課程設(shè)計(jì)飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制

1、第一章工藝過(guò)程分析和控制要求飲料灌裝機(jī)用于罐裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家。早期 的罐裝機(jī)械大多數(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：罐裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換罐裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲 料分裝計(jì)量是通過(guò)時(shí)間和單位時(shí)間流量來(lái)確定的， 計(jì)量精度由可編程控制器（PL。 控制確定。PLC控制具有編程簡(jiǎn)單、工作可靠、使用方便等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控 制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。專為PLC應(yīng)用而設(shè)計(jì)的觸摸屏集主機(jī)、輸入和輸出設(shè)備于一體， 適合在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用。飲料灌裝裝置主要包括兩部分：包壓儲(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。在包壓儲(chǔ)液罐灌液中，里面有上限液位和下限液位傳感

2、器，它們被淹沒(méi)時(shí)是1狀態(tài)。液面低于下限液位時(shí)恒壓儲(chǔ)液罐為空。飲料通過(guò)進(jìn)液電磁閥流入恒壓儲(chǔ)液灌，液面到達(dá)上限位時(shí)進(jìn)液電磁閥斷電關(guān)閉，使液位保持穩(wěn)定。包壓儲(chǔ)液罐下面是罐裝頭部分，共有若干個(gè)灌裝頭。夾瓶裝置由氣缸1驅(qū)動(dòng)下降，下降到位后，夾瓶裝置由氣缸 2夾緊定位，下降及夾緊由行程開(kāi)關(guān)控制位 置。定位夾緊后，罐裝頭由氣壓缸 3驅(qū)動(dòng)下降，到位后灌裝頭電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始 灌液，延時(shí)后電磁閥關(guān)閉，通過(guò)電磁閥的開(kāi)啟達(dá)到罐裝容量控制。由此飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖1-1所示。圖1-1飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖傳送帶電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)1s后，進(jìn)瓶氣缸縮回、開(kāi)始進(jìn)瓶，3s后出瓶處氣缸4伸出擋住 空飲料瓶。進(jìn)瓶出設(shè)置光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)進(jìn)瓶個(gè)數(shù)，當(dāng)檢

3、測(cè)到24個(gè)是，出瓶處氣缸5伸出不再進(jìn)瓶，傳送帶電動(dòng)機(jī)停止。這時(shí)，灌裝頭下降到瓶口，由通過(guò)觸摸屏輸 入的時(shí)間使PLC控制灌裝頭的開(kāi)啟時(shí)間。罐裝結(jié)束后，灌裝頭上開(kāi)，夾瓶裝置放 松、上升。出瓶處氣缸縮回，傳送帶電動(dòng)機(jī)有開(kāi)始啟動(dòng)，1s后進(jìn)瓶處氣缸5縮回, 光電開(kāi)關(guān)開(kāi)始檢測(cè)進(jìn)瓶個(gè)數(shù)。工藝控制要求如下：(1)系統(tǒng)通過(guò)開(kāi)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)餅一直保持到停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)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(cè)到一個(gè)瓶子 或停止開(kāi)關(guān)動(dòng)作(2)當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開(kāi)始工作，罐裝過(guò)程為 5 秒鐘，罐裝過(guò)

4、程應(yīng)有報(bào)警顯示，5秒后停止并不再顯示報(bào)警(3)用兩個(gè)傳感器和若干加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過(guò) 99999999瓶。(4)可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零(復(fù)位)。第二章I/O分配和設(shè)備選型2.1 I/O 地址定義根據(jù)對(duì)飲料灌裝機(jī)的系統(tǒng)控制分析，系統(tǒng)采用自動(dòng)工作方式，其輸入信號(hào) 有系統(tǒng)開(kāi)啟/停止按鈕信號(hào)編程元件I/O端子符號(hào)電器兀件作用輸入繼電器I0.0StartSB1啟動(dòng)按鈕I0.1StopSB2停止按鈕I0.2DWQK1定位器I0.3MPJSK2滿瓶計(jì)數(shù)I0.4KPJSK3空瓶計(jì)數(shù)I0.5SDQLK4手動(dòng)清零輸出繼電器Q0.0L-SNK8傳送帶電機(jī)表

5、2-1編程元件分析表2.2 設(shè)備選型S7-200系列PLC是西門(mén)子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制 器。早些時(shí)候稱為CPU21X其后的改進(jìn)型稱為CPU22X其結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)，具 有很高的性能價(jià)格比，在中小規(guī)模控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。S7-22X系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成除基本單元、擴(kuò)展單元外，還有編程器、存儲(chǔ)卡、寫(xiě)入器、文本顯示器等。表2-2給出了 22X系列CPUB基本配置。從表中可以看出，22X系列CPLM有很強(qiáng) 的功能，如自帶高速計(jì)數(shù)器、通訊口、具有脈沖輸出功能、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、能進(jìn)行浮 點(diǎn)運(yùn)算等。止匕外，S7-200系列PLC允許在程序中立

6、即讀寫(xiě)輸入、輸出口，允許在 程序中使用中斷，允許設(shè)定通訊任務(wù)的處理時(shí)間，允許設(shè)置停止模式數(shù)字量輸出 狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)區(qū)，可以允許數(shù)字量時(shí)間，允許設(shè) 置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)區(qū)，可以允 許數(shù)字量及模擬量輸入加濾波器，還具有窄脈沖捕捉功能，為復(fù)雜的工業(yè)控制提供了方便。特性CPU221CPU222CPU224CPU226CPU226XM外型尺寸/mmx mm x mm90X 80X 6290 X 80 X62120.5 X 80X62190X 80 X62190X 80X62程序存儲(chǔ)區(qū)2048 字2048 字4096 字4096 字8192

7、 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)1024 字1024 字2560 字2560 字5120 字掉電保持時(shí)間/h5050190190190本機(jī)I/O6人/4出8人/6出14入/10出24入/16出24 人/16 出擴(kuò)展模塊數(shù)量02777高速計(jì)數(shù)器 單相 雙相4 路 30KHz2 路 20KHZ4路 30KHZ2路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ6路 30KHZ4路 20KHZ6 路 30KHZ4 路 20KHZ脈沖輸出（DC2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 20KHZ2路 20KHZ2 路 20KHZ模擬電位器11222實(shí)時(shí)時(shí)鐘配置時(shí)鐘卡配置時(shí)鐘 卡內(nèi)置內(nèi)置內(nèi)置通訊口1RS-4851RS-4

8、851RS-4852RS-4852RS-485表2-2 22X系列CPU的基本配置在本交通燈控制系統(tǒng)中，配置基本單元就可以滿足要求，即選用 CPU224的西門(mén)子S7-200系列PLC作為控制器構(gòu)成交通指揮信號(hào)燈的控制系統(tǒng)。第三章飲料罐裝機(jī)系統(tǒng)電氣原理圖3.1 飲料罐裝機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示。當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)正常工作時(shí)，通過(guò)PLC的控 制下進(jìn)行罐裝、計(jì)數(shù)工作。當(dāng)按下停止開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)停止工作。PLC圖3-1系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)圖3.2 飲料灌裝機(jī)系統(tǒng)外圍接線主電路系統(tǒng)外圍接線主電路如圖3-2所示。根據(jù)I/O地址的定義，PLC外部輸入輸出信號(hào)的接線如圖3-2所示。按圖完成接 線。120/

9、240V AC 電源1L+ 0.0 0.1 0.2 0.32L+ 0.4 0.5 0.63L+ 0.7 1.0 1.1N N L1 ACCPU222 AC/DC/Relay1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.72M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5M L+SB1SBE-24VD徐感器電源輸出圖3-2系統(tǒng)外圍接線圖第四章系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)當(dāng)按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始工作其實(shí)現(xiàn)程序如下:系統(tǒng)進(jìn)入生產(chǎn)的程序如下尚知*I_SMO.nT371|pHTON1口F 1I UU mt網(wǎng)鉆SIT37£111IICccn0網(wǎng)絡(luò)6I-ogFltft I IkQ 匚RE)

10、Fisa 11SC.2SCR網(wǎng)如12II二弓 CA網(wǎng)絹1學(xué)'.MiniI I2系統(tǒng)進(jìn)入計(jì)數(shù)的程序如下:MW JC2CUC2RMCI.11000-C3網(wǎng)輻4網(wǎng)骷標(biāo)題I阿國(guó)隹解生陸H數(shù)口.庫(kù)C2TTU設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，對(duì)西門(mén)子系列PLC的特點(diǎn)有了更深的理解。利用了西 門(mén)子系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、開(kāi)關(guān)等輸入/輸出進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。在本次課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，我更深刻地理解和掌握了電器控制及可編程控 制器(PLC)的理論知識(shí)和動(dòng)手技能。參閱了大量的電器控制及可編程控制器(PLC)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的書(shū)籍資料，查詢了大量的圖表、程序和數(shù)據(jù)，使得課程設(shè)計(jì)的方案和 數(shù)據(jù)更為翔實(shí)和準(zhǔn)確。經(jīng)歷三周的方案設(shè)計(jì)、比較、論證、探討等步驟，經(jīng)過(guò)不懈的努力和反復(fù)的驗(yàn) 證，積聚了同組同學(xué)的一致討論并通過(guò)，再加上指導(dǎo)老師的細(xì)心點(diǎn)撥和教誨，終 于成功地完成了本次課程設(shè)計(jì)。但是，由于學(xué)識(shí)淺薄和資歷膚淺，對(duì)待解決問(wèn)題 還不成熟，望老師不吝糾正，深感謝意！2006參考文獻(xiàn)(1)張萬(wàn)忠 劉明芹 電器與PLC控制技術(shù)。北京：化學(xué)工業(yè)出版社，(2)胡壽松 自動(dòng)控制原理。北京：科技出版社，2001(3)李正熙 白晶 電力拖