PLC課程設計飲料罐裝生產流水線

1、福建電力職業(yè)技術學院課程名稱：可編程控制器原理及應用教程題 目：飲料罐裝生產流水線PLC梯形圖控制程序設計與調試專業(yè)班次： 11電氣六三姓 名：周仁杰學 號： 28指導教師：江道根老師日 期：福建電力職業(yè)技術學院 1課程設計1引言31 .設計任務3課題內容3控制要求3課題要求42 .總體設計方案4飲料灌裝流水線的基本結構 4灌裝流水線的工作原理 43 .硬件控制設計5PLC的選擇5傳感器的選擇6硬件電路的設計64 .軟件控制設計7系統(tǒng)流程圖7I/O接線圖8I/O分配表8梯形圖8指令表105 .調試說明11(4)如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認PLC的電源、外部接線和程序輸

2、入無誤的情況下，接通電源，按照流程圖的順序進行調試， 最終使整個系統(tǒng)能準確、可靠的運行。13第五章 程序調試146 .設計小結17參考文獻18引言目前，飲料的灌裝生產已經實現(xiàn)自動化，為了提高產品質量，縮短生產周期， 適應產品迅速更新?lián)Q代的要求，產品生產正向縮短生產周期、 降低成本、提高生 產質量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動化灌裝生產線中有越來越多的機器在使 用先進的灌裝技術來提高機器的自動化控制水平和生產效率。而應用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動化電氣控制的主要發(fā)展方向。 本次課設主要介紹全自動 灌裝生產線的基本概念。全自動灌裝生產線是由數(shù)臺自動灌裝機械經控制系統(tǒng)進 行集中控制，并按照各

3、自功能完成一定任務進行順序、 連續(xù)生產的一系列機器組 合。通過對飲料罐裝自動控制的介紹，使我們對灌裝這個行業(yè)有了更深的了解， 也對自動化這個名詞有了進一步的了解。 我國的飲料罐裝自動化相對于西方發(fā)達 國家來講還有很大的差距。設備陳舊，技術落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的 一個嚴重問題。鑒于這些問題，我國企業(yè)不斷發(fā)展自身的實力， 逐步朝著生產高 速化、設備結構合理化、設備的多功能化、設備的綠色化、控制的智能化等方向 發(fā)展。推出適合自己需求的產品來。本次課設就是朝著這個方向進行研究和設計。1.設計任務課題內容飲料灌裝生產流水線PLC梯形圖控制程序設計和調試控制要求(1)統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式

4、，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或罐裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停 止開關動作。(2)當瓶子定位在罐裝設備下時，停頓1秒，罐裝設備開始工作，罐裝過 程為5秒鐘，罐裝過程應有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警(報警方式為 紅燈以時間間隔閃爍)。(3)灌裝完一瓶須進行稱重比較：若大于或等于 700克為正品，并計數(shù)1 次，計數(shù)滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報警一次(鳴響 1s);若小于700克則為 次品，同時也計數(shù)1次，計滿24瓶為一箱，并令蜂鳴器報警一次(鳴響 2s)瓶 裝飲料的重量以模擬量的形式

5、自模擬量通道 A/D輸入(重量Kg與模擬量電壓輸 入及數(shù)字量的對應值可以自己設定)。(4)可以手動對計數(shù)值及定時器清零(復位)課題要求(1) I/O編址(2)編程并調試(3) I/O端子接線圖2 .總體設計方案飲料灌裝流水線的基本結構飲料灌裝流水線的基本結構圖所示:圖飲料灌裝流水線的基本結構灌裝流水線的工作原理灌裝流水線的運作是通過電機和灌裝設備來控制的。通過電動機的運轉，帶動流水線的工作。而灌裝設備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入PLC軟件程 序，直接控制電機及流水線的運作.。流水線由傳感器實時監(jiān)控，由 PLC控制, 控制準確。自動化程度高。3 .硬件控制設計PLC的選擇(1) PLC的結

6、構與特點：PLC的構成從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式 PLC包括CPUK、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不 可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU真塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或 機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。PLC編程簡介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡單，可靠性高，反應快， 可靠性高，抗干擾能力強。PLC一經出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好， 設計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內外工程技術人員和工商業(yè)界 廠商的極大關注，生產PLC的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中應用，是PLC的功能不斷

7、得到增強，產品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運 輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。PLC常用程序設計語言簡介方源可編程控制器程序設計語言。在可編程控 制器中有多種程序設計語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語 言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。其中梯形圖程序設計語言是用梯 形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設 計語言采用因果關系來描述事件發(fā)生的條件和結果。每個梯級是一個因果關系。 在梯級中，描述事件發(fā)生的

8、條件表示在左面， 事件發(fā)生的結果表示在后面。 梯形 圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言。 它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的 描述。在工業(yè)過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應用。(2)選擇PLC三菱公司是日本生產PLC的主要廠家之一。該公司生產的 FX2N系列機型屬 于高性能疊裝式機型，是三菱公司上網(wǎng)典型產品，F(xiàn)X2N系列PLC具有數(shù)十種編程元件。FX2N系列PLC編程元件的編號分為兩部分：第一部分是代表功能的字 母。如輸入繼電器勇“ X”表示、輸出繼電器用“ Y”表示。第二部分為數(shù)字。數(shù) 字為該器件的序號

9、。根據(jù)所需的用戶輸入輸出設備及I/O點數(shù)，選擇FX2N系歹I型的PLC就可以滿足控制系統(tǒng)的要求傳感器的選擇.通過對各個傳感器的工作環(huán)境和用途的分析確定各個傳感器的型號為灌裝監(jiān)測傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）稱重監(jiān)測傳感器的選型為：壓力傳感器（壓阻式）采用紅外線傳感器來監(jiān)測空瓶子的到來后動作， 起到接通開關的作用。它是 利用被測物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進行測量。常溫下工作且價格更便 宜，不受可見光的影響。壓電電阻型半導體壓力傳感器，靈敏度高，輸出信號大，響應速度快，性能 穩(wěn)定且電阻值可在較寬的范圍內調整以適應不同需要。硬件電路的設計電氣控制原理圖如圖所示:圖電氣控制原理圖圖

10、中斷路器QF1 QF2、QF3、QF4、QF5將三相電源引入，同時QF1 QF2、QF3 QF4 QF5為電路提供短路保護。電動機的過載保護分別由三個繼電器提 供。系統(tǒng)流程圖4.軟件控制設計圖飲料罐裝生產流水線系統(tǒng)流程圖I/O接線圖圖I/O接線圖I/O分配表表I/O 分配表梯形圖類別元件PLC元件作用輸入（I ）SB0X0啟動按鈕SB1X1停止按鈕SB2X2光電傳感器SB3X3壓力傳感器1SB4X4壓力傳感器2SB5X5手動清零輸出（0）KM1Y1啟動傳送帶驅動電機KM2Y2驅動灌裝設備KM3Y3啟動正品傳送帶KM4Y4啟動次品傳送帶HRY5報警顯示HAY6蜂鳴器響圖 梯形圖指令表LD X0L

11、DT2OUTT4OR M0ANIT1K10OUT M0OUTY5OUT M3LD M0LDM2LDC1OR Y1ANDX3RSTC1ANI X1ORY3LDC2OUT M2ANI M1OUT Y1LD X2OR M1ANI T1OUT M1LD M1OUT T0K10LD T0OUT Y2OUT T1K50LD T0ANI T3OUT T2K3LD T2OUT T3K3ANI X4OUT Y3LD X3OUT C1K24LD M2AND X4OR Y4ANI X3OUT Y4LD X4OUT C2K24LD M3ANI T4LD M4ANI T5OUT Y6LD C1OR M3ANI T4OR

12、 M4ANI T5OUT T5K20OUT M4LD C2RST C2LD X5ZRST T0T5ZRST C1C2END5 .調試說明(1)在電腦上安裝GX-Developer軟件，程序編號后，將程序輸入 GX-Developer軟件中，在電腦上進行初步仿真調試。(2)先將PLC程序傳入程序控制器中。(3)對各個輸入I/O 給信號處理，看各個輸出口是否有相應的輸出，如 果沒有按照設計要求輸出，對程序進行更改，直到各輸出口有相應的輸出。(4)如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認PLC的電源、外部接線和程序輸入無誤的情況下，接通電源，按照流程圖的順序進行調試，最終使整個系統(tǒng)能準

13、確、可靠的運行。啟動系統(tǒng):方醞伸 航WITO都LFF欹三伴修=存彳區(qū)保理加茹地址1DQJ XHL、冷k驪例第五章程序調試工 HF:薩3u90芷仙SJ.當按下啟動按鈕 X0,則程序由S0步變換到S20步，圖中準確地表示出此時S20變?yōu)榛顒硬?，并驅動傳送帶電機運行，而S0則變?yōu)椴换顒硬健？掌坑嫈?shù)器計數(shù):痔銀號飄富侵*北怦 欣元HiSFIfH S*riTT誨可沖用K存憾口碑,言年由址j幽®廿常,印膏慚IIJF7 aFE不國王執(zhí)行也*苻田口 g EW陽B 士汨叨y取門3片"TVC2D1-42鎮(zhèn)序物f定忤號;閉在莊工攸七 <111 i KOCfl KgH 寸:a g1 wiMi

14、 一 ；.i/. , H）啟 .工.?目鯉 t 工 1 ”-1-dF&T設置位置傳感器檢測到達預定罐裝位置:文球尤怦 廿元停 *錨M暄留H燈 存到也加印二鈴元陛，武沖有犯*核元件 值書向區(qū)陽前； 地北*號；餐配-顯號拙斗某33 HI當灌裝設備下的光電傳感器檢測到有瓶子到達預定位置時則傳送帶驅動電機停轉，定時 器T0定時1s,為灌裝做準備，與圖中相符。灌裝過程、定時器 T1定時、滿瓶計數(shù)器計數(shù)及報警燈閃:jSTL522(tool700224 功!<C2U1S定時器T1定時時間到傳送帶自動啟動:當定時器T1定時5s時間至L則程序跳轉到S20步即實現(xiàn)了傳送帶自動啟動。組態(tài)王監(jiān)控畫面希麗

15、i-M:尚瓶指示燈,莉, , ,度t抬£6 .設計小結通過飲料罐裝生產流水線的PLC控制課程設計，掌握了什么是設計程序，設 計程序工作的基本過程及各階段的基本任務，熟悉了設計程序總流程圖，加深了 對PLC的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過努力把課本上的知識變得 更為簡單，對實驗原理也有了更深的理解。 通過這次課程設計，使我更為全面系 統(tǒng)的了解PLC的構造原理和基本實現(xiàn)方法。把課本的知識變得生動有趣，激發(fā)了 我們的學習積極性，把學過的原理加以強化，把課堂學過的知識通過自己的設計 程序表示出來，加深了對理論知識的理解。 現(xiàn)在通過自己的動對手做實驗， 理論 聯(lián)系實際，對PLC的原理

16、認識更加深刻。在調試時應該很仔細，一步一步調試下 來，做到準確無誤。這次課程使我意識到只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與 實踐相結合起來，才是正確的，才能提高自己動手能力和獨立思索的能力。 同時 對于PLC發(fā)展歷史、強大功能、應用領域以及系列知識得到了大概的系統(tǒng)認識， 也初步了解了一個完整的系統(tǒng)開發(fā)的過程， 本次課設，對于創(chuàng)造思維的培養(yǎng)和開 發(fā)能力的鍛煉有很大的幫助。在編程過程中，領略到了熟能生巧的含義。編程不僅要求有良好的基礎，而 且要求對各種程序有深刻的了解，同時深切感受到團隊合作的重要性，尤其是在 查資料的過程中，人多力量大，大家一起努力，查找資料的效率就提高了許多， 大家在一起探討，相互學習，分工細化，互相提高，解決問題的速度就快多了。老師知識的幫助，經驗的傳授，也是本次課設的一道美麗的風景線，真正起 到了拋磚引玉的目的。這次課設讓我的動手能力得到了大大的鍛煉， 解決實際問 題的能力得到了大大的提高，為以后學習和工作奠定了一定的基礎。 在此，非常 感謝江老師對我們的幫助和悉心的指導。參考文獻1易泓可主編，電氣控制系統(tǒng)實際基礎與范例.北京：機械工業(yè)出版社，2005.2史國生主編，電氣控制與可編程控制其技術第二版.北京：化學工業(yè)出版 社教材出版中心，2005.3郝永興，苗滿香 羅小燕主編，