PLC自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u21583PLC自動(dòng)灌裝控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)案例 1258161.1機(jī)械系統(tǒng) 185471.1.1傳送裝置選擇 1293761.1.2灌裝裝置選擇 1136601.1.3稱(chēng)重裝置選擇 298241.1.4接近傳感器選擇 2209881.1.5電機(jī)控制回路設(shè)計(jì) 260521.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3245491.2.1PLC的選型 390631.2.2確定PLC的I/O口 331401.3其他硬件 5自動(dòng)罐裝系統(tǒng)要能減少人工的操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，要實(shí)現(xiàn)的功能有自動(dòng)傳送桶、自動(dòng)灌裝、自動(dòng)推垛、稱(chēng)重等功能。設(shè)計(jì)可分為兩部分進(jìn)行，以軟件程序設(shè)計(jì)為核心配合硬件設(shè)計(jì)的各種外圍設(shè)備實(shí)行自動(dòng)化的要求。其中硬件部分可分為機(jī)械控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)。1.1機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是選擇外圍的硬件設(shè)備，例如傳送帶型號(hào)選擇、灌裝裝置選擇、傳感器類(lèi)型、稱(chēng)重設(shè)備選擇等，研究適合本設(shè)計(jì)的設(shè)備，盡量提高設(shè)備的性?xún)r(jià)比，減少支出的經(jīng)濟(jì)成本。1.1.1傳送裝置選擇傳送帶幾乎是生產(chǎn)線上最常見(jiàn)，也是最基本的一項(xiàng)硬件設(shè)備。一般的機(jī)械傳送裝置有：帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)、摩擦輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)[17]。其中，帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)過(guò)程幾乎穩(wěn)定，性?xún)r(jià)比高，非常適合中小型企業(yè)的生產(chǎn)使用，并能控制成本，為了保證傳送過(guò)程平穩(wěn)，能接受灌裝且運(yùn)行過(guò)程中不滴漏，傳送帶選擇為PVC輕型流水線傳送帶，可根據(jù)灌裝產(chǎn)品的變化更換適應(yīng)的傳送帶。1.1.2灌裝裝置選擇灌裝環(huán)節(jié)是設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)之一，其關(guān)乎灌裝精度，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵地方，不同的灌裝設(shè)備所具備的功能也不一樣。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在上位監(jiān)控系統(tǒng)中模擬生產(chǎn)線上的灌裝情況，可以設(shè)定灌裝的時(shí)間提高灌裝的精度。1.1.3稱(chēng)重裝置選擇稱(chēng)重環(huán)節(jié)是驗(yàn)證成品重量是否達(dá)標(biāo)的重要點(diǎn)，本系統(tǒng)選用SIWAREXWP321C稱(chēng)重模塊，該模塊功能多，可以靈活使用，而且適用于S7-1500CPU。稱(chēng)重模塊用于對(duì)成品重量的重量處理、顯示。通過(guò)軟件程序設(shè)計(jì)顯示數(shù)據(jù)的單位、位數(shù)和小數(shù)點(diǎn)。SIWAREXWP321主要有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：（1）測(cè)量精度高、分辨率高。測(cè)量精度可達(dá)0.05%，測(cè)量分辨率高達(dá)200萬(wàn)分度；（2）功能多，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，適用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，與西門(mén)子控制系統(tǒng)無(wú)縫集成。（3）有多個(gè)通訊接口，適用區(qū)域強(qiáng)，在防爆區(qū)和非防爆區(qū)都可適用。1.1.4接近傳感器選擇接近傳感器的作用是檢測(cè)桶的位置，當(dāng)檢測(cè)到桶就會(huì)輸出信號(hào)給PLC，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)信號(hào)控制下一步生產(chǎn)線的動(dòng)作，可以說(shuō)，接近傳感器是生產(chǎn)線中不可或缺的一環(huán)，在每一個(gè)工序中需要它輔助完成定位桶的具體位置。在生產(chǎn)線中決定使用電感式器接近傳感器，它因?yàn)榭垢蓴_能力強(qiáng)、非接觸式檢測(cè)、安裝方便、可靠性高并且壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，特別是在各種自動(dòng)化生產(chǎn)線。非常符合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，型號(hào)選擇為YJDJ1-LJA18M-10N1型。1.1.5電機(jī)控制回路設(shè)計(jì)主電路控制回路由三相電源為主電機(jī)輸電，主電路回路出來(lái)每跟線接熔斷器，在過(guò)電流時(shí)可以保護(hù)電路，短路時(shí)有一定的分電流能力，接著連接接觸器KMI和KM2，起著控制電路通斷的作用，然后連接變頻器可以平滑電機(jī)的轉(zhuǎn)速，連接熱繼電器可以作過(guò)載保護(hù)，保證電路安全運(yùn)行，最后跟傳送帶控制電機(jī)連接使用。示意圖如下圖3-1所示。MMFRKM1KM2變頻器WUV圖3-1電機(jī)控制連接示意圖1.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)因?yàn)镻LC具有可靠性、易操作性以及能夠方便實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的顯著特點(diǎn)，PLC廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的控制，本系統(tǒng)也采用的是PLC控制[17]。1.2.1PLC的選型在PLC的選擇上，本系統(tǒng)采用的是西門(mén)子公司的SIMATICS7-1500型PLC，S7-1500自動(dòng)化系統(tǒng)是西門(mén)子工業(yè)自動(dòng)化集團(tuán)在S7-300和S7-400系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化系統(tǒng)，新系統(tǒng)的性能特性包括：提高了系統(tǒng)運(yùn)行性能，集成了運(yùn)動(dòng)控制功能，集成了面向機(jī)器的操作和診斷指示燈，通過(guò)保留一些已經(jīng)成熟實(shí)用的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)STEP7的語(yǔ)言創(chuàng)新[18]。選用S7-1500型PLC的原因一是系統(tǒng)性能得到了提高，信號(hào)處理速度更快，二是集成了故障安全功能，一些功能都有增強(qiáng)，它的一些模塊經(jīng)過(guò)優(yōu)化之后，使用上對(duì)于用戶(hù)更加友好。1.2.2確定PLC的I/O口根據(jù)自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的控制要求，確定它的控制元件。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線有15點(diǎn)數(shù)字量輸入，9點(diǎn)數(shù)字量輸出，具體I/O分配表如表3-2和表3-3所示。表3-2設(shè)備輸入分配點(diǎn)序號(hào)名稱(chēng)地址符號(hào)1啟動(dòng)按鈕M110.0SB12停止按鈕M110.1SB23急停按鈕M110.2SB64復(fù)位按鈕M110.3SB75手動(dòng)/自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)M110.4SA16正向點(diǎn)動(dòng)按鈕M111.0SB37反向點(diǎn)動(dòng)按鈕M111.1SB48灌裝點(diǎn)動(dòng)按鈕M111.2SB59空桶位置接近開(kāi)關(guān)M112.0S110灌裝位置接近開(kāi)關(guān)M112.1S211成品位置接近開(kāi)關(guān)M112.2S312灌裝完成信號(hào)M111.0S513稱(chēng)重合格信號(hào)M111.1S614SIWAREXWP321數(shù)據(jù)MW10S415就地暫停按鈕M110.6SB8表3-3設(shè)備輸出點(diǎn)分配表序號(hào)名稱(chēng)地址符號(hào)1運(yùn)行指示燈Q2.1HL12手動(dòng)模式指示燈Q2.2HL23自動(dòng)模式指示燈Q2.3HL34就地控制指示燈Q2.4HL45遠(yuǎn)程控制指示燈Q2.5HL56灌裝漏料閥指示燈Q5.0HL67傳送帶正向運(yùn)行Q5.1KA18傳送帶反向運(yùn)行Q5.2KA29報(bào)警指示燈Q5.3HL101.3其他硬件自動(dòng)罐裝生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要組態(tài)的硬件模塊類(lèi)型如表3-4所示。表3-4模塊硬件型號(hào)模塊名稱(chēng)型號(hào)電源模塊PM150770W120/23