基于PLC的灌装流水线系统设计.docx

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1、目录1 .绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 国内外研究现状11.4 研究方法22 .系统方案设计分析32.1 系统灌装方法32.2 系统灌装结构分析32.3 系统的工作过程原理32.4 系统设计方法流程图33 .P1C灌装流水线系统的硬件设计53.1 P1C的简介53.2 P1C的选择53.3 P1C系统的工作原理53.4 IO分酉己表53.5 系统主电路设计64 .P1C灌装流水线系统的软件设计74.1 P1C组态编程及程序设计原理74.2 程序流程图94.3 系统梯形图设计105 .灌装流水线系统调试125.1 调试过程125.2 不足之处176 .总结187 考文献19致

2、谢错误!未定义书签。摘要随着自动化水平的提高，企业对自动化生产线控制的要求也越来越高。为了实现高效率生产体系，将P1C自动化装置与计算机技术结合，实现高速率、高智能、高环保的灌装流水线工控自动控制功能。通过设置IO变量和内存变量进行模拟仿真，介绍了P1C灌装流水线系统的应用和工作原理，实现了饮料灌装的自动化生产。本文给出了详细的灌装方法原理流程和P1C系统的结构原理流程,描述了项目的可行性与功能的结构原理，实现了P1C饮料灌装的生产过程，颠覆了传统的灌装生产线技术。本文主要描述了基于P1C的灌装流水线系统的方案分析、硬件设计、软件设计及P1C组态编程模拟仿真过程及其调试问题的解决方法。关键词：

3、P1C自动化装置,P1C灌装流水线,可编程控制系统1.绪论1.1 研究背景鉴于我国的饮料灌装自动化程度不及西方发达国家的自动化技术先进，机械设备自动化程度较落后，而我国又世界人口大国，具有潜在的巨大消费市场，自动化灌装设备的生产技术不成熟已经成为我国在灌装行业发展的一个主要问题。因此，我国不断发展自身技术，向高生产率、高安全性、高智能化、高环保、集高新技术自动化控制的智能化等方向发展。而基于P1C的灌装流水线系统将大大提高我国的饮料灌装生产的产量和效率o1.2 研究意义P1C主要是以微处理器为中心的工业自动化控制设备。它是由计算机和接触器自控系统组成的，它解决了接触器控制系统中的触点的不稳定、

4、安全性低的缺点。用P1C自控技术去实现灌装饮料的生产，体现出了灌装流水线的自动化水平和智能化水平。不仅提高了生产数量，更是提高了生产效率，对我国企业饮料产品的生产有着巨大的影响。我国工业水平的提高解决了国内传统生产线的滞后和效率低的问题。而P1C实现了将传统的接触器系统和智能计算系统结合在一起，在工业自动化生产控制系统等方面得到普及。作为自动控制系统，在工业灌装流水线系统中发挥着越来越重要的作用。P1C控制系统具有编程简单易懂、自控效率高等特点，在工业自动化生产控制领域有着广泛应用；它是集触摸屏主机、输入设备和输出设备的一体化设备，能够在各种工业条件下使用；基于传统灌装生产线的控制过程主要是用

5、接触器物理接触控制，但接触器使用复杂性高，且智能化程度不够，生产效率跟不上。而P1C是集自动化控制系统和传统接触器的结合，不仅克服了传统继电接触性差，不稳定等问题，还结合了计算机技术,不仅利于维修检测,编程语言也是简单易懂,采用梯形图指令，让用户更容易上手。用户根据说明书使用，即可掌握P1C的操作方法。1.3 国内外研究现状相对于国外的灌装流水线技术，我国由于技术不够先进，大部分都是采取传统手工灌装，或者使用一些国外落后的技术设施去生产。随着我国经济水平的日渐发展，这才开始慢慢引进了一些国外高进技术灌装生产设备。同时我国也在自主研发，使我国自动灌装流水线行业步入正轨。自主研发的灌装生产设备使我

6、国在饮料灌装流水线生产技术上有了新的突破。我国的灌装流水线系统的发展经历了模仿、引进外来自动灌装流水线技术的过程，经过不断自主研发发展后，我国的灌装流水线技术逐步有了显著提高。国内出现很多自主研发的生产设备，比如在灌装过程中灌装设备会在伸入瓶内时,动作较为准确且缓慢上升，保证灌装的液体不会溢出来，实现了环保节约成本，且灌装容量也会通过P1C处理器处理后在屏幕显示出来。通过P1C的HMI程序解决了灌装流水线系统不能进行热灌装等难题。我们在汲取国外先进技术的同时，也在不断探索新的技术瓶颈，不能完全依赖进口技术，通过自主研发出来的东西才能更好地发展国内自动灌装流水线生产技术。国外的灌装流水线发展较早

7、，流水线的设备比较完善。管理与自动控制一体与机电一体化是目前流水线灌装的一大发展趋势。以德国为例，其无论是计量、还是制造亦或者是技术性能方面在世界上都是处于一流的水平。德国HK公司灌装阀可高达160多头，灌装效率高达2010灌每分钟，灌溉精度可达0.5M1以下O1.4 研究方法本文在编写时运用到3种方法：文献研究法，通过查找相关文献资料去分析学习相关的技术，通过查阅相关资料验证项目的可实施性。实证研究法,根据现有的科学理论知识去提出想法，并再通过实践去验证其真实性。定量分析法：通过具体的数字，使实验数值更具精确化。2.系统方案设计分析2.1 系统灌装方法灌装方法采用恒量灌装法，在数据词典设置内

8、存变量液位值，当灌装液位达到液位设定值时，灌装传感器关闭，灌装设备停止灌装。采用恒量灌装法的好处就是利用传感器与变量设定值之间的关系，能够准确灌装，即能减少浪费，又能根据瓶子大小去设置灌装量，具备多功能调节，用途较广泛吃2.2 系统灌装结构分析灌装流水线系统主要由传送带电机、传送带、液位、灌装、加盖、包装四种传感器等设备组成；传送带电机的启动、暂停、复位、灌装设备的上下移动暂停、瓶子的左右移动暂停、各状态指示灯、传感器的感应等都是由P1C控制系统控制的；具有自动化程度高、工作效率快、方便控制检修等优点。2.3 系统的工作过程原理按下启动按钮时，传送带电机启动，传送带运行，瓶子开始移动，当瓶子到

9、达灌装或加盖或包装传感器位置时，瓶子暂停，执行灌装、加盖或包装动作；执行灌装动作时，当灌装容积到达液位传感器设定值时，停止灌装；执行加盖和包装动作时，通过定时器设定值2秒，即2秒完成加盖或包装动作；完成包装后，计数完成数量+1。按下暂停按键，所有传感器和传送带电机都关闭，处于待命状态。按下复位按键时，所有传感器、传送带电机都置零，回到最初状态皿。2.4 系统设计方法流程图首先按下SBI启动按键时，传送带开始运行，指示灯亮绿灯，当瓶子到达灌装传感器位置时，灌装传感器触发，灌装传感器指示灯亮绿灯，传送带指示灯亮红灯，此时开始灌装，当灌装容量达到IOO时，液位传感器触发，停止灌装，灌装指示灯亮红灯，

10、传送带运行亮绿灯，此时液位传感器关闭；瓶子到达加盖传感器时，加盖传感器触发，指示灯亮绿灯，传送带指示灯红灯，执行加盖动作，2s后，加盖传感器指示灯红灯，传送带继续运行绿灯；到达包装位置时，包装传感器触发指示灯亮绿灯，传送带红灯，2s后包装完成，计数指示灯亮；绿灯代表包装完成数量+1,传送带指示灯绿灯，继续运行。当按下SB3暂停按键时，传送带暂停工作；当按下复位按键SB2时，所有传感器指示灯置零。系统流程图如2-1所示。图2-1系统流程图3. P1C灌装流水线系统的硬件设计3.1 P1C的简介P1C自动控制系统是结合计算机、工控、网络通讯等技术形成的新一代自动控制系统，它能够代替接触器等传统设备

11、去实现控制功能。P1C自动控制系统具有简单易操作、应用广泛、生产效率高、抗干扰能力强等特点。3.2 P1C的选择选择合适的P1C型号对控制系统来说是很重要的。P1C型号的选择首先要根据功能和实际使用情况，去选择造价成本低且效率高的P1C机型。因此基于P1C的灌装饮料系统是选自三菱FX2N系列。FX2N系列具有体积小，速度快，高性能和所有方面都是相当于FX系列中最高档次的超小形程序装置。由于本控制系统有两个特点：一是输入输出设备多，二是控制模块多，且是顺序控制逻辑。而P1C的选择主要考虑以下几点：一是根据IO点数去选择是否支持拓展支架的CPU,二是根据信号传输的网络接口的形式，选择支持点对点通讯

12、的CPU。因此选择FX2N系列既满足了IO点数和网络通讯的需要，又满足了被控对象的控制要求M。3.3 P1C系统的工作原理P1C系统的工作原理包含三个模块，输入采样模块、程序执行模块和输出模块三个模块。输入、执行、输出过程为一个扫描周期。输入采样模块是通过P1C控制器以扫描方法读写输入数据，并保存到I/O对应单元内。输入的采样结束后开始进入程序执行模块。程序执行模块是通过P1C控制器有秩序地扫描梯形图。扫描结束后进入输出模块，通过P1C控制器就进入输出刷新模块。与此CPU根据I/O区域对应的输入状态和数据进行刷新解析,再通过输出电路传输到相应的输出设备3.4 IO分配表本设计灌装流水线系统有7

13、个输入端口，5个输出端口。IO分配表如表3-1所示。表表1IO分配表输入输出元器件说明输入端元器件说明输出端SB1启动XOH11运行指示YOSB2复位X1KM1传送带电机Y1SB3暂停X2KM2灌装Y2SB4灌装传感器X3KM3加盖Y3SB5液位传感器X4KM4包装Y4SB6加盖传感器X5SB7包装传感器X63.5 系统主电路设计传送带主要通过传送带电机M1去驱动运行，通过接触器KM1去控制传送带电机的运行和暂停，并且通过热继电器FR1去提供过载保护，当过压或者过流时，热继电器就会断开，电机停止运行；三相电源通过断路器QFI-3引入，QF断路器也具备短路保护功能。其灌装过程的主电路如3-1图所

14、示。图3-7主控制电路图4. P1C灌装流水线系统的软件设计4.1 P1C组态编程及程序设计原理组态王是一款适合模拟仿真的模拟软件，是新型的工业自控系统集计算机软件、硬件为一体的闭合系统。它是基于计算机系统进行编程的。组态王通过网络通讯与一些常用I/O设备进行联机运行。I/O设备包括有可编程自控模块、各种仪器仪表等。组态王主要采用ActiveX技术去驱动，联合程序和组态王使系统运行速率更快更稳定。它具备实用性、安全性好、绿色环保、操作简易、开发周期短等特点。通过组态王调试仿真测试之后，该控制系统能够实现检测瓶子的位置并进行相应的灌装、加盖、包装等操作，并能够高效率地实现控制系统的要求。此外，该

15、系统的抗干扰能力、环境适应性、安全性较高、操作方便、程序简便易懂、实用性较高基于P1C的灌装饮料系统是选自三菱FX2N系列，采用设置IO变量和内存变量，联合OPC,实现组态模拟仿真。设置启动、暂停、复位、灌装传感器、液位传感器、加盖传感器、包装传感器、运行指示灯、传送带电机、灌装、加盖、包装为IO变量，旋转、移动1、移动2、瓶子1、瓶子2、计数1、计数2、液位、标签等为内存变量，建立主画面，将各个变量关联到对应的设备上，再采用事件命令语言，使画面运行更稳定。组态王画面如图4T所示。画面命令语言如下：if（本站点运行指示灯=1）if（本站点传送带电机=1）本站点旋转二本站点旋转+1;if（本站点旋转=12）本站点旋转二0;/瓶子1if（本站点瓶子本站点传送带电机=1）本站点移动1二本站点移动1+20;if（本站点移动1=2001I本站点移动2=200）本站点罐装传感器二1;e1se本站点罐装传感器二0；if（本站点移动1=400