶

26、空桶位置的光電開關(guān)，當沒有桶時其輸入值為0,假如灌裝傳送帶電機沒有運行，則啟動空桶傳送帶電機，知道灌裝傳送帶空桶位置有桶為止，然后停止 空桶傳送帶電機?？胀皞魉蛶щ姍C停止后，如果推桿全部收回，灌裝傳送帶空桶為 止的光電開關(guān)出現(xiàn)上升沿，或者在至少一個工位有桶的情況下，推桿全部收回出現(xiàn) 上升沿，則啟動灌裝傳送帶電機（當按動啟動按鈕時，如果灌裝傳送帶空桶位置有 桶或至少一個工位有桶，也需要啟動灌裝傳送帶電機）。當各個工位的的光電開關(guān)有任意一個（由于各個工位間隔距離相等，故灌裝傳送帶上多于一個桶時，各個光 電開關(guān)會同時檢測到桶已經(jīng)到位）檢測桶已經(jīng)到位時，停止灌裝傳送帶電機，然后 進行各個工位的的操作。

27、假如灌裝傳送帶上所有桶都已經(jīng)灌裝完畢，或者空桶傳送 帶送桶不及時，所有光電開關(guān)檢測不到桶的到位，將會導(dǎo)致電機一直運行下去。為 避免這種情況的發(fā)生，設(shè)置一個延時開型計時器時間設(shè)置為 8s, 8s時間到后停止電 機運行，從而啟動空桶傳送帶電機，使空桶能夠送過來。這里之所以用 8s的時間是 考慮到灌裝傳送帶電機正常運行一次不會超過 8s的緣故。各個工位的操作流程是這 樣的，在1工位桶到位后，用推桿將桶推到清洗閥門入口進行桶內(nèi)的清洗，時間為 10s。然后將清洗過的桶，用推桿收回到灌裝傳送帶上。2工位與此類似，只是將桶進行吹干。3工位進行灌裝，灌裝時間為15s。在2工位還有一個吹干檢測傳感器， 用于吹干

28、后檢測桶內(nèi)是否有水，如果有水則不能進行下一個工位的操作。當?shù)竭_ 4 工位時將其推出灌裝傳送帶。同樣，3工位操作完成后進行桶內(nèi)的壓力檢測，如果 壓力低，則也要在4工位時將其推出灌裝傳送帶。按動停止按鈕，則需停止灌裝生 產(chǎn)線工作，即停止所有電機運行并關(guān)閉所有閥門，以便將生產(chǎn)線恢復(fù)到初始狀態(tài)。第一步驟只在此簡單敘述，本論文重點介紹第二步驟的設(shè)計。要求PLC根據(jù)瓶流通過變頻器調(diào)整輸送帶的速度，即 PLC根據(jù)瓶流情況選擇多 段速控制，做到輸送帶速度與灌裝機速度很好的匹配。由光電檢測開關(guān)檢測瓶流速 度，不同的瓶流速度對應(yīng)變頻器的不同速度，由PLC的輸出端子去控制變頻器的多段速控制端，實現(xiàn)速度的調(diào)整，實現(xiàn)與

29、灌裝速度相匹配?；驹恚簣D3.1方案方框圖通過變頻器的多功能輸入端的設(shè)定，即設(shè)定多級速度頻率，可以實現(xiàn)多級調(diào)速運轉(zhuǎn)，并可通過外部信號選擇使用某一級速度，本次設(shè)計為3級速度頻率。用PLC的開關(guān)量輸入輸出模塊控制變頻器的多功能輸入端，以控制電機的正轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等, 實現(xiàn)有級調(diào)速。圖3.2多段速調(diào)速連線框圖變頻器的多段速調(diào)速可以通過 RH RM RL三個輸入端子的不同組合來設(shè)定 7個 不同的速度，并且速度多可以單獨的通過控制面板在 0120Hz之間任意設(shè)定，設(shè)定 范圍廣。第1、2、3速在出廠時分別設(shè)定為50HZ 30HZ 10HZ；第47速未設(shè)定， 需通過手動進行相關(guān)的設(shè)定。如果將設(shè)定參數(shù)P63設(shè)定為

30、8: REX多段15速選擇）， 就可以通過RH RM RL REXH個端子的不同組合來設(shè)定15速選擇，但此時變頻只 能單向運轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)運行。表3.1多段速調(diào)速速段分配表REXRHRMRL轉(zhuǎn)速編號010010010200013001140110501016011171000811009101010100111101112111013多段調(diào)速之漸次調(diào)解法，即用光電傳感器檢測瓶流速度并送入PLC與已知的罐裝速度做差得到差值電壓 V,然后對V進行處理，將V與給定值進行比較，若小于 一定范圍，則速度降級，若大于一定范圍，則速度升級，若在一定范圍內(nèi)，則速度 級數(shù)不變。另外，如果轉(zhuǎn)速超越允許范圍而過快，則

31、PLC的Y3端口輸出L1燈報警信號；反之如果轉(zhuǎn)速低于允許范圍而過慢，則由 PLC的Y4端口輸出L2燈報警信號， 整個轉(zhuǎn)速控制過程由PLC輸出以控制變頻器的頻率控制端，以使變頻器改變輸出頻 率驅(qū)動電動機，從而實現(xiàn)對電動機的調(diào)速即控制瓶流速度與罐裝速度一致，達到設(shè) 計目的。在該方案中，我們還增加了變頻器的故障反饋保護系統(tǒng)，由變頻器的A端輸出,當變頻器發(fā)生故障時，反饋控制信號經(jīng) A端傳送到PLC的輸入控制端口 X9端，經(jīng) PLC邏輯運算后由Y5端輸出，控制接觸器KM1動作，及時切斷變頻器的主電源，起 到保護作用。第四章灌裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)分析4.1灌裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程圖4.1系統(tǒng)工藝流程圖罐裝傳

32、送帶控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計目的是利用 PLC和變頻器控制電動機轉(zhuǎn)動帶動 皮帶傳動，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機，達到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，從 而提高工作效率。本次設(shè)計的工藝流程圖如圖3.1所示，系統(tǒng)啟動后按下電機正轉(zhuǎn)開關(guān)，若電機出現(xiàn)異常馬上切斷工作電源進行保護，若電機情況正常則電開始下一 步工作。電機開始轉(zhuǎn)動，帶動皮帶傳動，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動作用下經(jīng)過光 電傳感器，傳感器對瓶子進行計數(shù)送往 PLC進行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的瓶流速度 和PLC存儲器里面設(shè)定的值進行比較，判斷是否需要進行調(diào)速，如果不需要調(diào)速電 機按照原來的速度運轉(zhuǎn)，如果需要進行調(diào)速，則PLC輸出控制信號給變頻器多段速調(diào)速控制

33、端，變頻器接受到 PLC傳送過來的控制信號后經(jīng)內(nèi)部處理，輸出特定頻率 的電壓實現(xiàn)對電機的變頻調(diào)速。變頻器異常輸出端反饋信號給PLC輸入，實現(xiàn)對變頻器的保護。4.2 輸入信息分析根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸入信號主要有10個，分別是啟動按鈕、停止 按鈕、自動、手動切換按鈕、檢測頻率輸入信號端、變頻器突發(fā)信號進入端。啟動 按鈕用于啟動調(diào)速系統(tǒng)開始工作，停止按鈕用于結(jié)束調(diào)速系統(tǒng) ，自動按鈕用于控制 電機自動調(diào)速運轉(zhuǎn)，手動按鈕用于手動控制電機轉(zhuǎn)速，頻率信號輸入端是用于將光 電傳感器傳來的脈沖信號傳入 PLG由PLC進行邏輯處理，突發(fā)信號進入端用于檢 測變頻器的異常以便于及時進行處理，防止變頻器因此而

34、損壞。輸入信號表如圖4.2 所示：表4.1輸入端口列表輸入元件符號名稱端子號作用SA選擇開關(guān)X0手動X1自動SB1按鈕開關(guān)X2啟動SB2按鈕開關(guān)X3停止SB3按鈕開關(guān)X5高速SB4按鈕開關(guān)X6中速SB5按鈕開關(guān)X7低速SB6按鈕開關(guān)X8停止報警A變頻器故障反 饋信號X10反饋保護IC光電檢測信號X4計數(shù)檢測4.3 輸出信息分析根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸出信號主要有7個，其中YR Y1、Y2用于設(shè)定頻率控制信號，控制電動機的低、中、高、速運轉(zhuǎn)。Y3用于實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的過快報警，Y4用于實現(xiàn)電動機轉(zhuǎn)速的過慢報警，Y5用于當變頻器發(fā)生異常故障時斷開 變頻器電源，Y6用于啟動電動機的正轉(zhuǎn)運行，PL

35、C俞出信號表如表4.2所示：表4.2輸出端口列表輸 出元件符號名稱端子號作用RL低速輸入Y0起動低速運行RM中速輸入Y1起動中速運行RH高速輸入Y2起動高速運行L1報警燈L1 :Y3過速報警L1L2報警燈L2Y4慢速報警L2KM1接觸器Y5變頻器反饋保 護STF正轉(zhuǎn)輸入Y6正轉(zhuǎn)運行第五章罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計5.1罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計系統(tǒng)總圖如下所示：QF1 S253SCL1 Of. -T- i I L2Ots I rIt L301s IFU1N仁：FU3FU2光電檢測IC手動 自動啟動停止 傳感器輸入高速中速低速停止報警SAT"SB1SB2XLSB3SB4SB6U V X

36、0Y5X1Y3Y4X2s P COM1X3Y0X4 lX5Y1X6CY2X7Y6X8X10COMCOMKM1、，一L1 、<7L2 "_正轉(zhuǎn)中速高速圖5.1系統(tǒng)總設(shè)計圖1 L1L2L3UV W變RL頻RMRH器ASTFGNDSDFR5.2電器元件的選型本設(shè)計中所使用到的元器件清單如下表所示:編P代號元件名稱型 號規(guī) 格件數(shù)作用1PLC可編程控制器FX2N-32MR尺寸(mm) : 130>87>901邏輯控制2VVVF變頻器FR-S540-0.4K:尺寸(mm) : 108M28M291電壓頻率變化3M電動機Y90L-2-B3/B352.2KW/2850r/mini

37、 1帶動皮帶傳動4QF1自動空氣開關(guān)S253SC20A/3P1電源總開關(guān)5QF2自動空氣開關(guān)S25SC6A/2P1PLCI源開關(guān)6QF2自動空氣開關(guān)S25SC6A/2P1PL頃載電源開關(guān)7FU1熔斷器RL160A熔他5A3電源保護8FU2熔斷器RT1832A 熔fl2A2PLC1路保護9FU3熔斷器RT1832A熔偉A2PL頂載短路保打10FU4熔斷器RT1832A熔傕A3變頻器過載保護11KM1交流接觸器EB9-30-10線圈電底20v 9A1變頻器故障保護12FR過電流繼電器JCK-10A220V,電流整定0A1電機過電流保護13SB1SB6按鈕開關(guān)LA19-116PL斷入控制14IC光電

38、開關(guān)E3JK-DS30M11瓶流脈沖檢測15IC1IC2施密特觸發(fā)器74HC142穩(wěn)定脈沖控制16L1報警燦1型 號AC220Vl1過快報耗117L2報警燦2型 號AC220Vl1過慢報1L218T變壓器BK-4KVA 380/220V 1320VA1降壓給定19SA選擇開關(guān)TSSL-301自動手動選擇第六章灌裝傳送帶控制程序設(shè)計6.1 編程平臺介紹GX developer：三菱可編程控制器FX系列和QA系列的編程軟件。主要用于 xp 系統(tǒng)下的三菱plc編程軟件，中文簡體；支持三菱最新的fx3u/fx3uc系列plc編程； 支持三菱a系列、q系列、Fx系列及運動控制器的編程等。它包括 PLC程

39、序設(shè)計軟 件，支持梯形圖、指令表、SFC ST及FR Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定， 可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，結(jié)構(gòu)化程序的編寫（分部程序設(shè)計），可制作成標準化程序,在其它同類系統(tǒng)中使用。設(shè)計非常方便，本次設(shè)計我們就選用了GXdeveloper軟件作為編程平臺進行設(shè)計。6.2 具體設(shè)計程序及注釋XOOOMb招眥-10009公用程序X0011J卜SETSO2RST SOS31CALLPOCALLPlP0工眥T卜21005T卜YM1000手動子程序手動控制 高速25Y001Y090手動控制中 速-RSTV003xoo;SET29RSTRSTX011X003YOOQY002YOO1序

40、二P134手動控制低 速自動子程序變頻器異常 斷開其電源啟動停止脈沖個數(shù)C0C0<4C0=44<C0<8定20秒為單 位時間記X4脈沖個數(shù)啟動電機正 轉(zhuǎn)脈沖個數(shù)C08<=C0<=12C0<16C0=16C0>16C0<4則為速度過低， 啟動報警取消報警11101都一1 kT3。加2K200(T3S204<=C0<=8時，啟動高速20秒后返回 繼續(xù)判斷瓶 流速度170RSI CO(STL8<=c0<=12時，啟動中速 20秒后返回 繼續(xù)判斷瓶 流速度:.11O18412<=C0<=16 時，啟動低速 20秒后返回

41、 繼續(xù)判斷瓶 流速度196y110197RST C0C0>16時則為速度過高 啟動報警二201X010H-204RET203SRET圖6.1所編程序圖6.3罐裝傳送帶調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)軟件MCGS(Monitor and Control Generated System)旦 TH套基于Windows平臺的,用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng),可運行于 Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。MCG的用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù) 據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線 和報表輸

42、出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCG,S用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完 成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā) 工作。MCG黑有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點， 已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交 通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運 行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS 5.徽件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當于一套完 整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中 構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式

43、運行，并進行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的 目標和功能。MCGS&態(tài)軟件（以下簡稱 MCGS由“MCGSI態(tài)環(huán)境”和“ MCGS1行環(huán)境”兩個系 統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān)。多任務(wù)多線和運行環(huán)境流程:捽制實時數(shù)據(jù)庫織念軟件核心一:實時數(shù)據(jù)庫 一圖建動Mi報警組態(tài) 設(shè)計|士表 連接武備圖6.2 MCGS功能流程圖MCGSI態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)白工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGSI錄的Program子目錄中。用戶在 MCGSI態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè) 計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)

44、結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS1行環(huán)境一起，構(gòu)成了用 戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS!行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 McgsRun.exe支持，其存 放于MCGSJ錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。MCGS!態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和 運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的 特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和 多個用戶窗口，負責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定 義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗

45、口，設(shè)定動畫刷 新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控 制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機交互的界面，諸如：生成各種動畫 顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCG程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處 理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（即 if,then 腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等, 如圖6.1所示，可以由它實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的仿真上位監(jiān)控過程。本次設(shè)計主要是利用PLG口變頻器控制電動機轉(zhuǎn)動帶動皮帶傳動，然后將要灌 裝的瓶傳送給灌裝機，達到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計 的基本思路如下：系統(tǒng)啟動后按下電機啟動開關(guān)，若電機出現(xiàn)異常，則熱電流繼電 器馬上切斷進行保護，若電機情況正常則電開始下一步工作。電機開始轉(zhuǎn)動，帶動 皮帶傳動，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動作用下經(jīng)過光電傳感器，傳感器