基于plc的饮料灌装生产流水线控制系统的设计论文

基于plc的饮料灌装生产流水线控制系统的设计论文内容摘要：

运行资金的增加。 因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。 这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。 (4) 适应发展的需要 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。 这就要求在选择 PLC、输入 /输出模块、I/O 点数和内存容量 时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 实际上 PLC 控制系统的设计，按照国外发达国家的标准：首先考虑的是系统的安全性、可靠性设计，然后才是根据控制工艺要求进行控制流程设计，然后就是编写切实可行、高效的 PLC 程序，这里在安全性、可靠性设计要求的前提下，编写相应的 PLC 程序非常重要，硬件上保证的安全性，以及软件 PLC 程序中的安全考虑应该同步进行 任务的分析 本次设计的任务是以 S7300 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：此生产线为全自动控制的，生产线一旦上电， PLC 将通过软件对生产线进行自动控制：通过输出继电器控制传送带的停转和对饮料瓶灌装的控制，实现对系统状态的显示，并且通过 PLC 内部的计数器对所生产的产品进行计数。 河 北化工医药职业技术学院毕业论文 10 硬件方案设计 饮料的灌装是采用了饮料灌装机，饮料灌装机将灌装装置以及封盖装置集合在一起，使饮料的灌装稳定、高效的完成。 对于饮料瓶大小的区别是通过 反射式光电传感器工作来实现的。 利用辅助继电器对计数器进行正电平触发来实现对所生产产品的计数。 生产流水线结构如图 11 所示。 系统的工作原理：系统一旦上电，传送带驱动电动机运转，待空饮料瓶行至行程开关，行程开关闭合，电动机停转，灌装设备通过阀门的关断来控制饮料灌装的时间，待饮料灌装过程完毕后电动机恢复转动，如此循环实现生产线上的自动控制。 对于传送带上的饮料瓶大小的区分，是通过下图中所在位置的反射式光电传感器工作来实现的。 软件方案设计 PLC 软件方案设计的方法有经验设计法，逻辑设计法等。 （ 1） 经验设计法 梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法。 这种方法没有普遍的规律可以遵循 ,具有很大的试探性很随意性 ,最后的结果不是唯一的。 该方法的核心是输出线圈。 以下是经验设计方法的基本步骤：。 PLC 的输入信号和输出负载，画出 PLC 的外部接线图。 ，时间继电器对应的梯形图中的辅助继电器（ M）和定时器（ T）的元件号。 （ 2） 逻辑设计法 逻辑设计法的理论基础是逻辑代数。 而继电器控制系统的本 质是逻辑线路。 看一个电气控制线路都会发现 ,线路的接通和断开 ,都是通过继电器等元件的触点来实现的 ,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的开，合两种状态。 因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路 ,它符合逻辑运算的基本规律。 具体步骤如下图 12 所示 : 河 北化工医药职业技术学院毕业论文 11 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 12 PLC 逻辑设计步骤图 第 3 章 元件的选择 PLC 的选型 根据饮料罐装自动生产线的工艺流程图， PLC 控制系统的输人信号有 9 个，且均为开关量。 PLC 控制系统的输出信号有 10 个。 河 北化工医药职业技术学院毕业论文 12 PLC 主要主要考虑一下几点： I/O 信号的点数：根据已确定的 I/O 设备统计所需要的 I/O 信号的点数，选择是否支持扩展机架的 CPU。 网络通讯的模式：根据控制要求的信号传输方式所需要网络接口的形式，选择支持现场总线的网络、工业以亚太网络或点到点通讯的 CPU。 如果网络有路由要求，则选择集成了该功能的 CPU。 PLC 输入 /输出端口地址的分配如表 13所示。 输入信号 输出信号 名称 功能 编号 名称 功能 编号 SB0 启动按钮 KM1 传送带电动机 SB1 停止按钮 YV1 灌装电磁阀 ST0 行程开关 YV2 小瓶封盖 S0 光电传感器 YV3 大瓶封盖 SB4 大包 HL4 大包 SB5 中包 HL5 中包 SB6 小包 HL6 小包 SB7 散装 HL7 散装 SB10 手动复位 HL10 系统上电显示 HL11 灌装过程显示 表 13 PLC I/O 端地址编号对照表 电动机的选型 目前市面上的电动机类型多种多样，用于驱动传送带传送的电动机的类型也数不胜数[1314]。 基于该系统的控制要求与各类型电动机的结构特点和工作场合，并考虑到经济性和实用性，本系统选择的电动机型号为 Y132M4，其性能参数如表 14 所示。 电流 电压 最大转矩 额定转速 极数 频率 额定功率 A 380V 1440 r/min 4 50 Hz 表 14 Y132M4 型电动机的性能参数 河 北化工医药职业技术学院毕业论文 13 接触器的选型 接触器是一种用来接通或断开带负载的交 直流主电路或大容量控制电路的自动化切换器，主要控制对象是电动机。 通用接触器可大致分以下两类。 1）交流接触器。 主要有电磁机构、触头系统、灭弧装置等组成。 常用的是CJ 0CJ1 CJ12B 等系列。 2）直流接触器，一般用于控制直流电器设备，线圈中通以直流电，直流接触器的动作原理和结构基本上与交流接触器是相同的。 接触器的选型有诸多因素外与负载密切相关一般三相异步电机的起动电流为额定电流的 35 倍。 所以接触器的额定电流为： IN=36A (31) 综上所述，本系统选用 CJ1040 接触器：额定电流为 40A,额定电压为 380V。 热继电器的选型 热继电器由两部分组成，每一部分安装的位置不同。 一部分是主触点，接在电动机与接触器 KM 之间。 另一部分是接在控制电路中，与接触器 KM 的线圈电路相串联。 热继电器在控制线路中起过载保护的功能。 热继电器是采用双金属热元件，动作机构，常闭触头和常开触头，复位按钮及整定电流调节旋钮等构成。 根据双金属热元件的数目可分为两极和三极型热器，而三极型又分带断相保护和不带断相 保护两种。 主电动机 M1 的额定电流 15A， FR1 可以选用 JR16，热元件电流为 20A，电流整定范围为 1422A 工作时将额定电流调整为 15A。 开关电器、熔断器的选型 行程开关是一种由物体的位移来决定电路通断的开关，选用型号为LXK2131 型。 熔断器选用 RL115 型熔点器，熔体的额定电流为 30A。 河 北化工医药职业技术学院毕。