機械電子畢設(shè)-飲料罐裝生產(chǎn)流水線的plc設(shè)計

機械電子畢設(shè)-飲料罐裝生產(chǎn)流水線的plc設(shè)計,機械,電子,飲料,罐裝,生產(chǎn),出產(chǎn),流水線,plc,設(shè)計 PLC外部接線圖： 主電路接線圖： 課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計小組 第1 組 班級 機電14-1 班 專業(yè) 機械電子工程 小組成員 姓名 學(xué)號 任務(wù)分工 姓名 學(xué)號 任務(wù)分工 說明書及接線圖 流程圖及I/O分配 說明書及梯形圖 流程圖及I/O分配 設(shè)計題目 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC設(shè)計 設(shè)計內(nèi)容： 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)動電機啟動并一直保持到停止開關(guān)動作；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)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(guān)動作；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，罐裝過程應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警；用兩個傳感器和若干個加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過99999999瓶；可以手動對計數(shù)值清零。 1、根據(jù)設(shè)計要求，確定系統(tǒng)總體方案； 2、硬件部分設(shè)計： （1）根據(jù)確定的總體方案，選擇硬件的型號及參數(shù)； （2）畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖或硬件電路圖、接線圖。 3、程序設(shè)計： （1）根據(jù)系統(tǒng)功能要求，設(shè)計系統(tǒng)的軟件流程，畫出總體流程圖； （2）畫出各功能模塊的流程圖，編寫各功能模塊程序。 4、撰寫課程設(shè)計論文（字?jǐn)?shù)不少于8000字。） 設(shè)計時間：2017年12月18日至12月31日 答辯時間：2017年12月31日 主要參考文獻(xiàn)、資料： [1] 張萬忠.電器與PLC控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. [2] 廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005. [3] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [4] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)實際基礎(chǔ)與范例.北京：機械工業(yè)出版社，2005. [5] 廖常初.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù).重慶：重慶大學(xué)出版社，2005. [6] 范永勝.電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007. [7] 黃明琪.可編程控制器[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2003. 梯形圖： 流程圖： 《機電傳動控制》課程設(shè)計 學(xué)生姓名： 班 級： 指導(dǎo)教師 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制 內(nèi) 容 序號 文 件 名 稱 數(shù) 量 1 說明書 1份 2 任務(wù)書 1份 3 流程圖 1張 4 硬件接線圖 1張 5 程序 1份 學(xué)生姓名： 班 級： 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制 機電傳動控制 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目:飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC控制 專 業(yè): 機械電子工程 班 級: 學(xué) 號: 姓 名: 指導(dǎo)教師: 課程設(shè)計說明書 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC設(shè)計 摘 要 隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對生產(chǎn)過程的自控制和信息通訊提出了更高的要求。飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的罐裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)主要由一臺PLC、交流異步電機、液罐、多個罐裝狀態(tài)檢測傳感器、故障報警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計顯示器等組成。其中電機用來控制運送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個特點：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計算統(tǒng)計功能。西門子S7-200系列PLC在模塊控制、高速計數(shù)和計算方面的功能較強，實現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了S7-200型號的PLC進行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的I/O點數(shù)，又滿足了被控對象的控制要求。采用PLC控制飲料罐裝生產(chǎn)線，實現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動化、智能化。對勞動生產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了如何利用德國西門子S7-200 進行飲料罐裝生產(chǎn)流水線的控制，重點分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖PLC 控制I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等，實現(xiàn)了飲料罐裝的自動化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度。 關(guān)鍵詞 PLC；自動化飲料罐裝生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng) -0- 目 錄 摘要 I 第1章 緒論 4 1.1 課程設(shè)計的目的 4 1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 4 1.2.1 理論分析與設(shè)計計算 4 1.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容 4 1.3 課程設(shè)計主要技術(shù)參數(shù) 4 第2章 PLC與生產(chǎn)流水線簡介 5 2.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述 5 2.1.1 生產(chǎn)流水線的概念 5 2.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點 5 2.2 PLC的概述 5 2.2.1 PLC的定義 5 2.2.2 PLC的基本組成 6 2.2.3 PLC的功能與特點 6 2.2.4 PLC的應(yīng)用范圍 8 第3章 總體方案設(shè)計 9 3.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理 9 3.2 控制要求 9 3.3 方案的比較選擇 10 3.4 傳感器的選擇 10 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 12 4.1 PLC類型特點分析與確定 12 4.2 PLC控制部分硬件設(shè)計 12 4.2.1 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖 13 4.2.2 硬件電路設(shè)計 13 4.3 I/O口的分析與確定 15 4.3.1 I/O分配表及元件清單 15 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 17 5.1 系統(tǒng)流程圖 17 5.2 梯形圖 18 總結(jié) 22 致謝 23 參考文獻(xiàn) 24 第1章 緒論 1.1 課程設(shè)計的目的 《機電傳動控制》課程設(shè)計是在學(xué)完本課程后，進行一次學(xué)習(xí)設(shè)計的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計，使學(xué)生能夠運用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識，及生產(chǎn)實習(xí)等實踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識的目的。通過課程設(shè)計，進一步掌握各種低壓電器和PLC的結(jié)構(gòu)原理、選用及使用；正確處理使用中出現(xiàn)的各種問題；了解器件和系統(tǒng)的關(guān)系；培養(yǎng)正確的設(shè)計思想、理論聯(lián)系實際的工作作風(fēng)、分析問題和解決問題的能力、運用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的能力、實事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。 1.2 課程設(shè)計的內(nèi)容 根據(jù)設(shè)計要求正確地設(shè)計主電路和控制電路，合理地選擇各種低壓電器和PLC控制器，學(xué)習(xí)與設(shè)計有關(guān)的編程方法和語言，獨立設(shè)計控制程序并圓滿完成調(diào)試工作。 1.2.1 理論分析與設(shè)計計算 1. 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計方案的分析和控制功能原理方案的確定。 2. 根據(jù)總體控制要求，進行硬件的選擇和計算。 3. 根據(jù)設(shè)計方案和硬件的選擇情況，進行軟件程序的編寫和仿真。 1.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容 1. 控制方案的流程圖。 2. 主電路和控制電路硬件接線圖。 3. 編寫控制程序。 4. 編制設(shè)計控制說明書。 1.3 課程設(shè)計主要技術(shù)參數(shù) 技術(shù)參數(shù)：電機轉(zhuǎn)速n1=1440r/min，n2=1440r/min。 -2- 第2章 PLC與生產(chǎn)流水線簡介 2.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述 2.1.1 生產(chǎn)流水線的概念 生產(chǎn)流水線是生產(chǎn)型企業(yè)最常用的制造產(chǎn)品的形式，它是由一群人或機器人在一個接一個的完成一項半成品或成品的加工及檢驗和包裝，由于是有些采用行走的輸送帶承載被加工的物品，因此被稱為流水線生產(chǎn)。 2.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點 （1）板鏈?zhǔn)窖b配流水線? 特點：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。 （2）滾筒式流水線? 特點：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測而不影響整個流水線的運行。 （3）皮帶式流水線? 特點：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運行，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音??；可以實現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長距離的輸送。 （4）差速輸送流水線? 特點：差速輸送流水線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運動或停止，工件在兩端可以自動頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機、檢測設(shè)備、機械手等。 2.2 PLC的概述 2.2.1 PLC的定義 可編程控制器，簡稱PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)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，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！? 2.2.2 PLC的基本組成 PLC的基本組成可歸為四大部件： 1．中央處理單元（CPU板）——控制器的核心； 2. 輸入部件——連接現(xiàn)場設(shè)備與CPU之間的接口電路； 3. 輸出部件——送出PLC運算后得出的控制信息； 4. 電源部件——為PLC內(nèi)部電路提供能源。 另外，還必須有編程器——將用戶程序?qū)戇M規(guī)定的存儲器內(nèi)。 2.2.3 PLC的功能與特點 1、 PLC的功能： （1）邏輯控制； （2）定時控制； （3）計數(shù)控制； （4）步進(順序)控制； （5）PID控制、數(shù)據(jù)控制； （6）PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)； （7）其它PLC還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。 2、PLC的特點： （1）可靠性高，抗干擾能力強： 微機雖然具有很強的功能，單抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾、電源波動、機械振動、溫度和濕度的變化等都可以使一般通用微機不能正常工作。而PLC是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的，故對于可能受到的電磁干擾、高低溫及電源波動等影響，已在PLC硬件及軟件的設(shè)計上采用了措施。如在硬件方面采用了電和磁的屏蔽，對I/O接口采用了光電隔離，對電源及I/O接口線采用了多種濾波等。而在軟件方面采用了故障檢測、診斷、信息保護和恢復(fù)等手段，一旦發(fā)生異常，CPU立即采取有效措施，防止故障擴大，使PLC的可靠性大大提高。 （2）.功能完善，適用性強： PLC具有對數(shù)字量和模擬量很強的處理功能，如邏輯運算、算術(shù)運算、特殊函數(shù)運算等。PLC具有常用的控制功能，如PID閉環(huán)回路控制、中斷控制等。PLC可以擴展特殊功能，如高速計數(shù)、電子凸輪控制、伺服電動機定位、多軸運動插補控制等。PLC可以組成多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān)控等功能。 （3）編程方便，易于使用： PLC采用了與繼電器控制電路有許多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，程序形象直觀，指令簡單易學(xué)，編程步驟和方法容易理解和掌握，不需要具備專門的計算機知識，只要具有一定的電工和工藝知識的人員都可以在短時間內(nèi)學(xué)會。? （4）機構(gòu)簡單，應(yīng)用靈活?： PLC在硬件結(jié)構(gòu)上采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號模塊、通信模塊及一些特殊功能模塊品種齊全。針對不同的控制對象，可以方便、靈活地組合成不同要求的控制系統(tǒng)。硬件接線簡單，一般不需要很多配套的外圍設(shè)備。 3、設(shè)計PLC控制時應(yīng)遵循以下原則： （1）最大限度地滿足被控對象的控制要求? 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。? （2）保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 ?（3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便? 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。? （4）適應(yīng)發(fā)展的需要? 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。? 實際上PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計，按照國外發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)：首先考慮的是系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計，然后才是根據(jù)控制工藝要求進行控制流程設(shè)計，然后就是編寫切實可行、高效的PLC程序，這里在安全性、可靠性設(shè)計要求的前提下，編寫相應(yīng)的PLC程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件PLC程序中的安全考慮應(yīng)該同步進行。 2.2.4 PLC的應(yīng)用范圍 目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。從應(yīng)用類型看，PLC的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個方面： 1.開關(guān)量邏輯控制；2.運動控制；3.過程控制；4.數(shù)據(jù)處理。 第3章 總體方案設(shè)計 3.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理 罐裝流水線的運作是通過電機和罐裝設(shè)備來控制的。通過電動機的運轉(zhuǎn)，帶動流水線的工作。而罐裝設(shè)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(zhǔn)確。自動化程度高。 3.2 控制要求 1． 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。 2． 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，罐裝過程應(yīng)有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警。 3． 用兩個傳感器和若干個加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過99999999瓶。 4． 可以手動對計數(shù)值清零（復(fù)位）。 設(shè)計中包括PLC硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計及PLC控制軟件部分設(shè)計。 硬件設(shè)計部分：1.分析控制要求，選擇對應(yīng)的傳感器及其他部件、并寫出I/O量功能表；2.選擇合適的PLC機型；3.畫出PLC控制系統(tǒng)外部接線圖。 軟件設(shè)計部分：1.控制系統(tǒng)順序功能圖；2.梯形圖；3.指令表。 罐裝流水線示意圖如圖3-1所示： 圖3-1飲料罐裝流水線示意圖 3.3 方案的比較選擇 檢查空瓶滿瓶個數(shù)時應(yīng)用液位傳感器檢測飲料是否罐裝到要求的液位，但由于有計時器定時罐裝時間，且系統(tǒng)設(shè)計沒有此要求，綜合考慮經(jīng)濟效益與簡化系統(tǒng)要求，不選擇液位傳感器。 本系統(tǒng)在程序編寫時，采用了調(diào)用子程序，使程序模塊化，簡潔有序，實現(xiàn)了罐裝的自動檢測，自動罐裝，自動循環(huán)，自動計數(shù)，滿足了系統(tǒng)的要求。 3.4 傳感器的選擇 信息處理技術(shù)取得的進展以及微處理器和計算機技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動化系統(tǒng)和機器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件。 廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。它獲得的信息正確與否，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的精度。 外界進入傳感器的信號幅度是很小的，而且混雜有干擾信號和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號整形成具有最佳特性的波形，有時還需要將信號線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。成形后的信號隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并輸入到微處理器。 灌裝監(jiān)測傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）。 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(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行測量。 第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 4.1 PLC類型特點分析與確定 PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)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模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可按照一定規(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(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動化程度高、可靠性好，設(shè)計周期短、使用和維護簡便等獨特優(yōu)點，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)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(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)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(shè)計語言簡介方源 可編程控制器程序設(shè)計語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)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(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設(shè)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(shè)計語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個梯級是一個因果關(guān)系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計語言是最常用的一種程序設(shè)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(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。 4.2 PLC控制部分硬件設(shè)計 分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，選擇適合的PLC機型及外設(shè)，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制PLC控制電路硬件接線圖，編制I/O接口功能表。 4.2.1 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖4-1所示： 圖4-1飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的PLC控制電路硬件接線圖 4.2.2 硬件電路設(shè)計 1． 電動機的選擇：電動機M1型號為Y132M-4，額定電壓為交流380V，額定電流為15A，頻率為50HZ，功率為7.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min。Y132M-4型三相異步電動機功率：7.5KW 電壓：380V 電流：15A 絕緣：B 噪音：83dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900 r/min。廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場合和無特殊要求的機械設(shè)備上，如金屬切削機床、泵、風(fēng)機、運輸機械、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。 電動機M2型號為Y90S-4，額定電壓為交流380V，額定電流為2.8A，頻率為50HZ，功率為1.1KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min。 本設(shè)計使用M1、M2兩個電動機分別控制傳送帶的直線運動和飲料的罐裝動作。 控制的主電路接線圖如圖4-2所示： 圖4-2主電路接線圖 2.熔斷器選擇原則 斷路器的作用：斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴大，保證安全運行。而高壓斷路器要開斷1500V，電流為1500-2000A的電弧，這些電弧可拉長至2m仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。 吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強帶電粒子的復(fù)合和擴散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強度。 斷路器選用原則； 1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓； 2）空開額定電流大于等于線路負(fù)載電流； 3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時電流值達(dá)到脫扣器整定值時，空開瞬時跳閘。一般D型代號的空開出廠時，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的8-12倍。）也就是說短路跳閘而電機啟動電流是可以避開的。 根據(jù)三個電動機的額定電流，并根據(jù)PLC和變壓器選擇FU1和FU2的型號。 系統(tǒng)為自動操作模式： （1）自動操作模式 一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機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)動電機自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關(guān)動作。 （2）報警 當(dāng)灌裝裝置開始灌裝飲料時，報警裝置得到PLC輸出信號，此時，報警燈亮，開始報警，5秒鐘以后，灌裝結(jié)束，同時報警結(jié)束。 4.3 I/O口的分析與確定 課程設(shè)計任務(wù)中要求用PLC對飲料灌裝生產(chǎn)流水線進行控制，需要一個啟動按鈕SB1，一個停止按鈕SB2，一個定位裝置SL,兩個傳感器SR1、SR2檢測滿瓶數(shù)及空瓶數(shù)，還要求有一個手動對計數(shù)器清零裝置以及兩個輸出裝置傳送帶電機和報警器。 4.3.1 I/O分配表及元件清單 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC控制I/O分配表如表4-1所示： 表4-1飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC控制I/O分配表 元件清單如表4-2所示： 表4-2元件清單 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 5.1 系統(tǒng)流程圖 飲料罐裝設(shè)計流程圖如圖5-1所示： 圖5-1飲料罐裝設(shè)計流程圖 在罐裝飲料生產(chǎn)流水線的控制中，按下啟動按鈕，電動機帶動傳送帶開始工作，與此同時開始運行空瓶、滿瓶計數(shù)程序。當(dāng)光電傳感器檢測到空瓶到達(dá)時，斷開傳送帶電機，停留一秒使傳送帶穩(wěn)定后，控制裝瓶的裝置啟動。5秒裝瓶結(jié)束開始啟動傳送帶電機，實現(xiàn)循環(huán)工作。按下停止按鈕時，整個生產(chǎn)流程停止工作。 5.2 梯形圖 梯形圖是PLC編程的高級語言，所有PLC廠家的PLC產(chǎn)品均支持梯形圖語言編程。梯形圖只有觸點（表示輸入條件）、線圈（表示輸出結(jié)果）和指令盒（表示一些復(fù)雜功能的附加指令）三種基本指令格式，利用梯形圖編程器可以建立與電氣原理圖相類似的程序，具有梯級或網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，有利于程序的閱讀理解、運行調(diào)試和修正很容易被PLC編程人員和維修人員接受和掌握。鑒于這個原因，在此次課程設(shè)計中選擇用PLC梯形圖語言進行程序編寫，使可視化程度更好。飲料罐裝生產(chǎn)流水線主程序及生產(chǎn)程序如下圖5-2、5-3所示： 圖5-2飲料罐裝流水線主程序及生產(chǎn)程序 計數(shù)子程序如下圖： 圖5-3飲料罐裝生產(chǎn)流水線計數(shù)子程序 總結(jié) 本文主要對PLC飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)進行了設(shè)計，提出了總體的控制設(shè)計方案，并對具體的硬件結(jié)構(gòu)進行了選型設(shè)計，利用編程軟件編寫程序，并對運行情況進行了仿真。用PLC控制飲料罐裝生產(chǎn)流水線，考慮了工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，性能較穩(wěn)定，極大地提高了設(shè)備的可靠性，而且程序調(diào)整修改方便靈活。以上程序可根據(jù)控制要求的改變很方便地做出調(diào)整與擴充，能適應(yīng)控制要求的不斷更新變化，具有良好的應(yīng)用前景。 由于時間有限，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因為沒有接觸過生產(chǎn)實際，所以可能有的地方存在錯誤，希望老師多提寶貴意見。 致謝 這次的課程設(shè)計是在丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！ 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各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)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(shè)計，使我更為全面系統(tǒng)的了解PLC的構(gòu)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(xué)習(xí)積極性，把學(xué)過的原理加以強化，把課堂學(xué)過的知識通過自己的設(shè)計程序表示出來，加深了對理論知識的理解。 此外，在課程設(shè)計過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計任務(wù)一直在很好的氛圍中進行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！ 再次向此次課程設(shè)計中所有幫助過我的人表示感謝。 參考文獻(xiàn) [1] 張萬忠.電器與PLC控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. 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