饮料灌装生产流水线

1、现代控制技术及PLC控制课程设计姓 名学 号 班 级专业 机械电子院别机械工程学院指导教师2013年7月5日录目 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 引言3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第一章总体设计方案4 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 1.1系统设计程序的基本结构41.1.1系统控制结构图41.1.2饮料灌装流水线的基板结构图5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Documen

2、t 1.2灌装流水线的工作原理5 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 1.3方案的比较选择5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第二章 硬件控制设计6 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document PLC的选择6PLC的结构与特点6 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 选择 PLC6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 2.2传感器的选择7 HYPERLINK l

3、bookmark40 o Current Document 第三章软件控制设计7 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 3.1系统流程图7 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.2主电路接线图8 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document I/O接线图9 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 3.4梯形图9 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3.5语句表11 HYP

4、ERLINK l bookmark66 o Current Document 第四章调试说明13 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 结论15 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 参考文献15引言目前，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

5、 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。通过对饮料罐装自动控制的介绍，使我们 对灌装这个行业有了更深的了解，也对自动化这个名词有了进一步的了解。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，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 等方向发展出适合自己需求的产品来。本次课设就是朝着这

6、个方向进行研究和设计。传统的饮料罐装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器一一接触器控制方式， 在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢， 故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的 去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而 自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自动化 生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。为适应发展，故 下面的PLC控制技术改造现有生产线。第1章总体设计方案1.1系统设计程序的基本结构1.1.1系统控制结构图当按

7、下启动开关正常工作时，通过PLC的控制下进行灌装、计数工作。当按下停止 开关时，系统停止工作。图1-1系统控制结构图1.1.2饮料灌装流水线的基本结构图焰启动费钮图1-2饮料灌装流水线的基本结构图1.2灌装流水线的工作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。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。1.3方案的比较选择检查空瓶满瓶个数时应应用液位传感器检测饮料是否灌装到要求的液位，但由于有 计时器定时灌装时间，且系统设计没有此要求，综合

8、考虑经济效益与简化系统要求，不 选择液位传感器。本系统在程序编写时，采用了调用子程序，使程序模块化，简洁有序，实现了罐装 的自动检测，自动灌装，自动循环，自动计数，满足了系统的要求。第2章硬件控制设计2.1 PLC的选择PLC的结构与特点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，这些模块可以按 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

9、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

10、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。选择 PLCS7-200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C

11、PU21X，其后的改进型称为CPU22X,其结构紧凑、功能强，焗油很高的性能 价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。S7-22X像此类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。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、实 时时钟、能进行浮点运算等。此外吗，S7-200系列PLC允许在程序中立即读写输入、输 出口，允许在程序中使用终端，允许设定通讯人物的处理时间，允许设置停止模式数字 量输出状态，可以有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

12、输出状态，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供方便。2.2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。第3章软件控制设计3.1系统流程图在灌装饮料生产流水线的控制中，按下启动按钮，电动机带动传送带开始工作，与 此同时开始运行空瓶、满瓶计数程序。当光电传感器检测到空瓶到达时，断开传送带电 机，停留一秒使传送带稳定后，控制装瓶的装置启动。5秒后装瓶结束开始启动传送带 电机，实现循环工作。按下停止按钮时，整个生产流程停

13、止工作。5s灌 装 结 束 循 环图3-1系统流程图3.2主电路接线图本设计使用两个电动机M1、M2分别控制传送带的直线运动和饮料的灌装动作。控 制的主电路连接图如图3-2所示。图3-2主电路接线图I/O地址分配表表3-1 I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常开按钮SB1I0.0停止信号常闭按钮SB2I0.1定位信号光电传感器SLI0.2满瓶计数光电传感器SR1I0.3空瓶计数光电传感器SR2I0.4手动清零常开按钮SB3I0.5输出信号传送带电动机驱动信号传送带电动机MA1Q0.0灌装电动机驱 动信号灌装电动机MA2Q0.1报警信号报警灯HLQ0.2I/

14、O接线图CPU222图3-3 I/O接线图3.5梯形图梯形图是PLC编程的高级语言，所有PLC厂家的PLC产品均支持梯形图语言编程。梯形图只有触点（表示输入条件）、线圈（表示输出结果）和指令盒（表示一些复杂功能的 附加指令）三种基本指令格式，利用梯形图编程器可以建立与电气原理图相类似的程序， 具有梯级或网络段结构，有利于程序的阅读理解、运行调试和修正很容易被PLC编程人 员和维护人员接受和掌握。鉴于这个原因，在此次课程设计中选择用PLC梯形图语言进 行程序编写，使可视化程度更好。10.010.1M0.0)M0.0M0.0SBR_0ENT37T38Q0.1? ?Q0.2138Q0.1I0.2IN

15、TON50-PT100 msT2SI0.5M0.1I0.3COM0.1COCUCTUR10000- PVcoC2MO.1CUCTURi oodo-IpvC2 P |ojCTUR10000- FVC4C2C31 1CUCTUHFV1C311MO.1110000-110.3C411 P1CUCTUHFV110000-1CUCTU1R10000-FVC5C5(ret)3.6语句表虽然梯形图易于掌握、结构简便，但梯形图没有语句表强大，复杂的程序无法用梯 形图编写，所以很多高级的编程人员是用语句表编写。把梯形图通过人工编译的方式转 换为语句表又较为复杂。而在STEP7-MICRO/WINSP4系统中可以

16、直接将梯形图识别、编 译成PLC直接识别的指令序列。点击菜单栏里的查看，由选择梯形图变为STL,即可看到 梯形图直接转化成了语句表。LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0LDM0.0CALLSBR0LDM0.0OT38ANI0.2=Q0.0LDI0.2TONT37, 10LDT37ANT38=Q0.1ASM0.5=Q0.2LDT38AI0.2OQ0.1TONT38, 50LDI0.5=M0.1LDI0.3EULDC0OM0.1CTUC0, 10000LDC0LDC1OM0.1CTUC1, 10000LDI0.4EULDC2OM0.1CTUC2, 10000LDC2LDC3OM0.1CTU

17、C3, 10000LDI0.3EULDC4CTUC4, 10000LDC4LDC5CTUC5, 12LDSM0.0CRET第4章调试说明在电脑上安装STEP7-Micro/WIN32软件，将程序输入STEP7-Micro/WIN32软件中， 在电脑上进行语法检查，初步仿真调试。在检查无误后，导出程序，打开老师给的模拟 软件，选择合适的CPU并载入已经到处的程序段进行仿真模拟运行.然后老师组织大家去实验室，将PLC程序传入程序控制器中，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。最终使整个系统能准确、可靠的

18、工作。结论本次设计的系统结构简单，实现了系统的的所有要求，包括自动灌装，自动循环， 自动计数等，适用于小规模小投入的生产，但本次设计还存在严重的不足，考虑的问题 比较简单，有很多实际生产的细节都没有考虑到，比如罐装的液位是否达到要求，灌装 结束后启动时瓶子的平稳是否得到保证，瓶子在灌装器下如何准确定位等等，都需要进 一步的考虑，需要更多的实践和知识的积累。通过饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计，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？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。通过这次课程设计，使我更为全面系统的了解PLC的构造原理和基 本实现方法。把课本的知识变得生动有趣，激发了我们的学习积极性，把学过的原理加 以强化，把课堂学过