饮料罐装生产流水线的PLC控制..pdf

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1、沈阳航空航天大学 课程设计 （论文） 题目饮料罐装生产流水线的PLC控制（ 1） 班级 学号 学 生 姓 名 指 导 教 师 目录 0. 前言 . 1 1. 总体方案设计 . 1 1.1 系统程序设计的基本结构 1 1.2 罐装流水线的生产原理 2 2. 硬件电路的设计 . 2 2.1 PLC 的选择 . 2 2.2 传感器的选择 3 2.3 硬件电路的设计 3 3 系统流程图 . . 4 4.PLC设计 5 5. 组态设计 . . 10 6. 设计心得 . . 12 参考文献 . 12 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 1 页 饮料罐装生产流水线的PL

2、C控制（ 1） 沈阳航空航天大学自动化学院 摘要： 随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，工厂实行自动化生产已经成为了一 种趋势。饮料罐装所实现的自动化， 让饮料工厂节省了大量的人力物力，并且加快了工厂 的工作效率。 PLC 的实际应用是其中必不可少的重要的一环，致力于发展PLC 对于国家 的自动化进程有很大的帮助。 关键字： 西门子 S7-200；时序图；定时；计数指令。 0. 前言 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

3、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

4、、 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。推出适合 自己需求的产品来。本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。 1. 总体方案设计 1.1 系统程序设计的基本结构 系统控制结构：由开关控制正常的开启与关闭，通过PLC的控制来进行罐装、计数工 作，当按下停止开关的时候，系统停止工作。 饮料罐装流水线的基本结构图如图（1）所示： 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 2 页 图（ 1）饮料罐装流水线的基本结构图 1.2 罐装流水线的生产原理 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

5、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。 2. 硬件电路的设计 2.1 PLC 的选择 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。 P

6、LC 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

7、是用梯形图的图形符号来描述程 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 3 页 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

8、用。 S7-200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 CPU21X，其后的改进型称为CPU22X，起结构紧凑、功能强，具有很高的性 能价格比，在中小规模控制系统中应用广泛。 S7-200系列 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。此外，S7-200 系列 PLC 允许在程序中立即读写输入，输出口，允许在程序中使用中断，允许设定通讯 任务的处理时间， 允许设置停止模式数字量输出状态，可以由用户自己定义存储器的掉电 保护区，可以允许数字量时间

9、，可以允许数字量及模拟量输入加滤波器。 2.2 传感器的选择 罐装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器） 2.3 硬件电路的设计 电气控制原理图如图（ 2）所示： 图（ 2）电气控制原理图 图（2）中断路继电器 QF1 、QF2 、QF3 、QF4 、QF5将三相电源引入，同时QF1 、QF2 、 QF3 、QF4 、QF5为电路提供短路保护。电动机的过载保护分别由三个继电器提供。 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 4 页 3 系统流程图 流程图说明：由 SB1按钮控制传送带电机， 由检测原件检测瓶子是否到达灌装位置， 当瓶子定位到罐装设备下时

10、，停顿1 秒，罐装设备开始工作， 5 秒后罐装时间到，如果没 有按下停止按钮 SB2 ，系统继续运行，但是按下停止按钮之后，系统停止运行。 开始 按下起动按钮SB1 传送带运行 延时 1 秒 灌装饮料 灌装时间到 按下停止按 钮 SB2 结束 检测到 饮料罐 否 是 是 否 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 5 页 4.PLC设计 4.1 I/O 地址的分布 4.2 系统梯形图 主程序梯形图： PLC 输入端地址PLC 输出端地址 启动按钮SB1 I0.0 传送带电机Q0.0 停止按钮SB2 I0.1 报警显示 Q0.1 瓶子定位SQ I0.2 满瓶传感

11、器工作Q0.2 空瓶传感器I0.3 空瓶传感器工作Q0.3 满瓶传感器I0.4 手动清零I0.5 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 6 页 主程序工作过程 ：当按下启动按钮SB1时，使得传送带运行并形成自锁，辅助继电 器 M0.0 控制满瓶及空瓶传感器工作，带动生产及计数两个子程序的工作。当按下停止按 钮 SB2时，系统停止工作。 生产程序： 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 7 页 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 8 页 生产程序工作过程 ：当定位器 I0.2 检测到瓶子

12、时，自动闭合并启动定时器T37，所 以在这里加入了中间继电器SM0.0。当 T37定时器定时动作结束时，灌装设备开始工作， 同时定时器 T38开始工作，并且报警显示启动（表示灌装设备正在正常运行） ， 而对于 SM0.0 进行复位，也就是对T37 进行复位。当系统工作5 秒后，灌装完成，传送带继续运行。 计数程序： 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 9 页 计数程序工作过程 ：复位按钮 I0.5 连接继电器 M0.1，满瓶传感器 I0.3 连接计数器 C0形成满瓶计数器，当检测到一个满瓶经过时，启动C0自加 1 但是出于局限性，只能显 示一位输出。同理，

13、空瓶传感器连接C2形成空瓶计数器。 C1与 C3经由继电器 M0.1连接 到复位按钮 I0.5 上，同时与 C0和 C2相连，这是为了对C0与 C2的复位。 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 10 页 5. 组态设计 5.1 I/O 组态的设计画面 5.2 数据词典中参数的设置 5.3 命令语言的编写 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 11页 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 12 页 6. 设计心得 和学别的学科一样，在学完PLC 理论课程后我们做了课程设计，此次设计以分组

14、的 方式进行， 每组有一个题目。 我们做的是一个由三个部分组成的浇灌系统。由于平时大家 都是学理论， 没有过实际开发设计的经验， 拿到的时候都不知道怎么做。 但通过各方面的 查资料并学习。我们基本学会了PLC 设计的步聚和基本方法。分组工作的方式给了我与 同学合作的机会，提高了与人合作的意识与能力。 通过这次设计实践。 我学会了 PLC 的基本编程方法， 对 PLC 的工作原理和使用方法 也有了更深刻的理解。 在对理论的运用中， 提高了我们的工程素质， 在没有做实践设计以 前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视， 当我们把自己想出来的程序 与到 PLC 中的时候，问题出现了，不是

15、不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符 合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与 理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没 有过深入的交流， 在设计的过程中， 我们用了分工与合作的方式， 每个人互责一定的部分， 同时在一定的阶段共同讨论， 以解决分工中个人不能解决的问题， 在交流中大家积极发言， 和提出意见，同时我们还向别的同学请教。 在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现， 积极向同学说明自己的想法。 能过比较选出最好的方案。 在这过程也提高了我们的表过能 力。 在设计的过程中我们还得到了老师的帮助

16、与意见。在学习的过程中， 不是每一个问题 都能自己解决， 向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者 殆。做事要学思结合。 参考文献 1 张万忠，电器与 PLC控制技术第二版 . 北京: 化学工业出版社， 2007 2 西门子 PLC课程设计指导书 . 肖清. 王忠峰编 . 江西理工大学应用科学学院 3 电器与 PLC控制技术实验指导书 . 肖清. 王忠峰编 . 江西理工大学应用科学学院 4 易泓可主编，电气控制系统实际基础与范例. 北京：机械工业出版社， 2005. 5 李道霖，电气控制与PLC原理及应用 M 北京 : 电子工业出版社， 2004 6 史国生主编，电气控制与可编程控制其技术第二版. 北京：化学工业出版社教材出版中 心，2005. 7 张万忠，可编程控制器入门与应用实例，北京：中国电力出版社，2004. 8 郝永兴，苗满香罗小燕主编，机电传动控制. 湖北：华中科技大学出版社，2006 沈阳航空航天大学课程设计论文饮料罐装生产流水线的PLC 控制（ 1） 第 13 页 9 廖 常 初 ， 可 编 程 序 控 制 器 应 用 技 术 . 重庆：重庆大学出版社， 2005. 10范永胜，电气控制与PLC 应用 .北京：中国电力出版社，2007.