PLC課程設(shè)計(jì) 飲料罐裝生產(chǎn)流水線

1、福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱： 可編程控制原理 題 目： 飲料灌裝生產(chǎn)流水線plc梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 專業(yè)班次： 08（三）電氣1 姓 名： 沈 常 泰 學(xué) 號(hào)： 200802123323（25號(hào)） 指導(dǎo)教師： 蘇兩河老師 學(xué) 期： 2010-2011學(xué)年第1學(xué)期 日 期： 2010.12 1摘 要傳統(tǒng)的飲料灌裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式,在使用的過(guò)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)。且在生產(chǎn)過(guò)程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低

2、，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，故提出利用plc控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。plc是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的設(shè)計(jì)。 可編程控制器對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，是一種無(wú)觸點(diǎn)設(shè)備，改變程序即可改變生產(chǎn)工藝。目前，

3、可編程控制器已成為工廠自動(dòng)化的強(qiáng)有力工具，得到了廣泛的普及推廣應(yīng)用。現(xiàn)以三菱fx2n系列，進(jìn)行程序設(shè)計(jì)并仿真驗(yàn)證,設(shè)計(jì)一款plc輸入和輸出設(shè)備的飲料灌裝生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線集傳送、灌裝、產(chǎn)品分類、報(bào)警警示、燈光閃爍和計(jì)時(shí)于一身， 而且其編程簡(jiǎn)單，容易理解掌握，工作穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞：三菱fx2n，可編程控制器，飲料灌裝流水線目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)111 課題內(nèi)容112 控制要求：113 課題要求1第二章 總體設(shè)計(jì)方案221 飲料灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)222 灌裝流水線的系統(tǒng)流程圖3第三章 硬件的選型與設(shè)計(jì)431 plc的結(jié)構(gòu)與選擇4311 plc的結(jié)構(gòu)4312 plc的選擇432 傳感器的選擇533 電

4、氣控制電路5第四章 plc設(shè)計(jì)641 控制面板圖642 i/o分配表643 i/o接線圖744 梯形圖745 指令表9第五章 運(yùn)行調(diào)試結(jié)果10第六章 設(shè)計(jì)小結(jié)10參考文獻(xiàn)11第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)11 課題內(nèi)容 飲料灌裝生產(chǎn)流水線plc梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 12 控制要求： （1）系統(tǒng)通過(guò)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1秒，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過(guò)程為5秒鐘，灌裝過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，5秒

5、后停止并不再顯示報(bào)警，報(bào)警方式為紅燈以0.3秒時(shí)間間隔閃爍。 （3）每灌裝完一瓶需進(jìn)行稱重比較：若大于或等于700克為正品，并記數(shù)一次，記滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報(bào)警一次（鳴響1s）；若小于700克則為次品，同時(shí)也記數(shù)一次，記滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報(bào)警一次（鳴響2秒）。 （4）可以手動(dòng)的對(duì)計(jì)數(shù)器及定時(shí)器清零（復(fù)位）。 13 課題要求（1）i/o編址（2）i/o端子接線圖（3）編程并調(diào)試（4）設(shè)計(jì)小結(jié)第二章 總體設(shè)計(jì)方案21 飲料灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)整個(gè)飲料灌裝流水線如圖2.1，圖2.2，整個(gè)灌裝流水線由主傳送帶，次品傳送帶，灌裝裝置，次品推動(dòng)閥，定位傳感器，稱重傳感器等組成。電機(jī)的啟動(dòng)和停

6、止灌裝裝置的灌裝，產(chǎn)品的檢測(cè)分類，次品的推動(dòng)等都是由plc控制的，控制準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度高。圖2.1 灌裝飲料 圖2.2 產(chǎn)品分類22 灌裝流水線的系統(tǒng)流程圖整個(gè)灌裝流水線的系統(tǒng)大致流程如圖3.3所示，當(dāng)系統(tǒng)切換到自動(dòng)模式下運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕sb1，主傳送帶電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)定位傳感器k1檢測(cè)到飲料瓶后主傳送帶自動(dòng)停止，灌裝裝置開始動(dòng)作，定時(shí)時(shí)間到達(dá)后，灌裝裝置自動(dòng)停止，主傳送帶再次運(yùn)行，到達(dá)定位傳感器k3檢測(cè)位置時(shí)，通過(guò)稱重傳感器k2對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分類，再分別對(duì)正/次品進(jìn)行計(jì)數(shù)，記滿24次鳴響1或2秒，最后清零。圖2.3 系統(tǒng)流程圖第三章 硬件的選型與設(shè)計(jì)31 plc的結(jié)構(gòu)與選擇311 plc的結(jié)構(gòu)

7、plc 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)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，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。相同如圖3.1所示：編程器中央處理單元（cpu）輸入電路輸出電路系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)用戶程序存儲(chǔ)區(qū)電源圖3.1 plc結(jié)構(gòu)圖312 plc的選擇三菱公司是日本生產(chǎn)plc的主要廠家之一。該公司生產(chǎn)的fx2n系列機(jī)型屬于高性能疊裝式機(jī)型，是三菱公司上網(wǎng)典型產(chǎn)品，fx2n系列plc具有數(shù)十種編

8、程元件。fx2n系列plc編程元件的編號(hào)分為兩部分：第一部分是代表功能的字母。如輸入繼電器勇“x”表示、輸出繼電器用“y”表示。第二部分為數(shù)字。數(shù)字為該器件的序號(hào)。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設(shè)備及i/o點(diǎn)數(shù)，選擇fx2n系列型的plc就可以滿足控制系統(tǒng)的要求。32 傳感器的選擇通過(guò)對(duì)各個(gè)傳感器的工作環(huán)境和用途的分析確定各個(gè)傳感器的型號(hào)為灌裝定位傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）稱重監(jiān)測(cè)傳感器的選型為：壓力傳感器（壓阻式）選型說(shuō)明：采用紅外線傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)空瓶子的到來(lái)后動(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。常溫下工作且價(jià)格更便宜，不受可見光的影響。壓

9、電電阻型半導(dǎo)體壓力傳感器，靈敏度高，輸出信號(hào)大，響應(yīng)速度快，性能穩(wěn)定且電阻值可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整以適應(yīng)不同需要。33 電氣控制電路電氣控制原理圖如圖3.2所示：圖3.2 電氣控制原理圖圖中斷路器qf1、 qf2、 qf3、 qf4、 qf5將三相電源引入，同時(shí)qf1、 qf2、 qf3、 qf4、 qf5為電路提供短路保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)分別由三個(gè)繼電器提供。第四章 plc設(shè)計(jì)41 控制面板圖灌裝系統(tǒng)控制面板布置如圖4.1所示圖4.1 控制面板圖42 i/o分配表圖4.2 i/o分配表編程元件plc元件電器元件作用輸入（i）x0sb1啟動(dòng)按鈕x1sb2停止按鈕x2k1定位傳感器x3k2壓力傳

10、感器x4k3定位傳感器x5sb3復(fù)位按鈕輸出（o） y0km1傳送帶電機(jī)y1km2灌裝電機(jī)y2l1報(bào)警燈y3km3次品推動(dòng)閥y4km4次品傳送電機(jī)y5l2蜂鳴器43 i/o接線圖圖4.3 i/o接線圖44 梯形圖45 指令表第五章 運(yùn)行調(diào)試結(jié)果在電腦上安裝gx-developer軟件，程序編號(hào)后，將程序輸入gx-developer軟件中，在電腦上進(jìn)行初步仿真調(diào)試。（1）先將plc程序傳入程序控制器中。（2）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(méi)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。（3）如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入plc中，在確認(rèn)p

11、lc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。第六章 設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的重要環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的考驗(yàn)，作為當(dāng)代大學(xué)生掌握開發(fā)技術(shù)十分必要。在本次為期兩周的plc課程設(shè)計(jì)里，我們做的是飲料灌裝生產(chǎn)流水線的設(shè)計(jì)課題。在老師的指導(dǎo)之下，首先通過(guò)對(duì)題目進(jìn)行分析，了解大體的課題要求并進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)構(gòu)思，接著與同學(xué)進(jìn)行探討，深入解析課題設(shè)計(jì)要求，補(bǔ)充之前簡(jiǎn)單構(gòu)思的不足之處，之后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)查找課題相關(guān)資料并進(jìn)行分類整理，最后編寫plc程序。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，使我認(rèn)識(shí)到了自主動(dòng)手能力的不足之處，僅僅有理論知識(shí)是不夠的，只

12、有理論把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐之中才能算真正的掌握知識(shí)。不斷的思考和反思幫助我對(duì)fx2n系列plc的特點(diǎn)有了更深入的了解。利用fx2n系列plc的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開關(guān)等輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中也更深刻的理解和掌握了電器控制及可編程控制器（plc）的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。在解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇的問(wèn)題的同時(shí)也鍛煉了我們的思考能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及溝通能力，為將來(lái)的學(xué)習(xí)及工作打下良好的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)1 范永勝 王珉電氣控制與plc應(yīng)用北 京： 中國(guó)電力出版社，20072 張萬(wàn)忠 可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例北 京： 中國(guó)電力出版社，20043 廖常初 可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)重 慶： 重慶大學(xué)出版社，20054 許建國(guó) 電 機(jī) 與 拖 動(dòng) 技 術(shù)北 京： 高等教育出版社，20045 易泓可 電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例北 京： 機(jī)械工業(yè)出版社，20056 史國(guó)生 電氣控制與可編程控制其技術(shù)第二版北