PLC技术在饮料灌装生产中的应用设计

1、本章的题序及标题毕业论文PLC技术在饮料灌装生产中的应用设计论文作者：刘桂民指导教师：张亚寒专 业：机电一体化系 （院）：机电工程系答辩日期：2014年5月31日摘要随着计算机和网络通讯技术的发展，企业对生产过程的自控制和信息通讯提出了更高的要求。饮料生产线比较复杂，生产环节也很多。其中饮料的灌装就是饮料生产线上重要的生产环节。控制系统主要由一台PLC、交流异步电机、液罐、多个灌装状态检测传感器、故障报警蜂鸣器、产量统计显示器等组成。其中电机用来控制运送饮料瓶的传送带部分。本控制系统有两个特点：一是输入、输出设备比较多；二是所需实现的控制是顺序逻辑控制、模块控制以及计算统计功能。西门子S7-2

2、00系列PLC在模块控制、高速计数和计算方面的功能较强，实现比较方便。因此本系统选用了S7-200型号的PLC进行控制，既满足了控制系统所需的I/O点数，又满足了被控对象的控制要求。采用PLC控制饮料灌装生产线，实现了饮料生产线的自动化、智能化。对劳动生产率的提高，饮料质量和产量的提高具有深远的意义。文章探讨了如何利用德国西门子S7-200 进行饮料灌装生产流水线的控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图PLC 控制I/O 端口分配表以及整体程序流程图等，实现了饮料灌装的自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度.关键词：PLC；自动化饮料灌装生产线；生产线控制系统；系统硬件接线

3、图；I/O 端口分配录 目 1总体方案介绍 1.1 设计课题任务 1.2 功能要求说明 1.3 总体方案分析2 硬件系统设计 2.1 PLC型号选择 2.1.1 I/O口分析与确定 2.1.2 PLC类型特点分析与确定 2.2 I/O口分配2.2.1 I/O口分配表3 软件系统的设计 3.1 软件简介 3.2 系统工作流程图 3.3软件系统设计思路 3.4梯形图程序设计4 调试运行过程及设计体会 4.1 调试运行过程 4.2 设计结论 4.3 设计体会5 参考文献1 总体方案分析1.1 设计课题任务饮料罐装生产流水线梯形图控制程序设计并画出硬件接线图1.2 功能要求说明（1）统通过开关设定为自

4、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（报警方式为红灯以0.3S时间间隔闪烁）。（3） 用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数(小于规定重量的次品)和满瓶数（大于等于规定重量的正品），一旦系统启动，必须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过9999999瓶（4） 可以手动对计数值及定时器清零（复位）1.3 总体方案分析

5、（适当配以图示说明） 饮料灌装流水线的基本结构图如下所示： 灌装流水线的运作是通过电机和灌装设备来控制的。通过电动机的运转，带动流水线的工作。而灌装设备的开通则直接控制饮料流通。通过输入PLC软件程序，直接控制电机及流水线的运作.。流水线由传感器实时监控，由PLC控制，控制准确。自动化程度高。2 硬件系统设计2.1 PLC型号选择2.1.1 I/O口分析与确定课程设计任务中要求用PLC对饮料灌装生产流水线进行控制，需要一个启动按钮SB1，一个停止按钮SB2，一个定位装置K1,两个传感器检测满瓶数K2及空瓶数K3，还要求有一个手动对计数器清零装置K4以及两个输出装置传送带电机和报警器。2.1.2

6、 PLC类型特点分析与确定PLC的构成从结构上分，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，这些模块可按照一定规则组合配置PLC编程简介体积小，重量轻，耗电少，接线编程简单，可靠性高，反应快，可靠性高，抗干扰能力强。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好，设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工商业界厂商的极大关注，生产PLC的厂商孕起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中应用，是PLC的功能不断得到

7、增强，产品得到飞速发展。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC常用程序设计语言简介方源 可编程控制器程序设计语言。在可编程控制器中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。其中梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是最广泛，最受欢迎的一种编程语言。它采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面

8、，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。2.2 I/O口分配2.1.1 I/O口分配表编程元件I/O端子电器元件作用输入I0.0SB1启动按钮I0.1SB2停止按钮I0.2K1定位器I0.3K2满瓶计数I0.4K3空瓶计数I0.5K4手动清零输出Q0.0K5传送带电机输出Q0.1K6报警器2.3 传感器的选择灌装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后

9、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。3 软件系统的设计3.1 软件简介 S7-200系列PLC的硬件主要包括CPU和扩展模块。扩展模块则包括模拟量I/O扩展模块、数字量I/O扩展模块、温度测量扩展模块、特殊功能模块和通信模块等。从CPU模块的功能来看，SIMATIC S7-200系列微型PLC发展至今大致经历了两代。第一代产品，其CPU模块为CPU21X,主机都可进行扩展；第二代产品其CPU模块为CPU22X，是在21世纪初投放市场的，速度快，具有较强的通信能力。3.2 系统工作流程图3.3 软件系统设计思路 (1)能对空瓶进行运送、灌装，灌装时有报

10、警显示（2）对满瓶进行运送及计数同时可对空瓶进行计数运送（3）能够实现手动复位。3.4 梯形图程序设计 4 调试运行过程及设计体会4.1 调试运行过程（1）在电脑上打开编程软件，编程（2）将PLC程序传入程序控制器中。（3）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。（4）如果条件允许的话，用编程软件将程序输入PLC中，在确认PLC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。4.2设计结论饮料灌装生产流水线设计仿真结果能够达到控制要求，成功实现流

11、水线工作要求4.3 设计体会通过饮料罐装生产流水线的PLC控制毕业设计，掌握了什么是设计程序，设计程序工作的基本过程及各阶段的基本任务，熟悉了设计程序总流程图，加深了对PLC的理解，课本上的知识是机械的，表面的。通过努力把课本上的知识变得更为简单，对实验原理也有了更深的理解。通过这次毕业设计，使我更为全面系统的了解PLC的构造原理和基本实现方法。把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计程序表示出来，加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验，理论联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细，一步一步调试下来，做到准确无误。这次毕业设计使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和独立思索的能力。同时对于PLC发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，也初步了解了一个完整的系统开发的过程，本次设计，对于创造思维的培养和开发能力的锻炼有很大的帮助。在编程过程中，领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的基础，而且要求对各种程序有深刻的了解，尤其是通过在工作中的不断练习操作大大提高了编程的效率及正确率。也使我更加深刻体会到了理论与工作中动手结合的重要性。这次设计让我的动手能力得到了