可乐灌装生产线电气工程项目设计需求

综合实验报告项目组成员及分工及成绩评定目录一、课程项目设计目的 2二、课程项目介绍与设计要求 21.项目名称及实物图 22.设计要求 32.1技术要求 32.2设计内容要求 5三、PLC硬件系统设计 51、系统的输入输出信号的确定 52、硬件模块选型 63、系统输入输出I/O分配 7四、项目elecworks软件操作 81主电路绘制 82控制电路绘制 113电气布局图绘制 204项目机柜图绘制 215设计文档标准化输出 24五、总结 27参考文献 27一、课程项目设计目的掌握电气设计项目流程、设计规范、定性分析、定量计算及项目打包和电气柜生成等行业规范化、智能化设计技能。学习实际工程项目的设计流程与步骤。提高自身的自主学习和终身学习的意识，掌握自主学习的方法，并能对所学知识、技术与方法进理解、表达、总结和归纳，核心能力。学会理解复杂工程问题，并能够胜任电气工程复杂工程问题中的项目管理工作，核心能力。二、课程项目介绍与设计要求1.项目名称及实物图项目名称为可乐自动灌装生产线设计，我们通过对系统的设计指标以及内容要求的理解与分析，在Elecworks（soildworks）这款软件中规范的绘制整个项目的原理图、布局图、机柜图以及项目报表清单的导出；用到的Elecworks（soildworks）这款软件的强大之处在于它拥有独立数据库，各类设计数据都可根据用户需求去进行修改与完善。图1为常见可乐灌装生产线的实物图，主要包括传送带、接近开关、灌装罐，灌装阀门、压力传感器等设备。图2为项目指示灯按钮布局图，这里作为后面硬件设计的指标。 图1自动灌装生产线实物参考模型图图2指示灯按钮布局图2.设计要求在对本项目有一个大致的了解后，我们提出项目的设计要求，主要包括技术要求与内容方面的要求，下面从这两方面来进行说明。2.1技术要求技术要求方面包括以下几点：(1)就地/远程方式选择sd饮料自动灌装机设计了就地和远程两种控制方式，可以通过就地/远程开关进行方式选择，同时通过就地或远程指示灯进行状态指示。在就地控制方式下，用操作面板上的按钮和开关来控制设备的运行。在远程控制方式下，通过网络用上位监控系统来控制设备的运行。(2)手动/自动模式选择自动灌装生产线设计了手动和自动两种工作模式。在生产线停止运行的状态下，允许通过手动/自动选择开关和确认按钮，选择手动模式或自动模式。手动模式用干设备的调试和系统复位，通过上位监控系统设置参数。自动模式下允许启动生产线运行。手动模式和自动模式的状态通过手动模式指示灯和自动模式指示灯进行状态指示。(3)启动/停止在自动模式下，按下启动按钮，启动生产线运行。传送带正向传输，当空瓶子到达灌装位置时停止传输，灌装阀门打开，开始灌装物料，并计时;灌装时间到，灌装阀门关闭，传送带继续正向传输，直到下一个空瓶子到达灌装位置。在自动模式下，按下停止按钮，停止生产线运行，传送带停止传输，灌装阀门关闭。(4)急停当设备发生故障时，按下急停按钮，停止生产线的一切运行，同时急停指示灯亮，直到急停按钮复位。(5)点动控制在手动模式下，正向点动/反向点动按钮用于调试设备。按下正向点动按钮，传送带正向传输，松手后传送带停止传输;按下反向点动按钮，传送带反向传输，松手后传送带停止传输。灌装点动按钮用于控制灌装阀门实现点动灌装控制。(6)暂停按钮在自动模式下，按下暂停按钮，则阀门关闭，传送带停止传输，运行指示灯闪，直到按下启动按钮，生产线继续运行，运行指示灯变为常亮。(7)复位按钮在自动模式下，要求控制系统可以实现工件的计数统计，包括空瓶数、成品数和废品数;在手动模式下，按下复位按钮，将统计数据清零。(8)故障报警及应答按钮当设备发生故障时，控制系统能够立即响应，操作面板上相应的报警指示灯会闪亮。按下应答按钮后，如果故障已经排除则相应报警灯灭;如果故障依然存在，则相应报警灯常亮。(9)模拟量检测当灌装后的成品到达称重台，此时对成品重量进行检测，当重量位于限定范围内，则判定为合格品，否则为不合格品。对于灌装罐内的液位也进行检测，保证液位在正常范围内。如果重量不合格或液位不在正常范围内，则上位报警。(10)上位监控系统在计算机组态上位监控系统，能够实时监视与控制生产线的运行，并可以进行参数设置和显示，且具有报警功能。2.2设计内容要求确定主电路设计方案；确定控制电路设计方案并绘制原理图;IO口分配；PLC供电原理图绘制；开关量输入原理图绘制；开关量输出原理图绘制；模拟量输入原理图绘制；设计文档标准化输出;电柜布局图绘制；现场电气设备布局图绘制；BOM表；设计结果清单；三、PLC硬件系统设计在确定好项目技术指标后，我们先对控制系统进行设计；项目选用西门子的1500系列PLC。PLC硬件系统设计包括根据控制任务分析确定系统的输入输出信号、硬件选型及参数设置、I/O分配等，下面从这几点展开分析：1、系统的输入输出信号的确定根据系统设计要求，分别确定系统的数字量输入、数字量输出、模拟量输入信号信号如表1、表2、表3所示。表1数字量输入信号序号名称序号名称1启动按钮9就地/远程控制选择开关2停止按钮10故障应答按钮3正向点动按钮11复位按钮4反向点动按钮12急停状态输入5罐装点动按钮13空瓶位置传感器（接近开关）6手动/自动模式选择开关14罐装位置传感器（接近开关）7模式确认按钮15成品位置传感器（接近开关）8暂停按钮表2数字量输出信号序号名称序号名称1就地控制指示灯6故障报警指示灯2运程控制指示灯7检测合格指示灯3生产线运行指示灯8物料罐装阀门4手动模式指示灯9传送带正向运行5自动模式指示灯10传送带反向运行表3模拟量输入信号序号名称序号名称1成品称重传感器2罐装罐液位传感器2、硬件模块选型自动灌装生产线的控制器包括电源模块、CPU模块、I/0模块和通信模块等。根据任务分析及后续扩展需要，CPU模块选择CPU1516-3PN/DP，电源模块选择PM150770W，数字量输入模块选择DI32xDC24V，数字量输出模块选择D032xDC24V/0.5A，模拟量输入模块选择AI8xU/I/RTD/TC。表4模块型号表模块名称模块型号导轨卡槽位置数量电源模块PM150770W11CPU模块CPU1516-3PN/DP21数字量输入DI32xDC24V31数字量输出D032xDC24V/0.5A41模拟量输入模块AI8xU/I/RTD/TC513、系统输入输出I/O分配根据系统的设计要求，对IO进行分配如表5所示，同时将I/O点进行分组，后续PLC控制电路软件绘制以组为单位进行。1I0.0启动按钮SB1开关量输入12I0.1停止按钮SB23I0.2正向点动按钮SB34I0.3反向点动按钮SB45I0.4罐装点动按钮SB56I0.5手动/自动模式选择开关SA17I0.6模式确认按钮SB68I0.7暂停按钮SB79I1.0就地/远程控制选择开关SA2开关量输入210I1.1故障应答按钮SB811I1.2复位按钮SB912I1.3急停状态输入KA113I2.0空瓶位置传感器（接近开关）S1开关量输入314I2.1罐装位置传感器（接近开关）S215I2.2成品位置传感器（接近开关）S31Q4.1生产线运行指示灯HL1开关量输出12Q4.2手动模式指示灯HL23Q4.3自动模式指示灯HL34Q4.4就地控制指示灯HL45Q4.5运程控制指示灯HL56Q4.6检测合格指示灯HL67Q4.7故障报警指示灯HL78Q5.0物料罐装阀门YV1开关量输出29Q5.1传送带正向运行KA210Q5.2传送带反向运行KA31IW256成品称重传感器S4模拟量输入2IW258罐装罐液位传感器S5表5IO分配表四、项目elecworks软件操作1主电路绘制如图3所示，绘制三相电线、零线与保护线到原理图合适位置图3三相线、零线与保护线绘制绘制电机正反转主回路原理图因在此项目中电机位置处于生产线上面，我们原理图的默认位置设为电柜内，电机不属于此位置，应用位置轮廓线框选位置为“可乐灌装生产线”；同时在电机与其他设备之间插入端子排，实际中用于连线，效果如图4所示。图4电机正反转主回路绘制绘制电机正反转控制回路原理图图5电机正反转控制回路绘制电源指示灯与PLC控制回路供电图6电源指示灯与PLC控制回路供电图绘制图6中电源输出为±24V的直流电主电路总览图图7主电路总览图2控制电路绘制PLC模块的添加软件在工程中点击PLC进入后按照硬件设计中PLC模块对应的型号添加CPU与其扩展模块，操作完成后如下所示。图8添加PLC添加I/O信息图8中点击输入/输出后依据自行设计的I/O清单，添加对应的输入输出并填入对应的信息如图9所示。图9添加I/O信息I/O关联图10输入输出关联步骤1在图10中添加的PLC模块中选择需要使用的回路，点击关联输入输出。图11输入输出关联步骤2如图11所示，在选中使用回路对应的具体I/O信息后确定即关联成功，按照此操作关联好所有的I/O。PLC模块的放置在PLC管理器中选中要插入的模块后点击插入PLC如图12所示。图12模块放置在插入动态PLC命令中通过勾选I/O可以确定在原理图中显示的I/O口，页面如13所示。图13动态插入PLC命令至此，在原理图中放置PLC的主要步骤已经完成，后续PLC原理图都按照此方法进行绘制。图14控制原理图PLC供电图按照以上步骤放置CPU模块且勾选L+、M和GND，绘制±24VDC、保护线用于绘制PLC的供电图。图15PLC供电图绘制好接线图后需将次原理图与主电路原理图对应类型对单线接线联系，这是通过原理图中的“起点终点箭头”完成，此后原理图绘制需要相同操作，后不再赘述。PLC开关量输入1原理图按照表5的分组，通过上述步骤绘制开关量输入1的PLC原理图 图16PLC开关量输入1原理图PLC开关量输入2原理图同理，绘制开关量输出2的原理图。绘制开关量输出3原理图不同于上两个，三个常开触点位置属于可乐灌装生产线，需要同主电路电机一样进行位置轮廓框选，这里的两个端子排需要关联在一起。图17PLC开关量输入2和输入3原理图PLC开关量输出1原理图绘制完开关量输入后绘制开关量输出1的原理图，开关量输出I/O口应朝下，输入则朝上。图18PLC开关量输出1原理图PLC开关量输出2原理图开关量输出2是对应电机正反转和阀门的控制，都是通过控制电机去进行控制，这里放置三个线圈，绘制完后将正反转线圈分别与主电路的正反转接触器进行关联。图19PLC开关量输出2原理图2通道模拟量输入原理图图202通道模拟量输入原理图模拟量输入的设备选择两个四线制电流传感器，两个传感器的位置在可乐灌装生产线上，需通过位置轮廓线进行款选后，绘制两个相关联的端子排。3电气布局图绘制在本项目中我们有两个位置：电柜内和可乐灌装生产线；电柜内位置在电气布局图中我们放置连接柜外设备的端子排，我们一共有四个端子排，主要使用三个；可乐灌装生产线位置放置对应的设备，有电机、两个压力传感器、三个接近开关。放置好后通过绘制电缆命令进行联系，同时将对应设备与主电路原理图进行关联，后添加、关联电缆芯完成电气布局图的绘制如下图所示：图21布局方框图4项目机柜图绘制新建机柜图软件菜单处理-2D机柜布局图22机柜图的新建如图22所示，选择电柜内的位置后确定，可以看到图23项目列表中已出现机柜图，双击进入机柜布局。图23机柜图新建效果添加机柜添加机柜时机柜的型号看个人需求而定，如图24所示，我们选中自己需要的型号并把机柜放置在图正中。图24添加机柜如图25所示，添加线槽图25添加线槽如图26所示，添加导轨图26添加导轨放置设备如图27所示，通过在右边列表勾选对应项即可放置设备到导轨上，这里我们将PLC模块、端子排以及电源等设备放置好。图27添加设备至导