饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计说明书.docx

1、饮料罐装生产流水线的PLC控制课程设计说明书机电综合课程设计说明书 饮料罐装生产流水线的PLC控制 院（系） 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 2011级机电2班 学生姓名 李家峰 傅立毅 指导老师 朱鹰 学生姓名李家峰本课程设计要解决的问题有哪些？1、方案流程设计缺乏经验 2、电机和传感器的选择3、编程 4、流水线基本结构设计 5、做PPT我做了哪些工作来解决这些问题的？1、 同学讨论，参考书上案例，网上搜集资料，最终得出方案。2、 查书和上网查资料，通过比较几个不同电机的差别择优而选3、 综合考虑所选用的方案，选择与之想适合的传感器4、 平时少做PPT，真正要做唯有亲力亲为，不懂

2、就问同学，上网问。我在本次课程设计取得了哪些成果？有哪些收获？本次课程设计让我提前感受毕业设计论文的编写过程，由方案设计开始，先要有一个整体构思，然后再到硬件选择，控制电路设计，最后到编程。每个步骤都有根有据，必须严谨对待。另外由于平时少接触PPT，但是到时我们毕业设计，必然要做PPT答辩的，所以现在开始就要锻炼自己在这方面的技能，为将来答辩做好准备。指导教师评语及成绩评定评语：成绩评定：指导教师 年 月 日 摘要目前，饮料的灌装生产已经实现自动化，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方面发展。因此，饮料厂的自动化灌装生

3、产线中有越来越多的机器在使用先进的灌装技术来提高机器的自动化控制水平和生产效率。而应用PLC完成电气部分的控制是工业自动化电气控制的主要发展方向。本次课设主要介绍全自动灌装生产线的基本概念。全自动灌装生产线是由数台自动灌装机械经控制系统进行集中控制，并按照各自功能完成一定任务进行顺序、连续生产的一系列机器组合。通过对饮料罐装自动控制的介绍，使我们对灌装这个行业有了更深的了解，也对自动化这个名词有了进一步的了解。我国的饮料罐装自动化相对于西方发达国家来讲还有很大的差距。设备陈旧，技术落后，成为阻碍我们灌装行业发展的一个严重问题。鉴于这些问题，我国企业不断发展自身的实力，逐步朝着生产高速化、设备结

4、构合理化、设备的多功能化、设备的绿色化、控制的智能化等方向发展。推出适合自己需求的产品来。本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。关键词：可编程控制器、灌装流水线、顺序功能图、梯形图第一章 可编程控制器概述1.1 PLC的定义可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller）,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（International Electrical Committee）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

5、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。”具体一款FX2N系列PLC实物如下图: 图1-1 FX2N系列PLC实物图1.2 PLC的基本组成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

6、框图如图1-2所示：图1-2 PLC的基本组成框图1.3 PLC的功能与特点功能：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、数据控制6.PLC具有数据处理能力、通信和联网特点：1.可靠性高，抗干扰能力强2.功能完善，适用性强3.易学易用，深受工程技术人员欢迎4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造1.4 PLC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。第二章 任务设计2.1课题内容饮料罐装生产流水线梯形图控制程序设计并画出电气接

7、线图。2.2控制要求（1）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。（2） 当瓶子定位在罐装设备下时，停顿1秒，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒后停止并不再显示报警（报警方式为红灯以0.3S时间间隔闪烁）。（3） 灌装完一瓶须进行称重比较：若大于或等于700克为正品，并计数1次，计数满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响1s）；若小于700克则为次品，同时也计数1次，计满24瓶为一箱，并令蜂鸣器

8、报警一次（鸣响2s）瓶装饮料的重量以模拟量的形式自模拟量通道A/D输入（重量Kg与模拟量电压输入及数字量的对应值可以自己设定）。（4） 可以手动对计数值及定时器清零（复位）3、 课题要求（1） 根据课题的控制要求完成设计（2） 对电机、传感器、到位开关选型并列出选型依据（3） 画出电气连线图，写出程序流程图及代码（4） 完成课程设计说明书第三章 设计方案3.1饮料灌装流水线的基本结构整个灌装流水线的基本结构如图1、图2、图3所示。整个流水线由主传送带、次品传送带、灌装装置、次品推动装置、定位传感器、次品检测传感器等组成。电动机的启动和停止，灌装装置向上、向下移动和灌装，次品的检测、推动都是由P

9、LC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。第四章 系统硬件设计4.1 PLC的选择（1）PLC的结构与特点：PLC的构成从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC编程简介体积小，重量轻，耗电少，接线编程简单，可靠性高，反应快，可靠性高，抗干扰能力强。PLC一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好，设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术

10、人员和工商业界厂商的极大关注，生产PLC的厂商孕起。随着大规模集成电路和微处理器在PLC中应用，是PLC的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC常用程序设计语言简介方源 可编程控制器程序设计语言。在可编程控制器中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。其中梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是最广泛，最受欢迎的一种编程语言。它采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。

11、这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。（2）选择PLC：三菱公司是日本生产PLC的主要厂家之一。该公司生产的FX2N系列机型属于高性能叠装式机型，是三菱公司上网典型产品，FX2N系列PLC具有数十种编程元件。FX2N系列PLC编程元件的编号分为两部分：第一部分是代表功能的字母。

12、如输入继电器勇“X”表示、输出继电器用“Y”表示。第二部分为数字。数字为该器件的序号。根据所需的用户输入输出设备及I/O点数，选择FX2N系列型的PLC就可以满足控制系统的要求。4.2传感器的选择信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件。广义地说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。它获得的信息正确与否，直接关系到整个系统的精度。外界进入传感器

13、的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。传感器的组成如图2-2所示：针对本课题的控制要求，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1、 灌装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）2、 称重监测传感器的选型为：压力传感器（压阻式）3、 采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作，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。常温下工作且价格更便宜，不

14、受可见光的影响。4、 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。4.3选择电器元件（1）电动机的选择电动机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。Y132M-4型三相异步电动机功率：7.5KW 电压：380V 电流：15A 绝缘：B 噪音：83dB(A) 转速 2900 r/min。广泛适用于不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等。电动机M2型号为Y

15、90S-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。（2）断路器的作用：断路器的作用是切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。而高压断路器要开断1500V，电流为1500-2000A的电弧，这些电弧可拉长至2m仍然继续燃烧不熄灭。故灭弧是高压断路器必须解决的问题。 吹弧熄弧的原理主要是冷却电弧减弱热游离，另一方面通过吹弧拉长电弧加强带电粒子的复合和扩散，同时把弧隙中的带电粒子吹散，迅速恢复介质的绝缘强度。 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