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1、2022年课件基于PLC饮料灌装生产线 泰 山 学 院 本 科 毕 业 论 文 所 在学 院 机 械 与 工 程 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 申请学士学位所属学科 工学 年 级 二一一级处理后送到处理器 将其处理，由 PLC 对数据进行运算，然后输出驱动信号 来完成饮料罐装生产流水线的自动化高效、精确的操作。 系统的整体思路：此生产线是全自动限制的，生产线一经上电，PLC 将通过软 件程序对生产线进行限制：通过输出继电器的动作来限制传送带的停转和对饮料 瓶的选择灌装，实现完成对系统状态的显示，并且通过 PLC 内部的计数器对所生 产的产品进行计数。 2. 2 硬件方案设计 饮料的灌
2、装是运用了饮料灌装机，它将饮料灌装装置以及封盖装置集合在一 起，实现饮料的灌装与上盖，使饮料的灌装能稳定、高效的完成。对于饮料瓶大 小的区分是通过反射式光电传感器工作来实现的。利用协助继电器对计数器进行 正电平触发来完成对产品的计数。灌装生产流水线模型如图 1 所示，生产流水线 最新 9 驱动电动机 传送带 行 程 开 关 图 2 饮料灌装生产流水线结构 系统的工作原理：系统一经上电，传送带将驱动电动机运转，待空饮料瓶行 至行程开关处，行程开关闭合，电动机停转，灌装设备通过阀门的关断来限制饮 料灌装的时间，饮料灌装过程完成后电动机复原转动，如此循环实现生产线的自 动限制。对于传送带上的饮料瓶大
3、小的辨别，利用了通过下图的反射式光电传感 器。 2. 3 软件方案设计 PLC 软件方案设计有阅历设计法，逻辑设计法等 2. 3. 1 阅历设计法 梯形图的阅历设计法是运用比较广泛的一种方法。该方法的核心是输出线圈。 以下是梯形图阅历设计法的基本步骤： 1. 了解和熟识被控设备的工艺过程和机械的动作状况。 2. 确定 PLC 的输入信号和输出负载，画出 PLC 的外部接线图。 3. 确定继电器电路图的中间继电器，时间继电器对应的梯形图中的协助继电 器 电源电压 524V DC±10%脉动 P-P5%以下 消耗电流 平均 ： 25mA 以下，峰值 ： 80mA 以下 输出 NPN
4、开路集电极晶体管 •最大流入电流：101mA •外加电压：30V DC 以下(输出和 0V 之间） •剩余电压：IV 以下(流入电流为101mA 时） 0.4V 以下(流入电流为 16mA 时） 反应时间 0. 8ms 以下 最新 18 4 系统的硬件电路 4. 1 系统硬件结构框图 系统的主电路、限制电路、协助电路三大部分组成了硬件系统，硬件中的主 要部分是主电路，主电路和协助电路由限制电路限制，起协助信号显示作用的是 协助电路。 4. 2 主电路的设计 传送带用电动机 Ml 来运行，并用接触器 KM1 来限制电动机的运行与停止。由 热继电器 FR1实现过载爱护
5、。断路器 QF1、QF2、QF3 将三相电源引入，同时 QF1、 QF2、QF3 为电路供应短路爱护。饮料罐装生产的主限制电路如图 5 所示。 4. 3 限制电路的设计 PLC 限制系统有 9 个均为开关量的输人信号。其中各种单操作按钮开关 6 个， 分别 SBO 启动按钮、SB1 停止按钮、SB4 大包、SB5 中包、SB6 小包、SB7 散装、 图 5 主限制电路图 最新 19 传感器 X0 Y0 X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 VA FX2N-32MR-001 X5 PLC Y5 X6 Y6 X7 Y7 X10 Y10 24V Y11 COM COM1 COM2 - 停止 SB1 行
6、觀关 ST0 敗装 SB7 ，手卿碰钮 _> SB10 - - 灌装电磁阀 YV1 小瓶 - W2 t 瓶上薄 YV ： O 大包指挪HL4 中包 HL5 小包 HL6 散装 HL7 上电显示 HL10 灌装闪耀HU1 24V 驱动电机 KM1 SB10 手动复位按钮。行程开关 1 个，传感器开关 1 个。 PLC 限制系统的输出信号有 10 个，其中 1 个用于驱动传送带电动机的接触器 KM1，3个电磁阀分别用于大瓶和小瓶的封盖及饮料罐装，6 个用于生产线上的状 态显示。如图 6所示。 图 6 三 菱 PLC 外部接线图 4. 4 操作面板的设计 操作简洁，直观明白的，对饮料罐装自动生
7、产线的每一步都能精确显示，方 便工作人员的工作是操作面板的设计原则。面板如图 7 所示。 最新 20 面板中的按钮有停止、启动和手动复位按钮，以及选择大包、中包、小包和 散装的按钮。显示灯有大包、中包、小包和散装的显示灯，还有上电显示和灌装 过程显示。 本系统还设置了两种灌装模式即大瓶、小瓶灌装，四种包装方式即大瓶的大、 中、小包装和散装及小瓶的大、中、小包装和散装。这样做有利于不同层次的需 要。 图 7 操作面板 最新 21 Y0:驱动电动机转动 Y1:灌装饮料 Y2:小瓶上盖 Y3:大瓶上盖 Y4:显示大包包装 Y5:显示中包包装 Y6:显示小包包装 Y7:显示散装 Y10:系统上电显示
8、5 系统程序的设计 5.1 限制要求和限制过程分析 系统将开关设定为自动操作模式，一经启动，传送带的驱动电机启动并始终 保持到停止开关实现停止动作或传感器检测到下一个瓶子时停止；饮料将瓶子装 满后，驱动电机必需自行启动，并保持到再次检测到一个瓶子或停止开关工作。 当瓶子传送定位于灌装的设备下时，停顿 1 秒，设备起先灌装，灌装过程为小瓶 装 5 秒钟，大瓶装 8S 钟，然后均上盖时间为 2 秒，灌装和上盖过程有报警，上盖 过程停止并不再显示报警；报警方式为红灯以0.5s 间隔性闪耀。与此同时对生产 的料进行打包计数，对于小瓶：40 瓶为一大包，30 为一中包，20 为一小包；对于 大瓶：20
9、瓶为一大包，15 瓶为一中包，10 瓶为一小包。在生产过程中可以对各计 数器手动清零，系统每 7 小时将所记数据送入指定的存储器中，然后将记数器清 零。在电动机运转时按下停止按钮，系统会立刻停止：而在系统进行灌装和加盖 时按下停止按钮，系统不会立刻停止，而要待加盖工作完成后，系统最终停止工 作。系统过程流程图和依次功能图分别如下图 11。 5.1.1 I/O 端口安排 X0:启动 5(1:停止 X2:行程开关 X3:传感器 X4:选择大包包装 X5:选择中包包装 X6:选择小包包装 X7:选择散装 X10:手动复位 Y11:灌装和上盖过程显示 最新 22 5. 1.2 梯形图 5. 1.3 初
10、始化程序 初始化，启动时、按下复位钮和 7 小时将程序中用到的计数器置零 最新 23 5. 1.4 装箱选择程序 装箱选择生产好的饮料：X4 X5 X6 X7 所对应的按钮 SB4 SB5 SB6 SB7 分别是： 大包中包小包散装等包装的类型。 - RST C0 - RST C1 - RST C2 RST C3 - RST C4 - RST C5 RST C6 - RST C7 - RST C8 - RST C9 RST CIO RST C11 RST C12 RST C13 RST C14 RST C15 最新 24 5. 1.5 流水线主控程序 最新 25 生产流水线主控电路的自动限制：
11、系统将开关设定为自动操作模式，一经启 动，驱动电机启动并始终保持到停止开关动作或灌装设备下的传感器检测到一个 瓶子时停止；瓶子被装满饮料并完成上盖后，驱动电机必需自行启动，并保持到 又检测到一个瓶子或停止开关动作；当瓶子定位在灌装设备下时，停顿 1 秒，灌 装设备起先工作进行灌装，对于大瓶 8 秒钟，小瓶则灌装 5 秒钟，待灌装过程完 毕再对饮料瓶进行上盖，上盖时间为 2 秒钟。当系统正在运行装罐时，按下停止 按钮，系统并不会立刻停止，待上盖工作结束后，系统最终停止运转。 5. 1.6 闪耀报警程序 罐装和上盖过程中闪耀报警 最新 26 -RST -(C11 (C1 K1010 -RST &b
12、ull;<C12 K1010 (C2 -RST C12 T5 M0 2 W 1 I - (T 6 5. 1.7 记数程序 小瓶：40 为一大包，30 为一中包，20 为一小包；大瓶：20 为一大包，15 为 一中包10 为一小包。并且对所装箱和所生产饮料的数量进行计数。 最新 27 -RST H Ilh _RST HI1 卜 _RST HIII- M3 319 -H I - 5. 1.8 数据传送程序 设定 7 小时传输一次数据，存储各记数器中所记数据到指定的存储器中。 最新 28 最新 24 6 程序的调试 利用三菱 PLC 编程软件 GX Developer8.86 进行仿真运行调试
13、。 6. 1 装箱选择程序仿真 X4、X5、X6、X7 分别对应大包中包小包和散装的按钮，选择不同的按钮， 限制面板上会显示出相应的包装。 X0 (启动按钮）上电后 Y0 (继电器线圈）上电并自锁，传送带运行，待 X2 (行 程开关）上电后，Y0 失电，传送带停止，Y1 (灌装电磁阔）上电，加料 5 秒钟后， Y1失电，停止加料，Y2 (上盖装置）上电，上盖时间为 2 秒。文件©)软元件®)监视 6. 2 主限制程序的仿真 最新 25 文件( I )软元件©)监视®) ¥视状态 软元件登录 观伏忍 _ 状兀忏埜求 -I 监控停止籲 I 卜自动 i 手
14、动 疒 XI 广 X2 广 X5 广 X1 汉 X20 -180 -160 -140 -120 -101 -80 -60 -40 -20 r 在传送带运转时，X2、X3(对应光电传感器)同时上电，表示检测到大瓶，此 后灌装加料过程为 8 秒。 最新 26 ¥视状态 _ s 控;止• I 在传送带运转时，按下停止按钮系统立刻停止工作。 文件<£)软元件( E )监视®) 软元件登录 - 1 图表表示范围 | r * 自动 P 手动 | r xi r x2 r X 5 r xi 皮 x2 «* OUTm 文件( E )软元件®)监视&
15、reg;) - !； 软元件登录 图表表示范围 r 自动<5手动 广 xi 疒 X2 疒 X 5 r xio 沒 X20 V3 Y2 V1 VO X3 W X1 xo 最新 27 -200 -180 -160 -140 -120 -101 -80 -80 -40 -20 fT Y3 最新 28 Y2 VI Y0 X3 X2 FT XO 最新 32 在灌装加料和上盖时按下停止按钮，系统不会立刻停止工作，而是待灌装和 上盖工作结束后，最终停止运转。 会闪耀报警。文 件 软 元 件 d )监视®) 6. 3 闪耀报警程序的仿真 系统灌装加料和上盖时，发光二极管报警器（Y11) 最新 3
16、3 w 6. 4 记数程序的仿真 对于小瓶，每大包可装 40 瓶，并且最终对所装包数进行记数。 -(C0 RST C10文 件 汜 软 元 件 ( Q ) 监 视 ( _ 软元件登录 1 q 广自动 fi 手动 J k X1 广 X2 X5 r X10 广 X20 •5 ( 最新 34 7 结论与展望 本文介绍了 FX2N-32MR PLC 的饮料灌装生产线的限制系统的设计。该系统的 设计由硬件方面和软件方面组成。硬件设计方面，各硬件设备依据系统的限制要 求进行了选型并对 FX2N-32MR PLC 外部电路接线进行了设计；软件设计方面概述 了软件设计的方法，梯形图依据要求设计并对它
17、进行仿真调试。利用 PLC 良好的 自动限制性能，饮料罐装生产过程的无人限制是本文所设计的饮料灌装生产流水 线的限制系统实现的基本要求。但更加困难、精确、智能的限制要求对于大型的 生产流水线来说，该系统就无法满意。在传送速率，次品检测等诸多方面该系统 须要作出改进。 在各种饮料罐装生产行业迅猛发展，基于可编程序限制器的饮料灌装生产流 水线的限制系统为饮料罐装生产供应了极大地便利。不断提高的生产社会化水平， 使基于 PLC 的饮料灌装生产流水线的限制系统不仅仅被局限在饮料罐装生产行业， 而且它在芯片封装，产品包装流水线作业生产方面有着相当广袤的前景市场。 8 总结 经过了这一段的学习和工作，我最
18、终完成了基于 PLC 饮料灌装流水线的控 制系统的设计的论文。从起先接到设计任务到系统的实现，再到论文底稿的完 成，每走一步对我来说都是自己对所学学问的大胆尝试与挑战，这也是我在高校 期间完成的最大的任务与设计。在这几个月时间里，我学到了许多学问同时也有 许多感受，从对 PLC 限制自动化系统的设计所需技术和学问很不了解的状态，我 起先了独立的学习和试验，査看相关的国内外资料和书籍，使自己头脑中那些曾 经模糊的概念渐渐清楚，使自己特别稚嫩的思路一步步完善起来，每一次改进都 是我学习的收获，每一次试验的胜利都是对我不断努力的确定。从中我也充分认 识到了 PLC 在工业现场应用的重要性，以及它为我
19、们生活带来的便利。 虽然我的设计还没有过于完善，还有一些不足须要进一步改进，但我可以打 包 最新 35 票地说，这里面的每一组程序，都是自己不懈为之努力的成果。当我亲眼看到 自己编制的限制程序，能够稳定的通过步步调试。我信任其中蕴含在其中的酸甜 苦辣咸终将会化为甜蜜爽口的凝露。 这次写论文的经验也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正专心去 做，脚踏实地一步步去完成的事情，是自己独立专心学习的过程和探讨的过程， 没有恳切真挚的学习看法就不行能有探讨的实力，没有自己的细致探讨，就不会 有所实质性突破，有所创新，那也就不能叫设计了。希望这次的论文经验能激励 我在以后学习中接着进步，丰富我以后的
20、人生。 在我的设计过程中，我要感谢我的指导老师陈老师，是他的孜孜训诲和不厌 其烦的教学精神伴我完成了我的论文，是你带我进入了通往设计的殿堂，是你教 会了我 pic 限制系统的相关学问，使我终身受用，在此，我真诚的给您道一声谢 谢。 参考文献 1 孔凡真•饮料无菌冷灌装生产线的应用是大势所趋 J •饮料工业,2022, 10(12). 2 刘军.国外饮料灌装机现状为我国灌装机指明发展方向 J .中国包装工业,2022.9(10). 3 袁任光•可编程序限制器( PLC )应用技术与实列 M •广州：华南理工高校出版 社，2001:8-10. 4 柯龙瑞.饮
21、料灌装线设计应考虑的若干因素 M .北京：轻工机械出版社，2000. 5 杨旭东，王天杰，刘海生• PLC 在饮料灌装机限制系统中的应用 J •机床与液压， 2022:7-152. 6 武少斌，殷际英，陈卫.自动化生产线中的饮料灌装技术 J .中国科技博览,2022(15). 7 陈昌伟，胡国清，张冬至.灌装阀及旋盖头测试试验装置设计 J .包装工程，2022(3). 8 黄睿峰.饮料生产线的自动加盏器 J •燃气器轮试验与探讨，2004 (4) : 8. 9 辛蓦洪.饮料生产设备的运用与维护 M .北京：机槭工业出版社.2022. 10 廖初常. FX 系列 P
22、LC 编程及应用 M .北京：机械工业出版社,2022:15-19. 最新 36 11 王兆义.可编程限制器教程 M •北京：机械工业出版社，2022. 12 阮友德.电气限制与 PLC 实训教程 M .北京：人民邮电出版社，2022. 13 汪国梁.电机学 M .北京：机械工业出版社，2022. 14 顾绳谷.电机及拖动基础 M .北京：机械工业出版社，2022. 15 陈杰，黄洪.传感器与检测技术 M •北京：高等教化出版社，2022. 16 巫莉，黄江峰•电气限制与 PLC 应用 M .北京：中国电力出版社，2022. 最新 37 致谢 首先感谢泰山学院两年
23、来对我的细心培育，这两年是我的一段比较欢乐的时 光，也是人生中一段珍贵的经验。 在本次毕业设计中，指导老师陈老师对我的帮助很大，虽然这段时间我的毕 业设计进程停滞不前可老师没有将我放弃，始终不厌其烦的督促我，还时常 地指导我，这让我很感动。陈老师对我的悉心帮助为我打下坚实的理论基础学问, 提高个人实力都特别有益，在此我对陈老师表示忠心的感谢和崇高的敬意。 同时，在设计过程中，我还査阅了相关书籍与期刊，在这里一并向有关的作 者表示真挚的感谢。感谢你们的宝贵的作品，我将细致并怀着敬重的心情阅读它 们，并从中学以致用。 2022 年 5 月 16 号 最新 38 泰山学院本科毕业论文 泰山学院本科毕业论文 第18页 共18页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页