PLC课程设计_饮料罐装生产流水线

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1、福建电力职业技术学院课程设计课程名称：可编程控制器原理及应用教程题目：饮料罐装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试专业班次：11电气六三姓 名：周仁杰学 号：28指导教师：江道根老师日期：引言错误!未定义书签。1设计任务错误!未定义书签。11课题内容错误!未定义书签。12控制要求错误!未定义书签。13课题要求错误!未定义书签。2总体设计方案错误!未定义书签。2.1饮料灌装流水线的基本结构错误!未定义书签。2.2灌装流水线的工作原理错误!未定义书签。3. 硬件控制设计错误!未定义书签。3.1 PLC的选择错误!未定义书签。3.2传感器的选择.错误!未定义书签。3.3硬件电路的设计错误!未定义

2、书签。4. 软件控制设计错误!未定义书签。4 1系统流程图错误!未定义书签。4.2 I/O接线图错误!未定义书签。4.3 I/O分配表错误!未定义书签。4.4梯形图错误!未定义书签。4.5指令表错误!未定义书签。5. 调试说明错误!未定义书签。6. 设计小结错误!未定义书签。参考文献错误!未定义书签。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

3、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

4、。本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。1. 设计任务1.1 课题内容饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计和调试1.2 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，

5、并计数1 次，计数满24瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响Is）；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）1.3 课题要求（1）I/O 编址（2）编程并调试（3）I/O 端子接线图2. 总体设计方案2.1饮料灌装流水线的基本结构饮料灌装流水线的基本结构图 2.1所示：图 2.1 饮料灌装流水线的基本结构2.2灌装流水线的工作原理灌装流水线的运作是通过电机和灌装设备来控制的。通过电动机的

6、运转，带 动流水线的工作。而灌装设备的开通则直接控制饮料流通。通过输入 PLC 软件程 序，直接控制电机及流水线的运作.。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。3. 硬件控制设计3.1 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

7、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

8、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。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

9、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。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。3.2 传感器的选择.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 灌装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器） 称重监测传感器的选型为：压力传感器（压阻式）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

10、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，不受可见光的影响。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。3.3 硬件电路的设计电气控制原理图如图 3.1 所示：图3.1 电气控制原理图图3.1中断路器QF1、QF2、QF3、QF4、QF5将三相电源引入，同时QF1、 QF2、QF3、QF4、QF5为电路提供短路保护。电动机的过载保护分别由三个继 电器提供。4. 软件控制设计4.1 系统流程图图4.1 饮料罐装生产流水线系统流程图4.2 I/O接线图类别元件PLC元件作用输入（

11、I）SB0XO启动按钮SB1X1停止按钮SB2X2光电传感器SB3X3压力传感器1SB4X4压力传感器2SB5X5手动清零输出（0）KM1Y1启动传送带驱动电机KM2Y2驱动灌装设备KM3Y3启动正品传送带KM4Y4启动次品传送带HRY5报警显示HAY6蜂鸣器响图4.2 I/O接线图4.3 I/O分配表表4.1 I/O分配表4.4梯形图图4.3 梯形图4.5指令表LDX0LDT2OUTT4ORM0ANIT1K10OUTM0OUTY5OUTM3LDM0LDM2LDC1ORY1ANDX3RSTC1ANIX1ORY3LDC2OUTM2ANIX4ORM4ANIM1OUTY3ANIT5OUTY1LDX3

12、OUTT5LDX2OUTC1K20ORM1K24OUTM4ANIT1LDM2LDC2OUTM1ANDX4RSTC2LDM1ORY4LDX5OUTT0ANIX3ZRSTT0K10OUTY4T5LDT0LDX4ZRSTC1OUTY2OUTC2C2OUTT1K24ENDK50LDM3LDT0ANIT4ANIT3LDM4OUTT2ANIT5K3OUTY6LDT2LDC1OUTT3ORM3K3ANIT45. 调试说明（1）在电脑上安装 GX-Developer 软 件， 程序 编号后，将程 序输入 GX-Developer 软件中，在电脑上进行初步仿真调试。（2）先将 PLC 程序传入程序控制器中。（3

13、）对各个输入 I/O 口给信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如 果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。(4)如果条件允许的话，用编程软件将程序输入PLC中，在确认PLC的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，接通电源，按照流程图的顺序进行调试，最终使整个系统能准确、可靠的运行。第五章 程序调试启动系统：z.7SO沉90TOCjCS01530S20C200平吾劉匿H團團剧置IU也厅創劃劃劃画|乍師怡凰汙存裁匡jUSOHCiFiW竄!工具商口凶帮助沮nrJ胃蠱|期轴捌歸副站 idjkl阖盅 JSffl兇瀏1 匾尙超噩之创首囲劉圜萱|鬪鸟區I昱區|创蟲|朋阮件 啦件

14、KB0(M002TA设a個I嗨制*1EU邃费-设置IMi拮杲理韬宦程号咬密朗宕测蜩99辭庭冲存詰叵惶凰起第UHJIXl鸚当按下启动按钮X0,则程序由SO步变换到S20步，图中准确地表示出此时S20变为 活动步，并驱动传送带电机运行，而SO则变为不活动步。空瓶计数器计数：SHTSO二1农jd阿XDD4SET谢t!吓 HHIDFF宁黛元叶,程|陌幅电會.1 jsI ral wl爲詢為苗I制:測.鴛If詢-椭融砂i帯|和爲|古尼刁|韵韵豁却隆I劃劃瀏舶：詡譌却盘為| 屋匣團出窿ifll歳XLIJ.迴同血到劉斟画IR9S9f?9S9ffi*J 01 |建制OFF | JWJOtf/OTTjp.S I扭

15、订SJ景C2011 位农元件HDDSliDjatl - |iEtIMSr程序勰总号車閣.径序苦：!： XLCO :TOO XCCL* KtlM- II厠中荐H区砂起蛤设置位置传感器检测到达预定罐装位置：S30SO26|SET Sil-報降f 应轶元件SSScft强制咱 强制DF1西制D3VCIET胆览检戢玄 寄羁 翅磴逸I關題 绘U画囲 鱼 蔓鑿討 亘fCOOi：6a*j - isst -设匱匚程序拾疋标号李麗程茅咅曲L不显才:执打館杲ES999SS99D1 Bigs+蹴件遽怖阅区工1也.刃手轶元件/眾冲荐3区5E5EW辽1曲I0D2側|加XDDD孤曲BFSC0OO密痂I0D1谜 1OFF执行

16、箔果电1|H PI IfF对4 -,U当灌装设备下的光电传感器检测到有瓶子到达预定位置时则传送带驱动电机停转，定时 器 T0 定时 1s, 为灌装做准备，与图中相符。灌装过程、定时器T1定时、满瓶计数器计数及报警灯闪：定时器 T1 定时时间到传送带自动启动：T1X0D42 IT1T1当定时器T1定时5s时间到，则程序跳转到S20步即实现了传送带自动启动。组态王监控画面6设计小结通过饮料罐装生产流水线的 PLC 控制课程设计，掌握了什么是设计程序，设 计程序工作的基本过程及各阶段的基本任务，熟悉了设计程序总流程图，加深了 对 PLC 的理解，课本上的知识是机械的，表面的。通过努力把课本上的知识变

17、得 更为简单，对实验原理也有了更深的理解。通过这次课程设计，使我更为全面系 统的了解PLC的构造原理和基本实现方法。把课本的知识变得生动有趣，激发了 我们的学习积极性，把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计 程序表示出来，加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验，理论 联系实际，对PLC的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细，一步一步调试下 来，做到准确无误。这次课程使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与 实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和独立思索的能力。同时 对于PLC发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识，

18、也初步了解了一个完整的系统开发的过程，本次课设，对于创造思维的培养和开 发能力的锻炼有很大的帮助。在编程过程中，领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的基础，而 且要求对各种程序有深刻的了解，同时深切感受到团队合作的重要性，尤其是在 查资料的过程中，人多力量大，大家一起努力，查找资料的效率就提高了许多， 大家在一起探讨，相互学习，分工细化，互相提高，解决问题的速度就快多了。老师知识的帮助，经验的传授，也是本次课设的一道美丽的风景线，真正起 到了抛砖引玉的目的。这次课设让我的动手能力得到了大大的锻炼，解决实际问 题的能力得到了大大的提高，为以后学习和工作奠定了一定的基础。在此，非常 感谢江老

19、师对我们的帮助和悉心的指导。参考文献1 易泓可主编，电气控制系统实际基础与范例 .北京：机械工业出版社， 2005.2 史国生主编，电气控制与可编程控制其技术第二版.北京：化学工业出版 社教材出版中心，2005.3 郝永兴，苗满香 罗小燕主编，机电传动控制.湖北：华中科技大学出版社，2006.4 张一.，工.现代电力电子技术原理与应用.北京：科学出版社，1999.5 李道霖，电气控制与PLC原理及应用M.北京：电子工业出版社，2004.6 张万忠，可编程控制器应用技术M.北京：化学工业出版社，2001.7 张万忠，可编程控制器入门与应用实例，北京：中国电力出版社，2004.8 台方，可编程序控制器应用教程. 北京：中国水利水电出版社，2001.9 廖常初，可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，2005.10 范永胜，电气控制与PLC应用北京：中国电力出版社，2007.