飲料罐裝生產(chǎn)流水線的plc設(shè)計(jì)論文

飲料罐裝生產(chǎn)流水線的plc設(shè)計(jì)論文,飲料,罐裝,生產(chǎn),出產(chǎn),流水線,plc,設(shè)計(jì),論文 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)小組 第 1 組 班級(jí) 機(jī)電 14-1 班 專業(yè) 機(jī)械電子工程姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工 姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工說明書及接線圖流程圖及I/O 分配小組成員說明書及梯形圖流程圖及I/O 分配設(shè)計(jì)題目 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作；當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為 5 秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5 秒后停止并不再顯示報(bào)警；用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999 瓶；可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零。1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定系統(tǒng)總體方案；2、硬件部分設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)確定的總體方案，選擇硬件的型號(hào)及參數(shù)；（2）畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖或硬件電路圖、接線圖。3、程序設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)系統(tǒng)功能要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件流程，畫出總體流程圖；（2）畫出各功能模塊的流程圖，編寫各功能模塊程序。4、撰寫課程設(shè)計(jì)論文（字?jǐn)?shù)不少于 8000 字。）設(shè)計(jì)時(shí)間：2017 年 12 月 18 日至 12 月 31 日答辯時(shí)間：2017 年 12 月 31 日主要參考文獻(xiàn)、資料：[1] 張萬忠.電器與 PLC 控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2] 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[3] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.[4] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.[5] 廖常初. 可 編 程 序 控 制 器 應(yīng) 用 技 術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 2005.[6] 范永勝.電氣控制與 PLC 應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007.[7] 黃明琪.可編程控制器[M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2003.梯形圖：流程圖：《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 內(nèi) 容序號(hào) 文 件 名 稱 數(shù) 量1 說明書 1 份2 任務(wù)書 1 份3 流程圖 1 張4 硬件接線圖 1 張5 程序 1 份學(xué)生姓名： 班 級(jí)： 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 專 業(yè): 機(jī)械電子工程 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 課程設(shè)計(jì)說明書-0-飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 設(shè)計(jì)摘 要隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的自控制和信息通訊提出了更高的要求。飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的罐裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。控制系統(tǒng)主要由一臺(tái) PLC、交流異步電機(jī)、液罐、多個(gè)罐裝狀態(tài)檢測(cè)傳感器、故障報(bào)警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)顯示器等組成。其中電機(jī)用來控制運(yùn)送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實(shí)現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能。西門子 S7-200 系列 PLC 在模塊控制、高速計(jì)數(shù)和計(jì)算方面的功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了 S7-200 型號(hào)的 PLC 進(jìn)行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，又滿足了被控對(duì)象的控制要求。采用 PLC 控制飲料罐裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了如何利用德國西門子 S7-200 進(jìn)行飲料罐裝生產(chǎn)流水線的控制，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖 PLC 控制 I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了飲料罐裝的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞 PLC ；自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書-1-目 錄摘要 .I第 1 章 緒論 .41.1 課程設(shè)計(jì)的目的 41.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 41.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .41.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容 .41.3 課程設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù) 4第 2 章 PLC 與生產(chǎn)流水線簡(jiǎn)介 .52.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述 52.1.1 生產(chǎn)流水線的概念 .52.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點(diǎn) .52.2 PLC 的概述 .52.2.1 PLC 的定義 52.2.2 PLC 的基本組成 62.2.3 PLC 的功能與特點(diǎn) 62.2.4 PLC 的應(yīng)用范圍 8第 3 章 總體方案設(shè)計(jì) .93.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理 93.2 控制要求 93.3 方案的比較選擇 103.4 傳感器的選擇 10第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .124.1 PLC 類型特點(diǎn)分析與確定 .124.2 PLC 控制部分硬件設(shè)計(jì) .124.2.1 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖 134.2.2 硬件電路設(shè)計(jì) .134.3 I/O 口的分析與確定 .154.3.1 I/O 分配表及元件清單 15第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .175.1 系統(tǒng)流程圖 175.2 梯形圖 18總結(jié) .22致謝 .23參考文獻(xiàn) .24課程設(shè)計(jì)說明書-2-第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握各種低壓電器和 PLC 的結(jié)構(gòu)原理、選用及使用；正確處理使用中出現(xiàn)的各種問題；了解器件和系統(tǒng)的關(guān)系；培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、分析問題和解決問題的能力、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)要求正確地設(shè)計(jì)主電路和控制電路，合理地選擇各種低壓電器和 PLC 控制器，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)有關(guān)的編程方法和語言，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制程序并圓滿完成調(diào)試工作。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算1. 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析和控制功能原理方案的確定。2. 根據(jù)總體控制要求，進(jìn)行硬件的選擇和計(jì)算。3. 根據(jù)設(shè)計(jì)方案和硬件的選擇情況，進(jìn)行軟件程序的編寫和仿真。1.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容1. 控制方案的流程圖。2. 主電路和控制電路硬件接線圖。3. 編寫控制程序。4. 編制設(shè)計(jì)控制說明書。1.3 課程設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：電機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min，n2=1440r/min。課程設(shè)計(jì)說明書-3-第 2 章 PLC 與生產(chǎn)流水線簡(jiǎn)介2.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述2.1.1 生產(chǎn)流水線的概念生產(chǎn)流水線是生產(chǎn)型企業(yè)最常用的制造產(chǎn)品的形式，它是由一群人或機(jī)器人在一個(gè)接一個(gè)的完成一項(xiàng)半成品或成品的加工及檢驗(yàn)和包裝，由于是有些采用行走的輸送帶承載被加工的物品，因此被稱為流水線生產(chǎn)。2.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點(diǎn)（1）板鏈?zhǔn)窖b配流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。（2）滾筒式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運(yùn)行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測(cè)而不影響整個(gè)流水線的運(yùn)行。（3）皮帶式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音小；可以實(shí)現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長距離的輸送。（4）差速輸送流水線 特點(diǎn)：差速輸送流水線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運(yùn)動(dòng)或停止，工件在兩端可以自動(dòng)頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、機(jī)械手等。2.2 PLC 的概述2.2.1 PLC 的定義可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯課程設(shè)計(jì)說明書-4-運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.2.2 PLC 的基本組成PLC 的基本組成可歸為四大部件：1．中央處理單元（CPU 板）——控制器的核心；2. 輸入部件——連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與 CPU 之間的接口電路；3. 輸出部件——送出 PLC 運(yùn)算后得出的控制信息；4. 電源部件——為 PLC 內(nèi)部電路提供能源。另外，還必須有編程器——將用戶程序?qū)戇M(jìn)規(guī)定的存儲(chǔ)器內(nèi)。2.2.3 PLC 的功能與特點(diǎn)1、PLC 的功能 ：（1）邏輯控制；（2）定時(shí)控制；（3）計(jì)數(shù)控制；（4）步進(jìn)(順序)控制；（5）PID 控制、數(shù)據(jù)控制；（6）PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)；（7）其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。2、PLC 的特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，單抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化等都可以使一般通用微機(jī)不能正常工作。而 PLC 是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，故對(duì)于可能受到的電磁干擾、高低溫及電源波動(dòng)等影響，已在 PLC 硬件及軟件的設(shè)計(jì)上采用了措施。如在硬件方面采用了電和磁的屏蔽，對(duì) I/O 接口采用了光電隔離，對(duì)電源及 I/O 接口線采用了多種濾波等。而在軟件方面采用了故障檢測(cè)、診斷、信息保護(hù)和恢復(fù)等手段，一旦發(fā)生異常，CPU 立即采取有效措施，防止故障擴(kuò)大，使 PLC 的可靠性大大提高。（2）.功能完善，適用性強(qiáng)：PLC 具有對(duì)數(shù)字量和模擬量很強(qiáng)的處理功能，如邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、特殊函數(shù)運(yùn)算等。PLC 具有常用的控制功能，如 PID 閉環(huán)回路控制、中斷控制等。PLC 可以擴(kuò)展特殊功能，如高速計(jì)數(shù)、電子凸輪控制、伺服電動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書-5-機(jī)定位、多軸運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制等。PLC 可以組成多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān)控等功能。（3）編程方便，易于使用：PLC 采用了與繼電器控制電路有許多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，程序形象直觀，指令簡(jiǎn)單易學(xué)，編程步驟和方法容易理解和掌握，不需要具備專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 （4）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活 ：PLC 在硬件結(jié)構(gòu)上采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號(hào)模塊、通信模塊及一些特殊功能模塊品種齊全。針對(duì)不同的控制對(duì)象，可以方便、靈活地組合成不同要求的控制系統(tǒng)。硬件接線簡(jiǎn)單，一般不需要很多配套的外圍設(shè)備。3、設(shè)計(jì) PLC 控制時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 （2）保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 實(shí)際上 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，按照國外發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)：首先考慮的課程設(shè)計(jì)說明書-6-是系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計(jì)，然后才是根據(jù)控制工藝要求進(jìn)行控制流程設(shè)計(jì)，然后就是編寫切實(shí)可行、高效的 PLC 程序，這里在安全性、可靠性設(shè)計(jì)要求的前提下，編寫相應(yīng)的 PLC 程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件 PLC 程序中的安全考慮應(yīng)該同步進(jìn)行。2.2.4 PLC 的應(yīng)用范圍目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制；2.運(yùn)動(dòng)控制；3.過程控制；4.數(shù)據(jù)處理。課程設(shè)計(jì)說明書-7-第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)3.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理罐裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和罐裝設(shè)備來控制的。通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而罐裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入 PLC 軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由 PLC 控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。3.2 控制要求1．系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。2．當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為 5 秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5 秒后停止并不再顯示報(bào)警。3．用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999 瓶。4．可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）。設(shè)計(jì)中包括 PLC 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 PLC 控制軟件部分設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分：1.分析控制要求，選擇對(duì)應(yīng)的傳感器及其他部件、并寫出 I/O 量功能表；2.選擇合適的 PLC 機(jī)型；3.畫出 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖。軟件設(shè)計(jì)部分：1.控制系統(tǒng)順序功能圖；2.梯形圖；3.指令表。課程設(shè)計(jì)說明書-8-罐裝流水線示意圖如圖 3-1 所示：圖 3-1 飲料罐裝流水線示意圖3.3 方案的比較選擇檢查空瓶滿瓶個(gè)數(shù)時(shí)應(yīng)用液位傳感器檢測(cè)飲料是否罐裝到要求的液位，但由于有計(jì)時(shí)器定時(shí)罐裝時(shí)間，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有此要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與簡(jiǎn)化系統(tǒng)要求，不選擇液位傳感器。本系統(tǒng)在程序編寫時(shí)，采用了調(diào)用子程序，使程序模塊化，簡(jiǎn)潔有序，實(shí)現(xiàn)了罐裝的自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)罐裝，自動(dòng)循環(huán)，自動(dòng)計(jì)數(shù)，滿足了系統(tǒng)的要求。3.4 傳感器的選擇信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件。廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。它獲得的信息正確與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精度。外界進(jìn)入傳感器的信號(hào)幅度是很小的，而且混雜有干擾信號(hào)和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號(hào)整形成具有最佳特性的波形，有時(shí)還需要將信號(hào)線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電課程設(shè)計(jì)說明書-9-路完成的。成形后的信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到微處理器。灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）。采用紅外線傳感器來監(jiān)測(cè)空瓶子的到來后動(dòng)作，起到接通開關(guān)的作用。它是利用被測(cè)物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進(jìn)行測(cè)量。課程設(shè)計(jì)說明書-10-第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC 類型特點(diǎn)分析與確定PLC 的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可按照一定規(guī)則組合配置。PLC 編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC 一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn) PLC 的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中應(yīng)用，是 PLC 的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。PLC 常用程序設(shè)計(jì)語言簡(jiǎn)介方源 可編程控制器程序設(shè)計(jì)語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。4.2 PLC 控制部分硬件設(shè)計(jì)分析對(duì)象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，選擇適合的PLC 機(jī)型及外設(shè)，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制 PLC 控制電路硬件接線圖，編制 I/O 接口功能表。課程設(shè)計(jì)說明書-11-4.2.1 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的 PLC 控制電路硬件接線圖4.2.2 硬件電路設(shè)計(jì)1．電動(dòng)機(jī)的選擇：電動(dòng)機(jī) M1 型號(hào)為 Y132M-4，額定電壓為交流380V，額定電流為 15A，頻率為 50HZ，功率為 7.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min。Y132M-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)功率：7.5KW 電壓：380V 電流：15A 絕緣：B 噪音：83dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900 r/min。廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。電動(dòng)機(jī) M2 型號(hào)為 Y90S-4，額定電壓為交流 380V，額定電流為2.8A，頻率為 50HZ，功率為 1.1KW，轉(zhuǎn)速為 1440r/min。本設(shè)計(jì)使用 M1、M2 兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別控制傳送帶的直線運(yùn)動(dòng)和飲料的罐裝動(dòng)作。課程設(shè)計(jì)說明書-12-控制的主電路接線圖如圖 4-2 所示：圖 4-2 主電路接線圖2.熔斷器選擇原則斷路器的作用：斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開斷 1500V，電流為 1500-2000A 的電弧，這些電弧可拉長至 2m 仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。 吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時(shí)把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。斷路器選用原則；1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓；2）空開額定電流大于等于線路負(fù)載電流；3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時(shí)電流值達(dá)到脫扣器整定值時(shí)，空開瞬時(shí)跳閘。一般 D 型代號(hào)的空開出廠時(shí)，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的 8-12 倍。）也就是說短路跳閘而電機(jī)啟動(dòng)電流是可以避開的。 根據(jù)三個(gè)電動(dòng)機(jī)的額定電流，并根據(jù) PLC 和變壓器選擇 FU1 和 FU2課程設(shè)計(jì)說明書-13-的型號(hào)。系統(tǒng)為自動(dòng)操作模式：（1）自動(dòng)操作模式一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。（2）報(bào)警當(dāng)灌裝裝置開始灌裝飲料時(shí)，報(bào)警裝置得到 PLC 輸出信號(hào)，此時(shí)，報(bào)警燈亮，開始報(bào)警，5 秒鐘以后，灌裝結(jié)束，同時(shí)報(bào)警結(jié)束。4.3 I/O 口的分析與確定課程設(shè)計(jì)任務(wù)中要求用 PLC 對(duì)飲料灌裝生產(chǎn)流水線進(jìn)行控制，需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕 SB1，一個(gè)停止按鈕 SB2，一個(gè)定位裝置 SL,兩個(gè)傳感器SR1、 SR2 檢測(cè)滿瓶數(shù)及空瓶數(shù)，還要求有一個(gè)手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零裝置以及兩個(gè)輸出裝置傳送帶電機(jī)和報(bào)警器。4.3.1 I/O 分配表及元件清單飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的 PLC 控制 I/O 分配表如表 4-1 所示：表 4-1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制 系統(tǒng)的 PLC 控制 I/O 分配表課程設(shè)計(jì)說明書-14-元件清單如表 4-2 所示：表 4-2 元件清單課程設(shè)計(jì)說明書-15-第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)流程圖飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖如圖 5-1 所示：圖 5-1 飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖課程設(shè)計(jì)說明書-16-在罐裝飲料生產(chǎn)流水線的控制中，按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶開始工作，與此同時(shí)開始運(yùn)行空瓶、滿瓶計(jì)數(shù)程序。當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到空瓶到達(dá)時(shí)，斷開傳送帶電機(jī)，停留一秒使傳送帶穩(wěn)定后，控制裝瓶的裝置啟動(dòng)。5 秒裝瓶結(jié)束開始啟動(dòng)傳送帶電機(jī)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作。按下停止按鈕時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)流程停止工作。5.2 梯形圖梯形圖是 PLC 編程的高級(jí)語言，所有 PLC 廠家的 PLC 產(chǎn)品均支持梯形圖語言編程。梯形圖只有觸點(diǎn)（表示輸入條件）、線圈（表示輸出結(jié)果）和指令盒（表示一些復(fù)雜功能的附加指令）三種基本指令格式，利用梯形圖編程器可以建立與電氣原理圖相類似的程序，具有梯級(jí)或網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，有利于程序的閱讀理解、運(yùn)行調(diào)試和修正很容易被 PLC 編程人員和維修人員接受和掌握。鑒于這個(gè)原因，在此次課程設(shè)計(jì)中選擇用 PLC 梯形圖語言進(jìn)行程序編寫，使可視化程度更好。飲料罐裝生產(chǎn)流水線主程序及生產(chǎn)程序如下圖 5-2、5-3 所示：課程設(shè)計(jì)說明書-17-圖 5-2 飲料罐裝流水線主程序及生產(chǎn)程序計(jì)數(shù)子程序如下圖：課程設(shè)計(jì)說明書-18-課程設(shè)計(jì)說明書-19-圖 5-3 飲料罐裝生產(chǎn)流水線計(jì)數(shù)子程序課程設(shè)計(jì)說明書-20-總結(jié)本文主要對(duì) PLC 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了總體的控制設(shè)計(jì)方案，并對(duì)具體的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，利用編程軟件編寫程序，并對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行了仿真。用 PLC 控制飲料罐裝生產(chǎn)流水線，考慮了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，性能較穩(wěn)定，極大地提高了設(shè)備的可靠性，而且程序調(diào)整修改方便靈活。以上程序可根據(jù)控制要求的改變很方便地做出調(diào)整與擴(kuò)充，能適應(yīng)控制要求的不斷更新變化，具有良好的應(yīng)用前景。由于時(shí)間有限，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因?yàn)闆]有接觸過生產(chǎn)實(shí)際，所以可能有的地方存在錯(cuò)誤，希望老師多提寶貴意見。課程設(shè)計(jì)說明書-21-致謝這次的課程設(shè)計(jì)是在丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制課程設(shè)計(jì)，掌握了什么是設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)程序工作的基本過程及各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計(jì)程序總流程圖，加深了對(duì) PLC 的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過努力把課本上的知識(shí)變得更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更深的理解。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更為全面系統(tǒng)的了解 PLC 的構(gòu)造原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把課本的知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了我們的學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)過的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過的知識(shí)通過自己的設(shè)計(jì)程序表示出來，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。此外，在課程設(shè)計(jì)過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計(jì)任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計(jì)中所有幫助過我的人表示感謝。課程設(shè)計(jì)說明書-22-參考文獻(xiàn)[1] 張萬忠.電器與 PLC 控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2] 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.[3] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[4] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[5] 李道霖.電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用[M ]．北京:電子工業(yè)出版社，2004．[6] 史國生.電氣控制與可編程控制其技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[7] 廖常初. 可 編 程 序 控 制 器 應(yīng) 用 技 術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.[8] 范永勝.電氣控制與 PLC 應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007.[9] 黃明琪.可編程控制器[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.[10] 高安邦. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京：高等教育出版社，2003.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)小組 第 1 組 班級(jí) 機(jī)電 14-1 班 專業(yè) 機(jī)械電子工程姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工 姓名 學(xué)號(hào) 任務(wù)分工說明書及接線圖流程圖及I/O 分配小組成員說明書及梯形圖流程圖及I/O 分配設(shè)計(jì)題目 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容：系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作；當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為 5 秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5 秒后停止并不再顯示報(bào)警；用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999 瓶；可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零。1、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，確定系統(tǒng)總體方案；2、硬件部分設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)確定的總體方案，選擇硬件的型號(hào)及參數(shù)；（2）畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖或硬件電路圖、接線圖。3、程序設(shè)計(jì)：（1）根據(jù)系統(tǒng)功能要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件流程，畫出總體流程圖；（2）畫出各功能模塊的流程圖，編寫各功能模塊程序。4、撰寫課程設(shè)計(jì)論文（字?jǐn)?shù)不少于 8000 字。）設(shè)計(jì)時(shí)間：2017 年 12 月 18 日至 12 月 31 日答辯時(shí)間：2017 年 12 月 31 日主要參考文獻(xiàn)、資料：[1] 張萬忠.電器與 PLC 控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2] 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[3] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.[4] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.[5] 廖常初. 可 編 程 序 控 制 器 應(yīng) 用 技 術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社， 2005.[6] 范永勝.電氣控制與 PLC 應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007.[7] 黃明琪.可編程控制器[M].重慶：重慶大學(xué)出版社， 2003.梯形圖：流程圖：《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 內(nèi) 容序號(hào) 文 件 名 稱 數(shù) 量1 說明書 1 份2 任務(wù)書 1 份3 流程圖 1 張4 硬件接線圖 1 張5 程序 1 份學(xué)生姓名： 班 級(jí)： 題 目：飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 機(jī)電傳動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目:飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制 專 業(yè): 機(jī)械電子工程 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 姓 名: 指導(dǎo)教師: 課程設(shè)計(jì)說明書-0-飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 設(shè)計(jì)摘 要隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過程的自控制和信息通訊提出了更高的要求。飲料生產(chǎn)線比較復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)也很多。其中飲料的罐裝就是飲料生產(chǎn)線上重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)主要由一臺(tái) PLC、交流異步電機(jī)、液罐、多個(gè)罐裝狀態(tài)檢測(cè)傳感器、故障報(bào)警蜂鳴器、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)顯示器等組成。其中電機(jī)用來控制運(yùn)送飲料瓶的傳送帶部分。本控制系統(tǒng)有兩個(gè)特點(diǎn)：一是輸入、輸出設(shè)備比較多；二是所需實(shí)現(xiàn)的控制是順序邏輯控制、模塊控制以及計(jì)算統(tǒng)計(jì)功能。西門子 S7-200 系列 PLC 在模塊控制、高速計(jì)數(shù)和計(jì)算方面的功能較強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)比較方便。因此本系統(tǒng)選用了 S7-200 型號(hào)的 PLC 進(jìn)行控制，既滿足了控制系統(tǒng)所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，又滿足了被控對(duì)象的控制要求。采用 PLC 控制飲料罐裝生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了飲料生產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化。對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高，飲料質(zhì)量和產(chǎn)量的提高具有深遠(yuǎn)的意義。文章探討了如何利用德國西門子 S7-200 進(jìn)行飲料罐裝生產(chǎn)流水線的控制，重點(diǎn)分析了系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)部分，并給出了系統(tǒng)硬件接線圖 PLC 控制 I/O 端口分配表以及整體程序流程圖等，實(shí)現(xiàn)了飲料罐裝的自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。關(guān)鍵詞 PLC ；自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn)線；生產(chǎn)線控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)說明書-1-目 錄摘要 .I第 1 章 緒論 .41.1 課程設(shè)計(jì)的目的 41.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 41.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算 .41.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容 .41.3 課程設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù) 4第 2 章 PLC 與生產(chǎn)流水線簡(jiǎn)介 .52.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述 52.1.1 生產(chǎn)流水線的概念 .52.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點(diǎn) .52.2 PLC 的概述 .52.2.1 PLC 的定義 52.2.2 PLC 的基本組成 62.2.3 PLC 的功能與特點(diǎn) 62.2.4 PLC 的應(yīng)用范圍 8第 3 章 總體方案設(shè)計(jì) .93.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理 93.2 控制要求 93.3 方案的比較選擇 103.4 傳感器的選擇 10第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .124.1 PLC 類型特點(diǎn)分析與確定 .124.2 PLC 控制部分硬件設(shè)計(jì) .124.2.1 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖 134.2.2 硬件電路設(shè)計(jì) .134.3 I/O 口的分析與確定 .154.3.1 I/O 分配表及元件清單 15第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .175.1 系統(tǒng)流程圖 175.2 梯形圖 18總結(jié) .22致謝 .23參考文獻(xiàn) .24課程設(shè)計(jì)說明書-2-第 1 章 緒論1.1 課程設(shè)計(jì)的目的《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完本課程后，進(jìn)行一次學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的綜合性練習(xí)。通過課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)過的基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的有關(guān)理論知識(shí)，及生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)踐技能，達(dá)到鞏固、加深和拓展所學(xué)知識(shí)的目的。通過課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握各種低壓電器和 PLC 的結(jié)構(gòu)原理、選用及使用；正確處理使用中出現(xiàn)的各種問題；了解器件和系統(tǒng)的關(guān)系；培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、理論聯(lián)系實(shí)際的工作作風(fēng)、分析問題和解決問題的能力、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的能力、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。1.2 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)要求正確地設(shè)計(jì)主電路和控制電路，合理地選擇各種低壓電器和 PLC 控制器，學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)有關(guān)的編程方法和語言，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制程序并圓滿完成調(diào)試工作。1.2.1 理論分析與設(shè)計(jì)計(jì)算1. 控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)方案的分析和控制功能原理方案的確定。2. 根據(jù)總體控制要求，進(jìn)行硬件的選擇和計(jì)算。3. 根據(jù)設(shè)計(jì)方案和硬件的選擇情況，進(jìn)行軟件程序的編寫和仿真。1.2.2 技術(shù)文件內(nèi)容1. 控制方案的流程圖。2. 主電路和控制電路硬件接線圖。3. 編寫控制程序。4. 編制設(shè)計(jì)控制說明書。1.3 課程設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)：電機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min，n2=1440r/min。課程設(shè)計(jì)說明書-3-第 2 章 PLC 與生產(chǎn)流水線簡(jiǎn)介2.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線的概述2.1.1 生產(chǎn)流水線的概念生產(chǎn)流水線是生產(chǎn)型企業(yè)最常用的制造產(chǎn)品的形式，它是由一群人或機(jī)器人在一個(gè)接一個(gè)的完成一項(xiàng)半成品或成品的加工及檢驗(yàn)和包裝，由于是有些采用行走的輸送帶承載被加工的物品，因此被稱為流水線生產(chǎn)。2.1.2 生產(chǎn)流水線的形式及特點(diǎn)（1）板鏈?zhǔn)窖b配流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較重，和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡；生產(chǎn)的節(jié)拍不是很快；以鏈板面作為承載，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送。（2）滾筒式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品類型廣泛，所受限制少；與阻擋器配合使用，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的連續(xù)、節(jié)拍運(yùn)行以及積放的功能；采用頂升平移裝置，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的離線返修或檢測(cè)而不影響整個(gè)流水線的運(yùn)行。（3）皮帶式流水線 特點(diǎn)：承載的產(chǎn)品比較輕，形狀限制少；和生產(chǎn)線同步運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的爬坡轉(zhuǎn)向；以皮帶作為載體和輸送，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的平穩(wěn)輸送，噪音??；可以實(shí)現(xiàn)輕型物料或產(chǎn)品較長距離的輸送。（4）差速輸送流水線 特點(diǎn)：差速輸送流水線采用倍速鏈牽引，工裝板可以自由傳送，采用阻擋器定位使工件自由運(yùn)動(dòng)或停止，工件在兩端可以自動(dòng)頂升，橫移過渡。還可以在線可設(shè)旋轉(zhuǎn)、專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備、機(jī)械手等。2.2 PLC 的概述2.2.1 PLC 的定義可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義：“PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯課程設(shè)計(jì)說明書-4-運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”2.2.2 PLC 的基本組成PLC 的基本組成可歸為四大部件：1．中央處理單元（CPU 板）——控制器的核心；2. 輸入部件——連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與 CPU 之間的接口電路；3. 輸出部件——送出 PLC 運(yùn)算后得出的控制信息；4. 電源部件——為 PLC 內(nèi)部電路提供能源。另外，還必須有編程器——將用戶程序?qū)戇M(jìn)規(guī)定的存儲(chǔ)器內(nèi)。2.2.3 PLC 的功能與特點(diǎn)1、PLC 的功能 ：（1）邏輯控制；（2）定時(shí)控制；（3）計(jì)數(shù)控制；（4）步進(jìn)(順序)控制；（5）PID 控制、數(shù)據(jù)控制；（6）PLC 具有數(shù)據(jù)處理能力、通信和聯(lián)網(wǎng)；（7）其它 PLC 還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。2、PLC 的特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)：微機(jī)雖然具有很強(qiáng)的功能，單抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電磁干擾、電源波動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)、溫度和濕度的變化等都可以使一般通用微機(jī)不能正常工作。而 PLC 是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，故對(duì)于可能受到的電磁干擾、高低溫及電源波動(dòng)等影響，已在 PLC 硬件及軟件的設(shè)計(jì)上采用了措施。如在硬件方面采用了電和磁的屏蔽，對(duì) I/O 接口采用了光電隔離，對(duì)電源及 I/O 接口線采用了多種濾波等。而在軟件方面采用了故障檢測(cè)、診斷、信息保護(hù)和恢復(fù)等手段，一旦發(fā)生異常，CPU 立即采取有效措施，防止故障擴(kuò)大，使 PLC 的可靠性大大提高。（2）.功能完善，適用性強(qiáng)：PLC 具有對(duì)數(shù)字量和模擬量很強(qiáng)的處理功能，如邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、特殊函數(shù)運(yùn)算等。PLC 具有常用的控制功能，如 PID 閉環(huán)回路控制、中斷控制等。PLC 可以擴(kuò)展特殊功能，如高速計(jì)數(shù)、電子凸輪控制、伺服電動(dòng)課程設(shè)計(jì)說明書-5-機(jī)定位、多軸運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)控制等。PLC 可以組成多種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、上位監(jiān)控等功能。（3）編程方便，易于使用：PLC 采用了與繼電器控制電路有許多相似之處的梯形圖作為主要的編程語言，程序形象直觀，指令簡(jiǎn)單易學(xué)，編程步驟和方法容易理解和掌握，不需要具備專門的計(jì)算機(jī)知識(shí)，只要具有一定的電工和工藝知識(shí)的人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。 （4）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用靈活 ：PLC 在硬件結(jié)構(gòu)上采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，各種輸入輸出信號(hào)模塊、通信模塊及一些特殊功能模塊品種齊全。針對(duì)不同的控制對(duì)象，可以方便、靈活地組合成不同要求的控制系統(tǒng)。硬件接線簡(jiǎn)單，一般不需要很多配套的外圍設(shè)備。3、設(shè)計(jì) PLC 控制時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、國外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 （2）保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 實(shí)際上 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，按照國外發(fā)達(dá)國家的標(biāo)準(zhǔn)：首先考慮的課程設(shè)計(jì)說明書-6-是系統(tǒng)的安全性、可靠性設(shè)計(jì)，然后才是根據(jù)控制工藝要求進(jìn)行控制流程設(shè)計(jì)，然后就是編寫切實(shí)可行、高效的 PLC 程序，這里在安全性、可靠性設(shè)計(jì)要求的前提下，編寫相應(yīng)的 PLC 程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件 PLC 程序中的安全考慮應(yīng)該同步進(jìn)行。2.2.4 PLC 的應(yīng)用范圍目前，在國內(nèi)外 PLC 已廣泛應(yīng)用冶金、石油、化工、建材、機(jī)械制造、電力、汽車、輕工、環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著 PLC 性能價(jià)格比的不斷提高，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。從應(yīng)用類型看，PLC 的應(yīng)用大致可歸納為以下幾個(gè)方面：1.開關(guān)量邏輯控制；2.運(yùn)動(dòng)控制；3.過程控制；4.數(shù)據(jù)處理。課程設(shè)計(jì)說明書-7-第 3 章 總體方案設(shè)計(jì)3.1 罐裝生產(chǎn)流水線的工作原理罐裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和罐裝設(shè)備來控制的。通過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而罐裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入 PLC 軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作。流水線由傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控，由 PLC 控制，控制準(zhǔn)確。自動(dòng)化程度高。3.2 控制要求1．系統(tǒng)通過開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式，一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)必須自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。2．當(dāng)瓶子定位在罐裝設(shè)備下時(shí)，停頓 1 秒，罐裝設(shè)備開始工作，罐裝過程為 5 秒鐘，罐裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5 秒后停止并不再顯示報(bào)警。3．用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，一旦系統(tǒng)啟動(dòng)，必須記錄空瓶數(shù)和滿瓶數(shù)，設(shè)最多不超過 99999999 瓶。4．可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值清零（復(fù)位）。設(shè)計(jì)中包括 PLC 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及 PLC 控制軟件部分設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分：1.分析控制要求，選擇對(duì)應(yīng)的傳感器及其他部件、并寫出 I/O 量功能表；2.選擇合適的 PLC 機(jī)型；3.畫出 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖。軟件設(shè)計(jì)部分：1.控制系統(tǒng)順序功能圖；2.梯形圖；3.指令表。課程設(shè)計(jì)說明書-8-罐裝流水線示意圖如圖 3-1 所示：圖 3-1 飲料罐裝流水線示意圖3.3 方案的比較選擇檢查空瓶滿瓶個(gè)數(shù)時(shí)應(yīng)用液位傳感器檢測(cè)飲料是否罐裝到要求的液位，但由于有計(jì)時(shí)器定時(shí)罐裝時(shí)間，且系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒有此要求，綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益與簡(jiǎn)化系統(tǒng)要求，不選擇液位傳感器。本系統(tǒng)在程序編寫時(shí)，采用了調(diào)用子程序，使程序模塊化，簡(jiǎn)潔有序，實(shí)現(xiàn)了罐裝的自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)罐裝，自動(dòng)循環(huán)，自動(dòng)計(jì)數(shù)，滿足了系統(tǒng)的要求。3.4 傳感器的選擇信息處理技術(shù)取得的進(jìn)展以及微處理器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，都需要在傳感器的開發(fā)方面有相應(yīng)的進(jìn)展。微處理器現(xiàn)在已經(jīng)在測(cè)量和控制系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著這些系統(tǒng)能力的增強(qiáng)，作為信息采集系統(tǒng)的前端單元，傳感器的作用越來越重要。傳感器已成為自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器人技術(shù)中的關(guān)鍵部件。廣義地說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件。它獲得的信息正確與否，直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的精度。外界進(jìn)入傳感器的信號(hào)幅度是很小的，而且混雜有干擾信號(hào)和噪聲。為了方便隨后的處理過程，首先要將信號(hào)整形成具有最佳特性的波形，有時(shí)還需要將信號(hào)線性化，該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電課程設(shè)計(jì)說明書-9-路完成的。成形后的信號(hào)隨后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到微處理器。灌裝監(jiān)測(cè)傳感器選型為：光電傳感器（熱型紅外線傳感器）。采用紅外線傳感器來監(jiān)測(cè)空瓶子的到來后動(dòng)作，起到接通開關(guān)的作用。它是利用被測(cè)物體熱輻射引起敏感元件溫度的變化進(jìn)行測(cè)量。課程設(shè)計(jì)說明書-10-第 4 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 PLC 類型特點(diǎn)分析與確定PLC 的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分，PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可按照一定規(guī)則組合配置。PLC 編程簡(jiǎn)介體積小，重量輕，耗電少，接線編程簡(jiǎn)單，可靠性高，反應(yīng)快，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。PLC 一經(jīng)出現(xiàn)，由于它的自動(dòng)化程度高、可靠性好，設(shè)計(jì)周期短、使用和維護(hù)簡(jiǎn)便等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，備受國內(nèi)外工程技術(shù)人員和工商業(yè)界廠商的極大關(guān)注，生產(chǎn) PLC 的廠商孕起。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在 PLC 中應(yīng)用，是 PLC 的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。PLC 常用程序設(shè)計(jì)語言簡(jiǎn)介方源 可編程控制器程序設(shè)計(jì)語言。在可編程控制器中有多種程序設(shè)計(jì)語言，它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。其中梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是用梯形圖的圖形符號(hào)來描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語言。是最廣泛，最受歡迎的一種編程語言。它采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。這種程序設(shè)計(jì)語言采用因果關(guān)系來描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。每個(gè)梯級(jí)是一個(gè)因果關(guān)系。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領(lǐng)域，電氣技術(shù)人員對(duì)繼電器邏輯控制技術(shù)較為熟悉，因此，由這種邏輯控制技術(shù)發(fā)展而來的梯形圖受到了歡迎，并得到了廣泛的應(yīng)用。4.2 PLC 控制部分硬件設(shè)計(jì)分析對(duì)象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，選擇適合的PLC 機(jī)型及外設(shè)，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制 PLC 控制電路硬件接線圖，編制 I/O 接口功能表。課程設(shè)計(jì)說明書-11-4.2.1 PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖PLC 控制系統(tǒng)外部接線圖如圖 4-1 所示：圖 4-1 飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的 PLC 控制電路硬件接線圖4.2.2 硬件電路設(shè)計(jì)1．電動(dòng)機(jī)的選擇：電動(dòng)機(jī) M1 型號(hào)為 Y132M-4，額定電壓為交流380V，額定電流為 15A，頻率為 50HZ，功率為 7.5KW，轉(zhuǎn)速為1440r/min。Y132M-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)功率：7.5KW 電壓：380V 電流：15A 絕緣：B 噪音：83dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900 r/min。廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。電動(dòng)機(jī) M2 型號(hào)為 Y90S-4，額定電壓為交流 380V，額定電流為2.8A，頻率為 50HZ，功率為 1.1KW，轉(zhuǎn)速為 1440r/min。本設(shè)計(jì)使用 M1、M2 兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別控制傳送帶的直線運(yùn)動(dòng)和飲料的罐裝動(dòng)作。課程設(shè)計(jì)說明書-12-控制的主電路接線圖如圖 4-2 所示：圖 4-2 主電路接線圖2.熔斷器選擇原則斷路器的作用：斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開斷 1500V，電流為 1500-2000A 的電弧，這些電弧可拉長至 2m 仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。 吹弧熄弧的原理主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時(shí)把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。斷路器選用原則；1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓；2）空開額定電流大于等于線路負(fù)載電流；3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時(shí)電流值達(dá)到脫扣器整定值時(shí)，空開瞬時(shí)跳閘。一般 D 型代號(hào)的空開出廠時(shí)，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的 8-12 倍。）也就是說短路跳閘而電機(jī)啟動(dòng)電流是可以避開的。 根據(jù)三個(gè)電動(dòng)機(jī)的額定電流，并根據(jù) PLC 和變壓器選擇 FU1 和 FU2課程設(shè)計(jì)說明書-13-的型號(hào)。系統(tǒng)為自動(dòng)操作模式：（1）自動(dòng)操作模式一旦啟動(dòng)，則傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)并一直保持到停止開關(guān)動(dòng)作或罐裝設(shè)備下的傳感器檢測(cè)到一個(gè)瓶子時(shí)停止；瓶子裝滿飲料后，傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，并保持到又檢測(cè)到一個(gè)瓶子或停止開關(guān)動(dòng)作。（2）報(bào)警當(dāng)灌裝裝置開始灌裝飲料時(shí)，報(bào)警裝置得到 PLC 輸出信號(hào)，此時(shí)，報(bào)警燈亮，開始報(bào)警，5 秒鐘以后，灌裝結(jié)束，同時(shí)報(bào)警結(jié)束。4.3 I/O 口的分析與確定課程設(shè)計(jì)任務(wù)中要求用 PLC 對(duì)飲料灌裝生產(chǎn)流水線進(jìn)行控制，需要一個(gè)啟動(dòng)按鈕 SB1，一個(gè)停止按鈕 SB2，一個(gè)定位裝置 SL,兩個(gè)傳感器SR1、 SR2 檢測(cè)滿瓶數(shù)及空瓶數(shù)，還要求有一個(gè)手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零裝置以及兩個(gè)輸出裝置傳送帶電機(jī)和報(bào)警器。4.3.1 I/O 分配表及元件清單飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的 PLC 控制 I/O 分配表如表 4-1 所示：表 4-1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制 系統(tǒng)的 PLC 控制 I/O 分配表課程設(shè)計(jì)說明書-14-元件清單如表 4-2 所示：表 4-2 元件清單課程設(shè)計(jì)說明書-15-第 5 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 系統(tǒng)流程圖飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖如圖 5-1 所示：圖 5-1 飲料罐裝設(shè)計(jì)流程圖課程設(shè)計(jì)說明書-16-在罐裝飲料生產(chǎn)流水線的控制中，按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳送帶開始工作，與此同時(shí)開始運(yùn)行空瓶、滿瓶計(jì)數(shù)程序。當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到空瓶到達(dá)時(shí)，斷開傳送帶電機(jī)，停留一秒使傳送帶穩(wěn)定后，控制裝瓶的裝置啟動(dòng)。5 秒裝瓶結(jié)束開始啟動(dòng)傳送帶電機(jī)，實(shí)現(xiàn)循環(huán)工作。按下停止按鈕時(shí)，整個(gè)生產(chǎn)流程停止工作。5.2 梯形圖梯形圖是 PLC 編程的高級(jí)語言，所有 PLC 廠家的 PLC 產(chǎn)品均支持梯形圖語言編程。梯形圖只有觸點(diǎn)（表示輸入條件）、線圈（表示輸出結(jié)果）和指令盒（表示一些復(fù)雜功能的附加指令）三種基本指令格式，利用梯形圖編程器可以建立與電氣原理圖相類似的程序，具有梯級(jí)或網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，有利于程序的閱讀理解、運(yùn)行調(diào)試和修正很容易被 PLC 編程人員和維修人員接受和掌握。鑒于這個(gè)原因，在此次課程設(shè)計(jì)中選擇用 PLC 梯形圖語言進(jìn)行程序編寫，使可視化程度更好。飲料罐裝生產(chǎn)流水線主程序及生產(chǎn)程序如下圖 5-2、5-3 所示：課程設(shè)計(jì)說明書-17-圖 5-2 飲料罐裝流水線主程序及生產(chǎn)程序計(jì)數(shù)子程序如下圖：課程設(shè)計(jì)說明書-18-課程設(shè)計(jì)說明書-19-圖 5-3 飲料罐裝生產(chǎn)流水線計(jì)數(shù)子程序課程設(shè)計(jì)說明書-20-總結(jié)本文主要對(duì) PLC 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提出了總體的控制設(shè)計(jì)方案，并對(duì)具體的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)，利用編程軟件編寫程序，并對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行了仿真。用 PLC 控制飲料罐裝生產(chǎn)流水線，考慮了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，性能較穩(wěn)定，極大地提高了設(shè)備的可靠性，而且程序調(diào)整修改方便靈活。以上程序可根據(jù)控制要求的改變很方便地做出調(diào)整與擴(kuò)充，能適應(yīng)控制要求的不斷更新變化，具有良好的應(yīng)用前景。由于時(shí)間有限，有許多地方處理不夠妥當(dāng)，因?yàn)闆]有接觸過生產(chǎn)實(shí)際，所以可能有的地方存在錯(cuò)誤，希望老師多提寶貴意見。課程設(shè)計(jì)說明書-21-致謝這次的課程設(shè)計(jì)是在丁艷艷老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，在此，謹(jǐn)向教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！通過飲料罐裝生產(chǎn)流水線的 PLC 控制課程設(shè)計(jì)，掌握了什么是設(shè)計(jì)程序，設(shè)計(jì)程序工作的基本過程及各階段的基本任務(wù)，熟悉了設(shè)計(jì)程序總流程圖，加深了對(duì) PLC 的理解，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過努力把課本上的知識(shí)變得更為簡(jiǎn)單，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理也有了更深的理解。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更為全面系統(tǒng)的了解 PLC 的構(gòu)造原理和基本實(shí)現(xiàn)方法。把課本的知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)了我們的學(xué)習(xí)積極性，把學(xué)過的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過的知識(shí)通過自己的設(shè)計(jì)程序表示出來，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解。此外，在課程設(shè)計(jì)過程中，也得到了其他同學(xué)的幫助，有關(guān)軟件方面的一些技能不足得到了同學(xué)的大力幫助，設(shè)計(jì)任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠的感謝！再次向此次課程設(shè)計(jì)中所有幫助過我的人表示感謝。課程設(shè)計(jì)說明書-22-參考文獻(xiàn)[1] 張萬忠.電器與 PLC 控制技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.[2] 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005.[3] 戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.[4] 易泓可.電氣控制系統(tǒng)實(shí)際基礎(chǔ)與范例.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[5] 李道霖.電氣控制與 PLC 原理及應(yīng)用[M ]．北京:電子工業(yè)出版社，2004．[6] 史國生.電氣控制與可編程控制其技術(shù)第二版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.[7] 廖常初. 可 編 程 序 控 制 器 應(yīng) 用 技 術(shù) .重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.[8] 范永勝.電氣控制與 PLC 應(yīng)用.北京：中國電力出版社，2007.[9] 黃明琪.可編程控制器[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2003.[10] 高安邦. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M].北京：高等教育出版社，2003.