可樂灌裝生產(chǎn)線電氣工程項目設(shè)計需求

綜合實驗報告項目組成員及分工及成績評定目錄一、課程項目設(shè)計目的 2二、課程項目介紹與設(shè)計要求 21.項目名稱及實物圖 22.設(shè)計要求 32.1技術(shù)要求 32.2設(shè)計內(nèi)容要求 5三、PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計 51、系統(tǒng)的輸入輸出信號的確定 52、硬件模塊選型 63、系統(tǒng)輸入輸出I/O分配 7四、項目elecworks軟件操作 81主電路繪制 82控制電路繪制 113電氣布局圖繪制 204項目機柜圖繪制 215設(shè)計文檔標(biāo)準(zhǔn)化輸出 24五、總結(jié) 27參考文獻(xiàn) 27一、課程項目設(shè)計目的掌握電氣設(shè)計項目流程、設(shè)計規(guī)范、定性分析、定量計算及項目打包和電氣柜生成等行業(yè)規(guī)范化、智能化設(shè)計技能。學(xué)習(xí)實際工程項目的設(shè)計流程與步驟。提高自身的自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，掌握自主學(xué)習(xí)的方法，并能對所學(xué)知識、技術(shù)與方法進理解、表達(dá)、總結(jié)和歸納，核心能力。學(xué)會理解復(fù)雜工程問題，并能夠勝任電氣工程復(fù)雜工程問題中的項目管理工作，核心能力。二、課程項目介紹與設(shè)計要求1.項目名稱及實物圖項目名稱為可樂自動灌裝生產(chǎn)線設(shè)計，我們通過對系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)以及內(nèi)容要求的理解與分析，在Elecworks（soildworks）這款軟件中規(guī)范的繪制整個項目的原理圖、布局圖、機柜圖以及項目報表清單的導(dǎo)出；用到的Elecworks（soildworks）這款軟件的強大之處在于它擁有獨立數(shù)據(jù)庫，各類設(shè)計數(shù)據(jù)都可根據(jù)用戶需求去進行修改與完善。圖1為常見可樂灌裝生產(chǎn)線的實物圖，主要包括傳送帶、接近開關(guān)、灌裝罐，灌裝閥門、壓力傳感器等設(shè)備。圖2為項目指示燈按鈕布局圖，這里作為后面硬件設(shè)計的指標(biāo)。 圖1自動灌裝生產(chǎn)線實物參考模型圖圖2指示燈按鈕布局圖2.設(shè)計要求在對本項目有一個大致的了解后，我們提出項目的設(shè)計要求，主要包括技術(shù)要求與內(nèi)容方面的要求，下面從這兩方面來進行說明。2.1技術(shù)要求技術(shù)要求方面包括以下幾點：(1)就地/遠(yuǎn)程方式選擇sd飲料自動灌裝機設(shè)計了就地和遠(yuǎn)程兩種控制方式，可以通過就地/遠(yuǎn)程開關(guān)進行方式選擇，同時通過就地或遠(yuǎn)程指示燈進行狀態(tài)指示。在就地控制方式下，用操作面板上的按鈕和開關(guān)來控制設(shè)備的運行。在遠(yuǎn)程控制方式下，通過網(wǎng)絡(luò)用上位監(jiān)控系統(tǒng)來控制設(shè)備的運行。(2)手動/自動模式選擇自動灌裝生產(chǎn)線設(shè)計了手動和自動兩種工作模式。在生產(chǎn)線停止運行的狀態(tài)下，允許通過手動/自動選擇開關(guān)和確認(rèn)按鈕，選擇手動模式或自動模式。手動模式用干設(shè)備的調(diào)試和系統(tǒng)復(fù)位，通過上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。自動模式下允許啟動生產(chǎn)線運行。手動模式和自動模式的狀態(tài)通過手動模式指示燈和自動模式指示燈進行狀態(tài)指示。(3)啟動/停止在自動模式下，按下啟動按鈕，啟動生產(chǎn)線運行。傳送帶正向傳輸，當(dāng)空瓶子到達(dá)灌裝位置時停止傳輸，灌裝閥門打開，開始灌裝物料，并計時;灌裝時間到，灌裝閥門關(guān)閉，傳送帶繼續(xù)正向傳輸，直到下一個空瓶子到達(dá)灌裝位置。在自動模式下，按下停止按鈕，停止生產(chǎn)線運行，傳送帶停止傳輸，灌裝閥門關(guān)閉。(4)急停當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，按下急停按鈕，停止生產(chǎn)線的一切運行，同時急停指示燈亮，直到急停按鈕復(fù)位。(5)點動控制在手動模式下，正向點動/反向點動按鈕用于調(diào)試設(shè)備。按下正向點動按鈕，傳送帶正向傳輸，松手后傳送帶停止傳輸;按下反向點動按鈕，傳送帶反向傳輸，松手后傳送帶停止傳輸。灌裝點動按鈕用于控制灌裝閥門實現(xiàn)點動灌裝控制。(6)暫停按鈕在自動模式下，按下暫停按鈕，則閥門關(guān)閉，傳送帶停止傳輸，運行指示燈閃，直到按下啟動按鈕，生產(chǎn)線繼續(xù)運行，運行指示燈變?yōu)槌Ａ痢?7)復(fù)位按鈕在自動模式下，要求控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)工件的計數(shù)統(tǒng)計，包括空瓶數(shù)、成品數(shù)和廢品數(shù);在手動模式下，按下復(fù)位按鈕，將統(tǒng)計數(shù)據(jù)清零。(8)故障報警及應(yīng)答按鈕當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)能夠立即響應(yīng)，操作面板上相應(yīng)的報警指示燈會閃亮。按下應(yīng)答按鈕后，如果故障已經(jīng)排除則相應(yīng)報警燈滅;如果故障依然存在，則相應(yīng)報警燈常亮。(9)模擬量檢測當(dāng)灌裝后的成品到達(dá)稱重臺，此時對成品重量進行檢測，當(dāng)重量位于限定范圍內(nèi)，則判定為合格品，否則為不合格品。對于灌裝罐內(nèi)的液位也進行檢測，保證液位在正常范圍內(nèi)。如果重量不合格或液位不在正常范圍內(nèi)，則上位報警。(10)上位監(jiān)控系統(tǒng)在計算機組態(tài)上位監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)視與控制生產(chǎn)線的運行，并可以進行參數(shù)設(shè)置和顯示，且具有報警功能。2.2設(shè)計內(nèi)容要求確定主電路設(shè)計方案；確定控制電路設(shè)計方案并繪制原理圖;IO口分配；PLC供電原理圖繪制；開關(guān)量輸入原理圖繪制；開關(guān)量輸出原理圖繪制；模擬量輸入原理圖繪制；設(shè)計文檔標(biāo)準(zhǔn)化輸出;電柜布局圖繪制；現(xiàn)場電氣設(shè)備布局圖繪制；BOM表；設(shè)計結(jié)果清單；三、PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計在確定好項目技術(shù)指標(biāo)后，我們先對控制系統(tǒng)進行設(shè)計；項目選用西門子的1500系列PLC。PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計包括根據(jù)控制任務(wù)分析確定系統(tǒng)的輸入輸出信號、硬件選型及參數(shù)設(shè)置、I/O分配等，下面從這幾點展開分析：1、系統(tǒng)的輸入輸出信號的確定根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，分別確定系統(tǒng)的數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入信號信號如表1、表2、表3所示。表1數(shù)字量輸入信號序號名稱序號名稱1啟動按鈕9就地/遠(yuǎn)程控制選擇開關(guān)2停止按鈕10故障應(yīng)答按鈕3正向點動按鈕11復(fù)位按鈕4反向點動按鈕12急停狀態(tài)輸入5罐裝點動按鈕13空瓶位置傳感器（接近開關(guān)）6手動/自動模式選擇開關(guān)14罐裝位置傳感器（接近開關(guān)）7模式確認(rèn)按鈕15成品位置傳感器（接近開關(guān)）8暫停按鈕表2數(shù)字量輸出信號序號名稱序號名稱1就地控制指示燈6故障報警指示燈2運程控制指示燈7檢測合格指示燈3生產(chǎn)線運行指示燈8物料罐裝閥門4手動模式指示燈9傳送帶正向運行5自動模式指示燈10傳送帶反向運行表3模擬量輸入信號序號名稱序號名稱1成品稱重傳感器2罐裝罐液位傳感器2、硬件模塊選型自動灌裝生產(chǎn)線的控制器包括電源模塊、CPU模塊、I/0模塊和通信模塊等。根據(jù)任務(wù)分析及后續(xù)擴展需要，CPU模塊選擇CPU1516-3PN/DP，電源模塊選擇PM150770W，數(shù)字量輸入模塊選擇DI32xDC24V，數(shù)字量輸出模塊選擇D032xDC24V/0.5A，模擬量輸入模塊選擇AI8xU/I/RTD/TC。表4模塊型號表模塊名稱模塊型號導(dǎo)軌卡槽位置數(shù)量電源模塊PM150770W11CPU模塊CPU1516-3PN/DP21數(shù)字量輸入DI32xDC24V31數(shù)字量輸出D032xDC24V/0.5A41模擬量輸入模塊AI8xU/I/RTD/TC513、系統(tǒng)輸入輸出I/O分配根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求，對IO進行分配如表5所示，同時將I/O點進行分組，后續(xù)PLC控制電路軟件繪制以組為單位進行。1I0.0啟動按鈕SB1開關(guān)量輸入12I0.1停止按鈕SB23I0.2正向點動按鈕SB34I0.3反向點動按鈕SB45I0.4罐裝點動按鈕SB56I0.5手動/自動模式選擇開關(guān)SA17I0.6模式確認(rèn)按鈕SB68I0.7暫停按鈕SB79I1.0就地/遠(yuǎn)程控制選擇開關(guān)SA2開關(guān)量輸入210I1.1故障應(yīng)答按鈕SB811I1.2復(fù)位按鈕SB912I1.3急停狀態(tài)輸入KA113I2.0空瓶位置傳感器（接近開關(guān)）S1開關(guān)量輸入314I2.1罐裝位置傳感器（接近開關(guān)）S215I2.2成品位置傳感器（接近開關(guān)）S31Q4.1生產(chǎn)線運行指示燈HL1開關(guān)量輸出12Q4.2手動模式指示燈HL23Q4.3自動模式指示燈HL34Q4.4就地控制指示燈HL45Q4.5運程控制指示燈HL56Q4.6檢測合格指示燈HL67Q4.7故障報警指示燈HL78Q5.0物料罐裝閥門YV1開關(guān)量輸出29Q5.1傳送帶正向運行KA210Q5.2傳送帶反向運行KA31IW256成品稱重傳感器S4模擬量輸入2IW258罐裝罐液位傳感器S5表5IO分配表四、項目elecworks軟件操作1主電路繪制如圖3所示，繪制三相電線、零線與保護線到原理圖合適位置圖3三相線、零線與保護線繪制繪制電機正反轉(zhuǎn)主回路原理圖因在此項目中電機位置處于生產(chǎn)線上面，我們原理圖的默認(rèn)位置設(shè)為電柜內(nèi)，電機不屬于此位置，應(yīng)用位置輪廓線框選位置為“可樂灌裝生產(chǎn)線”；同時在電機與其他設(shè)備之間插入端子排，實際中用于連線，效果如圖4所示。圖4電機正反轉(zhuǎn)主回路繪制繪制電機正反轉(zhuǎn)控制回路原理圖圖5電機正反轉(zhuǎn)控制回路繪制電源指示燈與PLC控制回路供電圖6電源指示燈與PLC控制回路供電圖繪制圖6中電源輸出為±24V的直流電主電路總覽圖圖7主電路總覽圖2控制電路繪制PLC模塊的添加軟件在工程中點擊PLC進入后按照硬件設(shè)計中PLC模塊對應(yīng)的型號添加CPU與其擴展模塊，操作完成后如下所示。圖8添加PLC添加I/O信息圖8中點擊輸入/輸出后依據(jù)自行設(shè)計的I/O清單，添加對應(yīng)的輸入輸出并填入對應(yīng)的信息如圖9所示。圖9添加I/O信息I/O關(guān)聯(lián)圖10輸入輸出關(guān)聯(lián)步驟1在圖10中添加的PLC模塊中選擇需要使用的回路，點擊關(guān)聯(lián)輸入輸出。圖11輸入輸出關(guān)聯(lián)步驟2如圖11所示，在選中使用回路對應(yīng)的具體I/O信息后確定即關(guān)聯(lián)成功，按照此操作關(guān)聯(lián)好所有的I/O。PLC模塊的放置在PLC管理器中選中要插入的模塊后點擊插入PLC如圖12所示。圖12模塊放置在插入動態(tài)PLC命令中通過勾選I/O可以確定在原理圖中顯示的I/O口，頁面如13所示。圖13動態(tài)插入PLC命令至此，在原理圖中放置PLC的主要步驟已經(jīng)完成，后續(xù)PLC原理圖都按照此方法進行繪制。圖14控制原理圖PLC供電圖按照以上步驟放置CPU模塊且勾選L+、M和GND，繪制±24VDC、保護線用于繪制PLC的供電圖。圖15PLC供電圖繪制好接線圖后需將次原理圖與主電路原理圖對應(yīng)類型對單線接線聯(lián)系，這是通過原理圖中的“起點終點箭頭”完成，此后原理圖繪制需要相同操作，后不再贅述。PLC開關(guān)量輸入1原理圖按照表5的分組，通過上述步驟繪制開關(guān)量輸入1的PLC原理圖 圖16PLC開關(guān)量輸入1原理圖PLC開關(guān)量輸入2原理圖同理，繪制開關(guān)量輸出2的原理圖。繪制開關(guān)量輸出3原理圖不同于上兩個，三個常開觸點位置屬于可樂灌裝生產(chǎn)線，需要同主電路電機一樣進行位置輪廓框選，這里的兩個端子排需要關(guān)聯(lián)在一起。圖17PLC開關(guān)量輸入2和輸入3原理圖PLC開關(guān)量輸出1原理圖繪制完開關(guān)量輸入后繪制開關(guān)量輸出1的原理圖，開關(guān)量輸出I/O口應(yīng)朝下，輸入則朝上。圖18PLC開關(guān)量輸出1原理圖PLC開關(guān)量輸出2原理圖開關(guān)量輸出2是對應(yīng)電機正反轉(zhuǎn)和閥門的控制，都是通過控制電機去進行控制，這里放置三個線圈，繪制完后將正反轉(zhuǎn)線圈分別與主電路的正反轉(zhuǎn)接觸器進行關(guān)聯(lián)。圖19PLC開關(guān)量輸出2原理圖2通道模擬量輸入原理圖圖202通道模擬量輸入原理圖模擬量輸入的設(shè)備選擇兩個四線制電流傳感器，兩個傳感器的位置在可樂灌裝生產(chǎn)線上，需通過位置輪廓線進行款選后，繪制兩個相關(guān)聯(lián)的端子排。3電氣布局圖繪制在本項目中我們有兩個位置：電柜內(nèi)和可樂灌裝生產(chǎn)線；電柜內(nèi)位置在電氣布局圖中我們放置連接柜外設(shè)備的端子排，我們一共有四個端子排，主要使用三個；可樂灌裝生產(chǎn)線位置放置對應(yīng)的設(shè)備，有電機、兩個壓力傳感器、三個接近開關(guān)。放置好后通過繪制電纜命令進行聯(lián)系，同時將對應(yīng)設(shè)備與主電路原理圖進行關(guān)聯(lián)，后添加、關(guān)聯(lián)電纜芯完成電氣布局圖的繪制如下圖所示：圖21布局方框圖4項目機柜圖繪制新建機柜圖軟件菜單處理-2D機柜布局圖22機柜圖的新建如圖22所示，選擇電柜內(nèi)的位置后確定，可以看到圖23項目列表中已出現(xiàn)機柜圖，雙擊進入機柜布局。圖23機柜圖新建效果添加機柜添加機柜時機柜的型號看個人需求而定，如圖24所示，我們選中自己需要的型號并把機柜放置在圖正中。圖24添加機柜如圖25所示，添加線槽圖25添加線槽如圖26所示，添加導(dǎo)軌圖26添加導(dǎo)軌放置設(shè)備如圖27所示，通過在右邊列表勾選對應(yīng)項即可放置設(shè)備到導(dǎo)軌上，這里我們將PLC模塊、端子排以及電源等設(shè)備放置好。圖27添加設(shè)備至導(dǎo)