国开作业《机电控制与可编程序控制器技术》专题报告（占20%）-2021-5参考535

1、PAGE17机电控制与可编程控制器技术课程专题报告课程题目： 饮料罐装生产流水线PLC控制 摘要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（可编程序控制器）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，设计者利用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。文章刚开始介绍了PLC的相关知识，接着以饮料灌装流水线为例。利用P

2、LC控制饮料灌装生产过程，可有效提高灌装生产效率，并显著增加控制系统的可靠性和柔性。关键词：可编程控制器、灌装流水线、顺序功能图、梯形图前言一、 课题研究背景几年前，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；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力。本设计的目的是利用“PLC”技术平台自主开发创新，将机械、电气和自动化等技术有机结合，构成实用的饮料灌装生产线模拟系统。二、课题研究内容根据控制要求，以PLC为核心，设计出一款饮料灌装生产流水线控制系统。设计系统控制硬

3、件电路，编写软件控制系统程序，实现对饮料灌装流水线的控制。三、课程研究意义本设计鉴于PLC可靠性高、耐恶劣环境能力强、使用极为方便三大特点，利用PLC技术平台自主开发创新，将机械、电气和自动化等技术有机结合，将传统的继电器-接触器控制功能用PLC代替，构成实用、可靠的饮料灌装生产线PLC控制系统。该控制系统可节省大量电气元件、导线与原材料,缩短设计周期,减少维修工作量, 提高加工零件合格率,进而提高生产率，而且程序调整修改方便灵活，提高了设备的柔性和灵活性。具有整体技术经济效益。四、课题研究方法步骤如下：1.控制系统总体设计：分析控制要求，了解系统工作过程。2.控制系统硬件的设计：PLC型号、

4、相关元器件的选择以及外部接口电路的设计。3.控制系统软件设计：利用STEP 7软件编制出相应的梯形图程序。4.系统调试：实验室中连接硬件线路，模拟运行，完成程序的调试。第一章 可编程控制器概述 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

5、算、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。 PLC的基本组成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的基本组成框图如图1-1所示：图1-1 PLC的基本组成框图 PLC的功能与特点功能：1.逻辑控制2.定时控制3

6、.计数控制4.步进(顺序)控制、控制、数据控制具有数据处理能力、通信和联网7.其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT 模块。特点：1.可靠性高，抗干扰能力强2.功能完善，适用性强3.易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC的应用范围目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：1.开关量逻辑控制 2.运动控制 3.过程控制 4.数据处理第二章 系统总体设计系统的软件设计及硬件设计 系统通过开

7、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。当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1s，灌装设备开始工作，灌装过程为45s，灌装过程应有报警显示，5s后停止并不再显示报警。用两个传感器和两个计数器检测并记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，便开始记录空、满瓶数，且空、满瓶数都最多不超过8000瓶。可以手动对计数值清零。设计中包括PLC硬件结构设计及PLC控制软件部分设计。硬件设计部分：1.分析控制要求，选择对应的传感器及其他部件、并写出I/O量功能

8、表；2.选择合适的PLC机型；3.画出PLC控制系统外部接线图。软件设计部分：梯形图灌装流水线示意图如下：图2-1饮料罐装生产流水线 传感器的选择信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件。广义地说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。它获得的信息正确与否，直接关系到整个系统的精度。外界进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了

9、方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。传感器的组成如图2-2所示：敏感元件转换元件接口电路辅助电源电信号非物理图2-2 传感器组成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。 PLC控制部分硬件设计分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置，并绘制PLC控制电路硬件接线图，

10、编制I/O接口功能表。 PLC控制系统外部接线图如图3-1所示：图3-1 饮料罐装流水线控制系统的PLC控制电路硬件接线图 输入/输出接口（I/O）功能量如下表3-1、3-2所示： 表3-1 饮料罐装生产流水线控制系统的PLC输入接口功能表序号工位名称文字符号输入口1起动按钮SB1X0002停止按钮SB2X0013空瓶检测传感器开关信号P0X0024瓶子检测传感器开关信号P1X0035满瓶检测传感器开关信号P2X0046空瓶计数器手动复位开关SB3X0057满瓶计数器手动复位开关SB4X006表3-2 饮料罐装生产流水线控制系统的PLC输出接口功能表序号工位名称文字符号输入口1电机驱动传送带工

11、作KM1Y0002灌装设备工作KM2Y0013灌装过程报警显示灯L0Y002第四章 系统软件设计根据控制要求，建立饮料罐装生产流水线PLC控制系统的梯形图。 梯形图 程序调试组态王监控画面第六章 结论和展望经历一周的方案设计、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！和学别的学科一样，在学完PLC理论课程后我们做了课程设计，此次课设使我们受益良多。由于平时大家都是学理论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不知道

12、怎么做。但课通过各方面的查资料并学习。我们基本学会了PLC设计的步聚和基本方法。 通过这次设计实践。我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 在设计的过程中我们得到了老师的帮助与意见。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

13、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。通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。用PLC控制饮料灌装生产流水线，考虑了工业现场的环境，性能较稳定，极大地提高了设备的可靠性，而且程序调整修改方便灵活。 以