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现金平台毕业论文-基于plc的饮料灌装机控制系统

2020-09-04 05:34

  毕业论文-基于plc的饮料灌装机控制系统设计_其它_高等教育_教育专区。毕业设计说明书 题 专 班 目 基于 plc 的饮料灌装机控制系统设计 业 级 机械制造与自动化 1001 班 学生姓名 指导老师 2016 年 1 月 3 日 目 摘要 录 …………

  毕业设计说明书 题 专 班 目 基于 plc 的饮料灌装机控制系统设计 业 级 机械制造与自动化 1001 班 学生姓名 指导老师 2016 年 1 月 3 日 目 摘要 录 ……………………………………………………………1 第一章 绪论………………………………………………………3 1.1 设计内容…………………………………………………………3 1.2 控制要求…………………………………………………………3 1.3 设计要求…………………………………………………………3 第二章 控制系统方案设计………………………………………4 2.1 饮料灌装流水线的基本结构……………………………………4 2.2 灌装流水线的工作原理………………………………………… 5 第三章 硬件控制设计……………………………………………6 3.1 PLC 的选择……………………………………………………… 6 3.2 传感器的选择…………………………………………………… 7 3.3 硬件电路的设计………………………………………………… 7 第四章 软件控制设计……………………………………………8 4.1 系统流程图……………………………………………………… 8 4.2 I/O 分配表………………………………………………………… 10 4.3 I/O 接线图………………………………………………………… 11 4.4 梯形图…………………………………………………………… 12 4.5 指令表…………………………………………………………… 14 第五章 调试说明…………………………………………………15 第六章 总结………………………………………………………15 致谢……………………………………………………………… 16 参考文献………………………………………………………… 17 摘要 随着计算机和网络通讯技术的发展, 企业对生产过程的自动控制和信息通讯 提出了更高的要求。饮料生产线比较复杂,生产环节也很多。其中饮料的灌装就 是饮料生产线上重要的生产环节。 控制系统主要由一台 PLC、 交流异步电机、 液罐、 多个灌装状态检测传感器、 故障报警蜂鸣器、 产量统计显示器等组成。其中电机用来控制运送饮料瓶的传送 带部分。 本控制系统有两个特点:一是输入、输出设备比较多;二是所需实现的控制 是顺序逻辑控制、模块控制以及计算统计功能。 采用 PLC 控制饮料灌装生产线,实现了饮料生产线的自动化、智能化。对劳 动生产率的提高,饮料质量和产量的提高具有深远的意义。 关键词 可编程序控制器(PLC)/自动化/智能化 1 Abstract With the computer and network communication technology, business-to-production process automation and information and communication put forward higher requirements. Beverage production line more complex production processes are also numerous. One drink is a beverage filling production lines most important production areas. Control system mainly by a single PLC, AC asynchronous motor, tank, multiple filling state detection sensor, fault alarm buzzer, the output statistics displays so on. One motor is used to control the delivery of beverage bottles conveyor belt parts. The control system has two characteristics: First, input and output devices are more; second is required in order to achieve control is logic control, module control, and computing statistical functions. Use of PLC control beverage filling production line, to achieve the soft drink production line automation and intelligence. On labor productivity gains, improve beverage quality and yield far-reaching significance. Key words: PLC ,Automation ,Intelligence 2 第一章 绪 论 1.1 设计内容 饮料灌装机控制系统设计 1.2 控制要求 (1)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。 (2) 当瓶子定位在罐装设备下时,停顿 1 秒,罐装设备开始工作,罐装过 程为 5 秒钟,罐装过程应有报警显示,5 秒后停止并不再显示报警(报警方式为 红灯以 0.3 秒时间间隔闪烁) 。 (3) 灌装完一瓶须进行称重比较:若大于或等于 700 克为正品,并计数 1 次,计数满 24 瓶为一箱,并令蜂鸣器报警一次(鸣响 1s) ;若小于 700 克则为 次品,同时也计数 1 次,计满 24 瓶为一箱,并令蜂鸣器报警一次(鸣响 2s)瓶 装饮料的重量以模拟量的形式自模拟量通道 A/D 输入(重量 Kg 与模拟量电压输 入及数字量的对应值可以自己设定) 。 (4)可以手动对计数值清零(复位) 。 1.3 设计要求 (1)I/O 编址 (2)I/O 端子接线)编程与调试 第二章 控制系统方案设计 3 2.1 饮料灌装流水线的基本结构 饮料灌装流水线 饮料灌装流水线 灌装流水线的工作原理 灌装流水线的运作是通过电机和灌装设备来控制的。通过电动机的运转,带 动流水线的工作。 而灌装设备的开通则直接控制饮料流通。通过输入 PLC 软件程 序,直接控制电机及流水线的运作.。流水线由传感器实时监控,由 PLC 控制, 控制准确。 当 PLC 运行时, CPU 根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序, 按序号作周期性的程序循环扫描,程序从第一条指令开始,逐条顺序执行用户的 程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令,再开始下一次扫描;如此周而复 4 始。实际上,PLC 扫描工作除了执行用户程序外,还要完成其他工作,整个工作 过程分为自诊断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。如图 2-1 所示: 图 2-1 PLC 循环扫描工作图 第三章 硬件控制设计 3.1 PLC 的选择 5 (1)PLC 的结构与特点: PLC 的构成从结构上分,PLC 分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不 可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模块、现金平台内存、电源模块、底板或 机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC 编程简介体积小, 重量轻, 耗电少, 接线编程简单, 可靠性高, 反应快, 可靠性高,抗干扰能力强。PLC 一经出现,由于它的自动化程度高、可靠性好, 设计周期短、 使用和维护简便等独特优点,备受国内外工程技术人员和工商业界 厂商的极大关注, 生产 PLC 的厂商孕起。 随着大规模集成电路和微处理器在 PLC 中应用,是 PLC 的功能不断得到增强,产品得到飞速发展。目前,PLC 在国内 外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通 运输、环保及文化娱乐等各个行业。 PLC 常用程序设计语言简介方源 可编程控制器程序设计语言。现金平台,在可编程控 制器中有多种程序设计语言,它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语 言、 功能模块图语言及结构化语句描述语言等。其中梯形图程序设计语言是用梯 形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是最广泛,最受欢迎的一种编 程语言。它采用梯形图程序设计语言,程序采用梯形图的形式描述。这种程序设 计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。 在梯级中,描述事件发生的条件表示在左面,事件发生的结果表示在后面。梯形 图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。 它来源于继电器逻辑控制系统的 描述。在工业过程控制领域,电气技术人员对继电器逻辑控制技术较为熟悉,因 此,由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎,并得到了广泛的应用。 (2)选择 PLC: 三菱公司是日本生产 PLC 的主要厂家之一。该公司生产的 FX2N 系列机型属 于高性能叠装式机型,是三菱公司上网典型产品,FX2N 系列 PLC 具有数十种编 程元件。FX2N 系列 PLC 编程元件的编号分为两部分:第一部分是代表功能的字 母。如输入继电器勇“X”表示、输出继电器用“Y”表示。第二部分为数字。数 字为该器件的序号。根据所需的用户输入输出设备及 I/O 点数,选择 FX2N 系列 型的 PLC 就可以满足控制系统的要求。 6 3.2 传感器的选择 传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号器件, 它获得的 信息正确与否,直接关系到整个系统的精度。 通过对各个传感器的工作环境和用途的分析确定各个传感器的型号分别是 (1)灌装监测传感器选型为:光电传感器(热型红外线)称重监测传感器的选型为:压力传感器(压阻式) 采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作,起到接通开关的作用。它是 利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行测量。 常温下工作且价格更便 宜,不受可见光的影响。 压电电阻型半导体压力传感器,灵敏度高,输出信号大,响应速度快,性能 稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。 3.3 硬件电路的设计 电气控制原理图如图 3-1 所示: 图 3-1 电气控制原理图 图 3.1 中断路器 QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5 将三相电源引入, 同时 QF1、 QF2、 QF3、 QF4、 QF5 为电路提供短路保护。电动机的过载保护分别由三个继 电器提供。 7 第四章 软件控制设计 4.1 系统流程图 设计的灌装过程是:自动操作模式,开关启动,传送带运送瓶子经过传感器 检测,若检测到瓶子,当瓶子定位在罐装设备下时,停顿 1 秒,罐装设备开始工 作,罐装过程为 5 秒钟,罐装过程应有报警显示,5 秒后停止并不再显示报警。 上述工作完成后压力传感器开始检测次品和正品。 依次有相应的传送带传送进行 加工,这样就完成了整个灌装工作的一个工作循环过程。系统设计流程图如图 4-1 所示。 8 开始 自动系统 按开始按钮SB0 传送带运行 否 检测到瓶子 光电传感器 是 延时1S 灌装饮料5S 灌装时间到 是 压力传感器 同时计数(计数=24) 检测到正品 检测到次品 同时计数(计数=24) 正品传送带运行 次品传送带运行 结束 图 4-1 饮料罐装流水线 I/O 分配表 根据对生产流水线控制系统的控制要求分析,其输入信号有系统的开启、 停 止按钮信号和手动清零按钮信号;输出信号有传送带驱动信号、警示灯信号,在 进行 I/O 地址分配时, 要特别注意不要产生地址冲突的错误。设计本控制系统共 使用了 6 个输入点,6 个输出点,I/O 分配如表 4-2 所示。 类别 元件 SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 KM1 KM2 KM3 KM4 HR HA PLC 元件 XO X1 X2 X3 X4 X5 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 作用 启动按钮 停止按钮 光电传感器 压力传感器 1 压力传感器 2 手动清零 启动传送带驱动电机 驱动灌装设备 启动正品传送带 启动次品传送带 报警显示 蜂鸣器响 输入(I) 输出(O) 表 4-2 I/O 分配表 10 4.3 I/O 接线图 根据 I/O 分配表得到 I/O 接线 I/O 接线 梯形图 当按下启动开关时,系统开始工作其实现过程如下: 12 图 4-4 梯形图 13 4.5 指令表 相应指令表如下: LD OR OUT LD OR ANI OUT ANI OUT LD OR ANI OUT LD OUT LD OUT OUT LD ANI OUT LD OUT X0 M0 M0 M0 Y1 X1 M2 M1 Y1 X2 M1 T1 M1 M1 T0 K10 T0 Y2 T1 K50 T0 T3 T2 K3 T2 T3 K3 LD ANI OUT LD AND OR ANI OUT LD OUT LD AND OR ANI OUT LD OUT LD ANI LD ANI OUT LD OR ANI T2 T1 Y5 M2 X3 Y3 X4 Y3 X3 C1 K24 M2 X4 Y4 X3 Y4 X4 C2 K24 M3 T4 M4 T5 Y6 C1 M3 T4 OUT OUT LD RST LD OR ANI OUT OUT LD RST LD ZRST ZRST END T4 K10 M3 C1 C1 C2 M4 T5 T5 K20 M4 C2 C2 X5 T0 T5 C1 C2 14 第五章 调试说明 ( 1 ) 在 电 脑 上 安 装 GX-Developer 软 件 , 程 序 编 号 后 , 将 程 序 输 入 GX-Developer 软件中,在电脑上进行初步仿线)先将 PLC 程序传入程序控制器中。 (3)对各个输入 I/O 口给信号处理,看各个输出口是否有相应的输出,如 果没有按照设计要求输出,对程序进行更改,直到各输出口有相应的输出。 (4)如果条件允许的话,用编程软件将程序输入 PLC 中,在确认 PLC 的 电源、外部接线和程序输入无误的情况下,接通电源,按照流程图的顺序进行调 试,最终使整个系统能准确、可靠的工作。 第六章 总结 通过饮料罐装机控制系统的课程设计,我从中掌握了什么是设计程序,设计 程序工作的基本过程及各阶段的基本任务,熟悉了设计程序总流程图,加深了对 PLC 的理解,课本上的知识是机械的表面。通过努力把课本上的知识变得更为简 单,对实验原理也有了更深的理解。通过这次课程设计,使我更为全面系统的了 解 PLC 的构造原理和基本实现方法。把课本的知识变得生动有趣,激发了我们的 学习积极性, 把学过的原理加以强化,把课堂学过的知识通过自己的设计程序表 示出来,加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验,理论联系实 15 际,对 PLC 的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细,一步一步调试下来,做 到准确无误。 这次课程使我意识到只有理论知识是远远不够的, 只有把所学的理论知识与 实践相结合起来,才是正确的,才能提高自己动手能力和独立思索的能力。同时 对于 PLC 发展历史、强大功能、应用领域以及系列知识得到了大概的系统认识, 也初步了解了一个完整的系统开发的过程,本次课设,对于创造思维的培养和开 发能力的锻炼有很大的帮助。 在编程过程中,领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的基础,而 且要求对各种程序有深刻的了解,同时深切感受到团队合作的重要性,尤其是在 查资料的过程中,人多力量大,大家一起努力,查找资料的效率就提高了许多, 大家在一起探讨,相互学习,分工细化,互相提高,解决问题的速度就快多了。 老师知识的帮助,经验的传授,也是本次课设的一道美丽的风景线,真正起 到了抛砖引玉的目的。 这次课设让我的动手能力得到了大大的锻炼,解决实际问 题的能力得到了大大的提高,为以后学习和工作奠定了一定的基础。 致 谢 通过这一阶段的努力,我的毕业论文《饮料灌装机控制系统设计》终于完成 了, 这意味着大学生活即将结束。 在大学阶段, 我在学习上和思想上都受益非浅, 这除了自身的努力外, 与各位老师、 同学和朋友的关心、 支持和鼓励是分不开的。 在本论文的写作过程中,指导老师,从选题到开题报告,从写作提纲,到一 遍又一遍地指出每稿中的具体问题, 严格把关, 循循善诱, 在此我表示衷心感谢。 同时我还要感谢在我这次毕业设计过程中给我极大关怀和支持的各位老师以及 关心我的同学和朋友。 16 参考文献 [1]廖常初.FX 系列 PLC 编程及应用[M].北京:机械工业出版社,2005. [2]谢克明.可编程控制器原理与程序设计[M].北京:电子工业出版社,2002. [3]戴一平.可编程控制器技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2004. [4]阮友德.电气控制与 PLC 实训教程[M].北京:人民邮电出版社,2001 [5]李道霖.电气控制与 PLC 原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2004. [6]张万忠.可编程控制器应用技术[M].北京: 化学工业出版社,2001. [7]王延才.电子技术[M].北京:高等教育出版社,2001 [8]台方.可编程序控制器应用教程. 北京:中国水利水电出版社,2001. [9]李颖.谭立新 基于 pc 和 plc 精确定量灌装控制系统【期刊论文】-制造业自 动化 2009 [10]范永胜.电气控制与 PLC 应用.北京:中国电力出版社,2007. 17