PLC报告最终版

1、沈阳航空航天大学课 程 设 计（论文） 题目饮料罐装生产流水线的PLC控制（2）班 级 24070202 0学 号 2012040702065 0学 生 姓 名 何可 0指 导 教 师 刘洋 0目 录0. 前言11. 总体方案设计21.1 系统程序设计的基本结构21.2 罐装流水线的生产原理22. 饮料罐装流水线控制系统设计22.1 PLC的定义22.2 PLC的组成32.3 PLC的优点及应用32.4 传感器的选择42.5 硬件电路的设计43. 系统流程图54.PLC程序设计6 4.1 I/O地址的分布6 4.2 系统梯形图65. 组态设计96. 课设小结16参考文献17沈阳航空航天大学课程

2、设计论文 饮料罐装生产流水线的PLC控制（2）饮料罐装生产流水线的PLC控制（2） 沈阳航空航天大学自动化学院摘要：随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，工厂实行自动化生产已经成为了一种趋势。饮料罐装所实现的自动化，让饮料工厂节省了大量的人力物力，并且加快了工厂的工作效率。PLC的实际应用是其中必不可少的重要的一环，致力于发展PLC对于国家的自动化进程有很大的帮助。随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。PLC（Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器）是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机

3、技术结合在一起，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。鉴于此，本文利用西门子S7-200 PLC的功能和特点设计出了一款饮料灌装生产流水线控制系统，并应用组态王6.5实现对饮料罐装生产流水线的上位机监控软件的设计。关键字：西门子S7-200；时序图；定时；计数指令。0. 前言几年前，自动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的：一是为了提高生产率；二是为了提高设备的柔性和灵活性；三

4、是为了提高包装机械完成复杂动作的能力。目前，饮料的灌装生产已经实现自动化，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方面发展。因此，饮料厂的自动化灌装生产线中有越来越多的机器在使用先进的灌装技术来提高机器的自动化控制水平和生产效率。而应用PLC完成电气部分的控制是工业自动化电气控制的主要发展方向。本次课设主要介绍全自动灌装生产线的基本概念。全自动灌装生产线是由数台自动灌装机械经控制系统进行集中控制，并按照各自功能完成一定任务进行顺序、连续生产的一系列机器组合。我国的饮料罐装自动化相对于西方发达国家来讲还有很大的差距。设备陈旧，

5、技术落后，成为阻碍我们灌装行业发展的一个严重问题。鉴于这些问题，我国企业不断发展自身的实力，逐步朝着生产高速化、设备结构合理化、设备的多功能化、设备的绿色化、控制的智能化等方向发展。推出适合自己需求的产品来。本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。1. 总体方案设计1.1 系统程序设计的基本结构系统控制结构：由开关控制正常的开启与关闭，通过PLC的控制来进行罐装、计数以及定时工作，当按下停止开关的时候，系统停止工作。饮料罐装流水线的基本结构图如图1所示：图 1饮料罐装流水线的基本结构图1.2 罐装流水线的生产原理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。

6、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. 饮料罐装流水线控制系统设计2.1 PLC的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算

7、、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.2 PLC的组成 PLC的基本组成可归为四大部件：1中央处理单元（CPU板）控制器的核心；2. 输入部件连接现场设备与CPU之间的接口电路；3. 输出部件送出PLC运算后得出的控制信息；4. 电源部件为PLC内部电路提供能源。另外，还必须有编程器将用户程序写进规定的存储器内。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

8、、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。PLC的基本组成框图如图2所示：图2 PLC的基本组成框图2.3 PLC的优点与应用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的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。目前，PLC在国内外已广泛应用

9、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，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

10、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。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，起结构紧凑、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。S7-200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。此外，S7-200系列PLC允许在程序中立即读写输入，输出口

11、，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，可以允许数字量及模拟量输入加滤波器。2.4 传感器的选择针对本课题的控制要求，在设计中我选用了两个光电传感器（空瓶检测传感器、灌装设备处的有无瓶传感器）用来检测有无饮料瓶通过；还选用了一个重量传感器来检测瓶子是否灌满。2.5 硬件电路的设计电气控制原理图如图3所示：图3电气控制原理图 图（3）中断路继电器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

12、。3. 系统流程图开始按下起动按钮SB1传送带运行彩灯闪2秒灌装饮料灌装时间到按下停止按钮SB2结束检测到饮料罐否是是Y否图4 控制系统流程图流程图说明：由SB1按钮控制传送带电机，由检测原件检测瓶子是否到达灌装位置，当瓶子定位到罐装设备下时，彩灯闪烁2秒，罐装设备开始工作，10秒后罐装时间到，如果没有按下停止按钮SB2，系统继续运行，传送带电机重新启动，但是按下停止按钮之后，系统停止运行。4.PLC程序设计4.1 I/O地址的分布表1 PLC的I/O地址分布PLC输入端地址PLC输出端地址启动按钮 SB1I0.0传送带电机Q0.0停止按钮 SB2I0.1彩灯闪烁Q0.1瓶子定位 SQI0.2

13、罐装设备Q0.2空瓶传感器I1.3报警指示灯Q0.3满瓶传感器I1.4手动清零I0.54.2 系统梯形图启动和停止程序：I0.0启动开关和I0.1停止开关控制中间继电器M0.0，并且M0.0自锁，M0.0控制传送带电机启动。图5 启动和停止程序传感器检测程序：I0.2为瓶子定位传感器，控制是否检测到瓶子的中间继电器M0.2。图6 传感器检测程序彩灯闪烁2秒：用四个计时器控制闪烁，分别亮灭0.5秒即为闪烁2秒。图7 彩灯闪烁2秒罐装报警及10秒计时：当彩灯闪烁2秒结束后，程序进入罐装并报警，用一个计时器计时10秒。图8 罐装报警及10秒计时循环传送带工作：罐装10秒结束后重新启动传送带电机中间继

14、电器M0.0。I0.5为空瓶和满瓶计数器清零开关，控制清零标志M0.0。图9 循环传送带工作空瓶计数器及其清零：I1.3为空瓶记数传感器，通过上升沿连接C0计数器上，通过M0.1和C0复位。并将C0数据传送到VW0地址中，供组态软件读取。图10空瓶计数器及其清零满瓶计数器及其清零：I1.4为满瓶记数传感器，通过上升沿连接C1计数器上，通过M0.1和C1复位。并将C1数据传送到VW2地址中，供组态软件读取。图11 满瓶计数器及其清零5. 组态设计5.1 I/O组态的设计画面未运行状态主画面：主画面中包含罐装设备，传送带及其指示灯，彩灯，罐装灯，报警灯，罐装工位检测传感器，空瓶及满瓶传感器，以及空

15、瓶和满瓶数值，罐装液位数值。在主画面右侧有打开统计画面，报警画面和图表画面的按钮。左上角有系统时间。图12 未运行状态主画面传送带动作：当按下I0.0启动开关，传送带电机启动开关指示灯变为红色。图13 传送带动作彩灯闪烁：当罐装工位检测到有瓶子时，传送带停止，彩灯开始闪烁2秒。图14 彩灯闪烁罐装过程，报警，罐装液位下降：彩灯闪烁2秒后罐装设备开始工作，罐装指示灯和报警灯变红，罐装设备液位开始下降，罐装设备下有绿色饮料流出，并有LOADING(装载）标志提示。10秒后结束。图15 罐装过程计数清零：罐装完毕自动启动传送带，按下I0.5时，空瓶与满瓶传感器右侧的数字清零，且如果罐装液位下降至0后

16、会自动填满至100。图16 计数清零统计画面：当按下屏幕右侧统计画面按钮后，会弹出罐装饮料统计表，分别记录了日期，用户名，空瓶数与满瓶数，以及当前罐装设备的液位值。可方便管理人员查询。图17 统计画面报警画面：当按下屏幕右侧报警画面按钮后，会弹出报警表格，共分为实时报警与历史报警两部分，报警内容为报警灯，罐装设备液位的低限与小偏差。管理人员可根据当前报警情况判断系统当前和历史所发生的所有事件，更好管理。报警表的每一项都有发生的事件内容和时间。图18 报警画面图表画面：当按下屏幕右侧图表画面按钮后，会弹出实时趋势曲线图，记录了当前的罐装设备液位的实时值。图中绿线即为液位值曲线。图19 图表画面5

17、.2 数据词典中参数的设置将所有I/O量输入数据字典中，另有空瓶数与满瓶数需要读取之前存放在V0与V2中的数据，罐装液位设为内存整型。图20 所有数据字典空瓶数变量定义：注意采集频率快些有助于提高实时性。图21 空瓶数变量定义5.3 命令语言的编写罐装液位的命令语言：可实现对罐装液位的模拟控制。图22 罐装液位的命令语言显示画面的命令语言：利用ShowPicture 函数实现几个画面之间的跳转。图23 显示画面的命令语言6. 课设小结通过此次课设，让我了解了PLC梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。虽然本

18、次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。尤其是当我不知道如何将计数器中的数值传送给组态软件时，得到了老师及时的帮助，在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。参考文献1张万忠，电器与PLC控制技术第二版. 北京: 化学工业出版社，20072西门子PLC课程设计指导书.肖清.王忠峰编.江西理工大学应用科学学院3电器与PLC控制技