毕业论文-基于三菱fx2n-32mr-001plc饮料灌装生产流水线控制系统的设计

毕业论文-基于三菱fx2n-32mr-001plc饮料灌装生产流水线控制系统的设计内容摘要：

V DC 以下 (输出和 0V 之间 ) 剩余电压： 1V 以下 (流入电流为 100mA 时 ) 以下 (流入电流为 16mA 时 ) 短路保护 装 备 反应时间 以下 Equation Chapter (Next) Section 1 咸宁学院学士学位论文 8 4 系统的硬件电路实现 9 4 系统的硬件电路实现 系统硬件结构框图 系统的硬件分为主电路、控制电路、辅助电路三大部分，控制电路控制主电路，辅助电电路起辅助信号显示的作用，它们之间的关系如图 41 所示： 控制电路主 电 路辅 助 电 路 图 41 硬件电路关系图 主电路的设计 传送带用电动机 M1 来运行，并用接触器 KM1 来控制电 动机的运行与停止。 由热继电器 FR1 实现过载保护。 断路器 QF QF QF3 将三相电源引入，同时 QF QFQF3 为电路提供短路保护。 饮料罐装生产的主控制电路如图 42 所示。 3M 1L NP L C2 2 0 V2 4 VQ F 1K M 1Q F 3Q F 2 图 42 主控制电路图 咸宁学院学士学位论文 10 控制电路的 设计 PLC 控制系统的输人信号有 9 个，且均为开关量。 其中各种单操作按钮开关 6 个，分别 SB0 启动按钮、 SB1 停止按钮、 SB4 大包、 SB5 中包、 SB6 小包、 SB7 散装、SB10 手动复位按钮。 行程开关 1 个，传感器开关 1 个。 PLC 控制系统的输出信号有 10 个，其中 1 个用于驱动传送带电动机的接触器 KM1, 3 个电磁阀分别用于大瓶和小瓶的封盖及饮料罐装， 6 个用于生产线上的状态显示。 如图 43 所示。 FX 2 N 32 MR 001P LCX 10Y 0X 7X 6X 5X 3X 4X 2X 0X 1Y 4Y 3Y 2Y 124 VCO MCO M 2CO M 1Y 11Y 10Y 7Y 6Y 5???AC?? SB 0?? SB 1????SB 10???? ST 0????? S 024 V??????? KM 1????? HL 4?? SB 7?? SB 6?? SB 5?? SB 4????? YV 1???? YV 3???? YV 2?? HL 5?? HL 7?? HL 6???? HL 10???? HL 11???图 43 三菱 PLC 外部接线图 操作面板的设计 操作面板本着操作简单，直观明了的，对饮料罐装自动生产线的每一步都能准确显示，方便工作人员的工作为原则而设计。 如图 44 所示。 面板中的按钮有停止、启动和手动复位按钮，以及选择大包、中包、小包和散装4 系统的硬件电路实现 11 的按钮。 显示灯有大包、中包、小包和散装的显示灯 ，还有上电显示和灌装过程显示。 本系统还设置了两种灌装模式即大瓶、小瓶灌装，四种包装方式即大瓶的大、中、小包装和散装及小瓶的大、中、小包装和散装。 这样做有利于不同层次的需要。 启 启启 启 启 启 启 启 启 启 启 启 启 启启 启启 启启 启启 启启 启启 启 启 启启 启S B 0 S B 7S B 6S B 5S B 1 S B 4S B 1 0图 44操作面板外形图 咸宁学院学士学位论文 12 Equation Chapter (Next) Section 1 5 系统程序的设计 13 5 系统程序的设计 控制要求和控制过程分析 系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。 当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1s，灌装设备开始工作，灌装过程为 小瓶装 5s 钟 ，大瓶装8S 钟 ， 然后 均上盖时间为 2 秒， 灌装 和上盖 过程应有报警显示， 上盖过程 停止并不再显示报警；报警方式为红灯以 间隔闪烁。 与此同时对生产的饮料进行打包并计数，对于小瓶： 40 瓶为一大包， 30 瓶为一中包， 20 瓶为一小包；对于大瓶： 20 瓶为一大包， 15 瓶为一中包， 10 瓶为一小包。 在生产过程中可以对各计数器手动清零，系统每8 小时将所记数据送入指定的存储器中，然后将记数器清零。 在电动机运转时按下停止按钮，系统会马上停止工作：而在系统进行灌装和加盖时按下停止按钮，系统不会马上停止工作，而要待加盖工作完成后，系统最终停止工作。 系统过程 流程图和顺序功能图分别如下图 51 和图 52 所示。 I/O 端口分配 X0：启动 Y0：驱动电动机转动 X1：停止 Y1：灌装饮料 X2：行程开关 Y2：小瓶上盖 X3：传感器 Y3：大瓶上盖 X4：选择大包包装 Y4：显示大 包包装 X5：选择中包包装 Y5：显示中包包装 X6：选择小包包装 Y6：显示小包包装 X7：选择散装 Y7：显示散装 X10：手动复位 Y10：系统上电显示 Y11：灌装和上盖过程显示 咸宁学院学士学位论文 14 开 始上 盖 2 秒灌 装 饮 料停 顿 1 s上 盖 2 秒灌 装 饮 料停 顿 1 s初 始 化传 送 带 运 行检 测 饮 料 罐 大 小 大 瓶小 瓶是 否 按 下 启 动 按 钮是 否 到 灌 装 位 置是 否 按 下 停 止 按 钮是 否 装 满装 罐 和 上 盖 时 是 否按 下 过 停 止 按 钮是 否 装 满是否是是是是是否否否否否 图 51 过程流程图 M 8T 2 K 8 0Y 1T 4 K 2 0Y 3M 6M 4T 3 K 2 0Y 2T 1 K 5 0Y 1M 5M 3M 2M 1 Y 0T 0 K 1 0X 0T 3T 2T 1T 0 X 3T 0 X3M 7 X 2M 8 0 0 2T 4M 7 M 7M 7 图 52 顺序功能图 5 系统程序的设计 15 梯形图 初始化程序 初始化，启动时、按下复位钮和 8 小时将程序中用到的计数器置零 装箱选择程序 对生产好的饮料进行装箱选择： X4 X5 X6 X7 所对应的按钮 SB4 SB5 SB6 SB7 分别用于选择包装的类型：大包 中包 小包 散装。 咸宁学院学士学位论文 16 流水线主控程序 生产流水线主控电路的自动控制： 系统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料并上盖后，传送带驱动电机必须自 动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作；当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1s，灌装设备开始工作，对于大瓶灌装 8 秒钟，小瓶则灌装 5 秒钟，待灌装过程完毕再对饮料瓶进行上盖，上盖时间为 2 秒钟。 当系统正在运行装罐时，按下停止按钮，系统并不会马上停止运行，待上盖工作结束后，系统最终停止运转。 5 系统程序的设计 17 咸宁学院学士学位论文 18 闪烁报警程序 罐装和上盖过程中闪烁报警 记数程序 对于小瓶： 40 瓶为一大包， 30 瓶为一中包， 20 瓶为一小包；对于大瓶： 20 瓶为一大包， 15 瓶为一中包 10 瓶为一小包。 并且对所装箱和所生产饮料的数量进行计数。 5 系统程序的设计 19 数据传送程序 设定 8 小时传输一次数据，将各记数器中所记数据存储到指定的存储器中。 咸宁学院学士学位论文 20 6 程序调试 21 6 程序调试 利用软件 三菱 PLC 编程软件 GX 进行仿真运行调试。 装箱选择程序的仿真 X4 X5 X6 X7 分别对应大包 中包 小包和散装的按钮，选择不同的按钮按下，在控制面板上会显示出相应的包装。 主控制程序的仿真 X0（对应启动按钮）上电后 Y0（对应继电器线圈）上电并自锁，传送带运行，待写 X2（对应行程开关）上电后， Y0 失电，传送带停止， Y1（对应灌装电磁阀）上电，加饮料 5 秒钟后， Y1 失电，停止加料， Y2（对应上盖装置）上电，上盖时间为 2 秒。 咸宁学院学士学位论文 22 在传送带运转时， X2X3(对应光电传感器 )同时上电，表示检测到大瓶，此后灌装加料过程为 8 秒。 6 程序调试 23 在传送带运转时，按下停止按钮（即 X1 上电）系统马上停止工作。 在灌装加料和上盖时按下停止按钮，系统不会马上停止工作，而是待灌装和上盖工作结束后，最终停止运转。 咸宁学院学士学位论文 24 闪烁报警程序的仿真 系统灌装加料（ Y1 上电）和上盖（ Y2 上电）时，发光二极管报警器（ Y11）会闪烁报警。 记数程序的仿真 对于小瓶，每大包可装 40 瓶，并且最后对所装包 数进行记数。 Equation Chapter (Next) Section 1 7 结论与展望 25 7 结 论与展望 本文介绍了基于三菱 FX2N32MR PLC 的饮料灌装生产流水线的控制系统的设计。 该系统的设计包括硬件设计和软件设计。 硬件设计方面， 根据系统的控制要求对各硬件设备进行了选型并对三菱 FX2N32MR PLC 外部电路接线进行了设计；软件设计方面对软件设计的方法进行了概述，根据要求设计出梯形图并对它进行仿真调试。 仿真调试后的控制系统基本上满足以下控制要求： (1)能对空瓶进行运送、灌装，灌装量可根据空瓶大小设定；（ 2）对满瓶进行运送及计数，计数值包括累计计数、单位包装计数，单位包装计数量可根据包装大小设定；（ 3）能够实现手动复位。 利用 PLC 良好的自动控制性能，本文所设计的饮料灌装生产流水线的控制系统基本上实现了饮料罐装生产过程的无人控制。 但 对于大型的生产流水线来说，该系统就无法满足其更加复杂、准确、智能的控制要求。 该系统需要在传送速率，次品检测等诸多方面作出改进。 基于 PLC 的饮料灌装生产流水线的控制系统为饮料罐装生产提供了极大地便利，在各种饮料罐装生产行业迅猛发展。 随着生产社会化水平的不断提高，基于 PLC 的饮料灌装生产流水线的控制系统不仅仅局限于饮料罐装生产行业，它在现代的芯片封装，产品包装等流水线作业生产方面也有着相当广阔的前景。 咸宁学院学士学位论文 26 致 谢 首先感谢咸宁学院四年来对我的精心培养，这四年是我的一段比较快乐的时光，也是人生中一段宝贵的经历。 在本次课题设计中，指导老师周老师对我的帮助很大，虽然这段时间我的毕业设计进程“停滞不前”可老师没有将我放弃，一直不厌其烦的督促我，还不时地指导我，这让我很感动。 周老师对我的悉心帮助 为我打下 坚实 的 理论 基 础 知 识 ，提高 个 人能力都非常有益，在此我 对 周老 师 表示忠心的感 谢 和崇高的敬意。 参考文献 27 参考文献 [1] 孔凡真 .饮料无菌冷灌装生产线的应用是大势所趋 ［ J］ .饮料工业 ,2020， 10(12) [2] 刘军 .国外饮料灌装机现状为我国灌装机指明发展方向 ［ J］ . 中国包装工业 ,2020． 9(10) [3] 袁任光 .可编程序控制器 (PLC)应用技术与实列 [M].华南理工大学出版社 ,2020:810. [4] 柯龙瑞 .饮料灌装线设计应考虑的。