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饮料罐装生产流水线的PLC控制.doc

饮料罐装生产流水线的PLC控制

徐自引
2017-09-25 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《饮料罐装生产流水线的PLC控制doc》,可适用于高等教育领域

饮料罐装生产流水线的PLC控制永城职业学院饮料罐装生产流水线的PLC控制班级专业矿山机电学生姓名指导教师日期年月日永城职业学院目录目录摘要(PLC概况PLC的基本概念PLC发展概况PLC技术发展动向(控制要求基本控制要求罐装流水线结构及工作原理,(硬件控制设计PLC的选型传感器的选型硬件电路的设计(软件控制设计系统流程图IO接线图梯形图程序(调试(心得体会参考文献第页共页永城职业学院摘要:日前在饮料灌装机设备方面世界发达国家像美国、德国、日本、意大利和英国的制造水平相对较高。可通过这些国家的饮料灌装机的新趋势来确定我国与他们之间的差别应该向哪些方面发展才能缩小之间的差别使我国的灌装机尽快挤进世界先进行列。其先进性可体现在以下几个方面:功能性具体就同一台设备可进行茶饮料、咖啡饮料、豆乳饮料和果汁饮料等多种饮料的热灌装均可进行玻璃瓶与聚酯瓶的罐装尽量减少企业的生产成本。高速度化、高产量化红牛饮料公司新上市的罐小时自动化灌装生产线便是先进的罐装技术。国外碳酸饮料灌装机的罐装速度可达罐分。还有一些非碳酸饮料灌装机的灌装阀头罐装速度最高达罐分。技术含量高、可靠性高全自动化的水平高和全线效率高。在线检测装置和计量装置配套完备能自动检测各项参数、计量精确。集机、电、气、光、磁为一体的高新技术产品不断涌现。实现自动控制的可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员是为工业发展控制应用而设计制造的。它运行采用的梯形图是目前最为广泛、最受欢迎的一种编程语言。目前大多数PLC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”还有更广阔的发展空间PLC采用了软件来取代继电气控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件控制柜的设计安装接线工作量大为减少。同时PLC的用户程序可在实验室模拟调试更减少了现场的调试工作量。并且由于PLC低故障率及很强的监视功能模块化等等维修更为方便PLC是将微电子技术应用于工业生产的设备产品其结构紧凑、坚固、体积小、质量轻、功耗低且PLC的抗干扰能力强易于装入设备内部是实现机电一体化的理想控制设备。关键词:PLC自动化饮料灌装生产线硬件电路第页共页永城职业学院PLC概况首先介绍一下可编程控制器(PLC)和PLC控制系统的基本知识包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。PLC的基本概念可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围因此今天这种装置称作可编程控制器简称PC。但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆所以将可编程控制器简称PLCPLC发展概况PLC自问世以来经过多年的发展在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。产量产值大幅度上升而价格则不断下降。目前世界上有多个厂家生产PLC较有名的:美国:AB通用电气、莫迪康公司日本:三菱、富士、欧姆龙、松下电工等德国:西门子公司法国:TE施耐德公司韩国:三星、LG公司等。PLC技术发展动向产品规模向大、小两个方向发展大:IO点数达点、位为微处理器、多CPU并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。小:由整体结构向小型模块化结构发展增加了配置的灵活性降低了成本。PLC在闭环过程控制中应用日益广泛不断加强通讯功能第页共页永城职业学院新器件和模块不断推出高档的PLC除了主要采用CPU以提高处理速度外还有带处理器的EPROM或RAM的智能IO模块、高速计数模块、远程IO模块等专用化模块。编程工具丰富多样功能不断提高编程语言趋向标准化有各种简单或复杂的编程器及编程软件采用梯形图、功能图、语句表等编程语言亦有高档的PLC指令系统。发展容错技术采用热备用或并行工作、多数表决的工作方式。追求软硬件的标准化。控制要求基本控制要求()系统通过开关设定为自动操作模式一旦启动则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止瓶子装满饮料后传送带驱动电机必须自动启动并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作()当瓶子定位在罐装设备下时停顿秒罐装设备开始工作罐装过程为秒钟罐装过程应有报警显示秒后停止并不再显示报警()用一个传感器和若干个计数器检测并记满瓶数一旦系统启动必须记录满瓶数设最多不超过瓶。()可以手动对计数值清零(复位)罐装流水线结构及工作原理整个灌装流水线的基本结构如图所示其有主传动带(三相电动机)、灌装设备(B电磁阀)、光电(红外线)传感器、压力传感器、打空瓶器(A电磁阀)、指示灯、报警器、定时器和计数器等组成。电动机启停、A、B电磁阀动作与停止(打空瓶和灌装饮料)都是由PLC控制的。流水线由传感器实时监控由PLC控制控制准确自动化程度高。第页共页永城职业学院饮料罐装流水线的运作是通过电磁阀和电动机来控制的电磁阀采用比例电磁阀其原理是利用比例电磁铁的输出电磁力使液流压力和流量连续的、按比例跟踪控制信号而变化。直动式电磁阀通电时电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起阀门打开断电时电磁力消失弹簧把关闭件压在阀座上阀门关闭。,(硬件控制设计PLC的选型PLC机型的选择方法有()PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类按应用环境分为现场安装和控制室安装两类按CPU字长分为位、位、位、位、位、位等。从应用角度出发通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的IO点数固定因此用户选择的余地较小用于小型控制系统模块型PLC提供多种IO卡件或插卡因此用户可较合理地选择和配置控制系统的IO点数功能扩展方便灵活一般用于大中型控制系统。第页共页永城职业学院()输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块应考虑选用的输出模块类型通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点可控硅输出模块适用于开关频繁电感性低功率因数负荷场合但价格较贵过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等与应用要求应一致。可根据应用要求合理选用智能型输入输出模块以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程IO机架等。()电源的选择PLC的供电电源除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外一般PLC的供电电源应设计选用VAC电源与国内电网电压一致。重要的应用场合应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时应核对提供的电流是否满足应用要求否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC对输入和输出信号的隔离是必要的有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。()存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展存储器的价格已下降因此为保证应用项目的正常投运一般要求PLC的存储器容量按个IO点至少选K存储器选择。需要复杂控制功能时应选择容量更大档次更高的存储器。()经济性的考虑选择PLC时应考虑性能价格比。考虑经济性时应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素进行比较和兼顾最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加因此点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响在估算和选用时应充分考虑使整个控制系统有较合理的性能价格比。松下PLC电气是日本松下公司推出的系列是松下厂家的典型产品。常见输入继电器用“X”表示、输出用电器用“Y”表示另外有数字为该类器件的序号。根据所需用户输入输出设备及IO点数选择型PLC就可满足控制系统的要求。第页共页永城职业学院松下FP系列PLC优点:、超小型尺寸具有世界上最小的安装面积宽X高X长毫米,不受安装场所限制。、轻松扩展扩展单元可直接连接到控制单元上、最多可扩展单元点扩展单元可直接连接到,不需任何电缆。、实现综合精度的高精度温度控制、最多可达ch温度控制、扫描时间约ms的高速运算、输入信号:VDC输出信号:VAC、VDC。点的选择空间。、从IO点到最大IO、拥有广泛的应用领域传感器的选型通过对各个传感器的工作环境和用途的分析确定各个传感器的型号为装罐监测传感器选型为:光电传感器(热型红外线传感器)满瓶监测传感器选型为:压力传感器(压阻式)采用红外线传感器接通有空瓶到来的动作控制起到接通开关的作用。它是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行测量的。常温下工作且价格便宜不受可见光的影响。选PIR型信号处理器SNS接收传感信号通过转化为电信号高电平启动控制设施。压电电阻型半导体压力传感器灵敏度高、输出信号大、响应速度快、性能稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。采用DYC型当压力增大时其控制电阻急剧减小接通控制电路。硬件电路的设计其系统外围接线主电路如图所示第页共页永城职业学院系统外围接线主电路IO接口分配如下表:具体的输入分配如表所示:X启动X停止X装罐口监测传感器X满瓶监测传感器X手动复位其输出有四个如下表所示:Y装罐Y输送带电机Y满瓶监测Y满瓶计数报警PLC端口总数应满足至少:输入I:X()=输出O:X()=可知松下FPCRS的八个输入端口六个输出端口满足要求采用MIL连接类型、低压VDC端子口。这里采用PLC控制用定时器和计数器指令命令~定时器:TMYTMXTMRTML其时钟类型为SSSS同一程序中相同序号的定时器子、只能使用一次而该定时器的常开或常闭触点可被多次引用其定时中需持续接通。而只有当输入触点断开定时器复位对应触电才恢复原来的状态。第页共页永城职业学院计数器:CT有两个端口为时钟端(CP)和复位端(R)。计数器为减一计数只有当计数值减为零时计数器R端复位同时其常开和常闭分别闭合和断开~软件控制设计系统流程图系统由PLC采用循环扫描的方式不断进行自动化生产如图(b)所示只有系统出现故障或计数器值减为零时才停止并报警指示灯亮。当计数器清零时同时显示报警需手工进行添瓶才行。对于计数器本身设置紧急停止时可以手动复位。方便线路随即停止。系统通过开关设定为自动操作模式一旦启动传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时为止瓶子装满饮料后传送带驱动电机必自动启动并保存到有检测到一个瓶子或停止开关动作。当瓶子定位在灌装设备时停顿S灌装设备开始工作灌装过程为S灌装过程应有报警显示S后停止并不再显示报警。系统计数器设定瓶完后则报警图(b)饮料灌装生产流水线系统流程图第页共页永城职业学院开始自动系统传送带运行否检测到饮料罐传感有效传感有效空瓶C加延时s满瓶C加延时s封装s灌装s报警s否否灌装时间封装时间到到是是传送带运行结束第页共页永城职业学院IO接线图YXSBKMYXSBKMYSBXLSBYXLSBXFPCRSVVCOMCOM外部接线图PLC控制系统各输入按钮对应的作用SB启动按钮SB停止按钮SB装罐口监测传感器SB满瓶监测传感器SB手动复位各输出按钮对应的作用第页共页永城职业学院KM装罐继电器线圈KM输送带电机继电器线圈L满瓶监测报警灯L满瓶计数报警灯梯形图程序分析电路的工作过程画出控制电路的波形图如下:根据时序图分析出装罐Y、输送带电机Y、满瓶监测Y、满瓶计数报警Y的逻辑表达式如下所示:Y=TY=RXY=TTY=C梯形图用来输入PLC软件从而控制电路运行,由上逻辑表达式、根据控制要求设计出梯形图梯形图调试()在根据控制要求的基础上绘制出电路图根据电路图画出梯形图。()然后根据梯形图绘制外围接线图。()把梯形图写入PLC软件中然后进行PLC的载入载入完成后进行外围接线。()根据绘制的外围接线图用导线把松下FPO适配板、按钮开关适配箱与东方明珠灯光系统相连。()连接完成后按下启动按钮开始调试。()最终调试成功。()心得体会一学期的学习课程充满艰辛、艰难与坎坷在不断地探索当中不断地进步不断发展充实自己。从以前的浅薄过渡到现在的渊博。随着时间的推移知识的积累让自己生活阅历变到一定的高度明天的那一幕将会更加美好~迈的飞翔只第页共页永城职业学院有经历过地狱般的磨练才会又造就天堂的力量只有流过血的手指才会弹出世间的绝唱。正所谓:“吃得苦中苦方为人上人。”如今的自己心灵头脑极度空虚需要用无尽的知识去填充。在做课程设计之余充满了许多障碍但自己经过深思熟虑最终一一破解获得实验成功心中倍感欣慰。如今的一切险阻全是为自己以后平坦的道路做铺垫就让暴风雨来的更猛烈些吧。在生活中我们必须有百折不挠的精神要勇于创新发展自己充实自己趁现在年轻为自己今后的生活打拼一片天地。只有今天的努力拼搏加上正确的思想路线与机遇结合才会成就明天辉煌的自己。通过饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计掌握了什么是设计程序设计程序工作了对PLC的理解课的基本过程及其各阶段的基本任务熟悉了设计程序总流程框图加深本上的知识是机械的表面的。通过努力把原来以为很深奥的书本知识变的更为简单对实验原理有更深的理解。通过该课程设计全面系统的理解了PLC构造的一般原理和基本实现方法。把死板的课本知识变得生动有趣激发了学习的积极性。把学过的原理加以强化能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来加深了对理论知识的理解。现在通过自己动手做实验从实践上认识了操作系统是如何处理命令的对PLC原理的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂在调试时应该仔细。在这次课程设计中我就是按照实验指导的思想来完成。加深了理解文件系统的内部功能及内部实现培养实践动手能力和程序开发能力的目的参考文献【l】陈建明主编(电气控制与PLC应用技术北京:电子工业出版社(【】JFengSIEMENSSPLC实验指导书江苏:江大大学出版社【】王平、崔纳新PLC在电梯控制中的应用(微计算机信息((()【】孔祥冰等(电气控制与PLC应用技术实训教程北京:中国电力出版社(项目设计成绩评定表中等(>X及格(>X优秀(>X)良好(>X)不及格<分值))项目权重参考标参考标参考标参考标参考标准准准准准能较好地完成任能基本完成任没有完成任务能很好地完成任务务书规定的工作能完成任务书务书规定的工书规定的工作书规定的工作量量规定的工作量作量量工作量学习态度认真勤学习态度比较认学习态度尚好、学习态度一学习马虎、纪及态度学好问模范遵守真组织纪律较遵守组织纪律般组织纪律律涣散纪律好较差第页共页永城职业学院源程序及说明源程序及说明源程序及说明源程序及说明源程序及说明书、规范要书、报告书写达书、报告书写基书、报告书写书、报告书写报告书写规范整求到规范化要求本符合规范化勉强达到规范达不到规范化洁有较高的质量质量较好要求化要求要求阅读了教师指能认真阅读教师指能比较认真地阅定的参考资料、能基本完成教定的参考资料、文读教师指定的参文献文字表达师指定的参考未完成教师指献有较强的文字考资料、文献能力尚可能基资料、文献等定的参考资技术水表达能力能准确有一定的计算机本上把自己的阅读任务。能料、文献等阅平地表达自己的思应用能力能较思想表达清楚基本完成外文读任务。文字想主题突出、界准确的表达自己主题较为明确翻译。文字表表达能力差面优美各项要求的思想主题明各项要求达到达能力一般未实现功能达到确(辅助说明中可有主题有一项没做)基本掌握有关基础理论和专基础理论和专基础理基础理论和专业知基础理论和专业的基础理论和业知识掌握不业知识不扎论识扎实并能综合知识扎实能较专业知识并能够扎实不能实在运用基与运用和深化所学知好地运用所学知进行一定的运较好地运用所础理论和专业专业知识识用学知识知识上存在概识念性错误系统结构设计有独系统结构设计有系统结构设计系统结构设计系统结构设计到见解或设计有较所创新对课题正确论证严基本正确论方法创不对内容空大创新对课题有有较正确的分析密但见解不证基本清楚新泛结构混乱。较深刻的分析和研和研究。多。但缺乏见解。究设计方案合理设计方案基本设计方案不合设计有较大的实用设计有一定的实理论分析与计合理理论分理理论分析设计报价值或较高的学术用价值或学术水算基本正确格析与计算无大与计算存在较告水平成果突出平格式正确式正确错误格式正多、较大错误格式正确确或抄袭严重基本概念不清思路清晰论点主要问题能答主要问题经启思路清晰引用论楚主要问题回答问基本正确能正出发答出回答点正确对主要问回答有错误题确地回答主要问问题较肤浅题回答正确、深入或回答不出题评语指导老师最终成绩第页共页

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