立体车库垂直循环式.docx
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立体车库垂直循环式
一、课程设计目的、意义
通过学习啤酒线控制系统集成技术，结合和利时LM系列PLC和组态控制软件，特别是啤酒线酿酒工艺流程，培养自动化专业学生的独立思考和动手能力，使学生对控制系统集成技术有基本的认识，掌握系统设计的方法、步骤、设备选型、电气原理、工艺文件、调试方法等方面的基本技能。
二．设计任务
1.了解啤酒线生产的工艺流程。
2.设计啤酒线生产控制电气原理图
3.掌握啤酒线酿造过程参数的整定和设置方法。
4.掌握和利时LM系列PLC建立工程和编程的步骤。
5.掌握啤酒线罐装工艺流程的控制方法。
三、设计进度计划
序号
日期
计划完成内容
1
第13周
布置课程设计任务和分组，完成控制系统电气原理设计
2
第14周
编写PLC设计程序
3
第15周
编写计算机组态画面
4
第16周
撰写设计报告和课程设计答辩
课程设计正文
一、总体设计方案
通过对和利时可编程控制器（PLC）的学习以及所学过的电气控制的巩固，并结合实验室的现有的设备，主要完成以下任务：
1、了解和利时LM3106APLC的软硬件知识，熟悉并能使用PLC指令。
2、了解灌装部分的生产工艺流程，并针对冲瓶机工段作深入研究
3、掌握低压断路器、交流接触器、热继电器的工作原理和接线方法
4、能用和利时编程软件实现对冲瓶工段的基本控制控制
二、设计内容
1、首先了解所研究工段（冲瓶机）的工艺流程
2、理清冲瓶工段主控板的配电电路图
3、熟悉并掌握断路器、继电器和交流接触器在实际生产中的作用
4、学习和利时LM3106APLC的硬件知识，熟悉其编程环境，能够使用PowerPro编程软件编写相应的程序
三、实验结果和分析
冲瓶工段最重要的就是三轴（入瓶轴，出瓶轴和冲洗轴）同步，因为整个工艺入瓶，冲洗和出瓶三个动作是同时进行的，只有这样才能保证入瓶、冲瓶和出瓶协调进行。
冲瓶机底下有一个电动机拖动一个大齿轮，大齿轮又带了两个小齿轮。
需要控制的还有一个水泵，我们控制它的启停。
冲洗瓶子的喷嘴也是经过机械结构设计的，只有通过特殊区域的时候还喷水洗瓶，所以整个构成中我们需要控制的只有两个电机和一个变频器。
四、设计步骤：
首先控制板的电力线是交流380V的，由实验室里的配电柜引入，然后经过断路器、开关电源、可编程控制器（和利时LM3106A）、继电器、变频器，交流接触器和热继电器，最后至负载（两个电动机）。
控制原理图如图1所示
图1控制原理图
以下是断路器、继电器、交流接触器在实际生产中的应用：
断路器：
主要作用是短路保护，也能起到过载保护的功能。
继电器：
通过控制其线圈（上电与否）来控制线路的通断。
在本实验中是利用可编程控制器来控制继电器的通断，来控制辅助触点的通断，从而实现24V通断控制交流220V通断的目的。
同时继电器还有对可编程控制器起到保护作用（把高低电压分开）
交流接触器：
同继电器原理相同，用来通断更大的电压电流。
接下来我们要做的就是从零开始学一个新的可编程控制器，它是由和利时集团生产的LM系列小型PLC。
我们本次实验用的是LM3106APLC。
LM3106ACPU是专为实现高速运动控制而设计的模块，直流24V供电，本机自带24个I\O点，（14路24VDC输入和10个晶体管输出）可扩张4个模块。
与计算机通过RS232串口通信下载。
LM3106A的端子定义和接线图如图2所示
图2M3106A的端子定义和接线图
要实现对变频器的控制我们还需要模拟量输入模块，输出模块。
LM3310为4路模拟量输入模块，LM3320为2路模拟量输出模块
。
LM3310的端子定义和接线图如图3所示
图3LM3310的端子定义和接线图
LM3320的端子定义和接线图如图4所示：
图4LM3320的端子定义和接线图
要实现对变频器的控制我们还需要模拟量输入模块，输出模块。
LM3310为4路模拟量输入模块，LM3320为2路模拟量输出模块。
五、主要实验部分
1.理瓶机
1 理瓶机的作用是对杂乱堆放的饮料瓶进行整理，并使其有次序有方向排列在输送带上，高速高效的传到其它机械进行下一道工序，以提高整个生产线的生产效率。
冲瓶机采用电磁调速电机经传动装置将动力传至转盘，通过转盘上的夹瓶机械手将转入的瓶子夹住，使瓶子转入冲洗区，同时在导轨的作用下自动完成180度翻转、冲洗、沥干等洗瓶工序，然后复位，瓶由出瓶拨轮拨出，由输送链送往灌装机。
：
2 理瓶流程图如图5所示：
图5理瓶流程图
2.冲瓶机:
1 瓶子从理瓶机轨道经分瓶螺杆匀速等距离进入冲瓶机旋转喷头下方，依次由弹力机械手卡住瓶颈，同时对应的喷头开始对瓶内冲洗，外置喷头对瓶身外侧冲洗，在旋转喷头座的带动下瓶子沿着U型轨道做360度翻转冲洗，同时将瓶内的积水倾倒干净，瓶子清洗干净后恢复直立状态进入输送带到达下一个步骤—灌装。
2 冲瓶机实际图如图6所示
图6冲瓶机实际图
3 冲瓶瓶机主程序
（DI）
X000AT%IX0.0:
BOOL;（理瓶机瓶满）
X001AT%IX0.1:
BOOL;（主机故障）
X002AT%IX0.2:
BOOL;（理瓶机故障）
X003AT%IX0.3:
BOOL;（喷冲泵故障）
（DO）
Y000AT%QX0.0:
BOOL;（主机）
Y001AT%QX0.1:
BOOL;（理瓶机）
Y002AT%QX0.2:
BOOL;（喷冲泵）
Y003AT%QX0.4:
BOOL;（输送）
（中间点）
M000AT%MX500.0:
BOOL;（主机启动）
M001AT%MX500.1:
BOOL;（主机停止）
M002AT%MX500.2:
BOOL;（理瓶机启动）
M003AT%MX500.3:
BOOL;（理瓶机停止）
M004AT%MX500.4:
BOOL;（喷冲泵启动）
M005AT%MX500.5:
BOOL;（喷冲泵停止）
M006AT%MX500.6:
BOOL;（输送启动）
M007AT%MX500.7:
BOOL;（输送停止）
YM000AT%MX10.0:
BOOL;（主机启动）
YM001AT%MX10.1:
BOOL;（主机停止）
YM002AT%MX10.2:
BOOL;（理瓶机启动）
YM003AT%MX10.3:
BOOL;（理瓶机停止）
YM004AT%MX10.4:
BOOL;（喷冲泵启动）
YM005AT%MX10.5:
BOOL;（喷冲泵停止）
YM006AT%MX10.6:
BOOL;（输送启动）
YM007AT%MX10.7:
BOOL;（输送停止）
DCSCTRAT%MX10.6:
BOOL;（DCS控制）
该段为冲瓶机顺序功能图主程序：
该段程序是当按下启动按钮YM004和DCS远控后逻辑与才能输出，后面接逻辑或，然后触发置位复位触发器，此时处于远程控制状态，DCS在该状态下置1，同时在就地控制状态下取非，则DCS为0，这时只有远控起作用，启动喷冲泵。
当进行本地控制时，按下启动按钮M004，DCS取非结果也为1，这时，触发器置位，冲瓶泵启动。
当按下启动按钮YM005和DCS远控后逻辑与才能输出，后面接逻辑或，然后触发复位，此时处于远程控制状态，DCS在该状态下置1，同时在就地控制状态下取非，则DCS为0，这时只有远控起作用，喷冲泵停止。
当进行本地控制时，按下启动按钮M005，DCS取非结果也为1，这时，触发器复位，冲瓶泵停止。
4 冲瓶机组态界面及数据词典如图7和图8所示
图7冲瓶机组态界面
图8冲瓶机数据词典
六、程序
图9程序单1
图10程序段2
图11程序段3
七、总结：
通过本次课程设计，使我更多的参与和接触到原本不是很熟悉的和利时PLC，并对啤酒罐装部分的硬件和软件进行设计。
包括伺服电机、接近开关、交流接触器等进行了选型和介绍，然后绘制出了流程图，并进行了灌装部分的程序编写和调试，并根据控制要求制作了组态界面，一个良好的组态界面设计可以很好地节省人力物力，同时使控制变得简单更易操作。
在这次课程设计学习的过程中，学会了新的程序语言，也锻炼了自己的动手和理解能力，通过张老师的细心教导，能够了解PLC中不同模块的功能以及基本可以理解和设计程序。
正是由于张老师帮助和支持，我才能克服一个又一个的困难，解决一个又一个疑惑。
八、参考文献
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[2]魏静敏，单冲.基于PLC的自动灌装生产线控制系统设计与实现.科学世界期刊.2013.5
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武汉理工大学.2012.5
[4]韩红彪.电气控制系统设计.北京：
电子工业出版社，2011.4
[5]阳宪惠.现场总线技术及应用.北京：
清华大学出版社，2008.6
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[9]郭辰生.大型饮料灌装线的安装和调试.食品工业.1992，4
[10]廖晓科，廖罗尔，文卫.基于PLC改进啤酒灌装线控制系统故障诊断的研究.食品与机械.2009，3：
82-83
[11]高永，任茂林.纯生啤酒无菌灌装线的设备配置.啤酒科技.2005，5
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