【正文】 及外部接口電路的設(shè)計 . ：繪制順序功能圖和梯形圖。 研究方法 和查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)全面地學(xué)習(xí)和研究參考國內(nèi)外相關(guān)項目設(shè)計 從中學(xué)習(xí) 飲料灌裝生產(chǎn)流水線 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的 控制原理。完成基本的知識結(jié)構(gòu)體系； PLC 型號、相關(guān)元器件的選擇以及硬件電路的設(shè)計； 系統(tǒng)框圖、系統(tǒng)電氣原理圖、 PLC 控制系統(tǒng)的外部接線圖以及 PLC 控制程序清單及注釋； 。 5 第 2 章 總體設(shè)計方案 飲料灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu) 整個灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)如圖 、圖 、圖 所示。整個流水線由主傳送帶、次品傳送帶、灌裝裝置、次品推動裝置、定位傳 感器、次品檢測傳感器等組成。電動機(jī)的啟動和停止，灌裝裝置向上、向下移動和灌裝，次品的檢測、推動都是由 PLC控制的。流水線由傳感器實(shí)時監(jiān)控，由 PLC 控制，控制準(zhǔn)確，自動化程度高。 圖 灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)圖（主視圖） 圖 灌裝流水線基本結(jié)構(gòu)圖（側(cè)視圖） 飲料灌裝流水線的工作過程 啟動傳送帶的驅(qū)動電機(jī)，一直保持到灌裝設(shè)備下的光電傳感器檢測到一個瓶子時停止，飲料灌裝 設(shè)備開始工作，瓶子裝滿飲料后主傳送帶驅(qū)動機(jī)啟動，到又檢測到一個瓶子時停止；灌裝后的瓶子經(jīng)微波傳感器檢測飲料是否灌滿；是則推動裝置不工作；否則未灌滿飲料的瓶子被推動裝置推到次品傳送帶上。 6 圖 灌裝流水線的基本結(jié)構(gòu)圖（俯視圖） 流水線灌裝的工作原理 灌裝流水線的運(yùn)作是通過電機(jī)和灌裝設(shè)備來控制的。通過電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動流水線的工作。而灌裝設(shè)備的開通則直接控制飲料流通。通過輸入 PLC 軟件程序，直接控制電機(jī)及流水線的運(yùn)作。流水線由傳感器實(shí)時監(jiān)控，由 PLC 控制，控制準(zhǔn)確。自動化程度高。 系統(tǒng)流程圖 流程圖說明：系統(tǒng)分自動和手動兩種模式，在手動模式下，由 SB2 按鈕控制啟動傳送帶電動機(jī)，到達(dá)灌裝位置后，松開 SB2，再按下按鈕 SB3，灌裝裝置開始動作；再自動模式下按下按鈕 SB5 啟動主傳送帶電動機(jī)，當(dāng)定位傳感器檢測到飲料瓶后，主傳送帶停止，灌裝裝置開始動作，定時時間到達(dá)以后，灌裝裝置自動停止，往傳送帶再次運(yùn)動。系統(tǒng)流程圖如下圖 。 本章小結(jié) 本章主要介紹了飲料灌裝流水線的主要組成結(jié)構(gòu)；并對飲料灌裝流水線的工作過程和原理進(jìn)行了說明。繪制了系統(tǒng)流程圖 。 整個流水線由主傳送帶、次品傳送帶、灌裝裝置、次品推動裝置、定位傳感器、次品檢測傳感器等組成。 7 圖 系統(tǒng)流程圖 8 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 分析對象的控制要求，確定輸入 /輸出接口（ I/O）數(shù)量，選擇適合的 PLC 機(jī)型及外設(shè)，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置，并繪制 PLC 控制電路硬件接線圖，編制 I/O 接口功能表。 選擇電器元件 電動機(jī)的選擇 目前市面上的電動機(jī)類型多種多樣，用于驅(qū)動傳送帶傳送的電動機(jī)和灌裝設(shè)備的類型也數(shù)不勝數(shù)?；谠撓到y(tǒng)的控制要求與各類型電動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作場合，并考慮到經(jīng)濟(jì) 性和實(shí)用性，本系統(tǒng)選擇的電動機(jī)型號如下： 電動機(jī) M1 型號為 Y132M4，額定電壓為交流 380V，額定電流為 15A，頻率為50HZ，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1440r/min。 電動機(jī) M2 型號為 Y90S4，額定電壓為交流 380V，額定電流為 ，頻率為 50HZ，功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1440r/min。 電動機(jī) M3 選與電動機(jī) M2 一樣的型號即可。 接觸器的選擇 接觸器是一種用來接通或斷開帶負(fù)載的交直流主電路或大容量控制電路的自動化切換器，主要控制對象是電動機(jī)。通用接觸器可大致分以下兩類。 （ 1）交流接觸器。主要有電磁機(jī)構(gòu)、觸頭系統(tǒng)、滅弧裝置等組成。常用的是 CJ0CJ1 CJ12B 等系列。 （ 2）直流接觸器，一般用于控制直流電器設(shè)備，線圈中通以直流電，直流接觸器的動作原理和結(jié)構(gòu)基本上與交流接觸器是相同的。 接觸器的選型有諸多因素外與負(fù)載密切相關(guān)一般三相異步電機(jī)的起動電流為額定電流的 35 倍。所以接觸器的額定電流為： 4IN=36A () 綜上所述，本系統(tǒng)選用 CJ1040 接觸器：額定電流為 40A,額定電壓為 380V。 斷路器的選擇 斷路器的作用是切斷和接通負(fù)荷電路，以及切斷故障電路，防止事故擴(kuò)大，保證安全運(yùn)行。而高壓斷路器要開斷 1500V，電流為 15002021A 的電弧，這些電弧可拉長至 2m 仍然繼續(xù)燃燒不熄滅。故滅弧是高壓斷路器必須解決的問題。吹弧熄弧的原理 9 主要是冷卻電弧減弱熱游離，另一方面通過吹弧拉長電弧加強(qiáng)帶電粒子的復(fù)合和擴(kuò)散，同時把弧隙中的帶電粒子吹散，迅速恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度。 斷路器選用原則； （ 1）空開額定工作電壓大于等于線路額定電壓 （ 2）空開額 定電流大于等于線路負(fù)載電流 （ 3）空開電磁脫扣器整定電流大于等于負(fù)載最大峰值電流（負(fù)載短路時電流值達(dá)到脫扣器整定值時，空開瞬時跳閘。一般 D 型代號的空開出廠時，電磁脫扣器整定電流值為額定電流的 812 倍）也就是說短路跳閘而電機(jī)啟動電流是可以避開的。 根據(jù)三個電動機(jī)的額定電流，選擇斷路器 QF QF QF3 的型號如表 所示。并根據(jù) PLC 和變壓器選擇 QF4 和 QF5 的型號。 熱繼電器的選擇 熱繼電器由兩部分組成，每一部分安裝的位置不同。一部分是主觸點(diǎn)，接在電動機(jī)與接觸器 KM 之間。另一部分是接在控制 電路中，與接觸器 KM 的線圈電路相串聯(lián)。熱繼電器在控制線路中起過載保護(hù)的功能。熱繼電器是采用雙金屬熱元件，動作機(jī)構(gòu)，常閉觸頭和常開觸頭，復(fù)位按鈕及整定電流調(diào)節(jié)旋鈕等構(gòu)成。根據(jù)雙金屬熱元件的數(shù)目可分為兩極和三極型熱器，而三極型又分帶斷相保護(hù)和不帶斷相保護(hù)兩種。 主電動機(jī) M1 的額定電流 15A， FR1 可以選用 JR16，熱元件電流為 20A，電流整定范圍為 14～ 22A 工作時將額定電流調(diào)整為 15A。同理， FR2 可選用 JR1010 型熱繼電器，熱元件電流為 2A，電流整定范圍為 ～ 2A 工作時將額定電壓調(diào)整為 。FR3 的型號和 FR2 相同。 傳感器的選擇 微波液位儀原理圖如圖 所示：相距為 S 的發(fā)射天線和接收天線，相互構(gòu)成一 定角度。波長為 λ 的微波從被測液面反射后進(jìn)入接收天線。接收天線接收到的微波功率將隨著被測液面的高低不同而異。接收天線接收到的功率 0P 為 0PdS GGP tt 44 2 02???????? ?? （ ） 式中， tP 為發(fā)射天線的發(fā)射功率； tG 為發(fā)射天線的增益； 0G 為接收天線的增益；d 為兩天線與被測表面間的垂直距離。 當(dāng)發(fā)射功率、波長、增益均恒定時，上式可改寫為 221220204444 dKKdSGGPP tt???????????? （ ） 10 式中， 1K 為取決于發(fā)射功率、天線增益 與波長的常數(shù)； 2K 為取決于天線安裝方法和安裝距離的常數(shù)。由上式所知只要測到接收功率 Po 就可得到被測液面的高度。 圖 微波液位儀原理圖 根據(jù)設(shè)計需要選擇：定位傳感器選擇光電傳感器，次品傳感器選擇微波測位儀（微波傳感器）。 紅外發(fā)光二極管 常用的紅外發(fā)光二極管（如 SE303PH303），其外形和發(fā)光二極管 LED 相似，發(fā)出紅外光（近紅外線約 ）。 當(dāng)紅外線接收管收到紅外線的照射時，其本身的電阻很小，呈低阻值，電路導(dǎo)通。當(dāng)紅外發(fā)射頭與接收頭中間 沒有物品擋住時紅外接收到紅外線照射，呈現(xiàn)低電阻，發(fā)出一個高電平信號。當(dāng)有物體經(jīng)過紅外發(fā)射與接收的中間時，由于紅外線被擋住，紅外接收管呈現(xiàn)大的阻值，電路斷開，這時紅外接收管發(fā)出一個低電平信號。當(dāng)物體過完之后又回到原來的狀態(tài)。 電器元件明細(xì)表 電器元件及其型號如下表 所示。 選擇 PLC PLC 的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) PLC 的構(gòu)成從結(jié)構(gòu)上分， PLC 分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式 PLC 11 包括 CPU 板、 I/O 板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式 PLC 包括 CPU 模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底