基于PLC的裝瓶流水線控制設(shè)計(jì)

1、電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)題 目: 基于PLC的裝瓶流水線控制設(shè)計(jì) 院系名稱： 電氣工程 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成績：指導(dǎo)老師簽名： 日期： 裝瓶流水線的PLC控制目 錄 1 系統(tǒng)概述32.方案論證42.1.方案一42.2.方案二42.2.方案比較43 硬件設(shè)計(jì)53.1系統(tǒng)的原理方框圖.53.2 主電路.53.3 I/O分配.73.4 I/O接線圖.83.5 元器件選型.94 軟件設(shè)計(jì). 114.1主流程114.2梯形圖125 系統(tǒng)調(diào)試.14設(shè)計(jì)心得. 20參考文獻(xiàn).211 系統(tǒng)概述基于PLC的裝瓶流水線控制設(shè)計(jì)。有A1A10選瓶、裝瓶、蓋蓋、貼簽、傳送、成品入庫生產(chǎn)線操

2、作工序，用10盞燈來模擬；并有啟動/停止、移位、復(fù)位按鈕進(jìn)行操作，如下圖所示。采用S7-200PLC進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)手動，自動等四種以上的裝瓶流水線工序控制。設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖。系統(tǒng)有啟動/停止、移位、復(fù)位功能按鈕；運(yùn)用移位等功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)出上位監(jiān)控系統(tǒng)；進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)裝瓶流水線的控制要求。完成課程設(shè)計(jì)說明書。 按照I/O點(diǎn)的分配和項(xiàng)目描述的控制要求。設(shè)計(jì)出PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖。 控制結(jié)構(gòu)圖如下圖 1-1圖1-1 瓶裝流水線的PLC控制結(jié)構(gòu)圖（1）

3、手動控制方式1.裝瓶流水線控制系統(tǒng)有10道操作工序，用10盞燈來模擬。即：A5，A1（傳送，選瓶）A6，A2(傳送，裝瓶)A7，A3(傳送，蓋蓋)A8，A4(傳送，貼簽)A9(傳送)A10(入庫)。2.啟動，停止，移位為控制輸入，控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)；3.按下啟動按鈕，手動移位完成一道操作工序，循環(huán)兩次；4.按下復(fù)位按鈕，系統(tǒng)回到第一道工序；5.按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。（2）自動控制方式1.裝瓶流水線控制系統(tǒng)有5道操作工序，用燈來模擬。即：A5，A1(傳送，選瓶)A6，A2(傳送，裝瓶)A7，A3(傳送，蓋蓋)A8，A4(傳送，貼簽)A9(傳送)A10（入庫）。2.啟動，停止，移位為控制輸入

4、，控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)；3.按下啟動按鈕，每5S完成一道操作工序；4.按下復(fù)位按鈕，回到初始工序，重新開始運(yùn)行；5.按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。2 方案論證2.1 方案一選用三菱的PLC三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來比較輕松, 三菱的指令豐富，有專用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，2.2 方案二選用西門子的PLC西門子plc是德國品牌, 西門子S7-300它設(shè)計(jì)緊湊，安裝在DIN導(dǎo)軌上，在CPU中集成了許多功能，通過在微型存儲器上保持?jǐn)?shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)免維護(hù)， PROFIBUS上的等時(shí)模式，屬于故障安全類型。西門子S7-400具有多種機(jī)架類型的機(jī)架系統(tǒng)，優(yōu)異的高速處理能力和通訊性能，可以

5、在運(yùn)行中更改組態(tài), 西門子的模擬量模塊價(jià)格便宜，程序簡單。2.3 方案比較三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來會比較輕松，而西門子plc是德國品牌，指令比較抽象，學(xué)習(xí)難度較大，但指令較少，而三菱的指令較多，所以學(xué)習(xí)三菱和學(xué)習(xí)西門子的周期是一樣的;三菱的優(yōu)勢在于離散控制和運(yùn)動控制，三菱的指令豐富，有專用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的動作控制也是三菱的強(qiáng)項(xiàng)，而西門子在這塊就較弱，沒有專用的指令，做伺服或步進(jìn)定位控制不是不能實(shí)現(xiàn)，而是程序復(fù)雜，控制精度不高。所以選用方案一，選用三菱的PLC,FX-2N3 硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的原理方框圖系統(tǒng)的原理方框圖由主機(jī)，輸入/輸出

6、接口，電源，編程器擴(kuò)展接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。原理方框圖如下圖3-1 圖3-1 PLC的原理方框圖3.2 主電路本系統(tǒng)為了經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠，采用了一個(gè)電機(jī)來帶動皮帶傳送，經(jīng)濟(jì)方便，控制簡單，實(shí)用。由線圈M0用控制電路控制，以下是本控制系統(tǒng)的主電路圖。主電路圖如下圖3-2 圖3-2 主電路圖3.3 I/O分配I/O分配表如下表3-3表3-3 I/O分配表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)啟動按鈕X000傳送A5Y000停止按鈕X001檢測到空瓶A1Y001復(fù)位按鈕X002傳送A6Y002移位開關(guān)X003裝瓶A2Y003選瓶位位置開關(guān)X004傳送A7Y004裝瓶位位置開關(guān)X005蓋蓋A3Y005蓋蓋位位置開關(guān)X0

7、06傳送A8Y006貼簽位位置開關(guān)X007貼簽A4Y007限位開關(guān)X010傳送A9Y010 入庫A10Y011 3.4 I/O接線圖I/O接線圖如下圖3-4 圖3-4 I/O接線圖3.5 元器件選型（1）電動機(jī)的選擇電動機(jī)M0型號為Y132M-4，額定電壓為交流380V，額定電流為15A，頻率為50HZ，功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min。（2）熱繼電器FR1主電動機(jī)M1的額定電流15A，F(xiàn)R1可以選用JR16，熱元件電流為20A，電流整定范圍為1422A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。 （3）選瓶位開關(guān)用的是光電開關(guān)當(dāng)檢測到空瓶時(shí)光電開關(guān)閉合，此時(shí)選瓶位位置開關(guān)閉合。光電開關(guān)的型號：W

8、27-3電器元件如下表3-5表3-5 電器元件表符 號名 稱型 號數(shù) 量M0傳送帶電動機(jī)Y132M41FR1熱繼電器JR161QS隔離開關(guān)GNF38-121FU1熔斷器 RT1QS1QS6位置開關(guān)310N6HL1HL10指示燈AD16-22BF10SB1SB3按鈕LA10-1K3PLC可編程控制器FX2N-32MR-00114 軟件設(shè)計(jì) 4.1 主流程主流程圖如圖4-1圖4-1 主流程圖4.2 梯形圖梯形圖如下圖4-2圖4-2 梯形圖 5 系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試結(jié)果軟程序調(diào)試結(jié)果如下設(shè)計(jì)心得實(shí)際試驗(yàn)和生產(chǎn)表明，該控制系統(tǒng)能夠達(dá)到生產(chǎn)所提出的速度和效率要求。并且該控制系統(tǒng)擴(kuò)展性和通用性良好。由該裝瓶機(jī)控制

9、系統(tǒng)可見，一般裝瓶動作均可分為以下幾個(gè)模塊：(1)傳送A5選瓶A1；(2) 傳送A6裝瓶A2；(3) 傳送A7蓋蓋A3；(4) 傳送A8貼簽A4；(5) 傳送A9入庫A10。PLC的邏輯控制能力強(qiáng)，處理數(shù)字與模擬信號能力穩(wěn)定快速，而且對于基于時(shí)間的順序動作控制能力尤其強(qiáng)，因此是工業(yè)中自動裝瓶理想控制平臺。只要各個(gè)動作能通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，就能夠找到相應(yīng)的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)自動化。第一次調(diào)試時(shí)，檢測空瓶定時(shí)5s，由定時(shí)器T0定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到T0動作，如果用T0的常閉點(diǎn)控制Y001，則T0定時(shí)到，T0立即斷電，M1來不及得電，T0處于一直計(jì)時(shí)中，調(diào)試失敗。第二次調(diào)試時(shí)用M1的常閉點(diǎn)替換T0的常閉點(diǎn)，T0定時(shí)時(shí)間到，T0閉合，M1得電自鎖，M1的常閉點(diǎn)斷開，檢測空瓶停止，移位開關(guān)閉合，開始傳送，當(dāng)傳送到裝瓶位開關(guān)時(shí)，裝瓶位開關(guān)動作。改進(jìn)后的控制系統(tǒng)連接性比較強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)飲料自動裝瓶的要求，而且經(jīng)過改進(jìn)后的實(shí)用性和方便性也相應(yīng)的提高了。現(xiàn)在多元化的產(chǎn)品和市場要求可能在裝瓶中需要能夠處理模擬量的控制系統(tǒng)，如精確可調(diào)或連續(xù)的位置量、參量等。PLC的功能同樣可以處理模擬量的控制。因此，該系統(tǒng)的通用性和可擴(kuò)展性相當(dāng)不錯(cuò)。參考文獻(xiàn)1廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用M.北京:機(jī)械