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： I 2 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，社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步對(duì)各行各業(yè)提出了越來越高的要求。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

2、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)椋皇浅杀靖?，二是周期長(zhǎng)。在早期還出現(xiàn)過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)

3、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)，通過可編程控制器輸出來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關(guān)量輸出端直接與變頻器的開關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來新的控制理念的思想。 關(guān)鍵詞：繼電接觸式

4、控制系統(tǒng)。 2 目 錄 第一章 緒 論 1 1.1研究背景及課題來源 1 1.2研究現(xiàn)狀 1 1.3解決辦法 2 第二章 PLC介紹 3 2.1 PLC的發(fā)展 3 2.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域 3 2.3 PLC的特點(diǎn) 3 2.4 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 5 3.1自動(dòng)灌裝機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 5 第四章 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)分析 9 4.1 罐裝傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程 9 4.2 輸入信息分析 10 4.3 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) 12 5.1罐裝傳送帶系統(tǒng)總圖設(shè)計(jì) 12 5.2電器元件的選

5、型 13 第六章 罐裝傳送帶調(diào)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 14 6.1編程平臺(tái)介紹 14 6.2具體設(shè)計(jì)程序及注釋 15 6.3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 24 28 第一章 緒 論 1.1 研究背景及課題來源 近幾年，由于PET/HDPE塑料瓶被越來越多地應(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多萬噸，并且其產(chǎn)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)過幾

6、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)

7、，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? 1.2 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)能力來開發(fā)新產(chǎn)品。其他的制造商就跟進(jìn)過來。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

8、些設(shè)備圖片或直接購(gòu)買一個(gè)設(shè)備樣品，拿來仿造就可以了。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

9、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，空桶傳送帶送過來的空桶依次完成上述功能。并進(jìn)一步通過可編程控制器輸出來控

10、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關(guān)量輸出端直接與變頻器的開關(guān)輸入端相連，體現(xiàn)了由新的控制器帶來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)

11、等一些廠家開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關(guān)模塊以外，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

12、研制開發(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。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）開關(guān)量的邏輯控制； （2）運(yùn)動(dòng)控制； （3）閉環(huán)過程控制； （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；

13、 （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)境適應(yīng)性強(qiáng)、無故障運(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

14、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，空桶傳送帶送過來的空桶依次完成上述功能。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關(guān)，1～4工位的桶到位光電

15、開關(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；1～4工位推桿閥門（1～3工位用于將不合格的桶推出傳送帶后推桿收回）開到位信號(hào)V11＿OPENED、V21＿OPENED、V31＿OPENED、V41＿OPENED為1時(shí)開到位，否則為0；1～4工位推桿閥門關(guān)到位信號(hào)V11＿CLOSED、V21＿CLOSED、V31＿CLOSED、V41＿CLOSED為1時(shí)關(guān)到位，否則為0；1～3工位清洗、吹干、灌裝閥門，開到位信號(hào)V12＿OPENED、V22＿OPENED、V32＿OPENE

16、D、V42＿OPENED為1時(shí)開到位，否則為0；1～3工位清洗、吹干、灌裝閥門，關(guān)到位信號(hào)V11＿CLOSED、V21＿CLOSED、V31＿CLOSED、V41＿CLOSED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；1～4工位推桿閥門V11、V21、V31、V41為1時(shí)打開，否則關(guān)閉；灌裝閥門V12、V22、V32為1時(shí)打開，否則關(guān)閉。 設(shè)計(jì)方法：本步驟中的灌裝傳送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關(guān)，當(dāng)沒有桶時(shí)其輸入值為0，假如灌裝傳送帶電機(jī)沒有運(yùn)行，則啟動(dòng)空桶傳送帶電機(jī)，知道灌

17、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)，所有光電開關(guān)檢測(cè)不到桶的到位，將會(huì)導(dǎo)致電機(jī)一直運(yùn)

18、行下去。為避免這種情況的發(fā)生，設(shè)置一個(gè)延時(shí)開型計(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)，使空桶能夠送過來。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

19、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)現(xiàn)與灌裝速度相匹配。 基本原理： PLC制 變頻器 電動(dòng)機(jī) 傳輸皮帶帶帶 光電檢測(cè)器

20、 反饋控制信號(hào) 圖3.1 方案方框圖 通過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RH、RM、RL三個(gè)輸入端子

21、的不同組合來設(shè)定7個(gè)不同的速度，并且速度多可以單獨(dú)的通過控制面板在0～120HZ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4～7速未設(shè)定，需通過手動(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RH、RM、RL、REX四個(gè)端子的不同組合來設(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 REX RH RM RL 轉(zhuǎn)速編號(hào) 0 1 0 0 1 0 0 1 0 2 0 0 0 1 3 0 0 1

22、 1 4 0 1 1 0 5 0 1 0 1 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 1 0 0 9 1 0 1 0 10 1 0 0 1 11 1 0 1 1 12 1 1 1 0 13 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)數(shù)不變。另

23、外，如果轉(zhuǎn)速超越允許范圍而過快，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

24、傳送帶調(diào)速系統(tǒng)工藝流程 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)情況正常則電開始下一步工作。電機(jī)開始轉(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)按照原來的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，如果需要進(jìn)

25、行調(diào)速，則PLC輸出控制信號(hào)給變頻器多段速調(diào)速控制端，變頻器接受到PLC傳送過來的控制信號(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

26、頻器的異常以便于及時(shí)進(jìn)行處理，防止變頻器因此而損壞。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 選擇開關(guān) X0 手動(dòng) X1 自動(dòng) SB1 按鈕開關(guān) X2 啟動(dòng) SB2 按鈕開關(guān) X3 停止 SB3 按鈕開關(guān) X5 高速 SB4 按鈕開關(guān) X6 中速 SB5 按鈕開關(guān) X7 低速 SB6 按鈕開關(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)

27、 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)速的過快報(bào)警，Y4用于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的過慢報(bào)警，Y5用于當(dāng)變頻器發(fā)生異常故障時(shí)斷開變頻器電源，Y6用于啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)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L1 Y3 過速報(bào)警L1

28、 L2 報(bào)警燈L2 Y4 慢速報(bào)警L2 KM1 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

29、件。主要用于xp系統(tǒng)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

30、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 脈沖個(gè)數(shù)C0 C0<4 C0=4 416 取消報(bào)警 C0<4則為速度過低，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<=c0<=12時(shí),啟動(dòng)中速20秒后返回繼續(xù)判斷瓶流速度 C0>16時(shí)則為速度過高啟動(dòng)報(bào)警二 12<=C0<=16時(shí),啟動(dòng)低速20秒后返回

31、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)際工程問題的完整方案和開發(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

32、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“M

33、CGS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，其與MCGS 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

34、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)庫存盤文件名稱及存盤時(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

35、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：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if…then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6.1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

36、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)情況正常則電開始下一步工作。電機(jī)開始轉(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)給變頻器多段速調(diào)速控制端，變頻器接受到PLC傳送過來的控制信號(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)

37、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。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)際問題的能力。這次設(shè)計(jì)讓我覺得自己更加的走進(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)，怎樣充分的去運(yùn)用學(xué)校的教學(xué)資源?？傊?，通過這次設(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，覺得自

38、己有了很大的提高。 參考文獻(xiàn) [1]FX2N使用手冊(cè)[EB/OL].工控自動(dòng)化. [2]三菱FX全系列PLC編程手冊(cè)(中文) [EB/OL]. [3]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 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

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