課程設(shè)計(jì)論文PLC飲料罐裝生產(chǎn)流程

1、天津冶金職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合實(shí)習(xí)論文系 別：電信系 專 業(yè)：電信系 班 級(jí)：計(jì)控09-1 學(xué)生姓名：黃巍 2011年12月1日目錄引言.21.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32. 總體設(shè)計(jì)方案42.1飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)42.2灌裝流水線的工作原理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64.2 i/o接線圖74.3 i/o分配表74.4梯形圖8 4.5元件清單.125. 調(diào)試說明136設(shè)計(jì)小結(jié)14參考文獻(xiàn).15引言plc具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾性能強(qiáng)、編程

2、簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。plc在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位在現(xiàn)在乃至今后一段很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將是其他控制系統(tǒng)不能替代的。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的f系列plc平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。一些使用冗余cpu的plc的平均無故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從plc的機(jī)外電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及

3、時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 (3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

4、 plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。 (4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。 (5)體積小，重量輕，能耗低

5、 以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 （6）plc的應(yīng)用領(lǐng)域 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、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。開關(guān)量的邏輯控制是plc最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。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

6、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)線中有越來越多的機(jī)器在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來提高機(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)線的基本概念。全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線是由數(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)家來講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為

7、阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問題。鑒于這些問題，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。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)容飲料罐裝生產(chǎn)流水線梯形圖控制程序設(shè)計(jì)并畫出硬件接線圖1.2控制要求（1）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)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始

8、工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應(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） 用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)(小于規(guī)定重量的次品)和滿瓶數(shù)（大于等于規(guī)定重量的正品），一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過9999999瓶（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值及定時(shí)器清零（復(fù)位）1.3 課題要求（1）i/o編址（2）編程梯形圖（3）i/o端子接線圖2. 總體設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的基本結(jié)構(gòu)飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示： 2.2灌裝流水線的工作原理灌裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和灌裝設(shè)備來控制的。通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而灌裝設(shè)

9、備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入plc軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作.。流水線由傳感器實(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、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、

10、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)，備受國(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、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。plc常用程序設(shè)計(jì)語言簡(jiǎn)介方源 可編程控制器程序設(shè)計(jì)語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。是最廣泛，最受歡迎的

11、一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(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)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(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)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。3.2傳感器的選擇灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）采用紅外線傳感器來監(jiān)測(cè)空瓶子的到來后動(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

12、化進(jìn)行測(cè)量。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為電路提供短路保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的過載保護(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)流水線系統(tǒng)流程4.2 i/o分配表4.3 i/o接線圖4.4梯形圖4.5元件清單5. 調(diào)試說明（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)

13、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，用編程軟件將程序輸入plc中，在確認(rèn)plc的電源、外部接線和程序輸入無誤的情況下，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。6設(shè)計(jì)小結(jié)通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的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。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更為全面系統(tǒng)的了解pl

14、c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)過的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過的知識(shí)通過自己的設(shè)計(jì)程序表示出來，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解?，F(xiàn)在通過自己的動(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，做到準(zhǔn)確無誤。這次課程使我意識(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，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)開發(fā)的過程，本次課設(shè)，對(duì)于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開發(fā)能力的鍛煉有很大的幫助。在編程

15、過程中，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，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，非常感謝蘇老師對(duì)我們的幫助和悉心的指導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1張萬忠，電器與plc控制技術(shù)第二版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，20072西門子plc課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.肖清.王忠峰編.江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院3電器與plc控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 肖清.王忠峰編.江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 4易泓可主編，電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基