1、沈陽航空航天大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì)（論文） 題目飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制（1）班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 目 錄0. 前言11. 總體方案設(shè)計(jì)11.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)11.2 罐裝流水線的生產(chǎn)原理22. 硬件電路的設(shè)計(jì)22.1 PLC的選擇22.2 傳感器的選擇32.3 硬件電路的設(shè)計(jì)33 系統(tǒng)流程圖44.PLC設(shè)計(jì)55. 組態(tài)設(shè)計(jì)106. 設(shè)計(jì)心得12參考文獻(xiàn)12飲料罐裝生產(chǎn)流水線的PLC控制（1） 沈陽航空航天大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，工廠實(shí)行自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。飲料罐裝所實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化，讓飲料工廠節(jié)省了大量的人力物力

2、，并且加快了工廠的工作效率。PLC的實(shí)際應(yīng)用是其中必不可少的重要的一環(huán)，致力于發(fā)展PLC對(duì)于國(guó)家的自動(dòng)化進(jìn)程有很大的幫助。關(guān)鍵字：西門子S7-200；時(shí)序圖；定時(shí)；計(jì)數(shù)指令。0. 前言目前，飲料的灌裝生產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)產(chǎn)品迅速更新?lián)Q代的要求，產(chǎn)品生產(chǎn)正向縮短生產(chǎn)周期、降低成本、提高生產(chǎn)質(zhì)量等方面發(fā)展。因此，飲料廠的自動(dòng)化灌裝生產(chǎn)線中有越來越多的機(jī)器在使用先進(jìn)的灌裝技術(shù)來提高機(jī)器的自動(dòng)化控制水平和生產(chǎn)效率。而應(yīng)用PLC完成電氣部分的控制是工業(yè)自動(dòng)化電氣控制的主要發(fā)展方向。本次課設(shè)主要介紹全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線的基本概念。全自動(dòng)灌裝生產(chǎn)線是由數(shù)臺(tái)自動(dòng)灌裝機(jī)械經(jīng)控制系

3、統(tǒng)進(jìn)行集中控制，并按照各自功能完成一定任務(wù)進(jìn)行順序、連續(xù)生產(chǎn)的一系列機(jī)器組合。通過對(duì)飲料罐裝自動(dòng)控制的介紹，使我們對(duì)灌裝這個(gè)行業(yè)有了更深的了解，也對(duì)自動(dòng)化這個(gè)名詞有了進(jìn)一步的了解。我國(guó)的飲料罐裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問題。鑒于這些問題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。推出適合自己需求的產(chǎn)品來。本次課設(shè)就是朝著這個(gè)方向進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。1. 總體方案設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)：由開關(guān)控制正常的開啟與關(guān)閉，通過PLC的控

4、制來進(jìn)行罐裝、計(jì)數(shù)工作，當(dāng)按下停止開關(guān)的時(shí)候，系統(tǒng)停止工作。飲料罐裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖如圖（1）所示：圖（1）飲料罐裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖1.2 罐裝流水線的生產(chǎn)原理灌裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和灌裝設(shè)備來控制的。通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入PLC軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作.。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由PLC控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。2. 硬件電路的設(shè)計(jì)2.1 PLC的選擇PLC的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模

5、塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置PLC編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn)PLC的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中應(yīng)用，是PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。PLC常用程序設(shè)計(jì)語言簡(jiǎn)介方源 可編程控制

6、器程序設(shè)計(jì)語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯

7、控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。S7-200系列PLC是西門子公司20世紀(jì)90年代推出的整體式小型可編程控制器。早些時(shí)候稱為CPU21X，其后的改進(jìn)型稱為CPU22X，起結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比，在中小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)中應(yīng)用廣泛。S7-200系列PLC可提供5種不同的基本單元和多種規(guī)格的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成除基本單元、擴(kuò)展單元外，還有編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。此外，S7-200系列PLC允許在程序中立即讀寫輸入，輸出口，允許在程序中使用中斷，允許設(shè)定通訊任務(wù)的處理時(shí)間，允許設(shè)置停止模式數(shù)字量輸出狀態(tài)，可以由用戶自己定義存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)區(qū)，可以允許數(shù)

8、字量時(shí)間，可以允許數(shù)字量及模擬量輸入加濾波器。2.2 傳感器的選擇罐裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）2.3 硬件電路的設(shè)計(jì)電氣控制原理圖如圖（2）所示：圖（2）電氣控制原理圖 圖（2）中斷路繼電器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5將三相電源引入，同時(shí)QF1、QF2、QF3、QF4、QF5為電路提供短路保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)分別由三個(gè)繼電器提供。3 系統(tǒng)流程圖開始按下起動(dòng)按鈕SB1傳送帶運(yùn)行延時(shí)1秒灌裝飲料灌裝時(shí)間到按下停止按鈕SB2結(jié)束檢測(cè)到飲料罐否是是Y否流程圖說明：由SB1按鈕控制傳送帶電機(jī)，由檢測(cè)原件檢測(cè)瓶子是否到達(dá)灌裝位置，當(dāng)瓶子定位到罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓1秒，罐裝

9、設(shè)備開始工作，5秒后罐裝時(shí)間到，如果沒有按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行，但是按下停止按鈕之后，系統(tǒng)停止運(yùn)行。4.PLC設(shè)計(jì)4.1 I/O地址的分布PLC輸入端地址PLC輸出端地址啟動(dòng)按鈕 SB1I0.0傳送帶電機(jī)Q0.0停止按鈕 SB2I0.1報(bào)警顯示Q0.1瓶子定位 SQI0.2滿瓶傳感器工作Q0.2空瓶傳感器I0.3空瓶傳感器工作Q0.3滿瓶傳感器I0.4手動(dòng)清零I0.54.2 系統(tǒng)梯形圖 主程序梯形圖： 主程序工作過程：當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1時(shí)，使得傳送帶運(yùn)行并形成自鎖，輔助繼電器M0.0控制滿瓶及空瓶傳感器工作，帶動(dòng)生產(chǎn)及計(jì)數(shù)兩個(gè)子程序的工作。當(dāng)按下停止按鈕SB2時(shí)，系統(tǒng)停止工作。 生

10、產(chǎn)程序： 生產(chǎn)程序工作過程：當(dāng)定位器I0.2檢測(cè)到瓶子時(shí)，自動(dòng)閉合并啟動(dòng)定時(shí)器T37，所以在這里加入了中間繼電器SM0.0。當(dāng)T37定時(shí)器定時(shí)動(dòng)作結(jié)束時(shí)，灌裝設(shè)備開始工作，同時(shí)定時(shí)器T38開始工作，并且報(bào)警顯示啟動(dòng)（表示灌裝設(shè)備正在正常運(yùn)行），而對(duì)于SM0.0進(jìn)行復(fù)位，也就是對(duì)T37進(jìn)行復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)工作5秒后，灌裝完成，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行。計(jì)數(shù)程序：計(jì)數(shù)程序工作過程：復(fù)位按鈕I0.5連接繼電器M0.1，滿瓶傳感器I0.3連接計(jì)數(shù)器C0形成滿瓶計(jì)數(shù)器，當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)滿瓶經(jīng)過時(shí)，啟動(dòng)C0自加1但是出于局限性，只能顯示一位輸出。同理，空瓶傳感器連接C2形成空瓶計(jì)數(shù)器。C1與C3經(jīng)由繼電器M0.1連接到復(fù)位

11、按鈕I0.5上，同時(shí)與C0和C2相連，這是為了對(duì)C0與C2的復(fù)位。5. 組態(tài)設(shè)計(jì)5.1 I/O組態(tài)的設(shè)計(jì)畫面5.2 數(shù)據(jù)詞典中參數(shù)的設(shè)置5.3 命令語言的編寫6. 設(shè)計(jì)心得和學(xué)別的學(xué)科一樣，在學(xué)完P(guān)LC理論課程后我們做了課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，每組有一個(gè)題目。我們做的是一個(gè)由三個(gè)部分組成的澆灌系統(tǒng)。由于平時(shí)大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時(shí)候都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會(huì)了PLC設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會(huì)，提高了與人合作的意識(shí)與能力。通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了PLC的基本編程方法，對(duì)PLC的工作原理和使用方法

12、也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)知道的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時(shí)候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個(gè)個(gè)在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對(duì)PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。通過合作，我們的合作意識(shí)得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計(jì)的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個(gè)人互責(zé)一定的部分，同時(shí)在一定的階段共同討論，以解決分工中個(gè)人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時(shí)我們還向別的同學(xué)請(qǐng)教。在

13、此過程中，每個(gè)人都想自己的方案得到實(shí)現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。在設(shè)計(jì)的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個(gè)問題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。參考文獻(xiàn)1張萬忠，電器與PLC控制技術(shù)第二版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，20072西門子PLC課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.肖清.王忠峰編.江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院3電器與PLC控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書. 肖清.王忠峰編.江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 4易泓可主編，電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5李道霖，電氣控制與PLC原理