飲料灌裝流水線PLC設(shè)計(課程設(shè)計)

1、飲料灌裝流水線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 課程設(shè)計任務(wù)書學生姓名： xxx 專業(yè)班級：xxx 指導教師： 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：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)計控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計程序，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)定為自動操作模式，一旦啟動，則傳送帶的驅(qū)動電機

2、啟動并一直保持到停止開關(guān)動作或罐裝設(shè)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(qū)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(guān)動作。（2） 當瓶子定位在罐裝設(shè)備下時，停頓1秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為5秒鐘，罐裝過程應有報警顯示，5秒后停止并不再顯示報警。（3） 用兩個傳感器和若干個加法器檢測并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過99999999瓶。（4） 可以手動對計數(shù)值清零（復位）*由于本題第二步灌裝時報警方式并未給出，在這里我設(shè)置器報警方式為：紅燈以0.5秒的時間間隔閃爍，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)與計算機技術(shù)結(jié)合在一起，近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應用。作為通用工業(yè)控制計算機，其實現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍，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的功能和特點設(shè)計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、定時器，計數(shù)器目錄1設(shè)計任務(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)計要求：31

4、.4設(shè)計背景和意義32系統(tǒng)的主要硬件電路設(shè)計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接線圖。52.3設(shè)計流程圖22.4 PLC編程前準備工作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)計小結(jié)15參考文獻161設(shè)計任務(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)計要求,以及設(shè)計背景及意義。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)可實現(xiàn)對空瓶滿瓶的計數(shù)的最大值的控制?？蓪崿F(xiàn)對空瓶的灌裝和對滿瓶的封裝作業(yè)。（1）啟動：按下自動按鈕后，生產(chǎn)線進入自動工作狀態(tài)，具備工作條件后，瓶子隨著傳送帶進入工序。（2）罐裝：當瓶子隨著輸送帶平穩(wěn)的進入托瓶架時，托瓶架的限位開關(guān)信號送給PLC，翻瓶架的一組氣動電磁閥打開，汽缸開始工作，將瓶子送到罐裝口的下部，這時汽缸上限信號送入PLC，罐裝泵開始啟動，在罐裝的過程中翻瓶架自動落下，罐裝到一定的時間（及罐滿）后自動停止。罐裝結(jié)束后，罐裝輸送帶開始啟動。（3）當空瓶和滿瓶數(shù)目到達系統(tǒng)規(guī)定的上限時，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)計要求

6、：1)PLC型號：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)計控制流程，按照模塊化的方式設(shè)計程序，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，當按下啟動按鈕時，系統(tǒng)開始對空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)開始計數(shù)，當?shù)竭_系統(tǒng)設(shè)定值時皮帶停止傳輸且系統(tǒng)停止灌裝和封裝工作。當檢測位置沒有檢測到有瓶子時，皮帶繼續(xù)運輸。當檢測到有瓶子時，在檢測是否為

7、空瓶。若是空瓶，則進入子程序FC1運行；若是滿瓶，則進入子程序FC2運行。子程序FC1：首先先延時1S，這個可由定時器實現(xiàn)。然后進行5S中的灌裝過程，在此期間皮帶停止運輸，并且警報燈已0.5S的間隔閃爍。5S之后皮帶繼續(xù)運行。子程序FC2：首先延時1S，這個可有定時器實現(xiàn)，然后經(jīng)行3S的封裝作業(yè)。3S之后皮帶繼續(xù)運行。若按下終止按鈕SB0，則系統(tǒng)停止工作。1.4設(shè)計背景和意義 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(shè)備監(jiān)控與維護只能憑經(jīng)驗被動

8、的去查找故障點。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。而自動化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)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(chǎn)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(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。在此利用德國西門子PLCS7-300在自動化飲料罐裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應用。2系統(tǒng)的主要硬件電路設(shè)計 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)計流程圖,梯形圖以及程序設(shè)計說明。2.1 PLC選型與資源分配根據(jù)控制要求分析可知，該設(shè)計需要7個輸入和4個輸出，故選擇PLC為S7-300，P

9、LC-CPU314,數(shù)字量輸入模塊為SM321（16點輸入，24VDC，6ES7 321-1BH02-0AA0)數(shù)字量輸出模塊為SM322(16點輸出，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地址啟動按鈕SB1I0.0傳送帶電機KM1Q4.0停止按鈕SB2I0.1報警指示L1Q4.1定位器K1I0.2灌裝KM2Q4.2滿瓶計數(shù)K2I0.3封裝KM3Q4.3空瓶計數(shù)K3I0.4計數(shù)復位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接線圖。 15 2.3設(shè)計流程圖 2.4 PLC編程前準備工作1） 設(shè)置項目名稱和硬件配置如下圖所示：2） I/O口實際配置如圖所示：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：當按下啟動按鈕后，系統(tǒng)開始工作，傳送帶開始運行。若沒有瓶子被檢測到則傳送帶電機繼續(xù)工作；當檢測到有瓶子時，坐進一步檢測為空瓶還是滿瓶 。如果為空瓶則進入子程序FC1；如果為滿瓶則進入子程序FC2。過程中對空瓶和滿瓶計數(shù)。當計數(shù)值到達100000000時，使能M3.6，使傳送帶電機停止工作，并且停止灌裝和封裝作

11、業(yè)。子程序FC1作用：當檢測為空瓶時，先通過計時器T39延時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，以此作為報警燈的輸入信號；執(zhí)行灌裝時，傳送帶電機停止工作，并且報警燈以0.5s的間隔閃爍5次。灌裝時間為T40設(shè)定的5s，5s之后傳送帶電機開始工作，灌裝作業(yè)結(jié)束。子程序FC2作用：當檢測到為滿瓶時，由T47定時的1s決定其延時時間。1s之后傳送帶電機停止工作，置位Q4.3開始封裝工作。并且使能T48；封裝作業(yè)經(jīng)行時間即為T48設(shè)定的3S。3S之后傳送帶電機開始工作，Q4.3復位，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）此時傳送帶電機還在工作，處于T39設(shè)定的1S延時時間內(nèi)。灌裝過程（2）灌裝過程（3） 由（2）和（3）可以看出，傳送帶電機停止工作，系統(tǒng)進入灌裝過程，Q4.2置1。Q0.1即報警燈為動態(tài)變化中，實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） 此時灌裝過程結(jié)束，Q4.2復位，報警燈不再閃爍，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）此時傳送帶電機仍在工作，處于T47延時階段1S過程內(nèi)。封裝過

13、程（2）從仿真圖中可以看出，此時Q4.0復位，運送帶電機停止工作。， Q4.3置位，系統(tǒng)處于封裝作業(yè)中，封裝作業(yè)時間為T48預設(shè)值3s。封裝過程(3)從仿真圖可以看出，當時間達到T48預設(shè)值3s后，Q4.3復位，Q4.0置位，封裝過程結(jié)束，傳送帶電機重新開始工作?？掌繚M瓶不超過99999999瓶的實現(xiàn)： 梯形圖中已經(jīng)標出，前后有關(guān)聯(lián)的幾個加法計數(shù)器技術(shù)總數(shù)達到100000000時就會使能M3.6，使運送帶電機停止工作，并且停止灌裝和封裝過程。4 設(shè)計小結(jié)本次的課程設(shè)計設(shè)計了了飲料灌裝流水線PLC控制中的應用，通過PLC、定時器和加法器的燈元件的應用達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)計中，我獲益頗豐，通過網(wǎng)絡(luò)、書籍、同學以及指導老師的幫助讓我學到了很多書本以外的知識，學會使用了一個新的實用性很強的軟件，雖然只是剛剛?cè)腴T，但我一定會利用之后更多的時間來學習。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操作的習慣。通過親手進行軟件安裝