基于plc的饮料灌装生产线的控制系统设计

基于plc的饮料灌装生产线的控制系统设计内容摘要：

动 机 行 程 开 关光 电 传 感 器大 瓶小 瓶 图 2 饮料灌装生产流水线 结构 软件方案设计 PLC 软件方案设计有经验设计法，逻辑设计法等 梯形图的经验设计法是 运用 比较广泛的一种方法。 该方法的核心是输出线圈。 以下是 梯形图经验设计 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。 继电器电路图的中间继电器，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。 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。 在 电气控制线路 中 会发现 ,线路的接通和断开 ,都是 由 继电器等元件的触点来 控制泰山学院本科毕业论文 5 决定 的 ,故控制线路的 所有 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 根 上说是一种逻辑 性 线路 ,它满足 逻辑运算的基本规律。 具体步骤如下图 3 所示 : 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 3 PLC 逻辑设计步骤图 泰山学院本科毕业论文 6 3 系统元件的选择 PLC 控制要求和内容 及选型 PLC 可编 程控制器是工业自动化的基础。 在工业现场中用于 对大量的数字量和模拟量进行控制，例如电磁阀的开闭，电动机的启停， 温度、压力、流量的设 置与控制 ，产品的计数与控制等。 (1) 可靠性高，抗干扰能力强 微机虽然具有很强的功能，但单抗干扰能力差，工业现场环境的电磁干扰、电源波动、机械振动、温度和湿度的变化等都可能使一般通用微机不能实现正常工作。 而 PLC 是专为工业环境应用而设计的，故对可能受到的电磁干扰、高低温及电源波动等影响，其已在 PLC 硬件及软件的设计上采用了一定的措施。 如在硬件方面采用 了电和磁的屏蔽，对 I/O 接口采用了光电隔离技术，对电源及 I/O 接口线采用了数 种滤波等。 而在软件方面采用了故障监测、诊断、信息防护和复位等手段，一旦发生非正常状况， CPU 立马进行行之有效的方案，防止故障向更糟的方向发展，使 PLC 的可靠度大为提高。 (2) 机构简单，应用灵活 PLC 在硬件结构上采用模块化中的类似积木式的结构，输入和输出信号模块、通信模块及一些特别功能模块类型繁多。 面对不同的控制对象，可以方便、快速灵活地组合成完成其功能的控制系统。 (3) 编程方便，易于使用 PLC 采用了与继电器控制电路有许 多相似之处的梯形图作为主要的编程语言，形象直观 的程序 ， 简单易学 指令， 容易理解和掌握 编程步骤和方法，不需要具备专门的计算机知识， 使具有一定的电工和工艺知识的人员 可以在短时间内学会。 (4) 功能完善，适用性强 PLC 具有 强大的 对数字量和模拟量处理 的 功能，如 一般 逻辑、算术运算、 常见特殊函数运算等。 PLC 具有 多种 常用的功能，如 PID 闭环回路控制、中断控制等。 泰山学院本科毕业论文 7 PLC 还 可以扩展 好多 特殊功能，如高速计数、电子凸轮控制、伺服电动机定位、多轴运动插补控制等。 PLC 组成 的 多种工业网络， 可 实现数据传送、上位监 测 控 制 等功能。 PLC 的安装与接线 PLC 一般要求安装在环境温度为 0 到 55 摄氏度，相对湿度小于 85%，无粉尘、油烟，无腐蚀性及可燃性气体的场合中。 为了达到这一目的， 其不要安装在发热器件附近，不能安装在结露，雨淋的场所，在粉尘多，油烟大、有腐蚀性气体的场合安装时要采取封闭措施，在封闭的电器柜中安装时，要注意解决通风问题。 另外， PLC 要安装在远离强烈振动 和 电磁干扰源的 场合 ，否则需要 对其 采取减震及屏蔽措施。 PLC 的安装固定常有两种方式，一是直接利用机箱上的安装孔，用螺钉把 机箱固定在控制柜的背板或面板上；二是利用 DIN 导板安装，这需先将 DIN 导板 先 固定好，再将 PLC 与各种扩展单元卡上 DIN 导板。 并注意在 PLC 周围留足散热及接线的空间。 PLC 在工作前必须正确地接入控制系统，和其连接的主要有 PLC 的电源接线，输入输出器件的接线，通信线，接地线。 设计 PLC 控制时，应遵循以下基本原则 （ 1） 最大限度地满足被控对象的要求 （ 1） 最大限度地满足被控对象的要求 充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的要求，被称为设计系统的居于第一的目标和任务，这也是设计中最该铭记的一条原则。 这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行细致的调查研究，收集有关控制现场的资料，收集相关先进的中国、外国资料。 同时还要留心和在场的管理人员、监管人员、现场操作维修人员密切配合，相互深入沟通，定制相关控制方案 ，共同解决设计中的重点问题和疑难问题，力求方案准确高效的实施。 (2) 确保 PLC 控制系统安全可靠 保证 PLC 控制系统能够长期 安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的最为泰山学院本科毕业论文 8 重要原则。 这就要求设计者更加 全 面考虑系统 总体 设计、元器件选择、软件编程 ，以确保控制系统安全可靠。 例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在 特殊 非正常 条件下（如突然停 电再上电、按钮按错 ，继电器不动作 等），也能正常工作。 (3) 力求简单、经济、使用及维修方便 在充分满足被控制要求的基础上，一方面要注意不断地扩大工程的效率与利益，另一方面也要注意不断地降低其成本，力求工程的经济性。 这就要求设计者不仅应该使控制系统较简易、实惠，而且要使系统的使用及维护更简单、花费更低，不宜盲目地追求过程的自动化和高指标。 (4) 适应 生产 发展的需 要 这就要求在选择 PLC、输入输出模块、输入输出点数和内部存储器容量时，要适当留有一定的裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 事实 上 PLC 控制系统的设计 ：首先考虑的是 应是 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 的 设计， 最后 就是编写切实可行、 简单、高效的 PLC 程序，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 与可靠性 ，以及软件 PLC 程序中的 安全 性 考虑应该同步进行。 PLC 的工作原理 （ 1） PLC 的工作方式 PLC 采用的是周期性循环扫描的 工作方式。 （ 2） PLC 的工作过程 PLC 用户程序 的工作过程可分为输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。 PLC 的工作过程包括初始化， CPU 自诊断，通信信息处理， PLC 与外部设备交换信息，执行用户程序，输入输出信息处理等六步。 PLC 选型与硬件配置 选择 PLC,主要是确定它的生产厂家与型号。 挑选 生产厂家， 用户的要求、设计使用者的习惯、熟悉程度、配套产品的一致性 是 主要应考虑 的几个方面 ，编程泰山学院本科毕业论文 9 器等附加设备的通用性、技术服务等方面的因素 也应加以考虑。 在生产厂家确定后，它的型号主要决定于控制要求，在满足 设备控制要求的前提下，必须考虑生产成本。 选择 PLC 型号时应注意以下指标： 性能 配套。 考虑到生产规模的扩大、生产工艺的改进、控制任务的增加以及维护重接线的需要，在选择硬件模块时要留有适当的余量。 根据已经确定的 I/O 设备统计所需要的 I/O 信号的点数和类型，预留 10%至15%的空间 ，选择 I/O 信号模块。 根据特殊功能要求选择智能单元 . 根据通信要求选择通信接口模块。 依据 饮料罐装自动生产线的工艺流程图， PLC 控制系统 有均为开关量 的 9 个 输人信号。 PLC 控制系统 的 有 10 个 输出信号。 FX2N 系列的 PLC 有继电器输出方式，晶体管输出方式和双向晶闸管输出方式三种 , 继电器输出方式其特点是：可接通 交 、直流电源，其反应 慢，但有干结点，安全 性及其隔离性好，可靠性高；晶体管输出方式其特点是：只能接入 直流电源，无干接点，其响应速度最快 —— 场效应管输出模块的工频 可达 20kHz，但过 度负载能力较差；双向晶闸管输出方式其特点是：只能接入 交流电源，无干接点。 综合以上 相关 信息，并结合经济实用性的考虑，系统选用 FX2N32MR 型号的PLC：继电器输出 方式 ,输人点数输出点数均为 16 点，可 以满足工艺要求，且留有一定的余量。 便于以后的修改和扩展。 根据系统的性能与要求， PLC 输入 /输出端口地址的分配如表 4 所示。 PLC 的性能指标 3 .扫描速度 的配置及容量。 表 1 PLC I/O 端地址编号对照表 输入信号 输出信号 泰山学院本科毕业论文 10 名称 功能 编号 名称 功能 编号 SB0 启动按钮 X0 KM。