基于PLC的裝瓶流水線控制設(shè)計

電氣控制與PLC課程設(shè)計題目:基于PLC的裝瓶流水線控制設(shè)計院系名稱：電氣工程專業(yè)班級：學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：成績：成績：指導(dǎo)老師簽名：日期：目錄1系統(tǒng)概述………………32.方案論證……………………4……………………4……………………4…………………43硬件設(shè)計……………………5系統(tǒng)的原理方框圖……………………….53.2主電路…………………….53.3I/O分配………………….7I/O接線圖……………….83.5元器件選型……………….94軟件設(shè)計………………….11……………………11梯形圖……………………125系統(tǒng)調(diào)試………………….14設(shè)計心得…………………….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。有A1～A10選瓶、裝瓶、蓋蓋、貼簽、傳送、成品入庫生產(chǎn)線操作工序，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，如下列圖所示。采用S7-200PLC進(jìn)行控制，實現(xiàn)手動，自動等四種以上的裝瓶流水線工序控制。設(shè)計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖。系統(tǒng)有啟動/停止、移位、復(fù)位功能按鈕；運用移位等功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計，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；用組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件，設(shè)計出上位監(jiān)控系統(tǒng)；進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)裝瓶流水線的控制要求。完成課程設(shè)計說明書。按照I/O點的分配和工程描述的控制要求。設(shè)計出PLC硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖?？刂平Y(jié)構(gòu)圖如下列圖1-1圖1-1瓶裝流水線的PLC控制結(jié)構(gòu)圖〔1〕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?！?〕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，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，重新開始運行；5.按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作。2方案論證方案一選用三菱的PLC三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來比擬輕松,三菱的指令豐富，有專用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實現(xiàn)，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)實現(xiàn)免維護，PROFIBUS上的等時模式，屬于故障平安類型。西門子S7-400具有多種機架類型的機架系統(tǒng)，優(yōu)異的高速處理能力和通訊性能，可以在運行中更改組態(tài),西門子的模擬量模塊價格廉價，程序簡單。方案比擬三菱plc是日系品牌，編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來會比擬輕松，而西門子plc是德國品牌，指令比擬抽象，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)容易實現(xiàn)，要實現(xiàn)某些復(fù)雜的動作控制也是三菱的強項，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)計系統(tǒng)的原理方框圖系統(tǒng)的原理方框圖由主機，輸入/輸出接口，電源，編程器擴展接口和外部設(shè)備接口等幾個主要局部組成。原理方框圖如下列圖3-1圖3-1PLC的原理方框圖3.2主電路本系統(tǒng)為了經(jīng)濟優(yōu)惠，采用了一個電機來帶動皮帶傳送，經(jīng)濟方便，控制簡單，實用。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。主電路圖如下列圖3-2圖3-2主電路圖3.3I/O分配I/O分配表如下表3-3表3-3I/O分配表輸入點輸出點啟動按鈕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)X006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A10Y0113.4I/O接線圖I/O接線圖如下列圖3-4圖3-4I/O接線圖3.5元器件選型〔1〕電動機的選擇電動機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?！?〕熱繼電器FR1主電動機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14~22A工作時將額定電流調(diào)整為15A?！?〕選瓶位開關(guān)用的是光電開關(guān)當(dāng)檢測到空瓶時光電開關(guān)閉合，此時選瓶位位置開關(guān)閉合。光電開關(guān)的型號：W27-3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Y132M—41FR1熱繼電器JR161QS隔離開關(guān)GNF38-121FU1熔斷器RT1QS1～QS6位置開關(guān)310N6HL1～HL10指示燈AD16-22BF10SB1～SB3按鈕LA10-1K3PLC可編程控制器FX2N-32MR-00114軟件設(shè)計4.1主流程主流程圖如圖4-1圖4-1主流程圖梯形圖梯形圖如下列圖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)計心得實際試驗和生產(chǎn)說明，該控制系統(tǒng)能夠到達(dá)生產(chǎn)所提出的速度和效率要求。并且該控制系統(tǒng)擴展性和通用性良好。由該裝瓶機控制系統(tǒng)可見，一般裝瓶動作均可分為以下幾個模塊：(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，處理數(shù)字與模擬信號能力穩(wěn)定快速，而且對于基于時間的順序動作控制能力尤其強，因此是工業(yè)中自動裝瓶理想控制平臺。只要各個動作能通過機械方式實現(xiàn)，就能夠找到相應(yīng)的控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動化。第一次調(diào)試時，檢測空瓶定時5s，由定時器T0定時，定時時間到T0動作，如果用T0的常閉點控制Y001，那么T0定時到，T0立即斷電，M1來不及得電，T0處于一直計時中，調(diào)試失敗。第二次調(diào)試時用M1的常閉點替換T0的常閉點，T0定時時間到，T0閉合，M1得電自鎖，M1的常閉點斷開，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，裝瓶位開關(guān)動作。改良后的控制系統(tǒng)連接性比擬強，能夠?qū)崿F(xiàn)飲料自動裝瓶的要求，而且經(jīng)過改良后的實用性和方便性也相應(yīng)的提高了?，F(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)的通用性和可擴展性相當(dāng)不錯。參考文獻(xiàn)[1]廖常