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1、设 计 任 务 书可编程控制器课程设计设 计 题 目：饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制 学 院： 学 号： 专业（方向）年级： 学 生 姓 名： 2013年 6 月 17日设计说明书目录1 引言22 系统总体方案设计32.1 系统硬件配置及组成原理32.2 系统变量定义及分配表42.3 系统接线图设计43控制系统程序设计54控制系统的上位机设计124.1 人机界面选择124.2 人机界面设计125系统调试及结果分析185.1 PLC程序调试及解决的问题185.2 PLC与上位机联调185.3 结果分析18结束语：19参考文献201 引言文章探讨了如何利用德国西门子PLC S7-200 进行饮
2、料灌装生产流水线的控制，重点分析了系统软硬件设计部分，并给出了系统硬件接线图、PLC 控制I/O 端口分配表以及整体程序流程图等，实现了饮料灌装的自动化，提高了生产效率，降低了劳动强度。关键词：PLC；自动化饮料灌装生产线；系统硬件接线图；I/O 端口分配表传统的饮料罐装生产线的电气设备控制系统是传统的继电器接触器控制方式,在使用的过程中，生产工效低，人机对话靠指示灯+按钮+讯响器的工作方式，响应慢，故障率高，可靠性差，系统的工作状态、故障处理、设备监控与维护只能凭经验被动的去查找故障点。且在生产过程中容易产生二次污染，造成合格率低，生产成本增加。而自动化生产线在众多领域应用得非常广泛，其控制
3、部分常常采用PLC 控制，它使自动化生产线运行更加平稳，定位更加准确，功能更加完善，操作更加方便。为适应发展，故提出下面的PLC控制技术改造现有生产线。本文介绍了德国西门子PLCS7- 200 在自动化饮料罐装生产线控制系统中的应用，并从硬件和软件两方面进行了分析和研究。2 系统总体方案设计2.1 系统硬件配置及组成原理 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
4、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：敏感元件转换元件接口电路辅助电源电信号非物理量图2-2 传感器组成针对本课题的控制要求，在设计中我选用了两个光电传感器（空瓶检测传感器、灌装设备处的有无瓶传感器）用来检测有无饮料瓶通过；还选用了一个
5、重量传感器来检测瓶子是否灌满。PLC控制部分硬件设计分析对象的控制要求，确定输入/输出接口（I/O）数量，选择适合的PLC机型及外设，完成PLC硬件结构配置，并绘制PLC控制电路硬件接线图，编制I/O接口功能表。2.2 系统变量定义及分配表起动按钮I0.0电机驱动传送带工作Q0.0停止按钮I0.1灌装设备工作Q0.1空瓶检测传感器开关信号I0.2灌装过程报警显示灯Q0.2瓶子检测传感器开关信号I0.3空瓶数显示计数器个位Q1满瓶检测传感器开关信号I0.4空瓶数显示计数器十位Q2空瓶计数器手动复位开关I0.5空瓶数显示计数器百位Q3满瓶计数器手动复位开关I0.6满瓶数显示计数器个位Q4满瓶数显示
6、计数器十位Q5满瓶数显示计数器百位Q62.3 系统接线图设计3控制系统程序设计（1）系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灌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）当瓶子定位在灌装设备下时，停顿1s，灌装设备开始工作，灌装过程为5s钟，灌装过程应有报警显示，5s后停止并不再显示报警；报警方式为红灯以0.5s间隔闪烁。（3）用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数和满瓶数，一旦系统启动，必须记录空瓶数和满瓶数，设最多不超过999瓶。（4） 可以手动对计数器
7、清零（复位）。4控制系统的上位机设计4.1 人机界面选择Zd系列和太力主要面向电力系统，组态王和力控是通用组态软件。a. 风格: ZD系列采用独有风格，太力有MS Office特征，组态王模仿了西门子的WinCC，接近Visual C+ 6.0的UI设计器，力控偏向于Delphi和Visual Studio 2003及以上版本，采用了Property Grid。b. 绘图操作如选择、复制、粘贴、删除以及缩放操作和动画连接的设置方面，ZD100采用自有的独特操作方式，而太力、组态王和力控都采用windows通行的操作方法。b. ZD系列采用位图, 不能实现无限放大，太力、组态王和力控都采用矢量图
8、，能够无限放大。c. ZD系列能够批量粘贴，另外三种不能够批量粘贴。d. 全都有图库，但ZD系列的图库有数量限制，不可分类，而组态王等没有限制可以分类。e. 控件的使用: ZD系列不能够使用控件，太力、组态王和力控可以使用ActiveX控件。f. ZD100只能实现了简单的图形切换来实现图形变化，包括文字变化都是通过切换图片来实现，太力、组态王和力控都实现了灵活的动画连接。4.2 人机界面设计5系统调试及结果分析5.1 PLC程序调试及解决的问题5.2 PLC与上位机联调（1）连接线路，接电源（2）将在“组态王6.55”开发平台编写好的软件通过“RS-232/PPI电缆”下载到“CPU224”
9、中。（3）运行过程实验5.3 结果分析本文研究了基于plc的自动门控制系统的设计原理与实现方法，包括硬件设计与软件设计。不仅在理论上论证了该系统实施的可行性，而且在实验中进行了模拟调试。虽说调试后本系统的整体设计能够达到实际要求，但在实际应用中还应结合实际情况，考虑各部分的容量及其技术参数，供电电源的设计、系统接地问题、电缆设计与铺设、plc输出端保护等问题，已使系统达到安全可靠的工作，所以要想交付用户使用，必须得通过现场调试。现在的系统还没有达到真正的智能化，还需要正增加很多新的功能和先进的科学技术，才能达到真正意义上的智能化控制。虽然现在自动门广泛地使用PLC作为控制元件，但单片机等更为便
10、宜，所以，应该在现有的基础上开发利用单片机等控制的自动门系统。而且现有的故障诊断很不全面，应该增加主动性预防诊断，可使系统在发生故障之前，我们就可以预见故障、排除故障，使运行中的故障率降低到最低水平，保障自动门安全可靠运转。最终，就是以信息技术为主，通过先进使用技术，提升传统自动门制造业，强化产、学、研的有效结合，尽快实现技术引进和自主创新相结合的模式，建立和完善技术开发体系，全力提升自动门制造层次和水平。结束语：本次课程设计主要是利用我们所学的可编程控制器这一章的内容，通过本次课程设计，我深刻的体会到了这门课程与实际生活的紧密联系。我设计的是饮料灌装生产线的PLC控制，在生活中，除了在饮料罐
11、装这一生产线生可以使用以外，还可以在各种灌装生产线上使用。在我们身边PLC的自动控制无处不在，感觉学好了PLC这一章，未来我们的温饱问题真的可以解决了。通过这次课程设计，也让我知道了我在PLC这一章学的不足地方，特别是在编程这一部分。由于在学习编程这一部分课程内容的时候，因为个人原因没能按时上课，以至于漏掉了一些知识，下去之后也没认真翻看课本，在真正自己编写程序的时候，发现有的地方无从下手。但是在完成课程设计的这段时间通过同学的耐心帮助，又重新对编程做了全面的恶补，我发现只要认真的学习，其实也很简单的。同时，我也知道，我们现在所学习的内容也只是PLC的一些皮毛，要是想在PLC行业中获得一碗真正的饭，也还是需要自己下去之后多翻看相关的书籍，学习更多的基础知识。参考文献1李道霖电气控制与PLC 原理及应用M电子工业出版社，2006，（7）2孙海维SIMATIC 可编程控制器及应用M机械工业出版社，2005，（1）3廖常初可编程控制应用技术M重庆大学出版社，2002，（3）4冯立明电镀工艺与设备化学M北京工业出版社，2005，（6）5孙平可编程控制器原理及应用M高等教育出版社，2004，（8）5 吉 顺 平.可编程控制器原理及应用M.
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