PLC課程設(shè)計(jì) 灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)(論文)題 目 名 稱 飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 課 程 名 稱 PLC課程設(shè)計(jì) 學(xué) 生 姓 名 劉思思 學(xué) 號(hào) 1341203056 系 、專 業(yè) 電氣工程系13級(jí)測(cè)控班 指 導(dǎo) 教 師 李輝 2015年 11 月 20 日邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書年級(jí)專業(yè)13級(jí)測(cè)控學(xué)生姓名 劉思思學(xué)號(hào) 1341203056題目名稱飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間2015/11/16-2015/11/29課程名稱PLC原理及應(yīng)用課程編號(hào)121200107設(shè)計(jì)地點(diǎn)數(shù)字控制與PLC實(shí)驗(yàn)室（306） 一、 課程設(shè)計(jì)（論文）目的 PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)領(lǐng)域重要的

2、實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，主要以小型實(shí)用性PLC控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)為主。課程設(shè)計(jì)的目的和任務(wù)：全面熟練掌握PLC的硬件組成以及各種指令的應(yīng)用，使學(xué)生掌握小型PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟，熟悉和掌握PLC開發(fā)系統(tǒng)的應(yīng)用和軟件調(diào)試過(guò)程，通過(guò)設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)故障的分析、判斷、檢修進(jìn)一步鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。二、 已知技術(shù)參數(shù)和條件利用PLC設(shè)計(jì)飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)開關(guān)設(shè)定為自動(dòng)操作模式：（1）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)

3、備下時(shí)，停頓1s，灌裝設(shè)備開始工作，灌裝過(guò)程為5s鐘，灌裝過(guò)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(guò)99999999瓶；（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器清零（復(fù)位）3、 任務(wù)和要求 1、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的PLC外部接線圖 2、系統(tǒng)的操作面板 3、設(shè)計(jì)好順序功能圖 4、系統(tǒng)的T形圖按照要求書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告注： 1此表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)系、教研室審批，指導(dǎo)教師、學(xué)生簽字后生效；2此表1式3份，學(xué)生、指導(dǎo)教師、教研室各1份。四、參考資料和現(xiàn)有基礎(chǔ)條件（包括實(shí)驗(yàn)室、主要儀器設(shè)

4、備等） 實(shí)驗(yàn)室有EL型PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)4套， FX2N系列實(shí)驗(yàn)裝置8臺(tái)，以及相關(guān)的軟件。 FX2N系列、S7系列產(chǎn)品說(shuō)明書； FX2N系列實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；五、進(jìn)度安排2015年11月16日-17日：收集和課程設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，熟悉課題任務(wù)何要求2015年11月18日-19日：總體方案設(shè)計(jì)2015年11月20日-22日：外部接線圖2015年11月23日-25日：T形圖設(shè)計(jì)2015年11月26日-27日：系統(tǒng)調(diào)試改進(jìn)2015年11月28日：整理書寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書2015年11月29日：答辯六、教研室審批意見教研室主任（簽字）： 年 月 日七|、主管教學(xué)主任意見 主管主任（簽字）： 年 月 日八、備注指

5、導(dǎo)教師（簽字）： 學(xué)生（簽字）：邵陽(yáng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱表學(xué)生姓名 劉思思 學(xué) 號(hào) 1341203056 系 電氣工程系 專業(yè)班級(jí) 13測(cè)控 題目名稱 飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 課程名稱 PLC課程設(shè)計(jì) 一、學(xué)生自我總結(jié)在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，讓我學(xué)會(huì)了很多，無(wú)論做什么是都要有細(xì)心與耐心，所以要善于多加練習(xí)，熟悉所有可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤，使自己的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程都無(wú)懈可擊，從而讓自己的實(shí)驗(yàn)水平更加進(jìn)步，享受成功那一刻的喜悅。此次課程設(shè)計(jì)當(dāng)中讓我收獲了許多，是我真正有機(jī)會(huì)接觸到實(shí)物設(shè)計(jì)，將所學(xué)的只是運(yùn)用起來(lái)，更加深入的掌握了各種元器件的基本原理，還鍛煉了自己的動(dòng)手思考能力，培養(yǎng)了自己的科學(xué)態(tài)度

6、，試一次不可多得的時(shí)間機(jī)會(huì)。本次的課程設(shè)計(jì)大大的增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了我們的思考和細(xì)心嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)，綜上所訴，這次的課程設(shè)計(jì)給我們上了一堂很有意義的課，在很大程度上提高了我們的綜合素質(zhì)，讓我對(duì)所學(xué)專業(yè)更有信心。 學(xué)生簽名：劉思思 2015年 06月 15日二、指導(dǎo)教師評(píng)定評(píng)分項(xiàng)目平時(shí)成績(jī)論文答辯綜合成績(jī)權(quán) 重304030單項(xiàng)成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日注：1、本表是學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)，裝訂在設(shè)計(jì)說(shuō)明書（或論文）的“任務(wù)書”頁(yè)后面；2、表中的“評(píng)分項(xiàng)目”及“權(quán)重”根據(jù)各系的考核細(xì)則和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)確定。摘要 隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著

7、傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。PLC（可程序編程控制器）是以微處理器為核心的的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的方面得到普遍的應(yīng)用。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。鑒于此，設(shè)計(jì)者運(yùn)用PLC的動(dòng)能和特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了一款飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：可編程控制器；順序功能圖；梯形圖；飲料灌裝；生產(chǎn)流水線；無(wú)人控制 Abstract With the increasing level of industrial automation, many

8、 industrial enterprises are faced with the transformation of traditional production line and re-design problem. PLC (programmable logic controller) is a microprocessor as the core of industrial control devices, it will relay the traditional control system combined with computer technology in recent

9、years in industrial automation, mechanical and electrical integration, the transformation of traditional industries such as generally applied. As a general-purpose industrial control computer, the realization of industrial control wiring logical leap in logic to storage, industrial control in the wo

10、rld is playing an increasingly important role. In view of this, the designers of the use of PLC functions and features designed a beverage filling production line control system. Key Words:Programmable logic controller,Sequential Function Chart,Ladder Diagram,filling lines,Production line,No control

11、目錄中文摘要英文摘要1、概述51.1.課題背景51.2.課題內(nèi)容與要求61.2.1 課題名稱61.2.2 課題要求61.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求72、方案與論證72.1 主要設(shè)計(jì)思想72.1.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì)72.1.2 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)72.1.3 灌裝流水線的工作原理83、 軟件設(shè)計(jì)83.1軟件方案設(shè)計(jì)83.1.1 PLC軟件方案設(shè)計(jì)的方法83.2 控制系統(tǒng)順序功能圖103.3 梯形圖113.4 指令表124、 硬件設(shè)計(jì)134.1 傳感器的選擇134.2 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖134.3 輸入/輸出接口（I/O）功能量145、利用軟件PLC編程軟件進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試

12、155.1 啟動(dòng)系統(tǒng)155.2 空瓶記數(shù)過(guò)程155.3 灌裝準(zhǔn)備過(guò)程165.4 灌裝過(guò)程、滿瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及報(bào)警過(guò)程165.4.1 灌裝系統(tǒng)175.4.2 報(bào)警系統(tǒng)175.4.3 満瓶記數(shù)系統(tǒng)176、設(shè)計(jì)小結(jié)與未來(lái)展望187、心得體會(huì)18致謝20參考文獻(xiàn)21附錄221、概述1.1.課題背景 我國(guó)的飲料灌裝自動(dòng)化相對(duì)于西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)講還有很大的差距。設(shè)備陳舊，技術(shù)落后，成為阻礙我們灌裝行業(yè)發(fā)展的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。鑒于這些問(wèn)題，我國(guó)企業(yè)不斷發(fā)展自身的實(shí)力，逐步朝著生產(chǎn)高速化、設(shè)備結(jié)構(gòu)合理化、設(shè)備的多功能化、設(shè)備的綠色化、控制的智能化等方向發(fā)展。 PLC（可編程控制器）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的

13、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(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(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(guò)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(guò)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)。  隨著工業(yè)自動(dòng)化水平日益提高，眾多工業(yè)企業(yè)均面臨著傳統(tǒng)生產(chǎn)線的改造和重新設(shè)計(jì)問(wèn)題。PLC（可編程序控制器）是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏

14、輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍，在世界工業(yè)控制中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 幾年前，自動(dòng)化技術(shù)只占包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的30%，現(xiàn)在已占50%以上，大量使用了微電腦設(shè)計(jì)和機(jī)電一體化控制。提高包裝機(jī)械自動(dòng)化程度的目的：一是為了提高生產(chǎn)率；二是為了提高設(shè)備的柔性和靈活性；三是為了提高包裝機(jī)械完成復(fù)雜動(dòng)作的能力。  飲料灌裝機(jī)用于灌裝各種各樣的瓶裝飲料，適合大中型飲料生產(chǎn)廠家，早期的灌裝機(jī)械大多數(shù)采用容積泵式、蠕動(dòng)泵式作為計(jì)量方法。這些方法存在一些缺點(diǎn)。例如：灌裝精度和穩(wěn)定性難以保證、更換灌裝規(guī)格困難等。本系統(tǒng)采用的飲料分裝計(jì)量是通過(guò)時(shí)間和單位時(shí)間流量來(lái)確定的，計(jì)量精度由可編程控制器（PLC）控制確定。PLC控

15、制具有編程簡(jiǎn)單、工作可靠、使用方便等特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。專為PLC應(yīng)用而實(shí)際的觸摸屏集主機(jī)、輸入和輸出設(shè)備于一體，適合在惡略的工業(yè)環(huán)境中使用。  鑒于PLC可靠性高、耐惡劣環(huán)境能力強(qiáng)、使用極為方便三大特點(diǎn)，利用PLC技術(shù)平臺(tái)自主開發(fā)創(chuàng)新，將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制功能用PLC代替，構(gòu)成實(shí)用、可靠的飲料灌裝生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料,縮短設(shè)計(jì)周期,減少維修工作量, 提高加工零件合格率,進(jìn)而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性。具有整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 目前飲料灌裝生

16、產(chǎn)線的控制過(guò)程主要是繼電器接觸控制，但這種電路接線復(fù)雜，可靠性低，使得工業(yè)生產(chǎn)的效率得不到提高。不過(guò)，隨著時(shí)代的發(fā)展，飲料灌裝生產(chǎn)線的控制過(guò)程正朝著智能化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC的程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也都很方便。用戶在購(gòu)到所需的PLC后，只需按說(shuō)明書的提示，做少

17、量的接線和簡(jiǎn)易的用戶程序編制工作，就可靈活方便地將PLC應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。1.2.課題內(nèi)容與要求1.2.1 課題名稱 飲料灌裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2.2 課題要求（1）系統(tǒng)通過(guò)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(guò)程為5秒鐘，罐裝過(guò)程應(yīng)有報(bào)警顯示，5秒后停止并不再顯示報(bào)警（報(bào)警方式為紅燈以0.3S時(shí)間間隔閃爍）。（3） 用兩個(gè)傳感器和若干個(gè)加法器檢測(cè)并記錄

18、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(guò)99999999瓶。（4） 可以手動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)值及定時(shí)器清零（復(fù)位）1.2.3 設(shè)計(jì)任務(wù)和要求（1）設(shè)計(jì)系統(tǒng)的PLC外部接線圖（2）系統(tǒng)的操作面板（3）設(shè)計(jì)好順序功能圖（4）系統(tǒng)的T行圖2、方案與論證2.1 主要設(shè)計(jì)思想2.1.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線總體方案設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是以三菱FX1N系列PLC作為處理核心，用行程開關(guān)、傳感器將生產(chǎn)過(guò)程中的信號(hào)（如空瓶的運(yùn)行的位置、飲料瓶是否為空瓶等等）處理后送給PLC處理器，由PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如接觸器、電磁閥等等）來(lái)完成飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的流水線操作。該系統(tǒng)的總體思路

19、：此生產(chǎn)線為全自動(dòng)控制的，生產(chǎn)線一旦上電，PLC將通過(guò)軟件對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)控制：通過(guò)輸出繼電器控制傳送帶的停轉(zhuǎn)和對(duì)飲料瓶灌裝的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)的顯示，并且通過(guò)PLC內(nèi)部的計(jì)數(shù)器對(duì)所生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。2.1.2 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu) 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖2.1所示： 圖2.1 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)2.1.3 灌裝流水線的工作原理 灌裝流水線的運(yùn)作是通過(guò)電機(jī)和灌裝設(shè)備來(lái)控制的。通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過(guò)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、 軟件設(shè)計(jì)3

20、.1軟件方案設(shè)計(jì)3.1.1 PLC軟件方案設(shè)計(jì)的方法（1）經(jīng)驗(yàn)法梯形圖的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法是比較廣泛的一種方法。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循,具有很大的試探性很隨意性,最后的結(jié)果不是唯一的。該方法的核心是輸出線圈。以下是經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基本步驟： .了解和熟悉被控設(shè)備的工藝過(guò)程和機(jī)械的動(dòng)作情況。 .確定PLC的輸入信號(hào)和輸出負(fù)載，畫出PLC的外部接線圖。 .確定與繼電器電路圖的中間繼電器，時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)的梯形圖中的輔助繼電器（M）和定時(shí)器（T）的元件號(hào)。 .根據(jù)前面的對(duì)應(yīng)關(guān)系畫出梯形圖。 （2）邏輯設(shè)計(jì)法 邏輯設(shè)計(jì)法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)。而繼電器控制系統(tǒng)的本質(zhì)是邏輯線路?？匆粋€(gè)電氣控制線路都會(huì)發(fā)現(xiàn),線

21、路的接通和斷開,都是通過(guò)繼電器等元件的觸點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,故控制線路的種種功能必定取決于這些觸點(diǎn)的開，合兩種狀態(tài)。因此電氣控制電路從本質(zhì)上說(shuō)是一種邏輯線路,它符合邏輯運(yùn)算的基本規(guī)律。具體步驟如下圖3.1所示: 圖3.1 PLC邏輯設(shè)計(jì)步驟圖3.2 控制系統(tǒng)順序功能圖根據(jù)控制要求，建立飲料罐裝生產(chǎn)流水線PLC控制系統(tǒng)的順序功能圖如3.2所示：圖3.2 飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的順序功能圖 M8002（初始脈沖波）：M8002僅在M8000由OFF變?yōu)镺N狀態(tài)時(shí)的一個(gè)掃描周內(nèi)為ON，可以用M8002的常開觸點(diǎn)來(lái)使有斷電保持功能的原件初始化復(fù)位和清零。 M8013是1s的時(shí)鐘脈沖。 定時(shí)器選擇：根據(jù)已確定的

22、PLC型號(hào)FX2N-16MR-001以及題目要求，該設(shè)計(jì)中定時(shí)器選用T0、T1 計(jì)數(shù)器選擇：控制要求中提到計(jì)數(shù)器最大計(jì)數(shù)值99999999，可見必須選擇32計(jì)數(shù)器，再根據(jù)已確定的PLC型號(hào)FX2N-16MR -001可選擇C200、C201。3.3 梯形圖根據(jù)順序功能圖用STL指令的編程方法畫出飲料灌裝在生產(chǎn)流水線的梯形圖。步進(jìn)梯形指令簡(jiǎn)稱STL指令，F(xiàn)X系列還有一條使STL指令復(fù)位的RET指令。S0-S9用于初始步，S10-S19用于返回原點(diǎn)，S20-S499是通用狀態(tài)，用他們編制順序控制程序時(shí)，應(yīng)與步進(jìn)梯形指令一起使用。使用步進(jìn)梯形時(shí)要注意的是，最后一個(gè)電路結(jié)束時(shí)，一定要使用RET指令，否

23、則程序出錯(cuò)；與STL觸點(diǎn)相連的觸點(diǎn)應(yīng)使用LD或LDI指令；使用STL指令可以允許雙線圈輸出；在沒有并行序列時(shí)，一個(gè)狀態(tài)的STL觸點(diǎn)在梯形圖中只能出現(xiàn)一次；STL觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的電路快不能使用MC和MCR指令，但可以使用CJ指令等。梯形圖如圖3.3所示： 圖3.3 梯形圖3.4 指令表 LD是常開觸點(diǎn)與母線連接的指令；LDI是常閉觸點(diǎn)與母線連接的指令；OUT是驅(qū)動(dòng)線圈的輸出指令；AND是常開觸點(diǎn)串聯(lián)的指令；ANDI是常閉觸點(diǎn)串聯(lián)的指令；OR是常開觸點(diǎn)并聯(lián)的指令；ORI是常閉觸點(diǎn)并聯(lián)的指令；ORB是電路塊并聯(lián)連接指令；ANB是電路塊串聯(lián)連接指令；MPS，MPP分別是進(jìn)棧和出棧指令；SET是置位指令，使操

24、作保持的指令；RET是復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位的指令。 指令表如圖3.3所示： 圖3.4 指令表4、 硬件設(shè)計(jì)4.1 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(lái)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(shuō)，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

25、處理過(guò)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4.1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4.1 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(wú)瓶傳感器）用來(lái)檢測(cè)有無(wú)飲料瓶通過(guò)；還選用了一個(gè)重量傳感器來(lái)檢測(cè)瓶子是否灌滿。4.2 PLC控制系統(tǒng)外部接線圖如圖4.2所示： 圖4.2 飲料罐裝流水線控制系統(tǒng)的PLC控制電路硬件接線圖4.3 輸入/輸出接口（I/O）功能量 分析對(duì)象的控制要求

26、，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。 如下表4.1、表4.2所示： 表4.1 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸入接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1起動(dòng)按鈕SB1X0002停止按鈕SB2X0013空瓶檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)P0X0024瓶子檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)P1X0035滿瓶檢測(cè)傳感器開關(guān)信號(hào)P2X0046空瓶計(jì)數(shù)器手動(dòng)復(fù)位開關(guān)SB3X0057滿瓶計(jì)數(shù)器手動(dòng)復(fù)位開關(guān)SB4X006 表4.2 飲料罐裝生產(chǎn)流水線控制系統(tǒng)的PLC輸出接口功能表序號(hào)工位名稱文字符號(hào)輸入口1電機(jī)驅(qū)動(dòng)傳送帶工作KM

27、1Y0002灌裝設(shè)備工作KM2Y0013灌裝過(guò)程報(bào)警顯示燈L0Y002根據(jù)確定后的輸入/輸出接口（I/O）數(shù)量，本設(shè)計(jì)選擇的PLC機(jī)型為FX2N-16MR-001。5、利用軟件PLC編程軟件進(jìn)行仿真運(yùn)行調(diào)試5.1 啟動(dòng)系統(tǒng)當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕X0，且空瓶數(shù)和滿瓶書均未達(dá)到設(shè)定的99999999瓶，則程序由S0步變換到S20步，圖中準(zhǔn)確地表示出此時(shí)S20變?yōu)榛顒?dòng)步，并驅(qū)動(dòng)傳送帶電機(jī)運(yùn)行，而S0則變?yōu)椴换顒?dòng)步。 圖5.1 啟動(dòng)部分5.2 空瓶記數(shù)過(guò)程當(dāng)S20為活動(dòng)步時(shí),Y0啟動(dòng)，則傳送帶開始工作。當(dāng)設(shè)置位置傳感器檢測(cè)到達(dá)預(yù)定罐裝位置，X2閉合，則計(jì)數(shù)器C200開始記下空瓶數(shù)。如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1

28、，則傳送帶停止，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.2 空瓶記數(shù)部分5.3 灌裝準(zhǔn)備過(guò)程 當(dāng)灌裝設(shè)備下的光電傳感器檢測(cè)到有瓶子到達(dá)預(yù)定位置時(shí)則傳送帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，定時(shí)器T0定時(shí)1s,為灌裝做準(zhǔn)備。定時(shí)器T1定時(shí)時(shí)間到傳送帶自動(dòng)啟動(dòng)。如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1，則傳送帶停止，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.3 灌裝準(zhǔn)備過(guò)程5.4 灌裝過(guò)程、滿瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及報(bào)警過(guò)程 當(dāng)定時(shí)器T1定時(shí)5s時(shí)間到，或者當(dāng)傳感器檢測(cè)到為満瓶時(shí)，則程序跳轉(zhuǎn)到S20步即實(shí)現(xiàn)了傳送帶自動(dòng)啟動(dòng)，如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1，則傳送帶停止，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.4 灌裝過(guò)程、定時(shí)

29、器T1定時(shí)、滿瓶計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)及報(bào)警燈閃5.4.1 灌裝系統(tǒng) 當(dāng)S22為活動(dòng)步時(shí)，Y1啟動(dòng)，系統(tǒng)開始灌裝飲料，定時(shí)器T1定時(shí)，持續(xù)時(shí)間為5s，5s之后，系統(tǒng)停止灌裝飲料。如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，則飲料灌裝停止，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.5 飲料灌裝部分5.4.2 報(bào)警系統(tǒng)當(dāng)S22為活動(dòng)步時(shí)，在飲料灌裝的5s過(guò)程中，Y1閉合再加上一個(gè)1s的脈沖波M8013，則報(bào)警系統(tǒng)開始啟動(dòng)，報(bào)警的方式為紅燈以0.5s間隔閃爍，5s之后，系統(tǒng)自動(dòng)停止閃爍。如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1，則傳送帶停止，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.6 報(bào)警部分5.4.3 満瓶記數(shù)系統(tǒng)當(dāng)設(shè)置位置

30、傳感器檢測(cè)到達(dá)預(yù)定罐裝位置，X4閉合，則計(jì)數(shù)器C201開始記下滿瓶數(shù)?；蛘呤钱?dāng)5s灌裝結(jié)束后，計(jì)數(shù)器C201自動(dòng)加1。如果此時(shí)按下手動(dòng)停止按鈕X1，則傳送帶停止，程序跳轉(zhuǎn)到S0步，系統(tǒng)又回到初始狀態(tài)。 圖5.7 滿瓶記數(shù)部分6、設(shè)計(jì)小結(jié)與未來(lái)展望 本文介紹了基于三菱FX1N-40MR PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)方面，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求對(duì)各硬件設(shè)備進(jìn)行了選型并對(duì)三菱FX1N-40MR PLC外部電路接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì)方面對(duì)軟件設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行了概述，根據(jù)要求設(shè)計(jì)出梯形圖并對(duì)它進(jìn)行仿真調(diào)試。仿真調(diào)試后的控制系統(tǒng)基本上滿足以下控制要求

31、：(1)能對(duì)空瓶進(jìn)行運(yùn)送、灌裝的設(shè)定；（2）對(duì)滿瓶進(jìn)行運(yùn)送及計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值包括累計(jì)計(jì)數(shù)的設(shè)定；（3）能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。 利用PLC良好的自動(dòng)控制性能，本文所設(shè)計(jì)的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)基本上實(shí)現(xiàn)了飲料罐裝生產(chǎn)過(guò)程的無(wú)人控制。但對(duì)于大型的生產(chǎn)流水線來(lái)說(shuō)，該系統(tǒng)就無(wú)法滿足其更加復(fù)雜、準(zhǔn)確、智能的控制要求。該系統(tǒng)需要在傳送速率，次品檢測(cè)等諸多方面作出改進(jìn)。 基于PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)為飲料罐裝生產(chǎn)提供了極大地便利，在各種飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展。隨著生產(chǎn)社會(huì)化水平的不斷提高，基于PLC的飲料灌裝生產(chǎn)流水線的控制系統(tǒng)不僅僅局限于飲料罐裝生產(chǎn)行業(yè)，它在現(xiàn)代的芯片封裝，產(chǎn)品包裝等流水線作

32、業(yè)生產(chǎn)方面也有著相當(dāng)廣闊的前景。7、心得體會(huì) 知道題目時(shí)自己沒有什么思路和頭緒，就只知道一味的查資料，可問(wèn)題也相繼而來(lái)，按照網(wǎng)上電路根本就不能成功，后來(lái)經(jīng)過(guò)指導(dǎo)老師的提醒，才找準(zhǔn)自己的方向，不能盲目的急于求成，這樣是沒有效果的，要明確自己的目標(biāo)，并為之奮斗。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)，我不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方向和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 通過(guò)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(guò)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

33、，課本上的知識(shí)是機(jī)械的，表面的。通過(guò)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(guò)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(guò)的原理加以強(qiáng)化，把課堂學(xué)過(guò)的知識(shí)通過(guò)自己的設(shè)計(jì)程序表示出來(lái)，加深了對(duì)理論知識(shí)的理解?，F(xiàn)在通過(guò)自己的動(dòng)對(duì)手做實(shí)驗(yàn)，理論聯(lián)系實(shí)際，對(duì)PLC的原理認(rèn)識(shí)更加深刻。在調(diào)試時(shí)應(yīng)該很仔細(xì)，一步一步調(diào)試下來(lái)，做到準(zhǔn)確無(wú)誤。 這次課程使我意識(shí)到只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，才是正確的，才能提高自己動(dòng)手能力和獨(dú)立思索的能力。同時(shí)對(duì)于PLC發(fā)展歷史、強(qiáng)大功能、應(yīng)用領(lǐng)域以及系列知識(shí)得到了大概的系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，也初步了解了一個(gè)完整的系統(tǒng)開發(fā)的過(guò)程，本次課設(shè)，對(duì)