飲料灌裝生產(chǎn)流水線PLC梯形圖控制設(shè)計(jì)說明書

1、設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書可編程控制器課程設(shè)計(jì)設(shè) 計(jì) 題 目：飲料灌裝生產(chǎn)流水線PLC梯形圖控制 學(xué) 院： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)（方向）年級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 2013年 6 月 17日設(shè)計(jì)說明書目錄1 引言22 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理32.2 系統(tǒng)變量定義及分配表42.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)43控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)54控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)124.1 人機(jī)界面選擇124.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)125系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析185.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題185.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)185.3 結(jié)果分析18結(jié)束語(yǔ)：19參考文獻(xiàn)201 引言文章探討了如何利用德國(guó)西門子PLC S7-200 進(jìn)行飲

2、料灌裝生產(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)了飲料灌裝的自動(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)化飲料灌裝生產(chǎn)線；系統(tǒng)硬件接線圖；I/O 端口分配表傳統(tǒng)的飲料罐裝生產(chǎn)線的電氣設(shè)備控制系統(tǒng)是傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制方式,在使用的過程中，生產(chǎn)工效低，人機(jī)對(duì)話靠指示燈+按鈕+訊響器的工作方式，響應(yīng)慢，故障率高，可靠性差，系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障處理、設(shè)備監(jiān)控與維護(hù)只能憑經(jīng)驗(yàn)被動(dòng)的去查找故障點(diǎn)。且在生產(chǎn)過程中容易產(chǎn)生二次污染，造成合格率低，生產(chǎn)成本增加。而自動(dòng)化生產(chǎn)線在眾多領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛，其控制

3、部分常常采用PLC 控制，它使自動(dòng)化生產(chǎn)線運(yùn)行更加平穩(wěn)，定位更加準(zhǔn)確，功能更加完善，操作更加方便。為適應(yīng)發(fā)展，故提出下面的PLC控制技術(shù)改造現(xiàn)有生產(chǎn)線。本文介紹了德國(guó)西門子PLCS7- 200 在自動(dòng)化飲料罐裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了分析和研究。2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理 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)

4、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。傳感器的組成如圖2-2所示：敏感元件轉(zhuǎn)換元件接口電路輔助電源電信號(hào)非物理量圖2-2 傳感器組成針對(duì)本課題的控制要求，在設(shè)計(jì)中我選用了兩個(gè)光電傳感器（空瓶檢測(cè)傳感器、灌裝設(shè)備處的有無瓶傳感器）用來檢測(cè)有無飲料瓶通過；還選用了一個(gè)

5、重量傳感器來檢測(cè)瓶子是否灌滿。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。2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表起動(dòng)按鈕I0.0電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶工作Q0.0停止按鈕I0.1灌裝設(shè)備工作Q0.1空瓶檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)I0.2灌裝過程報(bào)警顯示燈Q0.2瓶子檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)I0.3空瓶數(shù)顯示計(jì)數(shù)器個(gè)位Q1滿瓶檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)I0.4空瓶數(shù)顯示計(jì)數(shù)器十位Q2空瓶計(jì)數(shù)器手動(dòng)復(fù)位開關(guān)I0.5空瓶數(shù)顯示計(jì)數(shù)器百位Q3滿瓶計(jì)數(shù)器手動(dòng)復(fù)位開關(guān)I0.6滿瓶數(shù)顯示計(jì)數(shù)器個(gè)位Q4滿瓶數(shù)顯示

6、計(jì)數(shù)器十位Q5滿瓶數(shù)顯示計(jì)數(shù)器百位Q62.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)3控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)（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)作或灌裝設(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)瓶子定位在灌裝設(shè)備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過程為5s鐘，灌裝過程應(yīng)有報(bào)警顯示，5s后停止并不再顯示報(bào)警；報(bào)警方式為紅燈以0.5s間隔閃爍。（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999瓶。（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器

7、清零（復(fù)位）。4控制系統(tǒng)的上位機(jī)設(shè)計(jì)4.1 人機(jī)界面選擇Zd系列和太力主要面向電力系統(tǒng)，組態(tài)王和力控是通用組態(tài)軟件。a. 風(fēng)格: ZD系列采用獨(dú)有風(fēng)格，太力有MS Office特征，組態(tài)王模仿了西門子的WinCC，接近Visual C+ 6.0的UI設(shè)計(jì)器，力控偏向于Delphi和Visual Studio 2003及以上版本，采用了Property Grid。b. 繪圖操作如選擇、復(fù)制、粘貼、刪除以及縮放操作和動(dòng)畫連接的設(shè)置方面，ZD100采用自有的獨(dú)特操作方式，而太力、組態(tài)王和力控都采用windows通行的操作方法。b. ZD系列采用位圖, 不能實(shí)現(xiàn)無限放大，太力、組態(tài)王和力控都采用矢量圖

8、，能夠無限放大。c. ZD系列能夠批量粘貼，另外三種不能夠批量粘貼。d. 全都有圖庫(kù)，但ZD系列的圖庫(kù)有數(shù)量限制，不可分類，而組態(tài)王等沒有限制可以分類。e. 控件的使用: ZD系列不能夠使用控件，太力、組態(tài)王和力控可以使用ActiveX控件。f. ZD100只能實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的圖形切換來實(shí)現(xiàn)圖形變化，包括文字變化都是通過切換圖片來實(shí)現(xiàn)，太力、組態(tài)王和力控都實(shí)現(xiàn)了靈活的動(dòng)畫連接。4.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)5系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 PLC程序調(diào)試及解決的問題5.2 PLC與上位機(jī)聯(lián)調(diào)（1）連接線路，接電源（2）將在“組態(tài)王6.55”開發(fā)平臺(tái)編寫好的軟件通過“RS-232/PPI電纜”下載到“CPU224”

9、中。（3）運(yùn)行過程實(shí)驗(yàn)5.3 結(jié)果分析本文研究了基于plc的自動(dòng)門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方法，包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。不僅在理論上論證了該系統(tǒng)實(shí)施的可行性，而且在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了模擬調(diào)試。雖說調(diào)試后本系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)能夠達(dá)到實(shí)際要求，但在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，考慮各部分的容量及其技術(shù)參數(shù)，供電電源的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)接地問題、電纜設(shè)計(jì)與鋪設(shè)、plc輸出端保護(hù)等問題，已使系統(tǒng)達(dá)到安全可靠的工作，所以要想交付用戶使用，必須得通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試?，F(xiàn)在的系統(tǒng)還沒有達(dá)到真正的智能化，還需要正增加很多新的功能和先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，才能達(dá)到真正意義上的智能化控制。雖然現(xiàn)在自動(dòng)門廣泛地使用PLC作為控制元件，但單片機(jī)等更為便

10、宜，所以，應(yīng)該在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上開發(fā)利用單片機(jī)等控制的自動(dòng)門系統(tǒng)。而且現(xiàn)有的故障診斷很不全面，應(yīng)該增加主動(dòng)性預(yù)防診斷，可使系統(tǒng)在發(fā)生故障之前，我們就可以預(yù)見故障、排除故障，使運(yùn)行中的故障率降低到最低水平，保障自動(dòng)門安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。最終，就是以信息技術(shù)為主，通過先進(jìn)使用技術(shù)，提升傳統(tǒng)自動(dòng)門制造業(yè)，強(qiáng)化產(chǎn)、學(xué)、研的有效結(jié)合，盡快實(shí)現(xiàn)技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合的模式，建立和完善技術(shù)開發(fā)體系，全力提升自動(dòng)門制造層次和水平。結(jié)束語(yǔ)：本次課程設(shè)計(jì)主要是利用我們所學(xué)的可編程控制器這一章的內(nèi)容，通過本次課程設(shè)計(jì)，我深刻的體會(huì)到了這門課程與實(shí)際生活的緊密聯(lián)系。我設(shè)計(jì)的是飲料灌裝生產(chǎn)線的PLC控制，在生活中，除了在飲料罐

11、裝這一生產(chǎn)線生可以使用以外，還可以在各種灌裝生產(chǎn)線上使用。在我們身邊PLC的自動(dòng)控制無處不在，感覺學(xué)好了PLC這一章，未來我們的溫飽問題真的可以解決了。通過這次課程設(shè)計(jì)，也讓我知道了我在PLC這一章學(xué)的不足地方，特別是在編程這一部分。由于在學(xué)習(xí)編程這一部分課程內(nèi)容的時(shí)候，因?yàn)閭€(gè)人原因沒能按時(shí)上課，以至于漏掉了一些知識(shí)，下去之后也沒認(rèn)真翻看課本，在真正自己編寫程序的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)有的地方無從下手。但是在完成課程設(shè)計(jì)的這段時(shí)間通過同學(xué)的耐心幫助，又重新對(duì)編程做了全面的惡補(bǔ)，我發(fā)現(xiàn)只要認(rèn)真的學(xué)習(xí)，其實(shí)也很簡(jiǎn)單的。同時(shí)，我也知道，我們現(xiàn)在所學(xué)習(xí)的內(nèi)容也只是PLC的一些皮毛，要是想在PLC行業(yè)中獲得一碗真正的飯，也還是需要自己下去之后多翻看相關(guān)的書籍，學(xué)習(xí)更多的基礎(chǔ)知識(shí)。參考文獻(xiàn)1李道霖電氣控制與