PLC控制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

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1、III四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PLC控制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)綜合 訓(xùn)練專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： I2四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)PLC控制的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要近年來(lái)，社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)各行各業(yè)提出了越來(lái)越高的要求。機(jī)械化加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，采用了機(jī)械化流水線作業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同的產(chǎn)品分別組成了自動(dòng)流水線。產(chǎn)品不斷地更新?lián)Q代，也同時(shí)要求相應(yīng)的控制系統(tǒng)隨之改，提高產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。在這種情況下，硬連接方式的繼電接觸式控制系統(tǒng)就不能滿足經(jīng)常更新的要求了。這是因?yàn)?，一是成本高，二是周期長(zhǎng)。在早期還出現(xiàn)過(guò)矩陣式順序控制器和晶體管邏輯控制系統(tǒng)，由于這些裝置體積

2、大，功能少，本身存在很多不足，雖然在能夠提高控制系統(tǒng)的通用性和靈活性，但均未得到廣泛應(yīng)該。PLC可編程序控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過(guò)程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。由于PLC具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富，液體物體的灌裝機(jī)發(fā)展很快，早已有人工手動(dòng)灌裝發(fā)展實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化灌裝，且自動(dòng)化水平日益提高。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，現(xiàn)在越來(lái)越多的將PLC應(yīng)用于灌裝機(jī)系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)綜合可編程控制器和變頻器控制的諸多優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)可編

3、程控制器輸出來(lái)控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨檢測(cè)的反饋信號(hào)而變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌裝啤酒傳送帶速度的自動(dòng)控制，使其與灌裝機(jī)的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。本次設(shè)計(jì)將可編程控制器和變頻器控制進(jìn)行了充分的結(jié)合運(yùn)用，將可編程控制器的開(kāi)關(guān)量輸出端直接與變頻器的開(kāi)關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來(lái)新的控制理念的思想。關(guān)鍵詞：繼電接觸式控制系統(tǒng)。2目 錄第一章 緒 論11.1研究背景及課題來(lái)源11.2研究現(xiàn)狀11.3解決辦法2第二章 PLC介紹32.1 PLC的發(fā)展32.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域32.3 PLC的特點(diǎn)32.4 PLC控制灌裝機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)4第三章 設(shè)計(jì)方案53.1自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5第

4、四章 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)分析94.1 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程94.2 輸入信息分析104.3 輸出信息分析11第五章 罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)125.1罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì)125.2電器元件的選型13第六章 罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)146.1編程平臺(tái)介紹146.2具體設(shè)計(jì)程序及注釋156.3灌裝傳送帶調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)軟件19結(jié) 論22參考文獻(xiàn)23謝 辭2428第一章 緒 論1.1 研究背景及課題來(lái)源近幾年，由于PET/HDPE塑料瓶被越來(lái)越多地應(yīng)用到液態(tài)食品包裝領(lǐng)域，擴(kuò)大了其在液態(tài)食品包裝領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年用于飲料瓶的塑料容器消費(fèi)量為1000多萬(wàn)噸，并且其產(chǎn)

5、銷量正在以每年10%19%的速度增長(zhǎng)。茶飲料、果汁飲料以及功能性飲料經(jīng)過(guò)幾年的苦心經(jīng)營(yíng)，已經(jīng)成為飲料市場(chǎng)上穩(wěn)定、成熟的產(chǎn)品，現(xiàn)在高速中溫?zé)峁嘌b技術(shù)為眾多飲料企業(yè)提供了最佳的解決方案，既滿足了產(chǎn)品的增長(zhǎng)率和安全性，又降低了飲料企業(yè)的包材成本和運(yùn)行成本。隨著高速中溫?zé)峁嘌b機(jī)技術(shù)的日臻成熟，將為更多的國(guó)內(nèi)大、中型飲料生產(chǎn)企業(yè)提供先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠的飲料灌裝機(jī)設(shè)備，帶來(lái)更為直接的成本效益。灌裝機(jī)主要是包裝機(jī)中的一小類產(chǎn)品，隨著我國(guó)酒業(yè)的快速發(fā)展，啤酒、葡萄酒、黃酒、白酒等酒類產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，我國(guó)飲料酒(不含果露酒、發(fā)酵酒精)總產(chǎn)量已達(dá)2878萬(wàn)千升,同比增長(zhǎng)8.2%。有關(guān)專家指出，我國(guó)飲料行業(yè)是高成長(zhǎng)性的

6、行業(yè)，成熟飲品增長(zhǎng)穩(wěn)定，新的熱點(diǎn)和增長(zhǎng)點(diǎn)不斷涌現(xiàn)，新興飲品的增長(zhǎng)更快。同時(shí)，中國(guó)包裝機(jī)械已發(fā)展成世界液態(tài)食品行業(yè)中有重大影響和極大市場(chǎng)占有率行業(yè)。因此，液體灌裝機(jī)市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?.2 研究現(xiàn)狀要把灌裝機(jī)產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化，要走相當(dāng)一段的路程，國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀是“互仿”-互相仿造，在國(guó)內(nèi)仿造，也叫做“內(nèi)仿”。水平大概一致，今天你有的，明天別人就仿去了。一個(gè)灌裝機(jī)行業(yè)也就那么幾家有自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力來(lái)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。其他的制造商就跟進(jìn)過(guò)來(lái)。所以在互聯(lián)網(wǎng)上我們查找灌裝機(jī)會(huì)看到很多產(chǎn)品，但大多雷同。相比較而言，在國(guó)外我們考察一些灌裝機(jī)械廠家，他們的產(chǎn)品不論是在外觀還是的設(shè)計(jì)原理上都有比較大的區(qū)別。這就是很多國(guó)內(nèi)一些想

7、創(chuàng)新的廠家努力去學(xué)習(xí)國(guó)外產(chǎn)品的原因，操作方法是到國(guó)外參加展會(huì)，拍些設(shè)備圖片或直接購(gòu)買一個(gè)設(shè)備樣品，拿來(lái)仿造就可以了。這就是“外仿”，仿造國(guó)外的。不管是“內(nèi)仿”還是“外仿”都是在仿造。自己沒(méi)有太多的創(chuàng)新和設(shè)計(jì)。產(chǎn)品就會(huì)一直在跟進(jìn)，跟著別人前進(jìn)。要想超越和創(chuàng)新就必須有自己的機(jī)械設(shè)計(jì)能力，機(jī)械設(shè)計(jì)和研發(fā)是灌裝機(jī)最終能國(guó)產(chǎn)化的根本前提。1.3 解決方法我國(guó)液體灌裝機(jī)要滿足包裝行業(yè)快速發(fā)展的需求，并積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，就必須打破“小而散”的行業(yè)態(tài)勢(shì)，在“高精尖”的方向上不斷前進(jìn)。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，未來(lái)液體灌裝機(jī)將配合產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化趨勢(shì)，在技術(shù)發(fā)展上朝著機(jī)械功能多元化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、模組化，控制智能化，結(jié)構(gòu)高精度

8、化等幾個(gè)方向發(fā)展液體。因此灌裝機(jī)的發(fā)展為食品、藥品的現(xiàn)代化加工和大批量生產(chǎn)提供了必要的保證。 本設(shè)計(jì)就是針對(duì)以上而設(shè)計(jì)的一種以PLC可編程控制系統(tǒng)為主導(dǎo)的灌裝機(jī)系統(tǒng)。灌裝生產(chǎn)線有兩條傳送帶，空桶傳送帶和灌裝傳送帶。生產(chǎn)線分為四個(gè)工位，這四個(gè)工位完成桶的清洗、吹干、灌裝、和剔出沒(méi)有正常完成各個(gè)工位操作的桶。生產(chǎn)線啟動(dòng)后，空桶傳送帶送過(guò)來(lái)的空桶依次完成上述功能。并進(jìn)一步通過(guò)可編程控制器輸出來(lái)控制變頻器的多段速調(diào)速，讓電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速跟隨檢測(cè)的反饋信號(hào)而變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌裝啤酒傳送帶速度的自動(dòng)控制，使其與灌裝機(jī)的速度相匹配，提高工業(yè)生產(chǎn)的效率。本次設(shè)計(jì)將可編程控制器和變頻器控制進(jìn)行了充分的結(jié)合運(yùn)用，將可編程控

9、制器的開(kāi)關(guān)量輸出端直接與變頻器的開(kāi)關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來(lái)新的控制理念的思想。第二章 PLC介紹2.1 PLC的發(fā)展PLC在60年代末到70年代中期出現(xiàn)，這時(shí)的PLC多少有點(diǎn)繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。從70年代中期到80年代中后期，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。這樣，使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以

10、外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC的應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大。從80年代后期至今，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且,為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化，使PLC的功能更強(qiáng)大。2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于所有的工業(yè)部門，隨著PLC性能價(jià)格比的不斷提高，過(guò)去許多使用專用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的場(chǎng)合也可以使用PLC

11、。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大，主要有以下幾個(gè)方面：（1）開(kāi)關(guān)量的邏輯控制；（2）運(yùn)動(dòng)控制；（3）閉環(huán)過(guò)程控制；（4）數(shù)據(jù)處理；（5）通信聯(lián)網(wǎng)。并不是所用的PLC都具有上述全部功能，有些小型PLC只具有上述部分的功能，但是價(jià)格較低。2.3 PLC的特點(diǎn)（1）編程方法簡(jiǎn)單，易學(xué)；（2）硬件配套齊全，用戶使用方便；（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；（4）可靠性高抗、干擾能力強(qiáng)；（5）通用性、適應(yīng)面廣、使用方便；（6）故障率低、維修方便；（7）體積小、能耗低；（8）具有邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、順控等功能。2.4 PLC控制自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)將PLC用于對(duì)自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)的控制，主要是其具有對(duì)使用環(huán)境

12、適應(yīng)性強(qiáng)、無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器、計(jì)時(shí)器資源十分豐富，可對(duì)目前普遍使用的自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制，罐裝傳送帶控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是利用PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，從而提高工作效率。基于PLC的這些好處，所以選擇PLC為邏輯控制元件。第三章 設(shè)計(jì)方案3.1 自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)有分兩個(gè)步驟，第一個(gè)步驟如下，控制要求：灌裝生產(chǎn)線有兩條傳送帶，空桶傳送帶和灌裝傳送帶。生產(chǎn)線分為四個(gè)工位，這四個(gè)工位完成桶的清洗、吹干、灌裝和剔出沒(méi)有正常完成各個(gè)工位操作的桶。生產(chǎn)線啟動(dòng)后，空桶傳送帶送過(guò)來(lái)的空桶依次完

13、成上述功能。各個(gè)工位的間隔距離相等（大于一個(gè)桶的直徑），以保證灌裝傳送帶電機(jī)運(yùn)行一次，桶可以在各個(gè)工位準(zhǔn)確到位。輸入：生產(chǎn)線啟動(dòng)、停止信號(hào)分別為S1、S2；灌裝傳送帶空桶到位光電開(kāi)關(guān)，14工位的桶到位光電開(kāi)關(guān)依次為B0、B1、B2、B3、B4為1時(shí)桶到位，否則為0；2工位的吹干檢測(cè)傳感器B21吹干時(shí)為1，否則為0；3工位的灌裝完成壓力傳感器B31灌裝完成時(shí)為1，否則為0；14工位推桿閥門（13工位用于將不合格的桶推出傳送帶后推桿收回）開(kāi)到位信號(hào)V11OPENED、V21OPENED、V31OPENED、V41OPENED為1時(shí)開(kāi)到位，否則為0；14工位推桿閥門關(guān)到位信號(hào)V11CLOSED、V2

14、1CLOSED、V31CLOSED、V41CLOSED為1時(shí)關(guān)到位，否則為0；13工位清洗、吹干、灌裝閥門，開(kāi)到位信號(hào)V12OPENED、V22OPENED、V32OPENED、V42OPENED為1時(shí)開(kāi)到位，否則為0；13工位清洗、吹干、灌裝閥門，關(guān)到位信號(hào)V11CLOSED、V21CLOSED、V31CLOSED、V41CLOSED為1時(shí)關(guān)到位，否則為0。輸出：M1、M2分別為空桶傳送帶和灌裝傳送帶電機(jī)的啟動(dòng)、停止輸出，為1時(shí)啟動(dòng)，為0時(shí)停止；14工位推桿閥門V11、V21、V31、V41為1時(shí)打開(kāi)，否則關(guān)閉；灌裝閥門V12、V22、V32為1時(shí)打開(kāi)，否則關(guān)閉。設(shè)計(jì)方法：本步驟中的灌裝傳送

15、帶的控制流程是這樣的：首先按動(dòng)啟動(dòng)按鈕后，灌裝傳送帶空桶位置的光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)沒(méi)有桶時(shí)其輸入值為0，假如灌裝傳送帶電機(jī)沒(méi)有運(yùn)行，則啟動(dòng)空桶傳送帶電機(jī)，知道灌裝傳送帶空桶位置有桶為止，然后停止空桶傳送帶電機(jī)?？胀皞魉蛶щ姍C(jī)停止后，如果推桿全部收回，灌裝傳送帶空桶為止的光電開(kāi)關(guān)出現(xiàn)上升沿，或者在至少一個(gè)工位有桶的情況下，推桿全部收回出現(xiàn)上升沿，則啟動(dòng)灌裝傳送帶電機(jī)（當(dāng)按動(dòng)啟動(dòng)按鈕時(shí)，如果灌裝傳送帶空桶位置有桶或至少一個(gè)工位有桶，也需要啟動(dòng)灌裝傳送帶電機(jī)）。當(dāng)各個(gè)工位的的光電開(kāi)關(guān)有任意一個(gè)（由于各個(gè)工位間隔距離相等，故灌裝傳送帶上多于一個(gè)桶時(shí)，各個(gè)光電開(kāi)關(guān)會(huì)同時(shí)檢測(cè)到桶已經(jīng)到位）檢測(cè)桶已經(jīng)到位時(shí)，停止灌

16、裝傳送帶電機(jī)，然后進(jìn)行各個(gè)工位的的操作。假如灌裝傳送帶上所有桶都已經(jīng)灌裝完畢，或者空桶傳送帶送桶不及時(shí)，所有光電開(kāi)關(guān)檢測(cè)不到桶的到位，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)一直運(yùn)行下去。為避免這種情況的發(fā)生，設(shè)置一個(gè)延時(shí)開(kāi)型計(jì)時(shí)器時(shí)間設(shè)置為8s，8s時(shí)間到后停止電機(jī)運(yùn)行，從而啟動(dòng)空桶傳送帶電機(jī)，使空桶能夠送過(guò)來(lái)。這里之所以用8s的時(shí)間是考慮到灌裝傳送帶電機(jī)正常運(yùn)行一次不會(huì)超過(guò)8s的緣故。各個(gè)工位的操作流程是這樣的，在1工位桶到位后，用推桿將桶推到清洗閥門入口進(jìn)行桶內(nèi)的清洗，時(shí)間為10s。然后將清洗過(guò)的桶，用推桿收回到灌裝傳送帶上。2工位與此類似，只是將桶進(jìn)行吹干。3工位進(jìn)行灌裝，灌裝時(shí)間為15s。在2工位還有一個(gè)吹干檢

17、測(cè)傳感器，用于吹干后檢測(cè)桶內(nèi)是否有水，如果有水則不能進(jìn)行下一個(gè)工位的操作。當(dāng)?shù)竭_(dá)4工位時(shí)將其推出灌裝傳送帶。同樣，3工位操作完成后進(jìn)行桶內(nèi)的壓力檢測(cè)，如果壓力低，則也要在4工位時(shí)將其推出灌裝傳送帶。按動(dòng)停止按鈕，則需停止灌裝生產(chǎn)線工作，即停止所有電機(jī)運(yùn)行并關(guān)閉所有閥門，以便將生產(chǎn)線恢復(fù)到初始狀態(tài)。第一步驟只在此簡(jiǎn)單敘述，本論文重點(diǎn)介紹第二步驟的設(shè)計(jì)。要求PLC根據(jù)瓶流通過(guò)變頻器調(diào)整輸送帶的速度，即PLC根據(jù)瓶流情況選擇多段速控制，做到輸送帶速度與灌裝機(jī)速度很好的匹配。由光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)瓶流速度，不同的瓶流速度對(duì)應(yīng)變頻器的不同速度，由PLC的輸出端子去控制變頻器的多段速控制端，實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)整，實(shí)

18、現(xiàn)與灌裝速度相匹配?；驹恚篜LC制變頻器電動(dòng)機(jī)傳輸皮帶帶帶光電檢測(cè)器 反饋控制信號(hào)圖3.1 方案方框圖通過(guò)變頻器的多功能輸入端的設(shè)定，即設(shè)定多級(jí)速度頻率，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，并可通過(guò)外部信號(hào)選擇使用某一級(jí)速度，本次設(shè)計(jì)為3級(jí)速度頻率。用PLC的開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊控制變頻器的多功能輸入端，以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等，實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速。圖3.2 多段速調(diào)速連線框圖變頻器的多段速調(diào)速可以通過(guò)RH、RM、RL三個(gè)輸入端子的不同組合來(lái)設(shè)定7個(gè)不同的速度，并且速度多可以單獨(dú)的通過(guò)控制面板在0120HZ之間任意設(shè)定，設(shè)定范圍廣。第1、2、3速在出廠時(shí)分別設(shè)定為50HZ、30HZ、10HZ，第47速未設(shè)定，需

19、通過(guò)手動(dòng)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)定。如果將設(shè)定參數(shù)P63設(shè)定為8：REX（多段15速選擇），就可以通過(guò)RH、RM、RL、REX四個(gè)端子的不同組合來(lái)設(shè)定15速選擇，但此時(shí)變頻只能單向運(yùn)轉(zhuǎn)，不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行。表3.1 多段速調(diào)速速段分配表REXRHRMRL轉(zhuǎn)速編號(hào)010010010200013001140110501016011171000811009101010100111101112111013 多段調(diào)速之漸次調(diào)解法，即用光電傳感器檢測(cè)瓶流速度并送入PLC與已知的罐裝速度做差得到差值電壓V，然后對(duì)V進(jìn)行處理，將V與給定值進(jìn)行比較，若小于一定范圍，則速度降級(jí)，若大于一定范圍，則速度升級(jí)，若在一定范圍內(nèi)，則速度級(jí)

20、數(shù)不變。另外，如果轉(zhuǎn)速超越允許范圍而過(guò)快，則PLC的Y3端口輸出L1燈報(bào)警信號(hào);反之如果轉(zhuǎn)速低于允許范圍而過(guò)慢，則由PLC的Y4端口輸出L2燈報(bào)警信號(hào)，整個(gè)轉(zhuǎn)速控制過(guò)程由PLC輸出以控制變頻器的頻率控制端，以使變頻器改變輸出頻率驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速即控制瓶流速度與罐裝速度一致，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。在該方案中，我們還增加了變頻器的故障反饋保護(hù)系統(tǒng)，由變頻器的A端輸出，當(dāng)變頻器發(fā)生故障時(shí)，反饋控制信號(hào)經(jīng)A端傳送到PLC的輸入控制端口X9端，經(jīng)PLC邏輯運(yùn)算后由Y5端輸出，控制接觸器KM1動(dòng)作，及時(shí)切斷變頻器的主電源，起到保護(hù)作用。 第四章 灌裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)分析4.1 灌裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工

21、藝流程 圖4.1 系統(tǒng)工藝流程圖罐裝傳送帶控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的是利用PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，從而提高工作效率。本次設(shè)計(jì)的工藝流程圖如圖3.1所示，系統(tǒng)啟動(dòng)后按下電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，若電機(jī)出現(xiàn)異常馬上切斷工作電源進(jìn)行保護(hù)，若電機(jī)情況正常則電開(kāi)始下一步工作。電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動(dòng)作用下經(jīng)過(guò)光電傳感器，傳感器對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)送往PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的瓶流速度和PLC存儲(chǔ)器里面設(shè)定的值進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行調(diào)速，如果不需要調(diào)速電機(jī)按照原來(lái)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要進(jìn)行調(diào)速，則PLC輸出控制信號(hào)

22、給變頻器多段速調(diào)速控制端，變頻器接受到PLC傳送過(guò)來(lái)的控制信號(hào)后經(jīng)內(nèi)部處理，輸出特定頻率的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器異常輸出端反饋信號(hào)給PLC輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的保護(hù)。 4.2 輸入信息分析根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸入信號(hào)主要有10個(gè)，分別是啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、自動(dòng)、手動(dòng)切換按鈕、檢測(cè)頻率輸入信號(hào)端、變頻器突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端。啟動(dòng)按鈕用于啟動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)開(kāi)始工作，停止按鈕用于結(jié)束調(diào)速系統(tǒng) ，自動(dòng)按鈕用于控制電機(jī)自動(dòng)調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)，手動(dòng)按鈕用于手動(dòng)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，頻率信號(hào)輸入端是用于將光電傳感器傳來(lái)的脈沖信號(hào)傳入PLC，由PLC進(jìn)行邏輯處理，突發(fā)信號(hào)進(jìn)入端用于檢測(cè)變頻器的異常以便于及時(shí)進(jìn)行處理，防止變

23、頻器因此而損壞。輸入信號(hào)表如圖4.2所示：表4.1 輸入端口列表輸入元件符號(hào)名稱端子號(hào)作用SA選擇開(kāi)關(guān)X0手動(dòng)X1自動(dòng)SB1按鈕開(kāi)關(guān)X2啟動(dòng)SB2按鈕開(kāi)關(guān)X3停止SB3按鈕開(kāi)關(guān)X5高速SB4按鈕開(kāi)關(guān)X6中速SB5按鈕開(kāi)關(guān)X7低速SB6按鈕開(kāi)關(guān)X8停止報(bào)警A變頻器故障反饋信號(hào)X10反饋保護(hù)IC光電檢測(cè)信號(hào)X4計(jì)數(shù)檢測(cè) 4.3 輸出信息分析 根據(jù)系統(tǒng)的功能需要，本系統(tǒng)的輸出信號(hào)主要有7個(gè)，其中Y0、Y1、Y2用于設(shè)定頻率控制信號(hào)，控制電動(dòng)機(jī)的低、中、高、速運(yùn)轉(zhuǎn)。Y3用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)快報(bào)警，Y4用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過(guò)慢報(bào)警，Y5用于當(dāng)變頻器發(fā)生異常故障時(shí)斷開(kāi)變頻器電源，Y6用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)

24、運(yùn)行，PLC輸出信號(hào)表如表4.2所示：表4.2 輸出端口列表輸出元件符號(hào)名稱端子號(hào)作用RL低速輸入Y0起動(dòng)低速運(yùn)行RM中速輸入Y1起動(dòng)中速運(yùn)行RH高速輸入Y2起動(dòng)高速運(yùn)行L1報(bào)警燈L1Y3過(guò)速報(bào)警L1L2報(bào)警燈L2Y4慢速報(bào)警L2KM1接觸器Y5變頻器反饋保護(hù)STF正轉(zhuǎn)輸入Y6正轉(zhuǎn)運(yùn)行 第五章 罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5.1 罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)總圖如下所示： 圖5.1 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)圖5.2 電器元件的選型本設(shè)計(jì)中所使用到的元器件清單如下表所示： 第六章 灌裝傳送帶控制程序設(shè)計(jì)6.1 編程平臺(tái)介紹GX developer：三菱可編程控制器FX系列和QA系列的編程軟件。主要用于xp系統(tǒng)

25、下的三菱plc編程軟件，中文簡(jiǎn)體；支持三菱最新的fx3u/fx3uc系列plc編程；支持三菱a系列、q系列、Fx系列及運(yùn)動(dòng)控制器的編程等。它包括PLC程序設(shè)計(jì)軟件，支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，結(jié)構(gòu)化程序的編寫(分部程序設(shè)計(jì))，可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序, 在其它同類系統(tǒng)中使用。設(shè)計(jì)非常方便，本次設(shè)計(jì)我們就選用了GX developer軟件作為編程平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。6.2具體設(shè)計(jì)程序及注釋公用程序手動(dòng)控制中速手動(dòng)子程序手動(dòng)控制高速手動(dòng)控制低速啟動(dòng)停止變頻器異常斷開(kāi)其電源自動(dòng)子程序；啟動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)記X4脈沖個(gè)數(shù)定20秒為單位時(shí)間

26、脈沖個(gè)數(shù)C0C04C0=44C08脈沖個(gè)數(shù)C08=C0=12C016取消報(bào)警C04則為速度過(guò)低，啟動(dòng)報(bào)警一4=C0=8時(shí),啟動(dòng)高速20秒后返回繼續(xù)判斷瓶流速度8=c016時(shí)則為速度過(guò)高啟動(dòng)報(bào)警二12=C0=16時(shí),啟動(dòng)低速20秒后返回繼續(xù)判斷瓶流速度 圖6.1 所編程序圖6.3 罐裝傳送帶調(diào)速監(jiān)控系統(tǒng)軟件 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完

27、整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS，用戶無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。MCGS 5.1軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整

28、的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。圖6.2 MCGS功能流程圖MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與MCGS

29、運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsRun.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對(duì)工程的控制工作。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文

30、件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫控制程序（即ifthen腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、定時(shí)器、配方操作、多媒體輸出等，如圖6.

31、1所示，可以由它實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的仿真上位監(jiān)控過(guò)程。結(jié) 論本次設(shè)計(jì)主要是利用PLC和變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，然后將要灌裝的瓶傳送給灌裝機(jī)，達(dá)到瓶流速度和灌裝速度的協(xié)調(diào)，提高生產(chǎn)效率。本次設(shè)計(jì)的基本思路如下：系統(tǒng)啟動(dòng)后按下電機(jī)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，若電機(jī)出現(xiàn)異常，則熱電流繼電器馬上切斷進(jìn)行保護(hù)，若電機(jī)情況正常則電開(kāi)始下一步工作。電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)皮帶傳動(dòng)，待灌裝的瓶子在皮帶的傳動(dòng)作用下經(jīng)過(guò)光電傳感器，傳感器對(duì)瓶子進(jìn)行計(jì)數(shù)送往PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理后得到的瓶流速度和PLC存儲(chǔ)器里面設(shè)定的值進(jìn)行比較，判斷是否需要進(jìn)行調(diào)速，如果不需要調(diào)速電機(jī)按照原來(lái)的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要進(jìn)行調(diào)速，則PLC輸出控制信號(hào)給變

32、頻器多段速調(diào)速控制端，變頻器接受到PLC傳送過(guò)來(lái)的控制信號(hào)后經(jīng)內(nèi)部處理，輸出特定頻率的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速。變頻器異常輸出端反饋信號(hào)給PLC輸入，實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的保護(hù)。此設(shè)計(jì)基本滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)這段時(shí)間的準(zhǔn)備、查找、思考、整理總結(jié)，我終于完成我的PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)這些天的課程設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)，我認(rèn)識(shí)到PLC技術(shù)課程的涉及面非常廣，特別是日常生活中，隨處可見(jiàn)。課程設(shè)計(jì)是對(duì)我的一次綜合性訓(xùn)練，它讓我充分綜合運(yùn)用我所學(xué)到的PLC技術(shù)理論與實(shí)踐緊密的相結(jié)合，培養(yǎng)我獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這次設(shè)計(jì)讓我覺(jué)得自己更加的走進(jìn)了專業(yè)，讓我更加了解自己的專業(yè)。它告訴了我在今后應(yīng)該怎樣去學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，怎

33、樣充分的去運(yùn)用學(xué)校的教學(xué)資源?？傊?，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我的學(xué)習(xí)目的更加明確，掌握了一些新的學(xué)習(xí)方法，覺(jué)得自己有了很大的提高。參考文獻(xiàn)1FX2N使用手冊(cè)EB/OL.工控自動(dòng)化. http:/ EB/OL.http:/ 2003.07.4史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2004.02.5王兆義.小型可編程控制器實(shí)用技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 1997.07.6郭宗仁，吳亦鋒，郭永.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)M.北京：人民郵電出版社. 2002.09.7汪仁智. XML和OPC將為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成提供新途徑J. 世界儀表與自動(dòng)化,2001. 8廖常初

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