饮料灌装生产流水线总体设计论文(编辑修改稿)

饮料灌装生产流水线总体设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

部分 的控制。 本设计鉴于 PLC 控制系统非常可靠，可以在恶劣环境下连续运转，操作简单，容易上手四大优点，利用 PLC 技术平台自主开发创新，将自动化技术中的电气和机械相结合在一起等技术有机结合在一起，将 PLC 代替以前的继电器、接触器控制的作用，构成实用、可靠的饮料灌装生产线 PLC 控制系统。 该控制系统可节省大量的电气元件、导线与原材料，缩短设计周期，减少维修工作，提高加工产品合格率进而提高生产率，而且程序调整修改方法方便灵活，提高了设备的柔性和灵活性，具有整体技术经济效益。 本课题探讨了如何利用德国西门子 PLCS7200 进行饮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。 任务的分析 本次设计使用 PLC 作为流水线控制处理的核心，处理器将处理来自各个设置好的 共 页 第 13 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 设备的发送过来的信号。 这些数据和计算信号通过 PLC，然后饮料灌装生产线的有效输出信号，准确的操作。 整体设计思想控制：进行全线的自动化生产控制，启动时， PLC 将第一预定控制系统流程线后。 输出继电器的动作来控制输送带停止和饮料的饮 料瓶灌装，并通过PLC 内计数器已灌装瓶数。 硬件方案设计 该生产流水线是运用饮料灌装机对瓶子进行饮料灌装，它能够连续的、不间断的实现饮料的灌装和封装，并且这一过程是稳定、高效的。 使用继电器计数充填。 生产线模型图填充如图 11 所示。 图 11 饮料灌装生产流水线模型 该系统的工作原理：一旦启动，传送带将由旋转电机运行驱动，当瓶检测传感器检测空瓶，行程开关闭合，电机停止，饮料通过预置时间填充空瓶的灌装设备，当满瓶传感器检测电动机回收瓶全自动控 制，如此反复循环，实现生产线。 为解决饮 料瓶大小不一的情况，本课题 采用的光电传感器是反射式的。 共 页 第 14 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 12 饮料灌装生产流水线结构图 软件方案设计 PLC 程序编制 解决方案是通过参考以往经验并有逻辑的进行设计。 经验设计法 在 一些典范基本 电路的设计上，按照被设计目标对 程序 控制的各项要求，对梯形图进行一步一步修正和改进。 有时候必需屡次地优化和修正梯形图，增添少许中央程序元件和触电，最终才获取满足要求的成果 [3].[12]。 这样的设计法没有通用的规律，需要一遍一遍的尝试，成功的偶然性也随之产生，因此最终 得到的结果是独一无二的，在进行软件设计时，软件设计者的经验和产品所能达到的效果有很大的关系， 通过这样的方法进行电路设计叫做经验设计法。 逻辑设计法 通过逻辑分析的方法，有利于对控制电路的分析，从而对得到最好的设计方案有很大的帮助，充分满足电路的设计与技术要求，并且可以有效减少多余的电路系统，获得耐用、有效的电路设计。 [3].[12]。 运用逻辑分析 法 进行电路设计通常 分为四步： 首先，选取合适的各项元件，并合理对 I/O 点进行分配，并确定各项元件的运行状态。 共 页 第 15 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 其次 ：找出需要的线圈所有开关边界线， 之后创建一一对应 的中间线圈。 再次 ：罗列出中间线圈及相应元件逻辑函数式，并 作出 对应的梯形图。 最后：对 梯形图 进行全面的改进 ， 使 PLC 的运行系统和生产要求相对应。 逻辑设计步骤图如图 13。 明 确 设 计 任 务 和 技 术 条 件修 改 软 件 ， 硬 件联 机 调 试局 部 模 拟 运 行安 装 P L C程 序 检 查 调 试I / O 配 线编 制 程 序制 作 控 制 区系 统 总 体 设 计P L C 机 型 选 择 是 否 满 足 要 求。 交 付 使 用整 理 系 统 文 件系 统 试 运 行程 序 备 份否是 图 13 PLC逻辑设计步骤图 共 页 第 16 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ PLC 的简介 可编程控制器是在工业生产 中各种恶劣 条件下进行 研究出来的数据运算控制 系统。 用于控制多种种类的设备和不同情况下的生产操作。 可编程控制器和相关的配置，应该是形成便于控制系统生产的一个总 体，并且能够容易增加其功能 [3].[16].[11]。 综上所述， PLC 就是一个可以通过设计出来的程序来控制产业生产的微型计算机，除了能实现许许多多的效用外，另有连接通信其他微机的功用。 （ 1） PLC 的结构： PLC 是由输入模块、输出模块、 CPU 和编程器组成，此外另有给 PLC 里面的电路供应电源的电源部件 [3]。 图 21 PLC的基本结构框图 （ 2） PLC 的主要特点： ① 编程方式易学：梯形图的原理是通过运用大量的编程语言的 PLC，它的电路标识和表示方法跟继电器的控制电路图类似，梯形图语言更加形象生动，简单易学，电气工程技术人员一般来讲对继电器的原理图都非常了解，那么他们只需要花费几天的时间就能充分掌握梯形图语言，并用来编制用户程序； ②功效强，机能比高：每台 PLC 内部都有几百甚至上千个用户可以选择使用的程序编制元件，功能性很强，能够对机械设备完成复杂多样的控制操作。 而继电器控制系统要达到与之相似的效用，就需要相当可观的花费了； ③ 有完整的硬件配套设施，能够适应各种环境，可用性很强 :已经规范化的各种PLC 产品，用户可以选择各种各样的硬件配置来满足需要，用户还可以通过对系统不同的配置，达到不一样的效用，构成的系统也就不一样。 PLC 的安设接线也非常简易，正常情况下将 PLC 以外的线路接头跟 PLC 的端子相连即可。 PLC 的符合能力恒强，正常情况下能够直接启动运行电磁阀和功率较小的交流接触器。 ； ④ 运行稳定，很少受外界环境影响 ：许多中间和时间继电器被 PLC 的软件系统所取代， PLC 的外部只留下了数量很 少的输出硬件元件和输入硬件元件，这使它的接线数量是继电器控制十分之一到百分之一 ,因为接触端口和线路的减少有效降低了接触不良的问题； 中央处理 单元 CPU（板） 输入接口部件 输出接口部件 电源部件 受控元件 驱动 接触器 电磁阀 指示灯等 接受 现场信号 按钮 继电器触点 行程开关等 共 页 第 17 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ⑤程序 的设计 相对简单，设备安装、调试容易 ； ⑥ 故障率低，有效降低维修工的工作强度 ； ⑦体积小，耗能低。 （ 4） PLC 的工作原理： 工作方式 —— 周期循环扫描 进展中的工作 —— 自诊断，输入样本，扫描过程中，输出刷新 阶段 图 22 PLC的工作过程示意图 （ 5） PLC 的应用领域： ① 数字量逻辑控制； ②运动控制； ③ 闭环过程控制； ④数据处理； ⑤通信联网。 PLC 的选择原则 PLC 选取的基本原则：功能复合需求的条件下，选用最实用的、维修简单、性价比最好的机型。 在相对固定的过程。 良好的环境条件（少量修复）的场合，应选用PLC 的总体结构； 在其他情况下，最好是使用 PLC 的模块化结构。 开关量控制和开关控制，用很少的工程项目来进行模拟控制，控制的速度不考虑范围内。 因此，低档机的选择也可以是 A 与 D 之间的相互转变 ， 相加或者相减，加强低档机传送数据的能力 ，满足要求。 在操作复杂多变 ，条件要求较 严格 的条件下（如完成ＰＩＤ运算、闭环控制、通讯联 输入处理 程序处理 输出处理 输入端子 输入映像寄存器 执行用户程序 内部存储器刷新 输出映像寄存器 输出端子 输入信号 输出信号 共 页 第 18 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 网等），可视 系统 的 难易程度 来 采用 相对应的机器。