PLC课程设计 饮料罐装生产流水线

1、福建电力职业技术学院课 程 设 计课程名称： 可编程控制原理 题 目： 饮料灌装生产流水线plc梯形图控制程序设计与调试 专业班次： 08（三）电气1 姓 名： 沈 常 泰 学 号： 200802123323（25号） 指导教师： 苏两河老师 学 期： 2010-2011学年第1学期 日 期： 2010.12 1摘 要传统的饮料灌装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低

2、，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用plc 控制，它使自动化生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。为适应发展，故提出利用plc控制技术改造现有生产线。plc是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，

3、可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。现以三菱fx2n系列，进行程序设计并仿真验证,设计一款plc输入和输出设备的饮料灌装生产线。该生产线集传送、灌装、产品分类、报警警示、灯光闪烁和计时于一身， 而且其编程简单，容易理解掌握，工作稳定可靠。关键词：三菱fx2n，可编程控制器，饮料灌装流水线目 录第一章 设计任务111 课题内容112 控制要求：113 课题要求1第二章 总体设计方案221 饮料灌装流水线基本结构222 灌装流水线的系统流程图3第三章 硬件的选型与设计431 plc的结构与选择4311 plc的结构4312 plc的选择432 传感器的选择533 电

4、气控制电路5第四章 plc设计641 控制面板图642 i/o分配表643 i/o接线图744 梯形图745 指令表9第五章 运行调试结果10第六章 设计小结10参考文献11第一章 设计任务11 课题内容 饮料灌装生产流水线plc梯形图控制程序设计与调试 12 控制要求： （1）系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。 （2）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1秒，灌装设备开始工作，灌装过程为5秒钟，灌装过程应有报警显示，5秒

5、后停止并不再显示报警，报警方式为红灯以0.3秒时间间隔闪烁。 （3）每灌装完一瓶需进行称重比较：若大于或等于700克为正品，并记数一次，记满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响1s）；若小于700克则为次品，同时也记数一次，记满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响2秒）。 （4）可以手动的对计数器及定时器清零（复位）。 13 课题要求（1）i/o编址（2）i/o端子接线图（3）编程并调试（4）设计小结第二章 总体设计方案21 饮料灌装流水线基本结构整个饮料灌装流水线如图2.1，图2.2，整个灌装流水线由主传送带，次品传送带，灌装装置，次品推动阀，定位传感器，称重传感器等组成。电机的启动和停

6、止灌装装置的灌装，产品的检测分类，次品的推动等都是由plc控制的，控制准确，自动化程度高。图2.1 灌装饮料 图2.2 产品分类22 灌装流水线的系统流程图整个灌装流水线的系统大致流程如图3.3所示，当系统切换到自动模式下运行时，按下启动按钮sb1，主传送带电动机启动，当定位传感器k1检测到饮料瓶后主传送带自动停止，灌装装置开始动作，定时时间到达后，灌装装置自动停止，主传送带再次运行，到达定位传感器k3检测位置时，通过称重传感器k2对产品进行分类，再分别对正/次品进行计数，记满24次鸣响1或2秒，最后清零。图2.3 系统流程图第三章 硬件的选型与设计31 plc的结构与选择311 plc的结构

7、plc 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式plc包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式plc包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。相同如图3.1所示：编程器中央处理单元（cpu）输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图3.1 plc结构图312 plc的选择三菱公司是日本生产plc的主要厂家之一。该公司生产的fx2n系列机型属于高性能叠装式机型，是三菱公司上网典型产品，fx2n系列plc具有数十种编

8、程元件。fx2n系列plc编程元件的编号分为两部分：第一部分是代表功能的字母。如输入继电器勇“x”表示、输出继电器用“y”表示。第二部分为数字。数字为该器件的序号。根据所需的用户输入输出设备及i/o点数，选择fx2n系列型的plc就可以满足控制系统的要求。32 传感器的选择通过对各个传感器的工作环境和用途的分析确定各个传感器的型号为灌装定位传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）称重监测传感器的选型为：压力传感器（压阻式）选型说明：采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作，起到接通开关的作用。它是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行测量。常温下工作且价格更便宜，不受可见光的影响。压

9、电电阻型半导体压力传感器，灵敏度高，输出信号大，响应速度快，性能稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。33 电气控制电路电气控制原理图如图3.2所示：图3.2 电气控制原理图图中断路器qf1、 qf2、 qf3、 qf4、 qf5将三相电源引入，同时qf1、 qf2、 qf3、 qf4、 qf5为电路提供短路保护。电动机的过载保护分别由三个继电器提供。第四章 plc设计41 控制面板图灌装系统控制面板布置如图4.1所示图4.1 控制面板图42 i/o分配表图4.2 i/o分配表编程元件plc元件电器元件作用输入（i）x0sb1启动按钮x1sb2停止按钮x2k1定位传感器x3k2压力传

10、感器x4k3定位传感器x5sb3复位按钮输出（o） y0km1传送带电机y1km2灌装电机y2l1报警灯y3km3次品推动阀y4km4次品传送电机y5l2蜂鸣器43 i/o接线图图4.3 i/o接线图44 梯形图45 指令表第五章 运行调试结果在电脑上安装gx-developer软件，程序编号后，将程序输入gx-developer软件中，在电脑上进行初步仿真调试。（1）先将plc程序传入程序控制器中。（2）对各个输入i/o口给信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。（3）如果条件允许的话，用编程软件将程序输入plc中，在确认p

11、lc的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，接通电源，按照流程图的顺序进行调试，最终使整个系统能准确、可靠的工作。第六章 设计小结课程设计是培养学生综合能力的重要环节，是对学生实践能力的考验，作为当代大学生掌握开发技术十分必要。在本次为期两周的plc课程设计里，我们做的是饮料灌装生产流水线的设计课题。在老师的指导之下，首先通过对题目进行分析，了解大体的课题要求并进行简单的设计构思，接着与同学进行探讨，深入解析课题设计要求，补充之前简单构思的不足之处，之后通过互联网查找课题相关资料并进行分类整理，最后编写plc程序。通过本次课程设计，使我认识到了自主动手能力的不足之处，仅仅有理论知识是不够的，只

12、有理论把理论知识应用到实践之中才能算真正的掌握知识。不断的思考和反思帮助我对fx2n系列plc的特点有了更深入的了解。利用fx2n系列plc的特点，对按钮、开关等输入/输出进行控制，实现了自动化控制。在实践环节中也更深刻的理解和掌握了电器控制及可编程控制器（plc）的理论知识和动手技能。在解决设计过程中遇的问题的同时也锻炼了我们的思考能力、团队合作能力以及沟通能力，为将来的学习及工作打下良好的基础。参考文献1 范永胜 王珉电气控制与plc应用北 京： 中国电力出版社，20072 张万忠 可编程控制器入门与应用实例北 京： 中国电力出版社，20043 廖常初 可编程序控制器应用技术重 庆： 重庆大学出版社，20054 许建国 电 机 与 拖 动 技 术北 京： 高等教育出版社，20045 易泓可 电气控制系统实际基础与范例北 京： 机械工业出版社，20056 史国生 电气控制与可编程控制其技术第二版北