饮料灌装生产流水线plc控制.docx

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饮料灌装生产流水线plc控制

摘要

编写可编程控制器程序实现对饮料罐的自动罐装流程。

实现对传送带的运行以及罐装设备的控制,并实现计数

1）系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

（3）用两个传感器和若干个加法器检测并记录空瓶数和满瓶数,一旦系统启动,必须记录空瓶数和满瓶数,设最多不超过９999９9９9瓶

（4）可以手动对计数值清零（复位）

关键词:

三菱ＦＸ2ＮＰＬ　MC，ＭCR主控指令饮料灌装

饮料灌装生产流水线

1PLC编程简介

1.１ＰＬＣ的基本概念……………………………………………………　…………３

　１.２PLC的基本结构………………………………………………………………3

　　1.3PLC的工作原理………………………………………………………………4

2设计过程

2.１设计方案…………………………………………………………………………５

2.2设计原理…………………………………………………………………………5

2.3创新点与术说明…………………………………………………………………．.５

3　硬件系统框图与说明…………………………………………………………………6

3．1罐装控制流程图…………………………………………………………………6

３.2I/O接线图…………………………………………………………………7

3.3系统外部接线图…………………………………………………………………8

4梯形图与说明…………………………………………………………………………9

５　课程设计总结………………………………………………………………………　10

6参考文献………………………………………………………………………………１1

７　谢辞……………………………………………………………………………………12

饮料灌装生产流水线PLC梯形图控制程序设计与调试

一、PLC编程简介

１、PLC的基本概念

　　可编程控制器（Pｒograｍmablｅ　Cｏntrｏlｌer）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。

早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（PｒograｍｍabｌeLｏgic　Contｒoller）,简称PLＣ，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。

随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PＣ。

但是为了避免与个人计算机（PｅrｓｏnalComｐuｔeｒ）的简称混淆，所以将可编程控制器简称ＰLC　

２、PLＣ的基本结构

　ＰLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同,如图所示：

　a.中央处理单元（CPＵ）　

中央处理单元（ＣPU）是PLC的控制中枢。

它按照PＬC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、I/Ｏ以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。

当PLC投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入Ｉ／O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。

等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I／O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。

为了进一步提高PＬC的可靠性,近年来对大型ＰＬC还采用双CＰU构成冗余系统，或采用三ＣＰＵ的表决式系统。

这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。

　　b、存储器　

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。

　存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

　C、电源

　ＰLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。

如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此ＰＬＣ的制造商对电源的设计和制造也十分重视。

一般交流电压波动在＋１0%（＋15％）范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

　3、PLC的工作原理

　一.扫描技术　

　当ＰLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。

完成上述三个阶段称作一个扫描周期。

在整个运行期间，PLC的ＣPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

（一）输入采样阶段在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入I／O映象区中的相应得单元内。

输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。

在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化,Ｉ／Ｏ映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。

因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

（二）用户程序执行阶段

　在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。

在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAＭ存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

　即，在用户程序执行过程中,只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RＡM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。

（三）输出刷新阶段。

　　当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。

在此期间,CPＵ按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。

这时，才是PLC的真正输出。

　　二、设计过程

　　１设计方案：

采用三菱FX2NＰＬC编程软件,输入继电器,输出继电器，辅助继电器,定时器与计数器等等配合使用,采取“运行——检测——灌装操作——检测——运行”这一循环操控过程。

检测装置使用腾龙TＨL1系列的传感器，通过检测光的变化来检测空瓶和满瓶的不同信号。

2设计原理：

PＬC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程．PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言,其中MC,ＭCR主控指令相结合使用，使得控制系统更加简单。

　　3创新点以及采用的新技术：

MC指令用于公共串联接点连接，使用MＣ指令解决了在每个线圈的控制电路中都串连相同接点，多占用存储单元这一问题,使程序更加简洁，实用。

光电传感器：

光电传感器是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。

光敏二极管是最常见的光传感器。

光敏二极管的外型与一般二极管一样,只是它的管壳上开有一个嵌着玻璃的窗口，以便于光线射入，为增加受光面积，ＰN结的面积做得较大，光敏二极管工作在反向偏置的工作状态下,并与负载电阻相串联，当无光照时，它与普通二极管一样,反向电流很小（<µＡ），称为光敏二极管的暗电流；当有光照时,载流子被激发,产生电子-空穴，称为光电载流子。

三、硬件系统框图与说明

1、罐装控制流程图:

、

2、I/O分配

序号

输入

输出

1

X000

启动开关

Y000

传输带电机控制信号

2

X００1

检测空瓶传感器输入

Y001

灌装控制信号

3

X002

检测满瓶传感器输入

Y002

灌装报警信号

４

X0０3

停止开关

５

X004

计数复位开关

Ｘ1，X2采用光电传感器检测空瓶和满瓶

腾龙ＴHL１系列

3系统外部接线图　

四、梯形图与说明；

说明：

按下X0，系统装置启动,当检测空瓶传感器检测到信号时，传送带停止运动,计数并停顿一秒,然后进行灌装过程，持续五秒,并伴随报警提示，完成后,传送带重新启动,由满瓶检测传感器获取信号并进行计数,此过程循环进行，直到按下停止按钮X３，X4为计数器复位开关。

X1，Ｘ2采用光电传感器检测空瓶和满瓶。

光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。

它可用于检测直接引起光量变化的非电量,如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度,以及物体的形状、工作状态的识别等。

光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点,因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。

五、课程设计总结

梯形图是目前最为广泛，最受欢迎的一种编程语言,采用串行工作方式,具有简单,直观等特点，它采用敞开接点、常闭接点构成组合逻辑电路驱动各类软器件线圈或功能指令实现一定的逻辑运算、算术运算或数据的传送、变换与外部输出等。

在梯形图中各类软器件用于内部编程的常开、常闭接点使用次数不受限制。

而普通的继电器线路为并行工作方式，而且受硬件条件限制,各类软器件用于内部编程的常开、常闭接点使用次数是受限制的。

现代PＬC不仅有逻辑运算、计时、计数、顺序控制等功能，还具有数字和模拟量的输入输出、功率驱动、通信、人机对话、自检、记录显示等功能。

既可控制一台生产机械、一条生产线,又可控制一个生产过程。

目前，大多数PＬC仍采用继电控制形式的“梯形图编程方式”。

既继承了传统控制线路的清晰直观，又考虑到大多数工厂企业电气技术人员的读图习惯及编程水平,所以非常容易接受和掌握。

梯形图语言的编程元件的符号和表达方式与继电器控制电路原理图相当接近。

通过阅读PLＣ的用户手册或短期培训,电气技术人员和技术工很快就能学会用梯形图编制控制程序。

同时还提供了功能图、语句表等编程语言。

ＰLC在执行梯形图程序时，用解释程序将它翻译成汇编语言然后执行（PLC内部增加了解释程序）。

与直接执行汇编语言编写的用户程序相比，执行梯形图程序的时间要长一些，但对于大多数机电控制设备来说，是微不足道的,完全可以满足控制要求。

由于PLC采用了软件来取代继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，控制柜的设计安装接线工作量大为减少。

同时,PＬC的用户程序可以在实验室模拟调试，更减少了现场的调试工作量。

并且，由于PLC的低故障率及很强的监视功能，模块化等等，使维修也极为方便PLC是将微电子技术应用于工业设备的产品,其结构紧凑,坚固,体积小,重量轻，功耗低。

并且由于PＬC的强抗干扰能力，易于装入设备内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

以三菱公司的Ｆ1-40M型PLC为例：

其外型尺寸仅为３05×110×11０mm，重量2.３kg，功耗小于25VA；而且具有很好的抗振、适应环境温、湿度变化的能力。

现在三菱公司又有FＸ系列PLC,与其超小型品种F１系列相比：

面积为４7%,体积为3６%,在系统的配置上既固定又灵活，输入输出可达２4～１2８点

在程序中我使用了主控指令编写程序，使程序更加简单,免去了步进指令的繁琐，通过这次plc课程设计，我深刻体会到设计一个程序需要严谨的工作学习、作风,而且要反复验证，以便追求更好的效果。

六　参考文献

　１.《工厂电气控制技术》第三版方承远,张振国

2.《可编程序控制器应用技术》田瑞庭

3.《可编程控制教程》王兆义

七谢　辞

时光荏苒,岁月如梭，不知不觉大学生活已近尾声,四年多的努力与付出,随着本次论文的完成，将要划下完美的句号。

本论文设计在指导老师老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着指导老师老师的心血和汗水,在我的毕业设计期间,指导老师老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议,老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动,没有这样的帮助和关怀和熏陶,我不会这么顺利的完成毕业设计。

在此向指导老师老师表示深深的感谢和崇高的敬意!

在临近毕业之际,我还要借此机会向在这四年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意,感谢他们四年来的辛勤栽培。

不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下,我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现,顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中,我还参考了有关的书籍和论文,在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友,在毕业设计的这段时间里,你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。