课程设计论文PLC饮料罐装生产流程.doc

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1、天津冶金职业技术学院综合实习论文系 别：电信系 专 业：电信系 班 级：计控09-1 学生姓名：黄巍 2011年12月1日目录引言.21.设计任务31.1课题内容31.2控制要求31.3 课题要求32. 总体设计方案42.1饮料灌装流水线的基本结构42.2灌装流水线的工作原理53. 硬件控制设计53.1 PLC的选择53.2传感器的选择.63.3硬件电路的设计64. 软件控制设计74.1系统流程图64.2 I/O接线图74.3 I/O分配表74.4梯形图8 4.5元件清单.125. 调试说明136设计小结14参考文献.15引言PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰性能强、编程

2、简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位在现在乃至今后一段很长的时间内将是其他控制系统不能替代的。（1）可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及

3、时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 (3）易学易用，深受工程技术人员欢迎

4、 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 (4)系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 (5)体积小，重量轻，能耗低

5、 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 （6）PLC的应用领域 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。开关量的逻辑控制是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。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

6、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

7、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、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.设计任务1.1课题内容饮料罐装生产流水线梯形图控制程序设计并画出硬件接线图1.2控制要求（1）统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。（2） 当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始

8、工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止并不再显示报警（报警方式为红灯以0.3S时间间隔闪烁）。（3） 用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数(小于规定重量的次品)和满瓶数（大于等于规定重量的正品），一旦系统启动，必须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过9999999瓶（4） 可以手动对计数值及定时器清零（复位）1.3 课题要求（1）I/O编址（2）编程梯形图（3）I/O端子接线图2. 总体设计方案2.1系统设计程序的基本结构饮料灌装流水线的基本结构图如下所示： 2.2灌装流水线的工作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。而灌装设

9、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。3. 硬件控制设计3.1 PLC的选择（1）PLC的结构与特点：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。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、

10、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是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是最广泛，最受欢迎的

11、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，并得到了广泛的应用。3.2传感器的选择灌装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作，起到接通开关的作用。它是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变

12、化进行测量。3.3硬件电路的设计电气控制原理图如图3.1所示：图3.1 电气控制原理图图3.1中断路器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。4. 软件控制设计4.1系统流程图图4.1 饮料罐装生产流水线系统流程4.2 I/O分配表4.3 I/O接线图4.4梯形图4.5元件清单5. 调试说明（1）在电脑上安装GX-Developer软件，程序编号后，将程序输入GX-Developer软件中，在电脑上进行初步仿真调试。（2）先将PLC程序传入程序控制器中。（3）对各个

13、输入I/O口给信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。（4）如果条件允许的话，用编程软件将程序输入PLC中，在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，接通电源，按照流程图的顺序进行调试，最终使整个系统能准确、可靠的工作。6设计小结通过饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计，掌握了什么是设计程序，设计程序工作的基本过程及各阶段的基本任务，熟悉了设计程序总流程图，加深了对PLC的理解，课本上的知识是机械的，表面的。通过努力把课本上的知识变得更为简单，对实验原理也有了更深的理解。通过这次课程设计，使我更为全面系统的了解PL

14、C的构造原理和基本实现方法。把课本的知识变得生动有趣，激发了我们的学习积极性，把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计程序表示出来，加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验，理论联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细，一步一步调试下来，做到准确无误。这次课程使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和独立思索的能力。同时对于PLC发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，也初步了解了一个完整的系统开发的过程，本次课设，对于创造思维的培养和开发能力的锻炼有很大的帮助。在编程

15、过程中，领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的基础，而且要求对各种程序有深刻的了解，同时深切感受到团队合作的重要性，尤其是在查资料的过程中，人多力量大，大家一起努力，查找资料的效率就提高了许多，大家在一起探讨，相互学习，分工细化，互相提高，解决问题的速度就快多了。老师知识的帮助，经验的传授，也是本次课设的一道美丽的风景线，真正起到了抛砖引玉的目的。这次课设让我的动手能力得到了大大的锻炼，解决实际问题的能力得到了大大的提高，为以后学习和工作奠定了一定的基础。在此，非常感谢苏老师对我们的帮助和悉心的指导。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，20072西门子

16、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，20046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，20069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，2007.15