飲料罐裝生產線控制系統(tǒng)的改進設計答辯稿課件

1、指導教師： 飲料罐裝生產線控制系統(tǒng)的改進設計班級： 學生：學號： 第1頁，共25頁。 背景：目前，飲料的灌裝生產已經實現(xiàn)自動化，為了提高產品質量，縮短生產周期，適應產品迅速更新?lián)Q代的要求，產品生產正向縮短生產周期、降低成本、提高生產質量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動化灌裝生產線中有越來越多的機器在使用先進的灌裝技術來提高機器的自動化控制水平和生產效率。而應用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動化電氣控制的主要發(fā)展方向。系統(tǒng)的背景及意義第2頁，共25頁。本次課設主要介紹全自動灌裝生產線的基本概念。全自動灌裝生產線是由數(shù)臺自動灌裝機械經控制系統(tǒng)進行集中控制，并按照各自功能完成一定任務進行順序、連續(xù)生

2、產的一系列機器組合。通過對飲料罐裝自動控制的介紹，使我們對灌裝這個行業(yè)有了更深的了解，也對自動化這個名詞有了進一步的了解。飲料罐裝自動我國的相對于西方發(fā)達國家來講還有很大的差距。設備陳舊，技術落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個嚴重問題。鑒于這些問題，我國企業(yè)不斷發(fā)展自身的實力，逐步朝著生產高速化、設備結構合理化、設備的多功能化、設備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。推出適合自己需求的產品來。本次課設就是朝著這個方向進行研究和設計。第3頁，共25頁。本文主要講的是飲料灌裝生產流水線的PLC控制，剛開始介紹的是灌裝線與灌裝封蓋機，之后又穿插了一些關于PLC的相關知識，接著以飲料灌裝流水線為例采用

3、三菱公司的FX系列可編程序控制器，介紹了PLC在飲料罐裝流水線中的應用，給出了詳細的程序設計過程。利用PLC控制飲料灌裝生產過程，可有效提高灌裝生產效率，并顯著增加控制系統(tǒng)的可靠性和柔性。第4頁，共25頁。隨著工業(yè)自動化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產線的改造和重新設計問題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術結合在一起，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面得到普遍應用。作為通用工業(yè)控制計算機，其實現(xiàn)了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。鑒于此，設計者利用PLC的功能和

4、特點設計出了一款飲料灌裝生產流水線控制系統(tǒng)。采用PLC控制飲料灌裝生產線，實現(xiàn)了飲料生產線的自動化、智能化。對勞動生產率的提高，飲料質量和產量的提高具有深遠的意義。第5頁，共25頁。論文的結構和主要內容第一部分 灌裝線與灌裝封蓋機介紹第二部分 PLC的介紹第三部分 系統(tǒng)總體設計第四部分 系統(tǒng)軟件設計第6頁，共25頁。課程研究方法1控制系統(tǒng)總體設計：分析控制要求，了解系統(tǒng)工作過程2控制系統(tǒng)硬件的設計：PLC型號、相關元器件的選擇以及外部接口電路的設計3控制系統(tǒng)軟件設計：繪制順序功能圖和梯形圖4系統(tǒng)調試：利用仿真軟件對所編制的程序進行軟件調試第7頁，共25頁。PLC的功能1.邏輯控制2.定時控制3

5、.計數(shù)控制4.步進(順序)控制、5.PID控制、數(shù)據(jù)控制6.PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)7.其它PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求，如定位控制模塊、CRT 模塊。第8頁，共25頁。PLC的特點1.可靠性高，抗干擾能力強2.功能完善，適用性強3.易學易用，深受工程技術人員歡迎4.系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造五.體積小，重量輕，能耗低第9頁，共25頁。PLC的應用范圍目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸

6、納為以下幾個方面：1.開關量邏輯控制 2.運動控制 3.過程控制 4.數(shù)據(jù)處理第10頁，共25頁。PLC和繼電接觸式控制系統(tǒng)比較飲料罐裝生產流水線設計,理論上講,可以采用繼電器接觸器電氣控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。但是在實際工程中往往選擇一種經濟、有效、性能優(yōu)越的控制方案，考慮到上述幾點，PLC較適合飲料灌裝生產流水線。PLC與繼電器-接觸器相比較：繼電器-接觸器控制系統(tǒng)自上世紀二十年代問世以來，一直是機電控制的主流。由于它的結構簡單、使用方便、價格低廉，所以使用廣泛。它的缺點是動作速度慢，可靠性差，采用微電腦技術的可編程順序控制器的出現(xiàn)，使得繼電接觸式控制系統(tǒng)更加遜色。PLC等取代繼電接

7、觸式控制邏輯。第11頁，共25頁。PLC和繼電接觸式控制系統(tǒng)比較控制邏輯繼電接觸式控制系統(tǒng)采用硬接線邏輯，它利用繼電器等的觸點串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)，利用時間繼電器的延時動作等組合或控制邏輯，連線復雜、體積大、功耗也大。當一個電氣控制系統(tǒng)研制完后，要想再做修改都要隨著現(xiàn)場接線的改動而改動。特別是想要能夠增加一些邏輯時就更加困難了，這都是硬接線的緣故。所以，繼電接觸式控制系統(tǒng)的靈活性和擴展性較差?？删幊炭刂破鞑捎么鎯壿嫛Ｋ溯斎攵撕洼敵龆艘c現(xiàn)場連線以外，而控制邏輯是以程序的方式存儲在PLC的內存當中。若控制邏輯復雜時，則程序會長一些，輸入輸出的連線并不多。若需要對控制邏輯進行修改時，只要修改程

8、序就行了，而輸入輸出的連接線改動不多，并且也容易改動，因此，PLC的靈活性和擴展性強。而且PLC是由中大規(guī)模集成電路組裝成的，因此，功耗小，體積小。第12頁，共25頁。PLC和繼電接觸式控制系統(tǒng)比較控制速度繼電器接觸式控制系統(tǒng)的控制邏輯是依靠觸點的動作來實現(xiàn)的，工作頻率低。觸點的開閉動作一般是幾十毫秒數(shù)量級。而且使用的繼電器越多，反映的速度越慢，還是容易出現(xiàn)觸點抖動和觸點拉弧問題。而可編程控制器是由程序指令控制半導體電路來實現(xiàn)控制的，速度相當快。通常，一條用戶指令的執(zhí)行時間在微秒數(shù)量級。由于PLC內部有嚴格的同步，不會出現(xiàn)抖動問題，更不會出現(xiàn)觸點拉弧問題第13頁，共25頁。PLC和繼電接觸式控

9、制系統(tǒng)比較定時控制和計數(shù)控制：繼電接觸式控制系統(tǒng)利用時間繼電器的延時動作來進行定時控制。用時間繼電器實現(xiàn)定時控制會出現(xiàn)定時的精度不高，定時時間易受環(huán)境的濕度和溫度變化而影響。有些特殊的時間繼電器結構復雜，維護不方便。而可編程程序控制器使用半導體集成電路作為定時器，時基脈沖由晶體震蕩器產生，精度相當高并且定時時間長，定時范圍廣。第14頁，共25頁。PLC和繼電接觸式控制系統(tǒng)比較可靠性和維護性。繼電接觸式控制系統(tǒng)使用了大量的機械觸點，連線也多。觸點在開閉時會受到電弧的損壞，壽命短。因而可靠性和維護性差。PLC采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的半導體電路來完成，可靠性高。PLC還配備了自檢和監(jiān)

10、控功能，能自診斷出自身的故障，并隨時顯示給操作人員，還能動態(tài)的監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，為現(xiàn)場調試和維護提供了方便?？傊琍LC在性能上均優(yōu)越于繼電接觸式控制系統(tǒng)，特別是控制速度快，可靠性高，設計施工周期短，調試方便，控制邏輯修改方便，而且體積小，功耗低。第15頁，共25頁。飲料灌裝生產流水線模型飲料灌裝自動化生產線示意圖如圖2-1所示。生產線由瓶子傳送帶和灌裝液罐組成，傳送帶由電動機驅動，可以正轉和反轉。電動機正轉時，傳送的瓶子依次通過空瓶、灌裝、滿瓶和終端4個工位。第16頁，共25頁。第17頁，共25頁。系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到

11、停止開關動作或灌裝設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動作。當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓1s，灌裝設備開始工作，灌裝過程為5s，灌裝過程應有報警顯示，5s后停止并不再顯示報警。用兩個傳感器和兩個計數(shù)器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，便開始記錄空、滿瓶數(shù)，且空、滿瓶數(shù)都最多不超過99999999瓶。可以手動對計數(shù)值清零。設計中包括PLC硬件結構設計及PLC控制軟件部分設計。硬件設計部分：1.分析控制要求，選擇對應的傳感器及其他部件、并寫出I/O量功能表；2.選擇合適的PLC機型；3.畫出PLC控制系統(tǒng)外部接線

12、圖。軟件設計部分：1.控制系統(tǒng)順序功能圖；2.梯形圖；3.指令表。第18頁，共25頁。第19頁，共25頁。傳感器的選擇信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應的進展。微處理器現(xiàn)在已經在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機器人技術中的關鍵部件。廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件。它獲得的信息正確與否，直接關系到整個系統(tǒng)的精度。外界進入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將

13、信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。成形后的信號隨后轉換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。第20頁，共25頁。針對本課題的控制要求，在設計中我選用了兩個光電傳感器（空瓶檢測傳感器、灌裝設備處的有無瓶傳感器）用來檢測有無飲料瓶通過；還選用了一個重量傳感器來檢測瓶子是否灌滿。第21頁，共25頁。PLC的選型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇

14、的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。第22頁，共25頁。輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸入模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。第23頁，共25頁。電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使