李昕畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(論文)-基于PLC飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

.專業(yè)資料分享../本科畢業(yè)論文論文題目基PLC飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名李昕學(xué)號(hào)專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)機(jī)械及自動(dòng)化1班指導(dǎo)教師丁莉君20摘要本文主要介紹的是基于三菱FX1N-40MR可編程控制器〔PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括三菱FX1N-40MRPLC外部電路的設(shè)計(jì)與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。所設(shè)計(jì)系統(tǒng)最終能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：<1>能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝,灌裝量可根據(jù)空瓶大小設(shè)定；〔2對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)、單位包裝計(jì)數(shù),單位包裝計(jì)數(shù)量可根據(jù)包裝大小設(shè)定；〔3能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。該系統(tǒng)主要運(yùn)用了三菱PLC、傳感器、繼電器、行程開關(guān)等器件,利用PLC良好的自動(dòng)控制性能,實(shí)現(xiàn)飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)人控制。關(guān)鍵詞：PLC；飲料灌裝；生產(chǎn)流水線.專業(yè)資料分享..ABSTRACTThispapermainlyintroducesthecontrolsystemofbeveragefillingproductionlinebasedonMitsubishiFX1N-40MRPLC.Thesystemdesignconsistsofhardwareandsoftwaredesign.ThehardwaredesignincludesMitsubishiFX1N-40MRPLC’sexternalcircuitdesignandinstallation;softwaredesignincludesthedesignanddebuggingofprogram.Thesystemcanachievethefollowingfunctions:<1>Thebottlescanbetransportedandfilledandthefillingvolumecanbesetaccordingtothesizeofbottles;<2>thefullbottlescanbetransportedandcounted,thecountincludestotalcountandthecountofunitpackageandthetotalnumberofunitpackagingcanbesetaccordingtopackagesize;<3>thesystemcanachievemanuallyreset.ThesystemmainlyusestheMitsubishiPLC,sensors,relays,switchesandsoonandusesthegoodautomaticcontrolperformanceofPLCtoachievethenocontrolofbeveragefillingproductionline.KEYWORDS:PLC;Beveragefilling;Productionline.目錄1緒論11.1課題研究背景11.2課題研究?jī)?nèi)容12飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì)32.1任務(wù)的分析32.2硬件方案設(shè)計(jì)32.3軟件方案設(shè)計(jì)3經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法4邏輯設(shè)計(jì)法43系統(tǒng)元件的選擇53.1PLC的選型53.2電動(dòng)機(jī)的選型53.3接觸器的選型63.4熱繼電器的選型63.5開關(guān)電器、熔斷器的選型63.6傳感器的選型64系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)94.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖94.2主電路的設(shè)計(jì)94.3控制電路的設(shè)計(jì)104.4操作面板的設(shè)計(jì)105系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)135.1控制要求和控制過(guò)程分析135.2I/O端口分配135.3梯形圖15初始化程序15裝箱選擇程序15流水線主控程序16閃爍報(bào)警程序18記數(shù)程序18數(shù)據(jù)傳送程序196程序調(diào)試216.1裝箱選擇程序的仿真216.2主控制程序的仿真216.3閃爍報(bào)警程序的仿真246.4記數(shù)程序的仿真247結(jié)論與展望25致謝26參考文獻(xiàn)27附錄28.1緒論1.1課題研究背景我國(guó)的飲料灌裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講還有很大的差距。設(shè)備陳舊,技術(shù)落后,成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。鑒于這些問(wèn)題,我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力,逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。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(wèn)題。PLC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(lái)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(lái)越重要的作用.幾年前,自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%,現(xiàn)在已占50%以上,大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機(jī)械完成復(fù)雜動(dòng)作的能力。飲料灌裝機(jī)用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料,適合大中型飲料生產(chǎn)廠家,早期的灌裝機(jī)械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方法。這些方法存在一些缺點(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(guò)時(shí)間和單位時(shí)間流量來(lái)確定的,計(jì)量精度由PLC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)域廣泛應(yīng)用。專為PLC應(yīng)用而實(shí)際的觸摸屏集主機(jī)、輸入和輸出設(shè)備于一體,適合在惡略的工業(yè)環(huán)境中使用.飲料灌裝裝置主要包括兩部分：恒壓儲(chǔ)液罐灌液和計(jì)數(shù)部分。在恒壓儲(chǔ)液罐灌液不封,里面有上限液位和下線液位傳感器,它們淹沒(méi)時(shí)是1狀態(tài)。液面低于下線液位時(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)液罐,液面達(dá)到上限位時(shí)進(jìn)液電磁閥斷電關(guān)閉,使液位保持恒定。鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn),利用PLC技術(shù)平臺(tái)自主開發(fā)創(chuàng)新,將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合,將傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制功能用PLC代替,構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計(jì)周期,減少維修工作量,提高加工零件合格率,進(jìn)而提高生產(chǎn)率,而且程序調(diào)整修改方便靈活,提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。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(wèn)題。目前,飲料的灌裝伸長(zhǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,縮短生產(chǎn)周期,適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求,產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此,飲料廠的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線中有越來(lái)越多的及其在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來(lái)提高及其的自動(dòng)化電氣控制水平和生產(chǎn)效率。PLC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(lái)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(lái)越重要的作用。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)目前飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程主要是繼電器接觸控制,但這種電路接線復(fù)雜,可靠性低,使得工業(yè)生產(chǎn)的效率得不到提高[3-4]。不過(guò),隨著時(shí)代的發(fā)展,飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程正朝著智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn),充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn),又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣,特別是PLC的程序編制,不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí),而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式,使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后,只需按說(shuō)明書的提示,做少量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作,就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐[5-12]。1.2課題研究?jī)?nèi)容本課題對(duì)飲料罐裝生產(chǎn)流水線的硬件和軟件進(jìn)行了設(shè)計(jì)。其中硬件設(shè)計(jì)包括三菱FX1N-40MRPLC外部電路的設(shè)計(jì)與安裝；軟件部分包括程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的要求對(duì)PLC、電動(dòng)機(jī)、傳感器等外部設(shè)備進(jìn)行選型。設(shè)計(jì)好的飲料灌裝生產(chǎn)流水線能夠?qū)崿F(xiàn)以下目的：〔1系統(tǒng)通過(guò)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)作或待灌裝的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下時(shí)停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后,傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng),并保持到下一個(gè)待灌裝的飲料瓶被傳送至灌裝設(shè)備下或停止開關(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,對(duì)于大瓶灌裝8秒鐘,小瓶則灌裝5秒鐘,待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋,上蓋時(shí)間為2秒鐘。整個(gè)灌裝和上蓋過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示,待上蓋完畢后不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍；〔3包裝上,對(duì)于小瓶：40瓶為一大包,30瓶為一中包,20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包,15瓶為一中包10瓶為一小包；〔4能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行自動(dòng)記數(shù)并可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。.2飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì)2.1任務(wù)的分析本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以三菱FX1N系列PLC作為處理核心,用行程開關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)〔如空瓶的運(yùn)行的位置、飲料瓶的大小等等處理后送給PLC處理器,由PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,然后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)〔如接觸器、電磁閥等等來(lái)完成飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的流水線操作。該系統(tǒng)的總體思路：此生產(chǎn)線為全自動(dòng)控制的,生產(chǎn)線一旦上電,PLC將通過(guò)軟件對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制：通過(guò)輸出繼電器控制傳送帶的停轉(zhuǎn)和對(duì)飲料瓶灌裝的控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的顯示,并且通過(guò)PLC內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。2.2硬件方案設(shè)計(jì)飲料的灌裝是采用了飲料灌裝機(jī),飲料灌裝機(jī)將灌裝裝置以及封蓋裝置集合在一起,使飲料的灌裝穩(wěn)定、高效的完成。對(duì)于飲料瓶大小的區(qū)別是通過(guò)反射式光電傳感器工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。利用輔助繼電器對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行正電平觸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所生產(chǎn)產(chǎn)品的計(jì)數(shù)。生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。系統(tǒng)的工作原理：系統(tǒng)一旦上電,傳送帶驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),待空飲料瓶行至行程開關(guān),行程開關(guān)閉合,電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),灌裝設(shè)備通過(guò)閥門的關(guān)斷來(lái)控制飲料灌裝的時(shí)間,待飲料灌裝過(guò)程完畢后電動(dòng)機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng),如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上的自動(dòng)控制。對(duì)于傳送帶上的飲料瓶大小的區(qū)分,是通過(guò)下圖中所在位置的反射式光電傳感器工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖2-1生產(chǎn)流水線結(jié)構(gòu)圖2.3軟件方案設(shè)計(jì)PLC軟件方案設(shè)計(jì)的方法有經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法,邏輯設(shè)計(jì)法等。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是比較廣泛的一種方法。這種方法沒(méi)有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性很隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的。該方法的核心是輸出線圈。以下是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本步驟：1.了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況。2.確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載,畫出PLC的外部接線圖。3.確定與繼電器電路圖的中間繼電器,時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器〔M和定時(shí)器〔T的元件號(hào)。4.根據(jù)前面的對(duì)應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。邏輯設(shè)計(jì)法邏輯設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路?？匆粋€(gè)電氣控制線路都會(huì)發(fā)現(xiàn),線路的接通和斷開,都是通過(guò)繼電器等元件的觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開,合兩種狀態(tài)。因此電氣控制電路從本質(zhì)上說(shuō)是一種邏輯線路,它符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。具體步驟如下圖3-1所示:圖2-2PLC邏輯設(shè)計(jì)步驟圖.3系統(tǒng)元件的選擇3.1PLC的選型根據(jù)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的工藝流程圖,PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè),且均為開關(guān)量。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有10個(gè)。FX1N系列的PLC只有繼電器輸出方式和晶體管輸出方式兩種,繼電器輸出方式其特點(diǎn)是：可使用交直流電源,其動(dòng)作慢,但安全隔離效果好,可靠性高；晶體管輸出方式其特點(diǎn)是：只能使用直流電源,其響應(yīng)速度最快——場(chǎng)效應(yīng)管輸出模塊的工作頻率可達(dá)20kHz,但過(guò)載能力較差。綜合以上信息,并結(jié)合經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的考慮,控制系統(tǒng)選用FX1N-40MR型號(hào)的PLC：繼電器輸出,輸人點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)均為16點(diǎn),可以滿足工藝要求,且留有一定的余量。便于以后的修改和擴(kuò)展。根據(jù)系統(tǒng)的性能與要求,PLC輸入/輸出端口地址的分配如表3-1所示。表3-1PLCI/O端地址編號(hào)對(duì)照表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱功能編號(hào)名稱功能編號(hào)SB0啟動(dòng)按鈕X0KM1傳送帶電動(dòng)機(jī)Y0SB1停止按鈕X1YV1灌裝電磁閥Y1ST0行程開關(guān)X2YV2小瓶封蓋Y2S0光電傳感器X3YV3大瓶封蓋Y3SB4大包X4HL4大包Y4SB5中包X5HL5中包Y5SB6小包X6HL6小包Y6SB7散裝X7HL7散裝Y7SB10手動(dòng)復(fù)位X10HL10系統(tǒng)上電顯示Y10HL11灌裝過(guò)程顯示Y113.2電動(dòng)機(jī)的選型目前市面上的電動(dòng)機(jī)類型多種多樣,用于驅(qū)動(dòng)傳送帶傳送的電動(dòng)機(jī)的類型也數(shù)不勝數(shù)[13-14]?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場(chǎng)合,并考慮到經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性,本系統(tǒng)選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4,其性能參數(shù)如表3-2所示。表3-2Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的性能參數(shù)電流電壓最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速極數(shù)頻率額定功率15.4A380V2.3n.m1440r/min450Hz7.5KW3.3接觸器的選型接觸器是一種用來(lái)接通或斷開帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動(dòng)化切換器,主要控制對(duì)象是電動(dòng)機(jī)。通用接觸器可大致分以下兩類。1交流接觸器。主要有電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是CJ1、0CJ12、CJ12B等系列。2直流接觸器,一般用于控制直流電器設(shè)備,線圈中通以直流電,直流接觸器的動(dòng)作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。接觸器的選型有諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動(dòng)電流為額定電流的3-5倍。所以接觸器的額定電流為：IN=36A<3-1>綜上所述,本系統(tǒng)選用CJ10-40接觸器：額定電流為40A,額定電壓為380V。3.4熱繼電器的選型熱繼電器由兩部分組成,每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點(diǎn),接在電動(dòng)機(jī)與接觸器KM之間。另一部分是接在控制電路中,與接觸器KM的線圈電路相串聯(lián)。熱繼電器在控制線路中起過(guò)載保護(hù)的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件,動(dòng)作機(jī)構(gòu),常閉觸頭和常開觸頭,復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器,而三極型又分帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。主電動(dòng)機(jī)M1的額定電流15A,FR1可以選用JR16,熱元件電流為20A,電流整定范圍為14-22A工作時(shí)將額定電流調(diào)整為15A。3.5開關(guān)電器、熔斷器的選型行程開關(guān)是一種由物體的位移來(lái)決定電路通斷的開關(guān),選用型號(hào)為L(zhǎng)XK2-131型。熔斷器選用RL1-15型熔點(diǎn)器,熔體的額定電流為30A。3.6傳感器的選型系統(tǒng)中運(yùn)用傳感器對(duì)飲料瓶的大小進(jìn)行區(qū)別,根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇反射式光電傳感器[15]。反射式光電傳感器的工作原理如圖3-1所示。圖3-1反射式光電傳感器原理圖該系統(tǒng)選擇的反射式光電傳感器型號(hào)為PM2-LF10,其性能參數(shù)如表3-3所示。表3-3PM2-LF10反射式光電傳感器的性能參數(shù)性能參數(shù)檢測(cè)距離2.5～8mm<中心：5mm>白色無(wú)光澤紙<15×15mm>最小檢測(cè)物體φ0.05mm銅線<設(shè)定距離：5mm>應(yīng)差使用白色無(wú)光澤紙<15×15mm>工作距離的20%以下重復(fù)精度

<垂直于檢測(cè)軸>0.08mm以下電源電壓5～24VDC±10%脈動(dòng)P-P5%以下消耗電流平均：25mA以下,峰值：80mA以下輸出NPN開路集電極晶體管

·最大流入電流：100mA

·外加電壓：30VDC以下<輸出和0V之間>

·剩余電壓：1V以下<流入電流為100mA時(shí)>

0.4V以下<流入電流為16mA時(shí)>短路保護(hù)裝備反應(yīng)時(shí)間0.8ms以下.4系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)的硬件分為主電路、控制電路、輔助電路三大部分,控制電路控制主電路,輔助電電路起輔助信號(hào)顯示的作用,它們之間的關(guān)系如圖4-1所示：圖4-1硬件電路關(guān)系圖4.2主電路的設(shè)計(jì)傳送帶用電動(dòng)機(jī)M1來(lái)運(yùn)行,并用接觸器KM1來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與停止。由熱繼電器FR1實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。斷路器QF1、QF2、QF3將三相電源引入,同時(shí)QF1、QF2、QF3為電路提供短路保護(hù)。飲料罐裝生產(chǎn)的主控制電路如圖4-2所示。圖4-2主控制電路圖4.3控制電路的設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的輸人信號(hào)有9個(gè),且均為開關(guān)量。其中各種單操作按鈕開關(guān)6個(gè),分別SB0啟動(dòng)按鈕、SB1停止按鈕、SB4大包、SB5中包、SB6小包、SB7散裝、SB10手動(dòng)復(fù)位按鈕。行程開關(guān)1個(gè),傳感器開關(guān)1個(gè)。PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)有10個(gè),其中1個(gè)用于驅(qū)動(dòng)傳送帶電動(dòng)機(jī)的接觸器KM1,3個(gè)電磁閥分別用于大瓶和小瓶的封蓋及飲料罐裝,6個(gè)用于生產(chǎn)線上的狀態(tài)顯示。如圖4-3所示。圖4-3三菱PLC外部接線圖4.4操作面板的設(shè)計(jì)操作面板本著操作簡(jiǎn)單,直觀明了的,對(duì)飲料罐裝自動(dòng)生產(chǎn)線的每一步都能準(zhǔn)確顯示,方便工作人員的工作為原則而設(shè)計(jì)。如圖4-4所示。面板中的按鈕有停止、啟動(dòng)和手動(dòng)復(fù)位按鈕,以及選擇大包、中包、小包和散裝的按鈕。顯示燈有大包、中包、小包和散裝的顯示燈,還有上電顯示和灌裝過(guò)程顯示。本系統(tǒng)還設(shè)置了兩種灌裝模式即大瓶、小瓶灌裝,四種包裝方式即大瓶的大、中、小包裝和散裝及小瓶的大、中、小包裝和散裝。這樣做有利于不同層次的需要。圖4-4操作面板外形圖.5系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)5.1控制要求和控制過(guò)程分析系統(tǒng)通過(guò)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(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)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。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(guò)程為小瓶裝5s鐘,大瓶裝8S鐘,然后均上蓋時(shí)間為2秒,灌裝和上蓋過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示,上蓋過(guò)程停止并不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍。與此同時(shí)對(duì)生產(chǎn)的飲料進(jìn)行打包并計(jì)數(shù),對(duì)于小瓶：40瓶為一大包,30瓶為一中包,20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包,15瓶為一中包,10瓶為一小包。在生產(chǎn)過(guò)程中可以對(duì)各計(jì)數(shù)器手動(dòng)清零,系統(tǒng)每8小時(shí)將所記數(shù)據(jù)送入指定的存儲(chǔ)器中,然后將記數(shù)器清零。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)按下停止按鈕,系統(tǒng)會(huì)馬上停止工作：而在系統(tǒng)進(jìn)行灌裝和加蓋時(shí)按下停止按鈕,系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作,而要待加蓋工作完成后,系統(tǒng)最終停止工作。系統(tǒng)過(guò)程流程圖和順序功能圖分別如下圖5-1和圖5-2所示。5.2I/O端口分配X0：?jiǎn)?dòng)Y0：驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)X1：停止Y1：灌裝飲料X2：行程開關(guān)Y2：小瓶上蓋X3：傳感器Y3：大瓶上蓋X4：選擇大包包裝Y4：顯示大包包裝X5：選擇中包包裝Y5：顯示中包包裝X6：選擇小包包裝Y6：顯示小包包裝X7：選擇散裝Y7：顯示散裝X10：手動(dòng)復(fù)位Y10：系統(tǒng)上電顯示Y11：灌裝和上蓋過(guò)程顯示圖5-1過(guò)程流程圖圖5-2順序功能圖5.3梯形圖初始化程序初始化,啟動(dòng)時(shí)、按下復(fù)位鈕和8小時(shí)將程序中用到的計(jì)數(shù)器置零裝箱選擇程序?qū)ιa(chǎn)好的飲料進(jìn)行裝箱選擇：X4X5X6X7所對(duì)應(yīng)的按鈕SB4SB5SB6SB7分別用于選擇包裝的類型：大包中包小包散裝。流水線主控程序生產(chǎn)流水線主控電路的自動(dòng)控制：系統(tǒng)通過(guò)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(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料并上蓋后,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)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作；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,對(duì)于大瓶灌裝8秒鐘,小瓶則灌裝5秒鐘,待灌裝過(guò)程完畢再對(duì)飲料瓶進(jìn)行上蓋,上蓋時(shí)間為2秒鐘。當(dāng)系統(tǒng)正在運(yùn)行裝罐時(shí),按下停止按鈕,系統(tǒng)并不會(huì)馬上停止運(yùn)行,待上蓋工作結(jié)束后,系統(tǒng)最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。閃爍報(bào)警程序罐裝和上蓋過(guò)程中閃爍報(bào)警記數(shù)程序?qū)τ谛∑浚?0瓶為一大包,30瓶為一中包,20瓶為一小包；對(duì)于大瓶：20瓶為一大包,15瓶為一中包10瓶為一小包。并且對(duì)所裝箱和所生產(chǎn)飲料的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)傳送程序設(shè)定8小時(shí)傳輸一次數(shù)據(jù),將各記數(shù)器中所記數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的存儲(chǔ)器中。.6程序調(diào)試?yán)密浖釶LC編程軟件GXDeveloper8.86進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試。6.1裝箱選擇程序的仿真X4X5X6X7分別對(duì)應(yīng)大包中包小包和散裝的按鈕,選擇不同的按鈕按下,在控制面板上會(huì)顯示出相應(yīng)的包裝。6.2主控制程序的仿真X0〔對(duì)應(yīng)啟動(dòng)按鈕上電后Y0〔對(duì)應(yīng)繼電器線圈上電并自鎖,傳送帶運(yùn)行,待寫X2〔對(duì)應(yīng)行程開關(guān)上電后,Y0失電,傳送帶停止,Y1〔對(duì)應(yīng)灌裝電磁閥上電,加飲料5秒鐘后,Y1失電,停止加料,Y2〔對(duì)應(yīng)上蓋裝置上電,上蓋時(shí)間為2秒。在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),X2X3<對(duì)應(yīng)光電傳感器>同時(shí)上電,表示檢測(cè)到大瓶,此后灌裝加料過(guò)程為8秒。在傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),按下停止按鈕〔即X1上電系統(tǒng)馬上停止工作。在灌裝加料和上蓋時(shí)按下停止按鈕,系統(tǒng)不會(huì)馬上停止工作,而是待灌裝和上蓋工作結(jié)束后,最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。6.3閃爍報(bào)警程序的仿真系統(tǒng)灌裝加料〔Y1上電和上蓋〔Y2上電時(shí),發(fā)光二極管報(bào)警器〔Y11會(huì)閃爍報(bào)警。6.4記數(shù)程序的仿真對(duì)于小瓶,每大包可裝40瓶,并且最后對(duì)所裝包數(shù)進(jìn)行記數(shù)。.7結(jié)論與展望本文介紹了基于三菱FX1N-40MRPLC的飲料