plc设计之饮料罐装生产流水线控制

1、 PLC课程设计说明书 饮料罐装生产流水线控制系 部： 电气与信息工程系 指导教师： * 职 称： 副教授 学生姓名： 专 业： 电气自动化 班 级： 电气*班 学 号： 完成时间： *年*月*日 摘 要传统的饮料灌装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自动化生产线运行更加平稳

2、，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。为适应发展，故提出利用PLC控制技术改造现有生产线。现以三菱FX2N系列，进行程序设计并仿真验证,设计一款PLC输入和输出设备的饮料灌装生产线。该生产线集传送、灌装、产品分类、报警警示、灯光闪烁和计时于一身， 而且其编程简单，容易理解掌握，工作稳定可靠。关键词：继电器；可编程序；存储器；三菱FX2N；逻辑运算；顺序控制 、 目 录第一章 设计任务111 课题内容112 控制要求：113 课题要求1第二章 总体设计方案221 饮料灌装流水线基本结构222 灌装流水线的系统流程图3第三章 硬件的选型与设计431 PLC的结构与选择4311 PLC的结构4

3、312 PLC的选择432 传感器的选择533 电气控制电路5第四章 PLC设计641 控制面板图642 I/O分配表643 I/O接线图744 梯形图745 指令表9第五章 运行调试结果10第六章 设计小结11参考文献11第一章 设计任务11 课题内容 饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试 12 控制要求： （1）系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灌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）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1秒，灌装设备开始

4、工作，灌装过程为5秒钟，灌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0.3秒时间间隔闪烁。 （3）每灌装完一瓶需进行称重比较：若大于或等于700克为正品，并记数一次，记满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响1S）；若小于700克则为次品，同时也记数一次，记满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响2秒）。 （4）可以手动的对计数器及定时器清零（复位）。 13 课题要求（1）I/O编址（2）I/O端子接线图（3）编程并调试（4）设计小结第二章 总体设计方案21 饮料灌装流水线基本结构整个饮料灌装流水线如图2.1，图2.2，整个灌装流水线由主传送带，次品传送带，灌装装置，次品推

5、动阀，定位传感器，称重传感器等组成。电机的启动和停止灌装装置的灌装，产品的检测分类，次品的推动等都是由PLC控制的，控制准确，自动化程度高。图2.1 灌装饮料 图2.1 产品分类2. 2 控制面板图 灌装系统控制面板布置如图4.1所示图2.2 控制面板图第三章 系统硬件的设计31 主电路的设计电气控制原理图如图3.1所示：图3.2 电气控制原理图图中断路器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继电器提供。32控制电路的设计32.1 PLC的选型PLC 实质是一种专用于工业控制

6、的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，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。相同如图3.1所示：编程器中央处理单元（CPU）输入电路输出电路系统程序存储区用户程序存储区电源图3.2.1 PLC结构图PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和

7、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的设计。 可编程控制器对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的普及推广应用。三菱公司是日本生产PLC的主要厂家之一。该公司生产的FX2N系列机型属于高性能叠装式机型，是三菱公司上网典型产品，FX2N系列PLC具有数十种编程元件。FX2N系列PLC编程元件的编号分为两部分：第一部分是代表功能的字母。如输入继电器勇“X”表示、输出继电器用“Y”表示。第二部分为数字。数字为该器件的序号。根据对输入输出设备及I/O点

8、数的要求，故本设计选择三菱FX2N系列型的PLC控制系统。32.2 传感器的选择通过对各个传感器的工作环境和用途的分析确定各个传感器的型号为灌装定位传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）称重监测传感器的选型为：压力传感器（压阻式）选型说明：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化进行测量。常温下工作且价格更便宜，不受可见光的影响。压电电阻型半导体压力传感器，灵敏度高，输出信号大，响应速度快，性能稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。32.3 I/O分配表编程元件PLC元件电器元件作用输入（I）X0SB1启动按钮X

9、1SB2停止按钮X2K1定位传感器X3K2压力传感器X4K3定位传感器X5SB3复位按钮输出（O） Y0KM1传送带电机Y1KM2灌装电机Y2L1报警灯Y3KM3次品推动阀Y4KM4次品传送电机Y5L2蜂鸣器 图3.2 .3 I/O分配表32.4 I/O接线图 图3.2.4 I/O接线图第四章 软件的设计4. 1流程图整个灌装流水线的系统大致流程如图3.3所示，当系统切换到自动模式下运行时，按下启动按钮SB1，主传送带电动机启动，当定位传感器K1检测到饮料瓶后主传送带自动停止，灌装装置开始动作，定时时间到达后，灌装装置自动停止，主传送带再次运行，到达定位传感器K3检测位置时，通过称重传感器K2

10、对产品进行分类，再分别对正/次品进行计数，记满24次鸣响1或2秒，最后清零。图4.1 系统流程图 4. 2程序说明按下SB1（X000置1），输出点Y000置1，主传送带电动机M1运转；当饮料到达定位传感器K1检测饮料瓶时（X002置1），主传送带停下1秒；1秒过后，饮料灌料电机M2启动（Y002置1），在这时定时5秒。饮料灌料电机M2启动（Y002置1）后，报警器（L1）显示灯在定时器T2、T3的定时控制下以0.3秒的时间间隔间隔闪烁；装好的饮料经称重传感器K2检测重量符合大于等于700克的饮料作为正品装箱（计数器C0计数满24瓶装箱）；同时饮料经定位传感器K3检测重量不足700克时，（Y0

11、03置1）启动次品传送电机M3，计数器C1计数满24瓶次品装箱。当计数器C0、C1计数计满24瓶时（Y005置一），正品蜂鸣器（L2）鸣响1秒，次品鸣响2秒；手动复位按钮SB3（X005置1），定时器C0到C1、T0到T6清零。第五章 程序调试第六章 设计体会及心得 随着时间的推移，对于大三的我们来说已经是多次进行了多次课程设计了，这次我们的电气控制技术与PLC控制课程设计，指导老师是这个学期教了我们理论课的陈老师。这次课程设计与前面几次相比，在很多方面没有变，但是我相信再多的不变，陈老师老师对我们的要求肯定是变了。因为我们已经是做过多次课设设计了，这就要求我们的课程设计不能在停留在初级水平了

12、，我们要把自己所学的专业知识与实践结合起来，让我们的理论要在实践中得到体现。 课程设计，对于我们大三的同学们来说虽说并不是一个陌生的名词了，但是当我们接到课题时心里有些沉重也还是在所难免的，因为我们大多数时间学的是理论知识，动手操作的少。在老师给定课题的那一刻,我虽然不知道怎么去做，但我默默的下定了决心，一定要努力做好一份属于自己的课程设计。于是我就选了一个源自书本，而书本上却没有的课题，为了更完美的做好设计流程以及参数的选择，我就开始了收集关于“饮料罐装生产流水线控制”的课题资料，在充分准备好资料以后，就开始了课题的设计。在这次课程设计完毕之后，我体会颇多。从根本上使我真正认识到了做好一份课程设计并不是一件容易的事情。它不仅需要熟悉并掌握教材内容还要有很好的创新思维和动手能力。在设计的过程中，虽然碰到和很多困难和阻碍，但我始终坚信只要有坚定不移的信念，什么困难和挫折都将灰