基于PLC的装瓶流水线控制设计综述.docx
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基于PLC的装瓶流水线控制设计综述
电气控制与PLC
课程设计
题目:
基于PLC的装瓶流水线控制设计
院系名称：
电气工程
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
成绩：
指导老师签名：
日期：
1系统概述………………………………………………………………………………………………3
2.方案论证……………………………………………………………………………………4
2.1.方案一……………………………………………………………………………………4
2.2.方案二……………………………………………………………………………………4
2.2.方案比较…………………………………………………………………………………4
3硬件设计……………………………………………………………………………………5
3.1系统的原理方框图……………………………………………………………………….5
3.2主电路…………………………………………………………………………………….5
3.3I/O分配………………………………………………………………………………….7
3.4I/O接线图……………………………………………………………………………….8
3.5元器件选型……………………………………………………………………………….9
4软件设计………………………………………………………………………………….11
4.1主流程……………………………………………………………………………………11
4.2梯形图……………………………………………………………………………………12
5系统调试………………………………………………………………………………….14
设计心得…………………………………………………………………………………….20
参考文献……………………………………………………………………………………..21
1系统概述
基于PLC的装瓶流水线控制设计。
有A1～A10选瓶、装瓶、盖盖、贴签、传送、成品入库生产线操作工序，用10盏灯来模拟；并有启动/停止、移位、复位按钮进行操作，如下图所示。
采用S7-200PLC进行控制，实现手动，自动等四种以上的装瓶流水线工序控制。
设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图。
系统有启动/停止、移位、复位功能按钮；运用移位等功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；程序结构与控制功能自行创新设计；用组态王监控组态软件，设计出上位监控系统；进行系统调试，实现装瓶流水线的控制要求。
完成课程设计说明书。
按照I/O点的分配和项目描述的控制要求。
设计出PLC硬件系统的结构图、接线图、时序图。
控制结构图如下图1-1
图1-1瓶装流水线的PLC控制结构图
（1）手动控制方式
1.装瓶流水线控制系统有10道操作工序，用10盏灯来模拟。
即：
A5，A1（传送，选瓶）→A6，A2（传送，装瓶）→A7，A3（传送，盖盖）→A8，A4（传送，贴签）→A9（传送）→A10（入库）。
2.启动，停止，移位为控制输入，控制系统的工作状态；
3.按下启动按钮，手动移位完成一道操作工序，循环两次；
4.按下复位按钮，系统回到第一道工序；
5.按下停止按钮，系统停止工作。
（2）自动控制方式
1.装瓶流水线控制系统有5道操作工序，用灯来模拟。
即：
A5，A1（传送，选瓶）→A6，A2（传送，装瓶）→A7，A3（传送，盖盖）→A8，A4（传送，贴签）→A9（传送）→A10（入库）。
2.启动，停止，移位为控制输入，控制系统的工作状态；
3.按下启动按钮，每5S完成一道操作工序；
4.按下复位按钮，回到初始工序，重新开始运行；
5.按下停止按钮，系统停止工作。
2方案论证
2.1方案一
选用三菱的PLC
三菱plc是日系品牌，编程直观易懂，学习起来比较轻松,三菱的指令丰富，有专用的定位指令，控制伺服和步进容易实现，
2.2方案二
选用西门子的PLC
西门子plc是德国品牌,西门子S7-300它设计紧凑，安装在DIN导轨上，在CPU中集成了许多功能，通过在微型存储器上保持数据实现免维护，PROFIBUS上的等时模式，属于故障安全类型。
西门子S7-400具有多种机架类型的机架系统，优异的高速处理能力和通讯性能，可以在运行中更改组态,西门子的模拟量模块价格便宜，程序简单。
2.3方案比较
三菱plc是日系品牌，编程直观易懂，学习起来会比较轻松，而西门子plc是德国品牌，指令比较抽象，学习难度较大，但指令较少，而三菱的指令较多，所以学习三菱和学习西门子的周期是一样的;
三菱的优势在于离散控制和运动控制，三菱的指令丰富，有专用的定位指令，控制伺服和步进容易实现，要实现某些复杂的动作控制也是三菱的强项，而西门子在这块就较弱，没有专用的指令，做伺服或步进定位控制不是不能实现，而是程序复杂，控制精度不高。
所以选用方案一，选用三菱的PLC,FX-2N
3硬件设计
3.1系统的原理方框图
系统的原理方框图由主机，输入/输出接口，电源，编程器扩展接口和外部设备接口等几个主要部分组成。
原理方框图如下图3-1
图3-1PLC的原理方框图
3.2主电路
本系统为了经济优惠，采用了一个电机来带动皮带传送，
经济方便，控制简单，实用。
由线圈M0用控制电路控制，以下是本控制系统的主电路图。
主电路图如下图3-2
图3-2主电路图
3.3I/O分配
I/O分配表如下表3-3
表3-3I/O分配表
输入点
输出点
启动按钮
X000
传送A5
Y000
停止按钮
X001
检测到空瓶A1
Y001
复位按钮
X002
传送A6
Y002
移位开关
X003
装瓶A2
Y003
选瓶位位置开关
X004
传送A7
Y004
装瓶位位置开关
X005
盖盖A3
Y005
盖盖位位置开关
X006
传送A8
Y006
贴签位位置开关
X007
贴签A4
Y007
限位开关
X010
传送A9
Y010
入库A10
Y011
3.4I/O接线图
I/O接线图如下图3-4
图3-4I/O接线图
3.5元器件选型
（1）电动机的选择
电动机M0型号为Y132M-4，额定电压为交流380V，额定电流为15A，频率为50HZ，功率为7.5KW，转速为1440r/min。
（2）热继电器FR1
主电动机M1的额定电流15A，FR1可以选用JR16，热元件电流为20A，电
流整定范围为14~22A工作时将额定电流调整为15A。
（3）选瓶位开关用的是光电开关
当检测到空瓶时光电开关闭合，此时选瓶位位置开关闭合。
光电开关的型号：
W27-3
电器元件如下表3-5
表3-5电器元件表
符号
名称
型号
数量
M0
传送带电动机
Y132M—4
1
FR1
热继电器
JR16
1
QS
隔离开关
GNF38-12
1
FU1
熔断器
RT
1
QS1～QS6
位置开关
310N
6
HL1～HL10
指示灯
AD16-22BF
10
SB1～SB3
按钮
LA10-1K
3
PLC
可编程控制器
FX2N-32MR-001
1
4软件设计
4.1主流程
主流程图如图4-1
图4-1主流程图
4.2梯形图
梯形图如下图4-2
图4-2梯形图
5系统调试
调试结果
软程序调试结果如下
设计心得
实际试验和生产表明，该控制系统能够达到生产所提出的速度和效率要求。
并且该控制系统扩展性和通用性良好。
由该装瓶机控制系统可见，一般装瓶动作均可分为以下几个模块：
（1）传送A5选瓶A1；
（2）传送A6装瓶A2；（3）传送A7盖盖A3；（4）传送A8贴签A4；（5）传送A9入库A10。
PLC的逻辑控制能力强，处理数字与模拟信号能力稳定快速，而且对于基于时间的顺序动作控制能力尤其强，因此是工业中自动装瓶理想控制平台。
只要各个动作能通过机械方式实现，就能够找到相应的控制系统来实现自动化。
第一次调试时，检测空瓶定时5s，由定时器T0定时，定时时间到T0动作，如果用T0的常闭点控制Y001，则T0定时到，T0立即断电，M1来不及得电，T0处于一直计时中，调试失败。
第二次调试时用M1的常闭点替换T0的常闭点，T0定时时间到，T0闭合，M1得电自锁，M1的常闭点断开，检测空瓶停止，移位开关闭合，开始传送，当传送到装瓶位开关时，装瓶位开关动作。
改进后的控制系统连接性比较强，能够实现饮料自动装瓶的要求，而且经过改进后的实用性和方便性也相应的提高了。
现在多元化的产品和市场要求可能在装瓶中需要能够处理模拟量的控制系统，如精确可调或连续的位置量、参量等。
PLC的功能同样可以处理模拟量的控制。
因此，该系统的通用性和可扩展性相当不错。
参考文献
[1]廖常初.PLC基础及应用[M].北京:
机械工业出版社,2004.
[2]吕景泉.可编程控制器及其应用[M].北京:
机械工业出版社,2004.
[3]邓志良,刘维亭.电气控制技术与PLC.东南大学出版社,2002.
[4]陈在平,赵相宾.可编程控制器技术和应用系统设计[M].北京:
机械工业出版社,2001.
[5]三菱公司FX2系列可编程序控制器使用手册［Z］.2001.3.
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