基于PLC的飲料自動罐裝系統(tǒng)畢業(yè)設計

1、 畢 業(yè) 設 計（論文）題 目： 自動化生產(chǎn)線中的飲料灌裝系統(tǒng)軟件設計 同學姓名： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師： 年 月 日 河北工程高校畢業(yè)設計（論文）任務書題目： 自動化生產(chǎn)線中的飲料灌裝系統(tǒng)軟件設計 同學姓名： 學號： 專業(yè)班級： 學院： 設計起止日期： 題目性質一： 實際工程 設計項目 科學爭辯 理論爭辯 其他題目性質二： 真題 模擬題目 其他技術要求及原始數(shù)據(jù)： 系統(tǒng)基于PLC-200，主要功能完成飲料灌裝生產(chǎn)過程，明確裝瓶，傳送，蓋蓋，檢測過程，并可以啟動，移位，復位按鈕進行操作，實現(xiàn)手動，自動全過程。 主要任務： 1、繪制工作流程圖或挨次功能圖； 2、編寫全程序T型圖

2、或指令表； 3、運用程序進行調試； 4、編寫設計說明書； 學 生 （簽 字）： 系主任（簽字）： 指導老師（簽字）： 院 長 （簽字）： 河北工程高校畢業(yè)設計（論文）評語同學姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設計（論文）題目 自動化生產(chǎn)線中的飲料灌裝系統(tǒng)軟件設計 1、 指導老師評語： 指導老師（簽字） 年 月 日 2、 評閱人評語： 評閱人（簽字） 年 月 日3、 答辯組評語： 答辯組組長（簽字） 年 月 日歡迎下載摘 要隨著工業(yè)自動化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設計問題。PLC（可編程序把握器）是以微處理器為核心的工業(yè)把握裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器把握系統(tǒng)與計算機技術結合在一起，近

3、年來在工業(yè)自動把握、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應用。作為通用工業(yè)把握計算機，其實現(xiàn)了工業(yè)把握領域接線規(guī)律到存儲規(guī)律的飛躍，在世界工業(yè)把握中發(fā)揮著越來越重要的作用。在飲料行業(yè)，自動化生產(chǎn)線的生產(chǎn)方式是推廣的最普及的一種生產(chǎn)模式，它促使灌裝的速度大幅提升，同時也使得灌裝精度更高，給企業(yè)帶來了不行小覷的生產(chǎn)力。鑒于此，設計者利用PLC的功能和特點設計出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線把握系統(tǒng)。 本文所涉及的飲料灌裝自動化生產(chǎn)線接受PLC把握，流量計計量，確保了灌裝的速度和精度。本文具體論述了飲料灌裝機把握系統(tǒng)的設計步驟，通過對灌裝機系統(tǒng)的充分了解，以行業(yè)現(xiàn)狀為動身點，結合其他行業(yè)自動把握技術的應

4、用狀況，提出了基于PLC的飲料灌裝機把握系統(tǒng)的基本結構。本系統(tǒng)設計中完成了飲料灌裝機把握系統(tǒng)的硬件的配置和軟件方面的設計，實現(xiàn)了飲料灌裝機把握系統(tǒng)的自動化。對勞動生產(chǎn)率的提高，對飲料的質量和產(chǎn)量的提高都具有深遠的意義。利用PLC把握飲料灌裝生產(chǎn)過程，可有效提高灌裝生產(chǎn)效率，并顯著增加把握系統(tǒng)的牢靠性和柔性。 關鍵詞：可編程把握器；自動化；灌裝；生產(chǎn)線歡迎下載AbstractWiththeincreasinglevelofindustrialautomation,many industrialenterprisesarefacedwiththetransformationoftraditiona

5、lproductionlineandre-designproblem.PLC(programmablelogiccontroller)isamicroprocessorasthecoreofindustrialcontroldevices,itwillrelaythetraditional controlsystemcombinedwithcomputertechnologyinrecentyearsinindustrialautomation,mechanicalandelectricalintegration,thetransformation oftraditionalindustrie

6、ssuchasgenerallyapplied.Asageneral-purposeindustrialcontrolcomputer,therealizationofindustrialcontrolwiringlogicalleapinlogictostorage,industrialcontrol intheworldisplayinganincreasinglyimportantrole.Inbeverageindustry,automatedproductionlinemodeofproductionistopromotethemostpopularakindofproduction

7、mode,itcausesthefillingspeedincreases,butmakethefillingahigherprecision,tobringenterprisecannotsmall gazeofproductivity.Inviewofthis,thedesignersoftheuseofPLCfunctionsandfeaturesdesignedabeveragefillingproductionlinecontrolsystem.Thispaperinvolvesthedrinksfillingautomationproductionline adoptsPLCcon

8、trol,flowmetermetering,insurethefillingspeedandprecision.Thispaperdescribesindetailthecontrolsystemofthedrinksfillingmachinedesignsteps,abriefintroductionofthedrinksfillingmachinecontrolsystemandbaseontheself-industryandtheapplicationoftheothertradeonauto-controltechnique,proposedtheframeofthecontro

9、lsystembasedonprogrammablelogicalcontroller.Thisdesigncompletesthedrinksproductionlinehardwareconfigurationandsoftwaredesign,toachievetheautomationofthecarbonateddrinksfillingmachine.Notonlyimprovethelaborproductivity,butalsohasfar-reachingsignificanceoftheimprovementofqualityandyield.PLCcontrolofth

10、euseofbeveragefillingproductionprocess,whichcaneffectivelyimprovetheproductionefficiencyoffilling,andsignificantlyincreasethereliabilityofcontrolsystemsandflexible.Keywords:Programmablecontroller；Automation；Filling；Productionline第一章 可編程把握器概述1.1 PLC的定義:可編程把握器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計

11、算機技術為基礎的新型工業(yè)把握裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義:PLC是一種特地為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它接受可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行規(guī)律運算、挨次運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，把握各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應當按易于與工業(yè)把握系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計?？傊删幊贪盐掌魇且慌_計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機，它具有豐富的輸入/輸出接口，

12、并且具有較強的驅動力量，但可編程把握器產(chǎn)品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時其硬件需依據(jù)實際需要進行選用、配置，其軟件需依據(jù)把握要求進行設計編制。1.2 PLC的組成:PLC的基本組成可歸為四大部件：1中心處理單元（CPU板）把握器的核心；2. 輸入部件 （I/O部件）連接現(xiàn)場設備與CPU之間的接口電路；3. 輸出部件 送出PLC運算后得出的把握信息；4. 電源部件 為PLC內部電路供應能源。另外，還必需有編程器將用戶程序寫進規(guī)定的存儲器內。PLC的基本組成框圖如圖1-1所示： 圖 1-11.3 可編程把握器的分類和進展:1.3.1分類按I/O點數(shù)可分為大、中、小型三大類，通?？梢远x為：

13、小型：I/O點數(shù)在256點以下；中型：I/O點數(shù)在2561024點之間大型：I/O點數(shù)在1024點以上。1.3.2可編程序把握器及其網(wǎng)絡的進展歷史1968年，美國通用汽車公司（GM）依據(jù)市場形勢與生產(chǎn)進展的需要，提出了“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號”的戰(zhàn)略。要實現(xiàn)這個戰(zhàn)略決策，依靠原有的工業(yè)把握裝置明顯不行，而必需有一種新的工業(yè)把握裝置，它可以隨著生產(chǎn)品種的轉變，機敏便利地轉變把握方案以滿足對把握的不同要求。1969年，有名的美國數(shù)字設備公司（DEC）依據(jù)GM的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)把握裝置，并在GM公司的一條汽車自動化生產(chǎn)線上首次運行取得成功。依據(jù)這種新型工業(yè)把握裝置可以通過

14、編程轉變把握方案這一特點，以及特地用于規(guī)律把握的狀況，稱這種新的工業(yè)把握裝置為可編程序把握器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。從1968年到現(xiàn)在，PLC經(jīng)受了四次換代：第一代PLC大多用一位機開發(fā)，用磁芯存儲器存儲，只有規(guī)律把握功能。在其次代PLC產(chǎn)品中換成了8位微處理器及半導體存儲器，PLC產(chǎn)品開頭系列化。第三代PLC產(chǎn)品隨著高性能微處理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向進展。第四代PLC產(chǎn)品不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC（Reduced instr

15、uction set computer）精簡指令系統(tǒng)CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個處理器，進行多通道處理。同時生產(chǎn)了大量內含微處理器的智能模板，使得第四代PLC產(chǎn)品成為具有規(guī)律把握功能、過程把握功能、運動把握功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實的多功能把握器。同一時期，由PLC組成的PLC網(wǎng)絡也得到飛速進展。PLC與PLC網(wǎng)絡成為工廠企業(yè)中首選的工業(yè)把握裝置，由PLC組成的多級分布式PLC網(wǎng)絡成為CIMS（computer-integrated manufacturing system）系統(tǒng)不行或缺的基本組成部分。人們高度評價PLC及其網(wǎng)絡的重要性，認為它是現(xiàn)代工業(yè)自

16、動化的三大支柱之一。 1.3.3進展方向進展方向分小型化和大型化兩個進展趨勢。小型PLC有兩個進展方向，即小（微）型化和專業(yè)化。大型化指的是大中型PLC向著大容量、智能化和網(wǎng)絡化進展，使之能與計算機組成集成把握系統(tǒng)，對大規(guī)模、簡單系統(tǒng)進行綜合性的自動把握。1.4 PLC的功能1. 規(guī)律把握；2. 定時把握；3. 計數(shù)把握；4. 步進(挨次)把握；5. PID 把握；6. 數(shù)據(jù)把握，PLC 具有數(shù)據(jù)處理力量；7. 通信和聯(lián)網(wǎng)；8. 其它PLC還有很多特殊功能模塊，適用于各種特殊把握的要求，如定位把握模塊、CRT 模塊。1.5 PLC的應用范圍目前，在國內外PLC已廣泛應用冶金、石油、化工、建材、

17、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化消遣等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應用領域不斷擴大。從應用類型看，PLC的應用大致可歸納為以下幾個方面：（1）開關量規(guī)律把握利用PLC最基本的規(guī)律運算、定時、計數(shù)等功能實現(xiàn)規(guī)律把握，可以取代傳統(tǒng)的繼電器把握，用于單機把握、多機群把握、生產(chǎn)自動線把握等，例如：機床、注塑機、印刷機械、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯的把握等。這是PLC最基本的應用，也是PLC最廣泛的應用領域。（2）運動把握大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置把握模塊。這一功能廣泛用于各種機械設備，如對各種機床、裝配機械、機器人等進行運動把握。（3）過程把握大、中

18、型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID把握功能，有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出。所以PLC可實現(xiàn)模擬量把握，而且具有PID把握功能的PLC可構成閉環(huán)把握，用于過程把握。這一功能已廣泛用于鍋爐、反應堆、水處理、釀酒以及閉環(huán)位置把握和速度把握等方面。（4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學運算、數(shù)據(jù)傳送、轉換、排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，同時可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其它智能裝置，如計算機數(shù)值把握（CNC）設備，進行處理。其次章 任務及相關設計方案2.1任務的分析近年來，飲料工業(yè)進展迅猛，碳酸飲料、果汁飲料、蔬菜汁飲料、含乳飲料、瓶裝飲用水、茶飲料等品種不斷豐富，產(chǎn)量上

19、的“飄紅”使得對設備市場的需求也呈“牛市”。因此，這方面的計術還要進一步進展和完善，以適應現(xiàn)代工業(yè)的需要。 本次設計的任務是以s7-200系列PLC作為處理核心，用行程開關、傳感器將生產(chǎn)過程中的信號（如空瓶的運行的位置、飲料瓶的大小等等）處理后送給PLC處理器，由PLC對數(shù)據(jù)進行運算，然后輸出驅動信號（如接觸器、電磁閥等等）來完成飲料罐裝生產(chǎn)過程的流水線操作。該系統(tǒng)的總體思路：此生產(chǎn)線為全自動把握的，生產(chǎn)線一旦上電，PLC將通過軟件對生產(chǎn)線進行自動把握：通過輸出繼電器把握傳送帶的停轉和對飲料瓶灌裝的把握，實現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并且通過PLC內部的計數(shù)器對所生產(chǎn)的產(chǎn)品進行計數(shù)。傳統(tǒng)的飲料罐裝生產(chǎn)

20、線的電氣設備把握系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器把握方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機對話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應慢，故障率高，牢靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設備監(jiān)控與維護只能憑閱歷被動的去查找故障點。且在生產(chǎn)過程中簡潔產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動化生產(chǎn)線在眾多領域應用得格外廣泛，其把握部分經(jīng)常接受PLC 把握，它使自動化生產(chǎn)線運行更加平穩(wěn)，定位更加精確，功能更加完善，操作更加便利。為適應進展，故提出下面的PLC把握技術改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。本文介紹了德國西門子PLCS7- 200 在自動化飲料罐裝生產(chǎn)線把握系統(tǒng)中的應用，并從硬件和軟件兩方面進行了分析和爭辯。文章

21、探討了如何利用德國西門子PLC S7-200 進行飲料灌裝生產(chǎn)流水線的把握，重點分析了系統(tǒng)軟硬件設計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC 把握I/O 端口安排表以及整體程序流程圖等，實現(xiàn)了飲料灌裝的自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。2.2硬件設計方案飲料的灌裝是接受了飲料灌裝機，飲料灌裝機將灌裝裝置以及封蓋裝置集合在一起，使飲料的灌裝穩(wěn)定、高效的完成。對于飲料瓶大小的區(qū)分是通過反射式光電傳感器工作來實現(xiàn)的。利用幫助繼電器對計數(shù)器進行正電平觸發(fā)來實現(xiàn)對所生產(chǎn)產(chǎn)品的計數(shù)。2.3 飲料灌裝結構圖如圖2-1，圖2-2，圖2-3所示 圖 2-1 圖2-2 圖 2-3系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電，傳

22、送帶驅動電動機運轉，待空飲料瓶行至行程開關，行程開關閉合，電動機停轉，灌裝設備通過閥門的關斷來把握飲料灌裝的時間，待飲料灌裝過程完畢后電動機恢復轉動，如此循環(huán)實現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動把握。對于傳送帶上的飲料瓶大小的區(qū)分，是通過所在位置的反射式光電傳感器工作來實現(xiàn)的。2.4 項目目標整個流水線由主傳送帶（M1）、次品傳送帶（M2）、灌裝裝置、次品推動裝置、光電傳感器（定位）、壓力傳感器等組成。流水線的實時監(jiān)控，由傳感器檢測。電動機的啟動和停止，灌裝裝置的灌裝，次品的檢測、推動和計數(shù)由PLC把握。2.5 生產(chǎn)流程按下啟動按鈕后，生產(chǎn)線進入自動工作狀態(tài)，具備工作條件后，瓶子隨著傳送帶進入灌裝工序，灌裝完成

23、后傳送帶連續(xù)啟動運行。當瓶子隨著主傳送帶平穩(wěn)的進入灌裝架時，灌裝架的光電傳感器信號送給PLC，主傳送帶停止1秒，并且夾瓶裝置固定，一秒后，罐裝架的電磁閥打開，汽缸啟動并罐飲料，罐裝到5S（及罐滿）后自動停止，灌裝過程中有報警提示，罐裝結束后，主傳送帶開頭啟動，通過壓力傳感器檢測是否滿瓶，沒裝滿的由推桿推入次品傳送帶。檢測滿瓶過程中計數(shù)（正品與次品分別計數(shù)）。2.6軟件設計方案PLC軟件方案設計的方法有閱歷設計法，規(guī)律設計法等。2.6.1閱歷設計方法梯形圖的閱歷設計法是比較廣泛的一種方法。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的摸干脆很任憑性,最終的結果不是唯一的。該方法的核心是輸出線圈。以下

24、是閱歷設計方法的基本步驟：1.了解和生疏被控設備的工藝過程和機械的動作狀況。2.確定PLC的輸入信號和輸出負載，畫出PLC的外部接線圖。3.確定與繼電器電路圖的中間繼電器，時間繼電器對應的梯形圖中的幫助繼電器（M）和定時器（T）的元件號。4.依據(jù)前面的對應關系畫出梯形圖。2.6.2規(guī)律設計方法規(guī)律設計法的理論基礎是規(guī)律代數(shù)。而繼電器把握系統(tǒng)的本質是規(guī)律線路?？匆粋€電氣把握線路都會發(fā)覺,線路的接通和斷開,都是通過繼電器等元件的觸點來實現(xiàn)的,故把握線路的種種功能必定取決于這些觸點的開，合兩種狀態(tài)。因此電氣把握電路從本質上說是一種規(guī)律線路,它符合規(guī)律運算的基本規(guī)律。2.7具體把握要求2.7.1 M1

25、主傳送帶電動機（1）功能：帶動主傳送帶運行。（2） 把握要求： 一旦啟動，M1主傳送帶驅動電機啟動并保持到停止開關動作或者灌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M1必需自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作。 通過溝通接觸器實現(xiàn)失壓。欠壓愛護。通過熱繼電器實現(xiàn)過載，欠相愛護。2.7.2 M2次品傳送帶電動機（1） 功能：帶動次品傳送帶運行（2） 把握要求：一旦啟動，則M2次品傳送帶驅動電機啟動，并保持到停止開關動作。通過溝通接觸器實現(xiàn)失壓。欠壓愛護。通過熱繼電器實現(xiàn)過載，欠相愛護。2.7.3 M3灌裝電動機 （1） 功能：保持料箱液位 （2） 把握要求

26、：當料箱中下陷位傳感器動作時，M3啟動給飲料注入原料，當上限位傳感器動作時，M3停止。通過熔斷器實現(xiàn)短路愛護。通過溝通接觸器實現(xiàn)失壓。欠壓愛護。通過熱繼電器實現(xiàn)過載，欠相愛護。 2.7.4 灌裝機 （1） 功能：在設定時間里定量灌裝。 （2） 把握要求： 當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓1S，灌裝設備開頭工作，灌裝過程為5S，灌裝過程應有報警顯示，5S后停止灌裝并不再顯示報警。愛護 （3）實現(xiàn)方法：電磁閥灌裝：電磁閥灌裝閥的開關由電磁閥把握，灌裝精度更高，計時恒壓定量灌裝原理，可使灌裝的誤差在千分之五以下。電動定量灌裝系統(tǒng)及電磁閥把握計量裝置，可進行精確灌裝，削減鋪張。在恒壓儲液罐灌液中，里面有

27、上限位和下限位傳感器，他們被沉沒時是1狀態(tài)。液面低于下陷位液面是恒壓儲液罐為空。飲料通過進液電磁閥流入恒壓儲液罐，液面到達上限位時進液電磁閥斷電關閉，使液位保持穩(wěn)定。恒壓儲液罐下面是灌裝頭部分，夾瓶裝置由汽缸1驅動下降，下降到位后，夾瓶裝置由汽缸2加緊定位，定位夾緊后，灌裝頭由汽缸3驅動下降，到位后灌裝頭電磁閥打開，開頭灌裝，延時5秒電磁閥關閉，灌裝頭上升，夾瓶裝置放松上升，傳送帶電機啟動。2.7.5 質量檢測與次品的分別（1）功能：檢測產(chǎn)品質量，將次品分別。第三章 元器件的選擇3.1 PLC的選擇S7200PLC的選擇包括對PLC的機型、容量、I/O模塊、電源等的選擇。S7-200系列PLC

28、是西門子公司20世紀90年月推出的整體式小型可編程把握器。早些時候稱為CPU21X，其后的改進型稱為CPU22X。其結構緊湊、功能強，具有很高的性能價格比，在中小規(guī)模把握系統(tǒng)中應用廣泛。S7-22X系列PLC可供應5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴展單元。其系統(tǒng)構成除基本單元、擴展單元外，還有編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。表3-1給出了22X系列CPU的基本配置。從表中可以看出，22X系列CPU具有很強的功能，如自帶高速計數(shù)器、通訊口、具有脈沖輸出功能、實時時鐘、能進行浮點運算等。此外，S7-200系列PLC允許在程序中馬上讀寫輸入、輸出口，允許在程序中使用中斷，允許設定通訊任務的處理時

29、間，允許設置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電愛護區(qū)，可以允許數(shù)字量時間，允許設置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲器的掉電愛護區(qū)，可以允許數(shù)字量及模擬量輸入加濾波器，還具有窄脈沖捕獲功能，為簡單的工業(yè)把握供應了便利。表3-1 22X系列CPU的基本配置特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmmmmm908062908062120.5806219080621908062程序存儲區(qū)2048字2048字4096字4096字8192字數(shù)據(jù)存儲區(qū)1024字1024字2560字2560字5120字掉電保持時間/h505019019

30、0190本機I/O6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出24入/16出擴展模塊數(shù)量02777高速計數(shù)器單相雙相4路30KHZ2路20KHZ4路30KHZ2路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ6路30KHZ4路20KHZ脈沖輸出（DC）2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ2路20KHZ模擬電位器11222實時時鐘配置時鐘卡配置時鐘卡內置內置內置通訊口1RS-4851RS-4851RS-4852RS-4852RS-485在飲料灌裝生產(chǎn)流水線把握系統(tǒng)中我們只用了11個輸入8個輸出,和簡潔的規(guī)律和計數(shù)功能，配置基本單元就可以滿足要求，即選用

31、CPU224的西門子S7-200系列PLC作為把握器構成飲料灌裝生產(chǎn)流水線把握系統(tǒng)。結構描述：S7-200 CPU將一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中，從而形成了一個功能強大的小型可編程規(guī)律把握器。CPU結構如圖3-1所示： 圖 3-13.2 電機的選擇 電動機M1型號為Y132M-4，額定電壓為溝通380V，額定電流為15A， 頻率為50HZ，功率為7.5KW，轉速為1440r/min。 銘牌：型號：Y132M-4 功率：7.5KW 頻率：50HZ 電壓：380V 電流：16.4A 接法： 轉速：1440r/min 電機上一般有這樣的銘牌，用來表示電機參數(shù)。介紹

32、一下Y132M-4，Y表示三相異步電動機；132表示機座中心高；M機座長度代號（分為SML短中長），4為磁極個數(shù)（2P磁極對數(shù)）。如表2-2所示表3-2 電機磁極個數(shù)及轉速磁極個數(shù)2極4極6極8極P（磁極對數(shù)）1234轉速300015001000750 銘牌所標的為磁極個數(shù)，即幾極電機，對應對數(shù)和轉速。 p電機旋轉磁場的極對數(shù)。（實際上，由于轉差率的存在，電機.實際轉速略低于旋轉磁場的轉速） 電機轉速與頻率的公式n=60f/p上式中n電機的轉速（轉/分）；60每分鐘（秒）；f電源頻率（HZ）；在變頻調速系統(tǒng)中，依據(jù)公式n=60f/p可知：轉變頻率f就可轉變轉速降低頻率f，轉速就變?。杭?60

33、f / p = n增加頻率f，轉速就加大： 即 60 f / p = n表3-3 物理量與單位物理量符號基本單位單位符號公式功W焦耳（焦）JW=Fs=Pt功率P瓦特（瓦）WP=W/t=Fv電流I安培（安)AI=U/R=W/R電壓U伏特（伏）VU=IR 電阻R歐姆（歐）R=U/I=W/II 電功W焦耳（焦）JW=UIt=Wt電功率P瓦特（瓦）WP=W/t=UI=IIR電動機M2型號為Y90S-4，額定電壓為溝通380V，額定電流為2.8A，頻率為50HZ，功率為1.1KW，轉速為1440r/min。電動機M3選與電動機M2一樣的型號即可。電動機的轉速要盡量小，設計要求轉速為盡量小，綜合考慮到工作

34、環(huán)境以及經(jīng)濟效益方面，暫選電動機為Y90S-4.轉速1400r/min ,效率為78%，功率1.1kw，質量23kg.我們接受三角形的接法，接法如圖3-2所示 圖 3-23.3 傳感器的選擇本設計需要用多個傳感器，有檢測空瓶的光電傳感器，檢測產(chǎn)品質量的壓力傳感器與檢測飲料罐液位的液位傳感器。3.3.1 光電傳感器TCRT5000傳感器的工作原理與一般的紅外傳感器一樣,一傳一感.TCRT5000具有一個紅外放射管和一個紅外接收管.當放射管的紅外信號經(jīng)反射被接收管接收后,接收管的電阻會發(fā)生變化,在電路上一般以電壓的變化形式體現(xiàn)出來。電阻的變化起取于接收管所接收的紅外信號強度,常表現(xiàn)在反射面的顏色和

35、反射面接收管的距離兩二方面.3.3.2 壓力傳感器選用稱重傳感器DJWX-08，DJWX-08這個型號的稱重傳感器外形結構是單點式的，是目前用于稱重使用行業(yè)最多的一種結構其測量精度等級較高，可以達到0.02%的，特點及外形如圖3-3所示。其在使用安裝方式屬于一端固定一端受力，這樣安裝方式也叫適應于稱重的整體結構以上是稱重傳感器的選型緣由。生產(chǎn)廠家：上海狄佳傳感科技有限公司依據(jù)我們飲料的重量以及經(jīng)濟有用性等綜合考慮選用： 圖3-33.3.3 液位傳感器選用的佳樂VP03EP，工作方式如圖3-4所示 圖3-43.3.4 接近開關1、接近開關有兩線制和三線制之區(qū)分，三線制接近開關又分為NPN型和PN

36、P型，它們的接線是不同的。2、兩線制接近開關的接線比較簡潔，接近開關與負載串聯(lián)后接到電源即可。3、接近開關的負載可以是信號燈、繼電器線圈或可編程把握器PLC的數(shù)字量輸入模塊。4、SN04-Y溝通二線式方形接近開關，感應距離4mm,溝通90250V供電。請見圖3-5所示： 圖3-5接近開關接線圖 2.5 原件明細表符號名稱型號數(shù)量M1主傳送帶電動機Y132M-41M2次品傳送帶電動機Y90S-41M3灌裝裝置電動機Y90S-41FR1-3熱繼電器JR10-103QF1-5斷路器NS100N5PLC可編程把握器CPU 224 CN AC/DC/RLY1X1光電傳感器EDA-2DNA-YL2X2稱重

37、傳感器DJWX-081X3液位傳感器VP03EP2X4電磁閥VT317-4G-022X5直線氣缸NSAL 32*1253X6氣爪NHZA2-16S1HL指示燈AD161 表3-4 原件明細表第四章 系統(tǒng)程序的設計4.1系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖如圖4-1 圖4-1 系統(tǒng)原理圖4.2系統(tǒng)流程圖 4.3 I/O安排表表4-1 I/O安排表輸出輸出符號地址備注符號地址備注SB1I0.0啟動KA1Q0.0M1電機SB2I0.1停止KA2Q0.1M2電機SB3I0.2手動清零KA3Q0.2M3電機、電磁閥1KS1I0.3光電傳感器KA4Q0.3汽缸1KS2I0.4上限位液位傳感器KA5Q0.4汽缸2KS3I0

38、.5下限位液位傳感器KA6Q0.5汽缸3KPI0.6壓力傳感器KA7Q0.6灌水電磁閥、指示燈KS4I0.7位置傳感器1KA8Q0.7汽缸4KS5I1.0位置傳感器2KS6I1.1位置傳感器3KS7I1.2光電傳感器2注：汽缸1，2，3分別把握夾緊裝置的下降，夾緊，灌裝頭下降，汽缸4把握次品推動裝置。飲料灌裝生產(chǎn)流水線的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式主要指連續(xù)操作方式。手動操作是指用開關對系統(tǒng)的操作模式進行設置。例如，當選擇自動操作模式時，啟用連續(xù)操作方式。連續(xù)操作是指從原點開頭，按一下啟動按鈕，系統(tǒng)將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，系統(tǒng)將連續(xù)完成

39、一個周期的動作后，回到原點自動停止。4.4 編程軟件STEP 7 Micro/WIN324.4.1TEP 7 Micro/WIN32編程軟件的主界面STEP 7 Micro/WIN32是S7-200的專用編程軟件，它工作在Windows平臺下，其主界面如下圖所示。 圖 4-14.4.2 項目（Project）主界面的標題是STEP 7 Micro/WIN32-Project1。項目包含的基本組件為：（1） 程序塊（Program Block）程序塊由可執(zhí)行的代碼和注釋組成，可執(zhí)行的代碼由主程序（OB1）、子程序（可選）、中斷服務程序（可選）組成。代碼被編譯并下裝到PLC，而程序注釋則被忽視。（

40、2） 符號表（Symbol Table）為便于記憶和理解，編程人員可通過符號表編寫符號地址。程序編譯后下裝到PLC時全部的符號地址被轉換成確定地址。（3） 狀態(tài)表（Status Chart）在程序執(zhí)行時，可通過狀態(tài)表監(jiān)控指定的內部變量的狀態(tài)。狀態(tài)表并不下裝到PLC中，它只是用于監(jiān)控用戶程序運行狀況的工具。（4） 數(shù)據(jù)塊（Data Block）數(shù)據(jù)塊由數(shù)據(jù)（存儲器的初始值和常數(shù)值）和注釋組成，只有數(shù)據(jù)被編譯并下裝到PLC中。（5） 系統(tǒng)塊（System Block）系統(tǒng)塊用于設置系統(tǒng)的組態(tài)參數(shù)，常用的系統(tǒng)組態(tài)包括設置數(shù)字量輸入濾波、模擬量輸入濾波，設置脈沖捕獲，配置數(shù)字量輸出表，定義存儲器保持范

41、圍，設置CPU密碼，設置通信參數(shù)，設置模擬電位器，設置高速計數(shù)器，設置高速脈沖輸出等。系統(tǒng)塊的信息需要下裝到PLC中，如無特殊要求，可接受系統(tǒng)默認的參數(shù)值，假如不需要設置CPU密碼，可選擇“全部特權（1級）”。（6） 交叉引用表（Cross Reference）交叉引用表用于索引用戶程序中所用的各個操作數(shù)的位置和指令的助記符。還可以使用交叉引用表查看存儲器的哪些區(qū)域已經(jīng)被使用，是作為位使用還是作為字節(jié)使用。在運行模式下編輯程序時，可以查看當前正在使用的跳變信號的地址。交叉引用表不下裝到PLC中，但只有在編譯程序成功后，才能使用交叉引用表。在交叉引用表中雙擊某個操作數(shù)，可以顯示包含該操作數(shù)的那一

42、部分程序。（7） 通信（Communications）當計算機與PLC建立在線連接后，就可以對PLC進行通信參數(shù)設置。上裝或下裝用戶程序時，都是通過通信方式完成的。4.4.3 使用PC/PPI電纜建立通信連接及設置通信參數(shù)（1） PC/PPI電纜的安裝與設置用計算機作為編程器時，計算機與PLC之間的連接一般是通過PC/PPI電纜進行通信的。PC/PPI電纜帶有RS-232/RS-485轉換器，將標有“PC”的RS-232端連接到計算機的RS-232通信接口，將標有“PPI”的RS-485端連接到PLC的通信接口。在用PC/PPI電纜上的DIP開關設置波特率時應與編程軟件中設置的波特率相同，默認

43、值為9 600bps,DIP開關的第4位用于選擇10位或11位通信模式，第5位用于選擇將RS-232口設置為數(shù)據(jù)終端設備（DTE）模式或數(shù)據(jù)通信設備（DCE）模式。在編程軟件STEP 7 Micro/EIN32中設置通信參數(shù)時，可用鼠標單擊“通信”圖標“ ”，或從菜單欄中選擇“檢視（View）”,在彈出的下拉菜單中選擇“通信（Communications）”，消滅“通信連接（Communications Links）”對話框，在對話框中雙擊PC/PPI電纜圖標“ ”，再單擊對話框中“屬性（Properties）”按鈕，消滅“PC/PPI電纜屬性”對話框后，即可進行通信參數(shù)設置。（2） 建立計算

44、機與PLC的在線連接假如在“通信連接”對話框中，顯示為尚未建立通信連接，雙擊對話框中的“刷新”圖標“ ”，編程軟件將檢查全部可能與計算機連接的S7-200 CPU站，并在對話框中顯示已建立起連接的每個站的CPU圖標、CPU型號和站地址。（3） 設置和修改通信參數(shù)在“通信連接”對話框中，雙擊PC/PPI電纜圖標，在對話框中單擊“屬性（Properties）”按鈕，消滅“PC/PPI電纜屬性”對話后，即可進行通信參數(shù)設置。STEP 7 Micro/WIN32的默認設置為多主站PPI協(xié)議，此協(xié)議允許STEP 7 Micro/WIN32與其它主站（TD200等）在網(wǎng)絡中同為主站。在屬性對話框中選中多主

45、站網(wǎng)絡（Multiple Master Network），即可啟動多主站PPI協(xié)議。未選擇時為單主站協(xié)議。設置PPI參數(shù)的步驟如下：1 在“PC/PPI電纜屬性”對話框中，單PPI按鈕，在站參數(shù)區(qū)（Station Parameter）的地址（Address）框中，設置站地址。運行編程軟件STEP 7 Micro/WIN32的計算機的默認地址為0,網(wǎng)絡中第一臺PLC的默認地址為2。2 在超時（Time-out）框中設置通信設備建立聯(lián)系的最長時間，默認值為1s。3 假如使用多主站PPI協(xié)議，選中“多主網(wǎng)絡”（Multiple Master Network）。使用調制解調器或Windows NT4.

46、0時,不支持主站網(wǎng)絡。4 設置網(wǎng)絡通信的波特率。5 依據(jù)網(wǎng)絡中的設備數(shù)據(jù)選擇最高站地址，這是STEP 7 Micro/WIN32停止查找網(wǎng)絡中其它主站的地址。6 單擊“本機連接（Local Connection）”按鈕，選擇連接PC/PPI電纜的計算機的通信口，以及是否使用調制調解器。7 單擊“確定”（OK）按鈕，完成通信參數(shù)設置。（4） 讀取PLC的信息假如想知道PLC的型號與版本、工作方式、掃描速度、I/O模式設置以及CPU和I/O模板的錯誤，可選擇菜單欄中的“PLC”，在下拉菜單欄中選擇“信息（Information）后，將是示出PLC的RUN/STOP狀態(tài)，以ms為單位的掃描速度、CP

47、U的版本|錯誤的狀況及各個模板的信息。4.4.4 程序的編寫與下裝操作（1）程序編寫的操作步驟1 創(chuàng)建項目：在為把握系統(tǒng)編寫應用程序前，首先應當創(chuàng)建一個項目（Project）?？捎貌藛蚊睢拔募陆ā被虬垂ぞ邨l中“新建項目”按鈕，創(chuàng)建一個新的項目。使用菜單命令“文件另存為”，可修改項目的名稱和項目文件所在的名目。2 打開一個已有的項目：使用菜單命令“文件打開”，可打開一個已有的項目。假如最近在某個項目上工作過，它將在文件菜單的下部列出，可直接選擇。項目存放在*.mwp的文件中。3設置與讀取PLC的型號：在給PLC編程前，為防止創(chuàng)建程序時發(fā)生編程錯誤，應正確地設置PLC的型號。使用菜單命令“PLC類型”，在消滅的對話框中，選擇PLC的型號。在建立了通信連接后，單擊對話框中的“讀PLC”按鈕，可讀取PLC的型號與硬件版本。4 選擇編程語言和指令集：使用菜單命令“工具（Tools）選項（Options）”，就彈出選項對話框，單擊“通用（General）”按鈕，可選擇SIMATIC指令集或IEC1131-3指令集。還可以選擇程序編輯器（LAD、FBD及STL）的類型。5 確定程序結構：數(shù)字量把握程序一般只有主程序，系統(tǒng)較大，功能簡單的程序，還可能有子程序、中斷程序和數(shù)據(jù)塊。主程序（在S7-200中為OB1）在每個掃描周期被挨次執(zhí)行一次。子程序的指令存放在獨