课程设计饮料罐装生产流水线的PLC控制

1、第一章工艺过程分析和控制要求饮料灌装机用于罐装各种各样的瓶装饮料，适合大中型饮料生产厂家。早期 的罐装机械大多数采用容积泵式、蠕动泵式作为计量方式。这些方式存在一些缺 点。例如：罐装精度和稳定性难以保证、更换罐装规格困难等。本系统采用的饮 料分装计量是通过时间和单位时间流量来确定的，计量精度由可编程控制器（PLC控制确定。PLC控制具有编程简单、工作可靠、使用方便等特点，在工业自动化控 制领域应用广泛。专为PLC应用而设计的触摸屏集主机、输入和输出设备于一体， 适合在恶劣的工业环境中使用。饮料灌装装置主要包括两部分：恒压储液罐灌液和计数部分。在恒压储液罐灌液中，里面有上限液位和下限液位传感器，

2、它们被淹没时是1状态。液面低于下限液位时恒压储液罐为空。饮料通过进液电磁阀流入恒压储液灌，液面到达上 限位时进液电磁阀断电关闭，使液位保持稳定。恒压储液罐下面是罐装头部分，共有若干个灌装头。夹瓶装置由气缸1驱动下降，下降到位后，夹瓶装置由气缸 2夹紧定位，下降及夹紧由行程开关控制位 置。定位夹紧后，罐装头由气压缸 3驱动下降，到位后灌装头电磁阀打开，开始 灌液，延时后电磁阀关闭，通过电磁阀的开启达到罐装容量控制。由此饮料罐装设计流程图1-1所示。启动图1-1饮料罐装设计流程图停止传送带电动机启动1s后，进瓶气缸缩回、开始进瓶，3s后出瓶处气缸4伸出挡住 空饮料瓶。进瓶出设置光电开关检测进瓶个数

3、，当检测到24个是，出瓶处气缸5伸出不再进瓶，传送带电动机停止。这时，灌装头下降到瓶口，由通过触摸屏输 入的时间使PLC控制灌装头的开启时间。罐装结束后，灌装头上升，夹瓶装置放饮料罐装生产流水线的 PLC 控制松、上升。出瓶处气缸缩回，传送带电动机有开始启动， 1s 后进瓶处气缸 5 缩回， 光电开关开始检测进瓶个数。工艺控制要求如下：(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饼 一直保持到停止开关动作或罐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) 当瓶子定位在罐装设备下时，停

4、顿 1 秒，罐装设备开始工作，罐装过程为 5 秒钟，罐装过程应有报警显示， 5 秒后停止并不再显示报警(3) 用两个传感器和若干加法器检测并记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，必 须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过 99999999 瓶。(4) 可以手动对计数值清零(复位) 。第二章I/O分配和设备选型2.1 I/O 地址定义根据对饮料灌装机的系统控制分析，系统采用自动工作方式，其输入信号 有系统开启/停止按钮信号编程元件I/O端子符号电器兀件作用输入继电器I0.0StartSB1启动按钮I0.1StopSB2停止按钮I0.2DWQK1定位器I0.3MPJSK2满瓶计数I0.4KPJSK3空瓶计

5、数I0.5SDQLK4手动清零输出继电器Q0.0L-SNK8传送带电机表2-1编程兀件分析表22设备选型S7-200系列PLC是西门子公司20世纪90年代推出的整体式小型可编程控制 器。早些时候称为CPU21X其后的改进型称为CPU22X其结构紧凑、功能强，具 有很高的性能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。S7-22X系列PLC可提供5种不同的基本单元和多种规格的扩展单元。其系统构成除基本单元、扩展单元外，还有编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。表2-2给出了 22X系列CPU勺基本配置。从表中可以看出，22X系列CPU具有很强 的功能，如自带高速计数器、通讯口、具有脉冲输出功能、实时时

6、钟、能进行浮 点运算等。此外，S7-200系列PLC允许在程序中立即读写输入、输出口，允许在 程序中使用中断，允许设定通讯任务的处理时间，允许设置停止模式数字量输出 状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允许数字量时间，允许设 置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电保护区，可以允 许数字量及模拟量输入加滤波器，还具有窄脉冲捕捉功能，为复杂的工业控制提饮料罐装生产流水线的 PLC控制供了方便。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmx mmx mm90 x 80 x 6290 X 80 X62120.5 X 80 X62190

7、X 80 X62190X 80X62程序存储区2048 字2048 字4096 字4096 字8192 字数据存储区1024 字1024 字2560 字2560 字5120 字掉电保持时间/h5050190190190本机I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24 入/16出扩展模块数量02777咼速计数器 单相 双相4 路 30KHZ2 路 20KHZ4路 30KHZ2路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ6路 30KHZ4路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ脉冲输出（DC2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 2

8、0KHZ模拟电位器11222实时时钟配置时钟卡配置时钟 卡内置内置内置通讯口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485表2-222X系列CPU的基本配置在本交通灯控制系统中，配置基本单元就可以满足要求，即选用 CPU224的西门 子S7-200系列PLC作为控制器构成交通指挥信号灯的控制系统。第三章饮料罐装机系统电气原理图3.1饮料罐装机系统控制结构图系统控制结构图如图3-1所示。当按下启动开关正常工作时，通过PLC的控 制下进行罐装、计数工作。当按下停止开关时，系统停止工作。图3-1系统控制结构图3.2饮料灌装机系统外围接线主电路系统外围接线主电路如图3-2所示。

9、根据I/O地址的定义，PLC外部输入输出信号的接线如图3-2所示。按图完成接 线。L.120/240V /ZL .1C电源f3 0 01L+ 0.0 0.1 0.2 0.3.2L+ 0.4 0.5 0.6*3L+ 70 行_L N L1 ACCPU222 AC/DC/Relay1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.72M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5| M L+SB11SB1T1LE-L J-| 1L24VD传感器T电源输出图3-2系统外围接线图饮料罐装生产流水线的 PLC控制第四章 系统程序设计当按下启动开关时，系统开始工作其实现程序如下:启动皿

10、0停止：IOL1M0.0MODNOT BIaiEbAI o.o停止10.1阿缩2匚帕生产Fh计数传懂蒂电机QC11|T幷5系统进入生产的程序如下I FW注稈I龙位 88IO230.0ttkijl-酱洙带申机(rz地址注轻10.21网納：sg.oECHINTONPT1 0D m 辛T3710-T37111II 口 D阿珞6Fltft I IkSC.2SCR网站12II.MiniI I het饮料罐装生产流水线的 PLC控制系统进入计数的程序如下:CUCTUClMiO.1lOuuH4冋舘标题I网締准秤C2rTictljC2MO.lIC2erM0.1100DO-FV口HjCTUR1000- H-/设

11、计总结通过本次课程设计，对西门子系列PLC的特点有了更深的理解。利用了西 门子系列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。在本次课程设计的实践环节中，我更深刻地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。参阅了大量的电器控制及可编程控制器(PLC)系统设计的书籍资料，查询了大量的图表、程序和数据，使得课程设计的方案和 数据更为翔实和准确。经历三周的方案设计、比较、论证、探讨等步骤，经过不懈的努力和反复的验 证，积聚了同组同学的一致讨论并通过，再加上指导老师的细心点拨和教诲，终 于成功地完成了本次课程设计。但是，由于学识浅薄和资历肤浅，对待解决问题 还不成熟，望老师不吝纠正，深感谢意！饮料罐装生产流水线的 PLC 控制2006参考文献1）张万忠 刘明芹 电器与 PLC 控制技术。北京：化学工业出版社，2）胡寿松 自动控制原理。北京：科技出版社， 20013）