PLC課程設(shè)計(jì)_飲料罐裝生產(chǎn)流水線(xiàn)[精校版本]

1、福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱(chēng)： 可編程控制器原理及應(yīng)用教程 題 目： 飲料罐裝生產(chǎn)流水線(xiàn)PLC梯形圖控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 專(zhuān)業(yè)班次： 11電氣六三 姓 名： 周仁杰 學(xué) 號(hào)： 28 指導(dǎo)教師： 江道根老師 日 期： 2015.10.10 引言31.設(shè)計(jì)任務(wù)31.1課題內(nèi)容31.2控制要求31.3 課題要求42. 總體設(shè)計(jì)方案42.1飲料灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)42.2灌裝流水線(xiàn)的工作原理53. 硬件控制設(shè)計(jì)53.1 PLC的選擇53.2傳感器的選擇.63.3硬件電路的設(shè)計(jì)64. 軟件控制設(shè)計(jì)74.1系統(tǒng)流程圖74.2 I/O接線(xiàn)圖84.3 I/O分配表94.4梯形圖94.5指令表115

2、. 調(diào)試說(shuō)明116設(shè)計(jì)小結(jié)12參考文獻(xiàn)13引言目前，飲料的灌裝生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線(xiàn)中有越來(lái)越多的機(jī)器在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來(lái)提高機(jī)器的自動(dòng)化控制水平和生產(chǎn)效率。而應(yīng)用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動(dòng)化電氣控制的主要發(fā)展方向。本次課設(shè)主要介紹全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)的基本概念。全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線(xiàn)是由數(shù)臺(tái)自動(dòng)灌裝機(jī)械經(jīng)控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進(jìn)行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機(jī)器組合。通過(guò)對(duì)飲料罐裝自動(dòng)控制的介紹，使我們對(duì)灌裝這個(gè)行業(yè)有了更深的

3、了解，也對(duì)自動(dòng)化這個(gè)名詞有了進(jìn)一步的了解。我國(guó)的飲料罐裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。鑒于這些問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。推出適合自己需求的產(chǎn)品來(lái)。本次課設(shè)就是朝著這個(gè)方向進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。1.設(shè)計(jì)任務(wù)1.1課題內(nèi)容飲料灌裝生產(chǎn)流水線(xiàn)PLC梯形圖控制程序設(shè)計(jì)和調(diào)試1.2控制要求（1）統(tǒng)通過(guò)開(kāi)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(kāi)關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿(mǎn)飲料后，傳送

4、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(kāi)關(guān)動(dòng)作。（2） 當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開(kāi)始工作，罐裝過(guò)程為5秒鐘，罐裝過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，5秒后停止并不再顯示報(bào)警（報(bào)警方式為紅燈以0.3S時(shí)間間隔閃爍）。（3） 灌裝完一瓶須進(jìn)行稱(chēng)重比較：若大于或等于700克為正品，并計(jì)數(shù)1次，計(jì)數(shù)滿(mǎn)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)也計(jì)數(shù)1次，計(jì)滿(mǎn)24瓶為一箱，并令蜂鳴器報(bào)警一次（鳴響2s）瓶裝飲料的重量以模擬量的形式自模擬量通道A/D輸入（重量Kg與模擬量電壓輸入及數(shù)字量的對(duì)應(yīng)值可以自己設(shè)定）。（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值及定時(shí)器清零（復(fù)位）1

5、.3 課題要求（1）I/O編址（2）編程并調(diào)試（3）I/O端子接線(xiàn)圖2. 總體設(shè)計(jì)方案2.1飲料灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)飲料灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)圖2.1所示：圖2.1 飲料灌裝流水線(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)2.2灌裝流水線(xiàn)的工作原理灌裝流水線(xiàn)的運(yùn)作是通過(guò)電機(jī)和灌裝設(shè)備來(lái)控制的。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線(xiàn)的工作。而灌裝設(shè)備的開(kāi)通則直接控制飲料流通。通過(guò)輸入PLC軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線(xiàn)的運(yùn)作.。流水線(xiàn)由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。3. 硬件控制設(shè)計(jì)3.1 PLC的選擇（1）PLC的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)：PLC的構(gòu)成從結(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

6、、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。PLC編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線(xiàn)編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受?chē)?guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交

7、通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。PLC常用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言簡(jiǎn)介方源 可編程控制器程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它們是梯形圖語(yǔ)言、布爾助記符語(yǔ)言、功能表圖語(yǔ)言、功能模塊圖語(yǔ)言及結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述語(yǔ)言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語(yǔ)言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在

8、工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來(lái)的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。（2）選擇PLC：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，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件。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(hù)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(mǎn)足控制系統(tǒng)的要求。3.2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

9、途的分析確定各個(gè)傳感器的型號(hào)為灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線(xiàn)傳感器）稱(chēng)重監(jiān)測(cè)傳感器的選型為：壓力傳感器（壓阻式）采用紅外線(xiàn)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(kāi)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(jiàn)光的影響。壓電電阻型半導(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。3.3硬件電路的設(shè)計(jì)電氣控制原理圖如圖3.1所示：圖3.1 電氣控制原理圖圖3.1中斷路器QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5將三相電源引入，同時(shí)QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5

10、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。4. 軟件控制設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)流程圖圖4.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線(xiàn)系統(tǒng)流程圖4.2 I/O接線(xiàn)圖圖4.2 I/O接線(xiàn)圖4.3 I/O分配表表4.1 I/O分配表4.4梯形圖類(lèi)別元件PLC元件作用輸入（I）SB0XO啟動(dòng)按鈕SB1X1停止按鈕SB2X2光電傳感器SB3X3壓力傳感器1SB4X4壓力傳感器2SB5X5手動(dòng)清零輸出（O）KM1Y1啟動(dòng)傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)KM2Y2驅(qū)動(dòng)灌裝設(shè)備KM3Y3啟動(dòng)正品傳送帶KM4Y4啟動(dòng)次品傳送帶HRY5報(bào)警顯示HAY6蜂鳴器響圖4.3 梯形圖4.5指令表LD X0 LD T2 OUT T4OR M0 ANI

11、T1 K10OUT M0 OUT Y5 OUT M3LD M0 LD M2 LD C1OR Y1 AND X3 RST C1ANI X1 OR Y3 LD C2OUT M2 ANI X4 OR M4ANI M1 OUT Y3 ANI T5OUT Y1 LD X3 OUT T5LD X2 OUT C1 K20OR M1 K24 OUT M4ANI T1 LD M2 LD C2OUT M1 AND X4 RST C2LD M1 OR Y4 LD X5OUT T0 ANI X3 ZRST T0 K10 OUT Y4 T5LD T0 LD X4 ZRST C1OUT Y2 OUT C2 C2OUT T

12、1 K24 ENDK50 LD M3LD T0 ANI T4ANI T3 LD M4OUT T2 ANI T5 K3 OUT Y6LD T2 LD C1OUT T3 OR M3 K3 ANI T45. 調(diào)試說(shuō)明（1）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。（2）先將PLC程序傳入程序控制器中。（3）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。（4）如果條件允許的話(huà)，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認(rèn)PLC的電源、外部接線(xiàn)和程序輸

13、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、可靠的運(yùn)行。第五章 程序調(diào)試啟動(dòng)系統(tǒng)：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X0，則程序由S0步變換到S20步，圖中準(zhǔn)確地表示出此時(shí)S20變?yōu)榛顒?dòng)步，并驅(qū)動(dòng)傳送帶電機(jī)運(yùn)行，而S0則變?yōu)椴换顒?dòng)步?？掌坑?jì)數(shù)器計(jì)數(shù)：設(shè)置位置傳感器檢測(cè)到達(dá)預(yù)定罐裝位置：當(dāng)灌裝設(shè)備下的光電傳感器檢測(cè)到有瓶子到達(dá)預(yù)定位置時(shí)則傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，定時(shí)器T0定時(shí)1s,為灌裝做準(zhǔn)備，與圖中相符。灌裝過(guò)程、定時(shí)器T1定時(shí)、滿(mǎn)瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及報(bào)警燈閃：定時(shí)器T1定時(shí)時(shí)間到傳送帶自動(dòng)啟動(dòng)：當(dāng)定時(shí)器T1定時(shí)5s時(shí)間到，則程序跳轉(zhuǎn)到S20步即實(shí)現(xiàn)了傳送帶自動(dòng)啟動(dòng)。組態(tài)王監(jiān)控畫(huà)面優(yōu)異品+6設(shè)

14、計(jì)小結(jié)通過(guò)飲料罐裝生產(chǎn)流水線(xiàn)的PLC控制課程設(shè)計(jì)，掌握了什么是設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)程序工作的基本過(guò)程及各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計(jì)程序總流程圖，加深了對(duì)PLC的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過(guò)努力把課本上的知識(shí)變得更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更深的理解。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構(gòu)造原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把課本的知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了我們的學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)過(guò)的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過(guò)的知識(shí)通過(guò)自己的設(shè)計(jì)程序表示出來(lái)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解?，F(xiàn)在通過(guò)自己的動(dòng)對(duì)手做實(shí)驗(yàn)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)PLC的原理認(rèn)識(shí)更加深刻。在調(diào)試時(shí)應(yīng)該很仔細(xì)，一步一步調(diào)試下來(lái)，做到準(zhǔn)確無(wú)誤。這次課程使我

15、意識(shí)到只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才是正確的，才能提高自己動(dòng)手能力和獨(dú)立思索的能力。同時(shí)對(duì)于PLC發(fā)展歷史、強(qiáng)大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識(shí)得到了大概的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也初步了解了一個(gè)完整的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程，本次課設(shè)，對(duì)于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開(kāi)發(fā)能力的鍛煉有很大的幫助。在編程過(guò)程中，領(lǐng)略到了熟能生巧的含義。編程不僅要求有良好的基礎(chǔ)，而且要求對(duì)各種程序有深刻的了解，同時(shí)深切感受到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，尤其是在查資料的過(guò)程中，人多力量大，大家一起努力，查找資料的效率就提高了許多，大家在一起探討，相互學(xué)習(xí)，分工細(xì)化，互相提高，解決問(wèn)題的速度就快多了。老師知識(shí)的幫助，經(jīng)驗(yàn)的傳授，也是本次課設(shè)的一道美麗的風(fēng)景線(xiàn)，真正起到了拋磚引玉的目的。這次課設(shè)讓我的動(dòng)手能力得到了大大的鍛煉，解決實(shí)際問(wèn)題的能力得到了大大的提高，為以后學(xué)習(xí)和工作奠定了一定的基礎(chǔ)。在此，非常感謝江老師對(duì)我們的幫助和悉心的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1易泓可主編，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，2005.2史國(guó)生主編，電氣控制與可編程控制其技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社教材出版中心，2005.3郝永興，苗滿(mǎn)香 羅小燕主編，機(jī)電傳動(dòng)控制.湖北：華中科技