MCGS控制饮料罐装的应用

国家职业资格全省统一鉴定维修电工技师（国家职业资格二级）文章题目：MCGS控制饮料罐装的应用姓名：陈权身份证号：320411198909064930所在省市：江苏省常州市所在单位：江苏省常州技师学院MCGS控制饮料灌装的应用IMCGS控制饮料灌装的应用摘要：本文主要介绍了利用PLC控制器，通过传感器信号采集，实现对饮料灌装的控制，并使用MCGS组态软件在上位机进行实时监控。文章重点描述了饮料灌装控制部分的构成、MCGS的运行过程。系统利用MCGS作为开发平台,完成饮料灌装监控系统的软件设计，并根据计算机监控系统应满足的各项功能要求，将MCGS与PLC进行通讯连接，完成饮料灌装监控系统中数据采集，使系统达到了实时监控的效果。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。关键词:MCGSPLC饮料灌装传感器MCGS控制饮料灌装的应用II目录第一章饮料灌装的发展趋势1.1选题的背景意义----------------------------------------（1）1.2饮料灌装的发展与状况分析------------------------------（1）1.3饮料罐装系统工作的特点--------------------------------（2）1.4组态软件在饮料灌装中的应用----------------------------（2）第二章饮料控制系统总体设计2.1饮料灌装控制系统简介----------------------------------（3）2.2控制系统的组成----------------------------------------（3）2.3控制方案设计------------------------------------------（4）第三章硬件的理论与设计3.1硬件设计----------------------------------------------（5）3.2组态软件MCGS------------------------------------------（6）3.3MCGS种类与选择---------------------------------------（7）3.4FX2N-48MR-001PLC系列概述-----------------------------（8）3.4.1可编程控制器简介------------------------------------（8）3.4.2可编程控制器的特点----------------------------------（8）3.4.3PLC的基本工作原理----------------------------------（8）3.5元气件的功能与选用------------------------------------（9）第四章饮料灌装模型监控系统4.1饮料灌装模型的基本结---------------------------------（13）4.2MCGS监控与程序调试----------------------------------（13）4.3PLCI/O分配表设计-----------------------------------（16）4.4PLC外部接线图---------------------------------------（23）4.5控制流程图设计---------------------------------------（24）4.6控制功能图设计---------------------------------------（25）4.7plc程序---------------------------------------------（26）第五章小结-答谢词参考文献MCGS控制饮料灌装的应用1第一章饮料灌装的发展趋势1.1选题的背景意义作为通用工业控制计算机，可编程控制器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。几年前,动化技术只占包装机械设计的30%，现在已占50%以上，大量使用了微电脑设计和机电一体化控制。提高包装机械自动化程度的目的，一是为了提高生产率：二是为了提高设备的柔性和灵活性；三是为了提高包装机械完成复杂动作的能力。目前，就我国发展形势而言，自动化生产线的引进和快速发展是不可避免的。商品的快速消耗，使我国必须加快商品生产的步伐并提高产品的质量。自动化生产线的发展，促使了我国的供求走向的健康有序的发展，也必然会慢慢渗透到我国的各个行业中。饮料厂的自动化灌装生产线中已经有越来越多的流水线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完成电气部分的控制是工业电气自动化的主要发展方向。据调查统计表明，饮料行业自引进自动化生产线设备以来，生产力得到了大幅的提升，其产能大致提升为未引进前的3-5倍。其中，灌装精度更是手工灌装所无法比拟的。由此可见，自动化生产线的引进必然是大大的利于行业的发展和进步。1.2饮料灌装的发展与状况分析据数据统计，国内饮料市场2004年的产量增长了22.6%，2005年的产量增长了24%。随着饮料市场的不断发展，预计2015年饮料产量将达到3700万吨。然而，饮料行业的快速发展却不能掩盖企业成本压力逐渐加大的事实。纵观国内饮料市场上，糖价的上涨和国际石油价格上涨带来的PET价格的上涨，使饮料企业的成本大大提高。尽管如此，没有哪个饮料企业可以毫无顾忌地将产品提价，以防企业在市场竞争中在价格上处于劣势。企业在面对成本的压力时，只能从多方面进行自我消化和调节，而降低包装成本从而缓解一部分成本压力，无疑是许多饮料企业都采取的措施。在这种情况下，饮料行业在包装方面则呈现了一定的变化趋势。MCGS控制饮料灌装的应用2本文使用的是新型技术MCGS组态软件加以改良与创新进行成本的降低与成产率的提高。1.3饮料罐装系统工作的特点⑴饮料罐装系统均采用优质不锈钢板精制而成,平整光亮,耐腐蚀,对织物的磨损小且无损伤,机器使用寿命长；⑵饮料罐装系统振动小、运转平稳、经久耐用。⑶饮料罐装系统大幅度节省人力在全自动的环境下完成使系统达到了实时监控的效果。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活。1.4组态软件在饮料灌装中的应用新型的工业自动控制系统正以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备，与高可靠的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。在饮料灌装中软件对灌装现场进行实时监控，不必亲临现场就可以观察到整个货物的取放过程，给管理带来了很大的灵活性和方便性。MCGS控制饮料灌装的应用3第二章饮料控制系统总体设计2.1饮料灌装控制系统简介本次设计的饮料罐装系统是以节约人力为目的，在工业环境下，饮料灌装控制系统使用强度很大。要想在相对恶劣的条件下长时间连续工作，就需要饮料灌装控制系统控制系统更加稳定耐用，从而达到更好的经济收益。但是，对于控制系统来说，能达到如此的地步，就需要相当的技术标准。这样来说，成本就将大幅度提高。其过高的成本可以凭借其出色的性能所带来的经济效益来弥补。可编程序控制器是一种能够适应多种工业环境的控制装置，其稳定的性能受到广大工业生产者的好评。这种控制系统具有极高的可靠性和灵活性。应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。在性能价格比不断提高的同时，它所带来的成果越来越明显。综上，本次设计的饮料灌装控制系统将由PLC可编程序控制器来作为主要组成部分。2.2控制系统的组成本次设计的控制系统主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离散型指令为指令源。通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受控行为来指挥供电电路给电动机供电，实现了对模拟饮料灌装控制系统的控制。控制电路的组成主要包括：可编程序控制器、继电器组和连接电路（变频器）。其中，继电器为主要执行模块，PLC所发出的数字指令控制继电器线圈，而继电器的开合直接控制电源电路，实现对电动机的控制。另外，变频器只是作为演示时增强效果的连接装置，在电路中控制罐装时的电机转速，不作为必要装置。MCGS控制饮料灌装的应用4PLC执行控制电路电动机供电电路离散信号继电器开合图2.1系统结构框图在图2.1中可以看出，对供电电路的控制是本次设计的最终目的，也就是说，继电器的开合为控制电路的主要动作。饮料灌装的电动机是满足工业380V三相电源的交流异步电动机，要想改变电动机的旋转方向只需调换其中的任意两相。这就是继电器组的主要功能。2.3控制方案设计本次灌装矿泉水自动化生产线是根据四口灌装矿泉水自动化生产线的原理来设计的。其工作流程及原理如下：首先，人工将矿泉水瓶放置在自动化生产线上（自动化生产线的宽度仅够一个瓶身通过，且两端空隙不超过2毫米，瓶与瓶之间无空隙），启动机器，传送带将瓶子往前移，移至光电传感器下端时，传感器自动计数。瓶子前端有一铁杆拦住所有瓶子，当光电传感器计数至4个时，传感器此时传输信号给PLC，PLC控制后拦截杆，后拦截杆拦截第五个瓶子。延时2S后，传送带停止工作。PLC传输信号给气缸上的电磁阀，电磁阀开通，气泵对气缸充气，下压喷口到瓶口内，行程开关打向另一侧，传输信号给PLC，PLC传输信号给喷口上的电磁阀，电磁阀开通，椭圆齿轮流量计开始计算流量，喷口注水。灌装至流量计显示流量达成（一般为1L），此时，流量计传输信号给PLC，PLC关断电磁阀，喷口停止灌水。之后PLC传输信号给气缸电磁阀，喷口上抬置顶，行程开关复位。而后PLC控制主电机带动传送带。前一铁杆收回，而后拦截杆不收回，让前面四个瓶子继续传送，第五个瓶子不传送。延时4S后，前拦截杆伸出，而后拦截杆杆收回，光电传感器继续计数，第五个瓶子继续往前传送至第一个铁杆，而后往复此循环。结束后，装箱。本文只涉及到灌装的过程，至于装箱与存储可以考虑使用立体的仓库等。MCGS控制饮料灌装的应用5第三章硬件的理论与设计本章将给出本次设计的饮料灌装控制系统原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。3.1硬件设计硬件设计的整体思路就是通过MCGS输出的数字信号控制继电器组，达到控制电路的目的。如图3.1：图3.1主电路图3.2组态软件MCGS3.2.1MCGS的基本概念与基本结构随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。MCGS具有更大的使用性。（1）MCGS的基本概念MCGS(即MonitorandControlGeneratedSystem，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基MCGS控制饮料灌装的应用6于Microsoft运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。（2）MCGS的系统结构MCGS软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。用户的所有组态配置过程都在组态环境中进行，组态环境相当于一套完整的工具软件，它帮助用户设计和构造自己的应用系统。用户组态生成的结果是一个数据