飲料灌裝機(jī)的plc控制系統(tǒng)

1、飲料灌裝機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)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。其中飲料的灌裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)主要由一臺(tái)PLC、交流異步電機(jī)、液罐、多個(gè)灌裝狀態(tài)檢測傳感器、故障報(bào)警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)顯示器等組成。其中電機(jī)用來控制運(yùn)送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實(shí)現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能。西門子S7-300系列PLC在模塊控制、高速計(jì)數(shù)和計(jì)算方面的功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了S7-300型號(hào)的PLC進(jìn)行控制，既滿足了

2、控制系統(tǒng)所需的I/O點(diǎn)數(shù)，又滿足了被控對(duì)象的控制要求。采用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。對(duì)勞動(dòng)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。關(guān)鍵詞 S7-300可編程序控制器（PLC）/自動(dòng)化/智能化The design of PLC control system of beverage filling machineAbstractWith the computer and network communication technology, business-to-production process automation and information a

3、nd communication put forward higher requirements. Beverage production line more complex production processes are also numerous. One drink is a beverage filling production lines most important production areas. Control system mainly by a single PLC, AC asynchronous motor, tank, multiple filling state

4、 detection sensor, fault alarm buzzer, the output statistics displays so on. One motor is used to control the delivery of beverage bottles conveyor belt parts.The control system has two characteristics: First, input and output devices are more; second is required in order to achieve control is logic

5、 control, module control, and computing statistical functions.Siemens S7-300 series PLC in the module control, high-speed counting and computing functions of a stronger and achieve more convenient. Therefore, this system adopts the S7-300 type of PLC control ,not only the control system to meet the

6、required I / O points, but also to meet the control requirements of the controlled object.Use of PLC control beverage filling production line, to achieve the soft drink production line automation and intelligence. On labor productivity gains, improve beverage quality and yield far-reaching significa

7、nce.KEY WORDS S7-300 PLC ，Automation ，Intelligence前 言工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程，對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制和信息通信提出了更高的要求。隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制和信息通訊提出了更高的要求。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)從單機(jī)的PLC控制發(fā)展到多PLC及人機(jī)界面（HMI，Human Machine Interface）的網(wǎng)絡(luò)控制。早期的灌裝生產(chǎn)流水線大多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方式。這些方式存在一些缺點(diǎn)。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計(jì)量是通過時(shí)間和單位時(shí)間流量來確定的，計(jì)量精度由可編程控制

8、器（PLC）控制確定。并且在本系統(tǒng)還具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和故障報(bào)警功能，能夠準(zhǔn)確的將生產(chǎn)情況告知用戶，使用戶能靈活的調(diào)整生產(chǎn)方式和方便的了解到設(shè)備的即時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。PLC是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，控制具有編程簡單、工作可靠、使用方便等特點(diǎn)，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。鑒于此，設(shè)計(jì)者利用PLC的功能和特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)。文章剛開始介紹了PLC的相關(guān)知識(shí)，接著以飲料灌裝流水線為例，介紹了PLC 在飲料灌裝流水線中的應(yīng)用，給出了詳細(xì)的程序設(shè)計(jì)過程。利用PLC控制飲料灌裝生產(chǎn)過程，可有效提高灌裝

9、生產(chǎn)效率，并顯著增加控制系統(tǒng)的可靠性和柔性。第1章 緒論1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容：飲料灌裝機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2控制要求：（1）系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或灌裝設(shè)備下的傳感器檢測到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。（2）當(dāng)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1s，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為 5s 鐘，灌裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5s 后停止并不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s 間隔閃爍。（3）用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦啟動(dòng)系統(tǒng)后，必須記錄空瓶數(shù)和滿

10、瓶數(shù)，設(shè)最多不超過瓶。（4）可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）。1.3灌裝流水線示意圖 第2章：系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 PLC的工作原理 PLC 英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過程；而有關(guān)外圍設(shè)備，逗應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)練成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)。PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的工作方式進(jìn)行工作的

11、，即順序掃描，不斷循環(huán)這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下進(jìn)行的。當(dāng)PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編寫好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按序號(hào)作周期性的程序循環(huán)掃描，程序從第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶的程序直到程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，再開始下一次掃描；如此周而復(fù)始。實(shí)際上，PLC掃描工作除了執(zhí)行用戶程序外，還要完成其他工作，整個(gè)工作過程分為自診斷、通訊服務(wù)、輸入處理、輸出處理、程序執(zhí)行五個(gè)階段。如圖2-1：圖2-1 PLC循環(huán)掃描工作圖2.2 可編程序控制器的組成 可編程序控制器硬件由中央處理單元（CPU）、電源、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、電源部分 擴(kuò)展接口、通訊接口、編程設(shè)備和其他組

12、件。（1） 中央處理單元（CPU）中央處理單元（ Central Processor Unit 簡稱CPU）一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路集中在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入/輸出接口電路相連接。它是可編程序控制器的心臟部分。CPU 由主要任務(wù)是控制用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)。 （2） 存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的程序系統(tǒng)，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能更改。它使PLC具有基本功能，能完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)的內(nèi)容主要包括三部分：系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序和標(biāo)準(zhǔn)程序模塊

13、與系統(tǒng)調(diào)用管理程序。用戶存儲(chǔ)器包括用戶程序存儲(chǔ)器和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。用戶程序存儲(chǔ)器用來存放用戶針對(duì)具體控制任務(wù)用規(guī)定的PLC編程語言編寫的應(yīng)用程序。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用來存放用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)據(jù)值 、數(shù)據(jù)等，是反映PLC性能的重要指標(biāo)之一。（3） 輸入/輸出單元PLC的輸入和輸出信號(hào)類型可以是那開關(guān)量、模擬量。輸入/輸出接口單元包含兩部分：一部分是與被控設(shè)備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。輸入單元接收來自用戶設(shè)備的各種控制信號(hào)以及其他一些傳感信號(hào)。外部接口電路將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化成CPU能識(shí)別和處理的信號(hào)，并存到輸入輸入映像寄存器。運(yùn)行時(shí)CPU從輸入映

14、像寄存器讀取輸入信息并結(jié)合其他元器件最新的信息，按照用戶程序進(jìn)行計(jì)算，將有關(guān)輸出的最新結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱電控制程序控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成現(xiàn)場需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。（4） 電源部分PLC一般使用220V的交流電源或24V直流電源，內(nèi)部的開關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V、12V、24V等直流電源，整體式的小型PLC還提供一定容量的直流24V電源，供外部有源傳感器使用。（5） 擴(kuò)展接口擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元或功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿足不同控制系統(tǒng)的

15、需求。（6） 通訊接口為了實(shí)現(xiàn)“人機(jī)”或“機(jī)機(jī)”之間的對(duì)話，有些PLC配有一定的通訊接口。PLC通過這些通訊接口可以與顯示設(shè)定單元、觸摸屏、打印機(jī)相連，提供方便的人機(jī)交互途徑；也可以與其他的PLC、計(jì)算機(jī)以及現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接，組成多系統(tǒng)或工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。（7） 編程設(shè)備過去的編程設(shè)備一般是編程器，其功能僅限于用戶程序讀寫和調(diào)試。讀寫程序只能使用最不直觀的語句表語言，操作繁瑣不變?，F(xiàn)在PLC生產(chǎn)廠家不在提供編程器，取而代之的是給用戶配置在PC上運(yùn)行的基于Windows的編程軟件。使用編程軟件可以在屏幕上直接生成和編輯梯形圖、語句表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不能編程語言的轉(zhuǎn)換。程序被

16、編譯后下載到PLC，也可以將PLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以保存和打印，通過網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。更方便的是編程軟件的實(shí)時(shí)調(diào)試功能非常強(qiáng)大，不僅能監(jiān)視PLC運(yùn)行過程中的各種參數(shù)和程序執(zhí)行結(jié)果，還能進(jìn)行智能化的故障診斷。（8） 其他部件需要時(shí)，PLC可配有存儲(chǔ)卡、電池卡等。2.3 可編程序控制器的特點(diǎn) 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)是復(fù)雜多樣的，它們對(duì)控制的要求也各不相同。可編程序控制器一經(jīng)出現(xiàn)就受到了廣大工程技術(shù)人員的歡迎。它的主要特點(diǎn)如下： (1)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。 微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場的電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可以使一般通用微機(jī)不能正常

17、工作。而PLC 在電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取生產(chǎn)廠家長期積累的工業(yè)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊均采用大規(guī)模與超大規(guī)模集成電路，I0 系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精確考慮；在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施；在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施；所有這些使PLC 具有較高的抗干擾能力。PLC 的平均無故障時(shí)間通常在幾萬小時(shí)以上，這是一般微機(jī)不能比擬的。 繼電器接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。而PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由

18、無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。 (2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)。PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。在PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在PLC 的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線即可，不需要諸如繼電器之類的物理器件和大量而又繁雜的硬接線線路。當(dāng)需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè)PLC 裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。PLC 的輸入輸出可直接與交流220 V，直流24V 等強(qiáng)電相連，并有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力。 (3)編程方便，易于使用。PLC

19、 是面向用戶的設(shè)備，PLC 的設(shè)計(jì)者充分考慮到現(xiàn)場工程技術(shù)人員的技能和習(xí)慣。PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。梯形圖與繼電器原理圖相類似，這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)和語言，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可在短時(shí)間學(xué)會(huì)。 (4)功能完善,成本低。PLC 的輸入輸出系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量的輸入輸出。由于采用了微處理器，它能夠很方便地實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制I/O 等諸多功能，不僅具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換以及順序控制功能，而且還具備模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印及報(bào)表生成功能。此外

20、，它還可以和其他微機(jī)系統(tǒng)、控制設(shè)備共同組成分布式或分散式控制系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)成組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運(yùn)算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運(yùn)算及快速中斷等功能。因此PLC 具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠很好地滿足各種類型控制的需要。（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短用繼電器完成一項(xiàng)控制工程，首先必須按工藝要求畫出電氣原理圖，然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等，進(jìn)行調(diào)試等，以后修改起來十分不便。而采用PLC控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、容量等選用組裝，而大量具體的程序編制工作也可在PLC到貨前進(jìn)行，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工同時(shí)進(jìn)行。由于用軟件編程取代了硬接線實(shí)現(xiàn)控制功能大大減

21、輕了繁重的安裝接線工作。因?yàn)镻LC是通過程序完成控制任務(wù)，采用了方便用戶的工業(yè)編程語言，且都具有強(qiáng)制和仿真的功能，故程序的設(shè)計(jì)、修改和調(diào)試都很方便，這樣大大縮短了設(shè)計(jì)和投運(yùn)周期。（6）維修方便PLC的輸入/輸出的端子能夠直觀地反映現(xiàn)場信號(hào)的變化狀態(tài)，通過編程工具直觀的觀察控制程序和控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，極大的方便了維修人員查找故障，縮短了對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)時(shí)間。2.4可編程控制器PLC的應(yīng)用 目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、制藥、電力、機(jī)械制造、汽車、批量控制、裝卸、造紙/紙漿、食品/糧食加工、織坊、環(huán)保及文化

22、娛樂等各個(gè)行業(yè)，PLC的主要應(yīng)用可歸納為如下幾種：。 (1)開關(guān)量的邏輯控制。這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2)模擬量控制。在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 (3)運(yùn)動(dòng)控制

23、。PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。 (4)過程控制。過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過程控制在冶金

24、、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 (5)數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (6)通信及聯(lián)網(wǎng)。PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通

25、信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 2.5 PLC的編程語言 編程語言是PLC的重要組成部分，PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應(yīng)編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、功能塊圖、順序功能圖、結(jié)構(gòu)化文本和指令表。（1）梯形圖（LD）梯形圖是最早使用的一種PLC的編程語言，也是現(xiàn)在最常用的編程語言它是從繼電器控制原理圖的基礎(chǔ)上演變而來的，它繼承了繼電器控制系統(tǒng)中的基本工作原理和電器邏輯關(guān)系的表示方法，梯形圖和繼電器控制系統(tǒng)梯形圖基本思想一致的，只是在使用符號(hào)和表達(dá)方式上有一定的區(qū)別，所以在邏輯順序控制系統(tǒng)中得到了廣泛的使用。

26、它的最大的特點(diǎn)就是直觀、清晰。梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編輯語言的首選。（2）功能塊圖(FBD)功能塊圖是另一種圖形式的PLC編程語言。它使用像電子電路中的各種門電路，加上輸入、輸出，通過一定的邏輯連接方式來完成控制邏輯，它可以把函數(shù)和功能塊連接到電路中，完成各種復(fù)雜的功能和計(jì)算。使用功能塊圖，用戶可以編輯出自己的函數(shù)和功能塊。另外由于使用習(xí)慣問題，在我們國家使用功能塊圖編輯的人不多。（3）順序功能圖(SFC)順序功能圖，亦稱功能圖。SFC編程方法是法國人發(fā)現(xiàn)的，它是一種真正的圖形化的編程方法。在SFC中，最重要的三個(gè)元素是狀態(tài)和狀態(tài)相關(guān)的動(dòng)作、轉(zhuǎn)移。（4）結(jié)構(gòu)化文本（ST）結(jié)構(gòu)化文

27、本是一種較新的編程語言，是一種用于PLC的結(jié)構(gòu)化方式編程的語言。使用ST可以編制出非常復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理或邏輯控制程序。過去的PLC一般都沒有ST編程語言。（5）指令表（IL）指令表也是一種比較早的PLC的編程語言，它使用一些邏輯和功能指令的縮略語來表示相應(yīng)的指令功能，類似于計(jì)算機(jī)中的助記符語言，是用一個(gè)或幾個(gè)容易記憶的字符來代表PLC的某種操作功能。按照一定的語法和句法編寫出一行一行的程序。來實(shí)現(xiàn)所要求的控制任務(wù)的邏輯關(guān)系或運(yùn)算。2.6系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非?？煽康?。這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。事實(shí)上，如果PLC工作不可靠，就無法在工

28、業(yè)環(huán)境下運(yùn)用，也就不成其為PLC了。（1）在硬件方面：PLC的輸入輸出電路與內(nèi)部CPU是電隔離。其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施。故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常地工作。PLC使用的元器件多為無觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊。使用環(huán)境溫度可高達(dá)攝氏50多度，有的PLC可高達(dá)80-90度。有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份。一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動(dòng)

29、接替其工作。還有更進(jìn)一步冗余的，采用三取一的設(shè)計(jì)，CPU、I/O模塊、電源模塊都冗余或其中的部分冗余。三套同時(shí)工作，最終輸出取決于三者中的多數(shù)決定的結(jié)果。這可使系統(tǒng)出故障的機(jī)率幾乎為零，做到萬無一失。當(dāng)然，這樣的系統(tǒng)成本是很高的，只用于特別重要的場合，如鐵路車站的道叉控制系統(tǒng)。（2）在軟件方面：PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能有序地工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的冒險(xiǎn)競爭，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的及時(shí)響應(yīng)，使PLC能可靠地工作。為監(jiān)控PLC運(yùn)行程序是否正常，PLC系統(tǒng)都設(shè)置了看門狗（Watchingdog）監(jiān)控程序。運(yùn)行用戶程序開

30、始時(shí)，先清看門狗定時(shí)器，并開始計(jì)時(shí)。當(dāng)用戶程序一個(gè)循環(huán)運(yùn)行完了，則查看定時(shí)器的計(jì)時(shí)值。若超時(shí)（一般不超過100ms），則報(bào)警。嚴(yán)重超時(shí)，還可使PLC停止工作。用戶可依報(bào)警信號(hào)采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。定時(shí)器的計(jì)時(shí)值若不超時(shí)，則重復(fù)起始的過程，PLC將正常工作。顯然，有了這個(gè)看門狗監(jiān)控程序，可保證PLC用戶程序的正常運(yùn)行，可避免出現(xiàn)死循環(huán)而影響其工作的可靠性。PLC還有很多防止及檢測故障的指令，以產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號(hào)?？赏ㄟ^編制相應(yīng)的用戶程序，對(duì)PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。PLC每次上電后，還都要運(yùn)行自檢程序及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置了

31、的，用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時(shí)有相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào)提示。正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了PLC具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均無故障時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上；出了故障平均修復(fù)時(shí)間也很短，幾小時(shí)以至于幾分鐘即可。曾有人做過為什么要使用PLC的問卷調(diào)查。在回答中，多數(shù)用戶把PLC工作可靠作為選用它的主要原因，即把PLC能可靠工作，作為它的首選指標(biāo)。第3章：PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)流程流程圖圖3.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線系統(tǒng)流程3.2 確定I/O信號(hào)數(shù)量，選擇PLC類型本設(shè)計(jì)采用PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)飲料罐裝生產(chǎn)的控制。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形

32、式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。根據(jù)對(duì)生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的控制要求分析,其輸入信號(hào)有系統(tǒng)的開啟、 停止按鈕信號(hào)和手動(dòng)清零按鈕信號(hào);輸出信號(hào)有傳送帶驅(qū)動(dòng)信號(hào)、警示燈信號(hào)和數(shù)碼管信號(hào)。表3-1 I/O分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱代號(hào)地址編碼輸入信號(hào)系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB1I0.0系統(tǒng)停止信號(hào)常閉按鈕SB2I0.1位置檢測信號(hào)繼電器K1I0.2滿瓶信號(hào)繼電器K2I0.3空瓶信

33、號(hào)繼電器K3I0.4手動(dòng)清零常開按鈕SB3I0.5輸出信號(hào)傳送帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)接觸器KMQ0.0警示燈信號(hào)信號(hào)燈HLQ0.13.2.1 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖3.3程序梯形圖編制計(jì)數(shù)程序第四章. 調(diào)試說明（1）在電腦上安裝STEP7/-Micro/WIN軟件，程序編好后，將程序輸STEP7/-Micro/WIN軟件中，在電腦上進(jìn)行初步仿真調(diào)試。（2）先將PLC程序傳入程序控制器中。（3）對(duì)各個(gè)輸入I/O口給信號(hào)處理，看各個(gè)輸出口是否有相應(yīng)的輸出，如果沒有按照設(shè)計(jì)要求輸出，對(duì)程序進(jìn)行更改，直到各輸出口有相應(yīng)的輸出。（4）如果條件允許的話，用編程軟件將程序輸入PLC中，在確認(rèn)PLC的電源、外部接線

34、和程序輸入無誤的情況下，接通電源，按照流程圖的順序進(jìn)行調(diào)試，最終使整個(gè)系統(tǒng)能準(zhǔn)確、可靠的工作。第五章 結(jié)論和展望經(jīng)過了這一段的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了飲料灌裝生產(chǎn)流水線的PLC控制的論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對(duì)我來說都是自己所學(xué)知識(shí)的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間完成的最大的項(xiàng)目。在這段時(shí)間里，我學(xué)到了很多知識(shí)也有很多感受，從對(duì)PLC控制自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所需技術(shù)和知識(shí)很不了解的狀態(tài)，我開始了獨(dú)立的學(xué)習(xí)和試驗(yàn)，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩的作品一步步完善起來，每一次改進(jìn)都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗(yàn)的成功都是對(duì)我不斷努力的肯定。從中我也充分認(rèn)識(shí)到了PLC在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的重要性，以及它為我們生活帶來的便利。雖然我的設(shè)計(jì)作品不是很完善，還有一些不足之處，但我可以自豪的說，這里面的每一段程序，都是自己不懈努力成果。當(dāng)我看到自己的程序，能夠穩(wěn)定的通過調(diào)試。我相信其中的酸甜苦辣最終都會(huì)化為甜美的甘泉。這次做論文的經(jīng)歷也會(huì)使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力，沒有自己的研究，就不會(huì)有所突破，那也