PLC技術(shù)在飲料灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用設(shè)計

1、本章的題序及標(biāo)題畢業(yè)論文PLC技術(shù)在飲料灌裝生產(chǎn)中的應(yīng)用設(shè)計論文作者：劉桂民指導(dǎo)教師：張亞寒專 業(yè)：機電一體化系 （院）：機電工程系答辯日期：2014年5月31日摘要隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對生產(chǎn)過程的自控制和信息通訊提出了更高的要求。飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的灌裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。控制系統(tǒng)主要由一臺PLC、交流異步電機、液罐、多個灌裝狀態(tài)檢測傳感器、故障報警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計顯示器等組成。其中電機用來控制運送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計算統(tǒng)計功能。西門子S7-2

2、00系列PLC在模塊控制、高速計數(shù)和計算方面的功能較強，實現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了S7-200型號的PLC進行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的I/O點數(shù)，又滿足了被控對象的控制要求。采用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)線，實現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動化、智能化。對勞動生產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了如何利用德國西門子S7-200 進行飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制，重點分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖PLC 控制I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等，實現(xiàn)了飲料灌裝的自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度.關(guān)鍵詞：PLC；自動化飲料灌裝生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)；系統(tǒng)硬件接線

3、圖；I/O 端口分配錄 目 1總體方案介紹 1.1 設(shè)計課題任務(wù) 1.2 功能要求說明 1.3 總體方案分析2 硬件系統(tǒng)設(shè)計 2.1 PLC型號選擇 2.1.1 I/O口分析與確定 2.1.2 PLC類型特點分析與確定 2.2 I/O口分配2.2.1 I/O口分配表3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計 3.1 軟件簡介 3.2 系統(tǒng)工作流程圖 3.3軟件系統(tǒng)設(shè)計思路 3.4梯形圖程序設(shè)計4 調(diào)試運行過程及設(shè)計體會 4.1 調(diào)試運行過程 4.2 設(shè)計結(jié)論 4.3 設(shè)計體會5 參考文獻1 總體方案分析1.1 設(shè)計課題任務(wù)飲料罐裝生產(chǎn)流水線梯形圖控制程序設(shè)計并畫出硬件接線圖1.2 功能要求說明（1）統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自

4、動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作。（2） 當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警（報警方式為紅燈以0.3S時間間隔閃爍）。（3） 用兩個傳感器和若干個加法器檢測并記錄空瓶數(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，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過9999999瓶（4） 可以手動對計數(shù)值及定時器清零（復(fù)位）1.3 總體方案分析

5、（適當(dāng)配以圖示說明） 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如下所示： 灌裝流水線的運作是通過電機和灌裝設(shè)備來控制的。通過電動機的運轉(zhuǎn)，帶動流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入PLC軟件程序，直接控制電機及流水線的運作.。流水線由傳感器實時監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動化程度高。2 硬件系統(tǒng)設(shè)計2.1 PLC型號選擇2.1.1 I/O口分析與確定課程設(shè)計任務(wù)中要求用PLC對飲料灌裝生產(chǎn)流水線進行控制，需要一個啟動按鈕SB1，一個停止按鈕SB2，一個定位裝置K1,兩個傳感器檢測滿瓶數(shù)K2及空瓶數(shù)K3，還要求有一個手動對計數(shù)器清零裝置K4以及兩個輸出裝置傳送帶電機和報警器。2.1.2

6、 PLC類型特點分析與確定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、底板或機架，這些模塊可按照一定規(guī)則組合配置PLC編程簡介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好，設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(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

7、增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。PLC常用程序設(shè)計語言簡介方源 可編程控制器程序設(shè)計語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計語言，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)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)計語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面

8、，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)計語言。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。2.2 I/O口分配2.1.1 I/O口分配表編程元件I/O端子電器元件作用輸入I0.0SB1啟動按鈕I0.1SB2停止按鈕I0.2K1定位器I0.3K2滿瓶計數(shù)I0.4K3空瓶計數(shù)I0.5K4手動清零輸出Q0.0K5傳送帶電機輸出Q0.1K6報警器2.3 傳感器的選擇灌裝監(jiān)測傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）采用紅外線傳感器來監(jiān)測空瓶子的到來后

9、動作，起到接通開關(guān)的作用。它是利用被測物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進行測量。3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計3.1 軟件簡介 S7-200系列PLC的硬件主要包括CPU和擴展模塊。擴展模塊則包括模擬量I/O擴展模塊、數(shù)字量I/O擴展模塊、溫度測量擴展模塊、特殊功能模塊和通信模塊等。從CPU模塊的功能來看，SIMATIC S7-200系列微型PLC發(fā)展至今大致經(jīng)歷了兩代。第一代產(chǎn)品，其CPU模塊為CPU21X,主機都可進行擴展；第二代產(chǎn)品其CPU模塊為CPU22X，是在21世紀(jì)初投放市場的，速度快，具有較強的通信能力。3.2 系統(tǒng)工作流程圖3.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計思路 (1)能對空瓶進行運送、灌裝，灌裝時有報

10、警顯示（2）對滿瓶進行運送及計數(shù)同時可對空瓶進行計數(shù)運送（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動復(fù)位。3.4 梯形圖程序設(shè)計 4 調(diào)試運行過程及設(shè)計體會4.1 調(diào)試運行過程（1）在電腦上打開編程軟件，編程（2）將PLC程序傳入程序控制器中。（3）對各個輸入I/O口給信號處理，看各個輸出口是否有相應(yīng)的輸出，如果沒有按照設(shè)計要求輸出，對程序進行更改，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行調(diào)試，最終使整個系統(tǒng)能準(zhǔn)確、可靠的工作。4.2設(shè)計結(jié)論飲料灌裝生產(chǎn)流水線設(shè)計仿真結(jié)果能夠達到控制要求，成功實現(xiàn)流

11、水線工作要求4.3 設(shè)計體會通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制畢業(yè)設(shè)計，掌握了什么是設(shè)計程序，設(shè)計程序工作的基本過程及各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計程序總流程圖，加深了對PLC的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過努力把課本上的知識變得更為簡單，對實驗原理也有了更深的理解。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構(gòu)造原理和基本實現(xiàn)方法。把學(xué)過的原理加以強化，把課堂學(xué)過的知識通過自己的設(shè)計程序表示出來，加深了對理論知識的理解?，F(xiàn)在通過自己的動對手做實驗，理論聯(lián)系實際，對PLC的原理認(rèn)識更加深刻。在調(diào)試時應(yīng)該很仔細(xì)，一步一步調(diào)試下來，做到準(zhǔn)確無誤。這次畢業(yè)設(shè)計使我意識到只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，才是正確的，才能提高自己動手能力和獨立思索的能力。同時對于PLC發(fā)展歷史、強大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識得到了大概的系統(tǒng)認(rèn)識，也初步了解了一個完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程，本次設(shè)計，對于創(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)，而且要求對各種程序有深刻的了解，尤其是通過在工作中的不斷練習(xí)操作大大提高了編程的效率及正確率。也使我更加深刻體會到了理論與工作中動手結(jié)合的重要性。這次設(shè)計讓我的動手能力得到了