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1、K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 1 福建电力职业技术学院 课 程 设 计 课程名称：可编程控制器原理及应用教程 题 目：饮料罐装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计与调试 专业班次：08（三）电气 1 姓 名：张成龙 学 号：200802123323（44 号）指导教师：苏两河老师 学 期：2010-2011 学年第 1 学期 日 期：2010.12 课 程 设 计.1 引言.2 1.设计任务.3 1.1 课题内容.3 K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 2 1.2 控制要求.3 1.3 课题要求.3 2.总体设计方案.3 2.1 饮料灌装流水
2、线的基本结构.3 2.2 灌装流水线的工作原理.3 3.硬件控制设计.4 3.1 PLC 的选择.4 3.2 传感器的选择.4 3.3 硬件电路的设计.5 4.软件控制设计.5 4.1 系统流程图.5 4.2 I/O 接线图.5 4.3 I/O 分配表.6 4.4 梯形图.6 4.5 指令表.6 5.调试说明.7 6设计小结.7 参考文献.8 引言 目前，饮料的灌装生产已经实现自动化，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方面发展。因此，饮料厂的自动化灌装生产线中有越来越多的机器在使用先进的灌装技术来提高机器的自动化控制水
3、平和生产效率。而应用 PLC 完成电气部分的控制是工业自动化电气控制的主要发展方向。本次课设主要介绍全自动灌装生产线的基本概念。全自动灌装生产线是由数台自动灌装机械经控制系统进行集中控制，并按照各自功能完成一定任务进行顺序、连续生产的一系列机器组合。通过对饮料罐装自动控制的介绍，使我们对灌装这个行业有了更深的了解，也对自动化这个名词有了进一步的了解。我国的饮料罐装自动化相对于西方发达国家来讲还有很大的差距。设备陈旧，技术落后，成为阻碍我们灌装行业发展的一个严重问题。鉴于这些问题，我国企业不断发展自身的实力，逐步朝着生产高速化、设备结构合理化、设备的多功能化、设备的绿色化、控制的智能化等方向发展
4、。推出适合自己需求的产品来。本次课设就是朝着这个方向进行研究和设计。K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 3 1.设计任务 1.1 课题内容 饮料灌装生产流水线 PLC 梯形图控制程序设计和调试 1.2 控制要求（1）统通过开关设定为自动操作模式，一旦启动，则传送带的驱动电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子时停止；瓶子装满饮料后，传送带驱动电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或停止开关动作。（2）当瓶子定位在罐装设备下时，停顿 1 秒，罐装设备开始工作，罐装过程为 5 秒钟，罐装过程应有报警显示，5 秒后停止并不再显示报警（报警方式为红灯
5、以 0.3S 时间间隔闪烁）。（3）灌装完一瓶须进行称重比较：若大于或等于 700 克为正品，并计数 1 次，计数满 24 瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响 1s）；若小于 700 克则为次品，同时也计数 1 次，计满 24 瓶为一箱，并令蜂鸣器报警一次（鸣响 2s）瓶装饮料的重量以模拟量的形式自模拟量通道 A/D 输入（重量 Kg 与模拟量电压输入及数字量的对应值可以自己设定）。（4）可以手动对计数值及定时器清零（复位）1.3 课题要求（1）I/O 编址（2）编程并调试（3）I/O 端子接线图 2.总体设计方案 2.1 饮料灌装流水线的基本结构 饮料灌装流水线的基本结构图 2.1 所示：图
6、 2.1 饮料灌装流水线的基本结构 2.2 灌装流水线的工作原理 灌装流水线的运作是通过电机和灌装设备来控制的。通过电动机的运转，带动流水线的工作。K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 4 而灌装设备的开通则直接控制饮料流通。通过输入 PLC 软件程序，直接控制电机及流水线的运作.。流水线由传感器实时监控，由 PLC 控制，控制准确。自动化程度高。3.硬件控制设计 3.1 PLC 的选择（1）PLC 的结构与特点：PLC 的构成从结构上分，PLC 分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、I/O 板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可
7、拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC 编程简介体积小，重量轻，耗电少，接线编程简单，可靠性高，反应快，可靠性高，抗干扰能力强。PLC 一经出现，由于它的自动化程度高、可靠性好，设计周期短、使用和维护简便等独特优点，备受国内外工程技术人员和工商业界厂商的极大关注，生产 PLC 的厂商孕起。随着大规模集成电路和微处理器在 PLC 中应用，是 PLC 的功能不断得到增强，产品得到飞速发展。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。P
8、LC 常用程序设计语言简介方源可编程控制器程序设计语言。在可编程控制器中有多种程序设计语言，它们是梯形图语言、布尔助记符语言、功能表图语言、功能模块图语言及结构化语句描述语言等。其中梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程序的一种程序设计语言。是最广泛，最受欢迎的一种编程语言。它采用梯形图程序设计语言，程序采用梯形图的形式描述。这种程序设计语言采用因果关系来描述事件发生的条件和结果。每个梯级是一个因果关系。在梯级中，描述事件发生的条件表示在左面，事件发生的结果表示在后面。梯形图程序设计语言是最常用的一种程序设计语言。它来源于继电器逻辑控制系统的描述。在工业过程控制领域，电气技术人员对继电
9、器逻辑控制技术较为熟悉，因此，由这种逻辑控制技术发展而来的梯形图受到了欢迎，并得到了广泛的应用。（2）选择 PLC：三菱公司是日本生产 PLC 的主要厂家之一。该公司生产的 FX2N 系列机型属于高性能叠装式机型，是三菱公司上网典型产品，FX2N 系列 PLC 具有数十种编程元件。FX2N 系列 PLC 编程元件的编号分为两部分：第一部分是代表功能的字母。如输入继电器勇“X”表示、输出继电器用“Y”表示。第二部分为数字。数字为该器件的序号。根据所需的用户输入输出设备及 I/O 点数，选择 FX2N 系列型的 PLC 就可以满足控制系统的要求。3.2 传感器的选择.通过对各个传感器的工作环境和用
10、途的分析确定各个传感器的型号为 K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 5 灌装监测传感器选型为：光电传感器（热型红外线传感器）称重监测传感器的选型为：压力传感器（压阻式）采用红外线传感器来监测空瓶子的到来后动作，起到接通开关的作用。它是利用被测物体热辐射引起敏感元件温度的变化进行测量。常温下工作且价格更便宜，不受可见光的影响。压电电阻型半导体压力传感器，灵敏度高，输出信号大，响应速度快，性能稳定且电阻值可在较宽的范围内调整以适应不同需要。3.3 硬件电路的设计 电气控制原理图如图 3.1 所示：图 3.1 电气控制原理图 图 3.1 中断路器 QF1、QF2、QF3、QF4
11、、QF5 将三相电源引入，同时 QF1、QF2、QF3、QF4、QF5 为电路提供短路保护。电动机的过载保护分别由三个继电器提供。4.软件控制设计 4.1 系统流程图 图 4.1 饮料罐装生产流水线系统流程图 4.2 I/O 接线图 图 4.2 I/O 接线图 K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 6 4.3 I/O分配表 表4.1 I/O 分配表 4.4 梯形图 图 4.3 梯形图 4.5 指令表 LD X0 LD T2 OUT T4 OR M0 ANI T1 K10 OUT M0 OUT Y5 OUT M3 LD M0 LD M2 LD C1 OR Y1 AND X3
12、RST C1 ANI X1 OR Y3 LD C2 OUT M2 ANI X4 OR M4 ANI M1 OUT Y3 ANI T5 OUT Y1 LD X3 OUT T5 LD X2 OUT C1 K20 OR M1 K24 OUT M4 ANI T1 LD M2 LD C2 OUT M1 AND X4 RST C2 类别 元件 PLC 元件 作用 输入（I）SB0 XO 启动按钮 SB1 X1 停止按钮 SB2 X2 光电传感器 SB3 X3 压力传感器 1 SB4 X4 压力传感器 2 SB5 X5 手动清零 输出（O）KM1 Y1 启动传送带驱动电机 KM2 Y2 驱动灌装设备 KM3
13、 Y3 启动正品传送带 KM4 Y4 启动次品传送带 HR Y5 报警显示 HA Y6 蜂鸣器响 K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 7 LD M1 OR Y4 LD X5 OUT T0 ANI X3 ZRST T0 K10 OUT Y4 T5 LD T0 LD X4 ZRST C1 OUT Y2 OUT C2 C2 OUT T1 K24 END K50 LD M3 LD T0 ANI T4 ANI T3 LD M4 OUT T2 ANI T5 K3 OUT Y6 LD T2 LD C1 OUT T3 OR M3 K3 ANI T4 5.调试说明（1）在电脑上安装 GX-
14、Developer 软件，程序编号后，将程序输入 GX-Developer 软件中，在电脑上进行初步仿真调试。（2）先将 PLC 程序传入程序控制器中。（3）对各个输入 I/O 口给信号处理，看各个输出口是否有相应的输出，如果没有按照设计要求输出，对程序进行更改，直到各输出口有相应的输出。（4）如果条件允许的话，用编程软件将程序输入 PLC 中，在确认 PLC 的电源、外部接线和程序输入无误的情况下，接通电源，按照流程图的顺序进行调试，最终使整个系统能准确、可靠的工作。6设计小结 通过饮料罐装生产流水线的 PLC 控制课程设计，掌握了什么是设计程序，设计程序工作的基本过程及各阶段的基本任务，熟
15、悉了设计程序总流程图，加深了对 PLC 的理解，课本上的知识是机械的，表面的。通过努力把课本上的知识变得更为简单，对实验原理也有了更深的理解。通过这次课程设计，使我更为全面系统的了解 PLC 的构造原理和基本实现方法。把课本的知识变得生动有趣，激发了我们的学习积极性，把学过的原理加以强化，把课堂学过的知识通过自己的设计程序表示出来，加深了对理论知识的理解。现在通过自己的动对手做实验，理论联系实际，对 PLC 的原理认识更加深刻。在调试时应该很仔细，一步一步调试下来，做到准确无误。这次课程使我意识到只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才是正确的，才能提高自己动手能力和
16、独立思索的能力。同时对于 PLC 发展历史、强大功能、应用K2MG-E专业技术人员绩效管理与业务能力提升练习与答案 8 领域以及系列知识得到了大概的系统认识，也初步了解了一个完整的系统开发的过程，本次课设，对于创造思维的培养和开发能力的锻炼有很大的帮助。在编程过程中，领略到了熟能生巧的含义。编程不仅要求有良好的基础，而且要求对各种程序有深刻的了解，同时深切感受到团队合作的重要性，尤其是在查资料的过程中，人多力量大，大家一起努力，查找资料的效率就提高了许多，大家在一起探讨，相互学习，分工细化，互相提高，解决问题的速度就快多了。老师知识的帮助，经验的传授，也是本次课设的一道美丽的风景线，真正起到了
17、抛砖引玉的目的。这次课设让我的动手能力得到了大大的锻炼，解决实际问题的能力得到了大大的提高，为以后学习和工作奠定了一定的基础。在此，非常感谢苏老师对我们的帮助和悉心的指导。参考文献 1易泓可主编，电气控制系统实际基础与范例.北京：机械工业出版社，2005.2史国生主编，电气控制与可编程控制其技术第二版.北京：化学工业出版社教材出版中心，2005.3郝永兴，苗满香 罗小燕主编，机电传动控制.湖北：华中科技大学出版社，2006.4张一.，工.现代电力电子技术原理与应用.北京：科学出版社，1999.5李道霖，电气控制与 PLC 原理及应用M北京:电子工业出版社，2004 6张万忠，可编程控制器应用技术M北京:化学工业出版社，2001 7张万忠，可编程控制器入门与应用实例，北京：中国电力出版社，2004.8台方，可编程序控制器应用教程.北京：中国水利水电出版社，2001.9廖常初，可编程序控制器应用技术.重庆：重庆大学出版社，2005.10范永胜，电气控制与 PLC 应用.北京：中国电力出版社，2007.世上没有一件工作不辛苦，没有一处人事不复杂。不要随意发脾气，谁都不欠你的