饮料灌装生产流水线PLC的控制

1摘要随着工业自动化水平日益提高，众多工业企业均面临着传统生产线的改造和重新设计问题。PLC（可编程序控制器）是以微处理器为核心的工业控制装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。作为通用工业控制计算机，其实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，在世界工业控制中发挥着越来越重要的作用。本文介绍了PLC在饮料灌装流水线中的应用，给出了详细的程序设计过程。利用PLC控制饮料灌装生产过程，可有效提高灌装生产效率，并显著增加控制系统的可靠性和柔性。在现代生产生活中，自动化的应用越来越多，通过PLC实现智能控制可以在工厂生产中节省很多的人力物力。在饮料罐装生产线上用PLC控制罐装，同时做统计工作，可大大提高工厂的自动化水平。饮料罐装生产线上也需要自动化提高生产效率。本文主要介绍的是PLC的饮料灌装生产流水线的控制系统的设计。通过PLC实现智能控制可以在工厂生产中节省很多的人力物力。在饮料罐装生产线上用PLC控制罐装，同时做统计工作，可大大提高工厂的自动化水平。所设计该系统最终能够实现以下功能：该系统主要运用了PLC、传感器、继电器、加法器、行程开关等器件，利用PLC良好的自动控制性能，提高生产效率，能够实现饮料罐装生产过程的无人控制。该控制系统可节省大量电气元件、导线与原材料,缩短设计周期,减少维修工作量,提高加工零件合格率,进而提高生产率，而且程序调整修改方便灵活，提高了设备的柔性和灵活性。具有整体技术经济效益。2目录第一章可编程控制器概述11.1PLC的定义.....................................................................................................11.2PLC的组成.....................................................................................................11.3可编程控制器的分类和发展.........................................................................21.4PLC的功能.....................................................................................................21.5PLC的应用范围..............................................................................................2第二章任务及相关设计方案42.1任务的分析.....................................................................................................................42.2硬件设计方案..................................................................................................42.3软件设计方案..................................................................................................52.4经验设计方法..................................................................................................52.5逻辑设计方法..................................................................................................5第三章元器件的选择63.1电动机的选择.................................................................................................63.2断路器选用原则.............................................................................................73.3接触器的选型.................................................................................................73.4热继电器的选型.............................................................................................73.5行程开关电器、熔断器的选型......................................................................83.6传感器的选型..................................................................................................83.7红外发光二极管选型......................................................................................9第四章流水线灌装的工作原理9第五章系统硬件电路的实现115.1系统硬件结构图............................................................................................115.2电控系统与原理图设计................................................................................11第六章PLC控制部分硬件设计126.1PLC设计..........................................................................错误!未定义书签。6.2控制面板图.......................................................................错误!未定义书签。6.3梯形图..............................................................................错误!未定义书签。6.4指令表...............................................................................错误!未定义书签。第七章总结21参考文献：223第一章可编程控制器概述1.1PLC的定义:可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,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（InternationalElectricalCommittee）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。总之可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时其硬件需根据实际需要进行选用、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.2PLC的组成: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（I/O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的基本组成框图如图1所示：4图1PLC的基本组成框图1.3可编程控制器的分类和发展:（1）分类按I/O点数可分为大、中、小型三大类，通常可以定义为：小型：I/O点数在256点以下；中型：I/O点数在256～1024点之间大型：I/O点数在1024点以上。（2）发展方向发展方向分小型化和大型化两个发展趋势。小型PLC有两个发展方向，即小（微）型化和专业化。大型化指的是大中型PLC向着大容量、智能化和网络化发展，使之能与计算机组成集成控制系统，对大规模、复杂系统进行综合性的自动控制。1.4PLC的功能: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；6.数据控制，PLC具有数据处理能力；7.通信和联网；8.其它PLC还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、CRT模块。1.5PLC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。从应用类型看，PLC的应用大致可归纳为以下几个方面：（1）开关量逻辑控制利用PLC最基本的逻辑运算、定时、计数等功能实现逻辑控制，可以取代传统的继电器控制，用于单机控制、多机群控制、生产自动线控制等，例如：机床、5注塑机、印刷机械、装配生产线、电镀流水线及电梯的控制等。这是PLC最基本的应用，也是PLC最广泛的应用领域。（2）运动控制大多数PLC都有拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。这一功能广泛用于各种机械设备，如对各种机床、装配机械、机器人等进行运动控制。（3）过程控制大、中型PLC都具有多路模拟量I/O模块和PID控制功能，有的小型PLC也具有模拟量输入输出。所以PLC可实现模拟量控制，而且具有PID控制功能的PLC可构成闭环控制，用于过程控制。这一功能已广泛用于锅炉、反应堆、水处理、酿酒以及闭环位置控制和速度控制等方面。（4）数据处理现代的PLC都具有数学运算、数据传送、转换、排序和查表等功能，可进行数据的采集、分析和处理，同时可通过通信接口将这些数据传送给其它智能装置，如计算机数值控制（CNC）设备，进行处理。图2PLCI/O处理过程图执行用户程序输入端子输入调理电路输入缓冲器输入映像存储器输出映像存储器输出锁存器输出驱动电路输出端子生产现场输入信号受控元件允许（输入刷新）允许（输出刷新）6第二章任务及相关设计方案2.1任务的分析:近年来，饮料工业发展迅猛，碳酸饮料、果汁饮料、蔬菜汁饮料、含乳饮料、瓶装饮用水、茶饮料等品种不断丰富，产量上的“飘红”使得对设备市场的需求也呈“牛市”。因此，这方面的计术还要进一步发展和完善，以适应现代工业的需要。本次设计的任务是以三菱FX2N系列PLC作为处理核心，用行程开关、传感器将生产过程中的信号（如空瓶的运行的位置、饮料瓶的大小等等）处理后送给PLC处理器，由PLC对数据进行运算，然后输出驱动信号（如接触器、电磁阀等等）来完成饮料罐装生产过程的流水线操作。该系统的总体思路：此