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饮料灌装生产流水线

2020-11-02 23:37

  长 春 大 学 课 程 设 计 说 明 书 题目名称 院(系) 专业(班级) 学生姓名 指导教师 起止日期 饮料灌装生产流水线 电子信息工程学院 自动化 13403 张华挺 初伟(教授) 2016.10.24——2016.11.04 长 春 大 学 饮料灌装生产流水线 课程设计纸 摘要: 在饮料罐装生产线上用 PLC 控制罐装,同时做统计工作,可大大提高 工厂的自动化水平。该系统主要运用了 PLC、传感器、继电器、加法器、行程 开关等器件,利用 PLC 良好的自动控制性能,提高生产效率,能够实现饮料罐 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装生产过程的无人控制。该控制系统可节省大量电气元件、导线与原材料,缩短 设计周期,减少维修工作量, 提高加工零件合格率,进而提高生产率,而且程序调 整修改方便灵活,提高了设备的柔性和灵活性。具有整体技术经济效益。 关键词:PCL;自动控制;传感器 长 春 大 学 课程设计纸 Design of cascade control system for liquid level of double tank Abstract: PLC control can be used in the beverage bottling production line, at the same time to do statistical work, can greatly improve the level of automation of the factory. This system mainly uses PLC, sensors, relays, adder, switches and so on, automatically controlled by the good performance of PLC, improve the production efficiency, can realize the production process of canned drinks no control. The control system can save a lot of electrical components, wires and raw materials, shorten the design cycle, reduce maintenance workload, improve the qualified rate of processing parts, so as to improve the productivity, and adjusting the program is convenient and flexible, improve the equipment flexibility and flexibility. With the overall technical and economic benefits. Keywords: PCL; Auto-Control ; sensor ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 长 春 大 学 目录 第1章 1.1 1.2 1.3 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 课程设计纸 可编程控制器概述 .................................................................................. 1 PCL 的定义 ................................................................................................ 1 PCL 的组成 ................................................................................................ 1 可编程控制器的分类与发展 ..................................................................... 2 PLC 的功能 ................................................................................................ 2 PLC 的应用范围: ....................................................................................... 3 任务及相关设计方案 .............................................................................. 4 任务的分析 ................................................................................................. 4 硬件设计方案 ............................................................................................. 4 软件设计方案 ............................................................................................. 5 经验设计方法 ............................................................................................. 5 逻辑设计方法 ............................................................................................. 5 元器件的选择 ........................................................................................ 7 电动机的选择 ............................................................................................. 7 断路器选用原则 ......................................................................................... 7 接触器的选型 ............................................................................................. 7 热继电器的选型 ......................................................................................... 8 行程开关电器、熔断器的选型 ................................................................. 8 传感器的选型 ............................................................................................. 8 红外发光二极管选型 ................................................................................. 9 流水线灌装的工作原理 ...................................................................... 10 系统硬件电路的实现 .......................................................................... 11 系统硬件结构图 ....................................................................................... 12 电控系统与原理图设计 ........................................................................... 12 PLC 控制部分硬件设计 ..................................................................... 14 控制面板图: ............................................................................................. 15 总结 ...................................................................................................... 16 梯形图 ........................................................................................................ 18 1.4 1.5 第二章 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 第三章 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 第四章 第五章 5.1 5.2 第六章 6.2 第六章 附录 6.1 PLC 设计: ................................................................................................ 14 参考文献 ................................................................................................................ 17 长 春 大 学 第1章 1.1 PCL 的定义 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 课程设计纸 可编程控制器概述 可编程控制器,简称 PLC(Programmable logic Controller),是指以计算 机技术为基础的新型工业控制装置。 在 1987 年国际电工委员会 (International Electrical Committee)颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义: PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它 采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计 时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业 控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。 总之可编程控制器是一台计算机,它是专为工业环境应用而设计制造的计 算机,它具有丰富的输入/输出接口,并且具有较强的驱动能力,但可编程控制 器产品并不针对某一具体工业应用,在实际应用时其硬件需根据实际需要进行 选用、配置,其软件需根据控制要求进行设计编制。 1.2 PCL 的组成 PLC 的基本组成可归为四大部件: 1.中央处理单元(CPU 板)——控制器的核心; 2. 输入部件 (I/O 部件)——连接现场设备与 CPU 之间的接口电路; 3. 输出部件 ——送出 PLC 运算后得出的控制信息; 4. 电源部件 ——为 PLC 内部电路提供能源。 另外,还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内。PLC 的基本 组成框图如图 1-1 所示: 共 20 页 第 1页 长 春 大 学 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 1-1 PLC 的基本组成框图 1.3 可编程控制器的分类与发展 (1)分类 按 I/O 点数可分为大、中、小型三大类,通常可以定义为: 小型:I/O 点数在 256 点以下; 中型:I/O 点数在 256~1024 点之间 大型:I/O 点数在 1024 点以上。 (2)发展方向 发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型 PLC 有两个发展方向,即 小(微)型化和专业化。大型化指的是大中型 PLC 向着大容量、智能化和网络 化发展,使之能与计算机组成集成控制系统,对大规模、复杂系统进行综合性 的自动控制。 1.4 PLC 的功能 1. 逻辑控制; 2. 定时控制; 3. 计数控制; 4. 步进(顺序)控制; 5. PID 控制; 6. 数据控制,PLC 具有数据处理能力; 7. 通信和联网; 8. 其它 PLC 还有许多特殊功能模块,适用于各种特殊控制的要求,如定位 控制模块、CRT 模块。 共 20 页 第 2页 长 春 大 学 课程设计纸 1.5 PLC 的应用范围 目前,在国内外 PLC 已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电 力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业,随着 PLC 性能价格比的不断提 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 高,其应用领域不断扩大。从应用类型看,PLC 的应用大致可归纳为以下几个方 面: (1)开关量逻辑控制 利用 PLC 最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制,可以取代 传统的继电器控制,用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等,例如: 机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是 PLC 最基本的应用,也是 PLC 最广泛的应用领域。 (2)运动控制 大多数 PLC 都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这 一功能广泛用于各种机械设备,如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动 控制。 (3)过程控制 大、中型 PLC 都具有多路模拟量 I/O 模块和 PID 控制功能,有的小型 PLC 也具有模拟量输入输出。所以 PLC 可实现模拟量控制,而且具有 PID 控制功能 的 PLC 可构成闭环控制,用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、 水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。 (4)数据处理 现代的 PLC 都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能,可进 行数据的采集、分析和处理,同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能 装置,如计算机数值控制(CNC)设备,进行处理。 输 入 调 理 电 路 输 入 映 像 存 储 器 执 行 用 户 程 序 输 出 映 像 存 储 器 输 出 驱 动 电 路 输 生产现场 入 输入信号 端 子 输 入 缓 冲 器 输 出 锁 存 器 输 受控 出 端 子 元件 允许 (输入刷新) 允许 (输出刷新) 图 1-2 PLCI/O 处理过程图 共 20 页 第 3页 长 春 大 学 第二章 任务及相关设计方案 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2.1 任务的分析 近年来,饮料工业发展迅猛,碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮 料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富,产量上的“飘红”使得对设备市场 的需求也呈“牛市”。因此,这方面的计术还要进一步发展和完善,以适应现 代工业的需要。 本次设计的任务是以三菱 FX2N 系列 PLC 作为处理核心,用行 程开关、传感器将生产过程中的信号(如空瓶的运行的位置、饮料瓶的大小等 等)处理后送给 PLC 处理器,由 PLC 对数据进行运算,然后输出驱动信号(如 接触器、电磁阀等等)来完成饮料罐装生产过程的流水线操作。 该系统的总体思路:此生产线为全自动控制的,生产线一旦上电,PLC 将通过 软件对生产线进行自动控制:通过输出继电器控制传送带的停转和对饮料瓶灌 装的控制,实现对系统状态的显示,并且通过 PLC 内部的计数器对所生产的产 品进行计数。 2.2 硬件设计方案 饮料的灌装是采用了饮料灌装机,饮料灌装机将灌装装置以及封盖装置集 合在一起,使饮料的灌装稳定、高效的完成。对于饮料瓶大小的区别是通过反 射式光电传感器工作来实现的。利用辅助继电器对计数器进行正电平触发来实 现对所生产产品的计数。生产流水线 所示。 系统的工作原理:系统一旦上电,传送带驱动电动机运转,待空饮料瓶行 至行程开关,行程开关闭合,电动机停转,灌装设备通过阀门的关断来控制饮 料灌装的时间,待饮料灌装过程完毕后电动机恢复转动,如此循环实现生产线 上的自动控制。对于传送带上的饮料瓶大小的区分,是通过下图中所在位置的 反射式光电传感器工作来实现的。 共 20 页 第 4页 长 春 大 学 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 2-1 灌装流水线 软件设计方案 PLC 软件方案设计的方法有经验设计法,逻辑设计法等。 2.4 经验设计方法 梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法。这种方法没有普遍的规律可 以遵循,具有很大的试探性很随意性,最后的结果不是唯一的。 该方法的核心是输 出线圈。以下是经验设计方法的基本步骤: 1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。 2.确定 PLC 的输入信号和输出负载,画出 PLC 的外部接线.确定与继电器电路图的中间继电器,时间继电器对应的梯形图中的辅助 继电器(M)和定时器(T)的元件号。 4.根据前面的对应关系画出梯形图。 2.5 逻辑设计方法 逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。 而继电器控制系统的本质是逻辑线路。 看一个电气控制线路都会发现 ,线路的接通和断开,都是通过继电器等元件的触 点来实现的,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开,合两种状态。因 此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路,它符合逻辑运算的基本规律。 共 20 页 第 5页 长 春 大 学 课程设计纸 具体步骤如图 2-2 所示: 明确设计任务和技术条件 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PLC机型选择 系统总体设计 制作控制区 I/O配线 安装PLC 编制程序 程序检查调试 局部模拟运行 联机调试 修改软件,硬件 是否满足要求? 是 系统试运行 程序备份 整理系统文件 交付使用 否 图 2-2 PLC 逻辑设计步骤图 共 20 页 第 6页 长 春 大 学 课程设计纸 第三章 元器件的选择 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 3.1 电动机的选择 目前市面上的电动机类型多种多样,用于驱动传送带传送的电动机的类型 也数不胜数。基于该系统的控制要求与各类型电动机的结构特点和工作场合, 并考虑到经济性和实用性,本系统选择的电动机型号为 Y132M-4。 电动机 M1 型号为 Y132M-4,额定电压为交流 380V,额定电流为 15A,频 率为 50HZ,功率为 7.5KW,转速为 1440r/min。 电动机 M2 型号为 Y90S-4,额定电压为交流 380V,额定电流为 2.8A,频 率为 50HZ,功率为 1.1KW,转速为 1440r/min。 电动机 M3 选与电动机 M2 一样的型号即可。 3.2 断路器选用原则 1)空开额定工作电压大于等于线)空开额定电流大于等于线)空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流(负载短路时电流 值达到脱扣器整定值时,空开瞬时跳闸。一般 D 型代号的空开出厂时,电磁脱 扣器整定电流值为额定电流的 8-12 倍。 )也就是说短路跳闸而电机启动电流是 可以避开的。 根据三个电动机的额定电流,选择断路器 QF1、QF2、QF3 的型号如表 所 示。并根据 PLC 和变压器选择 QF4 和 QF5 的型号。 断路器的作用: 断路器的作用是切断和接通负荷电路,以及切断故障电路,防止事故扩大, 保证安全运行。而高压断路器要开断 1500V,电流为 1500-2000A 的电弧,这些 电弧可拉长至 2m 仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离,另一方面通过吹弧拉长电弧加强 带电粒子的复合和扩散,同时把弧隙中的带电粒子吹散,迅速恢复介质的绝缘 强度。 3.3 接触器的选型 接触器是一种用来接通或断开带负载的交直流主电路或大容量控制电路的 共 20 页 第 7页 长 春 大 学 课程设计纸 自动化切换器,主要控制对象是电动机。通用接触器可大致分以下两类。 1)交流接触器。主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。常用的是 CJ1、0CJ12、CJ12B 等系列。 2)直流接触器,一般用于控制直流电器设备,线圈中通以直流电,直流接 触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 接触器的选型有诸多因素外与负载密切相关一般三相异步电机的起动电流 为额定电流的 3-5 倍。所以接触器的额定电流为:4IN=36A 综上所述,本系统 选用 CJ10-40 接触器:额定电流为 40A,额定电压为 380V 3.4 热继电器的选型 热继电器由两部分组成,每一部分安装的位置不同。一部分是主触点,接 在电动机与接触器 KM 之间。另一部分是接在控制电路中,与接触器 KM 的线圈 电路相串联。热继电器在控制线路中起过载保护的功能。热继电器是采用双金 属热元件,动作机构,常闭触头和常开触头,复位按钮及整定电流调节旋钮等 构成。根据双金属热元件的数目可分为两极和三极型热器,而三极型又分带断 相保护和不带断相保护两种。 主电动机 M1 的额定电流 15A,FR1 可以选用 JR16,热元件电流为 20A,电 流整定范围为 14-22A 工作时将额定电流调整为 15A。 3.5 行程开关电器、熔断器的选型 开关是一种由物体的位移来决定电路通断的开关, 选用型号为 LXK2-131 型。 熔断器选用 RL1-15 型熔点器,熔体的额定电流为 30A。 3.6 传感器的选型 信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展,都需要 在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得 到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强,作为信息采集系统的前端单元, 传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部 件。 广义地说,传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的 器件。它获得的信息正确与否,直接关系到整个系统的精度。 外界进入传感器的信号幅度是很小的,而且混杂有干扰信号和噪声。为了 方便随后的处理过程,首先要将信号整形成具有最佳特性的波形,有时还需要 将信号线性化,该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。成 共 20 页 第 8页 长 春 大 学 形后的信号随后转换成数字信号,并输入到微处理器。 传感器的组成如图 3-1 所示: 非 物 理 量 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 敏 感 元 件 转 换 元 件 接口电路 课程设计纸 电信号 辅 助 电 源 图 3-1 传感器组成 针对本课题的控制要求,在设计中我选用了两个光电传感器(空瓶检测传 感器、灌装设备处的有无瓶传感器)用来检测有无饮料瓶通过;还选用了一个 重量传感器来检测瓶子是否灌满。 发光 反 射 物 反射式光电传感器 接收 图 3-2 反射式光电传感器原理图 该系统选择的反射式光电传感器型号为 PM2-LF10。 3.7 红外发光二极管选型 常用的红外发光二极管(如 SE303·PH303),其外形和发光二极管 LED 相 似,发出红外光(近红外线 m )。当红外线接收管受到红外线的照射时, 其本身的电阻很小,呈低阻值,电路导通。当红外发射头与接收头中间没有物 品挡住时红外接收到红外线照射,呈现低电阻,发出一个高电平信号。当有物 体经过红外发射与接收的中间时,由于红外线被挡住,红外接收管呈现大的阻 值,电路断开,这时红外接收管发出一个低电平信号。当物体过完之后又回到 原来的状态。 共 20 页 第 9页 长 春 大 学 课程设计纸 第四章 流水线灌装的工作原理 灌装流水线的运作是通过电磁阀和电动机来控制的。通过电动机的运转, ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 带动流水线的工作。而电磁阀的开通则直接控制饮料的的流通。通过输入 PLC 软件程序,直接控制电机以及流水线的运作。流程图说明:系统分自动和手动 两种模式,在手动模式下,由 SB2 按钮控制启动主传送带电动机,到达灌装位 置后,松开 SB2,再按下按钮 SB3,灌装装置开始动作;再自动模式下按下按钮 SB5 启动主传送带电动机,当定位传感器检测到饮料瓶后,主传送带停止,灌装 装置开始动作,定时时间到达以后,灌装装置自动停止,住传送带再次运动。 共 20 页 第 10 页 长 春 大 学 开始 是 动 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 否 动 课程设计纸 自动/手动 按下起动按钮 SB1 按下起动按钮 SB2 传送带 运行 否 传送带 运行 否 检测 到饮 料罐 是 延时 1 秒 到达 灌装 处 是 Y 松开 SB2、 按下 SB4 灌装饮 料 否 灌装饮 料 灌装时间到 否 饮料灌满 是 Y 按下停 止按钮 SB0 是 Y 松开 SB4 结束 结束 图 4-1 系统流程图 第五章 系统硬件电路的实现 共 20 页 第 11 页 长 春 大 学 5.1 系统硬件结构图 课程设计纸 系统的硬件分为主电路、控制电路、辅助电路三大部分,控制电路控制主 电路,辅助电电路起辅助信号显示的作用,它们之间的关系如图 5-1 所示: 主电路 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 控 制 电 路 辅助电路 图 5-1 系统硬件结构图 5.2 电控系统与原理图设计 下图中断路器 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热继电器提 供。 图 5-2 电气控制原理图 系统通过按钮设定为自动操作模式和手动操作模式。 (1)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 共 20 页 第 12 页 长 春 大 学 自动启动,并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。 (2)手动操作模式 课程设计纸 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 手动模式下,由 SB2 按钮控制启动主传送带电动机,到达灌装位置后,松 开 SB2,再按下按钮 SB3,灌装装置开始动作,通过定时器控制灌装时间,灌装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 时间到达后,整个流水线停止,直到再次按下启动按钮,流水线才运作。手动 模式可以用于自动模式启动前的系统调整。 (3)报警 当灌装装置开始灌装饮料时,报警装置得到 PLC 输出信号,此时,报警灯 亮,开始报警,5 秒钟以后,灌装结束,同时报警结束。 (4)计数过程 计数过程需记录满瓶数和次品瓶数,主要是以红外发光二极管和微波液位 计作为传感器,记录所有瓶数的技术原理是当红外线接收管受到红外线的照射 时,其本身的电阻很小,呈低阻值,电路导通,当红外发射头与接收头中间没 有物品挡住时红外接收到红外线照射,呈现低电阻,发出一个高电平信号,计 数装置计一次数。当有物体经过红外发射与接收的中间时,由于红外线被挡住, 红外接收管呈现大的阻值,电路断开,这时红外接收管发出一个低电平信号。 当物体过完之后又回到原来的状态。计数装置由 8 个十进制计数器组成,当计 数到 99999999 时,再计数一次,计数器溢出。计数最多不超过 99999999。记录 次品瓶数的技术原理是当检测到有次品时,微波接受装置发出信号给 PLC,PLC 的寄存器值加一,同时,所有瓶数减去次品瓶数便得出了可满瓶数,把满瓶数 也放入另一个寄存器中。这就是记录满瓶数和次品瓶数的技术原理。电路设置 了手动复位按钮,计数器正常计数时是低电平,按下复位按钮后,复位端变成 高电平,使计数器复位,实现手动对计数器清零。 共 20 页 第 13 页 长 春 大 学 课程设计纸 第六章 PLC 控制部分硬件设计 根据控制要求,建立饮料罐装生产流水线 PLC 控制系统的顺序功能图,表 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 达出各控制对象出梯形图,写出指令表分析对象的。控制要求,确定输入/输出 接口(I/O)数量,选择适合的 PLC 机型及外设,完成 PLC 硬件 结构配置,并绘制 PLC 控制电路硬件接线图,编制 I/O 接口功能表。 6.1 PLC 设计 根据所需的用户输入输出设备及 I/O 点数,选择 FX2N—16MR—001 型 PLC 就可以满足控制系统的要求 分析对象的控制要求,确定输入 /输出接口(I/O)数量,选择适合的 PLC 机型及外设,完成 PLC 硬件结构配置,并绘制 PLC 控制电路硬件接线图,编制 I/O 接口功能表。 (1)I/O 点的编号分配和 PLC 外部接线)I/O 点的编号分配如表 6.1 所示。 表 6.1 输入 定位传感器 手动/自动切换 SB1 手动传送带 SB2 手动灌装 SB3 次品检测传感器 自动启动 SB5 停止 SB6 复位 SB7 I/O 点的编号分配表 输出 传送带电动机 KM1 灌装电动机 KM2 报警灯 下降电磁阀 YV1 上升电磁阀 YV2 次品推动电磁阀 YV3 灌装电磁阀 YV4 次品传送带电动机 KM3 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 Y000 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 共 20 页 第 14 页 长 春 大 学 PLC 的外部接线 所示 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 6-1 PLC 的外部接线 控制面板图 操作面板本着操作简单,直观明了的,对饮料罐装自动生产线的每一步都 能准确显示,方便工作人员的工作为原则,设计根据设计要求及考虑到工人工 作的要求,设计控制面板布置情况如图 6-2 所示。 图 6-2 控制面板图 共 20 页 第 15 页 长 春 大 学 课程设计纸 第六章 总结 经历一周的方案设计、比较、论证、探讨等步骤,经过不懈的努力和反复 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 的验证,再加上指导老师的细心点拨和教诲,终于成功地完成了本次课程设计。 但是,由于学识浅薄和资历肤浅,对待解决问题还不成熟,望老师不吝纠正, 深感谢意! 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,我做的是 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 基本学会了 PLC 设计的步聚和基本方法。同时,也请教了在这方面高于自己的 同学,提高了与人合作的意识与能力。 通过本次设计,让我很好的锻炼了理论联系实际,与具体项目、课题相结 合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际,又让我们 懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中,我还需要大量 的以前没有学到过的知识,于是图书馆和 INTERNET 成了我很好的助手。在查阅 资料的过程中,我要判断优劣、取舍相关知识,不知不觉中我们查阅资料的能 力也得到了很好的锻炼。我学习的知识是有限的,在以后的工作中我们肯定会 遇到许多未知的领域,这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中,总 是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候,需要做大量的工作,花 大量的时间才能解决。自然而然,我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工 作积累了经验,增强了信心。 共 20 页 第 16 页 长 春 大 学 参考文献 课程设计纸 [1] 求是科技.《PLC 应用开发技术与工程实践》.北京:人民邮电出版社, ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 2005 年 [2] 秦曾煌. 《电工学》.北京:高等教育出版社,2004 年 [3] 漆汉宏. 《PLC 电气控制技术》.北京:机械工业出版社,2006 年 [4] 董爱华. 《袖珍通用电工手册》.北京:中国建筑工业出版社,2001 年 [5] 汤以范.电气与可编程序控制器[M]. [6] 吴惕华.机械制造自动化[M]. 2003 [8] 朱光力, 周旭光. 气动钻床气压传动系统控制回路的设计[J]. 机械设 计与制造,2003.5 [9] 李一丹.电气控制原理及其应用[M]. [10] 王兆义.可编程序控制器教程[M]. 哈尔滨工程大学出版社,2005 机械工业出版社,2004 机械工程出版社,2004.8 北京: 机械工业出版社, 机械工业出版社,2006.5 [7] 殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M]. [11] 汤自春.PLC 原理及应用技术[M]. 高等教育出版社,2006.6 共 20 页 第 17 页 长 春 大 学 课程设计纸 附录 梯形图 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 20 页 第 18 页 长 春 大 学 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 20 页 第 19 页 长 春 大 学 课程设计纸 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 共 20 页 第 20 页