飲料灌裝流水線PLC設(shè)計(jì)(課程設(shè)計(jì))

1、飲料灌裝流水線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生姓名： xxx 專業(yè)班級(jí)：xxx 指導(dǎo)教師： xxx 工作單位： xxx 題 目:飲料灌裝流水線PLC控制 初始條件：1)PLC型號(hào)：西門子公司S7系列，S7-3002)編程環(huán)境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本3)根據(jù)控制要求分配PLC I/O地址，畫出PLC與控制對象的接線圖，設(shè)計(jì)控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計(jì)程序，既可以采用LAD編程，也可以采用STL編程，還可以采用組合方式編程。4)編寫的需要輸入PLC，調(diào)試通過。要求完成的主要任務(wù): (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)

2、啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(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)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應(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)傳感器和若干個(gè)加法器檢測并記錄空瓶數(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99999999瓶。（4） 可以手動(dòng)對計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）*由于本題第二步灌裝時(shí)報(bào)警方式并未給出，在這里我設(shè)置器報(bào)警方式為：紅燈以0.5秒的時(shí)間間隔閃爍，持續(xù)5秒，即亮5次滅5次。 飲料灌裝流水線PLC控制摘要

3、:隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計(jì)問題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，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。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來越重要的作用。鑒于此，我利用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)。關(guān)鍵詞: 飲料灌裝流水線PLC控制 、PLC、傳感器、定時(shí)器，計(jì)數(shù)器目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1課題名稱：飲料灌裝流水線PLC控制11.2控制要求11.3設(shè)計(jì)要求：31

4、.4設(shè)計(jì)背景和意義32系統(tǒng)的主要硬件電路設(shè)計(jì)42.1 PLC選型與資源分配42.2 PLC I/O接線圖圖2-1 S7-300飲料灌裝流水線PLC控制的I/O接線圖及傳送帶電機(jī)接線圖。52.3設(shè)計(jì)流程圖22.4 PLC編程前準(zhǔn)備工作32.5梯形圖52.5 飲料灌裝流水線PLC控制113 程序調(diào)試12S7-300PLC控制飲料灌裝流水線裝罐程序調(diào)試圖(一)12S7-300PLC控制飲料灌裝流水線封裝程序調(diào)試圖(二)144 設(shè)計(jì)小結(jié)15參考文獻(xiàn)161設(shè)計(jì)任務(wù)書 本章主要介紹飲料灌裝流水線PLC控制的控制要求,設(shè)計(jì)要求,以及設(shè)計(jì)背景及意義。1.1課題名稱：飲料灌裝流水線PLC控制1.2控制要求某飲料

5、灌裝流水線PLC控制圖如圖所示。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對空瓶滿瓶的計(jì)數(shù)的最大值的控制?？蓪?shí)現(xiàn)對空瓶的灌裝和對滿瓶的封裝作業(yè)。（1）啟動(dòng)：按下自動(dòng)按鈕后，生產(chǎn)線進(jìn)入自動(dòng)工作狀態(tài)，具備工作條件后，瓶子隨著傳送帶進(jìn)入工序。（2）罐裝：當(dāng)瓶子隨著輸送帶平穩(wěn)的進(jìn)入托瓶架時(shí)，托瓶架的限位開關(guān)信號(hào)送給PLC，翻瓶架的一組氣動(dòng)電磁閥打開，汽缸開始工作，將瓶子送到罐裝口的下部，這時(shí)汽缸上限信號(hào)送入PLC，罐裝泵開始啟動(dòng)，在罐裝的過程中翻瓶架自動(dòng)落下，罐裝到一定的時(shí)間（及罐滿）后自動(dòng)停止。罐裝結(jié)束后，罐裝輸送帶開始啟動(dòng)。（3）當(dāng)空瓶和滿瓶數(shù)目到達(dá)系統(tǒng)規(guī)定的上限時(shí)，輸送皮帶停止工作，系統(tǒng)也停止灌裝和封裝工作。 1.3設(shè)計(jì)要求

6、：1)PLC型號(hào)：西門子公司S7系列，S7-3002)編程環(huán)境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本（本次課程設(shè)計(jì)采用STEPV55 sp2 CN)3)根據(jù)控制要求分配PLC I/O地址，畫出PLC與控制對象的接線圖，設(shè)計(jì)控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計(jì)程序，既可以采用LAD編程，也可以采用STL編程，還可以采用組合方式編程。4)編寫的需要輸入PLC，調(diào)試通過。控制分析：根據(jù)控制要求可知，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，系統(tǒng)開始對空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)皮帶停止傳輸且系統(tǒng)停止灌裝和封裝工作。當(dāng)檢測位置沒有檢測到有瓶子時(shí)，皮帶繼續(xù)運(yùn)輸。當(dāng)檢測到有瓶子時(shí)，在檢測是否為

7、空瓶。若是空瓶，則進(jìn)入子程序FC1運(yùn)行；若是滿瓶，則進(jìn)入子程序FC2運(yùn)行。子程序FC1：首先先延時(shí)1S，這個(gè)可由定時(shí)器實(shí)現(xiàn)。然后進(jìn)行5S中的灌裝過程，在此期間皮帶停止運(yùn)輸，并且警報(bào)燈已0.5S的間隔閃爍。5S之后皮帶繼續(xù)運(yùn)行。子程序FC2：首先延時(shí)1S，這個(gè)可有定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，然后經(jīng)行3S的封裝作業(yè)。3S之后皮帶繼續(xù)運(yùn)行。若按下終止按鈕SB0，則系統(tǒng)停止工作。1.4設(shè)計(jì)背景和意義 傳統(tǒng)的飲料罐裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機(jī)對話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)

8、的去查找故障點(diǎn)。且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制部分常常采用PLC控制，它使自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn)確，功能更加完善，操作更加方便。為適應(yīng)發(fā)展，故提出下面的PLC控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。在此利用德國西門子PLCS7-300在自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。2系統(tǒng)的主要硬件電路設(shè)計(jì) 本章著重介紹飲料灌裝流水線PLC控制的PLC選型以及I/0分配表,I/0接線圖,設(shè)計(jì)流程圖,梯形圖以及程序設(shè)計(jì)說明。2.1 PLC選型與資源分配根據(jù)控制要求分析可知，該設(shè)計(jì)需要7個(gè)輸入和4個(gè)輸出，故選擇PLC為S7-300，P

9、LC-CPU314,數(shù)字量輸入模塊為SM321（16點(diǎn)輸入，24VDC，6ES7 321-1BH02-0AA0)數(shù)字量輸出模塊為SM322(16點(diǎn)輸出，24VDC，0.5A，6ES7 322-1BH01-0AA0),I/O分配表如表1所示。表2-1 S7-300PLC飲料灌裝流水線的I/O分配表輸入輸出功能元件PLC地址功能元件PLC地址啟動(dòng)按鈕SB1I0.0傳送帶電機(jī)KM1Q4.0停止按鈕SB2I0.1報(bào)警指示L1Q4.1定位器K1I0.2灌裝KM2Q4.2滿瓶計(jì)數(shù)K2I0.3封裝KM3Q4.3空瓶計(jì)數(shù)K3I0.4計(jì)數(shù)復(fù)位K4I0.5檢測為空瓶K6I0.62.2 PLC I/O接線圖圖2-1

10、 S7-300飲料灌裝流水線PLC控制的I/O接線圖及傳送帶電機(jī)接線圖。 15 2.3設(shè)計(jì)流程圖 2.4 PLC編程前準(zhǔn)備工作1） 設(shè)置項(xiàng)目名稱和硬件配置如下圖所示：2） I/O口實(shí)際配置如圖所示：3） 主程序與子程序如圖所示：2.5梯形圖2.5 飲料灌裝流水線PLC控制 主程序的作用是：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕后，系統(tǒng)開始工作，傳送帶開始運(yùn)行。若沒有瓶子被檢測到則傳送帶電機(jī)繼續(xù)工作；當(dāng)檢測到有瓶子時(shí)，坐進(jìn)一步檢測為空瓶還是滿瓶 。如果為空瓶則進(jìn)入子程序FC1；如果為滿瓶則進(jìn)入子程序FC2。過程中對空瓶和滿瓶計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)值到達(dá)100000000時(shí)，使能M3.6，使傳送帶電機(jī)停止工作，并且停止灌裝和封裝作

11、業(yè)。子程序FC1作用：當(dāng)檢測為空瓶時(shí)，先通過計(jì)時(shí)器T39延時(shí)1S，T37與T38在子程序FC1中使T37輸出波形是周期為1S，占空比為50%的方波，以此作為報(bào)警燈的輸入信號(hào)；執(zhí)行灌裝時(shí)，傳送帶電機(jī)停止工作，并且報(bào)警燈以0.5s的間隔閃爍5次。灌裝時(shí)間為T40設(shè)定的5s，5s之后傳送帶電機(jī)開始工作，灌裝作業(yè)結(jié)束。子程序FC2作用：當(dāng)檢測到為滿瓶時(shí)，由T47定時(shí)的1s決定其延時(shí)時(shí)間。1s之后傳送帶電機(jī)停止工作，置位Q4.3開始封裝工作。并且使能T48；封裝作業(yè)經(jīng)行時(shí)間即為T48設(shè)定的3S。3S之后傳送帶電機(jī)開始工作，Q4.3復(fù)位，封裝作業(yè)結(jié)束。3 程序調(diào)試 以下為飲料灌裝流水線PLC控制的2個(gè)子程

12、序的輸入輸出調(diào)試，在S7-PLCSIM中的仿真效果圖。S7-300PLC控制飲料灌裝流水線裝罐程序調(diào)試圖(一)灌裝過程（1）此時(shí)傳送帶電機(jī)還在工作，處于T39設(shè)定的1S延時(shí)時(shí)間內(nèi)。灌裝過程（2）灌裝過程（3） 由（2）和（3）可以看出，傳送帶電機(jī)停止工作，系統(tǒng)進(jìn)入灌裝過程，Q4.2置1。Q0.1即報(bào)警燈為動(dòng)態(tài)變化中，實(shí)際上它處于閃爍狀態(tài)，亮0.5s滅0.5是，共持續(xù)5s即閃爍5次。灌裝過程（4） 此時(shí)灌裝過程結(jié)束，Q4.2復(fù)位，報(bào)警燈不再閃爍，傳送帶電重新開始工作。S7-300PLC控制飲料灌裝流水線封裝程序調(diào)試圖(二)封裝過程（1）此時(shí)傳送帶電機(jī)仍在工作，處于T47延時(shí)階段1S過程內(nèi)。封裝過

13、程（2）從仿真圖中可以看出，此時(shí)Q4.0復(fù)位，運(yùn)送帶電機(jī)停止工作。， Q4.3置位，系統(tǒng)處于封裝作業(yè)中，封裝作業(yè)時(shí)間為T48預(yù)設(shè)值3s。封裝過程(3)從仿真圖可以看出，當(dāng)時(shí)間達(dá)到T48預(yù)設(shè)值3s后，Q4.3復(fù)位，Q4.0置位，封裝過程結(jié)束，傳送帶電機(jī)重新開始工作。空瓶滿瓶不超過99999999瓶的實(shí)現(xiàn)： 梯形圖中已經(jīng)標(biāo)出，前后有關(guān)聯(lián)的幾個(gè)加法計(jì)數(shù)器技術(shù)總數(shù)達(dá)到100000000時(shí)就會(huì)使能M3.6，使運(yùn)送帶電機(jī)停止工作，并且停止灌裝和封裝過程。4 設(shè)計(jì)小結(jié)本次的課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了了飲料灌裝流水線PLC控制中的應(yīng)用，通過PLC、定時(shí)器和加法器的燈元件的應(yīng)用達(dá)到了控制控制罐子灌裝和封裝已經(jīng)總數(shù)限制的過程。在這次課程設(shè)計(jì)中，我獲益頗豐，通過網(wǎng)絡(luò)、書籍、同學(xué)以及指導(dǎo)老師的幫助讓我學(xué)到了很多書本以外的知識(shí)，學(xué)會(huì)使用了一個(gè)新的實(shí)用性很強(qiáng)的軟件，雖然只是剛剛?cè)腴T，但我一定會(huì)利用之后更多的時(shí)間來學(xué)習(xí)。在仿真過程中由于操作和設(shè)置的問題，多次出現(xiàn)仿真結(jié)果不對的情況，后與同學(xué)交流查找資料得以解決，過程中也培養(yǎng)了自己的耐心與仔細(xì)操作的習(xí)慣。通過親手進(jìn)行軟件安裝