飲料罐裝生產流水線的PLC控制

1、文檔供參考，可復制、編制，期待您的好評與關注！ 飲料灌裝生產流水線的PLC控制摘要文章探討了如何利用日本三菱PLC FX2N 進行飲料灌裝生產流水線的控制，重點分析了系統(tǒng)軟硬件設計部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖、PLC 控制I/O口分配表以及整體程序流程圖等，實現了飲料灌裝的自動化，提高了生產效率，降低了勞動強度。關鍵詞:PLC 飲料灌裝生產線流水線 系統(tǒng)硬件接線圖前言以往的飲料罐裝生產線的電氣設備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器控制方式,在使用的過程中，生產工效低，人機對話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設備監(jiān)控與維護只能憑經驗被動的去查找故障點。

2、且在生產過程中容易產生二次污染，造成合格率低，生產成本增加。而自動化生產線在眾多領域應用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC 控制，它使自動化生產線運行更加平穩(wěn)，定位更加準確，功能更加完善，操作更加方便。為適應發(fā)展，故提出下面的PLC控制技術改造現有生產線。本文介紹了日本三菱FX2N PLC 在自動化飲料罐裝生產線控制系統(tǒng)中的應用，并從硬件和軟件兩方面進行了分析和研究。一、 PLC概況1、PLC基本概念可編程控制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic C

3、ontroller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。2、PLC發(fā)展歷史起源：1968年美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求。1969 年，美國數字設備公司研制出了第一臺可編程控制器 PDP14 ，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這是第一代可編程序控制器，稱Programmable，是世界上公認的第一臺PLC。1969年，美

4、國研制出世界第一臺PDP-141971年，日本研制出第一臺DCS-81973年，德國研制出第一臺PLC1974年，中國研制出第一臺PLC發(fā)展：20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。此時的PLC為微機技術和繼電器常規(guī)控制概念相結合的產物。個人計算機發(fā)展起來后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。3、PLC技術發(fā)展動向(1)產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展 大：I/O點數達14336點、32位為微處理器、

5、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。 小：由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。(2)PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛 (3)不斷加強通訊功能 (4).新器件和模塊不斷推出 高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。 (5)編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化 有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng) (6)發(fā)展容錯技術 采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。 (7)追求軟硬件的標準

6、化。二、系統(tǒng)概況飲料灌裝生產流水線是指按一定控制要求將有關驅動電機、電氣控制裝置、檢測裝置等組合為一體的多功能自動控制裝置。該罐裝生產線為人工/自動操作的工作程序，由2只電磁閥控制托瓶架的升降，2只電磁閥控制壓蓋的行程。驅動部分有：清水泵、無菌泵、清洗輸送、灌裝輸送、灌裝泵。本文重點對灌裝過程進行分析,通過PLC實現其執(zhí)行步驟的控制,同時用變頻器對電機平滑調速。系統(tǒng)通過電機驅動傳輸帶，傳輸帶將空瓶送到灌裝設備下，灌裝設備通過光電傳感器檢測到空瓶時，電機停止，開始灌裝，灌滿后電機自動啟動，直到檢測到下一個空瓶才停止;系統(tǒng)具有空瓶和滿瓶檢測傳感器，通過其檢測空瓶和滿瓶?，F場設備模擬圖如圖1所示,

7、系統(tǒng)框圖如圖2所示。圖1 現場設備模擬圖圖2 系統(tǒng)組成框圖三、飲料灌裝生產線流水線控制要求1、手動工作狀態(tài)（1）按手動啟動按鈕，傳送帶開始啟動把洗過的空瓶送到灌裝機的灌裝口開始罐裝，灌滿后自動停止。（2）按停止按鈕，傳送帶停止。2、自動工作狀態(tài)（1）系統(tǒng)通過開關設定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅動電機啟動并一直保持到停止開關動作或灌裝設備下的傳感器檢測到一個瓶子時停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅動電機必須自動啟動，并保持到又檢測到一個瓶子或停止開關動作。 （2）當瓶子定位在灌裝設備下時，停頓 1s ，灌裝設備開始工作，灌裝過程為 5s 鐘，灌裝過程應有報警顯示， 5s 后停止并不再顯示報

8、警；報警方式為紅燈以 0.5s 間隔閃爍。 （3）用兩個傳感器分別檢測空瓶數和滿瓶數，用計數器記錄空瓶數和滿瓶數，一旦系統(tǒng)啟動，即開始記錄空瓶數和滿瓶數。（4）若每 24 瓶為一箱，記錄產品箱數。 （5）每隔 8 小時將空瓶及滿瓶計數器的當前值轉存至其他寄存器，然后對計數器自動清零，重新開始計數。（6）具有復位按鈕，按下復位按鈕寄存器和計數器全部清零在工作過程中，有自動和手動兩種工作方式選擇，操作方便。在多數情況下選擇自動工作方式，在維修和特別處理情況下選擇手動工作方式。四、硬件設計1、PLC選型三菱FX2N系列PLC是PLC FX家族中最先進的系列。它最大范圍的包容了標準特點、程序執(zhí)行更快、

9、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，可以為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。 該系統(tǒng)選擇該型號的最為適宜，不僅能夠快速完成當前功能，還可以進行擴展，適合各個廠家的使用，控制靈活，功能齊全。 PLC 為此系統(tǒng)的控制核心，此系統(tǒng)的輸入信號有兩部分，一部分是啟動、停止等面板控制按鈕，另一部分是多種行程開關，這些面板按鈕信號和傳感器信號作為PLC 的輸入變量，經過PLC 的輸入接口輸入到內部數據寄存器，然后在PLC 內部進行邏輯運算或數據處理后，以輸出變量的形式送到輸出接口，從而驅動電機來控制傳輸帶的運行。2、I/O口分配根據系統(tǒng)的控制要求給出I/O分

10、配表，如表1所示。表1 I/O分配表X0啟動按鈕Y0傳輸帶驅動電機X1手動啟動Y1RHX2自動啟動Y2RLX3減速傳感器Y4灌裝電磁閥X4灌裝準備傳感器Y5灌裝指示燈X5空瓶檢測傳感器X6滿瓶檢測傳感器X7停止按鈕X10復位按鈕3、外部接線圖根據控制要求及I/O分配表，畫出PLC硬件接線圖如圖3所示。圖3 外部接線圖4、相關寄存器說明表2 相關寄存器功能表TO1S灌裝準備C1滿瓶計數器T15S灌裝過程C3一箱計數器T2 T30.5S脈沖D0箱數寄存器T4 C28小時計時D1空瓶寄存器C0空瓶計數器D2滿瓶寄存器5、變頻器參數表3 變頻器參數表參數號設定值功能Pr.150上限頻率Pr.20下限頻

11、率Pr.350基底頻率Pr.450高速Pr.620低速Pr.72加速時間Pr.83減速時間Pr.2050加、減速基準頻率Pr.792外部運行模式五、軟件設計飲料灌裝生產流水線的操作方式分為手動操作方式和自動操作方式。自動操作方式主要指連續(xù)操作方式。手動操作是指用按鈕對系統(tǒng)進行一個周期的執(zhí)行。連續(xù)操作是指從原點開始，按一下啟動按鈕，系統(tǒng)將自動地、連續(xù)不斷地周期性循環(huán)。在工作中若按一下停止按鈕，系統(tǒng)將繼續(xù)完成一個周期的動作后，回到原點自動停止。具體要求如下:1、流程圖 根據控制要求畫出程序流程圖，如圖4所示。圖4 程序流程圖2、梯形圖根據系統(tǒng)控制要求設計PLC梯形圖如圖5所示。圖5 梯形圖3、調試

12、過程(1)手動:啟動按鈕X0按下后,按下手動按鈕X1，程序執(zhí)行一個周期即停止。 (2)自動:系統(tǒng)啟動按鈕X0按下后,按下自動按鈕X2,程序開始自動循環(huán)，直到按下停止按鈕才停止。按下啟動按鈕X0，M0接通，M0的常開觸頭閉合自鎖，此時程序才能夠啟動，此時按下自動啟動按鈕X2，接通M0，MO常開觸頭閉合自鎖為循環(huán)做準備，同時Y0得電，Y0常開觸頭上升沿觸發(fā)置位Y1，電動機以頻率50HZ啟動，帶動傳輸帶啟動，當傳輸帶上的空瓶移動到空瓶檢測傳感器X5下時，空瓶檢測傳感器X5動作一次，空瓶計數器C0計數一次，當空瓶到達減速傳感器X3時，減速傳感器X3上升沿觸發(fā)復位Y1，同時置位Y2，電機以20HZ的速度

13、運行，當空瓶移動到灌裝設備下時，傳感器X4接通，傳輸帶停止，T0延時1S后Y3開始放飲料，T2延時6S后關閉灌裝設備，并重新接通Y0電機，傳輸帶重新移動。在灌裝設備Y4啟動時，報警燈Y5也接通并通過T2和T3構成的0.5秒脈沖程序實現閃爍，灌裝結束后停止閃爍。當裝滿的瓶子通過滿瓶檢測傳感器時X6接通一次，滿瓶計數器C1計數一次，當滿瓶檢測傳感器檢測到滿瓶達到24瓶時，C3常開觸點閉合，送入一個上升沿脈沖使寄存器D0加1表示一箱，C3并自行復位。程序一啟動即開始由定時器T4和計數器C2開始計時，8小時后通過C2的常開觸頭將空瓶計數器C0和滿瓶計數器C1里的數值分別加到寄存器D1和D2中，并將C0

14、和C1里的值清零重新計數。(3)停止：按下停止按鈕X7可以停止工作，按下復位按鈕X10可以復位寄存器里的值。 4、總結歸納由于本人學習有限，考慮到的缺陷在下面敘述，在往后的工作學習中，會對此慢慢的完善，弄懂。(1)I/O分配表輸入輸出X11上空瓶高度傳感器Y5報警燈X12下空瓶高度傳感器X13上灌裝時高度傳感器X14下灌裝時高度傳感器X15上滿瓶高度傳感器X16下滿瓶高度傳感器(2)梯形圖 結束語PLC 應用于自動化灌裝生產線，提高了生產效率，降低了勞動強度，為了適應多種不同灌裝的工藝要求，還可編入多套工藝流程，系統(tǒng)的靈活性和通用性強，設計周期短。此控制系統(tǒng)經過幾年的實際運行，具有可靠性高，易操作，易維護等優(yōu)點，已取得了很好的經濟效益，有著廣泛的應用前景。此程序還可以通過組態(tài)軟件來實現其監(jiān)控，空瓶和滿瓶的顯示，使