飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制

飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制一、設計題目飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制二、設計要求（1）系統(tǒng)通過開關(guān)設定為自動操作模式，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）當瓶子定位在罐裝設備下時，停頓1秒，罐裝設備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警.（3）用兩個傳感器和若干個加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設最多不超過99999999瓶.（4）可以手動對計數(shù)值清零（復位）.三、上交材料（1）開題報告（2）說明書四、進度安排第1周：（1）熟悉題目，查找資料，完成開題報告。（2）進行PLC控制系統(tǒng)的硬件部分設計（PLC選型及外部接線圖）。第2周：進行PLC控制系統(tǒng)的軟件部分設計（控制順序功能和梯形圖設計）。第3周：查找不足，整理說明書?？傮w分析，準備答辯。。目錄前言 5第一章可編程控制器概述 61.1PLC的定義 61.2PLC的基本組成 61.3PLC的功能與特點 71.4PLC的應用范圍 7第二章系統(tǒng)總體設計 8第三章系統(tǒng)硬件設計 93.1傳感器的選擇 93.2PLC控制部分硬件設計 93.2.1PLC控制系統(tǒng)外部接線圖 103.2.2輸入/輸出接口（I/O）功能量 10第四章系統(tǒng)軟件設計 114.1主電路圖 114.2控制系統(tǒng)順序功能圖 114.3梯形圖 124.4指令表 13第五章程序調(diào)試 14第六章結(jié)論和展望 17參考文獻 18前言幾年前，自動化技術(shù)只占包裝機械設計的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設計和機電一體化控制。提高包裝機械自動化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機械完成復雜動作的能力。本設計的目的是利用“PLC”技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機械、電氣和自動化等技術(shù)有機結(jié)合，構(gòu)成實用的飲料灌裝生產(chǎn)線模擬系統(tǒng)。根據(jù)控制要求，以PLC為核心，設計出一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)。設計系統(tǒng)控制硬件電路，編寫軟件控制系統(tǒng)程序，實現(xiàn)對飲料灌裝流水線的控制。本設計鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強、使用極為方便三大特點，利用PLC技術(shù)平臺自主開發(fā)創(chuàng)新，將機械、電氣和自動化等技術(shù)有機結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用PLC代替，構(gòu)成實用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導線與原材料,縮短設計周期,減少維修工作量,提高加工零件合格率,進而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟效益。第一章可編程控制器概述1.1PLC的定義可編程控制器，簡稱PLC（ProgrammablelogicController）,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：

“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?！?.2PLC的基本組成PLC的基本組成可歸為四大部件：1．中央處理單元（CPU板）——控制器的核心；2.輸入部件——連接現(xiàn)場設備與CPU之間的接口電路；3.輸出部件——送出PLC運算后得出的控制信息；4.電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源。另外，還必須有編程器——將用戶程序?qū)戇M規(guī)定的存儲器內(nèi)。PLC的基本組成框圖如圖1-2所示：圖1-2PLC的基本組成框圖1.3PLC的功能與特點功能：1.邏輯控制2.定時控制3.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。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(shù)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1.4PLC的應用范圍目前，在國內(nèi)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(lǐng)域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：1.開關(guān)量邏輯控制2.運動控制3.過程控制4.數(shù)據(jù)處理第二章系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)通過開關(guān)設定為自動操作模式，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(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。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?？梢允謩訉τ嫈?shù)值清零。設計中包括PLC硬件結(jié)構(gòu)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。灌裝流水線示意圖如下：第三章系統(tǒng)硬件設計3.1傳感器的選擇信息處理技術(shù)取得的進展以及微處理器和計算機技術(shù)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(jīng)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(shù)中的關(guān)鍵部件。廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學量轉(zhuǎn)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(guān)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(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。傳感器的組成如圖2-2所示：敏感元件轉(zhuǎn)換元件接口電路輔助電源電信號非物理量圖2-2傳感器組成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。敏感元件轉(zhuǎn)換元件接口電路輔助電源電信號非物理量圖2-2傳感器組成3.2PLC控制部分硬件設計分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，選擇適合的PLC機型及外設，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制PLC控制電路硬件接線圖，編制I/O接口功能表。3.2.1PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖4-2所示：圖4-2飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的PLC控制電路硬件接線圖3.2.2輸入/輸出接口（I/O）功能量如下表4-1、4-2所示：表4-1飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1起動按鈕SB1X02停止按鈕SB2X13空瓶檢測傳感器開關(guān)信號P0X24瓶子檢測傳感器開關(guān)信號P1X35滿瓶檢測傳感器開關(guān)信號P2X46原地啟動SB3X77原地停止SB4X88手動清零SB5X99過載保護FR1FR2FR3XA表4-2飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號工位稱文字符號輸入口1電機驅(qū)動傳送帶工作KM1Y02灌裝設備工作1KM2Y13灌裝設備工作2KM3Y24灌裝過程報警顯示燈ELY35空瓶檢測指示燈EL1Y46瓶子到位指示燈EL2Y57空瓶已滿指示燈EL3Y6。第四章系統(tǒng)軟件設計根據(jù)控制要求，建立飲料罐裝生產(chǎn)流水線PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖，表達出各控制對象的動作順序，并畫出梯形圖，寫出指令表。4.1主電路圖4.2控制系統(tǒng)順序功能圖順序功能圖如4-1圖所示：定時器選擇：根據(jù)已確定的PLC型號FX2N-16MR-001以及題目要求，該設計中的定時器選用T0、T1計數(shù)器選擇：控制要求中提到計數(shù)器最大計數(shù)值99999999，可見必須選擇32位計數(shù)器，再根據(jù)已確定的PLC型號FX2N-16MR-001可選擇C200、C201。4.3梯形圖4.4指令表第五章程序調(diào)試啟動系統(tǒng)：當按下啟動按鈕X0，則程序由R0步變換到R1步，圖中準確地表示出此時R1變?yōu)榛顒硬?，并?qū)動傳送帶電機運行，而R0則變?yōu)椴换顒硬??？掌坑嫈?shù)器計數(shù)：設置位置傳感器檢測到達預定罐裝位置：當灌裝設備下的光電傳感器檢測到有瓶子到達預定位置時則傳送帶驅(qū)動電機停轉(zhuǎn)，定時器T0定時1s,為灌裝做準備，與圖中相符。灌裝過程、定時器T1定時、滿瓶計數(shù)器計數(shù)及報警燈閃：R5接通時傳送帶自動啟動下一循環(huán)：原地停止原地啟動：第六章結(jié)論和展望用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)流水線，考慮了工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，性能較穩(wěn)定，極大地提高了設備的可靠性，而且程序調(diào)整修改方便靈活。以上程序可根據(jù)控制要求的改變很方便地做出調(diào)整與擴充，能適應控制要求的不斷更新變化，具有良好的應用前景。近年來，飲料工業(yè)發(fā)展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、瓶裝飲用水、茶飲料等品種不斷豐富，產(chǎn)量上的“飄紅”使得對設備市場的需求也呈“牛市”。因此，這方面的計術(shù)還要進一步發(fā)展和完善，以適應現(xiàn)代工業(yè)的需要。

參考文獻[1]廖常初.FX系列PLC編程及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.[2]謝克明.可編程控制器原理與程序設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2002