基于PLC的饮料灌装生产线的控制系统设计毕业论文.docx
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泰山学院本科毕业论文
基于PLC的饮料灌装生产线的控制系统设计
摘要
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者 签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
I
摘要
计算机网络和通讯技术的日益提高，使企业对生产的自动控制和通讯提出了高层次的要求。
饮料生产线也较繁琐，环节也增加了许多。
其中灌装饮料就是其上首要的生产环节。
文中主要讲述了基于FX2N-32MRPLC的饮料灌装生产线的控制系统的设计。
该系统的设计包括硬件和软件方面。
其中硬件部分的设计主要包括了三菱FX2N-32MRPLC外部电路的设计、安装；软件部分包括程序的设计、调试。
设计系统最终能够实现下面几项功能：
（1）对空瓶进行运送、灌装，灌装量依照空瓶大小设计确定；
（2）对满瓶进行传送及统计数量，计数内容包括累计、单位包装计数，单位包装计数量可依照包装大小设计确定；（3）能够确保手动式复位。
该系统采用了三菱可编程序控制器、传感器、继电器、行程开关等电器元件，利用PLC良好的自动控制，实现饮料罐装生产过程的自动化控制。
运用PLC来控制饮料灌装，实现了生产线的自动高效化、智能灵敏化。
对提高劳动效率，饮料质量和产量影响远大，意义非凡。
关键词：
饮料灌装，生产流水线，无人控制
II
ABSTRACT
ABSTRACT
Withtheadvancedcomputerandnetworkcommunicationtechnology,business-to-productionprocessautomationandinformationandcommunicationputforwardhigherrequirements.Beverageproductionlinemorecomplexproductionprocessesarealsonumerous.Onedrinkisabeveragefillingproductionline'smostimportantproductionareas.
ThispapermainlyintroducesthecontrolsystemofbeveragefillingproductionlinebasedonMitsubishiFX2N-32MRPLC.Thesystemdesignconsistsofhardwareandsoftwaredesign.ThehardwaredesignincludesMitsubishiFX2N-32MRPLC’sexternalcircuitdesignandinstallation;softwaredesignincludesthedesignanddebuggingofprogram.
Thesystemcanachievethefollowingfunctions:
（1）Thebottlescanbetransportedandfilledandthefillingvolumecanbesetaccordingtothesizeofbottles;
（2）thefullbottlescanbetransportedandcounted,thecountincludestotalcountandthecountofunitpackageandthetotal numberofunitpackagingcanbeset accordingtopackagesize;（3）thesystemcanachievemanuallyreset.ThesystemmainlyusestheMitsubishiPLC,sensors,relays,switchesandsoonandusesthegoodautomaticcontrolperformanceofPLCtoachievethenocontrolofbeveragefillingproductionline
UseofPLCcontrolbeveragefillingproductionline,toachievethesoftdrinkproductionlineautomationandintelligence.Onlaborproductivitygains,improvebeveragequalityandyieldfar-reachingsignificance
KEYWORDS:
Beveragefilling,Productionline,Nocontrol
II
目录
目录
1引言 1
1.1本论文研究的内容及意义 1
1.2报告设计大纲 2
1.3论文研究的内容 2
2饮料罐装生产流水线总体设计 3
2.1任务的分析 3
2.2硬件方案设计 3
2.3软件方案设计 3
2.3.1经验设计法 4
2.3.2逻辑设计法 4
3系统元件的选择 6
3.1PLC控制要求和内容及选型 6
3.1.1基础PLC 6
3.1.2可编程控制器的特点 6
3.1.3PLC的安装与接线 7
3.1.4设计PLC控制时，应遵循以下基本原则 7
3.1.5PLC的工作原理 8
3.1.6PLC选型与硬件配置 8
3.1.7PLC的性能指标 9
3.2电动机的选型 10
3.3接触器的选型 10
3.4热继电器的选型 11
3.5开关电器、熔断器的选型 11
3.6传感器的选型 11
2系统的硬件电路 13
4.1系统硬件结构框图 13
IV
4.2主电路的设计 13
4.3控制电路的设计 13
4.4操作面板的设计 14
5系统程序的设计 16
5.1控制要求和控制过程分析 16
5.1.1I/O端口分配 16
5.1.2梯形图 17
5.1.3初始化程序 17
5.1.4装箱选择程序 18
5.1.5流水线主控程序 20
5.1.6闪烁报警程序 20
5.1.7记数程序 21
5.1.8数据传送程序 22
6程序的调试 24
6.1装箱选择程序仿真 24
6.2主控制程序的仿真 24
6.3闪烁报警程序的仿真 27
6.4记数程序的仿真 28
7结论与展望 29
8总结 30
参考文献 31
致 谢 32
泰山学院本科毕业论文
1引言
1.1本论文研究的内容及意义
纵观近年来，国内外饮料工业蓬勃发展，各种饮料如碳酸饮料、果汁饮料、饮用水、茶饮料等种类日益繁多，较高的产量需求同时使得对设备的需求也逐渐提高。
目前国外的灌装与封口设备正向高效、多功能、高精确度方向前进，目前有的生产线已可以在玻璃瓶与塑料容器（聚酯瓶）、果汁饮料与果汁饮料、热灌装与冷灌装等场合下工作。
目前一般灌装饮料效率高达到2010罐／分，德国H＆K公司灌装机的灌装阀可达160多头，SEN公司140多头，Krones公司170多头，灌装机直径大至5米，灌装精度可以达到0．5ml以下。
一般饮料灌装阀有50～100头，实现最高达1500罐每分，料槽转速20～25转每分，可提高1倍的速度。
可完成茶饮料、乳酸和果汁饮料等数种饮料的热性灌装，与此对外国热性灌装其封口后可不再进行二次杀菌处理。
当前饮料灌装生产线的控制过程大部分是继电接触控制实现，但这种控制电路接线过于复杂，可靠程度不太高，进而使工业生产效率得不到较好提高。
然而，随着信息时代的蓬勃迅速发展，饮料灌装生产线的控制过程正向着智能化，高效化，自动化的方向迈进。
PLC将原有的微机技术与传统的继电接触控制技术结合了起来，因而它既弥补了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠度低、功率损耗高、通用性和灵活性差的缺点，又较好地利用了微处理器具有的特殊优点，又充分考虑到现场电气操作维修人员的技术能力与习惯，特别是它的程序编制，PLC有多种程序设计语言可以选择，不必要专业的电脑编程语言技能，而是采用了一套以继电器为核心的梯形图为基础的简单指令形式，使编程人员程序编制直观、使用方便易学；调试与查错也都很方便。
PLC所具有的自我诊断功能对维修人员的技术要求降低。
使用者只要按说明书的提示，做很少的接线和简单的程序编制工作，就可灵活方便地使其应用于生产实践中，实现理论联系实际的目标。
24
1.2报告设计大纲
1.3论文研究的内容
本论文对饮料罐装生产流水线控制系统的硬件和软件方面进行了设计。
其中硬件设计部分包括FX2N-32MRPLC外部电路的设计与安装；软件部分包括程序的设计与调试。
根据系统的实现要求对PLC、电动机、传感器、继电器等外部设备进行选择型号。
设计完成的饮料灌装生产流水线能够实现以下功能：
（1）通过开关将系统设为自动操作模式，一经启动，则传送带的驱动电机启动并一直持续到停止开关动作或待饮料瓶传送至灌装设备下时停止运转；瓶子装满饮料并上了盖后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到下一个饮料瓶被传送至灌装设备下或停止开关动作；
（2）当瓶子传送并定位在灌装设备下时，停1s，灌装设备开始工作，对于大瓶灌装8秒钟，小瓶则5秒钟，灌装过程完毕后对饮料瓶进行上盖操作，
上盖时间约为2秒钟。
整个灌装和上盖过程应设有报警显示，待上盖完毕后不再显示报警；报警方式为红灯0.5s间隔闪烁；（3）包装过程，对于小瓶：
40瓶为一大包，30瓶为一中包，20瓶为一小包；对于大瓶：
20瓶为一大包，15瓶为一中包，10瓶为一小包；（4）能够实现对生产产品进行自动记数并可以手动对计数器清零。
2饮料罐装生产流水线总体设计
2.1任务的分析
本次设计以FX2N系列PLC作为处理核心，用行程开关、传感器等外部设备将生产过程中的信号（如空瓶运行的位置、饮料瓶的大小等等）处理后送到处理器将其处理，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流水线的自动化高效、准确的操作。
系统的整体思路：
此生产线是全自动控制的，生产线一经上电，PLC将通过软件程序对生产线进行控制：
通过输出继电器的动作来控制传送带的停转和对饮料瓶的选择灌装，实现完成对系统状态的显示，并且通过PLC内部的计数器对所生产
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