基于PLC的饮料灌装生产线的控制系统设计

1、泰泰 山山 学学 院院本本科科毕毕业业 论论文文基于 PLC 的饮料灌装生产线的控制系统设计所 在 学 院 机械与工程 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工 学 年 级 二一一级（3+2） 学 生 姓 名 、 学号 张 艳 红2 0 1 1 1 7 0 3 0 0 指导教师姓名 、 职 称 陈宏圣 副教授 完 成 日 期 二一三年五月 摘要I摘要计算机网络和通讯技术的日益提高，使企业对生产的自动控制和通讯提出了高层次的要求。饮料生产线也较繁琐，环节也增加了许多。其中灌装饮料就是其上首要的生产环节。文中主要讲述了基于 FX2N-32MR PLC 的饮料灌装生产线的控制

2、系统的设计。该系统的设计包括硬件和软件方面。其中硬件部分的设计主要包括了三菱 FX2N-32MR PLC 外部电路的设计、安装；软件部分包括程序的设计、调试。设计系统最终能够实现下面几项功能：(1)对空瓶进行运送、灌装，灌装量依照空瓶大小设计确定；（2）对满瓶进行传送及统计数量，计数内容包括累计、单位包装计数，单位包装计数量可依照包装大小设计确定；（3）能够确保手动式复位。该系统采用了三菱可编程序控制器、传感器、继电器、行程开关等电器元件，利用 PLC 良好的自动控制，实现饮料罐装生产过程的自动化控制。运用 PLC 来控制饮料灌装，实现了生产线的自动高效化、智能灵敏化。对提高劳动效率，饮料质量

3、和产量影响远大，意义非凡。关关 键键 词：词：饮料灌装，生产流水线，无人控制ABSTRACTIIABSTRACTWith the advanced computer and network communication technology, business-to-production process automation and information and communication put forward higher requirements. Beverage production line more complex production processes are also nu

4、merous. One drink is a beverage filling production lines most important production areas. This paper mainly introduces the control system of beverage filling production line based on Mitsubishi FX2N-32MR PLC.The system design consists of hardware and software design. The hardware design includes Mit

5、subishi FX2N-32MR PLCs external circuit design and installation; software design includes the design and debugging of program.The system can achieve the following functions: (1) The bottles can be transported and filled and the filling volume can be set according to the size of bottles; (2) the full

6、 bottles can be transported and counted, the count includes total count and the count of unit package and the total number of unit packaging can be set according to package size; (3) the system can achieve manually reset. The system mainly uses the Mitsubishi PLC, sensors, relays, switches and so on

7、 and uses the good automatic control performance of PLC to achieve the no control of beverage filling production line Use of PLC control beverage filling production line, to achieve the soft drink production line automation and intelligence. On labor productivity gains, improve beverage quality and

8、yield far-reaching significanceKEY WORDS: Beverage filling, Production line,No control目录III目录1 引言 -11.1 本论文研究的内容及意义-11.2 报告设计大纲-21.3 论文研究的内容-22 饮料罐装生产流水线总体设计 -32.1 任务的分析-32.2 硬件方案设计-32.3 软件方案设计-32.3.1 经验设计法-42.3.2 逻辑设计法-43 系统元件的选择 -53.1 PLC 控制要求和内容及选型 -53.1.1 基础 PLC -53.1.2 可编程控制器的特点-53.1.3 PLC 的安装与

9、接线-63.1.4 设计 PLC 控制时，应遵循以下基本原则-63.1.5 PLC 的工作原理-73.1.6 PLC 选型与硬件配置-73.1.7 PLC 的性能指标-83.2 电动机的选型-93.3 接触器的选型-93.4 热继电器的选型-103.5 开关电器、熔断器的选型-103.6 传感器的选型-102 系统的硬件电路 -124.1 系统硬件结构框图-12目录IV4.2 主电路的设计-124.3 控制电路的设计-124.4 操作面板的设计-135 系统程序的设计 -155.1 控制要求和控制过程分析-155.1.1 I/O 端口分配-155.1.2 梯形图-165.1.3 初始化程序-1

10、65.1.4 装箱选择程序-175.1.5 流水线主控程序-195.1.6 闪烁报警程序-195.1.7 记数程序-205.1.8 数据传送程序-216 程序的调试 -246.1 装箱选择程序仿真-246.2 主控制程序的仿真-246.3 闪烁报警程序的仿真-276.4 记数程序的仿真-287 结论与展望 -298 总结 -30参考文献 -31致 谢 -32泰山学院本科毕业论文11 引言1.1 本论文研究的内容及意义纵观近年来，国内外饮料工业蓬勃发展，各种饮料如碳酸饮料、果汁饮料、饮用水、茶饮料等种类日益繁多，较高的产量需求同时使得对设备的需求也逐渐提高。目前国外的灌装与封口设备正向高效、多功

11、能、高精确度方向前进，目前有的生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶） 、果汁饮料与果汁饮料、热灌装与冷灌装等场合下工作。目前一般灌装饮料效率高达到 2010 罐分，德国 HK公司灌装机的灌装阀可达 160 多头，SEN 公司 140 多头，Krones 公司 170 多头，灌装机直径大至 5 米，灌装精度可以达到 05ml 以下。一般饮料灌装阀有 50100 头，实现最高达 1500 罐每分，料槽转速 2025转每分，可提高 1 倍的速度。可完成茶饮料、乳酸和果汁饮料等数种饮料的热性灌装，与此对外国热性灌装其封口后可不再进行二次杀菌处理。当前饮料灌装生产线的控制过程大部分是继电接触控制实现，

12、但这种控制电路接线过于复杂，可靠程度不太高，进而使工业生产效率得不到较好提高。然而，随着信息时代的蓬勃迅速发展，饮料灌装生产线的控制过程正向着智能化，高效化，自动化的方向迈进。PLC 将原有的微机技术与传统的继电接触控制技术结合了起来，因而它既弥补了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠度低、功率损耗高、通用性和灵活性差的缺点，又较好地利用了微处理器具有的特殊优点，又充分考虑到现场电气操作维修人员的技术能力与习惯，特别是它的程序编制，PLC 有多种程序设计语言可以选择，不必要专业的电脑编程语言技能，而是采用了一套以继电器为核心的梯形图为基础的简单指令形式，使编程人员程序编制直观、使用方便

13、易学；调试与查错也都很方便。PLC 所具有的自我诊断功能对维修人员的技术要求降低。使用者只要按说明书的提示，做很少的接线和简单的程序编制工作，就可灵活方便地使其应用于生产实践中，实现理论联系实际的目标。泰山学院本科毕业论文21.2 报告设计大纲1.3 论文研究的内容本论文对饮料罐装生产流水线控制系统的硬件和软件方面进行了设计。其中硬件设计部分包括 FX2N-32MR PLC 外部电路的设计与安装；软件部分包括程序的设计与调试。根据系统的实现要求对 PLC、电动机、传感器、继电器等外部设备进行选择型号。设计完成的饮料灌装生产流水线能够实现以下功能：（1）通过开关将系统设为自动操作模式，一经启动，

14、则传送带的驱动电机启动并一直持续到停止开关动作或待饮料瓶传送至灌装设备下时停止运转；瓶子装满饮料并上了盖后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到下一个饮料瓶被传送至灌装设备下或停止开关动作；（2）当瓶子传送并定位在灌装设备下时，停 1s，灌装设备开始工作，对于大瓶灌装 8 秒钟，小瓶则 5 秒钟，灌装过程完毕后对饮料瓶进行上盖操作，上盖时间约为 2 秒钟。整个灌装和上盖过程应设有报警显示，待上盖完毕后不再显示报警；报警方式为红灯 0.5s 间隔闪烁；（3）包装过程，对于小瓶：40 瓶为一大包，30 瓶为一中包，20 瓶为一小包；对于大瓶：20 瓶为一大包，15 瓶为一中包，10 瓶为一小包；（

15、4）能够实现对生产产品进行自动记数并可以手动对计数器清零。泰山学院本科毕业论文32饮料罐装生产流水线总体设计2.1 任务的分析本次设计以 FX2N 系列 PLC 作为处理核心，用行程开关、传感器等外部设备将生产过程中的信号（如空瓶运行的位置、饮料瓶的大小等等）处理后送到处理器将其处理，由 PLC 对数据进行运算，然后输出驱动信号（如接触器、电磁阀等等）来完成饮料罐装生产流水线的自动化高效、准确的操作。系统的整体思路：此生产线是全自动控制的，生产线一经上电，PLC 将通过软件程序对生产线进行控制：通过输出继电器的动作来控制传送带的停转和对饮料瓶的选择灌装，实现完成对系统状态的显示，并且通过 PL

16、C 内部的计数器对所生产的产品进行计数。2.2 硬件方案设计饮料的灌装是运用了饮料灌装机，它将饮料灌装装置以及封盖装置集合在一起，实现饮料的灌装与上盖，使饮料的灌装能稳定、高效的完成。对于饮料瓶大小的区分是通过反射式光电传感器工作来实现的。利用辅助继电器对计数器进行正电平触发来完成对产品的计数。灌装生产流水线模型如图 1 所示，生产流水线结构如图 2 所示。图 1 饮料灌装生产流水线模型泰山学院本科毕业论文4系统的工作原理：系统一经上电，传送带将驱动电动机运转，待空饮料瓶行 至行程开关处，行程开关闭合，电动机停转，灌装设备通过阀门的关断来控制饮料灌装的时间，饮料灌装过程完成后电动机恢复转动，如

17、此循环实现生产线的自动控制。对于传送带上的饮料瓶大小的分辨，利用了通过下图的反射式光电传感器。E-1阀门传送带驱动电动机行程开关光电传感器大瓶小瓶图 2饮料灌装生产流水线结构2.3 软件方案设计 PLC 软件方案设计有经验设计法，逻辑设计法等2.3.1 经验设计法梯形图的经验设计法是运用比较广泛的一种方法。该方法的核心是输出线圈。以下是梯形图经验设计法的基本步骤：1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。2.确定 PLC 的输入信号和输出负载，画出 PLC 的外部接线图。3.确定继电器电路图的中间继电器，时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。4.根据对应关系

18、画出梯形图。2.3.2 逻辑设计法逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。而继电器控制系统的本质是逻辑线路。在电气控制线路中会发现,线路的接通和断开,都是由继电器等元件的触点来控制泰山学院本科毕业论文5决定的,故控制线路的所有功能必定取决于这些触点的开，合两种状态。因此电气控制电路从根上说是一种逻辑性线路,它满足逻辑运算的基本规律。具体步骤如下图 3 所示:明确设计任务和技术条件修改软件，硬件联机调试局部模拟运行安装PLC程序检查调试I/O配线编制程序制作控制区系统总体设计PLC机型选择 是否满足要求？交付使用整理系统文件系统试运行程序备份否是 图 3 PLC 逻辑设计步骤图泰山学院本科毕业论文63

19、系统元件的选择3.1 PLC 控制要求和内容及选型3.1.1 基础 PLC可编程控制器是工业自动化的基础。在工业现场中用于对大量的数字量和模拟量进行控制，例如电磁阀的开闭，电动机的启停，温度、压力、流量的设置与控制，产品的计数与控制等。3.1.2 可编程控制器的特点(1) 可靠性高，抗干扰能力强微机虽然具有很强的功能，但单抗干扰能力差，工业现场环境的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化等都可能使一般通用微机不能实现正常工作。而 PLC 是专为工业环境应用而设计的，故对可能受到的电磁干扰、高低温及电源波动等影响，其已在 PLC 硬件及软件的设计上采用了一定的措施。如在硬件方面采用了电和

20、磁的屏蔽，对 I/O 接口采用了光电隔离技术，对电源及 I/O 接口线采用了数种滤波等。而在软件方面采用了故障监测、诊断、信息防护和复位等手段，一旦发生非正常状况，CPU 立马进行行之有效的方案，防止故障向更糟的方向发展，使 PLC 的可靠度大为提高。(2) 机构简单，应用灵活PLC 在硬件结构上采用模块化中的类似积木式的结构，输入和输出信号模块、通信模块及一些特别功能模块类型繁多。面对不同的控制对象，可以方便、快速灵活地组合成完成其功能的控制系统。 (3) 编程方便，易于使用PLC 采用了与继电器控制电路有许多相似之处的梯形图作为主要的编程语言，形象直观的程序，简单易学指令，容易理解和掌握编

21、程步骤和方法，不需要具备专门的计算机知识，使具有一定的电工和工艺知识的人员可以在短时间内学会。(4) 功能完善，适用性强PLC 具有强大的对数字量和模拟量处理的功能，如一般逻辑、算术运算、常见特殊函数运算等。PLC 具有多种常用泰山学院本科毕业论文7的功能，如 PID 闭环回路控制、中断控制等。PLC 还可以扩展好多特殊功能，如高速计数、电子凸轮控制、伺服电动机定位、多轴运动插补控制等。PLC 组成的多种工业网络，可实现数据传送、上位监测控制等功能。3.1.3 PLC 的安装与接线PLC 一般要求安装在环境温度为 0 到 55 摄氏度，相对湿度小于 85%，无粉尘、油烟，无腐蚀性及可燃性气体的

22、场合中。为了达到这一目的，其不要安装在发热器件附近，不能安装在结露，雨淋的场所，在粉尘多，油烟大、有腐蚀性气体的场合安装时要采取封闭措施，在封闭的电器柜中安装时，要注意解决通风问题。另外，PLC 要安装在远离强烈振动和电磁干扰源的场合，否则需要对其采取减震及屏蔽措施。PLC 的安装固定常有两种方式，一是直接利用机箱上的安装孔，用螺钉把机箱固定在控制柜的背板或面板上；二是利用 DIN 导板安装，这需先将 DIN 导板先固定好，再将 PLC 与各种扩展单元卡上 DIN 导板。并注意在 PLC 周围留足散热及接线的空间。PLC 在工作前必须正确地接入控制系统，和其连接的主要有 PLC 的电源接线，输

23、入输出器件的接线，通信线，接地线。3.1.4 设计 PLC 控制时，应遵循以下基本原则（1） 最大限度地满足被控对象的要求（1） 最大限度地满足被控对象的要求充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的要求，被称为设计系统的居于第一的目标和任务，这也是设计中最该铭记的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行细致的调查研究，收集有关控制现场的资料，收集相关先进的中国、外国资料。同时还要留心和在场的管理人员、监管人员、现场操作维修人员密切配合，相互深入沟通，定制相关控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题，力求方案准确高效的实施。(2) 确保 PLC 控制系统安全可靠保证 PL

24、C 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的最为泰山学院本科毕业论文8重要原则。这就要求设计者更加全面考虑系统总体设计、元器件选择、软件编程，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在特殊非正常条件下（如突然停电再上电、按钮按错，继电器不动作等） ，也能正常工作。(3) 力求简单、经济、使用及维修方便在充分满足被控制要求的基础上，一方面要注意不断地扩大工程的效率与利益，另一方面也要注意不断地降低其成本，力求工程的经济性。这就要求设计者不仅应该使控制系统较简易、实惠，而且要使系统的使用及维护更简单、花费更低，不宜盲目地追求过程的自动化和高指标。

25、 (4) 适应生产发展的需要这就要求在选择 PLC、输入输出模块、输入输出点数和内部存储器容量时，要适当留有一定的裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。事实上 PLC 控制系统的设计：首先考虑的是应是系统的安全性、可靠性设计，然后才是根据控制工艺要求进行控制流程的设计，最后就是编写切实可行、简单、高效的 PLC 程序，安全性、可靠性设计要求的前提下，编写相应的 PLC 程序非常重要，硬件上保证的安全性与可靠性，以及软件 PLC 程序中的安全性考虑应该同步进行。3.1.5 PLC 的工作原理（1）PLC 的工作方式PLC 采用的是周期性循环扫描的工作方式。（2）PLC 的工作过程PLC 用户程

26、序的工作过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。PLC 的工作过程包括初始化，CPU 自诊断，通信信息处理，PLC 与外部设备交换信息，执行用户程序，输入输出信息处理等六步。3.1.6 PLC 选型与硬件配置选择 PLC,主要是确定它的生产厂家与型号。挑选生产厂家，用户的要求、设计使用者的习惯、熟悉程度、配套产品的一致性是主要应考虑的几个方面，编程泰山学院本科毕业论文9器等附加设备的通用性、技术服务等方面的因素也应加以考虑。在生产厂家确定后，它的型号主要决定于控制要求，在满足设备控制要求的前提下，必须考虑生产成本。选择 PLC 型号时应注意以下指标：1.CPU 性能 2.输出输入总数

27、3.功能模块的配套 4.通信能力。考虑到生产规模的扩大、生产工艺的改进、控制任务的增加以及维护重接线的需要，在选择硬件模块时要留有适当的余量。根据已经确定的 I/O 设备统计所需要的 I/O 信号的点数和类型，预留 10%至15%的空间，选择 I/O 信号模块。根据特殊功能要求选择智能单元.根据通信要求选择通信接口模块。依据饮料罐装自动生产线的工艺流程图，PLC 控制系统有均为开关量的 9 个输人信号。PLC 控制系统的有 10 个输出信号。FX2N 系列的 PLC 有继电器输出方式，晶体管输出方式和双向晶闸管输出方式三种, 继电器输出方式其特点是：可接通交、直流电源，其反应慢，但有干结点，安

28、全性及其隔离性好，可靠性高；晶体管输出方式其特点是：只能接入直流电源，无干接点，其响应速度最快场效应管输出模块的工频可达 20kHz，但过度负载能力较差；双向晶闸管输出方式其特点是：只能接入交流电源，无干接点。综合以上相关信息，并结合经济实用性的考虑，系统选用 FX2N-32MR 型号的PLC：继电器输出方式,输人点数输出点数均为 16 点，可以满足工艺要求，且留有一定的余量。便于以后的修改和扩展。根据系统的性能与要求，PLC 输入/输出端口地址的分配如表 4 所示。3.1.7 PLC 的性能指标1.用户程序存储容量 2.输入输出总点数 3 .扫描速度 4.指令种类 5.内部寄存器的配置及容量

29、 6.特殊功能。表 1 PLC I/O 端地址编号对照表输入信号输出信号泰山学院本科毕业论文10名称功能编号名称功能编号SB0启动按钮X0KM1传送带电动机Y0SB1停止按钮X1YV1灌装电磁阀Y1ST0行程开关X2YV2小瓶封盖Y2S0光电传感器X3YV3大瓶封盖Y3SB4大包X4HL4大包指示灯Y4SB5中包X5HL5中包指示灯Y5SB6小包X6HL6小包指示灯Y6SB7散装X7HL7散装指示灯Y7SB10手动复位X10HL10系统上电显示Y10HL11灌装过程显示Y113.2 电动机的选型目前市面上的电动机类型多种多样，用于驱动传送带传送的电动机的类型也数不胜数。基于该系统的控制要求与各

30、类型电动机的结构特点和工作场合，并考虑到经济性和实用性，本系统选择的电动机型号为 Y132M-4，其性能参数如表 5所示。表 2 Y132M-4 型电动机的性能参数电流电压堵转转矩最大转矩额定转速极数频率额定功率15.4 A380V2.2 n.m2.3 n.m1440 r/min450 Hz7.5KW3.3 接触器的选型接触器是一种用来接通或断开带负载的交、直流主电路或大型控制电路的切换器，主要控制目标是电动机。通用接触器可大致分以下两类。 1）交流接触器。主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。常用的是CJ1、CJ12、CJ12B 等系列。2）直流接触器，一般用于控制直流电器设备，线圈中通

31、以直流电，直交流接触器有几乎相同的动作原理和结构。接触器的选型有诸多因素外与负载密切相关一般三相异步电机的起动电流为额定电流的 3-5 倍。综上所述，本系统选用 CJ10-40 接触器：额定电流为 40A,额泰山学院本科毕业论文11定电压为 380V。3.4 热继电器的选型热继电器由安装的位置不同的两部分组成。一部分是主触点，接在电动机与接触器 KM 之间。另一部分是接在控制电路中，与接触器 KM 的线圈电路相串联。热继电器在控制线路中起过载保护的功能。热继电器采用双金属热元件，动作执行机构，常闭触头和常开触头，复位按钮及整定电流调节旋钮等。根据双金属热元件的数目可分为两极和三极型热继电器，而

32、三极型又分带断相保护和不带断相保护两种。主电动机 M1 的额定电流 15A，FR1 可以选用 JR16，热元件电流为 20A，电流整定范围为 14-22A 工作时将额定电流调整为 15A。3.5 开关电器、熔断器的选型行程开关是一种由物体的位移来决定电路通断的开关，选用型号为 LXK2-131型。熔断器选用 RL1-15 型熔点器，熔体的额定电流为 30A。3.6 传感器的选型系统中运用传感器对饮料瓶的大小进行分辨，根据设计需要选择反射式光电传感器。反射式光电传感器的工作原理如图 4 所示。反射式光电传感器反射物发光接收图 4 反射式光电传感器原理图该系统选择的反射式光电传感器型号为 PM2-

33、LF10,其性能参数如表 3 所示。表 3 PM2-LF10 反射式光电传感器的性能参数性能参数检测距离2.58mm(中心：5mm)白色无光泽纸(1515mm)泰山学院本科毕业论文12最小检测物体 0.05mm 铜线(设定距离：5mm)应差使用白色无光泽纸(1515mm)工作距离的 20%以下重复精度(垂直于检测轴)0.08mm 以下电源电压524V DC10% 脉动 P-P5%以下消耗电流平均：25mA 以下，峰值：80mA 以下输出NPN 开路集电极晶体管最大流入电流：100mA外加电压：30V DC 以下(输出和 0V 之间)剩余电压：1V 以下(流入电流为 100mA 时)0.4V 以

34、下(流入电流为 16mA 时)反应时间 0.8ms 以下泰山学院本科毕业论文134 系统的硬件电路4.1 系统硬件结构框图系统的主电路、控制电路、辅助电路三大部分组成了硬件系统，硬件中的主要部分是主电路，主电路和辅助电路由控制电路控制，起辅助信号显示作用的是辅助电路。 4.2 主电路的设计传送带用电动机 M1 来运行，并用接触器 KM1 来控制电动机的运行与停止。由热继电器 FR1 实现过载保护。断路器 QF1、QF2、QF3 将三相电源引入，同时QF1、QF2、QF3 为电路提供短路保护。饮料罐装生产的主控制电路如图 5 所示。图 5 主控制电路图4.3 控制电路的设计PLC 控制系统有 9

35、 个均为开关量的输人信号。其中各种单操作按钮开关 6 个，分别 SB0 启动按钮、SB1 停止按钮、SB4 大包、SB5 中包、SB6 小包、SB7 散泰山学院本科毕业论文14装、SB10 手动复位按钮。行程开关 1 个，传感器开关 1 个。PLC 控制系统的输出信号有 10 个，其中 1 个用于驱动传送带电动机的接触器KM1, 3 个电磁阀分别用于大瓶和小瓶的封盖及饮料罐装，6 个用于生产线上的状态显示。如图 6 所示。图 6 三菱 PLC 外部接线图4.4 操作面板的设计操作简单，直观明了的，对饮料罐装自动生产线的每一步都能准确显示，方便工作人员的工作是操作面板的设计原则。面板如图 7 所

36、示。泰山学院本科毕业论文15面板中的按钮有停止、启动和手动复位按钮，以及选择大包、中包、小包和散装的按钮。显示灯有大包、中包、小包和散装的显示灯，还有上电显示和灌装过程显示。本系统还设置了两种灌装模式即大瓶、小瓶灌装，四种包装方式即大瓶的大、中、小包装和散装及小瓶的大、中、小包装和散装 。这样做有利于不同层次的需要。启动大包小包上电显示灌装闪烁启动复位散装小包中包停止大包中包SB0SB7SB6SB5SB1SB4SB10图7操作面板泰山学院本科毕业论文165 系统程序的设计5.1 控制要求和控制过程分析系统将开关设定为自动操作模式，一经启动，传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关实现停止动作或

37、传感器检测到下一个瓶子时停止；饮料将瓶子装满后，驱动电机必须自行启动，并保持到再次检测到一个瓶子或停止开关工作。当瓶子传送定位于灌装的设备下时，停顿 1 秒，设备开始灌装，灌装过程为小瓶装 5 秒钟，大瓶装 8S 钟，然后均上盖时间为 2 秒，灌装和上盖过程有报警，上盖过程停止并不再显示报警；报警方式为红灯以 0.5s 间隔性闪烁。与此同时对生产的料进行打包计数，对于小瓶：40 瓶为一大包，30 为一中包，20 为一小包；对于大瓶：20 瓶为一大包，15 瓶为一中包，10 瓶为一小包。在生产过程中可以对各计数器手动清零，系统每 7 小时将所记数据送入指定的存储器中，然后将记数器清零。在电动机运

38、转时按下停止按钮，系统会马上停止：而在系统进行灌装和加盖时按下停止按钮，系统不会马上停止，而要待加盖工作完成后，系统最终停止工作。系统过程流程图和顺序功能图分别如下图 11。5.1.1 I/O 端口分配X0：启动 Y0：驱动电动机转动X1：停止 Y1：灌装饮料X2：行程开关 Y2：小瓶上盖X3：传感器 Y3：大瓶上盖X4：选择大包包装 Y4：显示大包包装X5：选择中包包装 Y5：显示中包包装X6：选择小包包装 Y6：显示小包包装X7：选择散装 Y7：显示散装X10：手动复位 Y10：系统上电显示Y11：灌装和上盖过程显示 开始上盖2秒灌装饮料停顿1s上盖2秒灌装饮料停顿1s初始化传送带运行检测

39、饮料罐大小大瓶小瓶是否按下启动按钮是否到灌装位置是否按下停止按钮是否装满装罐和上盖时是否按下过停止按钮是否装满是否是是是是是否否否否否图 8 系统流程图泰山学院本科毕业论文175.1.2 梯形图5.1.3 初始化程序初始化，启动时、按下复位钮和 7 小时将程序中用到的计数器置零5.1.4 装箱选择程序装箱选择生产好的饮料：X4 X5 泰山学院本科毕业论文18X6 X7 所对应的按钮 SB4 SB5 SB6 SB7 分别是：大包 中包 小包 散装等包装的类型。泰山学院本科毕业论文195.1.5 流水线主控程序生产流水线主控电路的自动控制：系统将开关设定为自动操作模式，一经启动，驱动电机启动并一直

40、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；瓶子被装满饮料并完成上盖后，驱动电机必须自行启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作；当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1 秒，灌装设备开始工作进行灌装，对于大瓶 8 秒钟，小瓶则灌装 5 秒钟，待灌装过程完毕再对饮料瓶进行上盖，上盖时间为 2 秒钟。当系统正在运行装罐时，按下停止按钮，系统并不会马上停止，待上盖工作结束后，系统最终停止运转。泰山学院本科毕业论文205.1.6 闪烁报警程序罐装和上盖过程中闪烁报警5.1.7 记数程序小瓶：40 为一大包，30 为一中包，20 为一小包；大瓶：20 为一大包，15 为一中包 10 为一

41、小包。并且对所装箱和所生产饮料的数量进行计数。泰山学院本科毕业论文21泰山学院本科毕业论文225.1.8 数据传送程序设定 7 小时传输一次数据，存储各记数器中所记数据到指定的存储器中。 泰山学院本科毕业论文246 程序的调试利用三菱 PLC 编程软件 GX Developer8.86 进行仿真运行调试。6.1 装箱选择程序仿真X4、 X5、 X6、 X7 分别对应大包 中包 小包和散装的按钮，选择不同的按钮，控制面板上会显示出相应的包装。6.2 主控制程序的仿真X0（启动按钮）上电后 Y0（继电器线圈）上电并自锁，传送带运行，待X2（行程开关）上电后，Y0 失电，传送带停止，Y1（灌装电磁阀

42、）上电，加料 5秒钟后，Y1 失电，停止加料，Y2（上盖装置）上电，上盖时间为 2 秒。泰山学院本科毕业论文25在传送带运转时，X2、X3(对应光电传感器)同时上电，表示检测到大瓶，此后灌装加料过程为 8 秒。泰山学院本科毕业论文26在传送带运转时，按下停止按钮（即 X1 上电）系统马上停止工作。泰山学院本科毕业论文27在灌装加料和上盖时按下停止按钮，系统不会马上停止工作，而是待灌装和上盖工作结束后，最终停止运转。6.3 闪烁报警程序的仿真系统灌装加料（Y1 上电）和上盖（Y2 上电）时，发光二极管报警器（Y11）会闪烁报警。泰山学院本科毕业论文286.4 记数程序的仿真对于小瓶，每大包可装

43、40 瓶，并且最后对所装包数进行记数。泰山学院本科毕业论文297 结论与展望本文介绍了 FX2N-32MR PLC 的饮料灌装生产线的控制系统的设计。该系统的设计由硬件方面和软件方面组成。硬件设计方面，各硬件设备根据系统的控制要求进行了选型并对 FX2N-32MR PLC 外部电路接线进行了设计；软件设计方面概述了软件设计的方法，梯形图根据要求设计并对它进行仿真调试。利用 PLC 良好的自动控制性能，饮料罐装生产过程的无人控制是本文所设计的饮料灌装生产流水线的控制系统实现的基本要求。但更加复杂、准确、智能的控制要求对于大型的生产流水线来说，该系统就无法满足。在传送速率，次品检测等诸多方面该系统

44、需要作出改进。在各种饮料罐装生产行业迅猛发展，基于可编程序控制器的饮料灌装生产流水线的控制系统为饮料罐装生产提供了极大地便利。不断提高的生产社会化水平，使基于 PLC 的饮料灌装生产流水线的控制系统不仅仅被局限在饮料罐装生产行业，而且它在芯片封装，产品包装流水线作业生产方面有着相当广阔的前景市场。泰山学院本科毕业论文308 总结经过了这一段的学习和工作，我终于完成了基于 PLC 饮料灌装流水线的控制系统的设计的论文。从开始接到设计任务到系统的实现，再到论文底稿的完成，每走一步对我来说都是自己对所学知识的大胆尝试与挑战，这也是我在大学期间完成的最大的任务与设计。在这几个月时间里，我学到了很多知识同时也有很多感触，从对 PLC 控制自动化系统的设计所需技术和知识很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的国内外