1、<p><b>　　項 目 設(shè) 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(jī)電 </p><p><b>　　學(xué)生姓名 </b></p><

2、p><b>　　指導(dǎo)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(shù)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(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　３．硬件控制設(shè)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(shè)計7</p><p>　　4． 軟件控制設(shè)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(diào)試14</b></p><p><b>　　6．心得體會15</b></p><p>　　

6、參 考 文 獻(xiàn)16</p><p>　　摘要：日前在飲料灌裝機(jī)設(shè)備方面，世界發(fā)達(dá)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(jī)的新趨勢來確定我國與他們之間的差別，應(yīng)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(jī)盡快擠進(jìn)世界先進(jìn)行列。其先進(jìn)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(shè)備，可進(jìn)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(jìn)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(jìn)的罐裝技術(shù)。國外碳酸飲料灌裝機(jī)的罐裝速度可達(dá)2000罐/分。還有一些非碳酸飲料灌裝機(jī)的灌裝閥50-10

8、0頭，罐裝速度最高達(dá)1500罐/分。</p><p>　　3.技術(shù)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(jī)、電、氣、光、磁為一體的高新技術(shù)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(jī)家族中的一員，是

9、為工業(yè)發(fā)展控制應(yīng)用而設(shè)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(shè)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(diào)試，更減少了現(xiàn)場的調(diào)試工作量。并且，由于PLC低故障率及很強(qiáng)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(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊、堅固、體積小、質(zhì)量輕、功耗低，且PLC的抗干擾能力強(qiáng)，易于裝入設(shè)備內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　關(guān)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(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理及PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)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(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)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(shù)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(jī)(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(dá)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(shù)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(dá)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(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)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(yīng)用日益廣泛</p><p>　　3. 不斷加強(qiáng)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(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　有各種簡單或復(fù)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(shù)</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(biāo)準(zhǔn)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(guān)設(shè)定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機(jī)啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或罐裝設(shè)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(qū)動電機(jī)必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作</p><p>　?。?） 當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程

18、應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警</p><p>　　（3） 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(shè)最多不超過30000瓶。</p><p>　　（4） 可以手動對計數(shù)值清零（復(fù)位）</p><p>　　2.2 罐裝流水線結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　整個灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其有主傳

19、動帶（三相電動機(jī)）、灌裝設(shè)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(jī)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(zhǔn)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(jī)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(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。</p><p><b>　?。常布刂圃O(shè)計</b></p><p>　　3.1 PLC的選型</p><p>　　PLC機(jī)型的選擇方法有</p><p>&l

21、t;b>　　（1）PLC的類型</b></p><p>　　PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)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(yīng)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(kuò)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(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應(yīng)考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應(yīng)用要求。對輸出模塊，應(yīng)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(yīng)時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低

23、功率因數(shù)負(fù)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(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)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(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。</p><p><b>　?。?）電源的選擇</b></p><p>　　PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時同時引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計

24、和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場合，應(yīng)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(yīng)核對提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)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(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應(yīng)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(fù)雜控制功能時，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲器。</p><p>　　(5) 經(jīng)濟(jì)性的考慮</p><p>　　選擇PLC時，應(yīng)考慮性能價格比?？紤]經(jīng)濟(jì)性時，應(yīng)同時考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出

26、比等因素，進(jìn)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(dāng)點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)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(yīng)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(shè)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(kuò)展，擴(kuò)展單元可直接連接到控制單元上、最多可擴(kuò)展3單元128點，擴(kuò)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(dá)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(yīng)用領(lǐng)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(guān)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(jìn)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(zhuǎn)化為電信號高電平啟動控制設(shè)施。</p><p>　　壓電電阻型半導(dǎo)體壓力傳感器，靈敏度高、輸出信號大、響應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定且電阻值可在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整以適應(yīng)不同需要。采用DYC型，當(dāng)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(shè)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(yīng)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(dāng)輸入觸點斷開定時器復(fù)位，對應(yīng)觸電才恢復(fù)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(fù)位端(R)。計數(shù)器為減一計數(shù)，只有當(dāng)計數(shù)值減為零時，計數(shù)器R端復(fù)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(shè)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(jìn)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(dāng)計數(shù)器清零時，同時顯示報警，需手工進(jìn)行添瓶才行。對于計數(shù)器本身設(shè)置緊急停止時可以手動復(fù)位。方便線路隨即停止。系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動操作模式，一旦啟動，傳送帶的驅(qū)動電機(jī)啟動

35、并一直保持到停止開關(guān)動作或灌裝設(shè)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(qū)動電機(jī)必自動啟動，并保存到有檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作。當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備時停頓1S，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為5S，灌裝過程應(yīng)有報警顯示，5S后停止并不再顯示報警。系統(tǒng)計數(shù)器設(shè)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(yīng)的作用</p><p>　　各輸出按鈕對應(yīng)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(jī)Y1、滿瓶監(jiān)測Y2、滿瓶計數(shù)報警Y3的邏輯表達(dá)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(dá)式、根據(jù)控制要求設(shè)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(diào)試</b></p><p>　　在根據(jù)控制要求的基礎(chǔ)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(jìn)行PLC的載入，載入完成后進(jìn)行外圍接線。</p><p>　　根據(jù)繪制的外圍接線圖，用導(dǎo)線把松下FPO適配板、按鈕開關(guān)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(diào)試。</p>&

41、lt;p><b>　　最終調(diào)試成功。</b></p><p><b>　　6. 心得體會</b></p><p>　　一學(xué)期的學(xué)習(xí)課程充滿艱辛、艱難與坎坷，在不斷地探索當(dāng)中不斷地進(jìn)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(shè)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(fēng)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(jī)遇結(jié)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(shè)計，掌握了什么是設(shè)計程序，設(shè)計程序工作的基本過程及其各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計程序總流程框圖，加深了對PLC的理解，課本上的知識是機(jī)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(shè)計，全面系統(tǒng)的理解了PLC構(gòu)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(xué)習(xí)的積極性。把學(xué)過的原理加以強(qiáng)化，能夠把課堂上學(xué)的知識通過自己設(shè)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(rèn)識了操作系統(tǒng)是如何處理命令的，對PLC原理的認(rèn)識更加深刻。課程設(shè)計中程序比較復(fù)雜，在調(diào)試時應(yīng)該仔細(xì)。在這次課程設(shè)計中，我就是按照實驗指導(dǎo)的思想來完成。加深了理解文件系統(tǒng)的內(nèi)部功能及內(nèi)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(xiàn)</b></p><p>　　【l】田效伍主編．電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2007</p><p>　　【2】楊長能.可編程序控制器(PC)基礎(chǔ)及應(yīng)用[lull，重慶:重慶大學(xué)出版社，1999</p><p>　　【3】王平、崔納新.PLC在電梯控制中的應(yīng)用．微計算機(jī)信息．1999．(2)</p&