plc課程設計--飲料罐裝生產(chǎn)流水線的plc控制

1、<p><b>　　項 目 設 計</b></p><p>　　飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制</p><p><b>　　班 級 </b></p><p>　　專 業(yè) 礦山機電 </p><p><b>　　學生姓名 </b></p><

2、p><b>　　指導教師 </b></p><p>　　日 期 2010年 6 月 10 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄1</b></p><p><b>　　摘要2</b></p&g

3、t;<p>　　1． PLC概況3</p><p>　　1.1 PLC的基本概念3</p><p>　　1.2 PLC發(fā)展概況3</p><p>　　1.3 PLC技術發(fā)展動向3</p><p><b>　　2． 控制要求4</b></p><p>　　2.1 基本控制要求

4、4</p><p>　　2.2 罐裝流水線結構及工作原理4</p><p>　?。常布刂圃O計5</p><p>　　3.1 PLC的選型5</p><p>　　3.2傳感器的選型7</p><p>　　3.3硬件電路的設計7</p><p>　　4． 軟件控制設計9</p

5、><p>　　4.1系統(tǒng)流程圖9</p><p>　　4.2 I/O接線圖11</p><p>　　4.3梯形圖程序12</p><p><b>　　5．調試14</b></p><p><b>　　6．心得體會15</b></p><p>　　

6、參 考 文 獻16</p><p>　　摘要：日前在飲料灌裝機設備方面，世界發(fā)達國家像美國、德國、日本、意大利和英國的制造水平相對較高?？赏ㄟ^這些國家的飲料灌裝機的新趨勢來確定我國與他們之間的差別，應該向哪些方面發(fā)展才能縮小之間的差別，使我國的灌裝機盡快擠進世界先進行列。其先進性可體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p><b>　　1.功能性</b></p>

7、;<p>　　具體就同一臺設備，可進行茶飲料、咖啡飲料、豆乳飲料和果汁飲料等多種飲料的熱灌裝；均可進行玻璃瓶與聚酯瓶的罐裝，盡量減少企業(yè)的生產(chǎn)成本。</p><p>　　2.高速度化、高產(chǎn)量化</p><p>　　紅牛飲料公司新上市的72000罐/小時自動化灌裝生產(chǎn)線便是先進的罐裝技術。國外碳酸飲料灌裝機的罐裝速度可達2000罐/分。還有一些非碳酸飲料灌裝機的灌裝閥50-10

8、0頭，罐裝速度最高達1500罐/分。</p><p>　　3.技術含量高、可靠性高</p><p>　　全自動化的水平高和全線效率高。在線檢測裝置和計量裝置配套完備，能自動檢測各項參數(shù)、計量精確。集機、電、氣、光、磁為一體的高新技術產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。</p><p>　　實現(xiàn)自動控制的可編程控制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是

9、為工業(yè)發(fā)展控制應用而設計制造的。它運行采用的梯形圖是目前最為廣泛、最受歡迎的一種編程語言。目前，大多數(shù)PLC仍采用繼電控制形式的“梯形圖編程方式”，還有更廣闊的發(fā)展空間.PLC采用了軟件來取代繼電氣控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，控制柜的設計安裝接線工作量大為減少。同時，PLC的用戶程序可在實驗室模擬調試，更減少了現(xiàn)場的調試工作量。并且，由于PLC低故障率及很強的監(jiān)視功能，模塊化等等，維修更為方便，PLC是將微電子

10、技術應用于工業(yè)生產(chǎn)的設備產(chǎn)品，其結構緊湊、堅固、體積小、質量輕、功耗低，且PLC的抗干擾能力強，易于裝入設備內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。</p><p>　　關鍵詞：PLC 自動化飲料灌裝生產(chǎn)線 硬件電路 </p><p><b>　　1. PLC概況</b></p><p>　　首先介紹一下可編程控制器（PLC）和PLC控制系統(tǒng)

11、的基本知識，包括PLC的產(chǎn)生和發(fā)展、特點、技術指標、基本結構、工作原理及PLC控制系統(tǒng)等相關知識。</p><p>　　1. 1 PLC的基本概念</p><p>　　可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PL

12、C，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC</p><p>　　1.2 PLC發(fā)展概況</p><p>　　PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)

13、之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。</p><p>　　目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：TE 施耐德公司；韓國：三星、LG公司等。</p><p>　　1.3 PLC技術發(fā)展動向</p><p>

14、;　　1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展</p><p>　　大： I/O點數(shù)達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描 速度高速化。?。?#160;由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。</p><p>　　2. PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛</p><p>　　3. 不斷加強通訊功能</

15、p><p>　　4. 新器件和模塊不斷推出</p><p>　　高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。</p><p>　　5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化</p><p>　　有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形

16、圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。</p><p><b>　　6. 發(fā)展容錯技術</b></p><p>　　采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。</p><p>　　7.追求軟硬件的標準化。</p><p><b>　　2. 控制要求</b></p>&

17、lt;p>　　2.1 基本控制要求</p><p>　?。?） 系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，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</p><p>　?。?） 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

18、應有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警</p><p>　?。?） 用一個傳感器和若干個計數(shù)器檢測并記 滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄滿瓶數(shù)，設最多不超過30000瓶。</p><p>　　（4） 可以手動對計數(shù)值清零（復位）</p><p>　　2.2 罐裝流水線結構及工作原理</p><p>　　整個灌裝流水線的基本結構如圖所示，其有主傳

19、動帶（三相電動機）、灌裝設備（B電磁閥）、光電（紅外線）傳感器、壓力傳感器、打空瓶器（A電磁閥）、指示燈、報警器、定時器和計數(shù)器等組成。電動機啟停、A、B電磁閥動作與停止（打空瓶和灌裝飲料）都是由PLC控制的。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。</p><p>　　飲料罐裝流水線的運作是通過電磁閥和電動機來控制的，電磁閥采用比例電磁閥，其原理是利用比例電磁鐵的輸出電磁力，使液流壓力和流

20、量連續(xù)的、按比例跟蹤控制信號而變化。直動式電磁閥，通電時電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關閉件壓在閥座上，閥門關閉。</p><p><b>　　３．硬件控制設計</b></p><p>　　3.1 PLC的選型</p><p>　　PLC機型的選擇方法有</p><p>&l

21、t;b>　　（1）PLC的類型</b></p><p>　　PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I

22、/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）輸入輸出模塊的選擇</p><p>　　輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低

23、功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。</p><p><b>　?。?）電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設計

24、和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。</p><p><b>　?。?）存儲器的選擇</b></p

25、><p>　　由于計算機集成芯片技術的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。</p><p>　　(5) 經(jīng)濟性的考慮</p><p>　　選擇PLC時，應考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出

26、比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響，在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。</p><p>　　松下PLC電氣是日本松下公司推出的系列，是松下廠家的典型產(chǎn)品。常見輸入繼

27、電器用“X”表示、輸出用電器用“Y”表示；另外有數(shù)字，為該類器件的序號。根據(jù)所需用戶輸入輸出設備及I/O點數(shù)，選擇型PLC就可滿足控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　松下FP0系列PLC優(yōu)點：1、超小型尺寸，具有世界上最小的安裝面積，寬25X高90X長60毫米,不受安裝場所限制。2、輕松擴展，擴展單元可直接連接到控制單元上、最多可擴展3單元128點，擴展單元可直接連接到,不需任何電纜。3、實現(xiàn)綜合精度&#

28、177;0.8℃的高精度溫度控制；4、最多可達24ch溫度控制；5、掃描時間約1ms的高速運算；6、輸入信號：24VDC，輸出信號：220VAC、24VDC。</p><p>　　7、從I/O 10點到最大I/O 128點的選擇空間。8、擁有廣泛的應用領域</p><p><b>　　3.2傳感器的選型</b></p><p>　　通過

29、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</p><p>　　裝罐監(jiān)測傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）</p><p>　　滿瓶監(jiān)測傳感器選型為：壓力傳感器（壓阻式）</p><p>　　采用紅外線傳感器接通有空瓶到來的動作控制，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的。常溫下工作且價格便宜，不受可見光的

30、影響。選PIR型，信號處理器SNS9201接收傳感信號，通過轉化為電信號高電平啟動控制設施。</p><p>　　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。采用DYC型，當壓力增大時，其控制電阻急劇減小，接通控制電路。</p><p>　　3.3硬件電路的設計</p><p>　　其系統(tǒng)外圍接線

31、主電路如圖所示</p><p><b>　　系統(tǒng)外圍接線主電路</b></p><p>　　I/O接口分配如下表：</p><p>　　具體的輸入分配如表所示:</p><p>　　其輸出有四個，如下表所示:</p><p>　　PLC端口總數(shù)應滿足至少： 輸入I：5X（1+0.15）=5.75

32、 輸出O：5X（1+0.15）=5.75 可知松下FP0-C14RS的八個輸入端口，六個輸出端口滿足要求；采用 MIL 連接類型、低壓24VDC端子口。這里采用PLC控制，用定時器和計數(shù)器指令命令！</p><p>　　定時器：TMY TMX TMR TML其時鐘類型為1S 0.1S 0.01S 0.001S</p><p>　　同一程序中，相同序號的定時

33、器子、只能使用一次，而該定時器的常開或常閉觸點可被多次引用，其定時中需持續(xù)接通，。而只有當輸入觸點斷開定時器復位，對應觸電才恢復原來的狀態(tài)。</p><p>　　計數(shù)器：CT100 有兩個端口為時鐘端（CP）和復位端(R)。計數(shù)器為減一計數(shù)，只有當計數(shù)值減為零時，計數(shù)器R端復位，同時其常開和常閉分別閉合和斷開！</p><p><b>　　4. 軟件控制設計</b>&

34、lt;/p><p><b>　　4.1系統(tǒng)流程圖</b></p><p>　　系統(tǒng)由PLC采用循環(huán)掃描的方式不斷進行自動化生產(chǎn)，如圖（b）所示，只有系統(tǒng)出現(xiàn)故障或計數(shù)器值減為零時才停止并報警，指示燈亮。當計數(shù)器清零時，同時顯示報警，需手工進行添瓶才行。對于計數(shù)器本身設置緊急停止時可以手動復位。方便線路隨即停止。系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，傳送帶的驅動電機啟動

35、并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時為止；瓶子裝滿飲料后傳送帶驅動電機必自動啟動，并保存到有檢測到一個瓶子或停止開關動作。當瓶子定位在灌裝設備時停頓1S，灌裝設備開始工作，灌裝過程為5S，灌裝過程應有報警顯示，5S后停止并不再顯示報警。系統(tǒng)計數(shù)器設定3瓶，完后則報警.</p><p>　　圖（b） 飲料灌裝生產(chǎn)流水線系統(tǒng)流程圖</p><p>　　4.2 I/O接

36、線圖</p><p><b>　　外部接線圖</b></p><p>　　PLC控制系統(tǒng)各輸入按鈕對應的作用</p><p>　　各輸出按鈕對應的作用</p><p><b>　　4.3梯形圖程序</b></p><p>　　分析電路的工作過程畫出控制電路的波形圖如下：<

37、;/p><p><b>　　控制電路的波形圖</b></p><p><b>　　根據(jù)時序圖分析出</b></p><p>　　裝罐Y0、輸送帶電機Y1、滿瓶監(jiān)測Y2、滿瓶計數(shù)報警Y3的邏輯表達式如下所示：</p><p><b>　　Y0=T1</b></p>&l

38、t;p><b>　　Y1=R0·X3</b></p><p><b>　　Y2=T1·T2</b></p><p><b>　　Y3=C100</b></p><p>　　梯形圖用來輸入PLC軟件，從而控制電路運行, 由上邏輯表達式、根據(jù)控制要求設計出梯形圖.</p&g

39、t;<p><b>　　梯形圖</b></p><p>　　根據(jù)梯形圖可以寫出該程序的助記符為：</p><p><b>　　程序助記符</b></p><p><b>　　5 .調試</b></p><p>　　在根據(jù)控制要求的基礎上繪制出電路圖，根據(jù)電路圖畫出

40、梯形圖。</p><p>　　然后根據(jù)梯形圖繪制外圍接線圖。</p><p>　　把梯形圖寫入PLC軟件中，然后進行PLC的載入，載入完成后進行外圍接線。</p><p>　　根據(jù)繪制的外圍接線圖，用導線把松下FPO適配板、按鈕開關適配箱與東方明珠燈光系統(tǒng)相連。</p><p>　　連接完成后，按下啟動按鈕開始調試。</p>&

41、lt;p><b>　　最終調試成功。</b></p><p><b>　　6. 心得體會</b></p><p>　　一學期的學習課程充滿艱辛、艱難與坎坷，在不斷地探索當中不斷地進步，不斷發(fā)展充實自己。從以前的淺薄過渡到現(xiàn)在的淵博。隨著時間的推移知識的積累讓自己生活閱歷變到一定的高度，明天的那一幕將會更加美好！邁的飛翔；只有經(jīng)歷過地獄般的磨

42、練才會又造就天堂的力量；只有流過血的手指才會彈出世間的絕唱。正所謂：“吃得苦中苦，方為人上人?！比缃竦淖约盒撵`頭腦極度空虛，需要用無盡的知識去填充。在做課程設計之余，充滿了許多障礙，但自己經(jīng)過深思熟慮最終一一破解，獲得實驗成功，心中倍感欣慰。如今的一切險阻全是為自己以后平坦的道路做鋪墊，就讓暴風雨來的更猛烈些吧。在生活中我們必須有百折不撓的精神，要勇于創(chuàng)新，發(fā)展自己，充實自己，趁現(xiàn)在年輕為自己今后的生活打拼一片天地。只有今天的努力拼搏加

43、上正確的思想路線與機遇結合才會成就明天輝煌的自己。</p><p>　　通過飲料罐裝生產(chǎn)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其各階段的基本任務，熟悉了設計程序總流程框圖，加深了對PLC的理解，課本上的知識是機械的，表面的。通過努力把原來以為很深奧的書本知識變的更為簡單，對實驗原理有更深的理解。 通過該課程設計，全面系統(tǒng)的理解了PLC構造的一般原理和基本實現(xiàn)方法。把死板的課本知

44、識變得生動有趣，激發(fā)了學習的積極性。把學過的原理加以強化，能夠把課堂上學的知識通過自己設計的程序表示出來，加深了對理論知識的理解?，F(xiàn)在通過自己動手做實驗，從實踐上認識了操作系統(tǒng)是如何處理命令的，對PLC原理的認識更加深刻。課程設計中程序比較復雜，在調試時應該仔細。在這次課程設計中，我就是按照實驗指導的思想來完成。加深了理解文件系統(tǒng)的內部功能及內部實現(xiàn)，培養(yǎng)實踐動手能力和程序開發(fā)能力的目的。</p><p><

45、;b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　【l】田效伍主編．電氣控制與PLC應用技術，北京：機械工業(yè)出版社．2007</p><p>　　【2】楊長能.可編程序控制器(PC)基礎及應用[lull，重慶:重慶大學出版社，1999</p><p>　　【3】王平、崔納新.PLC在電梯控制中的應用．微計算機信息．1999．(2)</p&