学士学位论文饮料灌装生产流水线.docx
《学士学位论文饮料灌装生产流水线.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学士学位论文饮料灌装生产流水线.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
学士学位论文饮料灌装生产流水线
长春大学
课程设计说明书
题目名称饮料灌装生产流水线
院（系）电子信息工程学院
专业（班级）自动化13403
学生姓名
指导教师
起止日期2016.10.24——2016.11.04
饮料灌装生产流水线
摘要：
在饮料罐装生产线上用PLC控制罐装，同时做统计工作，可大大提高工厂的自动化水平。
该系统主要运用了PLC、传感器、继电器、加法器、行程开关等器件，利用PLC良好的自动控制性能，提高生产效率，能够实现饮料罐装生产过程的无人控制。
该控制系统可节省大量电气元件、导线与原材料,缩短设计周期,减少维修工作量,提高加工零件合格率,进而提高生产率，而且程序调整修改方便灵活，提高了设备的柔性和灵活性。
具有整体技术经济效益。
关键词：
PCL；自动控制；传感器
Designofcascadecontrolsystemforliquidlevelofdoubletank
Abstract:
PLCcontrolcanbeusedinthebeveragebottlingproductionline,atthesametimetodostatisticalwork,cangreatlyimprovethelevelofautomationofthefactory.ThissystemmainlyusesPLC,sensors,relays,adder,switchesandsoon,automaticallycontrolledbythegoodperformanceofPLC,improvetheproductionefficiency,canrealizetheproductionprocessofcanneddrinksnocontrol.Thecontrolsystemcansavealotofelectricalcomponents,wiresandrawmaterials,shortenthedesigncycle,reducemaintenanceworkload,improvethequalifiedrateofprocessingparts,soastoimprovetheproductivity,andadjustingtheprogramisconvenientandflexible,improvetheequipmentflexibilityandflexibility.Withtheoveralltechnicalandeconomicbenefits.
Keywords:
PCL;Auto-Control;sensor
目录
第1章可编程控制器概述1
1.1PCL的定义1
1.2PCL的组成1
1.3可编程控制器的分类与发展2
1.4PLC的功能2
1.5PLC的应用范围:
3
第二章任务及相关设计方案4
2.1任务的分析4
2.2硬件设计方案4
2.3软件设计方案5
2.4经验设计方法5
2.5逻辑设计方法5
第三章元器件的选择7
3.1电动机的选择7
3.2断路器选用原则7
3.3接触器的选型7
3.4热继电器的选型8
3.5行程开关电器、熔断器的选型8
3.6传感器的选型8
3.7红外发光二极管选型9
第四章流水线灌装的工作原理10
第五章系统硬件电路的实现12
5.1系统硬件结构图12
5.2电控系统与原理图设计12
第六章PLC控制部分硬件设计14
6.1PLC设计:
14
6.2控制面板图:
15
第六章总结16
参考文献17
附录梯形图18
第1章可编程控制器概述
1.1PCL的定义
可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
总之可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。
1.2PCL的组成
PLC的基本组成可归为四大部件：
1．中央处理单元（CPU板）——控制器的核心；
2.输入部件（I/O部件）——连接现场设备与CPU之间的接口电路；
3.输出部件——送出PLC运算后得出的控制信息；
4.电源部件——为PLC内部电路提供能源。
另外，还必须有编程器——将用户程序写进规定的存储器内。
PLC的基本组成框图如图1-1所示：
图1-1PLC的基本组成框图
1.3可编程控制器的分类与发展
（1）分类
按I/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：
小型：
I/O点数在256点以下；
中型：
I/O点数在256～1024点之间
大型：
I/O点数在1024点以上。
（2）发展方向
发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。
小型PLC有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。
大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。
1.4PLC的功能
1.逻辑控制；
2.定时控制；
3.计数控制；
4.步进（顺序）控制；
5.PID控制；
6.数据控制，PLC具有数据处理能力；
7.通信和联网；
8.其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT模块。
1.5PLC的应用范围
目前，在国内外PLC已广泛应用冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保及文化娱乐等各行各业，随着PLC性能价格比的不断提高，其应用领域不断扩大。
从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：
（1）开关量逻辑控制
利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：
机床、注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。
这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。
（2）运动控制
大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。
这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。
（3）过程控制
大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。
所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。
这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。
（4）数据处理
现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。
图1-2PLCI/O处理过程图
第二章任务及相关设计方案
2.1任务的分析
近年来，饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富，产量上的“飘红”使得对设备市场的需求也呈“牛市”。
因此，这方面的计术还要进一步发展和完善，以适应现代工业的需要。
本次设计的任务是以三菱FX2N系列PLC作为处理核心，用行程开关、传感器将生产过程中的信号（如空瓶的运行的位置、饮料瓶的大小等等）处理后送给PLC处理器，由PLC对数据进行运算，然后输出驱动信号（如接触器、电磁阀等等）来完成饮料罐装生产过程的流水线操作。
该系统的总体思路：
此生产线为全自动控制的，生产线一旦上电，PLC将通过软件对生产线进行自动控制：
通过输出继电器控制传送带的停转和对饮料瓶灌装的控制，实现对系统状态的显示，并且通过PLC内部的计数器对所生产的产品进行计数。
2.2硬件设计方案
饮料的灌装是采用了饮料灌装机，饮料灌装机将灌装装置以及封盖装置集合在一起，使饮料的灌装稳定、高效的完成。
对于饮料瓶大小的区别是通过反射式光电传感器工作来实现的。
利用辅助继电器对计数器进行正电平触发来实现对所生产产品的计数。
生产流水线结构如图2-1所示。
系统的工作原理：
系统一旦上电，传送带驱动电动机运转，待空饮料瓶行至行程开关，行程开关闭合，电动机停转，灌装设备通过阀门的关断来控制饮料灌装的时间，待饮料灌装过程完毕后电动机恢复转动，如此循环实现生产线上的自动控制。
对于传送带上的饮料瓶大小的区分，是通过下图中所在位置的反射式光电传感器工作来实现的。
图2-1灌装流水线基本结构图
2.3软件设计方案
PLC软件方案设计的方法有经验设计法，逻辑设计法等。
2.4经验设计方法
梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法。
这种方法没有普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性很随意性,最后的结果不是唯一的。
该方法的核心是输出线圈。
以下是经验设计方法的基本步骤：
1.了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械的动作情况。
2.确定PLC的输入信号和输出负载，画出PLC的外部接线图。
3.确定与继电器电路图的中间继电器，时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。
4.根据前面的对应关系画出梯形图。
2.5逻辑设计方法
逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。
而继电器控制系统的本质是逻辑线路。
看一个电气控制线路都会发现,线路的接通和断开,都是通过继电器等元件的触点来实现的,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开，合两种状态。
因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路,它符合逻辑运算的基本规律。
具体步骤如图2-2所示:
图2-2PLC逻辑设计步骤图
第三章元器件的选择
3.1电动机的选择
目前市面上的电动机类型多种多样，用于驱动传送带传送的电动机的类型也数不胜数。
基于该系统的控制要求与各类型电动机的结构特点和工作场合，并考虑到经济性和实用性，本系统选择的电动机型号为Y132M-4。
电动机M1型号为Y132M-4，额定电压为交流380V，额定电流为15A，频率为50HZ，功率为7.5KW，转速为1440r/min。
电动机M2型号为Y90S-4，额定电压为交流380V，额定电流为2.8A，频率为50HZ，功率为1.1KW，转速为1440r/min。
电动机M3选与电动机M2一样的型号即可。
3.2断路器选用原则
1）空开额定工作电压大于等于线路额定电压
2）空开额定电流大于等于线路负载电流
3）空开电磁脱扣器整定电流大于等于负载最大峰值电流（负载短路时电流值达到脱扣器整定值时，空开瞬时跳闸。
一般D型代号的空开出
升级会员 