PLC控制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PLC空制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)題 目計(jì)系（院）自動(dòng)化系專業(yè)電氣工程與自動(dòng)化班 級(jí)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師職 稱PLC控制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要近年來(lái)，社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)各行各業(yè)提出了越來(lái)越高的要求。機(jī) 械化加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，采用了機(jī)械化流水線作 業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同的產(chǎn)品分別組成了自動(dòng)流水線。產(chǎn)品不斷地更新 換代，也同時(shí)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?yàn)?，一是成本高，二是周期長(zhǎng)。在早期還出現(xiàn)過(guò)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(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)， 已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工 業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)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(duì)使用 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，液體物體的灌 裝機(jī)發(fā)展很快，早已有人工手動(dòng)灌裝發(fā)展實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化灌裝，且自動(dòng) 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(lái)越多的將PLC應(yīng)用于灌裝機(jī)系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)綜合可編程控制

3、器和變頻器控制的諸多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)可編程控 制器輸出來(lái)控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨檢測(cè)的反饋信 號(hào)而變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌裝啤酒傳送帶速度的自動(dòng)控制，使其與灌裝機(jī)的速 度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。本次設(shè)計(jì)將可編程控制器和變頻器控 制進(jìn)行了充分的結(jié)合運(yùn)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(lái)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(jī)；自動(dòng)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(lái)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(diǎn)32.4 PLC控制灌裝機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 4第三章設(shè)計(jì)方案53.1自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 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(jì) 125.1 罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì) 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(jì) 1

15、46.1 編程平臺(tái)介紹 14156.2 具體設(shè)計(jì)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(xiàn) 23謝辭24第一章緒論1.1 研究背景及課題來(lái)源近幾年，由于PET/HDP塑料瓶被越來(lái)越多地應(yīng)用到液態(tài)食品包裝領(lǐng)域，擴(kuò)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(jì)，全球每年用于飲料瓶的塑料 容器消費(fèi)量為1000多萬(wàn)噸，并且其產(chǎn)銷量正在以每年 10%-19%勺速度增長(zhǎng)。茶飲 料、果汁飲料以及功能性飲料經(jīng)過(guò)幾年的苦心經(jīng)營(yíng)，已經(jīng)成為飲料市場(chǎng)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(zhǎng)率和安全性，又降低了飲料企業(yè)的包材成本和

16、運(yùn)行成本。隨著高速 中溫?zé)峁嘌b機(jī)技術(shù)的日臻成熟，將為更多的國(guó)內(nèi)大、中型飲料生產(chǎn)企業(yè)提供先進(jìn)、 穩(wěn)定、可靠的飲料灌裝機(jī)設(shè)備，帶來(lái)更為直接的成本效益。灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中 的一小類產(chǎn)品，隨著我國(guó)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(zhǎng)，我國(guó)飲料酒（不含果露酒、發(fā)酵酒精）總產(chǎn)量已達(dá)2878萬(wàn)千升，同比增 長(zhǎng)8.2%。有關(guān)專家指出，我國(guó)飲料行業(yè)是高成長(zhǎng)性的行業(yè)，成熟飲品增長(zhǎng)穩(wěn)定，新 的熱點(diǎn)和增長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)，新興飲品的增長(zhǎng)更快。同時(shí)，中國(guó)包裝機(jī)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(chǎng)占有率行業(yè)。因此，液體灌裝機(jī)市場(chǎng)發(fā)展 潛力巨大。1.2 研究現(xiàn)狀要把灌裝機(jī)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，要走相當(dāng)

17、一段的路程，國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀是“互仿” -互相仿 造，在國(guó)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(gè)灌裝機(jī)行業(yè)也就那么幾家有自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力來(lái)開發(fā)新產(chǎn)品。其他的制 造商就跟進(jìn)過(guò)來(lái)。所以在互聯(lián)網(wǎng)上我們查找灌裝機(jī)會(huì)看到很多產(chǎn)品，但大多雷同。 相比較而言，在國(guó)外我們考察一些灌裝機(jī)械廠家，他們的產(chǎn)品不論是在外觀還是的 設(shè)計(jì)原理上都有比較大的區(qū)別。這就是很多國(guó)內(nèi)一些想創(chuàng)新的廠家努力去學(xué)習(xí)國(guó)外 產(chǎn)品的原因，操作方法是到國(guó)外參加展會(huì)，拍些設(shè)備圖片或直接購(gòu)買一個(gè)設(shè)備樣品， 拿來(lái)仿造就可以了。這就是“外仿”，仿造國(guó)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(jì)。

18、產(chǎn)品就會(huì)一直在跟進(jìn)，跟著別人前進(jìn)。要想超越和創(chuàng)新就必須有自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，機(jī)械設(shè)計(jì)和研發(fā)是灌裝機(jī)最終能國(guó) 產(chǎn)化的根本前提。1.3 解決方法我國(guó)液體灌裝機(jī)要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，就必 須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢(shì)，在“高精尖”的方向上不斷前進(jìn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為， 未來(lái)液體灌裝機(jī)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，在技術(shù)發(fā)展上朝著機(jī)械功能多元化，結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度化等幾個(gè)方向發(fā)展液體。因此灌裝 機(jī)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(jì)就是針對(duì)以上而設(shè)計(jì)的一種以 PLC可編程控制系統(tǒng)為主導(dǎo)的灌裝機(jī)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(gè)工位，這四個(gè) 工位完成桶的清洗、吹干、灌裝、和剔出沒有正常完成各個(gè)工位操作的桶。生產(chǎn)線 啟動(dòng)后，空桶傳送帶送過(guò)來(lái)的空桶依次完成上述功能。并進(jìn)一步通過(guò)可編程控制器 輸出來(lái)控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨檢測(cè)的反饋信號(hào)而變化，實(shí)現(xiàn) 對(duì)灌裝啤酒傳送帶速度的自動(dòng)控制，使其與灌裝機(jī)的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的 效率。本次設(shè)計(jì)將可編程控制器和變頻器控制進(jìn)行了充分的結(jié)合運(yùn)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(lái)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(shí)的PLC多

20、少有點(diǎn)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(shí)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(guó)，日本， 德國(guó)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(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以 外，還增加了算術(shù)運(yùn)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(yuǎn)程 I/O模塊、各種特殊功 能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)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(kuò)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(chǎng)價(jià)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(jìn)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(qiáng)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(jià)格比的不斷提 高，過(guò)去許多使用專用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的場(chǎng)合也可以使用 PLG PLC的應(yīng)用領(lǐng)域不斷 的擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：(1)開關(guān)量的邏輯控制；(2)運(yùn)動(dòng)控制；(3)閉環(huán)過(guò)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(jià)格較低。2.3 PLC的特點(diǎn)(1)編程方法簡(jiǎn)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(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；(4)可靠性高抗、干擾能力強(qiáng)；(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(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能2.4 PLC控制自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)將PLC用于對(duì)自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的控制，主要是其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú) 故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍 使用的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，罐裝傳送帶控制

23、系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是利用 PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá) 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(jì)方案3.1自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)有分兩個(gè)步驟，第一個(gè)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(gè)工位，這四個(gè)工位完成桶的清洗、吹干、灌裝和剔出沒有正常完成各個(gè)工位操 作的桶。生產(chǎn)線啟動(dòng)后，空桶傳送帶送過(guò)來(lái)的空桶依次完成上述功能。各個(gè)工位的 間隔距離相等（大于一個(gè)桶的直徑），以保證灌裝傳送帶電機(jī)運(yùn)行一次，桶可以在 各個(gè)工位準(zhǔn)確到位。輸入：生產(chǎn)線

24、啟動(dòng)、停止信號(hào)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(shí)桶到位，否則為0; 2工位的吹干檢測(cè)傳感器 B21吹干時(shí)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(shí)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(hào)V11_OPENEDV21 OPENEDV31 OPENEDV41 OPENED； 1時(shí)開到位，否則為0; 14工位推桿閥門關(guān)到位信號(hào) V11_CLOSED V21 CLOSEDV31 CLOSEDV41 CLOSED 1 時(shí)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(hào) V12_OPENEDV22_OPENEDV32_OPENEDV42 OPENED? 1時(shí)開到位，否則為0; 13工位清洗、吹干、灌裝閥門，關(guān)到位信號(hào) V11_CLOSEDV21 CLOSEDV31 CLOSEDV41 CLOSE囪 1 時(shí)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(jī)的啟動(dòng)、停止輸出，為 1時(shí) 啟動(dòng)，為0時(shí)停止；14工位推桿閥門V11、V21、V31、V41為1時(shí)打開，否則關(guān) 閉；灌裝閥門V12、V22、V32為1時(shí)打開，否則關(guān)閉。設(shè)計(jì)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(dòng)啟動(dòng)按鈕后，灌裝傳送帶

26、空桶位置的光電開關(guān)，當(dāng)沒有桶時(shí)其輸入值為0,假如灌裝傳送帶電機(jī)沒有運(yùn)行，則啟動(dòng)空桶傳送帶電機(jī)，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(jī)。空桶傳送帶電機(jī)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(gè)工位有桶的情況下，推桿全部收回出現(xiàn) 上升沿，則啟動(dòng)灌裝傳送帶電機(jī)（當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，如果灌裝傳送帶空桶位置有 桶或至少一個(gè)工位有桶，也需要啟動(dòng)灌裝傳送帶電機(jī)）。當(dāng)各個(gè)工位的的光電開關(guān)有任意一個(gè)（由于各個(gè)工位間隔距離相等，故灌裝傳送帶上多于一個(gè)桶時(shí)，各個(gè)光 電開關(guān)會(huì)同時(shí)檢測(cè)到桶已經(jīng)到位）檢測(cè)桶已經(jīng)到位時(shí)，停止灌裝傳送帶電機(jī)，然后 進(jìn)行各個(gè)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(shí)，所有光電開關(guān)檢測(cè)不到桶的到位，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)一直運(yùn)行下去。為 避免這種情況的發(fā)生，設(shè)置一個(gè)延時(shí)開型計(jì)時(shí)器時(shí)間設(shè)置為 8s, 8s時(shí)間到后停止電 機(jī)運(yùn)行，從而啟動(dòng)空桶傳送帶電機(jī)，使空桶能夠送過(guò)來(lái)。這里之所以用 8s的時(shí)間是 考慮到灌裝傳送帶電機(jī)正常運(yùn)行一次不會(huì)超過(guò) 8s的緣故。各個(gè)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(jìn)行桶內(nèi)的清洗，時(shí)間為 10s。然后將清洗過(guò)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(jìn)行吹干。3工位進(jìn)行灌裝，灌裝時(shí)間為15s。在2工位還有一個(gè)吹干檢測(cè)傳感器， 用于吹干

28、后檢測(cè)桶內(nèi)是否有水，如果有水則不能進(jìn)行下一個(gè)工位的操作。當(dāng)?shù)竭_(dá) 4 工位時(shí)將其推出灌裝傳送帶。同樣，3工位操作完成后進(jìn)行桶內(nèi)的壓力檢測(cè)，如果 壓力低，則也要在4工位時(shí)將其推出灌裝傳送帶。按動(dòng)停止按鈕，則需停止灌裝生 產(chǎn)線工作，即停止所有電機(jī)運(yùn)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(jiǎn)單敘述，本論文重點(diǎn)介紹第二步驟的設(shè)計(jì)。要求PLC根據(jù)瓶流通過(guò)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(jī)速度很好的匹配。由光電檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)瓶流速 度，不同的瓶流速度對(duì)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(shí)現(xiàn)速度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)與

29、灌裝速度相匹配?；驹恚簣D3.1方案方框圖通過(guò)變頻器的多功能輸入端的設(shè)定，即設(shè)定多級(jí)速度頻率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并可通過(guò)外部信號(hào)選擇使用某一級(jí)速度，本次設(shè)計(jì)為3級(jí)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(jī)的正轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等, 實(shí)現(xiàn)有級(jí)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(guò) RH RM RL三個(gè)輸入端子的不同組合來(lái)設(shè)定 7個(gè) 不同的速度，并且速度多可以單獨(dú)的通過(guò)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(shí)分別設(shè)定為50HZ 30HZ 10HZ；第47速未設(shè)定， 需通過(guò)手動(dòng)進(jìn)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(guò)RH RM RL REXH個(gè)端子的不同組合來(lái)設(shè)定15速選擇，但此時(shí)變頻只 能單向運(yùn)轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行。表3.1多段速調(diào)速速段分配表REXRHRMRL轉(zhuǎn)速編號(hào)010010010200013001140110501016011171000811009101010100111101112111013多段調(diào)速之漸次調(diào)解法，即用光電傳感器檢測(cè)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(duì)V進(jìn)行處理，將V與給定值進(jìn)行比較，若小于 一定范圍，則速度降級(jí)，若大于一定范圍，則速度升級(jí)，若在一定范圍內(nèi)，則速度 級(jí)數(shù)不變。另外，如果轉(zhuǎn)速超越允許范圍而過(guò)快，則

31、PLC的Y3端口輸出L1燈報(bào)警信號(hào)；反之如果轉(zhuǎn)速低于允許范圍而過(guò)慢，則由 PLC的Y4端口輸出L2燈報(bào)警信號(hào)， 整個(gè)轉(zhuǎn)速控制過(guò)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(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速即控制瓶流速度與罐裝速度一致，達(dá)到設(shè) 計(jì)目的。在該方案中，我們還增加了變頻器的故障反饋保護(hù)系統(tǒng)，由變頻器的A端輸出,當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，反饋控制信號(hào)經(jīng) A端傳送到PLC的輸入控制端口 X9端，經(jīng) PLC邏輯運(yùn)算后由Y5端輸出，控制接觸器KM1動(dòng)作，及時(shí)切斷變頻器的主電源，起 到保護(hù)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(jì)目的是利用 PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng) 皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)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(jì)的工藝流程圖如圖3.1所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后按下電機(jī)正轉(zhuǎn)開關(guān)，若電機(jī)出現(xiàn)異常馬上切斷工作電源進(jìn)行保護(hù)，若電機(jī)情況正常則電開始下一 步工作。電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動(dòng)作用下經(jīng)過(guò)光 電傳感器，傳感器對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)送往 PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的瓶流速度 和PLC存儲(chǔ)器里面設(shè)定的值進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行調(diào)速，如果不需要調(diào)速電 機(jī)按照原來(lái)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要進(jìn)行調(diào)速，則PLC輸出控制信號(hào)給變頻器多段速調(diào)速控制

33、端，變頻器接受到 PLC傳送過(guò)來(lái)的控制信號(hào)后經(jīng)內(nèi)部處理，輸出特定頻率 的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器異常輸出端反饋信號(hào)給PLC輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的保護(hù)。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(hào)主要有10個(gè)，分別是啟動(dòng)按鈕、停止 按鈕、自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕、檢測(cè)頻率輸入信號(hào)端、變頻器突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端。啟動(dòng) 按鈕用于啟動(dòng)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(dòng)按鈕用于控制 電機(jī)自動(dòng)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)按鈕用于手動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，頻率信號(hào)輸入端是用于將光 電傳感器傳來(lái)的脈沖信號(hào)傳入 PLG由PLC進(jìn)行邏輯處理，突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端用于檢 測(cè)變頻器的異常以便于及時(shí)進(jìn)行處理，防止變頻器因此而

34、損壞。輸入信號(hào)表如圖4.2 所示：表4.1輸入端口列表輸入元件符號(hào)名稱端子號(hào)作用SA選擇開關(guān)X0手動(dòng)X1自動(dòng)SB1按鈕開關(guān)X2啟動(dòng)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(bào)警A變頻器故障反 饋信號(hào)X10反饋保護(hù)IC光電檢測(cè)信號(hào)X4計(jì)數(shù)檢測(cè)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(hào)主要有7個(gè)，其中YR Y1、Y2用于設(shè)定頻率控制信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的低、中、高、速運(yùn)轉(zhuǎn)。Y3用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)快報(bào)警，Y4用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)慢報(bào)警，Y5用于當(dāng)變頻器發(fā)生異常故障時(shí)斷開 變頻器電源，Y6用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)運(yùn)行，PL

35、C俞出信號(hào)表如表4.2所示：表4.2輸出端口列表輸 出元件符號(hào)名稱端子號(hào)作用RL低速輸入Y0起動(dòng)低速運(yùn)行RM中速輸入Y1起動(dòng)中速運(yùn)行RH高速輸入Y2起動(dòng)高速運(yùn)行L1報(bào)警燈L1 :Y3過(guò)速報(bào)警L1L2報(bào)警燈L2Y4慢速報(bào)警L2KM1接觸器Y5變頻器反饋保 護(hù)STF正轉(zhuǎn)輸入Y6正轉(zhuǎn)運(yùn)行第五章罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì)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(cè)IC手動(dòng) 自動(dòng)啟動(dòng)停止 傳感器輸入高速中速低速停止報(bào)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(jì)圖1 L1L2L3UV W變RL頻RMRH器ASTFGNDSDFR5.2電器元件的選型本設(shè)計(jì)中所使用到的元器件清單如下表所示:編P代號(hào)元件名稱型 號(hào)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(dòng)機(jī)Y90L-2-B3/B352.2KW/2850r/mini

37、 1帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)4QF1自動(dòng)空氣開關(guān)S253SC20A/3P1電源總開關(guān)5QF2自動(dòng)空氣開關(guān)S25SC6A/2P1PLCI源開關(guān)6QF2自動(dòng)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(hù)8FU2熔斷器RT1832A 熔fl2A2PLC1路保護(hù)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(guò)載保護(hù)11KM1交流接觸器EB9-30-10線圈電底20v 9A1變頻器故障保護(hù)12FR過(guò)電流繼電器JCK-10A220V,電流整定0A1電機(jī)過(guò)電流保護(hù)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(cè)15IC1IC2施密特觸發(fā)器74HC142穩(wěn)定脈沖控制16L1報(bào)警燦1型 號(hào)AC220Vl1過(guò)快報(bào)耗117L2報(bào)警燦2型 號(hào)AC220Vl1過(guò)慢報(bào)1L218T變壓器BK-4KVA 380/220V 1320VA1降壓給定19SA選擇開關(guān)TSSL-301自動(dòng)手動(dòng)選擇第六章灌裝傳送帶控制程序設(shè)計(jì)6.1 編程平臺(tái)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(jiǎn)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(yùn)動(dòng)控制器的編程等。它包括 PLC程

39、序設(shè)計(jì)軟 件，支持梯形圖、指令表、SFC ST及FR Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定， 可進(jìn)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(jì)），可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序,在其它同類系統(tǒng)中使用。設(shè)計(jì)非常方便，本次設(shè)計(jì)我們就選用了GXdeveloper軟件作為編程平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。6.2 具體設(shè)計(jì)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(dòng)子程序手動(dòng)控制 高速25Y001Y090手動(dòng)控制中 速-RSTV003xoo;SET29RSTRSTX011X003YOOQY002YOO1序

40、二P134手動(dòng)控制低 速自動(dòng)子程序變頻器異常 斷開其電源啟動(dòng)停止脈沖個(gè)數(shù)C0C0<4C0=44<C0<8定20秒為單 位時(shí)間記X4脈沖個(gè)數(shù)啟動(dòng)電機(jī)正 轉(zhuǎn)脈沖個(gè)數(shù)C08<=C0<=12C0<16C0=16C0>16C0<4則為速度過(guò)低， 啟動(dòng)報(bào)警取消報(bào)警11101都一1 kT3。加2K200(T3S204<=C0<=8時(shí)，啟動(dòng)高速20秒后返回 繼續(xù)判斷瓶 流速度170RSI CO(STL8<=c0<=12時(shí)，啟動(dòng)中速 20秒后返回 繼續(xù)判斷瓶 流速度:.11O18412<=C0<=16 時(shí)，啟動(dòng)低速 20秒后返回

41、 繼續(xù)判斷瓶 流速度196y110197RST C0C0>16時(shí)則為速度過(guò)高 啟動(dòng)報(bào)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(tái)的,用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng),可運(yùn)行于 Microsoft Windows95/98/Me/NT/2000 等操作系統(tǒng)。MCG的用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù) 據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線 和報(bào)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(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完 成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā) 工作。MCG黑有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)， 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(cè)、機(jī)械制造、交 通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn) 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(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完 整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)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(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的 目標(biāo)和功能。MCGS&態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱 MCGS由“MCGSI態(tài)環(huán)境”和“ MCGS1行環(huán)境”兩個(gè)系 統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。多任務(wù)多線和運(yùn)行環(huán)境流程:捽制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)織念軟件核心一:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 一圖建動(dòng)Mi報(bào)警組態(tài) 設(shè)計(jì)|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(dòng)畫設(shè) 計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)

44、結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，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(yùn)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(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和 運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)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(gè)設(shè)備窗口和 多個(gè)用戶窗口，負(fù)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(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗

45、口，設(shè)定動(dòng)畫刷 新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)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(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)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(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫 顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCG程的各個(gè)部分連接成有機(jī)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(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)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(shí)器、配方操作、多媒體輸出等, 如圖6.1所示，可以由它實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的仿真上位監(jiān)控過(guò)程。本次設(shè)計(jì)主要是利用PLG口變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌 裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)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(jì) 的基本思路如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后按下電機(jī)啟動(dòng)開關(guān)，若電機(jī)出現(xiàn)異常，則熱電流繼電 器馬上切斷進(jìn)行保護(hù)，若電機(jī)情況正常則電開始下一步工作。電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng) 皮帶傳動(dòng)，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動(dòng)作用下經(jīng)過(guò)光電傳感器，傳感器